河南长葛—安阳黄连木遗传多样性分析

本研究利用9对AFLP引物对河南省4个不同种群黄连木材料进行遗传多样性研究。结果表明,在4个不同的黄连木种群中,Nei's基因多样性指数He和Shannon信息指数I反映出其遗传多样性水平均处于中等水平,其中长葛(CG)种群尤为突出(I=0.45,He=0.30)。其次,在本研究中不同种群黄连木遗传分化系数Gst为0.108 1,这表明居群间的遗传变异占总遗传变异的10.81%,而89.19%的遗传变异存在于居群内,AMOVA分析表明7.89%的变异存在于居群间,92.11%的变异存在于居群内,两者都说明黄连木总的遗传分化主要来自居群内部,较低遗传分化则在其居群间存在。基因流Nm为4.13,表明较高的基因流可能是导致不同的黄连木居群具有较高遗传多样性的主要原因之一。     

青海湖裸鲤线粒体DNA D-loop区的遗传多样性及其遗传分化研究

为了科学有效地保护青海湖裸鲤的种质资源,对青海湖裸鲤的遗传多样性及种群结构进行研究是尤为重要。本研究采用PCR技术对青海湖裸鲤的4个种群（青海湖、可鲁克湖、甘子河、草搭连）155个个体的mtDNA D-loop区部分序列进行扩增,得到了754 bp的核苷酸序列。采用MEGA 5.05和DnaSP 5.10.1软件对序列进行分析,结果显示：155个个体中共检测出34个单倍型,单倍型多样性（Hd）为0.906±0.013,核苷酸多样性（Pi）为0.00556±0.00034。其中可鲁克湖种群的单倍型多样性0.422±0.093和核苷酸多样性0.00272±0.00066均低于其他3个种群,且该种群内的平均遗传距离（0.00276）低于群体间的遗传距离0.00522~0.00709。通过群体分化指数（Fst）和基因流（Nm）分析显示,可鲁克湖种群与其他3个种群之间有着明显的遗传分化（Fst〉0.26327,Nm〈0.69959）,且与甘子河种群分化程度最显著（Fst=0.45854,P〈0.01;Nm=0.29521）。但是系统发育树并未显示出明显的单系群,可能是水系间地理隔离格局的形成时间较晚。研究结果表明：青海湖裸鲤具有较高的遗传多样性,种群间出现了一定程度的遗传分化,特别是可鲁克湖种群已经高度分化,但其遗传多样性水平很低,应优先对其进行保护。     

贵州百里杜鹃保护区杜鹃属4个主要种的遗传多样性分析

本研究利用20对SSR引物,对贵州百里杜鹃保护区杜鹃属4个主要种包括马缨杜鹃、露珠杜鹃、大白杜鹃和皱叶杜鹃共120份材料进行遗传多样性分析,以明确贵州百里杜鹃保护区杜鹃属4个主要种的遗传多样性水平与种群遗传结构。结果显示,(1)共检测到等位基因(Na)101.25个,有效等位基因(Ne)共48.457个,多态位点百分数(P)、Shannon's多样性指数(I)、观察杂合度(Ho)、期望杂合度(He)和固定指数(F)平均值分别为96.25%、1.037、0.287、0.515和0.420;(2)种群间的遗传分化、基因流和分子方差分析(AMOVA)结果表明,4个种群的遗传分化系数(Fst)的平均值为0.133,基因流(Nm)的平均值为0.218;百里杜鹃保护区4个主要种的遗传变异主要来源于种群内(78%),种群间遗传变异为22%,与遗传分化系数结果一致;(3)UPGMA聚类、NJ聚类以及主坐标分析(PCoA)结果相似,将百里杜鹃保护区内的4个主要种聚为3大支。本研究的结果表明,大白杜鹃的遗传多样性最高;遗传变异主要来源于种群内;露珠杜鹃和皱叶杜鹃的遗传距离最小,遗传一致度最高。研究将为杜鹃属杂交亲本选配、良种选育和资源保护提供重要参考。     

