Molecular breeding technologies and strategies for rust resistance in wheat (Triticum aestivum) for sustained food security

Wheat is an important cereal food crop providing key nutrients to humankind. Rusts are the most destructive pathogens of cereal crops, with the exception of rice, across the world and resistant cultivars have been widely employed to reduce the yield losses caused by them. The modern intensive monoculture of cultivars and changing climatic conditions has created congenial conditions for the emergence of new virulent races such as Ug99, which is a great concern for world food security. Conventional breeding efforts have not been effective in quickly developing new varieties with durable and broad‐spectrum resistance against the rapidly evolving rust pathogen races. However, in the last two decades, biotechnological methods such as marker‐assisted selection (MAS) and transgenic technology have provided novel strategies for enhancing resistance levels and durability in crop plants in a short span of time. Nevertheless, broad application of transgenics in agriculture is hindered by biosafety apprehensions. In recent years, improved versions of biotechnological breeding methods such as genomic selection, genome editing technologies, cisgenesis and intragenesis, RNA‐dependent DNA methylation (RdDM), agroinfiltration and reverse breeding are gaining popularity. These technologies provide a tremendous capability to manipulate crop plants more precisely than before and accelerate crop improvement efforts for sustained food production as well as overcoming safety concerns associated with food crops.     

苹果茎沟病毒吉林沙果分离物全基因组序列分析

通过RT-PCR结合RACE技术扩增到苹果茎沟病毒（Apple stem grooving virus,ASGV）吉林沙果分离物（ASGV-JLSG）全长基因组（登录号：FM616381）,共含有6 496个核苷酸（nt）,编码两个彼此重叠的开放阅读框（Open reading frame,ORF）。ORF1（37 ~ 6 354 nt）编码1个241 kD的多聚蛋白,含有甲基转移酶（Methyltransferase）、木瓜蛋白酶（Papain-like-protease）、解旋酶（Nucleotide triphosphate-binding helicase）、RNA依赖的RNA聚合酶（RNA-dependent RNA polymerase）和C端的外壳蛋白（Coat protein,CP）等结构域。ORF2（4 788 ~ 5 750 nt）编码1个36 kD的运动蛋白（Movement protein,MP）。ASGV-JLSG分离物与GenBank公布的29个ASGV分离物全基因核苷酸序列一致性为79.20% ~ 86.60%。系统发育分析结果表明,30个ASGV分离物分成2个组,分离物间没有表现出寄主专一性和地理分布规律。重组分析发现,ASGV-JLSG分离物是苹果茎沟病毒黄花梨分离物（ASGV-HH,JN701424）和柑橘碎叶病毒满头红分离物（CTLV-MTHK,C588948）的重组体。本研究中获得的ASGV-JLSG分离物基因组是来源于中国东北地区的首个ASGV基因组序列。     

芸薹属作物异附加系的研究进展

 综述了芸薹属作物异附加系的培育概况、鉴定方法及应用前景,分析讨论了存在的问题及今后的发展方向。     

杨梅基因组SSR引物的开发与应用

基于杨梅(Myrica rubar Sieb. et Zucc.)基因组序列信息,研究了1 431条scaffold中SSR位点的分布特点。共发掘到二至六核苷酸SSR位点43842个,分布在623条scaffold中,共有194种重复单元。二核苷酸SSR位点有36 383个,占总SSR的82.99%;AG/CT的出现频率最高,为55.70%,占总SSR位点的46.23%。三核苷酸SSR位点有6 115个,占总SSR的13.95%。四核苷酸SSR位点有827个,占1.89%。五核苷酸SSR位点为245个,占0.56%。六核苷酸SSR位点为272个,占0.62%。设计合成了59对基因组SSR引物,多态性分析显示,高度多态性引物26对,中度多态性引物为33对;将其应用于杨梅优株早鲜856及其他13个主栽品种的聚类分析,结果表明,上述引物在相似系数0.56处将14份杨梅材料分为两个群体,早鲜856与其他13个主栽品种在DNA水平上均存在差异,且与对照品种‘早色’的相似系数为0.86。     

豇豆叶绿体微卫星标记的开发及其在近缘种的通用性研究

从公共数据库中下载豇豆叶绿体基因组,对其进行全序列分析,揭示豇豆cpSSR的分布特点和基序特征,进一步研究豇豆cpSSR在豆类植物中的通用性。研究结果表明,豇豆叶绿体基因组上共有52个微卫星,主要分布于LSC区,且以A/T为单碱基重复基序的微卫星为主;从豇豆的52个叶绿体微卫星中筛选出8对多态性豇豆cpSSR引物,在豌豆、利马豆和菜豆中均成功扩增,表明这些豇豆cpSSR引物在其豆类近缘种中具有较好的通用性。     

