外源喷施米质改良剂对香稻产量、品质、香气2-乙酰-1-吡咯啉和微量元素的影响

为了研究由氨基酸肥(AAF)、品质调控剂(RQP)和增香剂(RFS)单一及复合组分对香稻产量、品质、香气2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)和微量元素的影响,同时提高水稻生产集约化程度,减少生产过程中的劳动力投入。2015年在华南农业大学农场以‘象牙香占’和‘桂香占’为材料进行大田试验,在破口期喷施米质改良剂,研究单一类型改良剂及复合组分对香稻产量品质、香气2-AP和微量元素质量分数的影响。单一米质改良剂处理分别为1.5kg·hm~(-2) AAF,3kg·hm~(-2) RQP和3kg·hm~(-2) RFS,复合米质改良剂处理包括3kg·hm~(-2) RFS+3kg·hm~(-2) RQP和3kg·hm~(-2) RFS+1.5kg·hm~(-2) AAF。结果表明:复合米质改良剂处理显著增加香稻的千粒质量和产量,增加幅度分别达到2.26%~4.88%和8.46%~12.43%;但单一米质改良剂处理下只有3kg·hm~(-2) RQP达到相同效果。各处理均能够显著降低香稻的直链淀粉质量分数、垩白粒率和垩白度,而复合米质改良剂还能够显著提高‘象牙香占’的糙米率和精米率。此外,复合米质改良剂处理较相应的单一米质改良剂具有更高的籽粒2-AP、Se和Zn质量分数。3kg·hm~(-2) RFS+1.5kg·hm~(-2)AAF是所有处理中效果最好的,因其处理后的香稻具有最大的千粒质量与产量及最高的籽粒2-AP、Se和Zn质量分数。     

香稻不同发育时期香味物质的变化分析

【目的】掌握香稻整个生长发育过程中香味物质成分的变化特性,重点揭示特征香味物质 2- 乙酰 -1- 吡咯啉（2AP）在不同时期籽粒中的变化规律。【方法】采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱 - 质 谱技术（GC-MS）,以美香占 2 号和象牙香占两个广东优质丝苗米为研究对象,分别采集拔节期叶片,孕穗期 颖花,孕穗期枝梗,花后 10、20、30 d 籽粒,花后 10、20、30 d 颖壳,糙米和精米等不同时期的 11 份样品进 行香味物质鉴定。【结果】两个香稻品种共鉴定出 7 类,63 种香味物质,多数样品中香味物质数量为 35~40 种, 其中 14 种化合物在所有样品中均被检出。两个品种在孕穗期香味物质种类最多、含量最丰富：美香占 2 号孕穗 期枝梗中含 43 种香味物质,其中 19 个化合物含量达峰值;象牙香占孕穗期颖花中含 42 种香味物质,其中 16 种化合物含量达峰值。花后 10 d 颖壳中含香味物质种类最少,分别为 28、27 种。2AP 在除颖壳外的其他组织中 均被检出,在叶片中含量最高,达 100~120 ng/g;随着籽粒成熟 2AP 含量呈下降趋势,美香占 2 号各时期籽粒 中 2AP 含量均低于象牙香占。糙米和精米中约含 40 种香味物质,烃类、醛类和醇类含量较高,精米中多数香味 物质含量低于糙米。1,2,4- 三甲基苯、异佛尔酮只在美香占 2 号精米中被检出,而苯乙醛、1- 辛烯 -3- 醇和 γ- 壬内酯在象牙香占精米中被特异检出,这些香味物质可能对两种米饭特征风味的塑造起重要作用。【结论】两 个香稻品种在生长过程中香味物质变化特性相似,孕穗期是香味物质积累的关键时期,随着籽粒成熟 2AP 含量 呈下降趋势,美香占 2 号各时期样品中 2AP 含量均低于象牙香占,但其精米中烃类、醛类、醇类、酮类和酯类 等多数化合物含量均高于象牙香占。     

