芸薹属及其他异源多倍体植物的基因表达特征研究进展

远缘杂交及异源多倍化导致许多重要作物的起源与进化，而芸薹属栽培异源四倍种是研究作物异源多倍化的模式系统之一。异源多倍体是如何调控及协调来自不同二倍体祖先的不同基因组的遗传行为及基因表达，是过去二十年间的研究热点和重要的生物学问题。利用不断发展的分子生物学技术，一方面揭示出芸薹属及其他多倍体物种基因组表现出动态性质，即在形成初期及长期进化过程中持续发生遗传及表观遗传的变化；另一方面发现异源多倍化过程中伴随着大量的基因表达模式改变，包括非加性表达、超亲表达、表达水平显性、部分同源偏向表达、基因剂量平衡效应等现象。上述基因组结构、表观遗传改变以及基因表达模式的调控，使新产生的多倍体得以成功进化为新物种。     

木薯有性四倍体遗传稳定性分析

木薯作为中国重要的经济作物,其优良品种的选育一直是木薯科研工作的重点,而多倍体的巨型性特点为其育种提供了新的思路,目前多倍体研究大多是体细胞加倍,有性多倍化研究起步较晚,而本课题组通过2n配子有性活体杂交,成功获得了首例木薯有性四倍体植株。为了研究木薯有性四倍体的遗传稳定性,本研究分别采用:田间的农艺性状观测(生长稳定期)、流式细胞术、叶片染色体计数、蛋白质含量测定/蛋白质聚丙烯酰胺凝胶电泳以及淀粉含量测定等方法进行鉴定。结果显示:木薯有性四倍体各株系农艺性状均保持了母株器官巨型性的多倍体特征;流式细胞仪分析显示,木薯有性四倍体各株系叶片DNA含量均为二倍体亲本(SC5)的两倍,相对应的叶片染色体数目也为二倍体亲本(SC5)的两倍,且视野中四倍体细胞所占比例均在90%以上;各株系蛋白质含量均小于二倍体对照组,且有性多倍体株系电泳谱带基本相似;在淀粉含量测定中,其各株系淀粉含量均小于对照组,且各株系之间含量波动较小。本研究结果表明木薯有性四倍体植株具有较好的遗传稳定性,对木薯多倍体品种的选育具有重要意义。     

枳橙四倍体与二倍体干旱生理应答及水通道蛋白基因表达分析

采用叶片离体脱水及自然干旱方式对盆栽枳橙四倍体及二倍体干旱胁迫耐受性进行了评价。结果表明，离体脱水条件下枳橙四倍体叶片相对失水率低于二倍体；自然干旱胁迫条件下，枳橙二倍体叶片萎蔫、黄化更严重。叶片干旱生理响应分析表明，随着干旱胁迫进程，两种倍性枳橙丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、脱落酸(ABA)含量及电导率都呈上升趋势；枳橙四倍体MDA含量和电导率始终低于二倍体对照，Pro、ABA含量则始终高于二倍体；超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性干旱处理表现为先升后降，但枳橙四倍体叶片SOD及POD活性总体高于二倍体。实时荧光定量PCR分析表明，干旱15 d后，除PtrNIP1;1外，四倍体叶片水通道蛋白基因PtrPIP1;2、PtrPIP1;3、PtrPIP2;2、PtrNIP1;2、PtrTIP1;3、PtrTIP4;1、PtrSIP1;1、PtrSIP1;2相对表达量均显著高于二倍体。上述结果表明，枳橙四倍体具更强的耐干旱能力，可能与二者生理响应及水通道蛋白基因表达差异有关。     

