花生栽野种间杂交异源多倍化早期世代基因表达变化分析

为了进一步认识花生种间杂交异源多倍体进化过程中的基因表达变化规律,采用cDNA-HFO-TAG技术,研究花生种间杂交组合(四倍体栽培种‘仲恺花4号’×二倍体野生种Arachis. diogio)杂种F_1和早期多倍体世代S0~S3的基因表达变化情况。14条HFO-TAG引物共扩增出121条cDNA片段,其中差异片段84个,主要包括三种类型:亲本转录物完全沉默(3个),双亲转录物在后代部分材料中沉默(59个)和新转录物激活(22个),上述变化在F1代即开始发生。筛选其中大小为500~2 000 bp的35个TDFs进行克隆测序,有27个和NCBI数据库中已录入的基因具有较高的相似性,包括抗逆相关基因(10条)、未知功能蛋白基因(8条)、能量与代谢相关基因(7条)和转录因子相关的基因(2条)。这些研究结果进一步表明在花生种间杂交异源多倍化早期发生着快速、剧烈的基因表达变化,从中获得的差异基因片段,有助于了解花生属种间杂交异源多倍化早期分子机制变化,这对有效利用野生花生种质优异基因具有重要意义。cDNA-HFO-TAG技术简单、有效且实用,完全适用于花生属基因表达变化研究,可以作为花生属及其它物种基因表达变化分析技术的有效补充。     

双胚苗水稻来源的单倍体、二倍体及其杂交F1的DNA甲基化位点分析

全基因组倍增或多倍化, 伴随着基因丢失和二倍化进程, 被认为是植物进化的重要推动力量。DNA甲基化与miRNA的表观遗传调控机制在植物生长发育及进化过程中起着重要的作用。本文采用MSAP (甲基化敏感扩增多态性)技术分析同一双胚苗水稻来源的单倍体、二倍体及其杂交F₁的基因组DNA 5'-CCGG位点胞嘧啶的甲基化及遗传特点。对部分甲基化位点进行切胶、回收、测序及功能注释, 并结合miRNA靶基因预测探讨特定甲基化位点的遗传特点及其与miRNA的相关性。16对选择性扩增引物在双亲及杂交F₁中共检测了462个DNA甲基化位点, 杂交F₁甲基化水平平均为43.20%, 与双亲相差不大(单倍体为46.75%, 二倍体为41.99%)。以TargetFinder软件分析发现其中的7个甲基化位点基因序列上存在1~4个miRNA的结合位点, 这些基因的功能注释包括逆转录转座子蛋白、ras相关蛋白、H2A/H2B/H3/H4核心组蛋白等。同时, 探讨了逆转录转座子在植物进化中的作用。研究结果为进一步阐明水稻基因组倍增过程中DNA甲基化与miRNA的关系提供了参考。     

人工异源六倍体小麦中甲基化差异的MSAP分析

利用MSAP方法分析了小麦从四倍体到六倍体进化过程中甲基化水平和甲基化遗传模式的变化。结果表明,人工异源六倍体小麦SCA/SQ(AABBDD)及其四倍体母本SCAUP(AABB)、二倍体父本粗山羊草SQ523(DD)的总甲基化水平分别为28.21%,27.53%,24.11%。37对引物检测到1 087条差异的扩增片段,对这些位点的甲基化遗传模式进行分析,结果表明,在人工异源六倍体中发生过甲基化的比例为18.95%,高于去甲基化的比例(2.58%)。这些结果揭示了小麦从四倍体到六倍体的进化过程中,通过对一些功能基因的甲基化来减轻异源多倍化造成的影响。     

大豆结荚习性、荚色和种皮色相关野生片段分析

结荚习性、荚色和种皮色是大豆的重要形态性状,与进化密切相关。利用由151个家系组成的野生大豆(Glycinne soja Sieb et Zucc.)染色体片段代换系(CSSL)群体(SojaCSSLP1),通过不同表型CSSL组间比对,分别检测到与结荚习性、荚色和种皮色相关的1个、3个和2个野生片段(基因)。其中,5个野生片段(基因)分别与前人在栽培豆中检测到的无限结荚Dt₁、荚色L₁、荚色L₂、绿种皮G和黑种皮i基因相对应,说明野生大豆与栽培大豆间、栽培大豆与栽培大豆间在这些片段上均存在等位变异分化,是与大豆进化相关的基因/片段。另一个与荚色相关的Satt273野生片段能使大豆表现黑荚,可能是本研究的新发现,但还需进一步验证。     

