粗山羊草叶绿体基因RNA编辑位点的鉴定与分析

RNA编辑是高等植物叶绿体基因转录后表达调控的一种重要方式。本研究利用生物信息学方法,预测出粗山羊草叶绿体基因组分布于15个蛋白编码基因的34个RNA编辑位点,均为C到U的转换,其中以ndhB最多,有9个编辑位点。通过与数据库中EST和高通量测序数据(SRA)进行比对分析,检测到分布于20个基因的29个编辑位点。综合上述研究结果,最终确定分布于9个基因的10个RNA编辑位点是真实存在的。分析这些位点RNA编辑现象对蛋白质结构的影响,发现ndhB编辑后β-折叠数增加,跨膜结构增加。这是首次有关粗山羊草叶绿体蛋白编码基因RNA编辑位点的报道。与禾本科水稻、玉米、大麦、黑麦和甘蔗的叶绿体RNA编辑位点进行比较,表明粗山羊草与黑麦、大麦的亲缘关系较近。本研究结果可为解析粗山羊草叶绿体基因的表达调控和探讨禾本科物种的起源进化提供理论依据。     

野生二粒小麦NBS-LRR类抗病基因家族的鉴定及其表达分析

野生二粒小麦(Triticum dicoccoides L,2n=4x=28,AABB)是普通小麦遗传改良的重要种质和基因库。抗病基因(resistance gene,R基因)是植物体内广泛存在的抗性基因,通常具有NBS(nucleotide-binding site)和LRR(leucine-rich-repeat)结构域,属于NBS-LRR家族,在植物抗病和免疫过程中具有重要作用。为挖掘和利用野生二粒小麦基因组中的R基因,基于最新发布的野生二粒小麦参考基因组数据,利用生物信息分析手段,在全基因组水平上对其NBS-LRR类R基因家族进行鉴定。结果共鉴定到429个可信度较高的NBS-LRR类R基因,其中N亚家族66个,CNL亚家族205个,NL亚家族76个,CN亚家族79个,PN亚家族3个;进一步对NL亚家族R基因进行分析,发现76个NL亚家族基因在所有染色体上均有分布,并且以成簇方式存在,包含20个保守域,且在N端高度保守;表达模式分析发现,它们在花、叶片和根中的表达量较高;最后,随机选择4个NL类R基因,发现在白粉菌诱导后均上调表达。本研究为进一步挖掘和利用野生二粒小麦NBS-LRR类抗病基因奠定了基础。     

基于叶绿体序列分析紫茎泽兰在菊科的系统发育

为研究紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum Spreng)在菊科的系统发育,利用通用引物对紫茎泽兰叶绿体DNA的rpl16内含子及psbA-trnH与trnL-F两个基因间隔区进行PCR扩增并测序,将其序列分别与GenBank中部分菊科(Asteraceae)植物的基因序列进行比对分析。应用Mega 4.0软件进行分子遗传进化分析,采用邻接法构建系统进化树。结果表明,菊科植物在系统分类上呈现出两大类群,滨菊、野菊构成一个大类,和紫茎泽兰关系较远;紫茎泽兰和毛叶泽兰、圆叶泽兰、线叶泽兰等泽兰属植物及油菊的关系最近,与向日葵和银胶菊次之,与莴苣、滨菊、野菊关系最远,表明紫茎泽兰确实隶属于泽兰属;序列组合(rpl16+ps-bA-trnH+trnL-F)长度变异范围为2 140~2 203 bp,排序后的比对长度为2 399 bp,有381个变异位点,190个信息位点,为紫茎泽兰的系统进化提供了一定的信息。     

30份引进大麦品种(系)苗期耐盐性综合分析

在不同浓度NaCl胁迫下,通过光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、叶绿素(Chl)、丙二醛(MDA)、游离脯氨酸(Pro)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的测定,运用主成分分析法和模糊隶属函数法对30份国外引进的大麦Hordeumvulgare品种(系)耐盐性进行综合分析。结果表明:随着NaCl浓度增大,引进大麦品种(系)除SOD、CAT和Pro外,其他指标与对照相比均有所下降。根据综合评价值可知,其耐盐性由强到弱为:22-2522-30DH-116TabighaModaba22-55DH-5522-28TarpgolborKoRvKHEMUSSteptoeHarringtonClipperJrbidCpyrusDH-66PriorMorex22-43TObarleyBarbican22-42DH-40SchoonerDH-127KerabSloopYahudiyaDH-126。     