不同种源黄连木遗传多样性研究

采用RAMP对我国不同地区的180份黄连木材料进行遗传多样性、种群内和种群间的遗传变异进行了研究。结果表明,13对引物组合所产生的115条DNA扩增片段中,有109条具有多态性,多态位点百分率PPB为94.78%;Shannon多样性指数I=0.5541,Nei's多样性指数H=0.38030,物种总基因多样性(Ht)为0.2963;种群内基因多样性(Hs)为0.3803,群体间基因分化系数(Gst)为0.2209,表明22.09%的变异存在于种群间,群体内的变异占总变异的77.91%;基因流(Nm)为1.7633,显示种群间的基因交流顺畅。     

江苏省杂草稻遗传多样性及其起源分析

前期调查研究表明江苏是中国杂草稻危害最严重的省份之一,尤其以苏中地区最甚。因此,本文利用具有多态性的33个共显性SSR标记,分析苏中地区的11个杂草稻种群以及苏南苏北部分杂草稻样品,以揭示江苏省主要杂草稻的遗传多样性及其来源。结果表明苏中地区11个杂草稻群体总的遗传多样性(He)为0.1661,Shannon指数(I)为0.2872;多态位点百分率达到87.88%,等位基因数(Na)为2.1515,有效等位基因数(Ne)为1.2887。其中,泰州的遗传多样性最高而南通地区的最低。杂草稻在地区之间的遗传分化(1%)显著小于杂草稻种群之间的遗传分化(39%),更小于种群内的遗传分化(60%)。聚类分析和主成分分析结果表明苏中和苏南地区杂草稻以籼型为主,苏北地区存在少量粳型杂草稻;苏中地区的杂草稻与现有栽培稻品种和普通野生稻没有明显的亲缘关系,但与曾经栽培过的杂交水稻品种有关。因此,本研究相对支持江苏省杂草稻可能主要来自栽培稻的基因重组或回复突变等产生野生性状即返祖遗传的假说。苏北地区的杂草稻可能来源于穞稻与现今栽培稻杂交的后代。     

滇西北玉龙雪山不同海拔川滇高山栎遗传多样性分析

本研究滇西北玉龙雪山川滇高山栎自然居群的遗传多样性,以保护和合理利用川滇高山栎资源。利用SSR分子标记对滇西北玉龙雪山不同海拔(2 750~3 500 m)川滇高山栎(Quercus aquifolioides)6个居群进行遗传多样性分析。结果表明川滇高山栎在物种水平上Shannon多样性指数(I)为1.64,Nei's基因多样性指数(He)为0.73,反映出川滇高山栎总的遗传多样性丰富,处于较高水平。由Shannon信息指数计算的值比Nei指数估算的居群遗传多样性高,但两者都一致表明6个居群的遗传多样性水平随海拔梯度的变化而表现相同的变化规律:海拔2 750 m至3 200 m川滇高山栎的遗传多样性随海拔的增高而增高,而海拔3 200 m至3500 m居群的遗传多样性水平有降低的趋势。川滇高山栎的Fst为0.09,表明9.00%遗传变异存在于居群间,而91.00%的遗传变异存在于居群内,AMOVA分析表明13.63%的变异存在于居群间,86.37%的变异存在于居群内,两者都说明川滇高山栎居群间存在较低的遗传分化,总的遗传分化主要来自居群内部。基因流(Nm)为2.44,表明较高的基因流可能是导致川滇高山栎具有较高的遗传多样性的主要因素之一。研究结果为川滇高山栎资源保护等研究提供了理论依据。     

