代谢组学研究--功能基因组学研究的重要组成部分

代谢组学(metabolomics)是上世纪90年代中期发展起来的一门对某一生物或细胞所有低分子量代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科。本文对代谢组和代谢组学的含义、代谢组学与其它组学的区别和关系、代谢组学研究的历史沿革、代谢组学在功能基因组学研究中的作用、代谢组学的研究现状与应用概况、代谢组学研究的技术等方面内容进行了介绍,并对当前代谢组学研究中存在的问题以及今后的发展趋势试作了探讨,提出了我国科学工作者利用代谢组学研究技术进行功能基因组学研究的必要性和可能性。     

多组学技术在红豆杉研究中的应用

组学技术及多组学联合分析已成为动植物分子生物学研究常用的技术手段,以转录组学、蛋白质组学及代谢组学为基础的组学技术,已被广泛应用于红豆杉的各项研究中。综述了近年来国内外有关基因组、转录组、蛋白质组与代谢组等组学技术在红豆杉分子标记开发、紫杉醇生物合成、功能基因、抗寒能力以及紫杉醇生物合成相关代谢物中的应用,讨论了这些工作对红豆杉研究的重要意义,为红豆杉分子育种、功能基因挖掘及紫杉醇生物合成分子机理研究提供理论依据,并为今后的研究工作提供思路。     

植物抗病基因研究进展

分子生物学技术的飞速发展及其在植物病理学中的广泛应用，为植物抗病基因的克隆奠定了坚实的基础。近40个植物抗病基因结构与功能的明确，有利于深入研究病原菌与寄主之间的相互作用关系，制定更为有效的植物病害防治措施。本文对植物抗病基因的克隆策略、结构与功能、抗病分子机制，以及植物抗病基因在转基因分子育种中的应用前景进行了综述。     

茶饼病诱导感、抗茶树品种的基因表达谱分析

为揭示茶树被茶饼病危害诱导的防御反应机制,本研究选择抗病和感病茶树品种为材料,通过转录组测序和数字表达谱分析茶树叶片被茶饼病危害前后的基因表达差异。结果显示,共筛选出差异表达基因974条,其中共有的为122条,抗病品种中特异364条,感病品种中特异的为488条。对差异表达基因进行分析发现,茶饼病危害主要影响了茶树体内代谢途径、内质网蛋白质加工、次生代谢产物的生物合成、植物病原相互作用、植物激素信号转导途径、淀粉与蔗糖的代谢、苯丙醇生物合成等通路中关键基因的表达水平,这些差异基因包括抗病蛋白基因(R protein)、水解酶基因、细胞壁加固基因、转录因子基因、植物激素及其信号转导基因、次生代谢和氧化酶类、转运蛋白等。利用RT-qPCR对筛选的6个基因进行验证,其表达模式与测序结果一致。本研究初步明确了茶饼病侵染对茶树基因转录水平的影响,为揭示茶树抗病的分子机制奠定了基础。     

基于组学技术探究甜菜耐盐机理研究进展

为揭示甜菜盐胁迫下的分子响应机制,利用组学技术发现并鉴定关键基因及蛋白,迅速给予甜菜耐盐机理新的依据。本研究综述了转录组学、蛋白质组学、代谢组学、基因组学在甜菜耐盐机理中的研究进展。目前研究指出转录组学、蛋白质组学可筛选出甜菜耐盐关键候选基因,如BvM14-SAMS2、BvM14-glyoxalase I、BvNHX等,并利用基因组学对所发现基因进行验证。同时,探讨代谢组学在甜菜盐胁迫研究中的应用,以期通过代谢产物的定量与定性测量评估基因功能,为甜菜盐胁迫相关研究提供新信息与新思路。下一步应不断深化各组学技术间的融合,强化多学科交叉融合意识并积极创新,以发掘更多优质的甜菜耐盐遗传种质资源与基因资源。     

花生全基因组抗病基因鉴定及其对青枯菌侵染的响应分析

花生是主要的油料作物之一,在生产过程中受到多种病原微生物的危害。培育和选用抗病品种是防治病害最经济有效的途径之一,而抗病基因是植物抵御病原微生物的重要基因。本文首次对花生抗病基因进行全基因组鉴定,发掘抗病候选基因4156个,其中RLK、RLP、NL、CNL、TNL这5种典型抗病基因分别有536、490、232、182和149个。抗病基因在染色体上分布不均匀,多数抗病基因集中在B02染色体上。转录组测序发现,抗病材料中特异表达的基因有111个,感病材料中特异表达的基因有104个,抗、感病材料均有表达的基因2216个、均不表达的有1725个。筛选出第1类响应青枯菌诱导的抗病基因5个,第2类持续上调表达抗青枯病基因65个。qRT-PCR成功验证了1个抗病候选基因Arahy.5D95TJ。本文对花生抗病基因的鉴定分析,为后续研究抗病基因功能与花生抗病的分子育种提供重要参考。     

