西瓜抗炭疽病的遗传分析和抗性基因定位研究

西瓜炭疽病(Anthracnose)是由瓜类炭疽病菌(Colletotrichumorbiculare)引起的真菌性病害。本研究以抗病自交系PI189225和感病自交系Black Diamond杂交并自交获得F1、F2、F3为材料,采用炭疽病菌生理小种1接种,对西瓜抗炭疽病生理小种1进行遗传规律分析和基因定位研究。研究结果表明,西瓜炭疽病抗性基因由显性单基因控制,抗病对感病为显性,将此基因命名为Rco-1。用分离群体分组分析法(BSA)和AFLP分子标记技术对PI189225中的抗炭疽病基因进行分子标记鉴定,并利用MAPMAKER/Exp version 3.0软件进行了标记与目的基因间的遗传距离计算,发现E4/M19、E1/M8、E29/M5与抗炭疽病基因Rco-1连锁,遗传距离分别为34.8、23.4、6.9cM。为采用分子标记辅助选育抗炭疽病西瓜新品种奠定了基础。     

黄瓜叶面积主效QTL小叶2基因(ll2)的遗传定位

叶片面积影响光合作用效率,是农作物产量的重要构成性状之一。野生黄瓜(Cucumis sativus var.hardwickii)的叶片较小,经过人工驯化后的栽培黄瓜(Cucumis sativus var.sativus)的叶片面积扩大了2~3倍。前人研究已经将控制黄瓜叶面积的主效基因之一ll(little leaf)定位在第6号染色体上。本研究以黄瓜小叶品系XF-24(P1)、大叶品系DF-32(P2)杂交产生的205个单株的F2群体为研究材料,用SAS软件对成熟期调查的各单株相同节位的叶面积进行正态性检验,结果服从正态分布,符合数量性状的遗传特征。为了有效地加快研究进程,在双亲测序情况下,采用插入缺失位点(insertion and deletion,InDel)标记进行基因定位。研究结合双亲全基因组测序数据,生物信息学分析得出双亲序列之间的InDel位点,用Primer Premier 5.0软件在所有染色体上均匀设计88对InDel标记引物,扩增采用分离群体分组混合分析法(bulked segregant analysis,BSA)组建大叶、小叶基因池,池间有多态的引物再进一步扩增F2群体DNA,筛选到7个与黄瓜叶面积基因ll2连锁的分子标记,位于黄瓜第7号染色体上,分别是InDel-1、InDel-2、InDel-3、InDel-4、InDel-5、InDel-6、InDel-7。建立遗传连锁图谱并进行区间作图寻找QTL位点,结果显示,遗传连锁图谱包含以上7个InDel标记,连锁区间为22.1 cM,包括1个控制黄瓜叶片大小的主效QTL位点ll2(little leaf 2),位于标记InDel-2与InDel-4之间,这两个标记之间物理距离为1.24 Mb。与前人的研究结果相比,定位区间更小且是7号染色体上首次发现的黄瓜叶面积QTL位点。截止目前,在黄瓜6号、7号染色体共发现了2个黄瓜叶面积主效QTL位点,分别是ll和ll2,表明黄瓜叶面积遗传机制复杂。叶面积主效QTL ll2的遗传定位,对于控制黄瓜叶片面积的遗传机制和分子机理研究以及分子标记辅助育种具有重要的意义。     

黄瓜单性结实候选基因预测与表达分析

为发掘黄瓜单性结实基因并通过表达分析预测相关基因的功能,以黄瓜单性结实性状QTL定位结果为基础,对主效QTL区段内的基因进行生物信息学分析,发现118个基因与细胞周期、细胞生长以及激素信号传导等生物学过程有关。结合黄瓜单性结实转录组研究结果,共筛选出10个在黄瓜单性结实过程中转录水平有剧烈变化的基因。利用q RT-PCR技术分析这些基因在授粉、未授粉及单性结实的黄瓜果实发育过程中的转录变化,结果表明,Cs CRT1、Cs LON、Cs TRAPPC4、Cs RABEPK和Cs POT基因在单性结实坐果过程中特异性的上调表达,Cs5NG4基因在单性结实和授粉结实过程中呈相反表达趋势,因此推测这6个基因为黄瓜单性结实候选基因。本研究为进一步利用候选基因资源改良现有黄瓜栽培品种的单性结实性奠定了基础。     

