小麦芒长抑制基因B2的精细定位与候选基因分析

芒是小麦重要的穗部器官和形态特征,是小麦长期进化和适应环境的结果,对产量和抗旱性等具有重要影响。目前,对麦芒的遗传与发育还缺乏系统的研究,相关基因克隆或精细定位的研究尚未见报道。本试验利用短芒材料‘六柱头’与长芒材料‘石矮1号’构建的F2群体(SL-F2)对芒的遗传与发育进行了研究。细胞学观察表明,短芒主要是由细胞长度变短引起;遗传分析表明,‘六柱头’的短芒由显性单基因控制;借助Wheat660K SNP芯片的BSA分析和SL-F2群体的精细定位,确定‘六柱头’的芒长抑制基因是前人报道的B2位点,并将其定位到6B染色体4.84Mb的物理区间(471.28～476.12 Mb)内,该区段在中国春与矮抗58间具有良好的共线性。在B2定位区间共有61个基因,其中5个在中国春穗部特异表达,TraesCS6B02G264400在中国春和Azhurnaya幼穗表达差异显著。这些研究结果为B2基因的克隆、小麦芒形成机理的解析及育种中的应用奠定了基础。     

西南地区普通小麦1BL/1RS易位系的DArT分子标记鉴定

为了准确了解小麦品系中1BL/1RS易位系的存在,利用7 000多个DArT分子标记(Diversityarrays technology,多样性微阵列技术)对87个普通小麦品系进行扫描,总共获得1 750个稳定的多样性的分子标记(P>80)。这些标记的多态性信息含量指数(PIC)的范围是0.03～0.5,平均值为0.35(P>80)。根据DArT标记的可整合性,利用1B染色体上的DArT数据进行主坐标分析(Principal-Coordinates Analysis,PCoA),可以把实验材料划分为两个群,并且确定一个群是由1BL/1RS易位系组成,另一个群由非1BL/1RS易位系组成。同时,利用非加权组平均法(Unweighted pair-group method with arithmetic means,UPGMA)进行聚类分析,调查了材料之间的遗传关系,结果显示,实验材料同样聚集为两个群,一个群由1BL/1RS易位系组成,包含两个亚群;另一个群由非易位系组成,包含六个亚群。研究证实,DArT标记不仅可以调查小麦全基因组的遗传多样性,而且利用它的可整合性能够准确鉴定研究材料中的1BL/1RS易位系。     

小麦籽粒多酚氧化酶（PPO）检测方法的优化及其在育种中的应用

降低小麦中多酚氧化酶(PPO)活性,减缓面粉制品的褐化,是重要的育种目标之一。为了更好地服务于低PPO育种,本研究对检测PPO活性的原苯酚染色法进行了优化,更好地发挥了其鉴别力强、结果稳定、对种子活力伤害小等优点,便于育种者使用。苯酚染色和分子标记结果对比发现,染色结果可以很好地反映亲本(或高代)材料中PPO的基因型,特别在低PPO材料中吻合更好。对大量亲本和世代材料的籽粒染色发现,PPO不仅存在于种皮中,其活性还是由种皮基因型决定的,后代PPO性状表现出母性遗传和加性效应的特点,控制高PPO特性的两个主效基因之间具有明显的代偿作用。PPO性状遗传相对简单,纯合较快,F2以后籽粒的染色程度以单株为单位发生分离。尽管染色是针对种皮基因型的,但PPO基因的这些遗传特点和小麦的自交特性,使染色结果同样可以预测后代单株的分离前途。这一优化的籽粒染色法在低PPO育种中的有效性是可以肯定的。     

我国蔬菜种质资源工作70年回顾与展望

<正>种质资源又称遗传资源,是携带生物遗传信息的载体,具有实际或潜在的利用价值。蔬菜种质资源包括各种蔬菜的栽培种、野生种、野生和半野生近缘种,以及人工创造的品种、品系、遗传材料等的种子、组织、器官、细胞、染色体、DNA片段和基因等~([1-2])。蔬菜种质资源是生物多样性的重要组成部分,是蔬菜科学研究和蔬菜生产可持续发展的物质基础,是支撑农业科技原始创新和蔬菜     

干辣椒品种果实品质的灰色关联评估及相关分析

为选育品质优良的干辣椒新品种，对21个干辣椒品种果实的综合品质进行了灰色关联与相关分析，结果表明，99-13，99-14与99-17的果实综合品质最优，表现为果实细长、果肉较薄、单果种子数少、营养成分含量高、辣味浓，果重与可溶性糖含量之间、干物质与辣椒素之间均呈极显著正相关，干物质与维生素C之间呈显著正相关。     

干辣椒品种资源生理特性的初步研究

于21个干辣椒品种的始花期，测定植株主茎自上而下数第三片已完全展 形味的光合速率，蒸腾速率、水分利用率及叶绿素含量，结果表明，所测指标在品种间存在极显著差异，其中，光合速率与水分利用率及叶绿素含量之间，水分利用率与叶绿素含量之间呈极显著正相关和偏正相关，水分利用率与蒸腾速率之间呈极显著负相关和偏负相关。     

