48份水稻骨干材料香味及Badh2变异类型的鉴定

为促进香稻育种,明确水稻重要种质资源中香味基因的存在情况,本研究将传统香味鉴定方法(KOH浸泡法)与分子标记技术相结合,对48份水稻骨干材料的香味及香味基因Badh2变异类型进行鉴定。结果表明,在48份供试材料中,利用KOH浸泡法检测到具有香味的材料有44份;利用香味基因Badh2的7种等位基因变异类型功能标记检测到含有香味的材料有43份,其中,有41份为纯合香型,2份为杂合型,等位基因Badh2-E2的变异类型有37份,等位基因Badh2-E7的变异类型有6份,未检测到等位基因Badh2-E4-5、Badh2-E12、Badh2-E13、Badh2-UTR和Badh2-Pro的变异类型。通过比较KOH浸泡法与分子标记技术,发现仅有1份材料检测结果不同,明水香稻(X23)用KOH浸泡法检测出具有香味,但本研究所用的Badh2的7种等位基因变异类型功能标记却未检测出含有香味,说明该材料可能属于Badh2其他已报道的或新的等位基因变异类型,也可能是含有新的香味基因。     

花香A香味基因的鉴定和表达分析

选择和培育综合性状优良、配合力好的香稻亲本,对提高杂交水稻香稻育种至关重要。花香A是四川省农业科学院生物技术核技术研究所通过航天育种技术培育而成的优良香稻不育系,其配制的组合米质优、香味浓。为了探究花香A香味产生的原因,本研究鉴定了花香A香味基因的类型,研究了遗传规律和表达模式等,发现其香味基因类型为Badh2-E7,香味基因Badh2在花香A中表达量较低,在花香A/川恢907的F2代不同纯合单株中表达水平存在明显差异;实验还证明了标记FMbadh2-E7可高效鉴别出不同基因型。本研究为通过分子标记辅助育种技术,应用花香A香味基因培育优质杂交香稻奠定了坚实的基础。花香A在杂交水稻育种中展现出更广阔的应用前景。     

水稻种质资源香味基因Badh2的分子鉴定及香稻筛选

稻米香味性状是稻米品质的重要评价指标,香稻的培育是提高稻米附加值进而提高农民种粮积极性的有效手段,而香稻育种面临遗传背景来源单一的瓶颈大大制约了香稻的育种进程。发掘和利用香稻种质资源,扩大香稻遗传多样性是解决这一问题的主要途径。本研究利用已知水稻香味基因Badh2的分子标记,分析了来自世界各地的817份水稻种质资源及25份野生稻祖先的Badh2基因型。通过品尝法对具有突变型Badh2的稻米进行了香味性状鉴定,研究结果表明,83份水稻种质资源材料具有突变型Badh2基因,其中包括籼稻52份、粳稻30份、中间型1份;而普通野生稻和尼瓦拉野生稻均为野生型Badh2,表明香味性状是在栽培稻驯化过程中由香味基因Badh2自然突变产生。通过人工咀嚼法对83份具有突变型Badh2的稻米进行了香味性状鉴定,结果表明有28份稻米具有明显的香味,其中籼稻为20份,粳稻7份,中间型1份,并且籼稻香味浓郁程度普遍高于粳稻,推测Badh2受遗传背景影响而导致2-乙酰-1-吡咯啉在籽粒中积累量不同。本研究鉴定的香稻种质资源将为开展稻米香味性状遗传改良提供重要材料支撑。     

不同来源水稻种质资源香味基因badh2位点的鉴定

发掘和利用香稻基因资源是开展优质香稻品质改良的首要条件。本研究利用水稻香味功能基因分子标记,结合传统的味觉和嗅觉鉴定法,分析了不同来源不同类型的323份水稻种质的香味性状。研究结果表明:利用分子标记技术和谷粒咀嚼品尝是快速、准确鉴定水稻香味性状的优选策略;香味基因badh2位点频率在印度尼西亚和泰国的籼稻中达到68.2%以上,在美国、俄罗斯和意大利的粳稻中较低,在云南、缅甸、老挝和尼泊尔的普通野生稻中没发现;在发现的具香味性状的86份种质中,极大部分种质的香味性状受badh2等位基因控制,但有6份的香味性状可能不受badh2等位基因控制。这些香稻基因资源将是下一步开展稻米香味遗传分析以及香米品种改良的重要基础。     