利用荧光原位杂交技术分析新合成异源四倍体拟南芥

在植物异源倍化育种中或者通过异源多倍化导入有利基因时,初级杂交后代异源多倍体减数分裂期间,避免部分同源染色体干扰,使同源染色体正常联会和配对以及正确分离是产生功能性雌雄配子的细胞学基础。本研究通过种间杂交技术,获得初级杂交后代异源四倍体拟南芥A. suecica,并重点分析其花粉母细胞减数分裂期同源染色体联会和配对情况。利用DAPI技术染色证明了花粉母细胞减数分裂期间核内染色体数目的正确性和均等分裂;而用荧光原位杂交技术进一步证明了核内染色体组的来源的正确性和同源染色体联会和配对的精准性。该结果证实新合成异源多倍体能进行正常的减数分裂和产生功能性雌雄配子,为种属间杂交和异源多倍体育种以及植物杂种优势利用提供了有利的细胞遗传学证据。     

小麦族物种线粒体基因rrn18–trnfM区域的序列多样性分析

为了研究线粒体基因组在小麦族物种中的遗传变异与进化关系,选用小麦族的14个二倍体及7个多倍体物种,对其线粒体rrn18-trnfM 基因区域进行PCR扩增并对扩增所得的片段进行克隆测序。获得大小不同的2种片段类型,大片段为513或515 bp,小片段为447或449 bp。其主要差异在trnfM区,即大片段存在trnfM基因,小片段缺失trnfM基因,再次证明以前报道的大麦属和小麦属间的分歧。而中间偃麦草同时存在两扩增片段类型,表明多倍体物种mtDNA具有双亲遗传现象。中间偃麦草的RT-PCR分析发现小片段没有转录,大片段能转录,因而考虑高频重组和选择性表达作为中间偃麦草的线粒体基因组独特的进化系统,这与核基因组进化系统不同。     

小麦族物种线粒体基因rrn18-trnfM区域的序列多样性分析

为了研究线粒体基因组在小麦族物种中的遗传变异与进化关系，选用小麦族的14个二倍体及7个多倍体物种，对其线粒体rrn18-trnfM基因区域进行PCR扩增并对扩增所得的片段进行克隆测序。获得大小不同的2种片段类型，大片段为513或515bp，小片段为447或449bp。其主要差异在trnfM区，即大片段存在trnfM基因，小片段缺失trnfM基因，再次证明以前报道的大麦属和小麦属间的分歧。而中间偃麦草同时存在两扩增片段类型，表明多倍体物种mtDNA具有双亲遗传现象。中间偃麦草的RT-PCR分析发现小片段没有转录，大片段能转录，因而考虑高频重组和选择性表达作为中间偃麦草的线粒体基因组独特的进化系统，这与核基因组进化系统不同。     

异源表达四季秋海棠BsRbohD基因高光下促进花色素苷合成积累

为了探究四季秋海棠BsRbohD基因的功能,本研究以异源表达四季秋海棠BsRbohD基因的‘哥伦比亚’野生型拟南芥为材料,通过最大光化学效率(F_v/F_m)、活性氧(ROS)水平、花色素苷含量及相关合成基因表达的变化来分析BsRbohD基因与花色素苷之间的关系。结果显示:四季秋海棠BsRbohD基因异源转入拟南芥后可正常表达。在对照条件下,两个过表达株系OE1、OE2的超氧阴离子(O₂·^-)产生速率和过氧化氢(H₂O₂)含量虽然略高于野生型,但F_v/F_m、花色苷含量和相关结构基因没有显著差异;高光条件下,与野生型相比,BsRbohD在OE1和OE2中显著表达,使得O₂·^-产生速率和H₂O₂含量显著增加;之后,花色素苷的含量及合成相关基因的表达响应高光而显著上调的时间显著提前、上调幅度也较野生型高。本研究的结果表明,四季秋海棠Bs...     

