Efficient development of Haynaldia villosa chromosome 6VS‐specific DNA markers using a CISP‐IS strategy

Development of effective molecular markers linked to Pm21 deriving from Haynaldia villosa is critical for wheat breeding of powdery mildew resistance. In this study, we designed 12 pairs of conserved‐intron scanning primers (CISPs), using intron‐containing conserved genes located on the short arm of Brachypodium distachyon chromosome 3 (3BdS) aligned with cDNA or expressed sequence tags (ESTs) of Triticeae crops. Of 12 CISP primer pairs, 11 amplified DNA both in H. villosa and in wheat, and four displayed H. villosa chromosome 6VS‐specific polymorphisms. Six non‐polymorphic DNAs were further sequenced for designing internal primers, and five additional 6VS‐specific markers were obtained. Of the total nine 6VS‐specific co‐dominant markers, six could effectively trace Pm21 in F₂ population derived from the hybrid between the T6AL.6VS line and ‘Yangmai 158’. This study demonstrated that Brachypodium genomic information could be powerfully utilized to develop molecular markers in H. villosa or other Triticeae species.     

短柄草2C 型蛋白磷酸酶基因BdPP2C2 的克隆及表达分析

从短柄草中克隆获得一个2C 型蛋白磷酸酶基因,命名为BdPP2C2。序列分析结果表明,该基因ORF 的 长度为1 368 bp。进化分析结果表明,该基因所编码的蛋白与拟南芥AtPP2C56 的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR 分析结果表明,该基因的表达显著受ABA、乙烯、双氧水3 种信号分子诱导,并且受高盐和低温胁迫诱导。这些结果 表明,BdPP2C2 是非生物逆境胁迫中的一个应答因子,并且可能受相关信号分子调控。     

二穗短柄草细胞分裂素氧化酶BdCKX编码基因的克隆及功能分析

细胞分裂素是一类重要的植物激素,通过控制细胞分裂、诱导促进芽萌发生长等方面控制植物发育。细胞分裂素的代谢主要通过细胞分裂素氧化酶来进行,在作物性状改良和抗旱品种培育方面具有重要的研究价值。为研究麦类作物细胞分裂素氧化酶功能,本实验采用同源克隆的方法,在二穗短柄草中获得了一个与拟南芥细胞分裂素氧化酶基因At CKX3高度同源的候选基因,命名为Bd CKX。将该基因与p CXSN质粒连接构建植物超表达载体,并以农杆菌介导法转化二穗短柄草植物幼胚。所获得的阳性转基因植株生长迟缓,茎短,叶片小,地上部分变小。另外,组织表达谱分析表明Bd CKX在二穗短柄草生长发育的不同时期和不同组织中具有不同的表达模式,在生长40天的植株叶片中表达量有明显升高。由于细胞分裂素氧化酶编码基因在早熟禾亚科物种中较为保守,本研究为理解麦类作物的发育调控机制和遗传改良麦类作物生长提供必要的理论基础。     

二穗短柄草成熟胚再生体系建立及农杆菌介导转化研究

为建立二穗短柄草组织培养及遗传转化体系,以二穗短柄草BD21-3成熟胚为外植体,对成熟胚愈伤诱导、分化以及农杆菌侵染条件进行了研究。结果表明,在含有2.5mg·L~(-1) 2,4-D的培养基上,愈伤组织出愈率最高为93.83%;在含有0.2mg·L~(-1) KT的分化培养基上,分化率最高为38.18%;对二穗短柄草胚性愈伤组织农杆菌转化和GUS染色结果表明,侵染的过程中农杆菌菌液浓度OD_(600)为0.6、侵染时间为5min时转化率最高。     

表达二穗短柄草CBF2基因拟南芥抗旱性分析

以表达二穗短柄草(Brachypodium distachyon)CBF2基因的拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料,通过模拟干旱胁迫分析其种子和幼苗对甘露醇渗透胁迫的响应和成苗对盆栽条件下水分胁迫的响应。结果表明,渗透压为-0.62MPa时种子萌发率开始下降,转基因拟南芥种子萌发率略高于野生拟南芥,但差异不显著(P0.05)。以根的增长量作为评价幼苗抗旱性的主要标准,当渗透压小于-0.37 MPa时,根长增长量随着胁迫强度的增加而明显减小,转基因株系根长增长量始终显著高于野生型拟南芥(P0.05)。拟南芥成苗干旱胁迫至25d,野生拟南芥成活率为11.7%,转基因植株平均成活率为41.6%;随着干旱胁迫时间的延长,转基因拟南芥过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性均显著高于野生植株,丙二醛含量及相对电导率显著低于野生植株。结果表明,二穗短柄草CBF2基因提高了拟南芥幼苗及成苗的抗旱性。     

