小麦未减数配子基因的连锁标记及染色体区段检测

六倍体普通小麦(Triticumaestivum L., AABBDD, 2n=42)由四倍体小麦(T. turgidum, AABB, 2n=28)与节节麦(Aegilops tauschii Cosson, DD, 2n=14)天然杂交,然后通过染色体自动加倍形成。加倍过程主要受四倍体小麦未减数配子基因控制,且不同四倍体小麦存在不同的遗传效应。本研究利用位于3B染色体上未减数配子基因QTug.sau-3B的连锁SSR标记Xgpw1146和高通量DArTseq分子标记,筛选出可能转入四倍体小麦未减数配子基因的人工合成小麦改良后代。在105份改良材料中检测出17份具有四倍体小麦的Xgpw1146等位位点,表明四倍体小麦的未减数配子基因可能转入了这17份材料。利用DArTseq高通量标记技术分析人工合成小麦SHW-L1的88份改良后代,发现含四倍体小麦Xgpw1146等位位点的材料均具有来自SHW-L1、且可能包含Xgpw1146的一个染色体区段,表明未减数配子基因临近区域以一个区段传递到改良后代。这些人工合成小麦改良材料在加倍单倍体育种中有重要的应用潜力。     

2n配子在植物育种和种质创新中利用的研究进展

2n配子在植物进化过程中起了重要作用,目前,自发、诱发2 n配子已在马铃薯、苜蓿、红三叶草、越桔等作物的育种实践中应用,并分别获得了良好的效果.本文综述了关于植物2n配子的主要研究方向和近期取得的研究结果;植物自发、诱发2 n配子在有性多倍化、利用种质资源、传递杂种优势、克服胚乳平衡数障碍、克服自交不亲合、马铃薯实生育种及其他领域应用的优越性和已取得的成果;国际国内通过轮回选择、2 n花粉机械分离、诱导基因突变及直接诱导2 n配子等方法提高2 n配子利用效率的研究进展;2 n配子育种的应用前景.     

马铃薯2n配子遗传机理及其在育种中的利用价值

本文以反映国内外马铃薯2n配子研究利用动态的大量文献为基础,综述了马铃薯2n配子在物种上的分布和细胞遗传学基础,并着重阐述了马铃薯2n花粉的形成机制、类型及其遗传效应.对2n配子在马铃薯杂种优势利用、实生种子选育、传递主效显性基因的作用和综合转移野生种有利基因方面的利用价值作了详尽的论述,并分析了2n配子研究利用的发展趋势.     

彩色马蹄莲2n配子育种技术初探

以彩色马蹄莲的栽培品种‘黒魔术’Black magic、‘火烈鸟’Flamingo为实验材料,研究彩色马蹄莲2n配子育种技术。选择刚从茎秆中抽出的幼小健壮小花,用0.15%的秋水仙素处理以诱导2n配子,将诱导的2n配子进行不同组合的杂交实验。结果表明：秋水仙素处理对彩色马蹄莲雄雌蕊发育有一定毒副作用,其中对雌蕊的损伤大于雄蕊;2n配子能在一定程度上克服杂交后代不育性;在相同条件下,经2n配子诱导处理的杂交种子与未处理的对照种子相比,种子萌发时间大幅度缩短（50天左右）,叶片变薄、变大、叶色变浅,有些杂交植株表现出不同程度的畸变。通过对杂交后代的细胞学鉴定表明：处理配子杂交后代中获得染色体数目为48（2n=3x=48）的三倍体植株。     

