CRISPR/Cas9介导的多基因编辑系统在大豆中的应用

自CRISPR/Cas9（clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9）基因 组编辑技术发现以来，迅速在作物中得到广泛应用。但是，CRISPR/Cas9多基因编辑系统在大豆中的研究尚待开 发。本文利用CRISPR/Cas9介导的多基因编辑系统，分别构建了两个载体，一个载体含6个靶点，编辑7个大豆基因 （4个Glycine max ASYMMETRIC LEAVES1（GmAS1）同源基因和3个GmAS2 同源基因），另一个载体含8个靶点，编辑 11个G. max AGAMOUS 家族同源基因（4个GmAG 同源基因，2个G. max SEEDSTICK（GmSTK）同源基因和5个G. max SHATTERPROOF1（GmSHP1/2）同源基因）。大豆遗传转化后，经表型鉴定和靶点检测发现，CRISPR/Cas9介导的多 基因编辑系统在大豆中成功实现了多基因编辑。当3个GmAS1 同源基因和3个GmAS2 同源基因同时突变时，导致 大豆叶片向远轴面弯曲、皱缩且叶柄变短的表型。当2个GmSHP1 同源基因和2个GmSTK 同源基因同时突变时，导 致豆荚停止发育的不育表型。     

大豆种质资源叶型和荚粒性状的关系及与SSR标记的关联分析

选用167份国内外大豆品种资源材料,依据叶长/宽比值将其划分为宽叶型和窄叶型, 分析叶型相关性状与荚粒性状的相关性,结果表明叶宽、叶长/宽比均与每荚粒数显著相关(r = –0.69和0.64,P<0.001)。选用均匀分布于大豆20条连锁群上的65个SSR标记分析资源材料的群体结构,并用目标区间内13个SSR标记与叶型相关性状和荚粒性状进行关联分析, 结果显示,标记20-285与每荚粒数显著关联,推测控制每荚粒数的基因可能位于标记20-285附近;标记20-26和20-45间的标记几乎都与叶长/宽比存在显著的关联性,推测控制叶型的基因位于标记20-26和20-45之间。相关分析和关联分析证实大豆叶型与荚粒性状存在密切关系,并缩小了每荚粒数和叶型候选基因的区间。     

一种从干种子提取DNA用于RAPD 和SSR分析的简便方法

用水稻、玉米、棉花和油菜的干种子作材料进行了分离DNA的试验。试验结果表明,从4种作物的干种子中都能分离到质量较好的DNA,得到的DNA可以用于RAPD和SSR分析。这一方法最显著的特点是充分利用了DNA分离的原理,只保留了细胞裂解、DNA沉淀和溶解等关键步骤,而省略了二些诸如去除蛋白质及有机物的中间步骤,因而具有简便、快速等优点,特别适合于一些需要快速得到研究结果的分析,如种子纯度鉴定、分子标记辅助选择等。     

植物开花光周期反应的分子调控机制

植物开花时间受到日照长短季节性变化的调节,拟南芥和水稻中与光周期反应相关基因的分离,使人们得以认识植物开花光周期反应的分子调控机制。植物感知日照长短的变化主要由CONSTANS(CO)基因的表达所控制。CO能够将光信号与生物钟信号整合,调节开花基因FLOWERING LOCUS T(FT)的表达,并最终控制植物的开花时间。本文对这一研究的最新进展进行了综述。     

大豆重组自交系群体荚粒性状的QTL分析

利用大豆重组自交系soy01群体中的255个家系进行2年田间试验，采用两种作图方法，寻找一粒荚、四粒荚、每荚粒数等5个荚粒性状稳定的QTL。结果表明，利用区间作图法，2年共找到24个荚粒性状QTL，解释的遗传变异为5%~80%；利用复合区间作图法，2年共找到27个荚粒性状QTL，解释的遗传变异为4%~73%。利用复合区间作图法，2年找到2个重复出现、稳定的四粒荚QTL和2个每荚粒数QTL，为大豆荚粒性状QTL的精细定位和分子标记辅助育种提供了基础和依据。     