草棉同源四倍体后代性状鉴定与遗传解析

【目的】多倍化是植物进化及新物种形成的重要途径,利用染色体加倍之后基因的剂量效应及多倍体优势,培育出综合性状优良的草棉同源四倍体新种质,有效拓宽棉花种质资源。【方法】以草棉同源多倍体后代S₁和S₂为材料,利用流式细胞仪鉴定倍性,对同源四倍体进行形态学、细胞学和生理生化指标鉴定。【结果】倍性鉴定表明,5株S₁中有1株三倍体和4株四倍体,7株S₂中有1株非整倍体和6株四倍体。在植株形态、叶片性状、花的表型、气孔性状等方面,S₂较S₁更稳定。细胞学鉴定结果表明,S₂正常四分体(85.17%)和正常花粉粒(87.33%)的比例较S₁都有所提高,说明同源四倍体减数分裂逐渐趋于正常。S₂叶片中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性以及丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和叶绿素的含量均高于S₁及其二倍体亲本。在结实率、种子大小和纤维长度方面,S₂优于S<...     

穞稻与粳稻恢复系C堡籽粒灌浆速率的特征及遗传分析

穞稻是一种分蘖力强、灌浆期短的较原始的亚洲栽培稻粳稻类型。大穗型杂交粳稻F₁单株有效穗数偏少、部分籽粒充实度欠佳,为克服该缺点,本研究调查了穞稻(P₁)与粳稻恢复系C堡(P₂)及其正反交F₁、B₁、B₂和F₂ 6个世代各6个灌浆时段的灌浆速率,并运用世代平均数分析方法和主基因+多基因混合遗传模型6个世代联合分析的方法,对平均灌浆速率进行了遗传分析。结果表明: (1)以正反交没有发现平均灌浆速率的细胞质效应。(2)P₁、P₂及其F₁灌浆速率最大的时段都是开花后8~14 d。(3)穞稻全灌浆期28 d,比C堡短14 d;平均灌浆速率比C堡快50%。(4)世代平均数分析显示平均灌浆速率遗传符合加性-显性-上位性模型。主基因+多基因混合遗传模型分析显示平均灌浆速率受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因共同控制,以主基因遗传为主。     

赤霉素诱导甘蔗节间伸长基因的cDNA-SCoT差异表达分析

以甘蔗ROC22为材料,在伸长初期进行叶面喷施200 mg L–1浓度的赤霉素为处理,以喷施清水为对照,在不同时间取幼茎样品,用cDNA-SCoT进行基因差异表达分析。结果表明,通过46条引物筛选了约700个cDNA片段,获得差异片段30个。有18个基因片段受赤霉素上调而12个基因片段下调;其中16个TDFs序列和NCBI数据库中已录入的基因具有较高的相似性,按照其功能可分为6类,即能量与代谢相关基因(占总数的20.0%)、未知功能蛋白(占总数的20.0%)、未知基因(占总数的46.7%)、信号传导相关基因(占总数的6.7%)和转录因子相关基因(占总数的3.3%);细胞凋亡基因(3.3%)。这说明利用SCoT方法可以进行蔗茎基因差异表达研究,分离到的一些差异片段可能是与甘蔗节间伸长相关的基因。     

人工合成甘蓝型油菜早期世代基因组变异的AFLP和MSAP标记研究

为了揭示人工甘蓝型油菜早期世代遗传和表观遗传变异规律, 以A组合(大黄油菜×中花芥蓝) S₀世代、B组合(大黄油菜×中迟芥蓝) S₀和S₁世代人工甘蓝型油菜为材料, 分别利用AFLP和MSAP技术检测基因组变化及甲基化模式变化情况。结果表明, 16对引物在A组合S₀扩增到523条带, 其中4对引物扩增出9条变异带, 包括7条亲本缺失带和2条新增带, 分别占S₀总条带的1.33%和0.38%;45对引物在B组合双亲植株扩增到1093条带, 只有1对引物检测到1条父本带型在所有S₀植株中缺失, 约占S₀总条带的0.09%;在B9子代F19-1~F19-16总共扩增得到1092条带, 变异带有10条, 占总条带的0.915%, 其中包括9条缺失带和1条新增带, 9条缺失带全部位于C基因组。MSAP检测发现, B组合S₀植株中有3个位点发生了甲基化模式的改变, 全部位于A基因组, 甲基化模式改变位点占总检测位点的1.37%。研究还发现B组合S₀世代一个植株出现可遗传的花色变异, 推测该表型变异与B组合人工甘蓝型油菜中C基因组变异有关。     