组学技术应用于茶树物质代谢研究中的进展

茶树是多年生常绿木本植物,对种质资源进行有效地评价与分析是茶学研究的重要领域,茶树代谢产物如多酚类、咖啡碱、茶氨酸和多糖类等物质不仅是重要的植物天然产物,也是构成茶叶滋味、香气的特征品质成分,被广泛应用于食品、医药等行业。组学技术具有高通量、高灵敏度和系统性的特点,已成为生命科学研究中的强有力工具,也为茶树研究提供了新的方法。茶树系统生物学的研究离不开组学技术的发展,功能基因组学、蛋白质组学、代谢组学等技术已应用于儿茶素、氨基酸、咖啡碱、多糖等重要功能成分的代谢研究。本研究综述了组学技术在茶树物质代谢中的研究进展,对研究中的不足之处进行了阐述,并讨论了组学技术在茶树物质代谢研究中的应用前景。     

矿质元素缺失或不平衡与植物病害发生关系研究进展

研究表明,矿质元素缺失或不平衡不仅直接引起植物的非侵染性生理病害,而且对真菌、细菌等病原物引起的侵染性植物病害也有显著的影响。本文在阅读大量国内外文献的基础上,对矿质元素缺失或不平衡与植物病害发生的关系进行了综述,提出了这一研究领域存在的若干问题并对今后的工作进行了展望。以期将合理施肥做为化学防治和生物防治的补充措施,通过矿质营养调节增强植物的抗病能力,减少植物病害的发生,在提高作物产量和改善其品质的同时减少农药用量、减轻环境污染,促进中国农业的可持续性发展。     

玉米抗真菌病害基因挖掘与分子育种利用研究进展

由真菌引起的病害可以在玉米叶片、茎秆和雌穗等部位及生长发育的各阶段发生,严重影响玉米产量及品质。培育和种植抗病品种是控制病害的重要途径,随着现代分子生物学的发展,全基因组及多组学技术的利用为玉米抗病基因的挖掘及抗性机制的解析提供了更可靠和更便捷的方式,通过分子育种与常规育种技术相结合改良现有种质也逐渐成为培育抗性种质的有效方式。本文综述了玉米常见真菌病害的抗病遗传、基因克隆及其育种利用的最新进展,展望了新抗病基因的挖掘和机理解析、广谱抗病基因及基因编辑等技术在玉米育种中的利用,以期促进玉米优良抗病新品种的培育。     

植物三型信号分泌系统下的抗病基因防御机制

近年来随着对植物抗病机理及信号转导途径的深入研究和探索,以及通过分子生物学手段新的抗病基因和病原菌无毒基因不断被克隆,科研人员对于植物三型信号分泌系统中抗病（R）基因和无毒(Avr)基因的结构、功能,作用模式及作用机制具有更加深入的认识。深入研究病原菌—寄主之间的相互作用关系,为制定更为有效的植物病害防治措施提供了依据。该文通过对三型信号分泌系统中植物病原识别受体的组成部分,抗病基因的结构域及种类,抗病基因与无毒基因及相互作用的两种模式及具体机制的总结,从植物抗病基因角度探讨了三型信号分泌系统下植物的抗病机制并在此基础上进行了前景展望。     

植物离体诱变及在百合育种中的应用

植物离体诱变技术目前已广泛应用于作物优质、高产、抗病、抗逆等新种质的筛选中。综述了体细胞无性系变异简况、离体诱变育种采用的技术、抗性突变体的筛选技术以及检测方法、应用现状及在百合育种中的应用情况。分析了离体诱变育种的优势及在百合抗病育种中的应用前景。     

番茄抗叶霉病基因及分子育种的研究进展

叶霉病是危害保护地番茄生产的重要病害之一,是一种世界性的病害,能导致番茄产量下降,影响番茄生产的经济效益。防治该病的主要措施是培育抗病品种。抗病基因是抗病分子生物学和抗病育种的基础。随着生物技术的发展,已有多个抗性基因被鉴定和克隆出来,有的已经被利用在分子育种上,这为生产上有效控制番茄叶霉病病害提供了一条新途径。为了更好的控制病害,本文综述了叶霉菌生理小种的分化、克隆基因的结构和功能、抗性基因的遗传及抗叶霉病的分子机制,讨论了抗性基因的应用和基因工程的展望。     

观赏植物抗病育种现状

观赏植物种类繁多,在这些植物的育种、销售及栽培过程中,与植物病害相关的各种病原物也被广泛传播。因此,培育抗病品种一直是园艺育种工作者的重要目标性状之一。在粮食作物中,抗病育种方面已经投入了很大的人力物力,新的生物技术不断被用于作物新品种的培育。但对于观赏植物而言,这些新技术应用范围还极为有限。本综述对园艺植物抗病育种现状进行了总结,并对育种前景进行了预测。     