果树2n配子研究进展

植物在进化过程中能产生低频率的未减数分裂配子,即2n配子,它在果树育种方面发挥着重要的作用。本文详述了2n配子的主要研究概况、发生途径及影响因素,为其在植物育种、种质利用和种质创新等方面提供了重要的应用基础。同时,通过近年的研究成果,总结出诱导方法和人工分离纯化方法,不同品种可根据其不同的生理生化特性选择合适的方法。另外,也叙述了2n配子在果树方面的特殊应用潜力,即在有性多倍化、稳定传递杂合性、克服自交不亲和和克服胚乳平衡数障碍方面有其他育种方法无法比拟的优势。因此,2n配子育种将会是一种重要的育种途径。     

cfw2002135@126.com

 对东方百合四倍体正常植株，变异植株，2n配子杂种后代进行有丝分裂观察，结果表明四倍体正常植株的有丝分裂均正常而变异植株出现染色体桥现象；2n配子杂种后代多数植株有丝分裂正常，少数植株的有丝分裂极不正常出现了染色体桥和染色体落后，双核及多极分裂现象，从而产生染色体数目的多样性。     

野生稻与栽培稻之间第6染色体的遗传比较

用具有Ｗｘ１的“Ｔａｉｃｈｕｎｇ６５”（Ｔ６５ｗｘ１栽培稻粳型品种）为轮回亲本和多年生近缘野生稻种（Ｏｒｙｘａｒｕｆｉｐｏｇｏｎ）回交，考察了它们在第６染色体上的遗传差异，野生稻携带的配子排除（ｇａｍｅｔｅ ｅｌｉｍｉｎａｔｏｒ）基因Ｓ６证明了第６染色体上的Ｗｘ基因具有松散的连锁关系。Ｓ６相对位点基因Ｓ６＾ａ会导致配子败育，只有杂合体（Ｓ６Ｓ６＾ａ）以及非Ｓ６＾ａ的配子能产生后代。基因排列顺序为Ｗ     

热激和低温处理对辣椒2n花粉产量的影响

植物自发２ｎ配子在育种中应用的优势逐渐被育种者重视,２ｎ配子的发生受基因型、环境条件和诱变因子的影响,减数分裂基因突变在许多种植物中都有发生,甚至有的基因已经被分离出来。环境及诱变因子对２ｎ配子的发生也起有重要作用,许多研究者曾试验以各种诱变因子诱导...     

转AtDREB2A基因苜蓿的耐碱性分析

对已获得的转基因苜蓿进行了RT-PCR检测,确定AtDREB2A基因已在转基因苜蓿中超量表达。并研究了转AtDREB2A基因苜蓿在碱胁迫(100mmol/L,pH8.5)下表型和生理生化指标的变化。结果表明,转AtDREB2A基因苜蓿的相对质膜透性及丙二醛含量显著低于野生型株系,株高、叶绿素及根系活力明显高于野生型株系,说明AtDREB2A基因的超量表达提高了转基因苜蓿的耐碱能力。     

苜蓿钙依赖蛋白激酶家族的生物信息学分析

钙元素在植物体内具有重要的生物学作用,调控细胞壁形成、花粉管发育、生物和非生物胁迫信号传导等。钙依赖蛋白激酶(calcium dependent protein kinases,CDPKs)基因可以感知细胞内Ca2+浓度的变化并将它们转化为特异性磷酸化事件,启动下游信号传导过程。我们利用生物信息学数据和分析技术,鉴定出蒺藜苜蓿和天蓝苜蓿两个苜蓿品种中的CDPKs基因家族成员,并进行基因结构、进化和表达分析,初步预测了相关基因的功能。蒺藜苜蓿基因组中存在25个CDPKs基因,这些基因分成4个进化类群。蒺藜苜蓿CDPKs基因进化关系与拟南芥对应基因较近,与水稻较远。蒺藜苜蓿1号染色体上聚集的3个CDPKs基因Medtr1g041150、Medtr1g054865、Medtr1g055255序列高度相似,可能是1个基因扩增而来。利用已有的蒺藜苜蓿基因芯片表达数据,我们分析了蒺藜苜蓿CDPKs基因在不同器官以及不同处理下的表达情况,发现了多个与蒺藜苜蓿耐盐、抗根腐病菌侵染和根瘤生长过程相关的基因。     

