植物分枝发育的遗传控制

植物分枝发育在植物形态建成中具有十分重要的地位,在受遗传决定的同时,也受环境的影响。近来植物分枝发育的研究取得了很大的进展,对分枝的发育控制进行了生理生化及功能基因组学和比较基因组学等方面的研究。在豌豆、拟南芥、矮牵牛、水稻、番茄和玉米中获得到很多与分枝发育相关的突变体,如与腋生分生组织的形成有关的revoluta(rev)、pinhead、monoculmI(moc1)、lateral suppressor（ls)、blind／torosa等突变体：与腋生分生组织的生长有关的more axillary growth(max)、ramosus(rms)、decreased apical dominance(dad)等突变体;与腋生分生组织的形成和生长都有关的、supershoot／bushy(sps／bus)、teosinte branchedl(tb1)等突变体。研究初步表明,分生组织的发育形成是通过激素和转录因子的调控网络相互作用而得到控制,并表明在不同的物种中分枝的发育控制既具有一定的保守性,又具有一定的特异性。     

大豆异黄酮与脂肪、蛋白质含量基因定位分析

 【目的】研究大豆异黄酮与脂肪、蛋白质含量基因定位及相关性,为大豆品质改良、分子育种及基因克隆等应用提供理论依据。【方法】利用SSR技术,对晋豆23号和灰布支杂交构建的F13代大豆重组自交系群体的474个家系进行了连锁图谱的构建。在此基础上,利用 WinQTLCart2.0 软件分析了影响大豆异黄酮含量、脂肪含量和蛋白质含量3个重要品质性状的QTL,通过复合区间作图分析,检测QTL;同时,对异黄酮与脂肪、蛋白质的含量相关性分析。【结果】检测到23个QTL,其中控制异黄酮含量QTL有6个,分别定位在J、N、D2和G染色体的连锁群上;控制脂肪含量的QTL有11个,分别定位在第A1、A2、B2、C2和D2染色体的连锁群上;控制蛋白质含量的QTL有6个,分别定位在B2、C2、G和H1染色体的连锁群上。相关性分析结果表明：异黄酮与蛋白质含量呈极显著负相关;蛋白质和脂肪含量呈极显著负相关;蛋白质和蛋白质脂肪总量呈极显著正相关。【结论】3个重要品质性状的部分基因定位结果与其相关性分析是一致的,其结果对大豆品质育种应用有重要利用价值。     

一张含有315个SSR和40个AFLP标记的大豆分子遗传图的整合

本研究是基于“锚定SSR标记”作图策略,利用2个F2群体,选用592对SSR引物,对宛煜嵩等利用重组自交系群体Jinf构建的含有227个SSR标记的图谱的基础上进行整合。整合后的大豆分子遗传图包含315个SSR标记和40个AFLP标记,总图距为1951.7cM,相邻标记间的平均图距为5.48cM。整合后的遗传连锁图归属20个连锁群对应于大豆20条染色体,连锁群长度范围从40.8cM到184.4cM,标记数范围从11到41个。整合后的图谱新增加了87个SSR标记,其中A2、C1、C2、D1b和G连锁群有较多的标记增加。整合后的大豆分子遗传图谱中的标记顺序比原图谱与“公共图谱”有更好的线性符合度。本文还进一步对两种类型的作图群体的配合和不同作图软件的选用等问题进行了比较和深入的讨论。     

大豆产量及主要农艺性状QTL的上位性互作和环境互作分析

以栽培大豆晋豆23为母本,半野生大豆灰布支黑豆ZDD2315为父本杂交衍生的F2:15和F2:16的447个RIL家系为遗传群体,绘制SSR遗传图谱,采用混合线性模型方法,对2年大豆小区产量及主要农艺性状进行加性QTL、加性×加性上位互作及环境互作分析。结果检测到9个与小区产量、茎粗、有效分枝、主茎节数、株高、结荚高度相关的QTL,分别位于J_2、I、M连锁群上,其中小区产量、茎粗、株高、有效分枝和主茎节数QTL的加性效应为正值,说明增加这些性状的等位基因来源于母本晋豆23。同时,检测到7对影响小区产量、茎粗、株高和结荚高度的加性×加性上位互作效应及环境互作效应的QTL,共发现14个与环境存在互作的QTL。上位效应和QE互作效应对大豆小区产量及主要农艺性状的遗传影响较大。大豆分子标记辅助育种中,既要考虑起主要作用的QTL,又要注重上位性QTL,才有利于性状的稳定表达和遗传。     

