青稞类钙调素蛋白基因CML19的克隆、序列分析及原核表达

根据鉴定得到青稞类钙调素蛋白基因CML19的序列设计引物,以青稞叶片的cDNA为模板,扩增得到目的片段,对目的基因序列进行鉴定和分析,进一步构建该基因的原核表达载体pET28a-CML19,转入大肠杆菌BL21(DE3),利用IPTG诱导外源蛋白质表达并检测。结果表明,扩增得到CML19的CDS序列全长为447bp,编码的蛋白质含有148个氨基酸,分子质量为16.46ku,理论等电点(pI)为4.40,总平均亲水性(GRAVY)为-0.176,不稳定系数为49.59,存在典型的EF手结构域;系统进化分析表明,青稞CML19与山羊草具有较近的亲缘关系;原核表达蛋白结果显示,重组蛋白主要以包涵体形式存在于沉淀中。初步阐明青稞CML19基因的序列特征,为进一步制备抗体、探讨CML19基因的功能奠定基础。     

条锈菌诱导上调表达的小麦腺苷甲硫氨酸脱羧酶（SAMDC）基因的克隆及其特征分析

为了克隆条锈菌诱导上调表达的小麦腺苷甲硫氨酸脱羧酶（SAMDC）基因并研究其在小麦感病、抗病单株苗期抗条锈病防御反应中的作用,以大麦（Hordeum vulgareL.）SAMDC全长cDNA序列为信息探针,采用电子克隆、RACE（Rapid amplification of cDNA ends）和RT-PCR方法,从条锈菌（Puccinia stri-iformisf.sp.tritici）CYR32侵染的小麦（Triticum aestivumL.）抗条锈病新种质NR1121中分离出1个新的小麦SAMDC基因家族成员,命名为TaSAMDC2（GU016570）。TaSAMDC2基因cDNA序列全长2 003 bp,5′非翻译区区域和一个带有Poly（A）的3′非翻译区区域长分别为553和283 bp;该基因的开放阅读框为1 167 bp,编码388个氨基酸,编码的氨基酸序列包含酶原剪切位点和PEST结构域。基因组序列全长2 539bp,位于5′UTR存在一个526 bp长的内含子序列,内含子的剪切位点均符合真核生物GT-AG规则。同源序列分析表明,TaSAMDC2与来自大麦、水稻（Oryza sativaL.）、玉米（Zea maysL.）、一粒小麦（TriticummonococcumL.）4种植物SAMDC蛋白的相似性分别为95.0%、85.0%、80.0%和80.0%。半定量RT-PCR与实时荧光定量PCR分析表明,TaSAMDC2的表达受条锈菌诱导,小麦苗期经条锈菌侵染后,在抗病材料中,该基因于48 hpi上调表达至最高水平,而在感病材料中先下调、上调表达至最高水平明显滞后。结果提示,分离到的是一个条锈菌CYR32诱导后上调表达的小麦SAMDC基因,该基因可能参与了小麦的抗条锈病反应。     

西藏青稞品种喜玛拉雅10号干旱胁迫的SSH文库构建及干旱诱导表达基因分析

为了研究西藏青稞抗旱的分子机制,以西藏耐旱青稞(Hordeum vulgare L.var.nudum HK.f.)品种喜玛拉雅10号为材料,利用抑制性差减杂交技术(SSH)构建青稞苗期叶片干旱胁迫诱导基因表达的正向差减文库。挑取600个阳性克隆进行PCR验证,并对验证后的单克隆进行测序分析,共获得420个有效序列。去除冗余序列和嵌合序列后,获得220条高质量EST序列,其中183条singlets,37条contigs。BlastN分析表明,其中189个EST序列可以在GenBank的unigene中找到同源序列,31个未能找到unigene同源序列;BlastX分析表明,62个EST序列unigene与未知功能蛋白或假定蛋白有较高的相似性;158条EST序列与已知功能蛋白有较高的同源性。获得的EST序列多数不仅与植物的非生物胁迫相关,也与植物的生物胁迫反应相关,说明植物在胁迫反应中有明显的共同机制。其中与大麦表达序列高度同源的EST占58%;这些基因涉及参与信号转导和转录调节的基因(11.96%),编码保护、防御和胁迫耐受蛋白的基因(9.78%),跨膜转运相关基因(5.43%),光合作用基因(6.52%),参与结构和功能代谢合成途径中的一些酶(30.43%)等代谢过程。实验结果表明,青稞在干旱复水条件下可诱导一系列特异基因的表达,如参与抗旱反应相关酶和蛋白基因锌指蛋白、衰老相关蛋白、CAS、细胞色素P450、热激蛋白、胁迫诱导蛋白,以及LEA蛋白、脱水蛋白、P5CS等保护蛋白基因。用KOBAS系统将56个EST定位到32个Pathways中,初步分析发现,谷氨酸盐代谢途径(Glutamate metabolism)、精氨酸和脯氨酸代谢途径(Arginine and proline metabolism)、泛素蛋白介导的蛋白质水解代谢(Ubiquitin mediated proteolysis)途径可能与青稞抗旱相关性较大。     