活性氧物质在植物抗病中的作用

简述了活性氧的产生及清除。综述了活性氧在植物抗病中的作用,主要包括:直接杀死入侵病原菌,增强细胞壁的强度和氧化交联,诱导植保素合成、系统获得抗性、过敏性反应、细胞程序性死亡和防卫基因的表达,激活或与其他信号分子协同作用。总结了活性氧在植物体中的负作用。     

大豆重组自交系群体三、四粒荚变异及其与产量的关系

利用中豆29与中豆32杂交衍生出的大豆重组自交系群体406个家系,在两种种植密度下分析三、四粒荚与产量的关系,研究结果表明,大豆重组自交系群体四粒荚性状存在明显的变异,有部分家系几乎没有四粒荚出现,而另一部分家系四粒荚几乎占四分之三,群体中出现了三、四粒荚数是一、二粒荚数47倍的家系.50%以上的家系四粒荚数和三粒荚比率超过高亲值,而有70.69%的家系一粒荚比率低于低亲值.三粒荚数与产量存在极显著的正相关,四粒荚数与单株产量有一定程度的负相关,主要原因是四粒荚数与百粒重存在极显著的负相关,但高产家系每荚粒数仍高于每荚粒数低的亲本.     

水稻白叶枯病成株抗性与过氧化氢含量及几种酶活性变化的关系

 分析了水稻白叶枯病成株抗性与过氧化氢(H₂O₂)含量及过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性变化的关系。试验结果表明:接种白叶枯病菌T7133后,苗期与成株期植株体内H₂O₂含量上升以及POD、PPO和SOD活性增加。与苗期叶片相比,成株期叶片H₂O₂含量高,且PPO和SOD的酶活性增强,而POD的酶活性则降低。苗期和成株期CAT的酶活性均低于对照,成株期比苗期CAT活性更低。这些结果表明,H₂O₂、PPO、SOD和CAT可能与水稻白叶枯病成株抗性之间存在一定的关联,而POD则没有直接关系。     

大豆种质的倒伏性调查及其相关农艺性状分析

倒伏是大豆高产的主要限制因子之一.以60份大豆地方品种和育成品种为材料,调查和分析了大豆倒伏性及其与茎秆性状和产量性状魄关系.结果表明,不同品种间倒伏性存在显著差异,倒伏的严重程度与茎秆性状有关.大豆品种的倒伏级别与株高、主茎节数、节间长、分枝数等性状的相关系数均达1%显著水平,茎秆性状与单株籽粒产量、单株荚数和单株粒数等呈极显著正相关,但与百粒重呈负相关.不同倒伏级别组之间产量性状表现显著差异,2级倒伏组是具有轻度倒伏和高产潜力的种质资源.     

大豆中GmKAB1基因的克隆和信息学分析

为探讨GmKAB1在大豆处于低钾胁迫下的表达水平,以大豆钾高效品系油06-71和钾敏感型品系衡春04-11为试验材料,设置低钾胁迫试验,分别在处理后0.5h、2h、6h、12h、3d、6d、9d和12d取样提取RNA,利用Real time-PCR检测各时间段GmKAB1基因的表达量。结果显示GmKAB1基因在地下部分表达比地上部持续时间更长,地下部相对表达倍数最高为3.5,较地上部相对表达倍数更高。克隆目的基因并对基因序列进行同源性及生物信息学分析,结果表明,与GmKAB1基因相似性在30%以上的同源基因有45个,GmKAB1在进化树中的位置与Glyma20g19000最近;GmKAB1编码蛋白为稳定的可溶性蛋白,具有2个保守结构域,多个磷酸化位点,表明在受到低钾胁迫后该基因编码的β亚基与α亚基结合调控电压门控钾离子通道,对大豆从根部获取钾离子可能起着关键作用。