蒺藜苜蓿和天蓝苜蓿MYB转录因子的筛选和特征分析

世界人口持续增加,各种气候灾害频发,这两个因素给农业生产造成越来越严重的威胁。鉴定植物抗逆相关基因,利用基因工程和分子育种技术提高农作物对非生物胁迫的抗性是解决这个问题的主要途径。MYB转录因子家族是植物中广泛存在、具有重要功能的一类转录因子,在植物各种生理过程中起中心的调节作用,如调控植物特有的次级代谢过程或细胞壁形态过程,以及对生物和非生物胁迫的抗性。本研究利用生物信息学方法对蒺藜苜蓿全基因组中的MYB基因家族进行筛选,对筛选出的完整MYB基因结构、染色体定位、系统发生、基因表达特征等进行分析,并与天蓝苜蓿转录组测序获得的MYB基因家族进行比较,旨在为苜蓿植物育种提供重要的理论依据。我们在蒺藜苜蓿的基因组中鉴定出219个MYB基因。这些基因不均匀地分布在蒺藜苜蓿的8条染色体上,5号染色体最多(45个)。以拟南芥的MYB基因为outgroup,我们构建了蒺藜苜蓿、天蓝苜蓿与拟南芥的MYB基因系统发育图。利用已有的基因芯片表达数据,分析了蒺藜苜蓿MYB基因的表达特点,发现了一些响应盐胁迫、根腐病菌侵染和菌根真菌共生的MYB基因。本研究的研究结果有助于蒺藜苜蓿MYB基因家族的功能分析和挖掘的研究。     

杀配子染色体在小麦-黑麦异代换系中的作用研究

利用小麦-黑麦异代换系H-13(1R/1D), H-24(5R/5A),H-33(6R/6A)与中国春-杀配子染色体二体异附加系CS-DA2C(来自山羊草Ae. cylindrica),CS-DA3C(来自山羊草Ae. triuncialis)配置杂交组合,对杀配子染色体的作用进行了研究。结果表明,杀配子染色体3C对H-13和H-24都是致死的,即有着完全的杀配子作用,但对H-33的杀配子作用则是不完全的,有着接近正常的结实率,说明不同的小麦-黑麦异代换系遗传背景对杀配子作用有很大影响,可能在品系H-33中存在对2C染色体杀配子作用的抑制基因。在以品系H-33为母本时,2个杀配子附加系F1的自交结实率差异显著,说明在相同的小麦-黑麦异代换系遗传背景下,染色体2C与3C的杀配子作用是不同的,在这2个杀配子染色体上可能带有不同的杀配子基因?这些研究结果为进一步创制小麦-黑麦易位系奠定了基础。     

紫花苜蓿(Medicago sativa)YABBY基因家族的生物信息学分析及其对逆境胁迫的响应

YABBY转录因子家族是植物特有转录因子,与植物形态有关,在植物响应胁迫方面也有重要的调控作用。为了研究YABBY基因家族在苜蓿抗逆性中的作用,本研究利用生物信息学对苜蓿的YABBY转录因子家族成员、分布及结构等进行分析。对苜蓿、大豆、水稻和拟南芥进行系统进化树的分析,表明该家族基因在植物中具有同源性。理化性质和结构分析表明,苜蓿中YABBY基因主要分布在第2、4、5条染色体上,苜蓿YABBY家族基因中包含5个保守结构域,其蛋白质主要以无规则卷曲的形式构成,α-螺旋、β-折叠和β-转角含量较少,启动子序列分析发现该家族存在ABRE顺式反应元件,能够响应盐胁迫及ABA(Ascisic acid)胁迫,通过基因表达模式分析,发现MsYABBY2基因响应盐、碱、干旱等逆境胁迫,推测其在抗逆境胁迫中起到关键调节作用。本研究为后续研究MsYABBY基因的抗逆机制及调控机理提供了理论基础。     