中国辽宁省杂草稻遗传多样性及群体分化研究

杂草稻是指在稻田间或周边作为杂草类型而伴随栽培稻生长的水稻植株, 现已严重发生于中国辽宁省。2003—2005年对中国辽宁稻区的杂草稻进行了初步的考察、收集和整理, 对其植物学特性进行了初步研究;利用收集到的部分杂草稻、栽培稻和野生稻, 采用SSR分子标记方法对其遗传多样性和群体分化进行了初步研究。发现杂草稻植物学特性变异较大。SSR分子标记结果表明, 中国辽宁杂草稻具有较高的遗传多样性, 30对SSR引物中有26对在杂草稻中扩增出多态产物, 多态性位点所占比例为86.67%, Shannon多样性指数平均为0.762。杂草稻群体的基因分化系数(GST)平均为0.843, 杂草稻群体间的遗传分化较大, 遗传差异明显。中国辽宁杂草稻与当地粳型栽培稻血缘关系很近, 与籼稻和野生稻的遗传关系较远, 很可能起源于当地栽培稻品种, 是栽培稻种个体间自然杂交、回复突变等产生的退化类型,远距离种子调运促进了它的进一步扩散。     

新疆银叶真藓居群nrDNA ITS序列的遗传分化

银叶真藓是世界广布种。对于分布在中国新疆维吾尔自治区不同地理居群的银叶真藓的遗传结构及遗传多样性的研究还未见报道。本研究以采集的新疆地区18个居群的银叶真藓共47株植物样品,采用改良的快速提取法提取随机单株植物总DNA,运用分子生物学技术分析银叶真藓居群的遗传多样性。研究结果表明:新疆不同地理居群银叶真藓nrDNA ITS序列可分为35种单倍型,存在537个变异位点;分子变异分析(AMOVA)显示有88.76%的遗传变异发生在居群间水平,居群内部的遗传变异为11.24%,银叶真藓居群间的遗传分化程度大于居群内的遗传分化。居群遗传变异的分化系数(Fst)为0.887 59,基因流值(Nm)为0.063 3,由于Nm值小于1,可以说明各居群间的基因流低。单倍型多态性水平(Hd)为0.982±0.010,核苷酸多态性水平(Pi)为0.170 87±0.028 67。     

板栗品种资源分子水平遗传多样性研究

板栗为中国栗属的代表种,广泛分布于中国的寒温带、温带和暖温带,其分布区地形复杂,由于条件各异,形成了极其丰富的板栗品种。采用AFLP技术对收集到的86个板栗品种进行了分子水平的遗传多样性研究,结果表明,供试板栗群体间的遗传多样性(Dst)为0.072 8,群体内遗传多样性(Hs)为0.080 4,群体分化系数Gst为0.475 3,基因流Nm为0.452 9,供试板栗群体内分化比较严重。通过对AFLP分析的各个步骤进行反复试验,证明了以AFLP-荧光法来分析板栗品种资源分子水平遗传多样性是可行的方法。     

云南省5个雌雄异株工业大麻群体遗传结构评价

为了揭示雌雄异株工业大麻品种群体的遗传结构,本研究采用RAPD和ISSR分子标记对云南省5个典型的雌雄异株工业大麻品种群体(云麻1号~云麻5号)的遗传多样性和遗传分化进行了评价。结果显示,所用的4条RAPD引物和8条ISSR引物在5个工业大麻品种群体共120个个体中扩增出74个位点,其中多态位点64个,多态率达86.5%。5个工业大麻品种总的Nei's基因多样性(He)为0.309 5,群体内Nei's基因多样性介于0.216 7~0.287 8,平均值为0.251 3,遗传多样性水平呈现出:云麻3号云麻4号云麻1号云麻5号云麻2号;群体间遗传相似系数介于0.874 9~0.925 5,群体间基因流(Nm)为2.159 5,表明5个工业大麻品种群体之间遗传同质化程度较高。5个品种群体之间遗传分化系数(Gst)为0.188,即总的遗传变异中有18.8%存在品种群体之间,人工选择使工业大麻品种间遗传分化显著大于风媒传粉植物居群间遗传分化的平均值(Gst为0.100)。本研究结果表明,雌雄异株工业大麻品种群体遗传相似性较高,加大群体内选择纯化或者使用遗传背景差异大的群体开展工业大麻品种育种具有较大潜力。     

