高粱光敏色素A基因的克隆、蛋白结构与长短日照诱导表达模式

光敏色素是一类红光/远红光受体,对植物光形态建成、外部形态和生理功能等方面起着重要的调节作用。为明晰光敏色素A在调控高粱光形态建成发育过程中的作用,本研究比较分析光温敏感程度不同的高粱品种Btx623、Rio、Tx430和LH645的PhyA基因序列和PHYA蛋白的保守结构域,利用qRT-PCR明确长短日照条件处理下PhyA基因的表达模式。结果表明,Btx623、Rio和Tx430之间PhyA基因序列存在非同义突变,LH645在PhyA基因的第7个外显子上插入了5 bp碱基序列;高粱PhyA蛋白中含有1个PAS-2结构域、1个GAF结构域、1个Phytochrome结构域、2个PAS结构域、1个组氨酸激酶A结构域和1个类似组氨酸激酶的ATP激酶结构;遗传进化树分析表明,单子叶和双子叶植物PhyA蛋白明显聚为2大类,高粱PhyA、谷子PhyA和玉米PhyA1、PhyA2聚为一个亚类,相互间亲缘关系较近,与水稻PhyA同源性相对较远;在短日照(SD)条件下各时期PhyA基因转录水平变化显著,Rio PhyA基因转录水平较Btx623和Tx430变化明显,LH645 PhyA基因转录变化不显著,在长日照(LD)条件下Rio PhyA基因转录水平低于Btx623和Tx430,LH645 PhyA基因转录水平变化不显著。以上结果表明,PhyA受光周期诱导,推测其在高粱光形态建成中起重要调控作用。本研究为进一步解析PhyA基因功能及其在调控高粱光形态建成发育过程中的作用提供理论基础。     

高粱RKD基因家族鉴定及氮胁迫下的表达模式分析

RKD(RWP-RK domain protein)是植物中特有的氮响应相关蛋白,在植物生长发育,尤其是生殖过程中起到重要作用。高粱(Sorghum bicolor)是一种耐瘠薄、抗旱的粮食作物,挖掘其养分响应与利用相关基因,对于解析高粱养分响应的分子遗传机制,培育养分高效作物具有重要意义。本研究通过生物信息学的方法,鉴定到分布在5条染色体上的7个高粱RKD基因。对SbRKD蛋白的理化性质和保守结构域进行分析,发现氨基酸残基数目对于蛋白性质影响较大。对高粱、水稻和拟南芥的RKD基因进行进化分析发现其主要聚成三类,且SbRKDs都受到纯化选择压力,同时有部分SbRKD基因在物种分化过程中发生缺失和复制。SbRKD基因组织表达结果说明多数RKD基因在高粱中表达水平低,只有SbRKD1和SbRKD4在种子和胚中的表达水平较高。氮饥饿和高氮诱导结果表明,SbRKD1和SbRKD4能够响应外源氮元素供应。本研究为后续探索RKD基因对高粱生长发育的影响提供了理论依据。     

林木遗传多样性研究方法概况

遗传多样性分析是保护和发掘利用林业资源的重要研究内容，遗传多样性的研究方法已从形态学水平，细胞学水平，生理生化水平发展到分子水平，研究的层次逐步深入，多种方法的采用有助于从整体上更全面了解林木的遗传多样性。     

转Xa21基因培矮64S R2代性状的表现

观察了培矮64S转Xa21基因R2代植株的抗病性及其农艺性状,结果表明,多数转Xa21基因植株抗病力显著高于对照,抗病植株均能检测到Xa21特异扩增带,它能稳定遗传并表达,标记基因GUS只在种子愈伤组织中表达,而在叶片中不表达,它和Xa21基因呈连锁.不同转基因株系间农艺性状变异显著,与对照培矮64S也有明显差异.     

转基因植物中的标记基因

随着转基因植物的商业化 ,植物转基技术将为农业生产带来一场新的革命。但目前仅仅把基因导入植物已经不能满足现代农业的要求。新的转化技术不仅要求把基因导入农艺性状优良的品种中 ,呈单拷贝 ,不带辅助序列 (标记基因 ) ,而且转基因的表达必需可预测 ,并在不同的转化体中表达一致。论文讨论标记基因及与标记基因消除的转化体系有关的问题     

种子萌发期高粱抗旱材料的筛选与鉴定

种子萌发期,筛选、鉴定高粱抗旱材料对挖掘种子萌发期抗旱基因以及培育抗旱性更强的高粱品种都具有重要意义。本研究采用聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫,设置0(CK)、5%、10%、15%、17.5%、20%、22.5%和25%8个不同浓度梯度PEG6000对粒用高粱BTx623和甜高粱Rio进行干旱处理,确定PEG6000初步筛选浓度,然后利用PEG6000初步筛选浓度对全球收集的396份高粱进行初步筛选,筛选出较抗旱的材料逐渐加大选择压力,最终筛选出高抗旱性的高粱材料。基于以上试验,确定了大批材料初步筛选时PEG6000浓度为15%较为适宜。396份高粱材料经过15%PEG6000初步筛选时,相对出苗率达到80%以上的有89份,逐步加大筛选压力,最终筛选出4份抗旱能力很强的高粱材料,其中3份来自中国的粒用高粱,1份来自东亚的粒用高粱。随着处理浓度的增加,高粱抗旱性和耐盐性两者之间的相关性存在不确定性。     