中国转基因作物，机遇与挑战

2008年7月9日中国政府正式启动转基因生物新品种培育科技重大专项，这是中国在生物技术领域的重大举措之一。在中国分子植物育种领域面临如此重要的标志性机遇之时，本文回顾了全球转基因技术发展的历史和中国转基因作物发展的现状，对中国今后转基因作物研发与商业化中知识产权和研发模式两大瓶颈问题进行了讨论。作者还列举了近期国内有关转基因作物生物安全和生态风险方面争论的各方观点，阐明了在中国当前情况下，通过完善相应的法规并强化贯彻落实来规范转基因研发和商业化的必要性。毫无疑问，中国转基因作物又迎来了一个值得期待的春天，机遇与挑战并存。     

乙醇脱氢酶（ADH）家族生物信息学分析

本研究用生物信息学的方法分析了玉米等7个物种ADH的保守功能域、蛋白二级结构和进化关系。分析证实，植物ADH通常含有3个保守功能域，它们具有GroES结构的ADHN结构域，Rossmann折叠NAD（P）（＋）结合蛋白和锌结合位点，这3个保守结构在物种中具有相当的保守性。二级结构的分析表明，在我们研究的物种中，每个物种的两个ADH同工酶折叠情况大体相同，物种间蛋白二级结构也趋向一致。通过构建系统进化树，分析了供试物种中ADH以及ADH两个同工酶间的进化关系。初步显示，在进化上，单、双子叶植物源白不同的ADH祖先。双子叶植物ADH在物种间具有差异；而在单子叶植物不同物种其ADH同工酶出现分化。     

6种大豆粒形性状的QTL定位

利用晋豆23和灰布支杂交构建的F13代大豆重组自交系群体的474个家系为作图群体,构建了一个含有231个SSR标记的SSR图谱。通过一年两点的随机区组田间试验和分子标记分析,研究了大豆粒长、粒宽、粒厚、长宽比、长厚比和宽厚比6个重要粒形性状。相关分析表明,同一性状两地点间呈极显著正相关,粒长与粒宽、粒宽与粒厚、长宽比与长厚比、长厚比与宽厚比之间呈极显著正相关,粒长与长宽比和粒长与长厚比呈显著正相关,粒厚与长厚比和粒厚与宽厚比呈极显著负相关、粒厚与长宽比呈显著或极显著负相关。采用复合区间作图法,通过500次排列测验分别确定各性状的LOD阈值,在汾阳和郑州2种环境条件下共定位了33个QTLs,其中粒长共检测到7个QTLs,粒宽共检测到3个QTLs,粒厚共检测到3个QTLs,长宽比共检测到6个QTLs,长厚比共检测到9个QTLs,宽厚比共检测到5个QTLs。这些QTLs在染色体上分布不均匀,具有集中分布的特点,分别位于A1,B1,B2,D1a,D2,F_2,G,I,J_2和O染色体上。研究表明,大豆粒形性状间的表型相关可能源于控制数量性状的QTLs位点间的相关。     

不同环境下大豆荚粒性状的遗传与QTL分析

【目的】探讨大豆荚粒性状之间以及与产量之间的相互关系及其遗传机制,并定位控制其性状的QTL。【方法】以栽培大豆晋豆23为母本,半野生大豆灰布支黑豆为父本所衍生的474个重组自交系,通过3年2个重复的试验结果,用多年多点联合分析方法对荚粒及产量等9个性状进行遗传分析及数量性状定位。【结果】相关分析结果表明,产量与百粒重、粒长、单株粒重、2粒荚、3粒荚呈现显著或极显著正相关,在三年两地共定位了6个产量QTL、4个百粒重QTL、10个单株粒重QTL、2个粒宽QTL、5个粒长QTL、7个1粒荚QTL、5个2粒荚QTL、7个3粒荚QTL和5个4粒荚QTL。【结论】在不同年份和环境下检测到的QTL,可作为荚粒性状改良的候选染色体区段,用于分子标记辅助选择,同时也要注意环境的影响。     

