谷子和狗尾草WOX转录因子基因的全基因组鉴定与分析

WOX转录因子主要功能涉及植物组织发育、器官形成和干细胞维持等。为了深入研究谷子和狗尾草WOX转录因子基因家族,为后续狗尾草属植物生长发育相关WOX基因的克隆和功能研究奠定理论基础,研究鉴定了谷子和狗尾草WOX转录因子家族基因,并进行了生物信息学分析。结果表明,谷子和狗尾草基因组分别包含13,12个WOX基因,谷子和狗尾草共有12对直系同源基因,这些同源基因具有相似的基因结构,谷子和狗尾草WOX基因内含子相位为0或1;谷子和狗尾草WOX基因蛋白质基序Motif 1,Motif 3,Motif 4和Motif 5较为保守;SiWOX1等基因启动子包含AACA_motif,CAT-box,GCN4_motif,RY-element等元件,说明它们可能参与调控胚乳或种子发育、或分生组织形成;SiWOX11和SvWOX10这2个基因在根组织中表达量非常高,说明这2个基因可能与根系发育密切相关。     

谷子及其近缘野生种酯酶同工酶分析(Ⅱ)

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术 ,对谷子及其 8个狗尾草野生种进行酯酶同工酶分析。结果表明 :谷子及其不同野生种种间同工酶谱差异性主要表现为大多数酶带的差异 ,酯酶同工酶的酶带条数与各种间的倍性水平无明显相关关系。谷子、西藏 1 90和青狗尾草 3个物种间的亲缘关系最为密切 ,这 3个物种与法氏狗尾草、断穗狗尾草表现出较近的亲缘关系 ,轮生狗尾草的 2个种居中 ,而金色狗尾草、皱叶狗尾草之间以及与上述几个物种间的亲缘关系较远。轮生狗尾草二倍体种与轮生狗尾草四倍体种表现出较近的亲缘关系。将前人的细胞遗传学研究结果与本试验结果相结合进行分析 ,发现谷子染色体组具有 4条酯酶同工酶标志带 ,通过这 4条标志带可初步判定在狗尾草属某一野生种中谷子 (青狗尾草 )染色体组的存在。结果还表明 ,青狗尾草同工酶谱的类型 与法氏狗尾草、断穗狗尾草的起源有关。     

人工盐胁迫法鉴定谷子及狗尾草物种耐盐基因型

研究分析了发芽生理法和盐床法在鉴定谷子和狗尾草属其它物种耐盐性基因中的应用。结果表明：发芽生理法可对谷子的耐盐性基因型进行有效筛选鉴定，适宜NaCl浓度为1.00％～1．50％；但狗尾草属的青狗尾草、法式狗尾草和金色狗尾草等野生种，由于受种子休眠性的影响，发芽生理法受到一定限制，0．25％盐床法较为适用；并鉴定出了数个耐盐基因型，为谷子耐盐生理和基因研究提供了基础。     

SRAP标记技术在谷子及其近缘野生种青狗尾草的应用分析

青狗尾草（Setaria viridis）被认为是谷子（S.italica）的祖先种,因此研究青狗尾草与谷子品种间的亲缘关系,对于野生有益基因的发掘利用有着深远意义。以来源于不同国家的谷子和青狗尾草共24个品种为试材,分析SRAP技术在谷子和青狗尾草中的适用性研究。结果表明：（1）用24个标记组合共产生127条多态性带,平均每个标记组合产生5.29条多态扩增带。每对引物组合产生的多态性带的比例为16.67%～37.90%,平均为28.30%。说明供试青狗尾草和谷子具有较为丰富的遗传多样性。（2）对所有材料进行聚类分析,遗传相似系数为0.56～0.90,平均遗传相似系数为0.79。相似系数为0.56时,可以将24份材料分成2大类群：第一类群全部为青狗尾草,第二类群则包括谷子和部分青狗尾草材料。综上所述,SRAP技术能够有效地对谷子和青狗尾草属进行多态性分析。     

人工盐胁迫法鉴定谷子及狗尾草物种耐盐基因型

研究分析了发芽生理法和盐床法在鉴定谷子和狗尾草属其它物种耐盐性基因中的应用。结果表明 :发芽生理法可对谷子的耐盐性基因型进行有效筛选鉴定 ,适宜NaCl浓度为1 0 0 %～ 1 5 0 % ;但狗尾草属的青狗尾草、法式狗尾草和金色狗尾草等野生种 ,由于受种子休眠性的影响 ,发芽生理法受到一定限制 ,0 2 5 %盐床法较为适用 ;并鉴定出了数个耐盐基因型 ,为谷子耐盐生理和基因研究提供了基础。     

