黑龙江省稻瘟病菌无毒基因的检测

为了检测黑龙江省稻瘟病菌无毒基因ACE1、AVR-Pi9、AVR-Pia、AVR-Pii和AVR1-CO39的存在情况,采用5对无毒基因引物,对2017年黑龙江省208个稻瘟病菌单孢菌株DNA进行PCR扩增检测。结果表明,ACE1出现频率最高（87.98％）;AVR1-CO39出现频率最低（0）;无毒基因AVR-Pi9的出现频率为79.81％;AVR-Pia的出现频率为16.35％;AVR-Pii的出现频率为0.48％。黑龙江省稻瘟病菌无毒基因群体组成结构错综复杂,且具有明显的地域特点。     

抗(感)谷瘟病谷子品种内生菌多样性分析

为了揭示不同品种以及不同器官中内生菌的多样性特征,初步明确内生菌群落结构与宿主品种及器官类型的相关性。以感谷瘟病品种沙湾谷子、冀谷22和抗谷瘟病品种小青谷、石榴子为材料,分别取植株的茎、叶片、叶鞘,通过基于16S rDNA V3—V4区的高通量测序进行微生物多样性分析。结果显示,感病品种与抗病品种内生菌物种组成具有一定差异性,所用供试样本中,门水平优势类群均为变形菌门、放线菌门,拟杆菌门、绿弯菌门、粘菌门、厚壁菌门次之。Alpha多样性分析表明,感病品种(沙湾谷子、冀谷22)叶片内生菌丰富度较高;PCoA分析则表明,器官类型比品种对内生菌群落结构影响更大。物种组成分析表明,感病品种沙湾谷子及冀谷22含有与小青谷、石榴子(抗谷瘟病)差异较大的内生菌群,感谷瘟病品种(沙湾谷子、冀谷22)叶片都具有Entotheonellaeota;抗谷瘟病品种则在叶鞘中均具Hydrogenedentes。明确了感、抗谷瘟病品种谷子及各个品种的不同器官内生菌的多样性及群落结构具有一定差异,器官类型比品种对内生菌群落结构的影响更大。     

黑龙江省稻瘟病菌无毒基因分析及抗病种质资源筛选

采用7个稻瘟病菌无毒基因的特异性引物,对177个来自黑龙江省的稻瘟病菌单孢菌株进行检测结果表明7个无毒基因在黑龙江省不同地区均有分布,但出现频率不同,其中频率最高的为ACE1,达到61.6%,最低的为Avr1-co39,只有31.6%;来源于不同水稻品种的菌株无毒基因组成不同。采用国际水稻研究所20个已知抗性基因的单基因系对48个黑龙江省稻瘟病菌进行毒力分析,与PCR检测无毒基因结果一致。同时,对20个抗病单基因系采用多菌株人工接种发现Pi-9在黑龙江6个地区对稻瘟病菌的抗谱为80%~100%,在育种中具有较高利用价值。     

稻瘟菌无性重组、遗传图谱构建和无毒基因定位

将江苏省20个不同小种稻瘟病菌菌株在白米玫瑰红培养基上于25℃、黑暗中培养18d，在173个配对组合中有124个配对组合的菌株之间，通过菌丝融合在菌落交界处形成肉眼可见的菌丝融合带，在49个配对组合的菌株不能形成明显的菌丝融合带，表明江苏省不同来源的稻瘟病菌菌株间存在较普遍的营养体亲和性。将分别携有抗稻瘟灵、     

