陆地棉种子发育过程中microRNA的挖掘与功能研究

microRNAs(miRNAs)广泛参与调控植物的生长和发育,但这类分子是否对棉花胚珠和纤维的生长发育起到重要的作用,还有待验证。对这些小分子的认识,一般先要从序列信息的获得上开始。应用基因芯片对TM-1+5 DPA(开花后5 d)胚珠总RNA进行了miRNA的筛选研究。结果显示,含有352个探针的芯片成功钓取到199个陆地棉miRNA,其中绝大多数为首次报道。此外,对miR399研究发现,它与纤维中磷的含量变化相关;miR169可能与干旱应激反应有关。     

陆地棉主要农艺与纤维品质性状的双列杂交分 析简

 本文利用加性-显性与环境互作的遗传模型（ADE模型）,分析8个陆地棉亲本及其F1在不同环境下的农艺和纤维品质性状,在估算遗传方差分量、遗传效应的基础上,分析各类性状间的遗传相关性,并预测F1和F2的杂种优势,为棉花杂种优势利用和新品种选育提供了较有价值的信息。研究表明,农艺与纤维品质性状的遗传主要受加性、显性和加性与环境互作效应控制。遗传相关分析表明,皮棉产量与纤维品质性状的显性相关系数值较大,利用杂种优势在早期世代可以得到协同改良,纤维品质性状间易实现协同改良。杂种优势分析表明,F₁和F₂的皮棉产量均具有显著的超亲优势,纤维品质性状的杂种优势不明显。     

灌溉水盐度和施氮量对棉花根系分布影响研 究简

 通过田间小区试验,研究了不同灌溉水盐度和施氮量对滴灌棉花根系分布的影响。试验设置3种灌溉水盐度;0.35、4.61和8.04 dS·m^-1（分别代表淡水、微咸水和咸水三种灌溉水类型）;施氮量为0、240、360和480 kg·hm^-2。结果表明,按质量计,棉花的根主要分布在0~20 cm,此部分占根总质量的85%~90%。微咸水和咸水灌溉棉花根的总质量显著降低,分别较淡水灌溉减少10%和36%,尤其在土壤表层0~20 cm和下层60~100 cm显著降低;施用氮肥可以显著增加棉花根的质量。以长度计,棉花根集中分布在0~60 cm,此部分占总根长的87%~96%;60 cm以下根长密度明显降低。微咸水灌溉棉花根长密度最大,其次是咸水,淡水灌溉最低;淡水灌溉下,根长密度随施氮量增加显著降低;微咸水和咸水灌溉下,根长密度随施氮量增加呈先增后降趋势,其中施氮240 kg·hm^-2最高。棉花根表面积表现为微咸水>淡水>咸水,平均根直径为微咸水>咸水>淡水,而不同灌溉水处理间根体积的差异不显著。随着施氮量的增加,根表面积、根体积和平均直径均显著降低。     

种快速提取棉花干种子基因组 DNA 的新方 法简

 利用SSR(Simple sequence repeats)分子标记技术,能够快速有效地进行杂交棉纯度鉴定。为了攻克SSR分子标记技术中存在的技术难关,本文专门对棉花干种子胚的基因组DNA提取方法进行了研究。利用该方法,只需要2次加液、1次离心,从基因组DNA提取到SSR-PCR扩增,最后电泳,进行谱带分析,整个过程仅需4.5～5 h。本方法成本低、速度快、操作简单,适用于批量化DNA的提取,且整个提取过程无毒、无污染,是一种资源节约型和环境友好型的高效提取方法,适用于大批量样本的SSR分子标记鉴定工作。     

NaCl 胁迫对棉花叶片衰老特征的影响及其生理学机 制简

 以叶片衰老快慢不同的两个棉花品系L21和L22为材料,研究了NaCl胁迫对棉花叶片衰老的影响及其相应的生理学机制。温室内水培棉苗,待第5片真叶展开20 d后用含125 mmol·L^-1 NaCl的营养液处理棉苗,以不含NaCl的营养液处理为对照。结果显示,NaCl胁迫下L21和L22叶片中叶绿素含量和光合作用速率下降,叶片和根中的Na⁺含量上升、K⁺含量降低;NaCl胁迫还增加了棉株体内脱落酸（ABA）含量、降低了玉米素核苷（ZR）含量。表明K+含量降低以及ABA含量升高、ZR含量下降是NaCl胁迫促进棉花叶片衰老的重要原因。     

