基因表达系列分析技术在植物基因表达分析中的应用

 基因表达系列分析技术 (SAGE)是一种以测序为基础 ,采用数字化分析手段 ,在转录物水平上研究细胞或组织基因表达模式的有效工具。该技术不仅能够全面地分析特定组织或细胞表达的基因 ,获得这些基因表达丰度的数量信息 ,还可比较不同组织、不同时空条件下基因表达的差异 ,从而发现新基因。SAGE技术在植物方面的应用相对较少 ,但进展很快。本文着重介绍了SAGE在植物基因表达分析中的应用 ,分析SAGE所存在的问题、改进方法及发展前景     

大豆突变品系农艺性状鉴定与分析

大豆高蛋白品种东农42和高脂肪品种东农163经NaN3进行诱变处理,在其后代品系中分别取58份和77份对农艺性状进行分析.结果表明:各品系单株粒数、单株荚数、虫食数的变异系数大,具有一定的选择潜力,而株高和主茎节数的变异系数较小;单株产量与株高、单株荚数、单株粒数呈极显著正相关;虫食率与单株荚数、单株粒数、单株粒重呈极显著正相关.     

中国作物分子设计育种

分子设计育种通过多种技术的集成与整合,对育种程序中的诸多因素进行模拟、筛选和优化,提出最佳的符合育种目标的基因型以及实现目标基因型的亲本选配和后代选择策略,以提高作物育种中的预见性和育种效率,实现从传统的“经验育种”到定向、高效的“精确育种”的转化。分子设计育种主要包含以下3个步骤：(1)研究目标性状基因以及基因间的相互关系,即找基因(或生产品种的原材料),这一步骤包括构建遗传群体、筛选多态性标记、构建遗传连锁图谱、数量性状表型鉴定和遗传分析等内容;(2)根据不同生态环境条件下的育种目标设计目标基因型,即找目标(或设计品种原型),这一步骤利用已经鉴定出的各种重要育种性状的基因信息,包括基因在染色体上的位置、遗传效应、基因到性状的生化网络和表达途径、基因之间的互作、基因与遗传背景和环境之间的互作等,模拟预测各种可能基因型的表现型,从中选择符合特定育种目标的基因型;(3)选育目标基因型的途径分析,即找途径(或制定生产品种的育种方案)。本文评述近几年来我国在遗传研究材料创新、重要性状遗传分析、育种模拟工具开发和应用、设计育种实践、分子设计育种技术体系建设等方面取得的重要进展,结合国内外研究现状对分子设计育种的未来进行展望,最后指出我国近期应加强育种预测方法和工具、基因和环境互作、遗传交配设计、作物功能基因组学、生物信息学方法和工具、设计育种技术体系和决策支持平台等领域的研究,同时重视人才培养和团队建设。     

全长cDNA文库的构建方法

全长cDNA文库的构建是进行功能基因组研究的一种经济、快速、有效的途径,克服了传统cDNA文库的缺点,节省了基因克隆和功能鉴定的时间,促进了功能基因组的研究进程。目前有6种构建全长cDNA文库的方法,包括Oligo-Capping、CAPture、SMART、CAP-trapper、CapSelect、CAP-jumping。这几种方法在起始材料用量、文库构建技术、实验操作复杂程度和文库构建质量等方面构存在不同程度的优缺点,但综合比较而言,SMART和CAP-trapper这两种方法比较有实际应用价值。SMART法适于简单、快速地构建一般质量的cDNA文库,如果采用Little-cycleSMART和Large-sizeSMART这两种改进技术,所建文库质量也非常好;CAP-trapper法虽然对实验技术要求较高,实验过程复杂,但所建文库全长率高,冗余性低,建库效率高,是目前构建高质量文库最好的方法。     