蒺藜苜蓿和天蓝苜蓿ARFs类转录因子的鉴定和特征分析

生长素应答因子(Auxin responsive factors)是植物内传导生长素信号、调控生长素响应的功能基因的表达过程中,起中心作用的重要转录因子,参与植物生长发育的各个方面的调控,包括组织分化、器官发生、顶端优势和根生成、趋向性等。我们利用豆科植物的模式作物,蒺藜苜蓿已有的全基因组序列数据,应用生物信息学的手段,对蒺藜苜蓿全基因组和天蓝苜蓿叶片转录组ARFs基因家族进行系统的分析和基因功能预测。共鉴定出34个完整的蒺藜苜蓿ARFs基因,其中27个基因有基因芯片的表达证据。天蓝苜蓿鉴定出11个完整的ARFs基因。染色体定位分析发现在蒺藜苜蓿第5染色体上聚集了6个基因结构和氨基酸序列均非常相似的ARFs。系统进化分析表明这6个基因在拟南芥中没有同源基因。拟南芥的部分ARFs在苜蓿中也没有同源基因。应用基因芯片数据进行基因表达分析表明蒺藜苜蓿的ARFs在不同器官特异性的表达。部分蒺藜苜蓿ARFs成员响应盐胁迫和菌根真菌侵染。Medtr8g100050不仅响应盐胁迫上调表达,菌根真菌侵染后也上调表达。     

Mitosis Observation on the Tetraploid Lilium oriental and 2n Gamete Hybrid Offspring of Lilium oriental

对东方百合四倍体正常植株,变异植株,2n配子杂种后代进行有丝分裂观察,结果表明四倍体正常植株的有丝分裂均正常而变异植株出现染色体桥现象;2n配子杂种后代多数植株有丝分裂正常,少数植株的有丝分裂极不正常出现了染色体桥和染色体落后,双核及多极分裂现象,从而产生染色体数目的多样性。     

碱胁迫相关基因GsWRKY15的克隆及其转基因苜蓿的耐碱性分析

WRKY蛋白属于锌指型转录调控因子,能够参与植物多种逆境响应。本研究利用前期野生大豆盐碱胁迫RNA-seq测序数据,从构建的碱胁迫基因调控网络中筛选并克隆到GsWRKY15基因。分析GsWRKY15在碱胁迫下野生大豆根中的表达模式,发现该基因受碱胁迫诱导显著上调表达,且在胁迫后1 h表达量最高。分析GsWRKY15基因在野生大豆各组织中的表达特异性,发现该基因在各组织中均有表达,花中表达量最高。采用根癌农杆菌侵染苜蓿子叶节方法,将GsWRKY15转化肇东苜蓿,获得39株抗性植株。通过PCR、Southern blot和RT-PCR方法分析抗性植株,获得了超量表达GsWRKY15基因的转基因株系并对其进行了耐碱性分析。在150 mmol L–1 Na HCO3处理2周后转基因苜蓿生长状态良好,而非转基因苜蓿出现萎蔫、变黄,甚至死亡;非转基因苜蓿的相对质膜透性和丙二醛含量显著高于转基因苜蓿,而叶绿素含量显著低于转基因苜蓿;同时分析碱胁迫下转基因植株中胁迫相关基因的表达模式,发现H+-Ppase、NADP-ME、KIN1、RD29A基因的表达量高于非转基因苜蓿。结果表明GsWRKY15基因的超量表达能够显著增强苜蓿的耐碱能力。     

籼粳型水稻品种间远缘杂交诱导的3染色体群分离畸形的鉴定

分离畸形是指在F2群体及其后代中单个染色体位点基因的分离偏离盂德尔分离比。基因分离畸形是由遗传因子．如杀灭雌或雄配子的杂种不育基因以及配子体选择基因等引起的。影响特殊基因型合子活力的基因也能引起分离畸形。已经在远缘杂交后代，如种间杂种和亚种间杂种中观察到了分离畸形。因为畸形因子是阻止物种间基因流     