1 株抗草甘膦棉花突变体草甘膦抗性的初步鉴 定简

 目的在于探明1株新的草甘膦抗性棉花突变体是否能用于发掘新的草甘膦抗性基因以及在农业生产中作为抗草甘膦种质的选育和利用的潜在价值。本文采用PCR的方法,在基因组和转录水平上排除了CP4-EPSPS基因对该突变棉株的污染;通过测定莽草酸含量,鉴定了该突变体草甘膦抗性的典型生理特征;通过盆栽试验研究了该突变体苗期对草甘膦抗性的表型。结果显示：不论草甘膦处理与否,突变棉株莽草酸的含量都没有显著的积累,在生理水平上显示出草甘膦抗性植株的显著特点;2叶期时草甘膦处理结果显示,突变棉株的草甘膦抗性表型同孟山都的品种对草甘膦的抗性表型基本一致。在基因组和转录水平的PCR检测结果都排除了突变棉株草甘膦抗性的获得是CP4-EPSPS基因污染造成的。结合对其他已报道的草甘膦抗性基因的类似排除,说明该抗性突变存在着自身特有的分子机理。     

光质对离体诱导棕色棉纤维基因表达影响的 cDNA-SRAP 分 析简

 以离体培养棕色棉纤维（暗培养10 d）为材料,分别用红、黄、蓝、白光进行处理,在24 h光照条件下培养10 d后,利用cDNA-SRAP技术对其基因表达进行分析。对其中16个差异片段测序后进行同源性比对和功能分析表明：2个序列功能与植物抗逆性有关（CNGC5类似蛋白基因、（+）-δ-杜松烯合成酶）;3个序列与生物代谢相关（β-1,3-葡聚糖酶13基因、质膜胆碱转运蛋白基因、tau类谷胱甘肽转移酶基因）。其中,谷胱甘肽转移酶基因与原花青素合成前体物质的转运有关,光质可能通过影响谷胱甘肽转移酶基因进而对原花青素的合成产生影响。     

棉花三系杂交种不同生态区遗传效应及优势表 现简

 选用3个核背景不同的恢复系材料和7个不同的哈克尼西棉胞质不育材料作为亲本,根据NCⅡ遗传交配设计,配置了21个杂交组合,分别在黄河流域棉区河南安阳、黄淮流域棉区河南西华和长江流域棉区安徽无为3个生态区试点种植,通过性状调查与室内考种,采用朱军的ADE模型,进行数据分析。结果表明,子棉和皮棉产量主要受到加性、显性、加性与环境互作效应的影响,衣分和铃数主要受加性、加性与环境互作效应的影响,而铃重则只受加性与环境互作效应的影响;对于纤维品质性状,纤维长度、马克隆值、比强度和整齐度受到加性效应的影响,同时,纤维长度和马克隆值还与加性与环境互作效应相关;遗传率分析与遗传方差分量分析表现一致;产量及产量性状之间有一定的遗传相关,而纤维品质性状之间的遗传相关则较小,产量和纤维品质性状之间也存在着较少的遗传相关;杂交组合的产量竞争优势表现为安阳试点>西华试点>无为试点,说明与生态环境有关。在3个不同的生态区,研究了21个杂交组合的遗传效应及优势表现,研究结果对三系杂交组合选配有一定的指导意义。     

灌溉制度对机采棉生长、产量及品质的影 响简

 1膜2管6行是新疆机采棉的主要种植模式。为确定该模式适宜的灌溉制度,采用田间试验研究了灌溉频率（F5、F8）与灌水定额（I80、I60和I40）对棉花生长、产量、品质及水分利用效率的影响。结果表明,高频高定额（F5I80）与高频中定额（F5I60）灌溉可有效降低棉花株高,增加叶面积指数,提高蕾铃生物量在地上部中的比例。灌溉频率相同时,灌水量过高与过低均不利于棉花增产;灌水定额相同时,高频（F5）较低频（F8）灌溉增产0.59%~1.56%。灌溉制度对棉花纤维品质无显著影响。灌水定额显著影响棉花耗水量及水分利用效率,而灌溉频率对二者影响不显著。研究认为高频（F5）和中灌溉定额（I60）是南疆地区机采棉种植模式适宜的灌溉制度,即在全生育期内灌水12次,灌溉定额300 mm左右。     

利用基因芯片技术筛选棉纤维伸长相关基因

从回交近交系(backcross inbred lines, BIL)群体中选取纤维长度差异较大的两个系NMGA-062 (33.03 mm)和 NMGA-140 (25.87 mm),利用Affymetrix棉花基因芯片,分析其开花后10 d (DPA, days post anthesis)棉纤维伸长相关基因表达谱。在24 029条转录本中,两材料间差异表达的转录本有7 282条,占总数的30.31%;其中差异表达倍数在2倍或2倍以上的转录本有3 993条,占筛选转录本总数的16.62%,功能分类表明这些转录本主要包括功能预测基因(15.57%)、翻译、核糖体结构相关基因(13.54%)和翻译后修饰、蛋白质转换相关基因(9.29%)3大类。为了验证芯片数据的可信性,8个差异表达显著的基因(Ghi.10655.1.S1_s_at, ACO1, ARF1, SAHH, TUA6, TUA7, β-tub1, β-tub10)被用于实时荧光定量PCR。两种检测手段表现出一致性。随后,利用实时荧光定量PCR对3个与棉纤维相关基因(ARF1, β-tub1, β-tub10)在纤维发育不同时期(5、10、15、20和25 DPA)的表达模式进行了研究,结果表明,3个基因在纤维伸长发育时期(10和15 DPA)大量表达,推测这3个基因可能与棉纤维伸长有重要关系。     