Rht12矮秆小麦GA3ox基因的克隆与表达分析

赤霉素3-氧化酶(GA3ox)是赤霉素生物合成途径中的一种关键酶,在茎的伸长中起着重要的作用。为探讨GA3ox基因和Rht12矮秆小麦矮化之间的关系,本研究利用同源克隆方法分离得到了小麦品种中国春和宁98-2105(含矮秆基因Rht12)的GA3ox1和GA3ox2基因,并对其在茎的不同部位进行了表达模式分析。研究结果表明,小麦GA3ox1和GA3ox2均含有3个外显子和2个内含子,其编码的蛋白具有2-酮戊二酸依赖性的双加氧酶典型的保守结构域,但中国春和宁98-2105的GA3ox1和GA3ox2之间存在部分碱基的差异。实时定量表达分析结果显示,GA3ox1和GA3ox2在中国春和宁98-2105茎的不同部位的表达趋势基本一致,但表达量具有较大差异,GA3ox1和GA3ox2在宁98-2105茎的倒一节结节中的转录水平显著高于中国春,推测宁98-2105中赤霉素的信号转导通路可能受到了影响,即矮秆基因Rht12可能影响了赤霉素信号的传导。本研究结果为进一步研究矮秆基因Rht12的致矮机理和利用提供了理论依据。     

高羊茅DREB类转录因子基因的分离及鉴定分析

DREB转录因子是植物中特有的与低温、高盐和干旱胁迫相关的反式作用因子。为了分离和鉴定高羊茅(Festuca arundinaceaSchreb.)DREB转录因子基因,我们构建了冷诱导(4℃)的高羊茅cDNA文库,用拟南芥DREB1A基因作探针筛选该文库得到一个DREB类基因FaDREB1。序列分析表明,FaDREB1具有一个651bp的开放阅读框和229bp的3’非编码区,推测的氨基酸序列中含有一个高度保守的EREBP/AP2结构域。酵母单杂交结果表明FaDREB1蛋白能在体外特异结合DRE元件,并具有转录激活功能。Northern杂交结果发现FaDREB1基因受低温的诱导表达,对高盐、干旱和ABA没有反应,说明FaDREB1基因在高羊茅植株对低温的应答反应中起重要作用。     