不同生境下以色列野生大麦群体与栽培大麦农艺性状的遗传多样性分析

将来自以色列的3个野生大麦自然群体和世界不同国家的25个栽培大麦品种,总计110份材料,分别种植在陕北干旱沙地和陕西关中地区,对10个主要农艺性状进行分析。结果表明,野生大麦群体间农艺性状表现出丰富的遗传多样性。野生大麦和栽培大麦农艺性状间存在较为显著的差异,在株高、穗粒数、百粒质量、生物产量、分蘖数上差异明显,栽培大麦百粒质量和生物量明显高于野生大麦。聚类分析表明地理来源与农艺性状的表现存在一定联系,野生大麦和栽培大麦可明显的分成2部分。方差分析表明除穗和穗粒质量没有达显著水平外,其余8个性状均达显著水平,其中分蘖数、百粒质量和生物产量的变异系数较高,表明这几个性状容易受环境影响而表现出较高的变异性。     

大麦引进种质资源表型的多样性与模糊聚类分析

为了筛选优良大麦种质资源用于贫瘠化土壤开发及干旱与半干旱地区农业改良与建设,采用主成分分析(Principal Components Analysis,PCA)和模糊聚类(Fuzzy Clustering,FC)分析方法对107份引进不同地区大麦品种(系)进行了农艺性状考察与评价,并对各性状进行了相关分析,比较它们的生长特点及在陕西地区的生长表现,对其适应性进行评价比较。主成分分析结果表明:5个综合主成分可代表大麦12个表型变量91.0268的原始数据信息量。利用模糊隶属函数度量D值进行WPGMA聚类,可将107份材料划分为4类,聚类结果可以较好地反映这些引进种质资源的选育和分布区域特点,其中野生群体综合表现较好,在品种的选育上有很高的利用价值;通过主成分分析,将相关性强的多个性状重新转化成几个新的独立并且有较强代表性的综合变量(性状),结合模糊聚类的方法进行大麦表型的综合评价,可以较好地揭示大麦品种(系)内和品种(系)间以及和群体间的关系。     

野生二粒小麦PYL基因家族的鉴定及其在逆境胁迫下的表达特性分析

脱落酸(ABA)是一类重要的植物内源激素,在调控植物生长发育和胁迫响应等方面发挥着关键作用。基因作为ABA的受体,在ABA信号转导过程中发挥着重要作用。为深入发掘野生二粒小麦PYL基因,本研究利用生物信息学对野生二粒小麦的PYL家族进行全基因组鉴定与分析。结果在野生二粒小麦基因组中共鉴定到24个PYL基因(TdPYLs),分布在1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、7A和7B染色体上,且所有成员均含有PYR-PYL-RCAR-like功能域;系统进化分析发现,24个TdPYL基因可分为3个亚家族,同一亚家族成员间具有相似的基因结构和保守结构域;对这些PYL基因的启动子顺式元件进行预测,发现它们含有大量与逆境胁迫、光调节和ABA响应相关的元件;基于RNA-seq数据的表达特性分析发现,它们在不同组织中以及逆境胁迫下表达差异明显,并鉴定到多个与组织特异性以及胁迫响应相关的PYL基因;进一步对PYL基因的单倍型组成进行分析,发现在野生二粒小麦、栽培二粒小麦和硬粒小麦中PYL基因的遗传变异和单倍型组成具有明显的差异,发生了显著的遗传分化。本研究为深入揭示野生二粒小麦PYL基因的调控功能及其进化机制研究提供了有益信息。     

小麦LBD基因家族的全基因组鉴定、表达特性及调控网络分析

为深入发掘小麦LBD基因的功能,利用小麦最新基因组数据,通过生物信息学手段,对小麦LBD基因家族进行了鉴定,并对其表达特性及调控网络进行了分析。鉴定结果表明,本研究得到了75个小麦LBD基因,根据系统进化分析结果,可将它们划分为ClassⅠ和ClassⅡ两个亚家族。染色体定位结果表明,除了5D和7D外,其余染色体均含有LBD基因。共表达调控网络分析表明,15个LBD基因参与了小麦功能基因调控。利用RNA-seq数据对所有小麦LBD基因在不同组织以及不同逆境胁迫下的表达情况进行分析表明,小麦LBD基因在不同组织间和胁迫下存在着差异表达,多个组织特异和胁迫响应相关LBD基因被鉴定到,可作为后续功能研究的候选基因。