一个新的棉花腺体形成基因的遗传鉴定

湘X9628陆地棉突变体具有植株有腺体、种子低棉酚的特性。种子棉仁中的棉酚含量为0.0354%,低于国家标准。它的种子无腺体,当种子萌发后,长出的真叶有腺体,但比常规陆地棉品种少。遗传分析表明,控制湘X9628植株有腺体、种子低棉酚特性由二对重叠隐性基因所控制。等位性测验表明,其中一对基因是gl2的等位基因,另一对是gl     

利用高通量测序技术鉴定棉纤维发育相关miRNAs及其靶基因

miRNA (microRNA)是一类21～24个核酸长度的非编码小分子RNA(sRNA),它主要通过抑制或降解靶基因来调控植物生长发育等过程.试验利用在纤维长度上有显著差异的2个回交自交系BILs (Backcross inbred lines)的0DPA (Days post anthesis)、3 DPA的胚珠和10 DPA的纤维构建6个sRNA文库并进行Solexa 测序.以已公布的棉花D5基因组序列和棉属其他序列为参考,经分析共发现561个miRNAs,其中包括254个已知的miRNAs(属于40个miRNA家族),75个候选的miRNAs和232个新的miRNAs,研究结果极大地丰富了棉属miRNAs.通过miRNA靶基因预测分析发现多数miRNAs负调控其对应的靶基因,少数正调控.KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)注释结果表明miRNA的靶基因在植物激素代谢途径中显著富集.     

Genome-Wide Identification and Functional Prediction of Phytochelatin Synthase Gene in Upland Cotton

[Objective] Heavy metal stress rise advertise effects on growth and development in plant, from which phytochelatin synthase (PCS) plays key roles to protect plant cells. This article will present studies on the gene amount, structure, distribution and features. [Method] PCS gene family in cotton are analyzed based on completely global genome sequence cotton species including Gossypium hirsutum ((AD)1), G. raimondii (D5) and G. arboreum (A2), for further understanding of those genes and protein family features. In this study, we conducted the analysis involving in identification on PCS family members, special protein domain comparison, polygenetic analysis, gene structure prediction and Cysteine survey. [Result] 2, 2 and 4 PCS genes were identified out in G. raimondii (D5), G. arboreum (A2) and G. hirsutum ((AD)1), respectively. All these 8 PCS genes had phytochelatin and phytochelatin_C domains and strictly conserved amino acid residues related to catalytic activity. Cotton PCS protein family members could be divided into 2 sub-group, and these members belongs to sub-group I or sub-group II are close todicotyledon or nematode, respectively. What’s more, there are some difference in both gene structure and Cys distribution between those 2 sub-groups. Less integrity of exons in PCS genes in G. raimondii, comparing to G. hirsutum and G. arboreum. [Conclusion] Comparing to sub-group II, the PCS genes from sub-group I should be higher catalytic activity. G. hirsutum and its donor G. arboreum probably are more heavy metal tolerant than G. raimondii. Based on the results, this research will provide some insights on further functional study.     

用生物信息学挖掘玉米中的microRNAs及其靶基因

microRNA (miRNA)是一类内源性的、19~24碱基长度的小分子非编码RNA,通过碱基互补调控靶基因的表达,在多细胞生物的基因表达调控过程中扮演着十分重要的角色。植物中的miRNAs具有高度的保守性,这为通过同源比对发现保守的miRNAs提供了思路和途径。本研究通过对拟南芥、水稻等植物已知的miRNAs与玉米EST和GSS数据库的比对,并设置一系列严格的筛选标准,共筛选到23条新的玉米miRNAs;利用WMD 3在线植物miRNAs靶基因预测软件,对新发现的玉米miRNAs进行靶基因预测,总共预测到89个靶基因,进一步功能分析发现这些靶基因参与玉米的生长发育、信号转导、转录调节、新陈代谢及逆境胁迫响应等调控过程。     

陆地棉三体的诱发、鉴定、研究和利用

本文首次报道了一个新的陆地棉三体(Ftr-6)的发现,并对其形态,减数分裂中期I的染色体构型进行了研究。同时,通过其与一套易位系杂交F1花粉母细胞染色体构型的细胞学检测,证明Ftr-6可能是第19染色体的三体。