无毒基因在稻瘟病菌株007中的克隆鉴定及表达分析

为了能明确稻瘟病国际标准菌株race 007中包含的无毒基因及其可能的主效无毒基因,本研究设计5个常见的无毒基因特异性引物进行克隆鉴定,并分别检测液体培养条件下和侵染水稻过程中race 007菌株中5个无毒基因的表达情况。本研究发现,稻瘟病菌株race 007中含有PWL2、AvrPiz-t、Avr-pik、Avr-pita、ACE1 5个无毒基因,克隆鉴定的结果表明这5个无毒基因的变异不大。相比较于液体培养条件下,在侵染水稻的过程中,PWL2表达上调,ACE1、AvrPiz-t、Avr-Pik表达基本不变,而Avr-Pita基因表达出现了下调。因此PWL2基因表达变化较为显著,本研究进一步对PWL2启动子区域进行分析,结果表明该PWL2基因启动子区域存在着一些顺式作用元件来影响PWL2基因的表达。本研究表明,稻瘟病菌race 007含有5种常见的无毒基因且序列变异不大,而且PWL2基因的表达是受到调控并可能发挥主要的致病作用。     

稻瘟病菌无毒基因AvrPi9在2个病圃中的动态变化

为了评估水稻抗稻瘟病基因Pi9在生产上的应用前景,采用接种鉴定和PCR检测分析了2012年至2014年从云南省罗平县和腾冲县2个病圃内感病品种丽江新团黑谷的396个稻瘟病菌单胞菌株的无毒基因Avr Pi9动态变化。结果表明:Avr Pi9在此两病圃所采集菌株中出现的频率虽均高达90%以上,但有逐年下降的趋势。抗病基因Pi9仍有应用前景,特别是与抗病基因Pi zt、Pi7、Pi12联合应用,联合抗病系数都达0.81以上。然而,在PCR检测到的388个Avr Pi9菌株中,21个含有该基因片段,但仍对Pi9基因品系IRBL22有致病性,Avr Pi9基因可能正在发生结构变化。     

SiASRs家族基因的鉴定及表达分析

ASR蛋白是植物特有的一类蛋白,是参与并提高植物抗旱性和耐盐性过程中非常重要的蛋白之一。利用生物信息学方法,对8个谷子SiASRs家族基因编码的蛋白进行理化性质的分析、启动子的分析和系统进化树构建等,并结合qRT-PCR进行10% PEG-6000和150mmol/L NaCl胁迫下的表达分析。结果表明,谷子SiASRs家族的8个基因编码的蛋白都包含典型的ABA/WDS结构,该基因家族编码的蛋白质都不具有信号肽。系统发育树分析结果表明,在遗传进化上谷子与柳枝稷亲缘关系较近,与双子叶的番茄和大豆ASR蛋白的亲缘关系较远。PEG胁迫下基因的表达分析显示,8个SiASRs基因在受到PEG胁迫诱导后在根、茎、叶中表达量差异显著。NaCl胁迫下基因的表达分析结果显示,8个ASR基因对NaCl胁迫的响应主要在叶中体现,整体呈上调表达趋势;8个ASR基因在茎中表达变化较为稳定;在根部主要由ASR1、ASR2、ASR4、ASR5、ASR6参与NaCl胁迫响应,均为上调表达。     

家蚕Osiris基因家族的克隆与序列结构及表达研究

利用生物信息学、RT-PCR和RACE等方法克隆了家蚕6个Osiris基因家族的成员,依次命名为BmOsiris7、BmOsiris9、BmOsiris18、BmOsiris19、BmOsiris20和BmOsiris21。序列分析表明,BmOsiris基因的序列ORF长度在723~882之间,所编码的氨基酸分子量大小也很接近,在26~31 kDa之间。pI分析表明,BmOsiris21为9.10,其余在6.41~8.66之间。SMART在线保守区域预测发现,该蛋白家族属于跨膜蛋白,都含有Osiris家族特有的DUF1676保守区域,支持了克隆的所有基因序列属于Osiris基因家族的推测。Osiris家族蛋白序列进化树分析显示,家蚕和黑腹果蝇的同系同源蛋白要近于同物种的旁系同源蛋白。表达谱分析表明,各基因在所调查的组织中均没有组织和时空特异性,但表达量的多少存在显著差异。染色体定位结果显示,BmOsiris7、BmOsiris9、BmOsiris18、BmOsiris19和BmOsiris20定位在Chr.26上,而BmOsiris 21单独定位在了Chr.4上。家蚕Osiris基因家族的以上所有分析结果和黑腹果蝇中O-siris基因家族极其相似,推测家蚕Osiris家族的功能可能与果蝇相似。     

