转基因甘蔗BtG-2的T-DNA侧翼序列分析及其转化事件特异性检测

转基因甘蔗BtG-2是利用农杆菌介导法把Cry1Ac-2A-gna融合抗虫基因导入‘新台糖22号’的转基因甘蔗株系,具有良好的抗虫特性和农艺性状。为了明确转基因甘蔗BtG-2的分子特征及其检测方法,推进其生物安全性评价工作,以BtG-2的T2代为研究材料,利用Southern杂交检测外源基因在转基因甘蔗基因组内的拷贝数;利用染色体步移技术分离外源基因在甘蔗基因组中插入位点的侧翼序列,并建立了该转化体高效灵敏的特异性PCR检测方法。结果表明：Southern杂交检测证明外源T-DNA以单拷贝方式插入BtG-2株系;经过3次的热不对称巢式PCR扩增,获得外源基因T-DNA左边侧翼序列984 bp和右边侧翼序列705 bp;以这2个序列和相应的T-DNA的左右端序列分别设计3对检测引物对,建立了BtG-2株系的转化事件特异性PCR检测方法,扩增效率最高的引物对LS011/LA451和RS160/RA588分别扩增到440 bp和428 bp的特异片段。其中T-DNA左侧设计的LS011/LA451检测引物对扩增的灵敏度高、特异性强,能够在甘蔗BtG-2基因组DNA相对含量为0.1%的模板中检测出转基因目的成分,相当于9个单倍体基因组拷贝数。本研究完成了转基因株系BtG-2的分子特征及其转化事件特异性检测,为该转基因甘蔗及其衍生产品的检测和身份识别提供技术依据。     

正交设计优化青蒿SRAP-PCR反应体系及引物筛选

为了建立青蒿的SRAP最佳扩增体系,并筛选出SRAP多态性引物,本研究以青蒿叶片DNA为模板,采用正交试验设计,以Mg^2+、dNTP Mix、Taq DNA聚合酶、引物和DNA模板5种因素5个水平,对青蒿SRAP反应体系进行研究。结果表明,青蒿SRAP-PCR最佳反应体系为:引物0.6μmol/L、Mg^2+2.0 mmol/L、模板DNA 5.1 ng、Taq DNA聚合酶2.0 U、dNTPs 0.25 mmol/L,总体积为25μL。各因素对扩增反应均有不同影响,其中引物浓度的影响最大,dNTPs的影响最小。运用该体系对不同种质资源的青蒿进行验证,证明该体系稳定可靠,并在30个引物组合中筛选出了25对扩增条带清晰,多态性丰富的引物组合。这一结论为今后利用SRAP标记技术进行青蒿分子遗传学研究提供了科学依据。     

大花君子兰叶绿体基因组及其特征

采用Illumina MiSeq测序平台对大花君子兰（Clivia miniata）叶片总DNA进行测序，通过组装获得了其叶绿体基因组（cpDNA）全长序列（158 114 bp）。对其cpDNA注释得到135个基因，包含87个蛋白编码基因、40个tRNA基因和8个rRNA基因。采用生物信息学方法对获得的cpDNA进行简单序列重复（SSR）分析和密码子偏好性分析。结果显示：①大花君子兰cpDNA中共有61个SSR位点，其中单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸、五核苷酸和六核苷酸重复数分别为38、9、2、8、3和1个，多数SSR分布在基因间隔区；②大花君子兰cpDNA密码子偏爱以A或U（T）结尾，亮氨酸使用频率最高，半胱氨酸使用频率最低。基于24种植物的cpDNA全长和23种植物的叶绿体ycf2基因序列进行系统发育分析，结果显示大花君子兰与石蒜科植物在同一分支，显示最近的亲缘关系，支持大花君子兰属于石蒜科。基于叶绿体ycf2的系统发育分析结果与基于cpDNA全长的系统发育分析研究结果大部分相同，支持ycf2基因可以代替cpDNA全长用于植物系统发育分析。     