瞬时表达黄瓜花叶病毒部分复制酶基因和番茄花叶病毒移动蛋白基因的dsRNA能阻止相关病毒的侵染

根癌农杆菌介导的瞬时表达法已开始用于研究RNA沉默，在非转基因植物细胞中，如能建立借助于根癌农杆菌介导的瞬时表达法。考察反向重复片段转录出的dsRNA对入侵病毒的干涉作用，则可以快速预测所构建重组载体用于抗病毒基因工程的效果。本研究证明用根癌农杆菌浸润法在植物的叶片组织中瞬时表达dsRNA，可以阻止相关病毒的侵染。     

棉铃虫核型多角体病毒ORF27基因的表达和细胞内定位

棉铃虫核型多角体病毒（HaSNPV）ORF27编码区全长768bp，编码255个氨基酸残基组成的多肽，预计分子量29.5kD。PCR扩增获得该基因，克隆到融合表达载体pGEX-4t-2中，表达蛋白分子量55.5kD，表达量约占细菌总蛋白的9.2%。割胶透析法纯化融合蛋白，免疫家兔制备多克隆抗体。再把该基因插入到转移载体pFastBacHTb，转化大肠杆菌DH10Bac感受态细胞，构建重组病毒；提取病毒基因组DNA，在Lipofectin介导下转染昆虫细胞Tn-5B1-4。表达蛋白分子量为32kD，表达量约占细胞总蛋白的2.9%。将ORF27在昆虫细胞中表达产物固定，免疫电镜法确定表达蛋白主要存在于细胞的细胞质中。ORF27基因表达及在细胞内定位为其进一步研究提供了基础。     

4种化学药剂对黄瓜抗枯萎病的诱导抗性比较

利用生长速率法测定了纳米硅、30% DT杀菌剂可湿性粉剂、20%病毒A可湿性粉剂和50%甲霜铜可湿性粉剂4种化学药剂对黄瓜枯萎病菌的抑菌活性,结果发现4种化学药剂对黄瓜枯萎病菌的菌丝生长均无直接抑制作用。利用4种化学药剂诱导黄瓜幼苗抗枯萎病效果的测定结果表明,30% DT杀菌剂可湿性粉剂的诱导抗性效果最好,最高为10.93%;50%甲霜铜可湿性粉剂处理不仅没有诱导抗性效果,反而促进了病害的发生;纳米硅与20%病毒A可湿性粉剂的诱导抗性效果处于二者之间,最高分别为4.08%和6.24%。     

动物主基因（QTL）的定位策略

为了对主基因（或ＱＴＬ）进行遗传和物理定位，许多遗传学和统计学方法以及分子生物学技术相继被提出和实施。本研究给出了从数量性状主基因（ＱＴＬ）的统计学检测到定位在很小的染色体片段上（如小至２Ｍｂ以下）的全过程的一套思路，总结了包括单遗传标记与ＱＴＬ、两个或多个标记与ＱＴＬ的连锁分析在内的统计模型，其中比较了使用最大似然法和最小二乘法进行区间定位的优缺点。比较遗传学方法作为对定位方法的补充，也在本文予     

黄瓜果实苦味(Bt)基因的插入缺失(Indel)标记

为了筛选与黄瓜果实苦味(Bt)基因紧密连锁的插入缺失(Indel)标记,本研究以黄瓜(Cucumis sativusL.)果实苦味和果实不苦的高代纯合自交系46GBt和931为亲本构建的F2分离群体为试材,明确了黄瓜果实苦味性状遗传是符合单显性基因控制的质量性状.同时在完成Bt基因初步定位和双亲重测序的基础上,利用生物信息学分析双亲在初步定位区域的序列差异,设计了7对InDel标记.通过对含有184个单株的F2群体分析,获得了与Bt基因连锁距离为0.8 cM的Indel标记Bt-InDel-1.利用不同于本研究且包含58个单株的黄瓜F2群体材料对Bt-InDel-1的验证分析表明,该标记检测的正确率达到94.8％.本研究结果可用于无苦味黄瓜的分子标记辅助选择(MAS)育种及Bt基因精细定位.     

黄瓜嫁接用砧木的非生物抗性研究进展

黄瓜是胁迫敏感性植物,抵御非生物胁迫能力弱,嫁接栽培可以有效利用砧木强大的生理机能,提高接穗黄瓜的非生物抗性,降低非生物胁迫的伤害,促进植株生长发育,提高果品产量和品质.综述了近年来国内不同黄瓜嫁接所用的砧木在耐低温、耐高温、耐盐等方面的非生物抗性的相关研究成果,分析不同砧木对嫁接黄瓜幼苗生长、抗性提升、果品产量和品质...     