藜麦FAD2基因鉴定及生物信息学分析

脂肪酸去饱和酶(FAD2)是植物亚油酸合成途径中的关键酶,在植物不饱和脂肪酸合成中起着重要作用。本研究基于藜麦基因组数据库,筛选得到3个FAD2基因成员,包含有典型的脂肪酸去饱和酶结构域。通过生物信息学分析,FAD2蛋白等电点(pI)为8.89～8.97,均属于碱性蛋白质,氨基酸序列长度在369～382之间,分子量范围为44.09～44.62 kD,为亲水性蛋白,亚细胞定位于内质网中。系统进化树分析表明,藜麦FAD2基因家族成员处于同一个亚支,与大豆的亲缘关系最近。启动子元件分析结果显示,FAD2基因启动子含有多个参与干旱、低温、光照、抗逆以及多种激素响应的顺式作用元件和转录因子结合位点,暗示藜麦FAD2家族成员参与多种防御和应激反应。本研究通过生物信息学分析了FAD2基因家族,对进一步研究FAD2基因的功能提供参考。     

cDNA微阵列鉴定差异表达基因的可靠性分析

应用马铃薯晚疫病水平抗性相关的1 009条表达序列标签(ESTs)所制备的cDNA微阵列和荧光信号Cy3,Cy5杂交系统,通过同一样品RNA的自身比较试验及与不同样品RNA的差异分析试验,对该技术的重复性和可靠性进行了验证分析。结果表明,在自身比较试验中,芯片杂交的假阳性率仅为0.79%,相关系数高达0.981 1;在差异分析试验中,同向标记、正反向标记、同一芯片内2个重复杂交结果的相关系数分别为0.966 0,0.889 5,0.980 2。研究结果证实,cDNA芯片技术具有高度的可靠性,可以鉴定出显著差异表达基因,并构建高质量的基因表达数据库,通过3次生物学重复和2次技术重复试验(采用正、反向标记)即可克服绝大部分试验误差。     

烟草叶片响应镉胁迫的差异表达基因鉴定及分析

烟草具有超富集镉的能力,严重降低烟叶品质,影响其经济价值。为了阐释烟草响应镉胁迫的分子机制,本研究采集了镉浓度为0和500μmol L^-1培养条件下的烟草叶片进行转录组测序。共获得76.94 Gb有效数据(Clean data),Q30碱基百分比均达到95.43%以上;在镉胁迫的烟草叶片中,共筛选出7735个差异表达基因,其中4833个基因表达上调,2902个基因表达下调,并通过qRT-PCR分析验证了转录组数据的可靠性。对差异转录本进行GO和KEGG富集分析,GO注释表明差异基因涉及代谢过程、应激反应、细胞结构体、催化活性和转录调节活性等;KEGG富集分析表明上调差异基因主要富集在氨基酸的生物合成、碳代谢、氧化磷酸化和柠檬酸循环等通路,下调差异基因则主要富集在光合作用、次生代谢产物的生物合成、代谢途径和植物激素信号转导途径。进一步分析植物激素信号转导通路发现,共有8条植物激素途径以不同的表达方式参与烟草对镉胁迫的响应。激素喷施烟草的实验结果表明,叶片通过调控赤霉素、油菜素内酯和茉莉酸途径以应对镉胁迫;拟南芥激素信号缺失突变体验证实验表明赤霉素、油菜素内酯、茉莉酸...     

