中国农科院加工所研究揭示棉花抗黄萎病的分子遗传结构

<正>研究所戴小枫研究员领衔的科研团队发表了首个基于简化基因组测序的棉花黄萎病抗性全基因组关联分析的研究结果,发现了14个抗病新位点,揭示了棉花多基因协同控制黄萎病抗性的分子遗传规律。棉花黄萎病是由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)引起的头号生产病     

科研人员揭示棉花抗黄萎病的分子遗传结构

正近日,中国农业科学院农产品加工研究所戴小枫研究员领衔的科研团队发表了首个基于简化基因组测序的棉花黄萎病抗性全基因组关联分析的研究结果,发现了14个抗病新位点,揭示了棉花多基因协同控制黄萎病抗性的分子遗传规律。相关研究成果于3月29日在线发表于植物学国际权威期刊《Plant     

棉花愈伤组织分化过程中的DNA甲基化分析

DNA甲基化是表观遗传修饰的途径之一,在维持生物基因组稳定性与调控基因转录和表达中起着重要作用。为明确棉花愈伤组织分化过程中基因组DNA的甲基化变异模式以及甲基化图谱,本研究利用全基因组亚硫酸盐测序(WGBS)技术对棉花愈伤组织分化(非胚性与胚性)过程中的DNA甲基化模式进行了全面比较。全基因组DNA甲基化分析表明,在棉花愈伤组织分化过程中非胚性愈伤组织的mCG与m CHG所占比率高于胚性愈伤组织,而不对称m CHH的比率则低于胚性愈伤组织;非胚性愈伤组织的mCG、m CHG、mCHH及mC的平均甲基化水平均低于胚性愈伤组织。基因组甲基化区域分析表明,棉花愈伤组织分化过程中基因间、启动子和基因下游(转录终止位点下游2 kb)的甲基化水平较高,同时胚性愈伤组织的基因间、启动子及基因下游的平均甲基化水平均高于非胚性愈伤组织。因此,本研究分析了棉花愈伤组织全基因组DNA甲基化水平,为进一步研究棉花体细胞胚胎发生的表观遗传机制提供了依据。     

高粱BTx623幼胚遗传转化及再生体系的建立

高粱是世界上仅次于小麦、水稻、玉米和大麦的重要作物之一,虽然高粱基因组已经完成了测序,但是针对高粱测序品种BTx623,高效、稳定的遗传转化和再生体系的缺乏,阻碍了高粱遗传育种和功能基因组研究发展。本研究以高粱基因组测序品种BTx623幼胚为外植体材料,利用农杆菌介导的方法以抗草铵膦的Bar基因为筛选标记进行高粱遗传转化。通过筛选愈伤组织对不同浓度草铵膦的适应性,确定了高粱品种BTx623遗传转化中合适的草铵膦浓度为2.5 mg/L。以BTx623幼胚为外植体转化材料,通过农杆菌遗传转化方法,获得抗性愈伤组织。通过在分化培养中添加浓度为0.006 7 mg/L的ZNC,建立了高粱品种BTx623的植株再生体系,获得了再生植株。因此,本研究成功获得了抗性愈伤组织和再生植株,建立了高粱品种BTx623遗传转化及再生体系,这对高粱功能基因组研究和遗传育种技术发展具有重要意义。     

水稻重要性状基因的克隆与功能研究取得重要成果

水稻是第一大粮食作物,在国民经济中占有举足轻重的地位,随着基因组测序的完成,水稻基因组研究已由结构基因组研究转向功能基因组时代,其中,突变体库构建是水稻功能基因组学研究的重要基础。由西南大学何光华教授牵头的重庆市首届杰出青年基金研究团队,利用突变体库在水稻重要性状基因的克隆与功能研究上取得了一系列重要研究成果。该团队克隆并系统研究了雄蕊雌蕊化基因SL1、嵌合花器官基因CFO1、叶片卷曲基因RL14、     

白菜型油菜开花时间的全基因组关联分析

为定位白菜型油菜开花时间相关的候选基因,为白菜型油菜抽薹和开花时间遗传改良提供依据,以110份白菜型油菜组成的自然群体为研究材料,对它们进行花期调查和重测序分析。利用重测序获得的高质量的SNP集合对110份材料进行群体进化树分析、主成分分析和群体遗传结构分析和全基因组关联分析。花期观察结果表明,不同地理位置的白菜型油菜在开花时间上存在广泛差异。群体结构分析结果显示,110份材料可分为2个亚群,亚群内部分布较为集中,2个亚群之间的分布与白菜型油菜材料所处的地理位置密切相关。对开花时间进行全基因组关联分析,发现白菜型油菜全基因组衰减平均LD为19 kb,并获得了4个与开花时间表型显著关联的信号位点。对4个关联候选位点所在物理位置上下游一定区域内的相关基因进行功能注释,筛选得到白菜型油菜开花时间相关候选转录本9个,进一步分析发现9个转录本中一共包含4个候选基因,它们是拟南芥LOL1、CAT5和FAD8等的同源基因。本研究结果为获得白菜型油菜开花时间相关的候选基因,并利用候选基因进行花期调控和遗传改良提供一定理论基础和线索。     