猪IGF-1R胞外域编码区2种单倍型对基因表达的影响

试验从筛查到的大型猪和小型猪胰岛素样生长因子1受体（IGF-1R）基因胞外域编码区上的4个同义突变形成的2种单倍型入手,分析不同猪种IGF-1R的2种单倍型是否影响其转录和翻译。通过构建包含IGF-1R 2种单倍型的表达载体（大型猪组命名为LP组,小型猪组命名为BM组）,利用qRT-PCR和Western blot,在转录和翻译水平上分析大型猪和小型猪IGF-1R的2种单倍型对基因表达的影响。结果表明：LP组的IGF-1R mRNA表达量显著高于BM组（P<0.01）;进一步检测发现,与LP组相比,BM组的IGF-1R蛋白质表达量显著降低（P<0.05）。大型猪和小型猪IGF-1R胞外域编码区2种单倍型在转录和翻译水平影响基因表达,进而可能调控动物的生长发育,为进一步研究小型猪形成机制提供数据。     

利用CRISPR/Cas9技术编辑BADH2-1/BADH2-2创制香米味道玉米新种质

【目的】香味是作物的重要食味品质之一。2-乙酰-1-吡咯啉（2-acetyl-1-pyrroline,2-AP）是主要香味物。BADH2是控制水稻等作物香味性状的关键基因,敲除该基因可以产生香味稻米。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在北京市农林科学院自育的玉米骨干亲本京724上敲除BADH2同源基因,以期获得有香米味道的玉米新种质材料。【方法】利用Ensembl数据库在线BLAST工具,将水稻OsBADH2蛋白序列在拟南芥、水稻和玉米蛋白序列数据库中进行序列比对,获得上述3个物种的BADH基因家族成员,并利用UniProt蛋白数据库中的结构域信息进行验证。进一步使用MEGA软件进行系统进化分析,获得玉米BADH2同源基因作为候选编辑靶标。基于CRISPR/Cas9基因编辑技术的原理,在候选基因的外显子处设计特异性靶点,并构建入CRISPR/Cas9基因编辑载体。再以玉米自交系京724为受体,利用农杆菌介导的遗传转化方法,通过磷酸甘露糖异构酶基因（phosphomannose isomerase,PMI）抗性筛选获得阳性转基因植株。转基因株系经测序明确其在靶基因中产生的突变类型。利用气相色谱质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）检测基因编辑株系T₁籽粒中香米主要香味物质2-AP的含量,以确认京724在基因编辑前后2-AP含量的变化。【结果】系统进化分析发现,玉米中存在2个BADH2同源基因,分别命名为ZmBADH2-1和ZmBADH2-2。ZmBADH2-1位于第4染色体,ZmBADH2-2位于第1染色体。2个基因均包含15个外显子和14个内含子,第4外显子间的核苷酸序列高度同源。在2个基因的第4外显子区域设计靶点并构建入CRISPR/Cas9基因编辑载体,通过遗传转化获得28株转基因株系。PCR扩增及测序分析结果显示,其中10株材料的2个ZmBADH2s在靶点区域均发生突变,突变基因型包括双等位突变和多等位突变,突变类型为不同数量的碱基缺失和插入。质谱检测结果显示玉米ZmBADH2双基因突变体籽粒中存在与香稻同样成分的2-AP。随机选取的4个T₁代基因编辑株系籽粒中,2-AP平均含量分别为438.29、404.63、348.65和161.82 μg·kg^-1,而未经过编辑的京724中未检测到2-AP。【结论】利用CRISPR/Cas9技术对玉米ZmBADH2-1和ZmBADH2-2同时进行定点敲除,创制出籽粒中具有香米味道的玉米骨干亲本新种质材料。     

