小麦PDS基因VIGS载体构建体系的优化及验证

为在小麦上进行VIGS体系的优化,根据GenBank中公布的小麦PDS基因序列(FJ517553.1)设计特异引物,利用RT-PCR技术克隆PDS基因片段,以BSMV:γ-2a为原载体,通过酶切将原载体中的2a基因片段替换为PDS基因片段,构建小麦PDS基因的VIGS重组载体BSMV:γ-PDS。经测序确认,其与GeneBank中登录的小麦PDS基因序列同源性为97%。重组载体经本实验室简化改良的方法进行转录模板的处理。与试剂盒所提供的方法相比,本研究将RNA酶孵育处理步骤整合入质粒提取的步骤中,省略了SDS-蛋白酶K孵育处理等步骤,降低了引入新杂质的风险,同时降低了实验成本,节省了时间和精力。体外转录的电泳结果表明,体外转录反应的产物浓度大,条带单一,可用于接种实验。抽穗期小麦穗部接种实验及实时定量PCR的结果均表明,小麦内源PDS基因被有效沉默,证实了优化的重组载体BSMV:γ-PDS体系的有效性,奠定了利用VIGS载体侵染抽穗期小麦体系优化的基础。     

功能标记的开发及在禾谷类作物中的应用

功能标记是根据与表型紧密相关的功能基因内部特定区域多态性基序开发出来的一种新型分子标记。由于功能标记直接来源于基因内部的功能性基序,因此,此类标记可以对不同遗传背景下目标等位基因的有无作直接、快速的判定。本文在3种DNA分子标记基于植物中的开发、应用特点比较论述的基础上,重点介绍了功能标记的开发特点,最后探讨功能标记作为一种辅助育种手段在禾谷类作物常规育种中的应用及其开发前景。     

改良Trizol法从灌浆期小麦胚乳中提取高质量总RNA的研究

[目的]在传统的Trizol法基础上进行改良,探索一种适合于灌浆期小麦胚乳高质量总RNA提取的方法.[方法]用改良的Trizol法从花后10、15、20 d的小麦胚乳中提取总RNA,经核酸分析仪及电泳检测其质量,进行RT-PCR扩增小麦SBEⅡa基因片段并测序比对.[结果]OD260/OD280:1.95～1.98,OD260/OD230:2.0～2.25,产率:544.00～645.46 μg/g,表明提取的总RNA浓度和纯度均达到要求.测序及Blast比对表明成功克隆小麦SBEⅡa基因片段.[结论]改良后的Trizol法可以高效的从灌浆期小麦胚乳中提取高质量的总RNA.     

小麦淀粉合成酶SSⅡa基因克隆及生物学分析

淀粉合成酶SSⅡa基因是小麦淀粉合成中的关键酶基因。为了从分子水平上了解造成不同小麦品种（系）淀粉含量差异的原因,本研究根据GeneBank中的SSⅡa基因序列AF155217.2设计引物,对8个不同抗性淀粉含量的小麦品种（系）SSⅡa基因进行克隆和多态性分析,并对其氨基酸序列进行结构域预测。结果表明,8个品种的SSⅡa基因序列高度保守,与GeneBank中已发表的序列相似度达98.19%以上,共发现40个单核苷酸变异,导致20个氨基酸发生了变异。蛋白结构域分析发现这些变异位点均位于α-淀粉催化酶氨基N-末端外侧,而在α-淀粉催化酶的催化区域并未发现变异位点。另外,在新春12中,还发现了一个缺失位点,缺失片段为249 bp,该缺失片段包含了糖基转移酶的部分位点。本研究为进一步从分子水平理解SSⅡa基因的结构与抗性淀粉含量之间的关系及开发分子标记辅助选择育种提供了序列信息。     

小麦SBEⅡa、SSⅡa基因片段的克隆及VIGS重组载体的构建

[目的]克隆小麦SBEⅡa、SSⅡa基因部分序列并构建二者的VIGS重组载体,为在小麦上利用VIGS技术研究SBEⅡa、SSⅡa基因与小麦淀粉合成的关系奠定基础.[方法]根据GenBank中公布的小麦SBEⅡa(AF286319.1)、SSⅡa(AF155217.2)基因序列分别设计特异引物,利用RT-PCR技术克隆SBEⅡa、SSⅡa基因的特异片段.然后以BSMV:γ-PDS为原载体,通过酶切连接用SBEⅡa、SSⅡa基因片段分别将原载体中的PDS基因进行替换,从而构建BSMV:γ-SBEⅡa和BSMV:γ-SSⅡa重组载体.[结果]克隆的SBEⅡa和SSⅡa基因片段长分别是178 bp和171 bp.序列分析表明:SBEⅡa基因片段与小麦SBEⅡa(AF286319.1)序列同源性为100;;、SSⅡa基因片段与SSⅡa(AF155217.2)序列同源性也为100;;酶切鉴定结果表明成功构建BSMV:γ-SBEⅡa和BSMV:γ-SSⅡa重组载体.[结论]构建的BSMV:γ-SBEⅡa和BSMV:γ-SSⅡa重组载体将为下一步利用VIGS技术在小麦上研究SBEⅡa、SSⅡa基因与小麦淀粉合成的关系奠定基础.     

VIGS技术在禾本科植物中的应用研究进展

病毒诱导基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)是一种转录后基因沉默现象.近年来在植物基因功能研究中,VIGS技术作为一种快速、高效、高通量的反向遗传学新技术发挥了重要作用.尤其在禾本科植物基因功能研究中VIGS技术得到了广泛的应用.本文阐述了VIGS技术的发现及作用机制,并重点介绍了在禾本科植物中应用的VIGS载体及功能基因组学研究的应用实例,最后探讨了VIGS技术在禾本科植物中影响沉默效率的因素、局限性及应用前景.