棉花遗传连锁图谱及其应用研究进展

 基于DNA标记的遗传连锁图谱, 是研究植物基因组结构、功能以及进化的重要工具。随着分子标记技术的发明和应用,RFLP,RAPD,AFLP,SSR等多种DNA标记技术被用于棉花遗传连锁图谱的构建以及棉花重要农艺性状基因的定位。本文通过对现有异源四倍体棉种的遗传图谱的分析,发现异源四倍体棉花种间遗传图谱已相对饱和,但所构建陆地棉种内遗传连锁图的基因组覆盖率低;同时QTL定位研究较多,MAS、图位克隆和物理图谱构建工作已经展开。今后棉花遗传图谱的研究任务,一方面是增加现有种间图谱的标记密度,另一方面是构建覆盖陆地棉全基因组的遗传图谱。     

甜瓜遗传图谱与基因定位研究进展

甜瓜是重要的葫芦科蔬菜作物之一,其遗传育种学广受研究者的关注。高密度分子遗传图谱有助于提高甜瓜的育种水平,加快育种进程。自1996年第一张甜瓜分子遗传图谱报道后,AFLP等分子标记逐步被应用于甜瓜分子遗传图谱的构建及基因定位。近年来,基因组测序技术发展迅速,全基因组重测序、简化基因组测序、转录组测序等技术逐渐被应用于构建覆盖全基因组的、更加饱和的甜瓜遗传连锁图谱。本研究着重对甜瓜分子遗传图谱、重要农艺性状基因定位研究进展进行了综述,以期为甜瓜生物学研究及分子改良提供理论参考。     

玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病抗性基因的挖掘

玉米穗腐病是一种严重危害玉米生产的真菌性病害,而目前在世界范围内玉米育种上应用的大多数自交系缺少对穗腐病的抗性。玉米穗腐病抗性位点的挖掘和抗病基因的克隆,对玉米穗腐病的遗传改良至关重要。本研究旨在通过转录组测序和全基因组关联分析的方法进行玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病抗性位点的挖掘并初步确定候选基因。抗病自交系法A和感病自交系掖81162的转录组测序结果表明,人工接种拟轮枝镰孢菌后7d两个自交系的差异表达基因有10,761个。通过全基因组关联分析共检测到5个与穗腐病抗性显著相关的SNP,这些SNP分布在1号和9号染色体上。通过比对B73 RefGen_v3并注释,发现SNP位点附近涉及的基因包括酰基激活酶1过氧化物酶体、蛋白磷酸酶2C 48、镁转运蛋白、受体蛋白激酶CRINKLY4和锌指CCCH域蛋白19。将在转录组测序中获得差异表达基因和全基因组选择中关联到的基因进行比对,发现全基因组关联分析中关联到的锌指CCCH域蛋白19同时也是转录组测序中获得的差异表达基因,表明锌指CCCH域蛋白19可能与玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病的抗性相关。本研究结果不仅能为抗病基因的克隆和玉米的抗病分子育种提供一定的理论依据和重要的遗传资源,而且能为玉米和病原菌的相互作用机理的解析奠定基础。     

中国农科院在小菜蛾蛋白质基因组研究方面取得重要突破

正据中国农科院通报,近期,该院蔬菜花卉研究所蔬菜虫害防控创新团队在小菜蛾蛋白质基因组研究方面取得重要突破,为阐明小菜蛾对Bt杀虫剂抗性调控网络提供了重要的遗传信息。相关研究成果在线发表在蛋白组学权威期刊《分子与细胞蛋白组学(MolecularCellular Proteomics)》上。随着高通量测序技术的不断发展,上万种生物的全基因组DNA序列被测序完成。其基因组的注释主要基于预测     

从基因组学到蛋白质组学：棉花分子生物学研究进展

 花基因组计划正在实施,功能基因组学在棉花研究领域扮演着越来越重要的角色。近年来,国内外的研究者在棉花基因组学及蛋白质组学研究领域内取得了比较大的研究进展,本文从棉花遗传图谱、物理图谱的构建,棉花功能基因组、蛋白质组学技术、棉花蛋白质组学研究等方面入手,就棉花分子生物学研究近况进行概述。     

棉花生殖器官发育的分子生物学研究进展

 棉花生殖器官发育与棉花的经济价值紧密相关,因此一直以来都是研究热点。随着棉花三系育种体系的应用推广,棉纤维发育相关基因的克隆、棉花生殖器官高效表达启动子的克隆和应用,棉花生殖器官发育的分子生物学研究的重要性也日益凸显。为方便相关研究人员了解该领域的最新进展,就国内外在棉花核质互作雄性不育、核不育、棉纤维发育以及棉花生殖器官特异型启动子等方面取得的分子生物学研究进展作了详细介绍,并对以上各方面的研究趋势进行了展望。     