幼苗期大豆根系性状的遗传分析与QTL检测

【目的】研究幼苗期大豆根系性状的遗传规律并进行QTL定位,推进大豆品种选育进程。【方法】以栽培大豆晋豆23为母本,半野生大豆灰布支黑豆（ZDD2315）为父本及其所衍生的447个RIL作为供试群体,取亲本及447个家系各30粒种子,用灭菌纸包裹后分别于2013年5月27日、6月28日放置在清水培育,每组试验设置3次重复,环境温度20—28℃,幼苗长到V2期,分别于2013年6月8日、7月8日对幼苗期相关根部性状数据进行测量。采用主基因+多基因混合遗传分离分析法和复合区间作图法,对大豆幼苗期根系性状进行遗传分析和QTL定位。定位所用图谱全长2 047.6 cM,包括27个连锁群,232个标记位点。【结果】主根长、侧根数、根重、根体积和茎叶重各形状之间均呈现极显著正相关;下胚轴长和下胚轴重表现极显著正相关,与茎叶重表现出显著正相关。主根长受3对等效主基因控制,侧根数受2对重叠作用主基因控制,根重和根体积受4对等效主基因控制,下胚轴长受4对加性主基因控制,下胚轴重受4对加性-加性×加性上位性主基因控制,以上性状均没有检测到多基因效应。茎叶重受加性多基因控制,没有检测到主基因效应。共检测到24个与主根长、侧根数、根重、根体积、茎叶重、下胚轴长和下胚轴重相关的QTL,分别位于A1、A2、B1、B2、C2、D1b、F_1、G、H_1、H_2、I、K_2、L、M、N和O连锁群上。其中,主根长共检测到5个QTL,分布在B1、L、N、O连锁群上。解释的表型变异范围为7.05%—13.18%。侧根数共检测到4个QTL,分布在A1、D1b、I、L连锁群上。解释的表型变异范围为8.21%—16.43%。根重共检测到3个QTL,分布在F_1、G、N连锁群上。解释的表型变异范围为7.55%—10.85%。根体积,5月27日试验结果,共检测到3个QTL,分布在K_2和M连锁群上。解释的表型变异范围为8.44%-12.39%。6月28日试验结果,没有定位出主效QTL。茎叶重共检测到5个QTL,分布在A1、A2和N连锁群上。解释的表型变异范围为11.43%-38.91%。其中,qSW1-a2-1、qSW2-a2-1和qSW2-a2-1均定位在A2染色体上。下胚轴长,5月27日试验结果,共检测到1个QTL,分布在H_1连锁群上,表型贡献率为7.86%。6月28日试验结果,没有定位出主效QTL。下胚轴重共检测到3个QTL,分布在B2、C2、H_2连锁群上。解释的表型变异范围为7.70%—12.48%。【结论】幼苗期根系性状的遗传机制较复杂,茎叶重受多基因控制,其余性状主要受主基因控制。抗逆品种根系从幼苗期根系生长就表现出发根早、生长快、主根长、侧根多等特点,在实际育种过程中,需要对根系各性状间的关系进行综合考虑,确保根系整体健壮发达,协调统一。     