香稻香气特征化合物2–乙酰基–1–吡咯啉测定方法的建立

建立了一种利用顶空固相微萃取–气相色谱法(HS–SPME–GC)检测香稻香味特征化合物2–乙酰基–1–吡咯啉(2–acetyl–1–Pyrroline,2–AP)的方法。在合成2–AP标准物质的基础上,通过正交试验得到最佳萃取条件为萃取温度60℃、萃取时间45 min。在最佳萃取条件下,该检测方法的线性范围为0.5~4.0μg/g,相对标准偏差≤8.54%,回收率为96.3%~103.5%,检出限为0.045 5μg/g,定量限为0.152μg/g。利用该方法测定6种不同香稻大米2–AP的含量,结果表明,该方法能有效地检测香米的2–AP含量。     

猪抗酶1基因核心启动子区鉴定及单倍型转录活性比较

通过双荧光素酶报告基因载体系统检测猪抗酶1(AZ1)基因启动子转录活性,分析蓝塘和长白猪群体AZ1基因启动子SNP及单倍型,在此基础上比较不同单倍型转录活性。结果表明:-453/+79为核心启动子区;在2个群体中检测到AZ1基因启动子8个SNPs,分别为-713 TC、-584 AC、-476 GA、-365 TC、-348 CT、-294 GC、-288 TG和-234 TC,蓝塘猪群体具有更丰富的单核苷酸多态性,而长白猪群体仅在-288座位存在GG和GT 2种基因型,其他7个SNPs均为纯合状态;蓝塘猪群体LTH1单倍型(TAGCCGTC,-713/-234)频率为0.526,为蓝塘猪优势单倍型,其次为LTH2(TAGCCGTT),频率为0.166;长白猪群体优势单倍型为Landrace-H(TAGTCGGT),频率为0.939。LTH1转录活性高于LTH2和Landrace-H,推测-234 TC、-365 TC和-288 TG座位是造成不同单倍型转录活性差异的原因。     

苦瓜α-苦瓜素基因启动子克隆与单倍型分析

为探明α-苦瓜素基因的表达调控规律,从苦瓜种质Y5中克隆了α-苦瓜素基因上游包括起始密码子在内的1 620 bp序列,选取转录起始位点上游1 500 bp序列,利用PlantCARE在线启动子预测工具进行分析。结果表明,α-苦瓜素启动子除了含有TATA-box和CAAT-box等核心元件外,还含有光响应元件、赤霉素响应元件、热胁迫响应元件、干旱应答元件、水杨酸应答元件、茉莉酸应答元件等。以28份苦瓜种质为材料,分析了α-苦瓜素启动子区域SNP和InDel分布情况,共发现24个SNP位点和1个InDel,28份苦瓜种质资源共存在4种单倍型。3个SNP位于转录因子结合位点,可能对α-苦瓜素基因的表达调控有重要作用。     

不同分离方法获得的冬虫夏草无性型菌株的交配型 基因MAT1-2-1的初步分析

对采用不同分离方法获得的40个冬虫夏草（Ophiocordyceps sinensis）无性型菌株进行交配型基因MAT1-2-1的PCR特异扩增,并随机取其中7个拼接好的MAT1-2-1的碱基序列,与4个来自GenBank 数据在内的共11个样品构建了系统发育树。结果表明,采自青海的7个供试菌株,连同GenBank中来自青海的菌株（FJ654176）共同组成了一大类群,而GenBank中其他地区的菌株则聚成另外的类群;随机分离得到的10个单子囊孢子菌株全部含有MAT1-2-1基因, MAT1-1: MAT1-2未见按4:4进行分离,提示冬虫夏草极有可能是同宗配型。     

猪黑素皮质素受体4基因的单倍型检测与分析

黑素皮质素受体4（melanocortin 4receptor,MC4R）是G蛋白耦联受体超家族的一个成员,在人和许多动物的体重、能量稳态和采食量的调控中发挥重要作用。现采用直接克隆测序的方法对23头长白猪、25头大白猪、19头民猪和7头野猪的MC4R基因进行了测序与分型。共检测到SNP位点72个,其中发生频率在2次以上的SNP位点有6个,有3个为错义突变,引起了多肽链氨基酸的替代;6个SNP位点共组成了14种单倍型,其中H1、H3、H5、H6、H7、H9、H11和H14为首次发现的单倍型。     