专题导读：品质支撑农作物产业与未来发展

品质是农作物最重要的经济性状,品质的优劣决定了产品的应用价值和市场竞争力。克隆重要农作物品质形成的功能基因,解析品质形成的调控网络,建立品质改良的分子育种体系,对于作物品质的遗传改良,提高人们的生活水平,使人们在温饱的基础上吃好、吃的营养、吃的健康具有重要意义,是社会健康持续发展的最基本保障。 长期以来,由于受到人口增长压力和粮棉油等产品总量的制约,中国农作物品种改良对品质重视不够。品质性状遗传改良的基础研究滞后,致使大多数农作物品种品质不优,产品不仅没有足够的国际市场竞争力,而且很难满足日益增长的人民生活需求。品质问题成为制约中国农业健康发展的关键因素之一。随着中国加入世界贸易组织协定,农产品品质以及作物品质改良在一段时间内受到相应的重视。但近几年,由于强调粮食总量要求,品质改良的要求又有所降低或被忽视,统计上的优质农作物种植面积与实际种植面积相差甚远^[1-2]。因此,在国家农业研究领域多个重大项目支持下,依据中国农产品质量和社会发展的实际需求,科技工作者深入系统地开展农作物品质改良的基础研究,目标是克隆控制重要农作物品质性状形成的关键基因并获得自主知识产权,解析品质形成的分子生物学基础,努力提升中国作物品质改良的理论和技术水平,增强中国农产品国际竞争力。品质性状重要功能基因克隆以水稻、小麦、玉米、大豆和棉花五大作物为主要研究对象,采用功能基因组学方法,对作物品质性状基因开展深入系统的基础性研究。研究的品质性状包括农产品的外观商品品质、加工品质、营养品质、贮藏品质等,也包括健康品质与生物品质等,力求阐明优质性状形成的机理,建立品质性状分子改良的技术体系,培育农作物优质新品种,提高农产品质量,改善人们的生活水平,满足人们日益增进的营养和健康需求。 经过近十年不懈的努力,中国科学家在作物品质基因克隆和分子生物学研究领域取得了长足的进展,获得了一系列原创性、高水平的研究成果。本期推出的4篇关于水稻、小麦、大豆和棉花品质研究的综述性文章,总结回顾了中国科学家在品质研究领域的进展,同时也介绍了国际上关于农作物品质研究的发展和趋势,将有助于读者和同行们了解国内外品质研究现状,为作物育种家们提供可能的基因资源与信息,推动农作物品质改良的进一步深入。 根据作物最终用途与加工产品不同,对其品质需求也不尽相同。 稻米品质性状的组成较为复杂,主要包括碾磨加工品质、外观品质、蒸煮食味品质和营养品质等四个方面^[3]。《稻米品质性状基因的克隆与功能研究进展》一文围绕这4个方面,全面介绍了所克隆的新基因及其功能,重要性状,如淀粉合成等,多基因参与的复杂调控网络,明确了一批重要基因的有利等位变异,并对如何利用这些重要功能基因进行水稻品质改良进行了展望。 小麦是世界上种植面积最广、总产量和营养价值最高、加工食品种类最多的粮食作物。它是世界上35%左右人口的主要碳水化合物来源,也是植物蛋白质的主要提供者。小麦面粉含有其他作物所不具备的面筋,因此,适于制作面条、面包、馒头、饼干、糕点等多种食品。随着经济的发展和生活水平的提高,人们对以小麦粉为原料生产的精制面食、保健食品和营养食品的需求不断增加,并且对小麦相关产品的品质要求也越来越高。人们不仅要吃饱吃好,还要吃的营养,吃的健康。因此,在以加工品质研究为主的基础上,营养和健康品质正在成为小麦品质改良的重要研究方向和育种目标^[4]。《小麦营养和健康品质研究进展》一文从籽粒微量营养元素、膳食纤维和对人体健康有益的次生代谢产物等方面介绍了国内外在基因资源筛选、测定方法、基因克隆以及育种改良等方面取得的重要进展,为中国开展小麦营养和健康品质研究提供了参考和借鉴。 大豆是重要的经济作物,其种子蛋白质和油脂含量都比较高,为人类生活提供了优质的食用油和植物蛋白^[5]。中国是世界大豆原产国,但近年来中国大豆产业发展不够景气,这与中国大豆的品质水平不高不无关系。大豆的脂肪酸含量、蛋白含量以及异黄酮含量决定了其经济价值。针对生产上大豆品质存在的主要问题,中国科学家开展了控制和提高大豆脂肪酸含量和蛋白含量的深入研究,从基因克隆到调控网络,从大豆本身及其外缘种中克隆了许多重要的功能基因和调控基因,初步明确了脂肪酸和蛋白合成积累过程。《大豆品质调控基因克隆和功能研究进展》总结了相关领域的研究进展,对在大豆基因组测序完成的基础上,利用传统的杂交育种结合分子标记、合成生物学和基因编辑等新一代植物育种技术进行大豆品质改良的前景进行展望。 棉花是世界最重要的经济作物之一。全球有80多个国家种植商业棉,150多个国家从事棉花进出口贸易,经济产值每年高达5000亿美元。自20世纪90年代以来,随着纺织工业的发展,棉纺企业强调以较强、较细和纤维更整齐的棉纤维作为纺织原料。因此,棉花品质育种从以前侧重外在品质转变为侧重内在品质,即在一定绒长的基础上主要强调纤维强度和麦克隆值等。与此相适应,世界棉花市场将棉花定价依据由原来的绒长改成纤维强度等综合品质。随着棉花纤维发育和品质性状研究的深入,越来越多的政府机构和企业对这一领域产生了兴趣,并投入大量资金,力图揭示棉花纤维发育的分子调控机制,发掘棉花纤维品质相关的关键基因,进而创造棉花优质品种,占领世界棉花市场。中国将棉花纤维品质改良列为重大研究目标,开展了棉花基因组研究、棉纤维发育和优质纤维形成相关基因克隆和功能研究。《棉花纤维品质改良相关基因研究进展》一文阐述了中国科学家在此领域取得的重要进展和原创性成果。中国科学家在世界上率先完成了棉花A、D两个二倍体棉花、四倍体陆地棉和海岛棉的基因组测序^[6],克隆了一大批调控棉花纤维起始、发育、成熟的重要基因,为棉花品质育种奠定了基因资源的重要基础。 应当认识到,作物品种类型丰富,品质变异极为复杂。参与作物品质形成的基因众多,多数基因特别是几个关键基因又都存在多个等位变异。然而,目前对于这些基因的功能及其变异的效应研究大多数仅集中于个别基因、多数研究也都只是在少数作物品种中开展,对于这些基因及复等位基因之间的相互关系和互作效应等,都还了解很少。对这些问题的深入研究,将为作物品质的设计改良提供非常重要的线索。另外,需要将健康品质和生物品质的研究提上议事日程。国际上提倡谷物消费,重视健康品质,包括微量元素（如铁,硒等）在种子中的含量,次生代谢产物含量（如叶酸,维生素,类黄酮等含量）,注重降低和减少作物中的过敏源,如大豆中的过敏蛋白,小麦中的多种过敏蛋白等。这些方面的研究在国际上已经起步,中国应给予重视和开展部署,特别是在基因克隆方面的部署有利于国际竞争,取得优势。