芸薹属及其他异源多倍体植物的基因表达特征研究进展

远缘杂交及异源多倍化导致许多重要作物的起源与进化，而芸薹属栽培异源四倍种是研究作物异源多倍化的模式系统之一。异源多倍体是如何调控及协调来自不同二倍体祖先的不同基因组的遗传行为及基因表达，是过去二十年间的研究热点和重要的生物学问题。利用不断发展的分子生物学技术，一方面揭示出芸薹属及其他多倍体物种基因组表现出动态性质，即在形成初期及长期进化过程中持续发生遗传及表观遗传的变化；另一方面发现异源多倍化过程中伴随着大量的基因表达模式改变，包括非加性表达、超亲表达、表达水平显性、部分同源偏向表达、基因剂量平衡效应等现象。上述基因组结构、表观遗传改变以及基因表达模式的调控，使新产生的多倍体得以成功进化为新物种。     

全基因组关联分析阈值的快速算法

逐个SNP的全基因组关联分析中的统计量不仅依赖于遗传效应,而且依赖于SNP,因此统计量不能直接应用于推断无遗传效应的零假设中。检测不同样本的QTN,常用的统计量除了卡方统计量,还有t统计量、F统计量和标准正态统计量。首先给出了各个统计量之间的关系,接下来针对冗余参数背景下的全基因组关联分析,提出了检验统计量阈值的快速计算方法。再次利用获得的高通量SNP的统计概率构建卡方统计量,进而估计临界值。最后模拟不同样本的阈值并与文献上提出的阈值算法比较。大量模拟实验证明,提出的方法快速而且有效。     

一种用于软枣猕猴桃ISSR分析的芽DNA提取方法

建立以芽为试材的软枣猕猴桃DNA提取方法,可实现样品的随时采集和ISSR分析。以软枣猕猴桃品种"桓优1号"为试材,分别采集展叶期的叶片和落叶期的芽,用改进的CTAB法提取基因组DNA并进行ISSR检测。结果表明:两种试材提取的DNA无降解,OD260/OD280值介于1.72～1.85,纯度和完整性均较好,两者ISSR扩增条带一致。该方法为后续软枣猕猴桃种质资源的鉴定和评价提供了技术保障。     

具有III型分泌系统的Pseudomonas moraviensis FP1761植物益生功能及其全基因组分析

 本研究从节瓜根际分离到一株具有防病促生功能的荧光类假单胞菌FP1761。该菌株对部分植物病原真菌和细菌具有拮抗能力,能够解钾、解有机磷和无机磷,可产生氨、蛋白酶、嗜铁素、吲哚乙酸。生物测定表明菌株FP1761可显著促进小麦生长。生理生化、平均核苷酸相似度、16S rDNA和多基因分析将FP1761鉴定为摩拉维亚假单胞菌(Pseudomonas moraviensis)。菌株FP1761基因组草图全长6.12 Mb,(G+C)含量为59.9%,共编码5467个基因序列。将该菌株与种内3个代表性菌株进行泛基因组和核心基因组分析,共产生 4 357个共有基因,菌株FP1761特有基因327个。利用antiSMASH对菌株次生代谢基因簇进行预测,发现其含有8个潜在的次生代谢产物基因簇。其中两个基因簇与嗜铁素pyoverdine合成相关,未见聚酮类合成基因。基因组分析发现,该菌株具有与病原性假单胞菌相似的III型分泌系统,但丢失了效应蛋白调控因子hrpS和转运相关的hrpH和hrpK1基因。对全基因组扫描,菌株FP1761仅保留了病原性假单胞菌的保守效应蛋白AvrE和HopAA1-1。FP1761是目前已发现的唯一具有III型分泌系统的摩拉维亚假单胞菌。本研究表明摩拉维亚假单胞菌FP1761具有潜在的植物防病促生功能,但其III型分泌系统与植物益生互作机制有待进一步解析。     

大豆对大豆胞囊线虫侵染的应答机制研究

大豆胞囊线虫病(Heterodera glycines,soybean cyst nematode,SCN)是大豆生产上的重要病害,其特点为危害重、分布广、难防治,每年对大豆生产造成极大的损失。种植大豆抗性新品种是防治SCN目前最为有效的措施,研究大豆对SCN侵染的应答机制,是培育大豆持久抗病品种的前提,对加快抗线虫品种选育及SCN的防控具有重要的意义。本文综述了大豆对SCN侵染的组织细胞学应答机制;介绍了大豆在SCN侵染后酶系变化及酚类代谢的生理生化应答机制;从分子水平阐明了SCN侵染后大豆的基因转录变化,差异蛋白及DNA甲基化的应答机制,以期为大豆胞囊线虫病害的进一步研究与防治提供参考。     