不同分离方法获得的冬虫夏草无性型菌株的交配型基因MAT1-2-1的初步分析

对采用不同分离方法获得的40个冬虫夏草(Ophiocordyceps sinensis)无性型菌株进行交配型基因MAT1-2-1的PCR特异扩增,并随机取其中7个拼接好的MAT1-2-1的碱基序列,与4个来自GenBank数据在内的共11个样品构建了系统发育树。结果表明,采自青海的7个供试菌株,连同GenBank中来自青海的菌株(FJ654176)共同组成了一大类群,而GenBank中其他地区的菌株则聚成另外的类群;随机分离得到的10个单子囊孢子菌株全部含有MAT1-2-1基因,MAT1-1:MAT1-2未见按4:4进行分离,提示冬虫夏草极有可能是同宗配型。     

南方稻区主栽香稻品种香味基因 Badh2 基因型分析

【目的】香味是水稻重要的品质性状之一,直接影响消费者对稻米蒸煮食味的感官评价。香稻资源的筛选和香味基因的鉴定与利用对香稻遗传育种以及香稻产业发展具有一定的实践意义。Badh2 是目前已被克隆的控制水稻香味的主效基因,明确该基因不同突变类型在南方地区香稻主栽品种中的分布与利用程度,可更好地服务于南方稻区的香稻育种研究。【方法】利用香味基因 Badh2 的 KASP 功能性分子标记,对 30 份南方香稻主栽品种 Badh2 进行基因分型分析,并采用咀嚼法、KOH 浸泡法、HS-SPME/GC-MS 联用技术对以上香稻品种进行香味表型鉴定,同时对主栽香稻品种的香源亲本进行溯源分析。【结果】KASP 分子标记可准确地对香味基因 Badh2 进行基因分型,南方稻区种植推广的 30 份香稻品种 Badh2 等位变异基因分型结果均为 Badh2-E7型突变,并且利用多种香味检测方法鉴定以上香稻均具有香味。对香稻品种的香源亲本溯源分析发现,南方稻区香稻品种香源亲本来源比较单一,主要是包括象牙香占、Basmati 370 等,其中以象牙香占为香源亲本占比约30%,以 Basmati 370 为香源亲本占比约 13%。【结论】通过 KASP 基因分型技术可实现对香稻进行大批量快速鉴定,本研究中所涉及的南方主栽香稻品种的 Badh2 等位基因型均为 Badh2-E7 型,香味基因基因型背景较为单一,可能与香源亲本来源单一有关。未来在南方稻区的香稻育种中,可以适当引入新的香味基因,丰富香味基因的遗传背景,培育更多香味类型的香稻品种。     

利用CRISPR/Cas9技术编辑水稻香味基因Badh2

【目的】稻米香味是水稻品质改良的一个重要内容,其性状主要受1个隐性基因Badh2的控制。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术将常规品种中的Badh2进行编辑,从而获得Badh2发生突变的基因编辑株系,使香味性状得到改良。【方法】利用CRISPR/Cas9基因编辑的原理,在水稻Badh2的第2和第7外显子处设计靶点,通过BLAST分析确定其特异性并构建到CRISPR/Cas9表达载体。以浙江省主要推广的水稻品种嘉58和秀水134的愈伤组织为受体,利用农杆菌介导的遗传转化法,通过潮霉素抗性筛选获得阳性转基因植株。转基因株系经测序明确其在Badh2的突变类型,经PCR分析与鉴定获得Badh2发生突变并无转基因标记成分的稳定株系。利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测基因编辑株系糙米米粉中2-AP的含量,明确其香味成分与非转基因对照之间的差异。【结果】在水稻第2和第7外显子处设计靶点构建表达载体,通过遗传转化转基因株系的Badh2完成了定向突变。共获得T₀代嘉58基因编辑的株系15株,在第2外显子处发生突变的有8株5种不同的突变类型,均为不同单碱基插入不同位点;在第7...     

