甘蓝型油菜苗期耐淹性状主基因+多基因遗传分析

长江中下游是中国油菜主产区,该地区油菜播栽期间雨水多,易产生湿害,造成产量下降。所以研究甘蓝型油菜苗期耐淹性的遗传规律,对选育耐淹性强油菜新品种,提高油菜产量意义重大。本文应用甘蓝型油菜品种WR-4 (耐淹)和WR-5 (不耐淹)杂交后代衍生的6个世代(P₁、F₁、P₂、B_1:2、B_2:2、F_2:3)群体为材料,全淹6 d后去水恢复生长,去水后第7天调查死苗率,以此为耐淹性指标,于2012和2013年对6个世代群体家系进行耐淹性鉴定。应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型多世代联合分析方法对耐淹性进行遗传分析。结果表明,2个年度该家系群体苗期耐淹性的最适遗传模型分别是E-0和B-3,即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因和2对加性主基因模型。由此可见,该家系群体甘蓝型油菜苗期耐淹性主要受2对主基因控制,主基因存在加性、显性和上位性效应。当有显性效应存在时(2012年),主基因显性效应值|h_a|=0.3475,|h_b|=0.0069,大于主基因加性效应值|d_a|=|d_b|=0.0036。B_1:2、B_2:2和F_2:3群体的主基因遗传率(h²_mg),2012年分别为36.25%、61.40%和61.84%,平均为53.16%;2013年分别为8.30%、30.48%和43.13%;平均为27.30%。2年平均,环境变异占表型变异的59.77%。上述结果表明,甘蓝型油菜苗期耐淹性受2对主基因型控制,但环境对耐淹性状的表型影响较大。F_2:3家系群体苗期耐淹性遗传率较高,因此育种上可在早期世代对耐淹性状进行选择。     

甘蓝型油菜耐荫性的品种差异

以耐荫性强、弱不同的4个甘蓝型油菜品种为试材,比较研究了不同品种甘蓝型油菜的光合生理特性。结果表明：在遮荫（1/4自然光下处理20 d）条件下,与不耐荫品种相比,耐荫品种的单株干重、比叶重、RuBP羧化酶活性、希尔反应活力、PSⅡ活性下降幅度较小,而叶绿素组分中叶绿素b所占比例较高。说明耐荫的甘蓝型油菜品种具有较     

甘蓝型油菜细胞质雄性不育性的基因分析

通过对３８４Ａ、２１７Ａ两个甘蓝型双低油菜细胞质不育系及其保持系、恢复系、杂种Ｆ１、Ｆ２及ａＢＣ１（不育系×杂种Ｆ１）、ｂＢＣ１（杂种Ｆ１×保持系）等群体中植株的育性观察和分析，初步查明３８４Ａ、２１７Ａ均属孢子体不育。雄性不育性是由细胞质中的不育基因和细胞核中的隐性基因相互作用的结果。３８４Ａ具有一对隐性不育核基因，２１７Ａ具有两对隐性不育核基因，且３８４Ａ的一对隐性核不育基因与２１７Ａ的任何一对隐性不育核基因不存在等位关系。３８４Ａ的基因型为Ｓ（ｒ１ｒ１），２１７Ａ的基因型为Ｓ（ｒ２ｒ２ｒ３ｒ３）。     