甘薯基因组NBS-LRR类抗病家族基因挖掘与分析

NBS-LRR类基因家族是植物抗病R基因(Resistance gene)数量最多的一类,具有NBS (Nucleotide-binding site)和LRR (Leucine-leucine-repeat)结构域。甘薯(Ipomoea batatas)栽培种基因组已完成测序,但尚未注释,本研究对甘薯基因组序列进行外显子预测,得到甘薯染色体组全基因组蛋白序列,在此基础上进一步对NBS-LRR家族基因鉴定和分析表明,甘薯基因组中含有379个NBS-LRR家族基因,占全基因组基因总数的0.212%,其中N型亚家族120个,NL型103个, CNL型133个, TNL型22个, PN型1个。所有染色体上均有NBS-LRR家族基因分布,但数量明显不同,其中有60.9%的NBS-LRR基因序列呈簇状分布。NBS-LRR基因序列有15个保守结构域,在N端较为保守。研究结果为甘薯进一步开展NBS-LRR家族基因的功能研究和抗性育种提供了参考。     

短柄草磷转运蛋白家族基因的克隆及表达分析

植物高亲和力磷转运蛋白Pht1家族是一类H2PO4-/H+共转运子,主要在根系中负责磷的吸收和转运,其表达受低磷调控,对该家族成员的研究有助于揭示磷的吸收和转运机制。根据水稻、拟南芥、大麦中磷转运蛋白基因的序列,预测出短柄草Pht1家族共有12个成员,分别命名为BRAdi;Pht1;1~BRAdi;Pht1;12,设计基因特异引物,对基因组和cDNA全长基因进行克隆、测序,通过对基因编码的氨基酸序列同源比对分析,构建了系统发生树,并利用实时荧光定量PCR技术对各基因成员的表达模式进行了分析。结果表明,预测到的成员具有Pht1家族的典型结构,成员间的同源性高,进化树分析将这12个同源基因分为不同的亚组,这些同源基因与大麦的同源性较高,其次是水稻,而与拟南芥的同源性最低。这些基因在不同的组织中表达量不同,在种子中的表达量最高,有5个基因在苗期根中的表达显著高于叶片。     

谷子3-磷酸甘油醛脱氢酶基因的克隆与结构分析

3-磷酸甘油醛脱氢酶基因(GAPDH)在谷子盐旱胁迫早期高频率表达,为研究该基因在胁迫反应及其他代谢中的详细功能,本研究利用RACE技术克隆了谷子的GAPDH基因.该基因cDNA全长1328 bp,包括1008bp的开放阅读框,共编码338个氨基酸,肽段的分子量为35911.03Da,极性氨基酸占29.12%.序列比较分析发现,谷子的GAPDH同玉米的同源序列表现了最高的相似性,同水稻和小麦同源序列的相似性次之,同双子叶植物的同源序列则相差较远.     

稻瘟病菌几丁质结合蛋白的生物信息学分析

为了弄清稻瘟病菌数据库中可能的几丁质结合蛋白的分布及其结构特点,从而为进一步进行编码基因的功能研究打下良好基础。通过生物信息学技术对稻瘟病菌基因组中假定的几丁质结合蛋白的结构域、亚细胞定位及EST等进行分析,同时构建了系统发育树并预测了这些蛋白在不同发育时期和不同组织中的表达特点。结果共得到了23个可能的几丁质结合蛋白,它们在7条染色体上的分布并不均匀;绝大多数的几丁质结合蛋白都定位在胞外。稻瘟病菌几丁质结合蛋白在不同发育时期和不同组织中的表达也各不相同;不同真菌间的几丁质结合蛋白相互交错,它们之间的进化关系十分复杂。     