野生花生脂肪酸组成的遗传变异及远缘杂交创造高油酸低棕榈酸花生新种质

以花生属19个近缘野生物种87份种质和113份栽野远缘杂交后代为材料, 系统分析野生花生脂肪酸组成的遗传变异及其在栽培种花生脂肪酸改良中的潜力。结果表明, 野生花生的棕榈酸含量与栽培种花生相似, 硬脂酸和油酸含量略低于栽培种花生, 亚油酸含量略高于栽培种。不同物种间以及同一物种内不同资源间的脂肪酸组成存在较大差异。A. rigonii棕榈酸含量较低, A. pusilla和A. duranensis油酸含量较高, A. batizocoi亚油酸含量较高, A. rigonii和A. duranensis油酸和亚油酸含量变幅较大。发掘出油酸含量达60%以上的野生资源2份(19-6, A. duranensis和23-1, A. sp.), 亚油酸含量达40%以上的资源7份, 其中A. rigonii(编号为11-4)亚油酸含量高达48%, 是目前所发现的花生资源中亚油酸含量最高的种质。远缘杂交后代脂肪酸的变异远远超过亲本间的差异, 而且不同组合间的棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸含量差异达显著或极显著水平。通过远缘杂交获得了6份油酸含量达64.0%以上且棕榈酸含量在8.5%以下的新种质, 其中yz8913-8油酸含量达67.85%, 比其栽培种亲本提高近30个百分点, 且棕榈酸含量仅7.60%。SRAP检测表明, 这6份远缘杂交后代除整合了亲本的DNA片段外, 还产生了新的DNA片段, 有的还丢掉了亲本的某些片段。农艺性状分析表明, 其中4份种质的综合农艺性状较好, 具有重要育种利用价值。     

Pod Yield Comparison of Pure-Line Peanut Selections Simultaneously Developed from Georgia and Zimbabwe Breeding Programs

Crosses were made between two widely grown U.S. peanut (Arachis hypogaea L.) cultivars, ‘Florunner’ and Florigiant’, and two genotypes adapted to growing conditions on the plateau of tropical Africa, ‘Makulu Red’ and 486 GKP. F₂ seed populations were equally divided between Georgia and Zimbabwe. Subsequently, pedigree selection was practised simultaneously at both locations in the early segregating generations. The highest yielding pureline selections were then interchanged, and combined yield evaluations were determined over three growing seasons at each location. ‘Florunner’, ‘Florigiant’, and the Georgia pureline selections tested at the Georgia location had significantly higher pod yields than ‘Makulu Red’, 486 GKP, and the Zimbabwe selections. Conversely, the mean yield of the Zimbabwe selections tested m Zimbabwe was significantly higher than that of the Georgia selections. Thus, the breeding environment under which selection is conducted among cross populations strongly influences the yield adaptability of selected peanut genotypes.     

野生花生遗传物质渗入到栽培种的分子证据

花生属野生种具有高抗严重影响花生产量的主要病虫害的优良基因,花生区组二倍体野生种A.correntina对锈病、斑驳病毒病、PStV、蓟马、蚜虫、叶蝉、螨虫、玉米螟等多种病虫害也具有抗性.19份由珍珠豆型农家品种贺粤1号与A.correntina经可育性杂交获得三倍体F1代,F1代再经过人工染色体加倍、回交和多代自交选择,形成的能稳定遗传且性状优良的四倍体新品系,4份栽培品种和野生亲本A.correntina共24份材料用于SSR分析,40对SSR引物中有3对引物PM36、PM50、PM305,能在部分杂种后代（PM36：T60;PM50：J17、J20、J22;PM350：J7、S11、T62）中稳定地扩增出野生亲本的特异谱带,表明这些材料整合了野生亲本的遗传物质.SSR特异谱带可以作为这几份材料中野生亲本A.correntina的特异遗传标记.此外,有两对引物PM36、PM106能在一些杂种后代中扩增出父母本没有的DNA条带,使SSR分子标记表现出非共显性.     

