大麦SSR标记遗传多样性及群体遗传结构分析

为了确定大麦亲本材料间的亲缘关系,为后期关联分析奠定基础,本研究利用71个SSR标记对不同来源的99份大麦材料进行了遗传多样性及群体遗传结构分析。结果表明,71个SSR标记共检测到184个等位变异,变幅为2-5个,平均每个标记有2.6个。Shannon指数变幅为0.0565~1.2241,平均值为0.6086。标记多态性信息含量(PIC)的变幅介于0.0200~0.6633之间,平均值为0.3729。聚类结果表明,试验品种的遗传相似系数(GS)的变异范围为0.5109~0.9511,平均值为0.7202。GS值在0.7100水平上分为5大类,分别包括5、4、3、6和79份材料;主坐标分析将材料分为5个亚群,分别包括5、10、12、24和26份材料。群体遗传结构分析将材料分为5个亚群,分别包含24、18、6、22、29份材料。     

马铃薯光诱导型茎叶特异表达启动子ST-LS1的克隆与功能分析

叶片是植物光合作用器官,在能量固定和利用中具有重要作用,研究光诱导型茎叶特异表达启动子的作用元件及其功能对于其调控基因的表达研究具有重要的理论意义和应用价值。本研究用PCR技术从马铃薯(Solanum tuberosum L.)基因组中分离了光诱导型茎叶特异表达启动子ST-LS1的1556bp序列,序列分析表明,该片段与已报道的ST-LS1启动子(Gen Bank accession No.X04753.1)有99.68%的同源性,包括参与芽的特定表达和光反应顺式作用元件as-2-box、光效应顺式作用元件G-box等。将该片段与GUS基因融合,构建了植物表达载体pBⅠ121-ST-LS1,应用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法转化烟草(Nicotiana tabacum)获得了转基因植株。用qRT-PCR和GUS活性组织染色检测转基因烟草植株,结果表明,在ST-LS1启动子驱动的GUS转基因烟草植株的叶和茎中能够检测到GUS基因的表达,根中则检测不到;对黑暗、恒温光照培养、自然光条件处理20d后的转基因植株分析表明,在黑暗处理的转基因植株中GUS基因无表达,而在自然光条件处理转基因植株的叶和茎中GUS基因的表达高于恒温光照培养的转基因植株。结果可为应用基因工程改良农作物品种提供理论和应用依据。     

小麦中miR164的靶基因鉴定及其在衰老过程中的表达

miR164是植物中一种重要的非编码RNA,对植物的生长发育具有重要作用。为了解miR164靶基因与小麦衰老的关系,本研究通过在线软件对小麦中miR164家族成员进行了鉴定并对其进行生物信息学和表达分析。结果表明,从小麦中共鉴定出13个miR164家族成员,其不均匀分布在9条染色体上。系统进化分析表明,13个小麦miR164与同属于禾本科单子叶植物的水稻亲缘关系较近。13个Tae-miR164均能形成稳定的二级结构,成熟序列碱基具有高保守性,仅有3个Tae-miR164成员在第21位存在差异,成熟序列产生于前体中具有碱基高保守性的第1～21位。Tae-miR164的靶基因中,有18个为NAC转录因子,占所有靶基因总数的75%,表明Tae-miR164的主要靶基因为NAC转录因子。Tae-miR164家族成员在小麦叶片中的表达量明显高于其他组织;在小麦叶片衰老过程中,与其他Tae-miR164靶基因相比,有3个Tae-miR164靶基因表达差异显著,其ID分别为TraesCS4A02G225100、TraesCS5B02G054800和TraesCS5A02G04910,其中TraesC...     

DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的关键基因挖掘

植物受到干旱胁迫时,会通过DNA甲基化做出快速反应以帮助其应对胁迫。为探究在干旱胁迫下,DNA甲基化是如何影响基因转录表达,本研究对甘露醇模拟干旱和5-azadC(去甲基化)处理下,抗旱性不同的2个马铃薯品种(抗旱型,青薯9号;干旱敏感型,大西洋)进行转录组学分析,以Fold-change>2和校正后P<0.01进行差异表达基因(DEG)的筛选。GO富集分析发现,2种处理都共同显著富集到氧化应激和碳水化合物代谢过程相关的GO term。说明不同耐旱性马铃薯在响应干旱胁迫时,与这些GO term相关的基因也受DNA去甲基化调控。对既响应干旱又响应DNA去甲基化的1345个DEG进行KEGG功能富集发现,与植物抗旱相关的通路有植物MAPK信号途径、植物激素信号转导途径、植物谷胱甘肽代谢通路、糖酵解与糖异生和磷酸肌醇代谢通路。说明这些通路相关基因在大西洋和青薯9号2个抗旱性不同的马铃薯品种中,响应干旱的敏感性受DNA甲基化调控。接着对DEG上游1500 bp启动子区域进行顺式作用原件和甲基化CpG岛分析发现,干旱胁迫下参与植物谷胱甘肽代谢的GST基因通过DNA去甲基化来降低启动子区ABRE和CAAT-box作用元件的甲基化水平,进而激活该基因的表达以应对干旱胁迫。因此,利用比较转录组学分析干旱和DNA去甲基化处理下的差异基因,可挖掘到DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的相关基因,为研究马铃薯干旱胁迫响应的表观遗传学机理提供新的研究思路。     