水稻稻米香味基因的遗传研究及其在育种中应用的研究进展

香味是香稻的一项重要品质性状,成为水稻研究的热点之一.香稻拥有食味品质好、经济价值高等优点,倍受青睐.综述了近年来水稻香味的化学成分、遗传机理、基因定位及克隆等方面的研究工作.并对水稻香味的育种研究和应用进行了展望.     

Genetic Variation of EPAS1 Gene in Tibetan Pigs and Three Low-Altitude Pig Breeds in China

Endothelial PAS domain protein 1（EPAS1）, also called hypoxia-inducible factor-2, is a key regulatory factor of hypoxic responses and plays an essential role in high-altitude adaptation in mammalian species. In this study, polymorphisms of EPAS1 were detected in 217 individuals from 2 Tibetan pig populations and 3 low-altitude pig breeds by DNA pooling, PCR-SSCP, PCR-RFLP and DNA sequencing methods. A total of 14 synonymous polymorphisms were identified in the coding region. The analysis suggested that SNP1（G963A）, SNP7（C1632T）, SNP10（G1929A） and SNP11（G1947A） showed potential association with high-altitude environment because of their particular variation patterns in Tibetan pigs. Linkage disequilibrium（LD） of these SNPs was analyzed. One common LD block including 5 SNPs clustering in exon 12 was identified in all studied pig populations. Haplotype H1（AGGTC） in LD block was dominant in Tibetan pigs（76.6 and 74.2% in Linzhi（LZ） and Chayu（CY） pigs, respectively） and segregated at higher frequency than that in low-altitude pig breeds（52.3, 58.7 and 56.2% in Wuzhishan（WZS）, Min（M） and Laiwu（LW） pigs, respectively）, indicating that H1 may relate to adaptation to high altitude in Tibetan pigs. These findings raise hope that EPAS1 gene can be a candidate gene that involved in adaptation of high altitude in Tibetan pigs.     

野生稻优良基因的发掘利用研究进展

野生稻中蕴含着大量抗生物胁迫和耐非生物胁迫的基因,是栽培稻品种进一步改良的天然遗传种质资源库。对野生稻中抗虫、抗病、抗逆、高产等优良基因的发掘及定位作了概述,并对野生稻优异基因的利用前景进行了展望。     

用SSR标记对部分粳稻品种抗瘟基因Pi-1的检测

用SSR分子标记RM144对黑龙江省40个粳稻品种(系)的抗稻瘟病基因Pi-1进行检测。结果表明,检测到富士光等10个水稻品种(系)含有Pi-1抗瘟基因,明确了该基因在黑龙江省部分粳稻品种中的分布情况,可为抗病育种和稻瘟病的防治提供理论依据。     

动物CACNA2D1基因研究进展

CACNA2D1基因是编码动物L-型钙离子通道2αδ1亚基的基因。有研究表明,CACNA2D1基因可影响钙离子通道钙流的性质,其单核苷酸变异与某些疾病有关。综述了CACNA2D1基因在生物学特性、染色体上的位置、基本功能、表达调控及其单核苷酸多态性与疾病的关系等方面的最新研究成果。     

水稻TWH1基因启动子的克隆及表达分析

启动子是基因表达的重要调控元件。利用PCR方法克隆了控制水稻颖壳发育的候选基因TWH1的启动子,并将启动子片段与GUS报告基因融合构建了重组表达载体。通过农杆菌介导的方法将其导入水稻愈伤组织,转基因植株经GUS染色分析显示,各个发育时期的茎秆、叶片、叶鞘、雌雄蕊和孕穗期的颖壳中都有GUS活性表达,但在根和抽穗后的颖壳中未检测到GUS活性。该结果对进一步研究TWH1基因的功能奠定了基础。