转植酸酶-抗菌肽融合基因水稻BPL9K的植酸酶活性分析

本研究检测了转植酸酶-抗菌肽融合基因水稻BPL9K及其杂交组合种子的植酸酶活性。结果表明:(1) 3个转化体的植酸酶活性差异极显著(p<0.01),BPL9K-1植酸酶活性最高,平均为28.82 U/g,BPL9K-4次之,平均为25.77 U/g,BPL9K-2最低,平均为17.11 U/g;各转化体的植酸酶活性均能稳定遗传;纯合体和杂合体间植酸酶活性差异不显著(p>0.05)。(2)植酸酶基因表达显著受遗传背景和栽培条件的影响,3个转化体盆栽的植酸酶活性均极显著高于大田(p<0.01);不同杂交组合的植酸酶活性差异显著(p<0.05),最高达到20.01 U/g,最低只有8.59 U/g。(3)常温储存6个月,BPL9K-1和BPL9K-2的植酸酶活性下降均不显著(p>0.05),但BPL9K-4的植酸酶活性均显著下降(p<0.05);常温贮存12个月,3个转化体的种子植酸酶活性均显著降低(p<0.05),但仍保持较高的植酸酶活性。证明在适宜条件下BPL9K可以进行较长时间的保存。本研究结果为高植酸酶活性水稻品种培育提供了技术支撑。     

基于SNP标记的大麦遗传多样性与群体遗传结构分析

为了评价大麦种质组合的配制,本研究对384份不同来源大麦种质资源的农艺性状和遗传背景进行分析,并选取了分布于大麦7条染色体上具有多态性的6 454个SNP标记进行群体遗传结构分析,结果表明:(1) 384份参试大麦种质资源的6个农艺性状中,除分蘖数外,其他性状表现基本接近正态分布。6个参试农艺性状统计量指标在环境、基因型、基因型与环境互作效应方面均达到极显著水平(p<0.01)。(2) SNP标记基因分型共分为8种类型。其中A/G类型的最多为2 386个;T/A类型的最少,为104个。平均各条染色体上分布922个,其中4H染色体上最多,为1 288个;1H染色体最少,为642个。(3)遗传结构分析结果显示,384份参试材料分为3个亚群,第1亚群有48份材料,第2亚群有149份材料,第3亚群有187份材料。本研究结果为分子标记辅助育种提供科学依据。     

水稻杂种优势遗传基础研究进展

杂种优势是一种普遍而广泛存在的生物学现象,作物杂种优势的遗传基础研究虽经历了百余年,但对其遗传机理的认识仍不甚深入。然而,在作物杂种优势的应用技术研究和杂交种的培育方面,成效斐然。本研究从杂种优势的经典遗传假说、水稻QTL单位点与杂种优势、QTL互作与杂种优势及基因差异表达与杂种优势等方面,综述了水稻杂种优势的遗传研究进展,提出在不同的杂交水稻组合中,显性作用、超显性作用和上位性互作效应均有体现,有利显性位点的积累可能是水稻亚种内杂种高产的基础,而少数超显性位点及基因间的互作可能在亚种间杂种优势中发挥着更重要的作用。随着籼粳亚种间杂种不育的遗传机制的破解,采用在籼稻或粳稻遗传背景下,通过籼渗粳或粳渗籼利用籼粳亚种间杂种优势的技术策略,已实现了杂交水稻高产育种的新跨跃。     

分子标记技术在宜机收玉米品种选育中应用策略

推广玉米全程机械化操作,关键在于由机械收穗向机械收粒转型,是节约成本、增加效益的有效手段。选育宜机收品种主要应从抗倒性强、成熟期一致、穗位整齐、籽粒成熟后脱水速率快、苞叶宜脱离等性状进行入手。本研究从宜机收品种特征特性分析,收集整理分子标记技术在相关性状方面研究成果,提出分子标记检测在宜机收品种选育中起到的作用。针对宜机收品种特征相关性状研究规律,提出了分子标记检测在玉米宜机收品种改良选育方向。研究结果为快速进行玉米宜机收品种选育提供综合的参考依据。     