Generation means analysis of resistance to peanut bud necrosis caused by peanut bud necrosis tospovirus in peanut

This study was conducted to evaluate the types of gene action governing the inheritance of resistance to peanut bud necrosis disease (PBND) in populations derived from three crosses involving two resistant (ICGV 86388 and IC 10) and one susceptible (KK 60–1) peanut lines. Populations were composed of P₁ P₂, F₁ F₂, BC₁₁, BC₁₂, BC₁₁S and BC₁₂S. These populations were evaluated for PBND incidence in a farmer's field in Kalasin province in north‐east Thailand, where PBND is a recurring problem. Results showed variations between crosses in the relative contributions of different types of gene effect. The results indicate that multiple genes control the PBND resistance trait, and that the two resistant lines differ in some of these genes. As non‐additive gene effects are important in all three crosses, selection for low PBND incidence in these crosses would be more effective in later generations.     

Inheritance of drought resistance related traits in two crosses of groundnut (<Emphasis Type="Italic">Arachis hypogaea</Emphasis> L.)

Groundnut (Arachis hypogaea L.) is an important oilseed crop grown in more than 100 countries across wide range of environments. Frequent occurrence of drought is one of the limiting factors adversely affecting groundnut productivity, especially in rainfed areas, and hence genotypes having high water use efficiency (WUE) under limited available water need to be developed. In groundnut, WUE is correlated with SPAD chlorophyll meter reading (SCMR) and specific leaf area (SLA). These two traits, SCMR and SLA, can be used as surrogate traits for selecting for WUE. In order to improve SCMR and SLA, and in turn WUE in groundnut, a good knowledge of the genetic system controlling the expressions of these traits is essential for the selection of the most appropriate and efficient breeding procedure. The present investigation was conducted to determine the gene action controlling the inheritance of SCMR and SLA in two crosses, ICG 7243 × ICG 9418 and ICG 6766 × Chico, and their reciprocals. Six generations of each cross (P₁, P₂, F₁, F₂, BC₁P₁, and BC₁P₂) were evaluated for SCMR and SLA at two stages of the crop growth viz., 60 and 80 days after sowing (DAS). For SCMR at 80 DAS, additive effects were important in both the crosses whereas predominance of dominance effects with duplicate epistasis was observed for SCMR at 60 DAS and SLA at both stages in both the crosses. Predominance of additive effect for SCMR at 80 DAS suggested effective selection could be practiced even in early generations whereas for SCMR at 60 DAS and SLA at both stages in both crosses, it would be better to defer selection to later generations. Further, recording of SCMR and SLA should be done between 60 and 80 DAS for screening the germplasm lines for drought tolerance.     

Potential for Incorporation of Early and Late Leafspot Resistance in Peanut*

A detached leaf technique was used to evaluate components of resistance to both early and late leafspot caused by Cercospora arachidicola Hori and Cercosporidium personatum (Berk, and Curt.) Deighton, respectively, for F₂ plants of two peanut (Arachis hypogaea L.) crosses (FESR 5-P2-B1 /PI 269685 and PI 35068Q/GP-NC 343), No negative correlations were obtained when comparing components of resistance to early leafspot with components of resistance to late leafspot, indicating that the resistances are inherited independently. A small number of F₂ plants had greater partial resistance to both leafspots than their parents when evaluated by an index including percent necrotic area, latent period and sporulation. Broad sense heritabilities of resistance components were moderate to high (0.4 to 0.8) for the F₂ populations. A visual sporulation rating scale was significantly correlated (0.8 to 0.9) with conidia per lesion and conidia per necrotic area. The data suggest that peanut cultivars resistant to both leafspots can be developed.