转ZmPEPC与ZmPPDK基因拟南芥对干旱胁迫的反应

为探究干旱胁迫对转玉米高光效基因ZmPEPC与ZmPPDK拟南芥的影响,本研究选用2个转PEPC基因株系(PC90,PC73),2个转PPDK基因株系(PK17,PK26),1个转PEPC+PPDK基因株系(PCK110)和对照株系(GLC)为试验材料。在幼苗期分别用150mmol/L和250mmol/L甘露醇(Mannitol)模拟干旱胁迫处理,测定幼苗根长,结果显示,在胁迫处理下,转PEPC、PPDK和PEPC+PPDK基因拟南芥幼苗的平均相对根长分别较对照增加了43.8%,48.4%和50.6%。在成株期进行干旱胁迫处理,测定莲座叶片的叶绿素荧光参数,叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛含量和成株死亡率,结果显示,在胁迫处理下,供试材料F0增加,Fv/Fm减小,对照F0增幅最大,为20.4%,Fv/Fm最小,为0.78;转PEPC、PPDK和PEPC+PPDK基因拟南芥株系平均相对叶绿素含量分别较对照增加12.6%,15.4%和23.1%;可溶性糖含量分别较对照增加3.0%,16.3%和24.4%;可溶性蛋白含量分别较对照增加0.6%,10.8%和15.4%;丙二醛含量较对照降低,分别为对照的93.5%,90.3%和84.10%;死亡率分别为12.3%,13.3%和6.7%,极显著低于对照(87.7%)(P<0.01)。上述结果表明,玉米高光效基因ZmPEPC和ZmPPDK可增强拟南芥抵抗干旱胁迫的能力,且这两个基因的共表达可能存在协同作用。     

甘蓝型油菜GPAT6基因在酵母和拟南芥中的表达分析

利用同源克隆法获得‘湘油15’中长度为1 506 bp的GPAT6基因,并通过酿酒酵母质粒YES2.0和特异性启动子Napin构建了酵母表达载体和植物种子特异表达载体,分别转化酵母和拟南芥。气相色谱分析表明：转BnGPAT6基因的酵母中C14:0脂肪酸比对照高一倍,而C16:0,C16:1,C18:0和C18:1所占比例均明显下降。转基因拟南芥4个株系中种子的总含油量均下降,其中C16:0、C18:2和C18:3的比例略有升高。推测BnGPAT6在油菜中的功能与含油量关系不大,可能参与几丁质、软木脂等物质的生物合成途径。     

甘蓝型油菜乙酰转移酶基因的克隆及功能验证

为探究乙酰转移酶基因对甘蓝型油菜脂肪酸代谢的影响,以低亚麻酸油菜20～35 d自交种cDNA为模板,克隆了乙酰转移酶基因(Acetyltransferase gene,AT)的2个拷贝(114和148),并进行生物信息学分析以及构建了过表达载体和干扰载体,并转化拟南芥,经潮霉素筛选T0种子,PCR鉴定抗性苗后,收获T1...     

干旱胁迫对转IrrE基因甘蓝型油菜生理生化指标的影响

以转IrrE基因与非转基因甘蓝型油菜为材料,用10%(W/V)PEG6000(聚乙二醇)进行了干旱胁迫实验,比较研究了转IrrE基因与非转基因甘蓝型油菜幼苗的耐受性应答情况。结果表明:转基因油菜植株含水量下降趋势小于非转基因油菜植株;转基因油菜植株叶绿素含量和荧光参数F0的上升趋势均明显大于非转基因油菜植株;转基因油菜植株的Fv/Fm值和可溶性蛋白含量均大于非转基因油菜植株,但丙二醛(MDA)含量小于非转基因油菜植株。以上结果从侧面证实了:在干旱胁迫下,转IrrE基因油菜植株较非转基因植株有更强的耐受能力;IrrE基因作为一种转录调节因子,广泛参与了油菜幼苗对干旱胁迫的耐受性应答过程,增强了植株的耐旱能力。     

甘蓝型油菜SLG基因片段的克隆及序列分析

通过不同甘蓝型油菜中SLG基因的克隆及序列分析, 探索了甘蓝型油菜中是否存在与芸薹属二倍体中相同或相似的S-locus基因。对10个甘蓝型油菜品种和品系中SLG基因的PCR扩增和序列比较分析发现, 这些甘蓝型油菜中都存在第2类的SLG基因, 而且, 同二倍体芸薹属物种一样, 第2类SLG基因之间具有较高的同源性; 只有5个甘蓝型油菜品种和品系中存在第一类SLG基因, 而且这些基因序列之间表现出高度的保守性, 即同源性在96%以上, 明显高于不同等位基因之间的同源性。这些甘蓝型油菜中的class I SLG基因可能源于同一个自交不亲和单体。     