黄瓜CBL基因的鉴定和特征分析

植物CBL基因在逆境应答及发育过程中具有重要功能。为了挖掘黄瓜CBL基因并预测CBL的功能,利用生物信息学的方法,从黄瓜基因组中鉴定出6个CBL基因,并对其染色体定位、基因结构、系统进化和顺式调控元件进行了系统分析。结果表明,黄瓜的CBL基因有2个分布在2号染色体上,4个分布在3号染色体上,外显子多为8个,编码区序列为603~759 bp。黄瓜CBL编码的蛋白存在一些保守的位点和基序。在黄瓜CBL基因的上游序列中,存在一些应答多种激素和逆境的顺式元件,且不同成员各不相同。这说明黄瓜CBL家族成员可能具有不同的生物学功能。本试验结果为进一步研究黄瓜CBL基因在逆境应答中的功能提供了科学依据。     

与黄瓜感花叶病毒病基因连锁的分子标记

本研究以黄瓜(Cucumis sativus L.)高感黄瓜花叶病毒(CMV)和高抗CMV亲本组合(HZL04-1×F-3)的F2分离群体为试材,采用极端个体分组法和AFLP技术筛选与黄瓜抗CMV基因连锁的分子标记.AFLP引物组合E22M88在抗病组和感病组间约200 bp处表现多态性.经F2单株分析,在感病亲本和感病单株中扩增出了约为200 bp的特异片段,而抗病亲本和抗病个体无此条带.该特异标记与CMV抗性基因相连锁,遗传距离为9.74 cM.测序结果显示,目标片段的大小为202 bp,并将该标记转换为了序列特征化扩增区域(SCAR)标记.提供了黄瓜材料CMV抗性鉴定的分子方法和手段,可用于分子标记辅助育种.     

基于数字基因表达谱筛选黄瓜中水杨酸诱导基因

本文通过筛选水杨酸诱导黄瓜叶片差异表达基因(DEGs),旨在揭示水杨酸提高黄瓜抗病性机制和信号转导过程.以抗霜霉病黄瓜东农649为试材,无菌培养幼苗至4叶期,喷施5 mmol·L-1的水杨酸,喷施前和喷施后3、12和24 h分别采取叶片,提取总RNA,制备cDNA文库,应用Illumina高通量测序技术对水杨酸处理前后的4个叶片cDNA文库进行差异基因数字表达谱分析.结果表明,SA诱导了多数与叶绿体和细胞壁相关基因的下调表达和多个与抗病相关基因的上调表达,对受体激酶、细胞色素P450、脂氧合酶和脂转运蛋白等信号转导相关基因的表达均有显著影响.本研究获取了丰富有效的数据,初步筛选的DGEs涉及到植物的PCD(程序性细胞死亡)、信号转导、系统获得性抗性(SAR)形成等过程,证实了SA与上述过程有密切关系,为最终揭示SA提高黄瓜抗病性机制奠定了基础.     

不同砧木嫁接黄瓜蜡质合成基因表达分析及其miRNA预测

为研究不同砧木嫁接中黄瓜果实蜡质合成相关基因的表达量变化,本试验以3461黄瓜为接穗,黑籽南瓜和白籽南瓜为砧木,研究黑籽南瓜嫁接株、白籽南瓜嫁接株和自根苗不同果实生长时期(开花前2 d、开花当天、开花后4 d、开花后6 d、开花后8 d)中蜡质合成基因(Cs CER1、Cs CER3、Cs CER4、Cs CER6、Cs CER8、Cs CER10)的表达变化,并利用RNAhybrid、psRNATarget及RegRNA软件对调控这6个蜡质基因的microRNA(miRNA)作出预测。结果表明,不同砧木嫁接处理中蜡质基因表达差异主要体现在开花后4 d的果实中,Cs CER1、Cs CER3、Cs CER6、Cs CER8、Cs CER10基因在黑籽南瓜嫁接株中的表达量明显高于白籽南瓜嫁接株和自根苗。miRNA预测结果显示,cme-miR164可能调控Cs CER1、Cs CER3、Cs CER4、Cs CER6和Cs CER10基因,cme-miR168可能调控Cs CER3、Cs CER4、Cs CER6和Cs CER10基因,cme-miR390可能调控Cs CER6、Cs CER8和Cs CER10基因。推测Cs CER1、Cs CER3、Cs CER6、Cs CER8、Cs CER10这5个基因与黑籽南瓜嫁接导致的蜡质含量增加密切相关,cme-miR164、cme-miR168和cme-miR390可能参与调控黄瓜蜡质合成。本研究结果为探究嫁接导致蜡质含量变化的机制提供了新的理论依据。     

