毛竹NF-Y家族基因的鉴定与表达分析

为阐明毛竹NF-Y家族基因的结构、进化关系和表达情况,本研究利用水稻和拟南芥NF-Y家族的蛋白序列,通过Blast比对分析,鉴定出33个毛竹NF-Y家族基因。基于植物NF-Y亚家族成员的氨基酸序列特征,毛竹33个NF-Y家族成员分为3个亚家族,分别命名为Ph NF-YA、Ph NF-YB和Ph NFYC。构建毛竹、二穗短柄草、粟、水稻和拟南芥NF-Y家族系统发育树,结果表明,毛竹各NF-Y亚家族成员的进化趋势不同,与Ph NF-YA亚家族相比,Ph NF-YB和Ph NF-YC在进化上较为保守,毛竹在NF-YA亚家族上可能出现了扩增,而在NF-YB和NF-YC两个亚家族上可能出现了成员丢失现象。通过Cufflinks等软件对毛竹7个组织材料的转录本深度测序数据分析,发现有些NF-Y家族基因在各器官中普遍表达,如Ph NF-YA7、Ph NF-YA3和Ph NF-YB8在根茎叶中均有表达;有些NF-Y家族基因则在特定器官表达,如Ph NF-YA1、Ph NF-Y2、Ph NF-YA4和Ph NF-YA10在竹笋幼根表达。实时荧光定量RT-PCR分析毛竹NF-Y家族基因在毛竹笋各个组织的表达情况,结果表明,毛竹NF-Y家族基因在不同的节间组织中差异表达。本研究结果为进一步深入探究毛竹NF-Y家族基因功能奠定了理论基础。     

利用DH和IF_2群体检测油菜籽粒油酸、亚油酸、亚麻酸含量QTL

以德国冬性甘蓝型油菜Express和中国半冬性甘蓝型油菜SWU07为亲本构建包含261个株系的DH群体和包含234个株系的IF2群体,检测不同年份条件下油菜籽粒油酸、亚油酸、亚麻酸含量相关的QTL。在DH群体4年环境下共检测出71个QTL,在IF2群体2年环境下共检测出4个QTL。去掉在不同年份和群体中置信区间相互重叠的QTL之后,共得到3个品质性状的51个QTL,其中有15个在2年以上环境中被检测到。这些QTL分别分布在13个连锁群上,其中与油酸含量相关的18个,分布于A01、A02、A04、A05、A07、A09、C01连锁群,揭示3.44%～13.97%的表型变异;与亚油酸相关的12个,分布于A02、A06、A09、C01、C02连锁群,揭示3.84%～19.51%的表型变异;与亚麻酸相关的21个,分布于A01、A02、A03、A04、A05、A08、A09、C01、C02、C03、C06连锁群,揭示2.86%～11.91%的表型变异。这些结果将为油菜脂肪酸品质改良提供更多遗传信息。     

竹类植物快速生长的机理研究进展

竹子是高生长最快的植物,备受人们的关注。近些年来,竹类植物快速高生长分子机理一直是研究焦点,也取得了一定的研究成果。本文综合前人对竹类植物高生长的研究,阐述竹笋高生长节律变化,细胞结构变化,生理生化动态变化以及内源激素的动态变化,并且结合分子水平中转录组、miRNA和蛋白组数据的分析,系统归纳了竹类植物快速高生长机理相关研究,指出了今后竹类植物快速高生长机理研究的方向。     

利用DH和IF2群体检测甘蓝型油菜株高相关性状QTL

株高是油菜重要的农艺性状之一。以油菜品种Express、SWU07构建的包含261个株系的DH群体和由其构建的包含234个株系的IF₂群体为材料, 分析2年环境下株高及其相关性状QTL表明, 在2个群体的各年份环境中总共检测到41个株高及其相关性状QTL, 分布于甘蓝型油菜的13条染色体上, 其中9个与株高相关的QTL, 分布于A02、A09、C01、C02和C06连锁群, 分别揭示了3.85%~13.34%的表型变异, 15个与主花序长度相关的QTL, 分布于A01、A02、A05、A08、A09、C01、C03和C05连锁群, 分别揭示了3.82%~9.52%的表型变异; 11个与第1分枝高度相关的QTL, 分布于A01、A03、A09、C01和C03连锁群, 分别揭示了4.01%~16.54%的表型变异; 4个与分枝区段长相关的QTL, 分布于甘蓝型油菜的A07、A09、C03和C04连锁群, 揭示了4.79%~8.10%的表型变异; 2个与平均节间长相关的QTL, 分布于A07和C05连锁群, 分别揭示了4.29%~6.04%的表型变异。其中5个QTL在不同年份环境或不同群体中被重复检测到。这些QTL为油菜株高的遗传改良提供了有用的信息。     