桃EST-SSR引物的开发及通用性分析

本研究基于NCBI-EST数据库开发了4 526对桃EST-SSR引物,探究桃EST-SSR引物在蔷薇科30个物种的通用性,并对上述30个物种进行了聚类分析。结果表明,以单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸重复最多,分别占35.80%、36.43%和25.56%;抽选了100对EST-SSR引物在12个桃品种中共扩增出237个条带,其中有79对引物具有多态性;期望杂合度平均为0.38;观察杂合度平均为0.12;引物鉴别力平均为0.41;66.67%的桃EST-SSR引物在30个蔷薇科物种中扩增出多态性条带,说明桃EST-SSR引物在蔷薇科植物中具有较高的通用性。     

通过优化gRNA设计提高CRISPR/Cas9系统中基因编辑效率的方法

CRISPR/Cas9系统是一种广泛应用于动物、植物、真菌、细菌的新一代基因定点编辑技术,如何提高g RNA的编辑效率是该技术的关键点也是许多研究者关注的焦点。本研究利用CRISPR/Cas9技术对番茄miR167a前体序列进行基因编辑,根据番茄miR167a前体序列在线设计候选g RNA,同时结合体外编辑检测的方法筛选出能够在体外成功编辑的g RNA-G1,把其连接到含有荧光标记的pP1C.1C表达载体,转化番茄子叶,产生愈伤组织数116个,得到5个含有表达载体的材料,经测序发现,其中3个材料发生了编辑。结果表明,通过体外检测和在线软件设计相结合的方法来快速检测g RNA的编辑效率,能筛选出最优的g RNA用于载体的构建,与未采用体外编辑检测来设计g RNA的方法相比,显著提高了CRISPR/Cas9的编辑效率。本研究通过优化g RNA,创新了一种高效利用CRISPR/Cas9进行基因编辑的方法。     

棉花CML基因家族成员鉴定与功能分析

【目的】类钙调素(Calmodulin-like,CML)蛋白是1种重要的Ca2+传感器,在调节植物应激反应机制中起重要作用。对CML基因家族进行全基因组学分析,以便深入研究CML基因在棉花逆境胁迫下的作用。【方法】利用生物信息学的方法进行了棉花CML家族成员的鉴定。利用转录组数据和反转录聚合酶链式反应分析陆地棉(Gossypium hirsutum L.)CML基因在盐胁迫下的表达模式。利用病毒诱导基因沉默技术对GhCML44-2基因进行沉默并进行功能验证。【结果】在陆地棉(Gossypium hirsutum L.)、雷蒙德氏棉(G. raimondii Ulbrich)、亚洲棉(G. arboreum L.)中分别获得了154个、74个、78个CML蛋白。进化树和保守基序分析表明,GhCML蛋白分为8个亚类,都含有保守的EF-hand结构域;在盐胁迫下,107个GhCML基因在叶和根中有显著的差异表达,且在根和叶中的差异表达模式不同。启动子分析表明,这些基因启动子中存在多种不同的胁迫响应元件;利用病毒诱导基因沉默技术成功沉默GhCML44-2的棉株相较于对照更加不耐盐。【结论】该研究结果有助于了解棉花CML基因家族的进化与功能,为后续研究其功能提供了一定的理论依据。     

