燕麦microRNAs及其靶基因的生物信息学预测

microRNAs(miRNAs)是一类长度约22 nt的内源性非编码单链小分子RNA,通过与靶基因互补位点配对结合,在转录后水平负性调控靶基因的表达。根据miRNA在植物中的高度保守性及其前体二级结构特征,用同源预测方法将大麦、小麦、二穗短柄草等已知的植物miRNAs与燕麦表达序列标签(EST)和基因组概览序列(GSS)数据库中的非编码序列比对,采用一系列的标准进行筛选,最后预测得到46个燕麦miRNAs前体,通过在线psRNATarget检索共预测到61个靶基因。结果表明,通过生物信息学方法大大提高了发现miRNAs及其靶基因的效率,补充了燕麦miRNA数据库的不足。     

燕麦C基因组反转录转座子分离与特异性标记的建立

燕麦属是禾本科中重要的属,其中,栽培燕麦是一种营养价值很高的粮、经、饲、药多用途作物,而野生物种中则含有多种优良农艺性状基因,是遗传改良的重要资源。基因组和染色体特异性的分子标记是分子育种工作的重要工具,以燕麦属不同倍性和基因组物种为材料,利用300条随机引物(random amplified polymorphic DNA,RAPD),从燕麦C基因组中筛选到一条基因组特异性序列OPR51655;比对和原位杂交发现,OPR51655为一Ty1-copia型反转录转座子重复序列,其同源序列分布于除端部和着丝粒外的整个染色体臂上;根据OPR51655建立了燕麦C基因组特异性(sequence-characterized amplified region,SCAR)标记,利用该标记能有效地检测燕麦栽培种和野生种中的C基因组染色质。     

一种改良的棉花总DNA提取方法

为了获取高质量的棉花基因组DNA,进行了后续分子实验,通过对已有的几种DNA提取方法进行综合比较,寻找一套优化的适于棉花高质量DNA的提取方法。结果表明,优化的棉花基因组DNA提取方法所提取的DNA纯度高,无降解现象,适用于进行常规PCR扩增以及进行高精度要求的SSR扩增。     

石墨烯-聚苯胺修饰电极检测鸡蛋和牛奶中氯霉素

采用计时电流(i-t)法将石墨烯和聚苯胺沉积在玻碳电极表面,制备了一种新型电化学传感器用于氯霉素(CAP)残留的检测.试验采用循环伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)对CAP在-0.70 V左右的还原峰电流进行检测,实现对CAP的定量分析.结果表明,对检测条件进行优化后,得到最佳条件为石墨烯在-1.3 V电位下电沉积700 s,聚苯胺在0.55 V电位下电沉积480 s,缓冲溶液为0.5 mol/L、pH值8.0的PBS.考察电极性能发现,CAP峰电流与其浓度在0.3～800μmol/L范围内存在2段线性关系,检出限为0.1μmol/L.最后对鸡蛋和牛奶样品中CAP残留量进行检测,回收率分别为104.1％～120.3％和84.6％～108.0％.     

抗条锈小麦-非洲黑麦渐渗系的分子细胞学鉴定

非洲黑麦(Secale africanumStapf)具有矮杆、异花授粉、抗多种小麦病害等优异性状,在小麦可持续性抗病遗传育种中具有重要作用。利用分子细胞生物学的方法对小麦与非洲黑麦育成的渐渗系材料进行鉴定,发现了抗条锈病的新的代换系和易位系材料,为进一步在小麦染色体工程育种中开展非洲黑麦基因资源的利用提供很好的遗传材料。     

燕麦EST数据库中Ty1-copia和Ty3-gypsy型反转录转座子的频数分析

为研究转座元件(Transposable elements,TES)在燕麦中的表达模式,以14个Ty1-copia型反转录转座子和3个Ty3-gypsy型反转录转座子序列为种子序列对燕麦属(Avena)表达序列标签(EST)数据库中的Ty1-copia和Ty3-gypsy型反转录转座子进行检索和分析。结果表明:燕麦根中反转录转座子的频率显著高于叶(P0.05);强降雨模式的胁迫环境下叶组织中反转录转座子的EST频率显著高于大气降雨下的(P0.05),约为正常条件下的(Ee-10,0.12%)2倍;Ty1-copia和Ty3-gypsy型反转录转座子在根的分蘖期频率差异极显著(P0.01)。这些结果揭示了燕麦属Ty1-copia和Ty3-gypsy型反转录转座子的转录存在组织和发育的时空特异性及环境应答现象,为预测重复元件的表达模式提供了依据。同时,检索到的反转录转座子也有助于对燕麦基因组序列的注释。     