粗山羊草和二穗短柄草SOD基因成员的鉴定与比较分析

为给超氧化物歧化酶(SOD)基因克隆和功能研究奠定基础,以粗山羊草和二穗短柄草的基因组序列为材料,利用生物信息学手段对SOD基因家族成员进行鉴定和分析。结果表明,两种植物总共鉴定出12个SOD基因,其中二穗短柄草7个,粗山羊草5个;它们的编码区全长327~2 145bp,编码108~714个氨基酸,保守基序数量1~4个,等电点4.84~9.25;Cu/Zn-SOD、Fe-SOD与Mn-SOD的数量分别为8、3和1个,在粗山羊草基因组中没有鉴定到Mn-SOD基因;3种不同类型的SOD在进化树上处于不同分支。除Bradi2g30580.2和Bradi1g50550.1外,其他二穗短柄草的SOD基因在粗山羊草中均有同源基因。     

禾本科新型模式植物二穗短柄草的研究进展

二穗短柄草 (Brachypodium distachyum) 植株矮小,生育期短,基因组大小仅为水稻的0.71倍;和水稻相比,在进化上它与小麦等温季型禾谷类作物的亲缘关系更近,是目前较为理想的禾谷类作物模式植物.在短短几年中人们对这一模式植物在细胞遗传学、基因组学以及遗传转化等方面进行了大量研究.对已取得的研究进展进行了全面总结和综述,以期为禾谷类作物尤其是温季型禾谷类作物的相关研究提供参考.     

小颖短柄草对PEG-6000模拟干旱胁迫的生理响应

本研究以3个不同生态型的小颖短柄草（Brachypodium sylvaticum）为试验材料（分别简称为BsL,BsD,BsB）,研究不同浓度的聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱胁迫对其抗氧化酶活性、渗透物质、叶绿素含量及光合参数的影响。结果表明：BsL,BsD,BsB的过氧化物酶（Peroxidase,POD）及过氧化氢酶（Catalase,CAT）的活性和丙二醛（Malondialdehyde,MDA）的含量均随胁迫强度和处理时间增加而增加,叶绿素含量呈相反趋势。BsD,BsB的抗坏血酸过氧化物酶（Ascorbate peroxidase,APX）的活性均随胁迫强度和处理时间的增加而增加,BsL则先增后减。BsL,BsD的净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）和胞间CO₂浓度（C_i）均随处理时间和胁迫强度的增强而减小,BsB的P_n,T_r和G_s呈相同趋势,而C_i在轻度胁迫下降低,中度和重度胁迫处理2 d时却升高。综上所述,BsL,BsD和BsB小颖短柄草均能耐受一定程度的干旱,但BsB较耐旱。当PEG-6000超过10%时会对小颖短柄草造成伤害,需及时补充水分。     

青藏高原东缘短柄草-密生苔草草地植物群落组成及生产力的季节动态研究

通过对青藏高原东缘短柄草Brachypodium sylvaticum-密生苔草Carex crebra草地2年的定位监测研究,结果表明:该草地共有植物 70 种,分属 20 科 46 属.短柄草是优势种,占草群密度的45.5%;密生苔草为亚优势种.从地上植物量来看,短柄草产量在各月均居首位,所占比率为14%～29%,密生苔草占5.4%～16%.草地生产力月动态变化曲线呈单峰形,6-7月是地上植物量增长最快的时期,产量高峰出现在8月(217.9 g/m2).全年单位面积载畜量为2.388个羊单位/(hm2*年),青草期5-10月各月理论载畜量分别为:4.6,9.3,17.4,28.1,21.2,11.6个羊单位/hm2.     

Quantitative and Qualitative Traits of Natural Ecotypes of Perennial Grasses (Dactylis glomerata L., Festuca arundinacea Schreb., Phalaris tuberosa L., Brachypodium rupestre (Host) R. et S.) Collected in Southern Italy

In 1999, natural populations of Dactylis glomerata L., Festuca arundinacea Schreb., Phalaris tuberosa L. and the macrotherm species Brachypodium rupestre (Host) R. et S., were collected as seed in Southern Italy (Apulia, Basilicata and Campania regions) to evaluate the potential as forage of native germplasm under dry conditions, using available commercial cultivars as controls. The persistence of accessions, biometric, phenologic, productive and qualitative parameters of forage have been studied for a 3-year period (2000–2002) in a typical Mediterranean environment. D. glomerata is widely present in the studied area with two subspecies (subsp. glomerata L., subsp. hispanica (Roth) Nyman). The research pointed out significant differences in plant size, earliness and single plant dry matter (DM) production. All the natural ecotypes belonging to this species showed higher persistence than the control cultivars. Some natural ecotypes appeared to have potential for improving DM yield (subsp. glomerata ecotypes) and reducing neutral detergent fibre (NDF) content (subsp. hispanica ecotypes). Natural ecotypes belonging to F. arundinacea, P. tuberosa, and B. rupestre are sporadically present in the studied area. Among them, two ecotypes of P. tuberosa, showing higher winter growth and earliness compared to cv. ‘Holdfast’, seem to be interesting for a future breeding programme.