园艺植物化学诱变与抗性突变体筛选研究进展

从诱变材料和化学诱变剂的选择,诱变处理的方式、浓度和时间以及突变体的抗病、抗盐碱的定向筛选等方面总结了近年来园艺植物化学诱变与突变体筛选的研究进展,并对化学诱变技术的应用研究进行了展望。     

我国绿豆品种现状及发展趋势

绿豆是我国种植的主要食用豆之一,在我国农产品出口、调整种植结构、丰富人们膳食和农产品加工利用等方面具有重要作用。自20世纪80年代中期以来,我国共育成绿豆品种141个,育种手段实现了从农家品种提纯复壮、优异品种引进、系统选育、辐射诱变到杂交选育的转变,解决了绿豆品种中存在的生育期长、蔓生倒伏、产量低、抗性和适应性差等问题。特别是国家食用豆产业技术体系运行以来,杂交选育与分子标记辅助选择的结合,使新品种的产量、抗病虫性和适宜机械化收获等特性进一步提高。然而,受多种因素的影响,我国绿豆产业出现了种植面积先增后减、进口量连年增加、适宜机械化生产的优质专用和多抗品种缺乏等问题。本文在分析我国绿豆产业及品种发展状况的基础上,讨论了目前我国绿豆品种存在的问题,提出了今后绿豆品种改良的主攻方向,旨在为我国绿豆产业发展和品种改良等提供参考。     

性状相关的分子标记在甘蔗分子育种中的应用研究

分子设计育种在农作物品种改良中发挥了重要作用,但由于甘蔗基因组庞大且高度杂合,染色体呈非整倍性,导致其性状相关的分子标记辅助育种进展十分缓慢。为加快甘蔗育种进程,提高其育种效率和准确性,简述了甘蔗分子标记辅助育种现状及其瓶颈,并总结了应用于甘蔗的分子标记种类及其问题,阐明分子标记在甘蔗遗传连锁图谱构建中的作用,进而从甘蔗产量和糖分性状相关QTL的定位、主要抗病基因（抗褐锈病基因、抗黑穗病和抗黄斑病基因）的定位及其在抗病分子育种上的应用,以及关联分析方法在甘蔗重要性状研究中的应用等方面对性状相关的分子标记进行综述。最后对甘蔗重要性状相关分子标记辅助育种的机遇和挑战进行了展望,为甘蔗分子育种的深入研究提供理论依据。     

水稻稻瘟病抗性基因的定位、克隆及育种应用研究进展

稻瘟病是一种世界性的水稻病害,抗病品种的培育和种植是控制该病害最为经济有效的方法,而抗病基因的发掘与利用则是抗病育种的基础和核心。本研究就稻瘟病抗病基因的遗传、定位、克隆及育种应用情况进行了概述,介绍了稻瘟病广谱抗原和抗病基因、隐性抗病基因研究的最新进展,指出近一半的抗病基因是通过F2分离群体鉴定的,目前已定位的稻瘟病主效抗病基因超过86个,微效基因约350个,应用图位克隆等方法,20个稻瘟病主效抗病基因和2个微效基因已从不同的水稻品种中被克隆。这些基因的定位和克隆是有效开展稻瘟病抗性分子育种的基础。最后,结合笔者从事水稻稻瘟病抗性遗传的工作实践对稻瘟病抗病基因研究存在的问题进行了分析和展望,相信随着越来越多各类型抗性基因的生产应用,稻瘟病对水稻的危害最终能得到有效的控制。     

Screening techniques and sources of resistance to foliar diseases caused by major necrotrophic fungi in grain legumes

Summary Necrotrophic pathogens of the cool season food legumes (pea, lentil, chickpea, faba bean and lupin) cause wide spread disease and severe crop losses throughout the world. Environmental conditions play an important role in the development and spread of these diseases. Form of inoculum, inoculum concentration and physiological plant growth stage all affect the degree of infection and the amount of crop loss. Measures to control these diseases have relied on identification of resistant germplasm and development of resistant varieties through screening in the field and in controlled environments. Procedures for screening and scoring germplasm and breeding lines for resistance have lacked uniformity among the various programs worldwide. However, this review highlights the most consistent screening and scoring procedures that are simple to use and provide reliable results. Sources of resistance to the major necrotrophic fungi are summarized for each of the cool season food legumes. Marker-assisted selection is underway for Ascochyta blight of pea, lentil and chickpea, and Phomopsis blight of lupin. Other measures such as fungicidal control and cultural control are also reviewed. The emerging genomic information on the model legume, Medicago truncatula, which has various degrees of genetic synteny with the cool season food legumes, has promise for identification of closely linked markers for resistance genes and possibly for eventual map-based cloning of resistance genes. Durable resistance to the necrotrophic pathogens is a common goal of cool season food legume breeders.