75份国内外小麦品种抗叶锈性鉴定及基因分析

为了挖掘小麦抗叶锈病基因,为我国小麦抗叶锈病遗传育种基因库提供更多的选择。选取了75份国内外小麦材料以及36份已知抗叶锈基因载体品种,将这些材料在苗期分别接种14个不同毒力的叶锈菌生理小种,分别鉴定这些不同毒力的生理小种在小麦材料上的发病严重程度;同时提取所有材料的新鲜叶片DNA,选取已经确定的抗叶锈病基因相关联的分子标记特异性引物对75份供试材料进行分子标记检测。结合以上2种方法,推测75份小麦材料中含有的抗叶锈病基因。结果显示,75份小麦材料中含有Lr1、Lr2a、Lr2c、Lr10、Lr11、Lr14a、Lr16、Lr18、Lr20、Lr26、Lr34、Lr37、Lr46这13种已知抗叶锈病基因,这些基因以单基因或多基因聚合的方式存在于小麦品种中。其中,Lr1基因和Lr46基因占比较大,分别高达43%,56%。这些基因单独存在于小麦材料中,并不能表现出良好的抗叶锈性;当几个或者多个基因共同存在于小麦材料中,可以表现出远远高于单一基因的抗叶锈性,与前人研究相符。通过分子标记检测到小麦材料大白春小麦S3中含有Lr1、Lr10和Lr46基因,温室苗期鉴定发现该材料对本研究的11种叶锈生...     

烟草NtSnRK2基因的鉴定分析

干旱、渗透胁迫及盐胁迫等非生物胁迫是影响农作物产量与品质的重要环境因素。SnRK2基因家族参与植物抗逆,是植物抗逆响应的关键基因。目前尚无烟草SnRK2系统研究报道,因此本研究的目的是要鉴定NtSnRK2基因家族。本研究通过同源比对获得栽培烟草中21个NtSnRK2家族成员,应用MEGA及MEME等相关软件分析了NtSnRK2基因家族的序列,并初步分析它们的基因结构及功能、进化关系,结果表明NtSnRK2基因家族可以分为3个类群,并且在基因结构与motif上具有较高的相似性,该研究结果可应用于烟草的耐旱育种。     

豫南稻区特种稻香味和有色果皮基因鉴定

为明确豫南稻区特种稻香味和有色果皮基因型,进一步促进豫南特种稻的遗传改良及新品种选育。本研究选用53份特种稻种质资源,针对水稻第8号染色体上香味基因Badh2的第2外显子和第7外显子设计相应分子标记,结合聚丙烯酰胺凝胶电泳和测序技术,分析特种稻资源中香味基因变异情况。结果显示,53份材料中有18份材料Badh2基因第2外显子上出现7 bp碱基缺失,其中‘银香1号’为杂合基因型;19份材料Badh2基因第7外显子上发生8 bp缺失和3个单核苷酸位点多态性变异,其中‘黑香糯160’、‘鄂香1号’和‘美香占2号’属于杂合基因型。同时,对有色特种稻黑色果皮基因Ra和红色果皮基因Rc进行分析,结果表明,11份黑色稻米均在Ra基因第7外显子处缺失碱基“GT”;普通白米与2份红色稻米相比在Rc基因第6外显子处存在14 bp碱基缺失。本研究利用分子标记技术对豫南特种稻香味和有色果皮基因进行了分析,为豫南特种稻种质资源筛选评价和分子设计育种选育或创制聚合多种优良性状的特种稻新品种提供了理论依据与技术支持。     

水稻白穗突变体wp7的鉴定及基因定位

水稻白穗变体可用于研究穗部叶绿体发育机制及光合作用机理,进而指导产量性状的改良。在水稻育种材料中发现一个白穗突变体wp7 (White panicle 7),对其进行表型观察、光合色素含量与光合指标测定、显微结构观察、遗传分析和基因定位。结果表明:其抽穗期颖壳白化,枝梗和穗轴绿色。wp7的颖壳叶绿素与类胡萝卜素含量均低于正常材料,而叶绿素a差异最显著,说明白穗wp7叶绿素a偏低造成其颜色异常。wp7白穗净光合速率低于正常绿穗而气孔导度、胞间CO2浓度均高于正常绿穗,表明wp7相关基因突变严重损害穗部光合作用。通过透射电镜(TEM)观察发现突变严重影响叶绿体发育,wp7中白色部分质体数量少且结构异常,无正常类囊体片层,绿色部分的叶绿体片层结构稍有异常。遗传分析表明很可能是两对隐性核基因控制wp7的白化表型。采用回交群体结合InDel标记,将其中一个基因WP7-1定位于第2染色体的C02D089和C02D095之间,其遗传距离分别为1.6和15.5 cM。本研究为WP7-1的克隆和功能分析提供基础,丰富了研究水稻颖壳中叶绿体发育机制和光合作用机理的材料。     

荔枝GA2ox基因家族的鉴定及表达分析

本研究基于荔枝转录组数据,对GA2ox(Gibberellin 2-oxidase)基因家族进行了鉴定和筛选,利用转录组数据及实时荧光定量PCR方法,分析不同品种和组织间的赤霉素合成途径关键酶LcGA2ox基因的表达情况.结果表明:转录组数据中共鉴定到9个荔枝LcGA2ox基因,均具有2OG-Fell_Oxy结构域;通...     