kr基因在普通小麦—偃麦草双二倍体背景下的遗传表达分析

通过ＣＳ／Ｔｈ．ｅｌｏｎｇａｔｕｍ和ＣＳ／Ｔｈ．ｂｅｓａｒｂｉｃｕｍ两个双二倍体与黑麦和粘果山羊草的可杂交性，分析了中国春（ＣＳ）的隐性ｋｒ基因在普通小麦－偃麦草双二倍体下的遗传表达。结果表明，偃麦草种Ｔｈ．ｅｌｏｎｇａｔｕｍ和Ｔｈ．ｂｅｓａｒｂｉｃｕｍ中可能存在抑制ＣＳ隐性ｋｒ基因在普通小麦－偃麦草双二倍体中正常表达的遗传因子，其抑制效应因与普通小麦－偃麦草双二倍体杂交的父本不同而异。同时，Ｔｈ．ｅｌｏｎｇａｔｕｍ和Ｔｈ．ｂｅｓａｒｂｉｃｕｍ两个种中的抑制因子的抑制效应也存在差异。     

一个谷子新抗锈基因的AFLP标记

【目的】研究谷子抗源的抗锈遗传规律,寻找和定位与谷子抗锈基因连锁的分子标记,为谷子抗锈病基因的定位、克隆和抗病育种等研究奠定基础。【方法】用谷子锈菌单胞菌系93-5接种十里香和豫谷1号及杂交后代F1、F2进行抗锈鉴定,并根据鉴定结果构建抗、感基因池;利用AFLP技术筛选128对EcoRⅠ/MseⅠ引物组合,从中寻找和定位与谷子抗锈基因连锁的分子标记;根据AFLP分析结果进行抗锈基因连锁分析并进行SCAR标记转化。【结果】根据十里香×豫谷1号杂交后代F2群体(131株)抗感谷锈病分离比例,确定十里香抗锈性由显性单基因控制。筛选获得3个与谷子抗锈基因Rusi1(暂命名)连锁的AFLP分子标记,经计算标记与该抗锈基因的遗传距离分别为7.4、9.2和27.4cM。将3个标记片段回收、克隆和测序,成功地将AFLP标记E+CTT/M+TAC-256转化为SCAR标记。初步构建了谷子抗锈基因Rusi1的遗传连锁图谱。【结论】谷子十里香抗锈性由显性单基因控制,Rusi1是一个新发现的谷子抗锈基因。     

基于谷子测序开发的SSR标记多态性检测

利用谷子和狗尾草属其它种的24个材料,对474对基于谷子基因组测序结果设计的SSR引物进行了多态性鉴定。结果显示,有96对引物在各材料之间表现出了丰富的多态性,多态性率20.25%。本研究结果所筛选的谷子SSR标记丰富了狗尾草属遗传进行分析、种质资源研究、遗传图谱构建、目的基因定位及分子标记辅助选择可利用SSR标记的数量,同时也为谷子SSR标记核心数据库的建立奠定了基础。     

水稻显性核不育基因的研究进展

雄性不育是植物界一种普遍存在的现象，迄今已在43个科162个属617种植物中发现了这一现象，其中包括水稻、谷子、小麦、油菜和棉花等重要农作物。水稻雄性不育的最早报道出自二十世纪20年代，之后，国内外相继发现了许多不同遗传类型的水稻雄性不育材料，绝大多数为隐性核不育，包括目前杂交水稻上应用的核质互作不育、光温敏隐性核不育以及用于水稻轮回选择的单基因隐性核不育，极少数为显性核不育。迄今仅报道了5份水稻显性核不育材料，即萍乡显性核不育水稻和四川农业大学的低温敏显性核不育水稻等。水稻显性核不育的发现，不仅丰富了水稻种质资源及其遗传理论研究，而且为水稻的遗传育种开辟了新的途径和方法。本文仅就1978年以来我国学者在显性核不育水稻的发现、遗传理论、利用等方面的研究进行概述。     

谷子PT2基因保守序列的克隆与分析

谷子是重要的杂粮作物之一,具有很高的营养价值,因此,对谷子的研究和推广成为当前研究的热点。其中,培育高产优质的谷子新品种是谷子研究的重要方向。从改善谷子产量性状的角度出发,对一个与谷子籽粒多种性状相关的基因PT2(Panicle Traits 2)进行了分析。结果表明,该基因在水稻中能够调控籽粒形状、大小和落粒性等性状。根据水稻PT2基因编码的氨基酸序列(Os GRF4),通过生物信息学的方法,在谷子基因组中筛选出潜在的对应基因(Seita.1G287100)。然后预测了该基因的启动子潜在元件,结果发现,其启动子存在多种环境响应元件,暗示该基因参与多种代谢的调控。m RNA检测结果也显示,该基因在谷子苗和穗均有表达。最后,分析了43种谷子品系和3种狗尾草资源中PT2基因的保守性,结果发现,该基因在谷子和狗尾草中的序列基本一致,只有一个导致氨基酸改变(T190A)的SNP。通过生物信息学的方法,确定了谷子和狗尾草的PT2基因。但是谷子和狗尾草中的PT2基因及其启动子的高度保守性,暗示2种植物籽粒相关性状的差异由其他基因决定。     