胰α-淀粉酶基因5''端调控序列与鱼类食性的关系

为了研究不同鱼类胰α-淀粉酶基因5'端调控序列转录因子差异与鱼类食性分化之间的关系。通过PCR克隆测序和查询NCBI数据库,获得32种鱼类胰α淀粉酶基因5'端824 bp序列,并对鱼类胰α淀粉酶基因5'端序列进行转录因子和系统发育分析。按不同的营养类型将鱼类分为杂食性、植食性和肉食性,通过百分比相似性分析不同食性鱼类的胰α淀粉酶基因转录因子的组成差异以及转录因子与鱼类食性的关系。结果显示:不同食性鱼类的胰α-淀粉酶基因5'端序列存在转录因子种类差异,植食性-肉食性鱼类差异主要体现在E47、C/EBPalpha、NF-Y和Pax-2,植食性-杂食性差异主要体现在deltaEF1、MyoD、NF-Y、AREB6和Pax-2,杂食性-肉食性差异主要体现在GATA-1、SRY、MyoD、HFH-8、AREB6、Pax-2、STAT5A和AP-1。系统发育结果与传统形态分类学大体相符,相同食性的鱼类并没有聚为一类。鱼类胰α-淀粉酶基因5'端调控序列中与食性分化相关的转录因子有E47、C/EBPalpha、NF-Y、Pax-2、deltaEF1、MyoD、AREB6、GATA-1、SRY、HFH-8、STAT5A和AP-1;胰α-淀粉酶基因5'端序列的转录因子与鱼类食性分化具有一定的关系。     

Comparative analysis of genetic effects of wheat‐Dasypyrum villosum translocations T6V#2S·6AL and T6V#4S·6DL

Wheat‐Dasypyrum villosum translocations T6V#2S·6AL and T6V#4S·6DL, carriers of Pm21 and PmV, respectively, confer high resistance to wheat powdery mildew. For better understanding of the difference in genetic effect between them, a RIL population was constructed based on the cross between “Yangmai 18” carrying T6V#2S·6AL and “Yangmai 22” carrying T6V#4S·6DL. Analysis of distribution of the translocations showed that T6V#2S·6AL is much more transmittable than T6V#4S·6DL. By comparing their effects on main agronomic traits, we firstly found that T6V#2S·6AL contributes greatly to top spikelet fecundity, but causes a decrease of 6.7%–10.5% of spike number. No stable effects of T6V#4S·6DL on agronomic traits were found, except for positive effect on plant height. Excitingly, a new recombinant, T6V#4S‐6V#2S·6AL carrying PmV, was screened and proved to have a higher transmission rate than the original translocation T6V#4S·6DL, which will greatly promote the utilization of PmV. The above conclusions of this research will provide important guidance for utilization of Pm21 and PmV more effectively, in wheat powdery mildew resistance breeding.     

Cryptic species and population genetic structure of Plasmopara viticola in São Paulo State,Brazil

Downy mildew (Plasmopara viticola) is one of the most important diseases in grape-growing areas worldwide, including Brazil. To examine pathogen population biology and structure, P. viticola was sampled during the 2015/16 growing season from 516 lesions on nine grape cultivars in 11 locations in subtropical areas of São Paulo State, Brazil. For identification of cryptic species, a subsample of 130 isolates was subjected to cleaved amplified polymorphic sequence (CAPS) analysis, and for 91 of these isolates the ITS1 region was sequenced. These analyses suggest that the population of P. viticola in São Paulo State consists of a single cryptic species, P. viticola clade aestivalis. Seven microsatellite markers were used to determine the genetic structure of all 516 P. viticola isolates, identifying 23 alleles and 55 multilocus genotypes (MLGs). Among these MLGs, 34.5% were clonal and represented 93% of the isolates sampled. Four dominant genotypes were present in at least five different locations, corresponding to 65.7% of the isolates sampled. Genotypic diversity (Ĝ = 0.21–0.89) and clonal fraction (0.58–0.96) varied among locations (populations). Most populations showed significant deviation from Hardy–Weinberg expectations; in addition, excess of heterozygosity was verified for many loci. However, principal coordinate analysis revealed no clusters among locations and no significant isolation by distance was found, suggesting high levels of migration. The results indicate that downy mildew epidemics result from multiple clonal infections caused by a few genotypes of P. viticola, and reproduction of P. viticola in São Paulo State is predominantly asexual.     