水稻OsUAP2基因生物信息学分析及原核表达活性鉴定

UAGPase广泛存在于生物体,是糖代谢过程中一类重要酶。我们前期发现水稻Os UAP1具有单向催化UDPG分解代谢活性,Os UAP2与Os UAP1序列相似性极高。本研究对Os UAP2进行生物信息学分析,构建并表达重组蛋白,并鉴定其酶蛋白活性。结果表明,OsUAP2基因位于4号染色体,编码区序列长1482 bp,编码493个氨基酸;Os UAP2具有UDPGP保守结构域,无跨膜区域,N-端不含信号肽;二级结构分析显示,该蛋白含α-螺旋和无规则卷曲较多;同源性分析表明,Os UAP2与玉米UAGPase的亲缘关系最近。在16℃下经0.1 mmol/L IPTG诱导8 h,原核菌株BL21表达出分子量约55 kD可溶性重组蛋白。体外酶活性测定表明,Os UAP2能同时催化UDPG降解和合成,表现出双向可逆催化的特点。本研究结果为进一步深入研究OsUAP2基因的生物学功能提供了科学依据。     

利用CRISPR/Cas 9基因编辑技术提高贵州禾产量研究

以贵州禾糯稻黎平杂边禾为研究材料,设计水稻产量控制关键基因OsCKX2的CRISPR/Cas 9编辑特异性靶点序列,构建水稻OsCKX2基因的CRISPR/Cas 9定点编辑载体,并利用农杆菌介导法导入黎平杂边禾,通过潮霉素筛选及PCR分子检测,获得20个独立的转基因植株.对筛选获得的转基因T0代植株基因进行测序比对,...     

CRISPR/Cas 9基因编辑技术降低贵州禾株高研究

为获得株高降低的贵州禾水稻新种质,以贵州禾高秆糯稻材料黎平杂边禾为研究材料,根据CRISPR/Cas 9靶位点设计原则设计水稻OsGA20ox2基因的特异性靶点sgRNA序列,构建水稻OsGA20ox2基因的CRISPR/Cas 9定点突变载体,利用农杆菌介导的愈伤转化法遗传转化黎平杂边禾,通过潮霉素筛选,以及PCR分子检测,获得16株转基因植株。对筛选获得的转基因植株基因进行测序,获得7株OsGA20ox2基因靶位点被编辑的突变转基因植株。研究表明,T_1代突变体植株株高比黎平杂边禾降低了29.6%。     

云南粳稻主栽品种的香味基因鉴定和不同检测方法的比较分析

本研究利用四引物等位基因扩增受阻突变体系PCR技术,结合KOH和咀嚼判定法,分析了86份云南粳稻主栽品种和2份对照粳稻品种的香味特性和香味基因的存在情况和基因型。研究结果表明:三种方法共检测到10个品种具有香味或携带香味基因(badh2),但三种方法的鉴定结果存在差异性。其中5个品种三种方法均能检测到香味并携带香味基因(badh2),2个品种用KOH法检测到香味但不携带香味基因(badh2),1个品种用KOH法检测到香味且携带香味基因(badh2),1个品种用咀嚼法检测到香味并携带香味基因(badh2),1个品种用KOH法和咀嚼法都未检测到香味但携带有香味基因(badh2)。PCR扩增DNA检测结果分析所有材料共出现3种香味基因型,即非香型Badh2/Badh2、杂合型Badh2/badh2和香型badh2/badh2。香味基因(badh2)在所分析云南粳稻主栽品种中出现的频率仅为8.1%,香味性状受badh2等位基因控制,且都为云粳系列的品种。研究发现将四引物等位基因扩增受阻突变体系PCR技术和咀嚼法相结合,可以提高香味性状的选择效率和准确性。     