谷子、水稻与其野生种基因组转座子比较

为探究转座子(Transposable elements, TEs)在谷子、水稻驯化过程中的变异,选取谷子(Setaria italica)、狗尾草(Setaria viridis)、栽培稻(Oryza sativa japonica,Oryza sativa indica)、野生稻(Oryza rufipogon,Oryza nivara)的基因组进行转座子注释,统计分析各类转座子在基因组中的插入数及位置,对调控落粒、分蘖、抽穗期和株高等驯化相关基因进行相似性比对。结果表明：在‘晋谷21’突变体(xiaomi)基因组中插入的转座子数目比狗尾草中多4 865个,‘豫谷1号’基因组中插入的转座子数目比狗尾草中少6 286个,而水稻栽培种基因组中转座子数目及所占比例仅为野生种的1/2。在落粒、米色等驯化相关基因中转座子插入在数目及位置上都存在差异,在谷子落粒基因中,谷子基因存在转座子插入,而狗尾草基因中不存在;在谷子米色相关基因中,狗尾草基因中存在转座子插入,谷子基因中不存在。转座子介导驯化相关基因功能变异,历经较长时间的农业生产将适合栽培的农艺性状稳定了下来。     

谷子干细胞决定基因SiWUS的克隆及功能分析

[目的]谷子离体再生效率低,遗传转化困难。为了提高谷子离体再生和遗传转化效率,本文对谷子SiWUS基因在拟南芥干细胞维持分化和体细胞胚胎发生过程中的功能进行了深入研究。[方法]利用同源克隆的方法克隆了谷子SiWUS基因;利用MEGA7.0分析了SiWUS蛋白与其它14个物种WUS蛋白之间的遗传进化关系;最后,用农杆菌介导的花絮浸法将SiWUS基因转到拟南芥中。[结果]从谷子中共鉴定了19个WUS基因,其中与拟南芥相似度最高的为SiWUS基因,全长2 161bp,编码325个氨基酸,包含一个典型的同源异型盒结构域。遗传进化分析表明,谷子SiWUS与狗尾草SvWUS基因亲缘关系最近,蛋白序列一致性为99.69%。进一步,将SiWUS基因克隆到雌激素诱导表达载体pER8,并转化拟南芥,获得了14个株系的阳性转基因植株。pER8-SiWUS转基因拟南芥在10μmol·L-1 17-β-雌二醇诱导培养基上生长发育受阻,根部偶尔会出现体细胞胚;类似地,在10μmol·L-1 17-β-雌二醇诱导培养基上离体培养的根和叶片也产生大量体细胞胚胎。[结论]过量表达SiWUS基因可以促进植物体细胞向胚性细胞的转变,从而大幅提高离体再生效率,因此该基因有望解决谷子遗传转化效率低的难题。     

一个显性矮秆水稻突变体的获得及其遗传分析

 【目的】分析该研究组已发现的一个显性矮秆水稻突变体的遗传组成及背景。【方法】利用农杆菌介导法转化粳稻品种武香粳9号,产生T-DNA插入群体。在筛选和鉴定水稻T-DNA插入突变体的过程中,发现一个矮秆突变体。利用PCR扩增、Southern杂交等分子生物学方法对该突变体后代进行鉴定及遗传分析。【结果】突变体自交后代群体中出现矮秆和正常株高两种类型,分离比为3﹕1,符合一对显性单基因的遗传,并且矮秆性状的表现与T-DNA插入共分离。利用籼稻品种龙特甫与其纯合矮秆植株进行杂交,杂交F2代的矮秆株与正常株的比例同样呈3:1分离,符合一对显性单基因的遗传规律。利用SSR等分子标记,将该基因定位在水稻的第4染色体上。【结论】该矮秆性状由一对显性基因控制,由T-DNA插入引起,位于水稻第4染色体上,可作为进一步分离该基因的遗传材料。     

谷子千粒重遗传的双列分析

<正> 谷子的单株产量(穗粒重)是由千粒重和穗粒数所决定的。任何一个因素的增大,都有利于产量的提高。因此研究谷子产量构成因素的遗传及其控制显然是必要的。所以对作物的千粒重遗传研究较多,认为千粒重的发育受复杂的遗传系统控制。如:控制大麦子粒大小以显性效应为主;控制春小麦千粒重的则是加性效应、显性及超显性效应的共同作用;玉米千粒重遗传中,显性基因效应和基因的上位性或加性互作效应起主要的作用。但是对谷子千粒重遗传方面的研究甚少,本试验在于探索谷子千粒重的遗传规律,为谷子高产育种及亲本选配和后代选择提供遗传信息和理论依据。     