甘蓝型油菜BnTT3基因的表达与eQTL定位分析

类黄酮途径中,TT3编码的4-二氢黄铜醇还原酶是参与原花色素和花青素合成的关键酶。为了明确该基因可能的上游调控网络,利用黄籽母本GH06和黑籽父本ZY821构建的遗传图谱,以Bn TT3基因在高世代重组自交系群体中随机选取的94个株系花后40 d种子的表达量作为性状,采用复合区间作图法进行e QTL分析。结果共检测到5个表达量相关的e QTL,分别位于A03、A08、A09和C01染色体,单个e QTL解释表型变异的5.22%~24.05%。A09染色体上存在2个主效e QTL,单个e QTL分别解释24.05%和16.55%的表型变异,分别位于标记KS10260~KBr B019I24.15和B055B21-5~KS30880之间,微效e QTL分布于A03、A08和C01染色体上。A09染色体上的2个主效e QTL区间(包含200 kb侧翼序列)与拟南芥、白菜、甘蓝和芸薹族近缘物种基因组同源区段具有很好的共线性关系。基因注释结果表明检测到的e QTL均为trans-QTL,2个主效e QTL区段共包含78个基因,包括MYB51、MYB52和b ZIP5转录因子,可能为Bn TT3基因的上游直接调控因子,对这些基因功能的深入分析将有助于阐明甘蓝型油菜黄籽性状形成的分子调控机制,为黄籽候选基因的克隆筛选奠定基础。     

甘蓝型油菜磷脂二酰甘油酰基转移酶(BnPDAT1) cDNA的克隆和功能鉴定

磷脂二酰甘油酰基转移酶(phospholipids:diacylglycerol acyltransferase, PDAT1)是植物三酰甘油(triacylglycerol, TAG)合成的关键酶。本文在甘蓝型油菜湘油15号cDNA中克隆到3个PDAT1全长编码序列(coding sequence, CDS), 经比对分别定位于A02、A10、C09染色体, 分别命名为BnPDAT1-A02、BnPDAT1-A10和BnPDAT1-C09, 其序列长分别为1998、2002和2005 bp, 各自编码665、666、667个氨基酸。预测BnPDAT1基因编码蛋白定位于细胞质膜, 具有典型的PDAT1保守结构域。多序列比对和进化分析表明BnPDAT1基因编码蛋白与甘蓝、拟南芥、亚麻芥PDAT1蛋白具有较高的同源性。酵母互补实验证实该基因编码蛋白具有PDAT1酶活性。BnPDAT1基因在湘油15号中的表达现先上升后降低趋势, 在开花后25~30 d达最大值, 但3个拷贝的表达变化规律存在差异。     

甘蓝型油菜防御素基因的克隆与表达分析

植物防御素具有广谱抗菌活性,不仅具有抗真菌、抗细菌、蛋白酶抑制和昆虫淀粉酶抑制等活性,而且参与调节植物的生长和发育。本研究根据白菜防御素基因序列设计引物,从甘蓝型油菜中克隆获得5个防御素基因,其c DNA全长325~461 bp,含有177~243 bp开放阅读框,编码58~80个氨基酸,含有8个保守Cys残基,具备Knot1功能域。系统进化分析表明,Bn PDF2.1、Bn PDF2.3、Bn PDF2.5与拟南芥PDF2亲缘关系较近,可能具有蛋白酶抑制活性。荧光定量分析表明,防御素基因具有组织表达特异性,在花蕾和叶中表达量较高,角果中次之;经1 mmol L–1水杨酸处理开花期油菜2 h后,防御素基因在茎、花蕾、角果中的表达量均有不同程度的上调,但在叶中表达有所下调,在根中表达无明显变化。     