基于极端混合池(BSA)全基因组重测序的甘蓝型油菜有限花序基因定位

【目的】适合机械化收获是当今油菜育种改良和遗传研究的重要目标。该研究以一个自然变异产生的油菜有限花序(denterminate inflorescence 1,di1)突变体为研究对象,通过分析有限花序的遗传模式,开展有限花序性状的基因定位和克隆,以期发掘候选基因,为培育适合机械化收获的油菜新品种提供新思路和新材料,为揭示油菜有限花序遗传机制奠定基础。【方法】以一个稳定遗传的有限花序突变株系FM8与野生型自交系FM7开展正反交,观察F1和F2后代的花序形态,分析有限花序性状的遗传模式。在F2群体中挑选20个有限花序单株和20个野生类型单株构建混合池,对混合池和亲本开展20×和10×覆盖度的全基因组重测序,定位有限花序性状的关联区间。根据关联区间对应到拟南芥基因组的共线性区段和基因注释信息,预测候选基因,并对候选基因进行同源克隆,发掘序列变异,筛选关键基因。【结果】油菜有限花序突变性状表现为初花期主花序和侧枝花序顶部形成一个或若干个顶生花,花序无限生长受阻,导致结角期主枝和侧枝有封顶特征即有限花序。有限花序突变株系与野生型正反交F1均表现为野生型,F2代无限花序与有限花序的分离比符合13﹕3,说明有限花序的遗传受2对隐性基因和1对隐性上位抑制基因互作控制。对混合池及亲本开展全基因组重测序,得到30 123个单核苷酸多态性(SNPs)标记和107 636个插入缺失标记(In Dels)标记,用于有限花序性状的全基因组定位。定位结果共检测获得7个显著关联区间,分布于油菜A08、A09、A10、C08和C09共5条染色体。其中,A10染色体上的关联区间峰值最高,是控制有限花序性状的主效位点。并且,A10染色体关联区间内的14.36—15.07 Mb的区域与C09染色体2个关联区间显示高度同源性。候选基因预测发现位于A08、A09、A10、C08和C09的5个关联区间包含有8个候选基因,包括TERMINAL FLOWER 1(TFL1)、FLOWERING LOCUS C(FLC)、ATBZIP14(FD)、MULTICOPY SUPPRESSOR OF IRA1 4(FVE)和SCHLAFMUTZE(SMZ)。基因序列分析表明di1突变体TFL1、FVE和SMZ的基因编码区存在序列变异,并导致蛋白序列变异。【结论】油菜有限花序突变由2对隐性基因和1对隐性上位抑制基因互作控制。与有限花序性状显著关联的区间有7个,其中,位于染色体A10和C09的关联区间具有高度同源性。TFL1、FVE和SMZ被推断为有限花序性状的候选基因。     

一个甘蓝型油菜胚珠败育突变体的形态鉴定及生理特性分析

【目的】油菜胚胎的发育与油菜产量的构成因子、粒重和每荚果粒数密切相关。通过对油菜胚珠发育障碍突变体的形态鉴定和生理特性分析,揭示油菜胚胎的发育机制。【方法】对一个胚珠发育障碍的突变株OVA047的胚珠发育进行了组织解剖学观察,并对可能影响败育的硼营养以及发育中的温度变化等因素进行了分析。采用醋酸洋红染色法鉴定OVA047的花粉育性,选取OVA047植株上即将开放的花蕾,人工去雄授粉后,每隔4 h剥取子房,观察花粉管伸长情况。对正常材料和突变体OVA047一个月龄的幼苗进行叶面施硼处理,调查营养生长情况,花粉育性和结实率。对OVA047人工剥蕾去雄并授粉,标记授粉时间,分别在授粉后不同时期观察统计败育率,记载日均温度和每日最高温度,调查温度与败育率的相关性,用SAS进行统计分析。【结果】突变体OVA047的雄蕊和雌蕊发育正常,花粉可染率95.90%。花粉管萌发正常并能到达胚珠,授粉后7 d和14 d胚珠解剖观察均发现其发育良好,授粉20 d后胚胎出现败育,尤其主花序顶部败育严重,授粉35 d后该部位平均每果有效胚珠数为0.8,为对照的4％。在相同硼肥量的处理中,正常材料与OVA047叶片硼含量均随着施硼量的增加而增加,OVA047叶片的硼含量与正常材料无显著差异;在不同施硼处理间,OVA047的败育程度无显著变化,施硼处理后OVA047依旧败育,平均每果有效胚珠数仅为3.2,平均败育率为60%左右,而对照材料不论施硼处理与否均结实正常,平均每果有效胚珠数为29。2年观察结果均显示突变体OVA047在重庆种植时,主花序顶部、中部、基部胚珠的大规模败育现象均发生在温度显著上升时期,胚珠发育后期随温度升高而败育加剧,不同组织部位的胚珠败育率与日最高气温相关联。【结论】突变体OVA047的败育并非源于受精障碍,与硼营养障碍无关,但可能受环境温度的影响。