栽培大豆和野生大豆的Glyma13g21630基因多样性分析

利用Sanger方法对49份野生大豆,46份地方品种和38份选育品种的Glyma13g21630基因测序,采用DNAStar、Mega、DNAsp和Tassel软件分析Glyma13g21630的单核苷酸多态性(SNP)位点在不同类型大豆群体的分布规律。结果表明,在133份供试种质中检测到多态性位点29个,包括22个SNP和7个InDel,多态性频率分别为1SNP/138 bp和1InDel/434 bp。Glyma13g21630基因序列中多态性位点的分布不均匀,其中内含子3和5为变异富集区,其他区域变异较小。单倍型分析表明,Glyma13g21630在野生大豆和栽培大豆中的多态性位点数目逐渐减少,分布范围也越来越窄;连锁不平衡分析表明,野生大豆的7个高频SNP位点中有42.86%处于极显著的连锁不平衡状态;Ka/Ks>1,说明野生大豆在向栽培大豆的进化中,某些位点受到正向选择,多态性显著降低。Glyma13g21630基因在大豆由野生向栽培驯化的过程中因正向选择作用而固定了有益变异,表现出瓶颈效应。     

大豆质核互作雄性不育系W931A及其保持系种子和花药的蛋白质组初步研究

目的:对大豆质核互作雄性不育系W 931 A及其同型保持系W 931 B的种子和花药蛋白质组进行比较性研究,探讨大豆质核互作雄性不育发生的机理.方法:本研究采用SDS-PAGE与LC-MS/MS联用方法.结果:发现不育系W 931 A与其保持系W 931 B种子的蛋白质SDS-PAGE电泳图谱基本没有差异带,二胞花粉期花药SDS-PAGE图谱间有3条差异带.结论:雄性不育基因表达具有时空和器官特异性,与育性有关的蛋白主要在花药中表达.对差异表达的蛋白如ADP-葡萄糖焦磷酸化酶、NBS-LRR疾病抵抗蛋白质的同源物、ATP合成酶b亚基、硫氧还蛋白过氧化物酶、类锌指蛋白等进行功能分析,推测不育系W 931 A的雄性不育可能与淀粉合成受抑制,能量代谢紊乱和细胞凋亡有关.     

矮秆大豆突变体HK808结荚期的生理生态特性

经NaN3诱变获得的大豆矮秆突变体HK808，对其部分结荚期的生理生态特性的研究表明：突变体叶片大小和叶柄长度分别是东农42的1/2；成熟种子蛋白质含量比东农42高2%，粗脂肪低0.26%；叶片的叶绿素含量比东农42的低，总叶绿素含量是东农42的77%，但叶绿素a/b比值变化不大，均为2.6 : 1。开花结荚后突变体叶片蛋白质含量、SOD活性逐渐升高，脯氨酸含量逐渐下降，而且蛋白质含量和脯氨酸含量都低于东农42；突变体的SOD活性显著高于东农42；东农42的MDA含量在鼓粒期以后增高。表明结荚后期突变体具有较强的防御自由基伤害能力。     

基于基因组学的作物种质资源研究:现状与展望

作物种质资源工作涉及面很广,包括种质资源的收集、编目、保护、繁种更新、分发利用与信息系统建立等基础性工作,作物起源、驯化与传播、种质分类、民族植物学与传统知识研究等基础研究,遗传多样性评价、重要性状表型鉴定、种质资源基因型鉴定、基因发掘和种质创新等应用基础研究。经过近百年的努力,种质资源的基础性工作已卓有成效,作物种质资源保护与共享利用体系基本建立。但由于主要基于形态学的传统研究思路和方法存在很多先天不足,种质资源基础研究和应用基础研究一直举步维艰,效率低下。随着分子标记技术和第二代测序技术的快速发展,基因组学理论和方法不断深入到种质资源研究的多个层面,使种质资源保护和创新利用发生了研究思路和方法学上的变革。基因组学研究成果为种质资源的有效收集和保护提供了理论指导,也为阐明作物起源和演化、全面评估种质资源结构多样性提供了核心理论和技术,同时大幅度提高了基因发掘和种质创新效率。特别是全基因组测序、重测序和简化基因组测序技术不断成熟,使在全基因组水平上比较不同种质资源基因组变异成为可能;在此基础上,可阐明农作物起源以及驯化、改良和传播对种质资源形成的影响,明确现有种质资源和野外种质资源群体结构和遗传多样性,提出种质资源异地保存和原生境保护的最佳策略;结合表型鉴定数据,利用连锁分析和关联分析等基因组学方法,可高效发掘种质资源中蕴含的新基因和有利等位基因,提出其利用途径和具体方案,并在种质创新过程中充分利用基因组学研究成果提高创新效率。文章评述了基因组学在种质资源研究中的应用现状,特别是在种质资源基因型鉴定、异地保存和原生境保护、作物起源与进化研究、结构多样性分析、新基因发掘和种质创新等方面的应用情况及其发展趋势。提出了今后的发展方向和工作重点,强调把基因组学理论和方法与作物种质资源研究紧密结合,为种质资源的有效保护和高效利用提供强有力的理论、技术、材料与信息支撑。     