光合作用信号途径调控陆地棉矮化的机理研究

【目的】了解光合作用信号途径基因调控陆地棉矮化的机理。【方法】以现蕾期陆地棉矮化突变体LA-1及其近等基因系LH-1茎尖为材料,通过同位素标记相对和绝对定量(Isobaric tags for relative and absolute quantitation, i TRAQ)结合液相质谱串联(LC-MS/MS)的定量蛋白质组学技术及定量反转录-聚合酶链式反应(Quantitative reverse-polymerase chain reaction, qRT-PCR)技术,分析两种材料中蛋白水平及m RNA水平基因表达情况,并通过生理生化方法检测两种材料光合能力差异。【结果】光合作用信号途径差异表达蛋白PsbO、PsaE、PsaH、PetF-1、PetF-2在LA-1中表达量下调,PetC和delta表达量上调。m RNA水平,除delta基因在两种材料中表达量无显著差别外,其它基因与蛋白水平具有同样的表达趋势。现蕾后,LA-1的净光合速率(P_n)、气孔导度(Cond)显著小于LH-1,蒸腾速率(Tr)极显著小于LH-1,而胞间CO2浓度(Ci)无显著差异。与LH-1相比,LA-1的实际光化学效率(Y_Ⅱ)、光系统Ⅱ(PS Ⅱ)的潜在活性(F_v/F_0)显著减少,叶绿素荧光非光化学猝灭(NPQ)显著增大。【结论】陆地棉矮化突变体LA-1的矮化与光合作用信号途径存在相关性,为进一步研究LA-1矮化的分子机理及棉花的矮化育种提供基础。     

外源物质调控芥蓝幼苗MAM3基因表达及其生物信息学分析

萝卜硫苷的水解产物(萝卜硫素)对人体具有很强的抗氧化和防癌抗癌功效。本研究利用亚硒酸钠和茉莉酸甲酯处理芥蓝7 d幼苗,探究其对萝卜硫素含量及MAM3基因表达量的影响,并对MAM3蛋白进行生物信息学分析,以探寻萝卜硫素合成代谢过程的分子机理。结果显示,硒和茉莉酸甲酯处理都能提高芥蓝幼苗萝卜硫素水平,茉莉酸甲酯使萝卜硫素水平极大提高,且MAM3基因在茉莉酸甲酯的刺激下表达量与萝卜硫素水平一致。通过克隆所得MAM3基因测序发现,其开放阅读框序列1 518 bp,可编码505个氨基酸。通过一系列在线软件对MAM3蛋白进行生物信息学分析,预测MAM3蛋白为稳定的亲水蛋白,隶属于HMGL-Like大家族,是一种叶绿体蛋白,MAM3蛋白有58个磷酸化位点,且预测其蛋白结构元件中30.50%为α-螺旋、47.52%为随机卷曲、21.98%为延伸链;通过氨基酸序列多重比对发现,其与欧洲油菜、甘蓝有高度同源性。该结果证明,MAM3基因在萝卜硫素合成过程中起着重要作用。本研究结果为高萝卜硫素芥蓝品种的选育提供实践依据;对MAM3蛋白的生物信息学分析,为进一步深入研究MAM3基因功能打下理论基础。     

安康市城区绿地芳香植物多样性分析

通过调查安康市主城区不同类型城市绿地中芳香植物的树种资源应用情况,分析其种类构成、重要值、多样性、乔灌比等指标,得出安康市适应种植的芳香植物品种,为安康市资源优化配置提供理论参考。采用野外调查和资料查阅相结合的方法,对研究区内各样地芳香植物的种类构成、物种多样性等进行实地调查。安康市主城区共有芳香树种60种22科42属,乡土树种51种,主要优势种为香樟、桂花、红叶石楠等;乔灌比值为1.45;常绿与落叶比值为0.93;芳香乔木中Margalef、Shannon-Wiener、Simpson、pielou指数分别为2.793、2.314、0.841、0.733,芳香灌木各指数分别为1.960、1.703、0.711、0.635;芳香程度以芳香48种为主,香味来源以花香51种为主。通过调查和数据分析,不同的城市绿地所含芳香植物品种多样性均存在不同。结合安康市未来宜居环境建设的发展趋势,对安康市园林城市建设中芳香植物的应用提出改善策略。