基于形态特征和SSR标记的斑茅繁殖策略的研究

本研究以收集自我国7个省的45份野生斑茅(Saccharum arundinaceum)为研究对象,在开放授粉条件下,通过测定斑茅的花粉与胚珠比(Pollen-ovule ratio,P/O)、杂交指数(Outcrossing index,OCI)以及基于简单重复序列(Simple sequence repeats,SSR)分子标记估计交配系统参数这3种方法,探究斑茅繁殖特性及其有性繁殖力的情况,为斑茅资源开发利用、杂交育种及繁殖技术提供基础依据。结果表明:斑茅P/O为5 897,杂交指数OCI为2;采用11对SSR引物对随机取样的15个斑茅半同胞家系共计1 158个子代进行交配系统参数估计,结果显示斑茅种群具有较高的异交率水平(t_m=0.864),多位点异交率和单位点异交率的差值不明显(t_m—t_s=0.012),亲本近交系数F大于0(F=0.318),表明斑茅以异交为主,并存在部分近交。综上所述,本研究初步认为斑茅的繁殖特性为异交为主、自交为辅的混合交配系统模式。     

马疱疹病毒1型主要毒力基因分析及TK基因缺失载体的构建

为了解新疆马疱疹病毒1型（EHV-1）主要毒力基因遗传进化情况并构建TK基因缺失株，本研究以EHV-1 XJ2015株DNA为模板，对其主要毒力基因TK、gI和gE全长进行克隆、测序及生物信息学分析，并扩增TK基因左右重组臂TKL和TKR，构建质粒pUC-TKLR，将扩增后的增强绿色荧光蛋白（EGFP，含有CMV+polyA）插入pUC-TKLR质粒，构建TK基因缺失打靶质粒。TK、gI和gE基因同源性分析结果显示，XJ2015株与国外EHV-1分离株TK、gI和gE基因同源性均较高，分别为99.8%~100.0%、99.6%~100.0%和99.9%~100.0%；与EHV-3分离株同源性均最低，分别为72.9%、59.4%和62.1%；遗传进化分析显示，3个基因均与国外EHV-1同属于一个遗传进化分支，与EHV-9和EHV-4进化关系较近，但与EHV-3进化关系较远，表明XJ2015毒株与国外EHV-1毒株TK、gI、gE基因核苷酸上差异不明显，没有明显的地域性特征，功能基因保守且进化缓慢，同源基因功能相同或相近；经PCR扩增、酶切、测序及转染鉴定，本试验成功构建了用于TK基因缺失的打靶质粒pUC-TKLR-EGFP。通过对EHV-1主要毒力基因的分析及TK基因缺失打靶载体的构建，为新疆地区马鼻肺炎流行病学调查分析、TK基因缺失株的构建提供理论依据。     

秀珍菇原基形成相关基因PpFBD1的克隆与表达研究

前期研究中通过对秀珍菇经低温诱导后不同发育阶段样本进行转录组测序及差异表达基因分析发现,ID为Cluster-6377.64510的基因(命名为PpFBD1)在原基形成前期的样本中高表达。为进一步了解分析其表达特性及功能,根据转录组测序结果设计特异性引物,利用RT-PCR技术从秀珍菇中克隆获得了该基因的cDNA全长。该基因由342个核苷酸组成,编码一个由113个氨基酸组成的蛋白,蛋白相对分子质量约11 ku。进化树分析显示,PpFBD1编码蛋白与糙皮侧耳hydrophobin1编码的疏水蛋白亲缘关系最近。Gene Ontology功能分析表明,PpFBD1主要参与真菌类细胞壁的合成。荧光定量RT-PCR检测显示,该基因在菌丝体经低温诱导后恢复至室温阶段(原基形成前期)表达量最高,这表明其可能参与调控秀珍菇原基形成过程。本研究结果为阐明秀珍菇原基形成机制提供参考。     

基于不同烟草类型基因组重测序的烟草SSR标记的开发和应用

基于基因组重测序的分子标记研究是一种新的方法。本研究在普通烟草基因组序列已完全测定的基础上重测序了4个烟草品种（系）,包括烤烟类型（LY1306,秦烟96）2个,晒烟类型（Wanmao 3）1个,马里兰烟草类型（Wufeng 1）1个。结合在NCBI中测序并发布的K326和TN90品种的基因组序列,分析了这4个重测序的烟草品种的InDel突变和SNP突变位点,鉴定出7个具有品种多态性的SSR候选位点,其中5个SSR位点可扩增出DNA片段。通过对包括不同烟草类型在内的10个烟草品种进行PCR检测,表明本研究选出的SSR位点可用于烟草品种或烟草类型的分类,其中NW-015889872.1、NW-015854676.1和NW-015890969.1等3个SSR位点可有效区分烤烟、白肋烟和马里兰烟以及晒烟烟草类型。