氮肥施用量对水浇地覆膜马铃薯土壤矿质氮含量及马铃薯产量的影响

【目的】针对马铃薯生产中存在的氮肥过量施用问题,探索氮素在土壤中的残留情况和马铃薯最佳施氮量,为科学施用氮肥提供参考.【方法】通过田间试验,研究不同氮肥水平(0,75,150,225,300,375Nkg/hm2)对水浇地覆膜马铃薯‘青薯9号’各生育期土壤0~20cm和20~40cm土层矿质氮(铵态氮+硝态氮)含量及马铃薯产量的影响.【结果】随施氮量的增加,土壤铵态氮含量变化较小,但0~20cm和20~40cm土层硝态氮的含量随施氮量增加显著增加,不同氮肥用量T2、T3、T4、T5和T6处理的0~20cm土层中硝态氮含量至收获期时高达57.53,88.53,149.86,185.10mg/kg和240.42mg/kg,比播前增加了40~200mg/kg;20~40cm土层硝态氮含量至收获期时分别为63.90,88.11,156.70,192.13mg/kg和244.51mg/kg,比播前增加了30~200mg/kg;过量施氮(T5和T6)和氮肥施用不足(T1、T2和T3)均降低了马铃薯的块茎产量.【结论】试验条件下,马铃薯的经济最佳施氮量和最高产量施氮量分别为180.99kg/hm2和231.07kg/hm2.不同氮水平主要通过影响‘青薯9号’的平均单株薯质量而影响块茎产量.     

马铃薯块茎花色素苷合成相关R2R3 MYB蛋白基因的克隆和功能 分析

植物花色素苷的合成代谢受转录因子的调控, 其中R2R3 MYB为最主要的转录调控因子。本研究以彩色四倍体马铃薯为试材, 克隆了R2R3 MYB基因家族里调控马铃薯块茎花色素苷合成R2R3 MYB-StAN1的3个同源基因, 并利用生物信息学分析、稳定烟草遗传转化、qPCR等方法对这3个同源基因的结构和功能进行分析和鉴定, 结果表明, 这3个同源基因均含有R2和R3保守结构域, 其主要差别在于C端由10个氨基酸序列组成的重复结构(R)数目不同, 根据R数目将其分别命名为StAN1-R0、StAN1-R1和StAN1-R3, 其蛋白分子量分别为28 047.91、29 458.35和31 527.60 Da, 等电点(pI)分别为6.14、6.90和8.39, 均为亲水蛋白。通过转化烟草发现, 转入StAN1-R0、StAN1-R1和StAN1-R3后, 烟草叶片叶色变化明显, 其中转StAN1-R1烟草叶色呈深红色, 其叶片花色素苷含量最高。进一步利用qPCR分析表明, 外源StAN1使烟草叶片花色素苷合成代谢途径的关键基因(NtCHS、NtCHI、NtF3H、NtF3’H、NtDFR、NtANS、NtUFGT)上调表达, 同时烟草内源NtbHLH基因的表达显著上升; StAN1-R1可以高效地调控烟草内源NtbHLH基因和结构基因NtDFR和NtANS的表达。结果表明, StAN1的3个同源蛋白均可以调控花色素苷的合成, 而只含一个重复序列R的StAN1调控花色素苷合成的能力最强。     

连作对马铃薯根系生物学特征和叶片抗逆生理的影响

针对连作导致马铃薯生长发育受阻和产量下降等问题,在甘肃省景泰县条山农场设置了不同连作年限的大田试验,从植株自身形态和生理响应方面初探马铃薯连作障碍的可能机制。结果表明：连作明显降低了马铃薯地上和地下部生物量,增加了总根长、根表面积、根尖数和根冠比,且随着连作年限的延长,生物量下降越大,而总根长、根表面积、根尖数和根冠比增加越大,连作5年的总根长、根表面积、根尖数和根冠比比轮作分别增加了39.35%、26.60%、31.67%和70.90%;连作明显增加了块茎膨大期叶片MDA活性, 叶片SOD、POD和CAT的活性随连作年限表现为先上升后下降,从连作3 a开始,叶片MDA活性急剧增加,而叶片SOD、POD和CAT的活性急剧下降;连作1 a和2 a地块的块茎产量差异不显著,但连作3 a后块茎产量较轮作下降了45%以上。由此可见,在当地生态环境和栽培及品种条件下连作的阈值年限可能为2 a,根系生长增加是马铃薯应对连作逆境的主动性适应机制。     

核果类果树基因组DNA提取方法的研究

以核果类果树油桃、扁桃、杏、山桃、榆叶梅和樱桃的幼叶为试材,进行了基因组DNA的提取方法的比较研究,其中改良SDS法效果最好;采用改良SDS法提取油桃的幼叶、花蕾和韧皮部基因组DNA的效果表明,三者均可以作为基因组DNA提取的材料,且以幼叶效果最理想;采用改良的SDS法可在自然阴干的扁桃和油桃叶片中提取到完整的DNA;将改良SDS法提取的油桃不同部位和自然阴干的扁桃和油桃叶片基因组DNA,经SSR-PCR检测发现,扩增效果清晰稳定,完全可以应用于果树分子生物学研究.     

芝麻SRAP反应体系的建立与优化

以芝麻幼叶提取的DNA为试验材料,通过对影响SRAP扩增结果的重要反应因素dNTPs、Mg2 + 、Taq酶、随机引物及模板DNA进行优化,建立了芝麻扩增多态性高、稳定性强、带型清晰的SRAP最佳反应体系：dNTPs（10mmol／L）0.30μl,Mg2 +（25mmol／L）1.20μl,Taq酶1.00U,正反引物各50ng,DNA模板80ng,10×Buffer 1.5μl,总体积15μl,为SRAP标记技术在芝麻分子生物学研究方面的应用奠定了基础。