基于近红外光谱的大豆茎秆化学组分含量检测模型构建与应用

【目的】大豆茎秆化学组分（纤维素、半纤维素、木质素和粗纤维等）与其茎秆抗倒伏能力密切相关,但由于目前大豆茎秆化学组分检测多采用传统的化学分析技术,测定过程操作复杂、耗时耗力、成本昂贵且易造成环境污染,不适合大规模育种应用,因此,通过构建一套低成本、快速、科学、无污染的大豆茎秆化学组分检测方法,为大豆种质资源茎秆组分分布规律及其与大豆生长习性和倒伏性关系的研究提供方法基础。【方法】通过建立一套基于近红外光谱检测技术的大豆茎秆化学组分检测模型,并利用该模型对大豆种质资源茎秆中的中性洗涤纤维（neutral detergent fiber,NDF）、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber,ADF）和粗纤维（crude fiber,CF）等化学组分进行检测分析,通过方差分析、多重比较和小提琴图分析,明确大豆茎秆CF含量与其生长习性及抗倒伏性之间的内在关系。【结果】基于构建的大豆茎秆化学组分近红外光谱快速检测模型对茎秆NDF、ADF和CF组分检测数值的校正相关系数（R_C）均在0.90以上。利用16份模型外大豆茎秆样本对模型的有效性进行验证发现,常规化学检测与该模型检测结果之间无显著性差异（P > 0.05）。利用该模型对2017年和2018年种植的393份大豆茎秆CF含量及其生长习性之间的关系进行分析,结果表明,大豆茎秆CF含量符合正态分布规律,在CF含量50.00%以上的材料中,2年数据均表现出直立型（91.67%和86.14%）显著高于蔓生型（8.33%和13.86%）,表明大豆茎秆CF含量与其生长习性呈极显著正相关（P < 0.01）。【结论】构建的近红外光谱模型具有低成本、快速高效、无污染的特点。此外,茎秆中CF含量高的大豆品种植株具有更强的抗弯曲度,可作为大豆抗倒伏育种亲本筛选的重要指标。     

大豆对SMV1株系抗性基因的分子标记研究

大豆花叶病毒病是世界大豆产区危害较重的主要病害,本实验高抗SMV1株系黑农39为母本,高感SMV1株系品种合丰25为父本配置杂交组合,对F1、F2代接种SMV1进行田间抗性鉴定和抗病性遗传学分析,通过接种鉴定亲本F1、F2并代的抗性表现,证明,对SMV1号株系的抗性是由一对显性基因决定的.利用RAPD技术在抗感池间寻找多态性标记,通过筛选引物,获得重复性最好的随机引物OPN11.并采用BSA法在黑农39和抗病池扩增出OPN1400片段,在合丰25和感病池扩增出OPN1300片段,在F1同时扩增出OPN11400和OPN1300.用该引物分析黑农39×合丰25的F2扩增个体,共显性的RAPD标记OPN1400/1300与黑农39抗病基因的遗传距离为8.2cM.