多倍体植物复杂性状全基因组关联分析研究进展

多倍体普遍存在于植物界尤其是被子植物中,多倍化的发生有利于植物进化,其在物种遗传多样性和适应性等方面有着显著优势。研究表明植物几乎所有的重要经济性状均为复杂性状,这些复杂性状往往由多基因控制,且与非遗传(环境)因素共同决定。高通量测序技术的发展使得测序成本不断降低,高密度覆盖的标记使得基因型鉴定更加精确化,因此全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)已成为研究多倍体植物复杂性状的新策略。本综述介绍了植物多倍体研究的意义、复杂性状的遗传学背景以及GWAS的一般流程,简要分析了多倍体GWAS的特点,并回顾了当前多倍体植物GWAS在复杂性状基因位点中所取得的研究进展,旨在为多倍体植物重要性状的遗传改良及分子辅助育种提供理论支持。     

高新技术在棉花育种上的应用及进展

棉花生物技术在基因工程方面取得了较大进展。基因工程中,随着农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪轰击法等技术的突破,在棉花抗病虫害、抗除草剂等方面的育种获得成功,相应的新品种已开始了商业化生产。我国棉花生物技术在抗棉铃虫等方面达到世界领先水平。本文结合本实验室的研究工作,综述了生物技术在我国棉花育种中的应用进展,分析了我国棉花生物技术存在的主要问题,提出了相应的发展对策。     

棉花纤维发育的分子机理及品质改良研究进展

 棉花纤维细胞的分化与发育是一个复杂有序的过程,在不同的发育时期均有大量的基因表达,参与纤维细胞发育的调控。转录因子和植物激素在棉纤维细胞分化起始过程中起重要的作用。纤维细胞壁结构、细胞骨架和糖类、脂类代谢相关的基因以及激素信号分子与纤维细胞的伸长密切相关。棉纤维次生壁合成时期主要是纤维素的合成及沉积过程,蔗糖合成酶和纤维素合成酶等基因在这一时期起关键的调节作用。在棉纤维发育分子生物学研究的基础上,利用基因工程改良棉花纤维品质也取得了一些研究进展。     

棉花单核苷酸多态性标记研究进展

单核苷酸多态性标记已在农作物研究中得到广泛应用并取得重大进展。为了便利棉花SNP(Single nucleotide polymorphism)标记的研究和应用,介绍了利用基因芯片、简化基因组测序、重测序等在棉花中开发SNP标记的方法 ,综述了SNP标记在棉花遗传图谱构建、数量位点的定位和分子标记辅助育种、基因组测序以及系统进化等研究中的应用。并对异源四倍体棉花中SNP标记开发时,同源序列位点和部分同源序列位点上的SNP标记辨别问题进行了系统探讨,对其快捷的开发、检测方式和在数量基因定位中的应用前景进行了展望。     

棉花组织培养与植株再生

棉花是世界上重要的纤维和油料作物。现代生物技术的不断发展为棉花育种和种质创新提供了新的技术手段,极大地推动了棉花育种的进程。现代生物技术在植物育种中的成功应用大多是依靠有效的再生体系的建立。因此棉花组织培养及其再生技术在品种改良、种质资源的繁殖和保存、杂种优势的固定和遗传转化等方面具有重要作用,颇受各国研究者的重视。本文综述了棉花的体细胞培养、花药培养、茎尖培养、胚珠和胚培养以及原生质体培养等方面近年来的主要研究进展,并提出了棉花组织培养中存在的主要问题及今后的研究方向。     

钾对棉花生长发育生理特性以及产量品质的影响研究

棉花是喜钾作物。钾作为棉花生长发育必需的大量元素之一,对棉花的产量和品质均有重要的影响。参考相关的资料,此文综述了钾对棉花生长发育、生理特性以及产量品质影响的研究进展状况,并提出了一些在研究中有待进一步解决的问题。     

Comparative genomics of Brassicaceae crops

The family Brassicaceae is one of the major groups of the plant kingdom and comprises diverse species of great economic, agronomic and scientific importance, including the model plant Arabidopsis. The sequencing of the Arabidopsis genome has revolutionized our knowledge in the field of plant biology and provides a foundation in genomics and comparative biology. Genomic resources have been utilized in Brassica for diversity analyses, construction of genetic maps and identification of agronomic traits. In Brassicaceae, comparative sequence analysis across the species has been utilized to understand genome structure, evolution and the detection of conserved genomic segments. In this review, we focus on the progress made in genetic resource development, genome sequencing and comparative mapping in Brassica and related species. The utilization of genomic resources and next-generation sequencing approaches in improvement of Brassica crops is also discussed.     

棉酚合成及棉花腺体形成相关基因的研究进展

棉酚是限制棉籽开发利用的重要因子。培育低酚棉,特别是采用基因工程方法创制低酚棉是解决棉籽开发利用难题的关键。棉酚合成以及棉酚储存场所棉花腺体形成相关基因的研究,是基因工程创制低酚棉的基础。综述了国内外对于棉酚合成途径、棉花腺体形成相关基因的研究进展以及利用基因工程手段创制低酚棉的相关实例,以期为相关研究者提供参考。