节瓜种子大小的主基因 + 多基因遗传分析

【目的】对节瓜种子长度、宽度、质量进行主基因 + 多基因遗传分析，研究种子大小的遗传规律，选育优质节瓜品种。【方法】利用节瓜自交系 J16（大粒种）为母本、18FJ5（小粒种）为父本进行杂交，对 F2代种子的长度、宽度以及种子质量进行测定，并利用主基因 + 多基因混合模型分析得到各性状的最适遗传模型及遗传规律。【结果】节瓜种子长度和宽度的最适合遗传模型均为 MX2-ADI-AD，即 2 对加性 - 显性 - 上位性主基因 + 加性 - 显性多基因遗传模型，主基因遗传率分别为 87.07％和 90.79％，两者多基因遗传率均为 0。30粒种子质量的最适合遗传模型为 MX1-AD-ADI，即 1 对加性 - 显性主基因 + 加性 - 显性 - 上位性多基因遗传模型，主基因和多基因遗传率分别为 79.96％和 8.73％。【结论】上述性状的主基因遗传率均远大于多基因遗传率，以主基因遗传为主。建议在节瓜优质育种过程中要重视利用主基因，可在早期世代进行选择。     

谷莠子形成的原因及防除措施

谷莠子是禾本科一年生农田杂草,又名狗尾草。在全国各地均有分布,主要危害谷子、高粱、玉米、棉花、豆类等旱作作物。经研究证明谷莠子和谷子同属狗尾草属,染色体数目相等,可以互相杂交,谷莠子是谷子和狗尾草的杂种,尤其发生于谷田,与谷子相伴,     

谷子生物技术研究成果与未来方向

自1971年实现世界第一例组织培养再生谷子以来,世界各国科学家在谷子及狗尾草属植物组织培养、原生质体培养、体细胞无性系变异和利用、转基因技术、分子标记图谱与禾谷类比较遗传学、重要功能基因定位等相关领域做了大量工作,提升了谷子遗传育种的发展,也对其它作物的遗传育种起到了促进作用。本文总结了30 a来谷子生物技术研究的成果,并对未来的研究方向和重点研究领域进行了讨论。     

抗虫、抗除草剂转基因玉米的获得及遗传研究

利用PIG基因枪，将cryLA(b)基因和bar基因，采用共转化法导入玉米自交系的幼胚中，经PPT筛选，获得抗性愈伤组织并再生植株。除草剂抗性检测、点杂交和Southern杂交分析表明，在多数转基因植株中cryLA(b)基因和bar基因共整合，且呈孟德尔单位点显性基因连锁遗传。Northern杂交及ELISA检测表明，cryIA(b)基因在转录和翻译水平进行也有效的表达。部分转基因植株表现出明显的抗虫活性。     

大豆品种齐黄34广适性的遗传分析

为了阐释齐黄34广适性的遗传机理，本研究利用齐黄34与冀豆17杂交衍生的重组自交系群体进行开花期的QTL定位，得到1个位于6号染色体的QTL位点。该位点在两种环境下稳定存在，表型贡献率为33.93%～40.04%。该QTL中包含重要的生育期基因E1,其在齐黄34中为显性基因型，而在冀豆17中为功能部分缺失的e1-as基因型。qRT-PCR表明，受E1基因调控的开花促进基因GmFT2a在齐黄34中的表达量低于冀豆17,且该基因的累积滞后于冀豆17,造成齐黄34开花期晚于冀豆17。因此，显性E1基因型的存在可能是齐黄34能够适应低纬度地区的一个重要原因。本研究为阐明齐黄34适应范围广的遗传机理提供了一定的分子基础，同时为齐黄34的遗传改良提供了分子依据。     

显性核不育小麦衍生材料及其居间杂种在属间杂交中的利用

四倍体苏联球茎大麦或匈牙利球茎大麦直接与六倍体显性核不育小麦进行杂交极难获得杂交种子。利用显性核不育小麦与中国春5B单体杂交产生居间杂种(F_1),再以居间杂种的不育株与球茎大麦进行杂交,就可能得到属间杂种。这种通过媒介法利用显性核不育基因进行复式远缘杂交的实用价值在于:(1)可以省却大量的人工去雄手续和排除可能出现的“假杂种”干扰;(2)利用中国春或其5B单体在远缘杂交中的可交配性。可促进普通小麦与球茎大麦的杂交成功;(3)可以使具有各种遗传背景的核不育小麦材料能够在远缘杂交中得到应用。