青稞骨干亲本昆仑1号及其衍生品种(系)重要性状的演变研究

为阐明昆仑1号及其3个不同时期衍生品种(系)重要农艺性状的演变规律,对重要农艺性状和产量性状进行了研究。结果表明,昆仑1号衍生品种(系)的株高呈增加趋势,子代株高相对于昆仑1号平均株高分别增加8.17%、18.77%和14.74%;子代叶片类型由长而宽逐渐演变为短而窄,旗叶长宽比逐渐增加,叶面积逐渐减少,该类型变化使株型更加紧凑,有助于增加单位面积的植株数,提高光合总产量,促进青稞的增产;穗长、单株有效穗数、穗粒重和小区产量均显著增加;小穗数和穗粒数变化不明显,千粒重小幅度减少。相关性分析表明,穗粒重、千粒重与产量呈显著正相关,单株有效穗数、穗长、株高对产量呈显著负相关,小穗数和穗粒数与产量间的相关性不显著。因此,昆仑1号的穗大、千粒重高等丰产特性在品种演替中得到了很好的传递。建议西藏青稞育种中,应结合农区畜牧业的发展,保持株高、减少穗长、增加有效小穗数、提高结实率,千粒重和穗粒重并重、主攻小穗数和穗粒数是提高青稞产量的有效途径。     

小麦抗病基因定位研究进展

本文概述了小麦抗病基因定位研究进展和抗病基因定位研究方法,着重介绍了抗条锈病、抗白粉病基因标记定位和构建高密度遗传图的新进展,并对其在小麦遗传育种中的应用前景和存在问题进行了深讨。     

谷特菌对青稞生长及土壤生态效应的影响

为了解生物肥对西藏青稞生长的影响,开展了谷特菌不同施用时期(播前、青稞拔节期),不同施用量对青稞产量影响的试验,供试生物肥为谷特菌,供试青稞品种为春青稞藏青320。在青稞收获期采样分析了青稞生物产量和经济产量,同时采集土样分析了土壤蔗糖酶、微生物量N等指标。结果表明:(1)施用谷特菌促进青稞分蘖,增加成穗数,在拔节期施用还能提高青稞灌浆能力,增加青稞穗粒数,提高青稞产量;(2)施用谷特菌对土壤0~10 cm土层蔗糖酶活性影响大,表现为土壤蔗糖酶活性随谷特菌施用量增加而增强,当施用量相同时,拔节期施用谷特菌导致土壤蔗糖酶活性增强,但对土壤微生物量N影响无统一规律。     

分子标记的研究进展及其在小麦遗传育种中的应用

本文简述了分子标记的种类及其在小麦遗传育种研究中的发展、应用情况。提出在研究过程中,充分利用已有研究成果,结合我区实际情况,把分子标记技术与常规育种方法相结合,加速培育出优质、高产、抗病、抗旱的小麦新材料、新品种。使这一方法在我区的小麦遗传育种研究中发挥更大的作用。     

青稞HbTsi1的克隆及其序列特征与表达特性分析

为了探究DREB类基因在青稞干旱胁迫下的表达模式,通过RT-PCR技术从抗旱品种‘喜马拉雅10号’中克隆其中的一个基因全长cDNA,并利用Real Time PCR方法研究其在干旱胁迫、复水条件下的表达情况。结果表明:从抗旱材料中克隆一个1 237bp全长cDNA序列,命名为HbTsi1(登录号:KJ699390)。生物信息学分析表明,该序列开放阅读框长为837bp,编码278个氨基酸序列,由HbTsi1的ORF推测所编码的蛋白,预测分子质量为30.33ku,等电点(pI)为6.11。Prosite Scan分析结果表明,该基因含有AP2/ERF domain profile家族特征基序、1个Bipartite nuclear localization signal profile、6个蛋白激酶C磷酸化位点、6个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、5个N-豆蔻酰化位点、2个cAMP和cGMP依赖性的蛋白激酶磷酸化位点、2个氮糖基化位点。TMHMM预测该蛋白不含跨膜转移功能区。Signal IP3.0预测该蛋白没有信号肽,不属于分泌蛋白。PSORT亚细胞定位预测该基因所编码蛋白位于细胞质。推导的氨基酸序列同源比对分析结果表明,HbTsi1蛋白与短芒大麦的DREB蛋白具有较高的相似性。利用实时定量PCR方法研究HbTsi1在干旱胁迫条件下及复水后不同时间点的表达情况,发现HbTsi1在土壤绝对含水量为33.4%时表达量最高,随着土壤绝对含水量的下降而下调表达;当达到作物正常生长所需的土壤绝对含水量时又开始上调表达;进行干旱胁迫后(15.5%)基因表达量下降;复水后8h时恢复至最高表达水平。说明,HbTsi1基因可能是青稞抗旱节水的关键基因。     

缺氮处理对青稞幼苗生长和生理特性的影响

青稞是禾本科大麦属的一种禾谷类作物,主要产自中国西藏、青海、四川、云南等地。为选育出适应我国西部高原地区种植的耐贫瘠并高产的青稞品种,本研究以370份青稞品种为材料,以Hoagland营养液为介质,对2叶期的青稞幼苗进行缺氮和对照2组处理试验,通过对不同处理下青稞幼苗的株高变化量和地上生物量(鲜质量、干质量)对缺氮的响应进行分析,并通过对丙二醛含量和氧化物酶活性测定对初选品种进行鉴定。结果表明:1)缺氮胁迫对不同青稞品种的生长影响存在显著性差异,筛选出耐贫瘠品种13份(北青3号、藏0814、ZYM0963、ZYM1099、藏0284、喜拉19号、藏0225、ZYM0762、藏0861、ZDM07610、藏1312、藏1265、WDM03955),不耐贫瘠品种14份(ZYM0303、WDM00496、WDM03703、ZDM04162、藏0234、ZYM0977、北青2号、拉萨紫青稞、甘农大7号、康青6号、ZDM08841、藏1405、ZDM08193、ZDM09826)。2)青稞通过改变POD、CAT、APX活性适应逆境以减少缺氮胁迫的伤害。对缺氮胁迫不敏感的品种,其应答主要依靠POD和APX活性增加,对缺氮胁迫敏感的品种,其应答主要依靠APX和CAT活性的增加,二者共同起主导作用使青稞适应缺氮逆境。