离体培养条件下金鱼草多倍体诱导研究

在离体培养条件下 ,研究了秋水仙素不同浓度、不同处理时间对金鱼草实生苗的诱变效果。结果表明 ,金鱼草多倍体诱导容易成功 ,0 1%～ 0 2 %秋水仙素处理 12～ 36h均能成功地诱导出金鱼草多倍体。以二倍体金鱼草为对照 ,对四倍体金鱼草形态特征和光合作用特性进行了初步研究。结果表明四倍体金鱼草叶色浓绿、叶片肥厚 ,特别是花形巨大 ,花瓣厚而挺 ,花色艳丽 ,气孔和花粉粒比二倍体显著增大。且四倍体金鱼草的净光合速率、蒸腾速率及气孔导度均比二倍体高。另外 ,还进行了四倍体与二倍体的杂交试验 ,获得了三倍体金鱼草。     

Content changes of several endogenous plant hormones in female-sterile <Emphasis Type="Italic">Pinus tabulaeformis</Emphasis> Carr

To determine the relationship between female sterility of Pinus tabulaeformis Carr. and plant hormones, content changes of several endogenous plant hormones in a female-sterile clone and a normal clone were analyzed during the key period of female gametophyte abortion in mutant clones. The change of ABA content showed a similar pattern between normal and mutant clones, but the ABA content of the mutant clone was always much higher than that of the normal clone. In the normal clone, the IAA content decreased significantly at the early stage of the period and reached its minimum during the first ten days of April and stabilized thereafter. The endogenous ZR levels increased sharply at the early stages and reached a maximum in the middle of April, then decreased dramatically. The IAA and ZR contents of the mutant clone did not change perceptively through the entire period. We conclude that the high levels of ABA and the deficit of IAA and ZR may be the reasons of female gametophyte abortion in the female-sterile clones of P. tabulaeformis.     

资讯——市场观察

中国农科院培育出新品种西瓜形靓无籽营养高 7月17日，由国家西甜瓜产业技术体系多倍体育种岗位、中国农业科学院郑州果树研究所多倍体育种课题组举办的“郑抗”系列无籽西瓜新品种示范观摩会在河南中牟县韩寺镇大洪村举行。     

秋水仙素对七叶一枝花种子多倍体诱导的影响

以七叶一枝花种子为试材,分别用浓度为0.025%、0.050%、0.100%、0.150%、0.200%的秋水仙素处理七叶一枝花种子12、24、48、60h,研究不同浓度的秋水仙素及不同处理时间对七叶一枝花多倍体诱导的影响,以期为进一步选育七叶一枝花优良多倍体品种提供材料,为探索秋水仙素诱导七叶一枝花多倍体育种研究提供参考。结果表明:秋水仙处理的七叶一枝花根尖均有明显的膨大现象,其中浓度为0.050%秋水仙素处理12h的根尖膨大率最高,为51.69%;秋水仙素处理的七叶一枝花种子的胚根短且粗、胚轴伸长;经秋水仙素处理种子萌发的组培苗植株较对照植株的根茎明显加粗、节间变短。采用流式细胞仪检测发现,秋水仙素处理样品的组培苗的幼根细胞DNA荧光强度约是对照细胞DNA荧光强度的1.88倍,表明经秋水仙素处理的七叶一枝花种子萌发的组培植株细胞染色体出现了部分加倍。     

野生黄蝉兰多倍体诱导初报

以野生黄蝉兰无菌苗的丛生芽为供试材料,分别用浓度为0.008%、0.010%、0.030%、0.060%、0.120%、0.150%、0.200%的秋水仙素对其处理24、48、72 h。结果表明,以0.06%秋水仙素处理72 h的诱导效果最佳,诱导变异率达62.5%,死亡率为22.5%;多倍体黄蝉兰材料在形态上出现叶色深绿、植株粗壮和叶片增厚等优良性状,同时气孔和染色体数目都有明显变化,可作为新材料加以利用。     

为分析异源多倍体“固定杂种优势”建立的甘蓝型油菜人工合成系

异源多倍体广泛地分布在植物王国中，它们的成功生长可以用不同基因组上的部分同源基因的正向互作来解释，这与杂合二倍体基因型中引起杂种优势的一个基因的不同等位基因间的正向互作相似。异源多倍体纯合基因型中也会发生这种互作，因此被称为“固定杂种优势”。据我们所知，目前尚无实验数据来支持这种假说。