基于选择信号分析揭示猪终端父本群体间性状趋同的关键基因

【目的】试验旨在揭示终端父本皮特兰猪与杜洛克猪在人工选择作用下重要经济性状呈现出表型趋同的基因组变化特征。【方法】利用376头皮特兰猪、451头杜洛克猪品系Ⅰ、841头杜洛克猪品系Ⅱ和497头杜洛克猪品系Ⅲ群体的50K SNP芯片数据,以100 kb窗口、50 kb步长计算综合单倍型评分(iHS)和等位基因频率差(△AF),分别取前5%作为猪群体内、群体间的基因组选择信号候选区域;利用bedtools分别对iHS、△AF按照左右200 kb进行合并,每2个群体间合并后的iHS、△AF统计量的重叠区域定义为性状趋同区域,并挖掘该区域与猪重要经济性状相关的平行选择信号。【结果】iHS结果显示,在皮特兰猪和杜洛克猪4个群体内共检测到5 112个选择信号候选区域,总长约487.51 Mb。基于△AF方法,于皮特兰猪和杜洛克猪每2个群体间共检测到9 579个选择信号显著区域,总长约913.50 Mb。基于合并后的iHS和△AF,共检测到52个性状趋同区域,总长约4.67 Mb,注释到88个与猪的繁殖、胴体和肉质等性状相关的平行选择候选基因。【结论】皮特兰猪和杜洛克猪群体间存在性状趋同的基因组选择区域有52个,平行选择信号主要涉及猪的繁殖、胴体及肉质等重要经济性状,这与瘦肉型猪种相同的育种方向相关,这些关键基因的发现可为后续商业猪品种遗传改良提供参考。     

全基因组SNP分型技术在畜禽遗传育种研究中的应用

随着畜禽资源分子鉴定、物种进化、全基因组育种等热点领域的逐渐兴起,准确的全基因组SNP分型成为了畜禽基因组研究的关键。基因芯片、重测序、简化基因组测序及靶向捕获测序等全基因组SNP分型技术已广泛应用于畜禽基因组研究中。本文概述了全基因组SNP分型技术的原理及其在全基因组关联分析、选择信号分析和畜禽遗传资源背景分析等方面的应用,以期为畜禽基因组研究和育种应用提供借鉴和参考。     

黄瓜绿斑驳病毒河北分离物基因组克隆及序列分析

为揭示河北省黄瓜绿斑驳病毒(Cucumber green mottle mosaic virus,CGMMV)分类地位及系统进化情况,通过分子克隆测定了来自河北省西瓜产区分离获得的分离物CGMMV-chb的近全基因组序列,分析其基因组结构特征;并依据近全基因组核苷酸序列及外壳蛋白氨基酸序列进行了系统进化关系分析。结果表明,CGMMV-chb近全基因组大小为6 383 nts,Gen Bank登录号为KJ658958,含4个开放阅读框,编码4种蛋白;与Gen Bank库中的其它12个CGMMV分离物的核苷酸相似性为92%~100%,氨基酸相似性为98%~100%。CGMMV-chb与韩国分离物CGMMV-KW基因序列相似性最高,为98%~100%,与以色列分离物CGMMV isolate Ec基因序列相似性最低,为92%~99%;系统进化关系中CGMMV-chb与其它中国分离物、日韩分离物亲缘关系较近,处于同一亚组的不同分支中,与以色列分离物亲缘关系相对较远。     

侵染梨的苹果茎痘病毒基因组序列及小RNA分析

苹果茎痘病毒(Apple stem pitting virus,ASPV)是危害梨(Pyrus spp.)和苹果(Malus spp.)的重要病毒。本研究采用小RNA深度测序技术获得了ASPV基因组的部分序列,在此基础上设计引物对该病毒基因组进行RT-PCR扩增,通过序列拼接得到1个来源于玉露香(Yuluxiang)梨的ASPV分离物(YLX)长度为9 291个核苷酸(nt)(不包括基因组5'末端约30个核苷酸)的基因组序列,该序列与已报道的13个ASPV分离物的基因组核苷酸序列相似性为71.6%~80.7%,与多个来自苹果的ASPV分离物系统进化关系较近。首次分析了来源于ASPV基因组的干扰性小RNA(siRNA),发现来源于ASPV基因组链和互补链的siRNA长度均以21 nt和22 nt为主,siRNA的5'端具有一定的碱基偏好性。本研究结果为深入了解ASPV的分子特性提供了重要信息。     

哺乳动物附植前胚胎的基因表达调控

哺乳动物胚胎附植前期包括:合子的形成,胚胎基因组的激活和细胞分化的开始。在这个时期,发育由母源物质控制转为合子基因控制,在此过程,同时形成染色质介导的转录抑制时期,要解除抑制必须经过胚胎基因组的激活。通过对体内、外附植前胚胎的mRNA的表达特点以及它们与成功发育联系的研究,可以筛选出最佳的体外培养条件,设计最佳的核移植方案。