矮牡丹与芍药属其他5个种叶绿体基因组特征的比较

【目的】中国特有的野生牡丹一直被国内外视为珍贵的种质资源。野生矮牡丹被认为是现代栽培牡丹品种重要的祖先种之一,开展矮牡丹在内的芍药属植物叶绿体基因组(cp DNA)特征分析对阐明牡丹系统进化、培育和改良栽培品种具有重要的理论与实践价值。【方法】在矮牡丹叶绿体高通量测序的基础上,从NCBI数据库下载凤丹牡丹、大花黄牡丹、滇牡丹、川赤芍和草芍药的cp DNA数据,利用Geneious 8. 0、EMBOSS 6. 4. 0等软件,对芍药属6个种的cp DNA进行对比分析。【结果】矮牡丹cp DNA序列共152 628 bp,共有112个基因,使用25 988个密码子,编码蛋白78个;有19个基因(包括4个rRNA、7个tRNA、8个蛋白编码基因)在IR(反向重复)区重复。共搜索到143个SSR位点,单核苷酸重复基序位点最多,为116个(占81. 12%),没有六核苷酸重复基序。尽管芍药属叶绿体基因组比较保守,但不同种间IR和LSC(大单拷贝区)的边界位置仍有一定变化,凤丹牡丹LSC/IR的rpl2基因有718 bp延伸至LSC区域,而其他种的rpl2基因均完整地位于IR区。【结论】从基因组大小和基因内容来看,芍药属cp DNA高度保守;草芍药与滇牡丹cp DNA最大,为152 698 bp;凤丹牡丹cp DNA最小,为152 153bp。矮牡丹cp DNA蛋白编码基因密码子偏好使用A/T碱基,SSRs位点的碱基组成也偏好使用A/T碱基,143个SSRs位点中,A/T组成的位点有134个;矮牡丹cp DNA SSRs分布具有不均匀性,14个SSR位点位于IR区段,103个位于LSC区段,26个位于SSC区段。IR边界分析显示,芍药属LSC/IRb的边界变化是IR区扩张与收缩的主要原因。研究结果为芍药属植物的系统进化与栽培起源等研究提供支持,对芍药属植物分子标记开发及优良品种选育具有参考价值。     

聚乙二醇胁迫下黄腐酸对玉米基因组DNA胞嘧啶甲基化的影响

用不同浓度的黄腐酸浸种处理玉米自交系B73种子,2叶1心时用10%PEG-6000模拟干旱胁迫,3叶期测定干旱相关生理指标,采用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术分析DNA甲基化模式及水平。结果表明:各处理组的甲基化敏感扩增多态性分别为74.83%、73.05%、76.50%;各处理组的甲基化敏感扩增单态性分别为25.17%、26.95%、23.50%。各试验组的总甲基化率分别为75.14%、77.02%、74.57%;半甲基化率分别为18.01%、23.39%、18.66%;全甲基化率分别为57.95%、57.13%、53.63%、55.91%。     

壳聚糖及其组成的寡糖、单糖对胃蛋白酶消化DNA的影响

为丰富胃蛋白酶消化DNA的理论,进一步了解胃蛋白酶消化DNA的机制,研究了水产品基质中特征壳聚糖及组成其的寡糖(壳寡糖)、单糖(氨基葡萄糖、N-乙酰葡糖胺)对胃蛋白酶消化DNA的影响,并在体外模拟胃液条件下,探究了不同比例的糖与DNA对胃蛋白酶消化鲑鱼精DNA、λDNA的影响。结果表明:在生理pH下反应2 h,壳聚糖与DNA的质量比为0.5∶1时,壳聚糖即显示出对降解DNA明显的抑制效果;当壳寡糖与DNA的质量比为5∶1时,抑制效果较为明显;而氨基葡萄糖、N-乙酰葡糖胺与DNA的质量比为1∶1～240∶1时对消化均无抑制作用。研究表明,壳聚糖、壳寡糖可抑制胃蛋白酶对DNA的消化,其原因可能是带正电的糖可与带负电的DNA相互作用,或糖与胃蛋白酶发生了结合,从而对DNA消化产生保护作用。     

基于流式细胞仪对不同品种泡桐倍性 及白花泡桐基因组大小的测定

采用流式细胞仪技术,以白花泡桐、台湾泡桐、楸叶泡桐及鄂川泡桐的幼嫩叶片为材料,用LB01解离液获得细胞核悬浮液,并用碘化丙啶(Propidium Iodide,PI)荧光染料进行细胞核染色,建立了一套适于不同品种泡桐倍性及白花泡桐基因组大小测定的方法。利用该方法,以不同品种泡桐的已知二倍体为对照,测得不同品种泡桐四倍体植株的相对荧光强度是二倍体的倍数范围均在2±0. 13,符合四倍体细胞核DNA含量的特征;以已知基因组大小的芝麻(Sesamum indicum)和番茄(Solanum lycopersicum)为内标,测得白花泡桐二倍体(B2)的基因组大小为528. 24 Mb,白花泡桐四倍体(B4)的基因组大小为1 019. 94 Mb。