十字花科黑腐病菌hrpW基因导入油菜之研究初报

为了研究十字花科植物黑腐病菌（Xanthomonas campestris pathovar campestris,简称Xcc）hrpW基因的功能及Xcc的致病机理,实验以甘蓝型油菜为试验材料,以5~6d无菌苗的带柄子叶为外植体,建立了高效稳定的带柄子叶再生体系,同时探索了影响根癌农杆菌介导转化甘蓝型油菜子叶柄的各种因素;并用农杆菌介导法将hrpW基因导入甘蓝型油菜中,经PCR检测法分析,证明hrpW基因已整合到油菜基因组中。hrpW基因编码HarpinXcc（十字花科植物黑腐病菌Harpin蛋白）,该转基因植株的获得,为进一步研究十字花科植物黑腐病菌的致病机理提供了材料,也为选育高效抗病油菜种质奠定了基础。     

油菜柠檬酸合酶基因的克隆及在逆境下的表达

柠檬酸合酶是植物多种代谢途径的限速酶, 及代谢变化的标志酶。为了解油菜柠檬酸合酶基因的生理功能, 以甘蓝型油菜叶片cDNA为模板, 设计特异性引物, 获得一编码柠檬酸合酶基因的cDNA序列, 全长1 659 bp, ORF区含476个氨基酸残基, 序列比对显示其蛋白序列与拟南芥有较高的同源性(96.0%), 氨基末端含一线粒体靶信号。聚类分析表明, 油菜柠檬酸合酶基因与其他植物内该基因高度同源。对油菜幼苗进行植物生长调节物质、高温和低温、强光照和弱光照、盐、菌核病、干旱和水渍等处理, 采用半定量PCR法对油菜叶片柠檬酸合酶基因的表达模式进行检测, 发现在盐胁迫、暗光和强光的处理下, 柠檬酸合酶基因的表达基本没有变化;在水渍、干旱、IAA和6-BA胁迫下, 其表达有所升高, 但出现峰值的时间不同, ABA对表达模式的影响与IAA相反;感染菌核病后其表达降低;对GA₃的应答呈鞍型。对部分处理采用荧光定量PCR验证, 其结果与半定量PCR结果基本一致。     

甘蓝型油菜角果长度的主+多基因混合遗传模型

角果是油菜产量构成要素中重要的组成部分。本文以长角果品种中双11和短角果材料10D130为亲本配制杂交组合,采用主基因+多基因混合遗传模型分析方法对该组合6世代遗传群体(P₁、P₂、F₁、BCP₁、BCP₂和F₂)的果身长、角果长和果喙长进行遗传分析。结果表明,该组合的3个角果性状均呈连续分布,其中,果身长最适遗传模型为E-0 (2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因模型),2对主基因加性效应值分别是1.75和–0.06,显性效应值分别是–0.59和–0.86,主基因遗传率在BCP₁、BCP₂和F₂中分别是51.10%、74.23%和66.93%,多基因遗传率分别为29.16%、17.11%和23.96%。角果长的最适遗传模型为E-1 (2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型),其中,第1对主基因加性效应为0.34,显性效应为–0.81,第2对主基因加性效应为0.34,显性效应为–0.47,主基因遗传率在BCP₁、BCP₂和F₂中分别是47.63%、68.51%和79.45%,多基因遗传率分别为29.40%、20.89%和12.47%。果喙长的最适遗传模型为E-3模型(2对加性主基因+加-显多基因遗传模型),2对主基因加性效应值分别是0.2和–0.2,主基因遗传率在BCP₁、BCP₂和F₂中分别是33.71%、72.75%和52.25%,多基因遗传率分别为40.08%、5.37%和27.60%。     