贵州普通菜豆抗锈病及抗白粉病基因SCAR标记鉴定

利用来自于普通菜豆11个SCAR标记对54份来源于贵州省11个县的普通菜豆资源的Ur-3、Ur-4、Ur-5、Ur-6、Ur-7、Ur-11、Ur-13和Ouro Negro等8个抗锈病基因以及SAU5、SS18、SF6Em3等3个抗白粉病基因进行了分子标记鉴定。结果表明:参试材料一般携带其中1～11个抗性基因,品种间差异较大;各基因频率存在较大差异(频率0～100%),抗锈病基因Ur-5 (88.59%)、Ur-7 (72.22%)、Ur-11 (75.93%)和抗白粉病基因SF6Em3 (64.81%)、S18 (100.00%)在参试材料中携带频率高,为优势基因。Ur-5、Ur-7、Ur-11和S18的在贵州不同地区分布较为均衡,而其余基因具有较为明显的区域特性。在54份材料中,11个测试基因标记组合形成了46种基因型,多样性较丰富。本研究明确了54份参试菜豆资源所含的抗锈病及抗白粉病基因型,分析了不同抗病基因在贵州各地的分布规律,筛选出了抗锈病及抗白粉病基因聚合体的菜豆资源,为贵州菜豆资源在育种中的应用奠定了基础。     

谷子条纹叶突变体wsl2的鉴定及候选基因分析

谷子叶色突变体是探究叶绿体发育机制和C4光能利用率的理想材料之一。为了研究谷子叶色突变的分子机制,从谷子主推品种长农35号的甲基磺酸乙酯(EMS)诱变库中筛选鉴定到一个苗期条纹叶突变体wsl2,通过表型鉴定、遗传背景检测和遗传分析,同时利用MutMap方法快速精细定位突变基因,并根据突变位点开发共分离分子标记等方面对该突变体进行研究。结果表明,wsl2在苗期表现为条纹叶表型,但从拔节期开始恢复为正常叶片表型;wsl2与野生型遗传背景相同且wsl2受一个隐性核基因控制;MutMap精细定位的关联区间内包含9个非同义突变基因,其中,Seita.9G561800是一个编码与叶绿体相关的PsbP蛋白基因,含有6个外显子和5个内含子,在第1外显子77 bp处发生G/T碱基突变,导致一个精氨酸(R)突变成亮氨酸(L)。根据突变碱基设计了dCAPS标记MRI498-1(Cac8Ⅰ)和共分离标记MRI501-3,进一步验证了wsl2突变体的候选基因突变位点。研究鉴定了一个新的条纹叶突变体wsl2,对PsbP基因光合作用反应机制的进一步研究奠定了理论基础,丰富了谷子叶色突变体资源,同时验证了MutMap...     

十字花科植物SOM基因的鉴定及分析

SOMNUS(SOM)基因编码一个CCCH型锌指蛋白,是PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR3-LIKE5(PIL5)下游的关键负调控因子,参与调控种子的萌发。本研究从十字花科12个物种的全基因组数据库中鉴定了17个SOM基因,其中芸薹属物种白菜、甘蓝和甘蓝型油菜中均包含2个及以上的SOM基因。预测这17个SOM蛋白的等电点和分子量,结果显示La SOM蛋白明显不同于其他的SOM蛋白。氨基酸序列比对显示La SOM蛋白缺失了部分氨基酸序列,但所有的SOM蛋白均包含保守的3个锌指基序,其中2个CCCH型的锌指基序。对这些SOM基因的组织结构进行分析,结果显示:只有La SOM基因存在一个内含子,其他SOM基因均没有内含子,暗示La SOM基因在进化过程中获得了内含子,并导致La SOM蛋白缺失部分序列。启动子分析显示每个SOM基因起始密码子上游1 000 bp的启动子中至少有2个E-box元件。白菜RNA-seq数据显示Br SOM1在根、茎、叶、花和角果中均不表达,仅在胚胎发育阶段的早期子叶胚和成熟胚中有表达。而Br SOM2在根、茎、叶和花中均有表达,Br SOM2在胚胎发育阶段中的表达类似于Br SOM1,只是在表达水平上比Br SOM1低。研究结果可为深入研究SOM基因奠定基础。