陆地棉雄性不育恢复系18R的BAC文库构建

 18R雄性不育恢复系农艺性状优良,恢复性状稳定,对不育系能够100%恢复,是研究棉花三系互作的重要材料。本研究以pCC1BAC(BamHI)为载体,构建了18R的细菌人工染色体（BAC）文库。建立的文库包含139,200个BAC克隆。分析结果表明, BAC文库DNA插入片段为50～200 kb,91%的克隆插入片段为80～150 kb,平均102 kb,空载率<2%,覆盖6.3倍基因组。     

燕麦属种质资源遗传多样性及遗传演化关系ISSR分析

为了研究燕麦属（Avena）物种遗传多样性及遗传演化关系,利用ISSR分子标记对燕麦属16个种共47份种质资源进行分析。结果表明：燕麦属种间存在丰富的遗传多样性,种间遗传相似性系数（GS）在0.5092～0.9544之间,种内平均遗传相似性系数（GS）最高的A. sativa为0.9512,最低的A. lusitanica为0.7119,说明燕麦属物种间存在较大的遗传变异,而物种内的遗传变异会因物种的不同存在差异。聚类结果显示,47份种质资源根据基因组组成聚成4大类群,AC基因组燕麦与ACD基因组燕麦聚成一大类,说明2组亲缘较近;由AB基因组燕麦聚成的第Ⅱ大类和由As和Ad基因组燕麦聚成的第Ⅲ大类在一分枝上,说明As和Ad基因组燕麦与AB基因组燕麦亲缘关系较AC基因组燕麦更近;Cp基因组燕麦单独构成一类群,且与其他燕麦相似数较低,说明该基因组燕麦与其他燕麦亲缘关系较远。所试燕麦种质资源种内的遗传差异性和遗传关系与地理来源密切相关。     

高粱基因组DCL家族的系统进化与表达分析

从高粱转录组数据筛选获得SbDCLs基因全长序列,并结合生物信息学方法在高粱的全基因组中鉴定出了6个SbDCLs基因,分布于SBI-01,SBI-03和SBI-06上。其中,SbDCL2a和SbDCL2b在SBI-01上串联重复排列,比较二者基因结构和蛋白质结构域推测SbDCL2a很可能是由SbDCL2b小范围复制所致。SbDCLs蛋白质均为两性蛋白且没有信号肽,亚细胞定位均在细胞核上,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主。通过对高粱、水稻、玉米、拟南芥、大豆、小麦、藜麦、甜菜、谷子的DCL蛋白质序列进行系统进化分析,结果表明,DCL存在4个分枝:DCL1,DCL2,DCL3和DCL4;DCL在进化上出现了单双子叶的分化;DCL蛋白编码基因进化具有纯化效应。对SbDCLs基因进行表达分析,结果显示,SbDCLs在高粱穗部、茎节中部、花梗和旗叶茎节表达都比较强烈;SbDCL2a,SbDCL1和Sb DCL3a是高度表达基因,而且在生殖器官或组织中相对于营养器官具有更高的表达水平,说明SbDCLs基因对高粱营养生长和生殖发育具有调控作用。SbDCL2b在高粱的整个生育期表达水平均较低,但是在胚珠和花粉中拥有较高的表达水平,可能参与生殖发育调控。     

抗旱相关基因及其遗传工程

干旱是影响全球生态的重要因子,文章综述了转录调控因子和转录后RNA/蛋白修饰因子两类抗旱相关基因及其在耐旱性遗传改良中的应用。其中,胁迫应答的转录调控因子包括脱水响应因子(DRE)、锌指蛋白(ZFP)、核因子(NF-Y)和WRKY转录因子;转录后RNA/蛋白修饰因子包括蛋白的法尼基化、蛋白磷酸化和蛋白的聚ADP核糖基化作用。这些基因中有的已克隆并通过生物技术手段转入作物中,靶基因的表达提高了作物的抗旱性及产量。