蒺藜苜蓿全基因组发育调控重要基因WOX家族的鉴定和生物信息学分析

在拟南芥中的研究显示,WOX蛋白调节植物的关键发育,在植物发育中起着广泛作用。我们应用多种生物信息学手段,从蒺藜苜蓿全基因组中筛选、鉴定了WOX家族成员,并进行基本特征、染色体定位、系统进化、表达特征等分析。蒺藜苜蓿基因组中共存在17个WOX基因,这些基因的分子量和等电点分布范围较广,但是有一定的聚集特征。绝大多数蒺藜苜蓿WOX基因都是小于300个氨基酸,等电点位于pH 5~7之间,但是有个别例外。与拟南芥WOX基因家族相同,蒺藜苜蓿WOX基因可分为3个系统进化分枝,分别是WUS,中间进化枝和古代进化枝。在蒺藜苜蓿4号和7号染色体上,有WOX基因聚集的位点。而且这两个WOX基因聚集位点上的基因具有较近的亲缘关系。Medtr4g084550.1和Medtr7g060630.1同属于WUS亚家族,聚集在一个进化分枝上。Medtr4g088070.1、Medtr4g088080.1和Medtr7g025010.1同属于中间进化枝,序列相似度同样非常高。蒺藜苜蓿WOX基因在各个器官中表达特异性非常高。根部和根尖中表达的WOX基因完全不同。外界胁迫处理,包括盐处理和根腐病菌侵染,会引起蒺藜苜蓿WOX基因表达的变化。     

小麦-冰草附加系与小麦-杀配子染色体附加系杂交F1的细胞学特性

以小麦-冰草附加系与中国春-柱穗山羊草杀配子染色体2C附加系杂交，对杂交F1的形态学及细胞学特性进行了研究，为利用杀配子染色体诱导小麦ABD组和冰草P组染色体变异，创造小麦-冰草染色体易位系奠定基础。对8个小麦-冰草二体附加系同中国春-杀配子染色体附加系杂交F1的形态学、育性以及细胞学特性的观察结果表明，小麦-冰草不同附加系P染色体的传递能力存在差异。F₁花粉母细胞减数分裂中存在染色体异常，平均35.3%的细胞含3个以上的单价体，74.0%的四分体含有微核，20.3%和23.8%的细胞含有染色体断片和桥，在某些组合中有多价体、四分体多裂和退化现象。杀配子染色体的诱变在配子形成的过程中已经开始发生作用。不同杂交组合之间F₁植株自交结实率为51.67%~71.37%，反映出杀配子染色体2C在小麦-冰草不同附加系背景下对其育性的影响存在差异。     

蒺藜苜蓿和天蓝苜蓿热激因子(HSF)家族的筛选与功能分析

全球气候变化构成了对全球重要农作物和世界食品安全的主要威胁。植物生物学家和育种者迫切需要改善当前种质,开发出能够在胁迫条件下有高水平表现的新品种。热应激转录因子(Hsfs)是植物热激反应(Heat Shock Response)的中心环节,通过调节大量功能基因的转录来控制HSR的信号传导和代谢反应。利用蒺藜苜蓿基因组序列和基因芯片数据,我们筛选出蒺藜苜蓿HSFs转录因子基因家族,对蒺藜苜蓿HSFs基因家族进行基因结构、染色体位置和系统进化关系分析,并对蒺藜苜蓿HSFs基因响应生物和非生物胁迫过程中的功能进行预测。此外,我们还对天蓝苜蓿的叶片转录组进行高通量测序,并分析了天蓝苜蓿叶片中存在的HSFs基因序列。我们的结果显示,蒺藜苜蓿基因组中有23个HSF基因,这些基因参与蒺藜苜蓿对生物和非生物胁迫的响应,不仅对于苜蓿改良,对于农作物的改良也会有巨大的应用潜力。