甘蓝型油菜LPAT4基因的克隆与表达

植物溶血磷脂酸酰基转移酶(lysophospholipid acid actyltransferase, LPAT)是三酰甘油生物合成过程中的一个关键酶, 在脂质的合成、种子的发育以及生物膜的流动性等方面有重要作用。本研究采用同源克隆的方法, 获得LPAT4基因的2条全长CDS序列, 长度分别为1143 bp和1140 bp。生物信息学分析表明, 它们均具有LPLAT_LCLAT1样结构域, 同属于LPLAT超基因家族, 并分别被命名为BnLPAT4-1和BnLPAT4-2。时空表达分析表明, 它们均为组成型表达基因, 其中BnPAT4-1在叶中的表达量最高, 而BnPAT4-2在胚中的表达量最高。逆境分析表明, BnLPAT4-1和BnLPAT4-2在NaCl、PEG-4000、水渍、6BA和ABA的胁迫下呈现出不同的表达模式。极差分析显示, ABA对BnLPAT4-1的表达影响较大, 而BnLPAT4-2的表达却对PEG4000更敏感。为进一步研究油菜BnLPAT4基因功能奠定了基础。     

甘蓝型油菜Cu/ZnSOD和FeSOD基因的克隆及菌核病菌诱导表达

依据拟南芥、芥菜型油菜和白菜已知超氧化物歧化酶(SOD)保守序列设计引物,用同源序列法和RT-RACE技术克隆甘蓝型油菜Cu/ZnSOD和FeSOD基因,经序列分析和基因片段拼接,得到Cu/ZnSOD和FeSOD基因的全长cDNA,分别为756 bp (GenBank登录号AY970822)和1 037 bp (GenBank登录号EF634058)。以cDNA序列设计引物,获得1 322 bp的Cu/ZnSOD基因组DNA (GenBank登录号DQ431853)和1 659 bp的FeSOD基因组DNA (GenBank登录号EF634057)。生物信息学分析表明,Cu/ZnSOD基因ORF框长459 bp,编码152个氨基酸残基的蛋白质,在基因组序列结构上具有7个外显子和6个内含子。而FeSOD基因ORF框长792 bp,编码263个氨基酸残基的蛋白质,在基因组序列结构上具有8个外显子和7个内含子。二者外显子和内含子交接处完全符合GT/AG规则。利用获得的Cu/ZnSOD的cDNA片段作探针,对菌核病菌诱导甘蓝型油菜叶片的mRNA进行Northern blotting分析,结果显示在同一品种(系)中菌核病菌诱导后Cu/ZnSOD mRNA表达量比诱导前升高,抗(耐)型油菜Cu/ZnSOD mRNA表达量明显高于感病型。油菜叶片SOD酶活性分析结果也获得了完全一致的结果。以上结果表明,甘蓝型油菜SOD基因与菌核病抗性相关。     

甘蓝型油菜分枝角度主基因+多基因混合遗传模型及遗传效应

分枝角度是油菜株型重要性状,是油菜品种高产及适合机械化收获理想株型的基本组成之一。为明确油菜分枝角度的遗传,本研究选用油菜分枝角度大的松散型材料6098B和分枝角度小的紧凑型材料Purler配制杂交组合,采用主基因+多基因混合遗传模型方法对该组合6世代(P₁、P₂、F₁、F₂、BCP₁和BCP₂)的分枝角度进行了遗传分析。结果表明,上部第一分枝(顶枝)和基部第一分枝(基枝)角度的最适合遗传模型均为D-0 (1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因)。顶枝角的主基因加性效应值为4.939º,显性效应值为–4.156º,主基因遗传率在BCP₁、BCP₂和F₂中分别是34.08%、1.40%和14.99%,多基因遗传率分别为24.43%、61.72%和63.98%;而基枝角的主基因加性效应值为2.217º,显性效应值为–1.941º,主基因遗传率在BCP₁、BCP₂和F₂中分别是7.86%、1.24%和4.84%,多基因遗传率分别为66.46%、58.49%和73.96%。结果发现油菜分枝角度明显存在主效基因,为油菜分枝角度的遗传改良奠定了基础。