华南型黄瓜主要农艺性状遗传多样性评价

为研究华南型黄瓜的遗传多样性及亲缘关系,以69份黄瓜自交系为试材,对其24个主要农艺性状进行遗传变异、相关性、主成分和聚类分析。结果表明,不同农艺性状的变异系数为6.19%~73.89%,各性状至少与其他1个性状存在极显著或显著相关。选取累积贡献率为73.597%的前7个主成分,其包含的17个农艺性状是黄瓜种质评价的主要指标,其中14份材料综合表现较优(F1.5)。进一步系统聚类,可将黄瓜种质分为4类:第Ⅰ类下胚轴较长,第1雌花节位低,瓜呈短圆筒形、具点状黄色斑纹,可用于早熟品种选育;第Ⅱ类下胚轴和节间短、第1分枝节位低,叶片小,第1雌花节位较低,瓜小、具点状黄色斑纹,综合性状与近缘野生种接近,可用于早熟、稳产、抗逆品种的选育;第Ⅲ类下胚轴和节间长,瓜皮白绿、具点状白色斑纹,可用于白皮品种选育;第Ⅳ类节间长、主蔓粗、第1分枝节位高,叶片大,第1雌花节位高,瓜大、呈长圆筒形、具点状白色斑纹,可用于黄瓜高产育种。综合评价结果表明华南型黄瓜种质具有丰富的遗传多样性,适用于黄瓜优异资源的挖掘及品种选育。本研究结果为华南型黄瓜资源利用和新品种选育奠定了基础。     

荷兰黄瓜收获机器人的研究开发

为了降低黄瓜人工收获费用，荷兰农业环境工程研究所已经成功开发出了移动式黄瓜收获机器人样机。重点研究了机器人视觉识别系统软件和机械手运动控制程序。移动式黄瓜收获机器人由4部分组成：行走车、机械手、视觉系统和末梢执行器。试验表明该机器人的行走车能够快速到达初步作业位置，视觉系统能够探测到黄瓜果实的精确位置及成熟度，末梢执行器可以抓取黄瓜果实并将果实从茎秆上分离。     

玉米株高QTL的定位及主效QTL的确认

为了探索玉米株高的遗传机制,定位玉米株高的数量性状位点(QTL),本研究以玉米自交系PH4CV为轮回亲本,以郑58为供体亲本,构建BC₁F_3:4分离群体,在4个环境下对该群体进行玉米株高表型鉴定。表型分析结果表明,基因型之间差异极显著,且不同环境之间的株高相关性极显著,说明不同环境之间的株高变异具有共同的遗传基础。利用包含5.5万个单核苷酸多态性标记(SNPs)的基因芯片进行基因型鉴定,并结合基因型和表型数据进行全基因组关联分析。在错误发现率(FDR)为0.05时,检测到10个显著性SNPs,这些显著性SNPs主要位于第2号染色体上,-log₁₀(P)值最大的标记为Chr2_194690794。利用线性回归模型对显著SNPs进行表型贡献率及效应分析,发现位于第2号染色体的标记Chr2_194690794效应值最大,贡献率最高,来源于PH4CV的基因型的正效应。利用BC₁F_5:6群体进行基因型和表型鉴定,进一步确认了标记Chr2_194690794与株高QTL的连锁关系,表明在第2号染色体上存在1个控制株高的QTL。本研究为玉米株高QTL的精细定位奠定了基础。     

偏分离及对植物遗传作图的影响

偏分离是遗传作图中的普遍现象，是一种强有力的进化动力。在植物方面，标记偏分离的比例、程度、来源、遗传效应等因物种、群体类型、杂交组合、标记类型等的不同而有很大变化。从偏分离的表现和共同特征、偏分离产生的原因、偏分离基因位点的标记定位、偏分离对遗传作图的影响及克服方法等方面，对植物(主要是作物)中的偏分离研究进展进行了综合分析。     

浙粳22类病斑突变体spl(t)特征及其基因定位

在浙粳22辐照的突变体库中,筛选出一个对环境不敏感的全生育期表达的类病斑突变体。遗传分析表明,该突变性状由1对隐性核基因spl(t)控制。利用SSR标记对类病斑突变体spl(t)与珍汕97B杂交构建的F2群体进行基因定位,把spl(t)基因定位在第12号染色体短臂端的着丝粒附近,位于SSR标记RM7195与RM27929之间的0.8cM区间内。锥虫蓝染色检测结果表明spl(t)类病斑的形成和发展是一个程序性细胞死亡的过程。进一步研究表明,这种程序性细胞死亡是由H2O2氧迸发而致。突变体经白叶枯病和稻瘟病鉴定,表明该突变体的抗病性与野生型品种浙粳22相仿。