控制棉花长绒和短绒纤维生长发育的基因型分析

本研究利用在纤维性状上有明显差异的4个棉花种质DP99B(毛籽棉,陆地棉)、FLS2123(裸籽棉,陆地棉)、ZYS20(光籽棉,陆地棉)以及VH8(光籽棉,海岛棉)作为棉花实验材料.利用以上4个棉花材料作为亲本组配了4个杂交组合,其组合分别为:DP99B(毛籽)xFLSl23(裸籽)、DP99B(毛籽)xZYS20(光籽)、ZYS20(光籽)xFLSl23(裸籽)、DP99B(毛籽)xVH8(光籽),获得以上4种组合的F1代种子及F2代群体种子,分析F1、F2种子棉纤维性状,试图弄清控制棉花长短纤维分化和发育的基因型.根据本研究4种杂交组合其F1及F2分离表型结果,推定供试亲本材料的长绒生长发育的基因型可能为:DP99B(毛籽)的基因型为:LiALiA或LiA liA及LiDLiD或LiDliD;ZYS20(光籽)的基因型为:LiALiA或LiA liA及LiDliD或LiDliD;FLS2132(裸籽)的基因型为:LiALiA LiDliD;VH8(光籽)的基因型为LiALiA或LiAliA及LiDLiD或LiDliD.4个组合的长绒的长度上都成较好的正态分布,认为棉花长纤维长度的发育是一种数量性状遗传.就短绒而言,在4个组合的F2代群体里的,ZYS20xFLS2132全为光籽、DP99BxVH8全为毛籽没有出现分离,DP99BxFLS2132和DP99BxZYS20出现了分离,分析以上分离的具体情况并结合以前研究者结论,可以推断控制短绒和长绒分化和发育的基因并非同一组基因.推定出4个亲本DP99B(毛籽棉)、FLS2123(裸籽棉)、ZYS20(光籽棉)、VH8(光籽棉)控制短绒发育的几种可能的基因型.DP99B可能的基因型为:ii,susu,Ft1Ft1,Ft2Ft2,Ft3Ft3,FcFc;ii,susu,Ft1Ft1,Ft2f12,Ft3ft3,Fcfc;VH8可能的基因型为:Ii,Susu,Ft1Ft1,Ft2Ft2,Ft3Ft3,FcFc;Ii,susu,Ft1Ft1,Ft2Ft2,Ft3Ft3,FcFe,ZYS20可能的基因型为:Ii,Susu,Ft1ft1,Ft2ft2,Ft3ft3,Fcfc:Ii,susu,Ft1ft1,Ft2ft2,Ft3ft3,Fcfc;ii,Susu,ft1ft1,ft2ft2,Ft3Ft3,fcfc;FLS2132可能的基因型为:Ⅱ,SuSu,Ft1ft1,Ft2ft2,Ft3ft3,Fcfc;Ii,Susu,Ft1ft1,Ft2ft2,Ft3ft3,Fcfc.同时进一步推定出其4个组合DP99BxFLS123,DP99B×ZYS20,ZYS20xFLS123,DP99BxVH8其F1代控制短绒发育的基因型为:DP99BxVH8的F1代基因型为:ii,susu,Ft1Ft1,Ft2Ft2,Ft3Ft3,FcFc,以致其F1代为毛籽而且F2代短绒没有出现分离.DP99BxZYS20的F1代基因型为:ii,susu,Ft1ft1,Ft2ft2,Ft3ft3,Fcfc或者ii,Susu,Ft1ft1,Ft2ft2,Ft3ft3,Fcfc,以致其F1代为毛籽而且F2代短绒出现分离.DP99BxFLS2132的F1代基因型为:Ii,Susu,Ft1ft1,Ft2ft2,Ft3ft3,Fcfc或者Ii,susu,Ft1ft1,Ft2ft2,Ft3ft3,Fcfc,以致其F1代为光籽而且F2代短绒出现分离.ZSY20xFLS2132的F1代基因型为:Ⅱ,SuSu,Ft1ft1,Ft2ft2,Ft3ft3,Fcfc,以致其F1代为光籽而且F2代短绒没有出现分离.根据群体中长绒的长度和短绒的密度的数据进行统计分析,得出棉花长绒的长度与短绒分布的密度间存在着相关性,即在长绒和短绒均存在的情况下,长绒的长度越长密实度越大其短绒分布的密度也越大.由此可以证实一旦有短绒由胚珠细胞分化出来后,其发育就和长绒受共同的基因控制.本研究结果认为控制棉花长绒发育的基因与控制短绒发育的基因存在明显的相瓦作用,控制长绒发育的基因可能对控制短绒发育的摹因有一定遗传效应,在胚珠表皮细胞分化成为何种类型棉纤维后,其后控制棉纤维伸长发育的是由同一系列的基因所控制.一旦有短绒细胞被分化出来,控制长绒的基因同时调控短绒的分布及其密度.