中国高粱产业和种业发展现状与未来展望

高粱是全球第五大粮食作物,也是中国重要的杂粮作物。国家启动产业技术体系10年来,鉴定和创制出277份矮秆、抗病、高支链淀粉、低单宁的育种材料;利用突变体、自然群体全基因组关联分析克隆了高粱重要性状的控制基因;育成了71个矮秆耐密、适宜机械化作业的酿造专用高粱新品种,创新集成适合不同区域高粱轻简栽培技术,全国高粱种植面积增长26.8%,总产增长93.5%,单产提高52.7%,实现了高粱生产方式全面机械化的重大变革。在高端白酒转型升级的拉动下,以茅台、五粮液、汾酒等知名酒企为核心,形成了以“品牌+品种+产地+农户”高粱特色产业发展模式并取得了显著的增收效果。产业发展助推品种权保护与转让,面向产业与企业需求的联合育种与产业化开发带动高粱种业起步发展。在乡村振兴战略和健康中国战略新的时代背景下,高粱的抗旱、耐涝、耐盐碱、粮饲兼用、高光效等特性给中国高粱产业和种业发展带来了新的机遇;同时中国高粱种业和产业也面临着多用途开发不足、品种权保护力度不够、原始性创新能力有待加强、产业政策支撑不足等诸多挑战。未来中国高粱新品种选育和种业由酿造为主向多用途转变,针对企业酿造工艺需求对不同适宜地理环境开展定向育种将成为趋势,盐碱地、休耕区、镰刀弯地区高粱种植呈现恢复性增长。建立适合中国高粱产业和种业发展的现代化种业创新体系、推广体系和产业体系,构建科研院所、种子企业、推广部门和产后加工企业融合发展的种业产业链运行机制是未来中国高粱种业发展目标。中国高粱产业和种业未来的重点任务是创制抗除草剂、高淀粉、低单宁、抗蚜等目标性状的关键育种材料;开展基因编辑、标记辅助选择、全基因组选择、高效遗传转化等关键技术研究,构建现代高效育种平台;优质专用酿造、饲料、饲草、能源、帚用等多用途高粱新品种选育;登记品种DNA指纹鉴别和关键表型性状数据库构建;根据高粱产区生态特点、资源禀赋,布局优化产业基地和制种基地。     

转基因植物中的标记基因及其消除

随着转基因植物的商业化，植物遗传转化技术将为农业生产带来一场新的革命。新的转化程序要求把基因导入农艺性状优良的品种中，呈单拷贝、不带有辅助序列，并在不同的转化体中表达一致，稳定遗传。本文主要讨论标记基因的安全性及标记基因消除的方法等问题。     

22份中国高粱主产区品种重要农艺性状控制基因利用分析

[目的]育种是利用不同基因、不同等位基因的组合培育优良新品种的技术。在分子育种过程中,明确供体材料及被改良材料含有的不同功能单倍型基因是背景筛查重要内容。分析中国高粱主产区推广品种已经利用的不同单倍型功能基因对未来分子育种中基因的选择有重要的参考价值。[方法]本研究通过对中国高粱主产区推广的部分高粱品种进行已知重要农艺性状控制基因,包括株高、开花时间、糯性、单宁含量、耐铝毒、籽粒易消化等相关重要基因的等位基因分析,通过重要的功能位点分型,揭示出不同高粱主产区推广品种携带的不同性状控制基因,分析不同基因利用情况,为下一步的分子育种提供有利的等位基因。[结果]中国高粱主产区的22份推广品种中,糯高粱大多携带糯性控制基因wxa,wxc等位基因是西南地方酿酒优质糯高粱青壳洋和红缨子所利用的基因;开花期调控基因Ma1和Ma6的突变型利用较为广泛,所有品种都不携带Ma2和Ma3基因的突变型;株高控制基因纯合dw2和dw3突变基因、杂合型DW1/dw1是测试品种中常用基因型;仅龙米粱1号携带纯合tan1-b单宁基因型,部分品种为杂合tan1-b基因型;支链淀粉酶SbPUL基因中,仅龙杂17携带纯合R...     

高粱窄叶突变体nal1表型鉴定及转录组分析

为解析高粱窄叶的分子调控机制，挖掘影响高粱叶片发育的关键差异表达基因。利用0.1%EMS化学诱变野生型BTX623获得高粱窄叶突变体nal1(narrow leaf1)，以野生型植株BTX623和窄叶突变体nal1为材料，对不同发育时期的叶片长、叶片宽、株高、穗长等性状进行表型分析。结果表明：与野生型BTX623的叶片相比，2叶1心时，窄叶突变体nal1的叶片开始变窄；开花期植株和成熟期植株叶片宽和叶片长差异极显著；成熟期窄叶突变体nal1穗较松散，但植株株高差异不显著。开花期剑叶转录组分析结果表明：高粱窄叶突变体nal1和野生型BTX623开花期剑叶共筛选到差异表达基因1 520个，通过KEGG、GO富集分析得出，功能注释基因显著富集在植物激素信号转导、玉米素生物合成、光合作用天线蛋白、次级代谢产物生物合成等通路上；进一步研究发现参与调控生长素和玉米素信号转导的差异表达基因有17个，参与调控玉米素生物合成的差异表达基因为7个，这些基因在窄叶突变体nal1中差异表达，直接影响生长素、玉米素的信号转导和玉米素的生物合成。因此推测突变体nal1通过调节生长素、玉米素的信号转导和玉米素的生物...