谷子F-box家族基因的鉴定、分类及干旱响应

蛋白参与细胞周期调控、细胞凋亡及信号转导等多种生命活动对维持植物正常生长发育和介导非生阿物胁迫响应等过程发挥重要作用。谷子具有显著的耐旱耐瘠薄等特性本研究根据谷子转录组分析结果从个家族成员中鉴定出个在干旱胁迫下表达量上调的基因根据序列相似性将其分为类同一类基因具有相似的内含子外显子结构染色体定位分析发现这些基因分别分布在谷子的条染色体上其中第条染色体上含基因最多有个。结构域分析结果表明个蛋白均含保守的结构域而端含、、、、和等结构域。启动子元件分析表明谷子个基因均含逆境应答元件其中和元件的数量最多个说明这些基因对干旱应答反应可能主要受、转录因子调控。转录组分析结果表明基因对干旱胁迫的响应远远高于其他成员对干旱、高盐、、和都有响应亚细胞定位结果显示蛋白定位在细胞核中。本研究为进一步深入了解基因的功能提供了依据。F-box蛋白参与细胞周期调控、细胞凋亡及信号转导等多种生命活动, 对维持植物正常生长发育a和介导非生阿物胁迫响应等过程发挥重要作用。谷子具有显著的耐旱耐瘠薄等特性, 本研究根据谷子转录组分析结果, 从525个F-box家族成员中鉴定出19个在干旱胁迫下表达量上调的F-box基因; 根据序列相似性将其分为6类, 同一类基因具有相似的内含子-外显子结构; 染色体定位分析发现, 这些基因分别分布在谷子的8条染色体上, 其中, 第2条染色体上含F-box基因最多, 有6个。结构域分析结果表明, 19个F-box蛋白均含保守的F-box结构域, 而C端含FBD、WD40、FBA、ZnF、Kelch和LRR等结构域。启动子元件分析表明, 谷子19个F-box基因均含逆境应答元件, 其中, MYB和MYC元件的数量最多(9~78个), 说明这些基因对干旱应答反应可能主要受MYB、MYC转录因子调控。转录组分析结果表明, SiF-box18基因对干旱胁迫的响应远远高于其他F-box成员, 对干旱、高盐、ABA、SA和JA都有响应; 亚细胞定位结果显示, SiF-box18蛋白定位在细胞核中。本研究为进一步深入了解SiF-box18基因的功能提供了依据。     

谷子TCP基因家族成员序列特征及表达模式分析

为深入解析谷子TCP基因家族的功能,通过生物信息学方法对谷子TCP转录因子家族基因成员序列特征、基因结构、染色体定位、系统进化关系及表达模式进行分析。结果表明:除第8染色体之外,从谷子基因组上其余8条染色体中共鉴定出26个TCP家族成员,并根据其在染色体的顺序和位置先后进行命名,其中分布在第3和第5染色体上的TCP家族成员数量最多,高达5个。不同家族成员其编码的氨基酸残基数目具有明显差异,范围为95 aa^451 aa。其中SiTCP21基因编码氨基酸残基数目最少为95个氨基酸;而SiTCP15最多为451个氨基酸残基。26个TCP家族成员的蛋白结构中均含有bHLH保守结构域。基因表达分析结果表明,31%的成员在穗中的表达量明显高于其他组织,因此推测该基因家族可能对谷子穗部生长发育的调控起关键作用。本研究对深入研究Si TCPs家族基因的功能奠定了基础,也为谷子生长发育的调控机制提供了新的思路。     

谷子SiHd3a基因的克隆及表达分析

分析谷子成花素基因(Hd3a)在不同光周期条件下的表达规律,旨在揭示成花素基因在光周期调控谷子开花过程中扮演的角色。首先利用生物信息学方法获得位于谷子4号染色体的成花素基因序列(Seita.4G067600),命名为SiHd3a,然后根据基因序列设计1对特异引物,提取谷子农家种黄毛谷总RNA,利用RT-PCR技术克隆得到黄毛谷SiHd3a基因cDNA序列,其长度为792 bp,包含一个537 bp的CDS区,编码178个氨基酸;预测SiHd3a蛋白的分子质量为19.74 ku,等电点为6.82,初步判断其为亲水蛋白;蛋白质的二级结构中无规则卷曲所占比例最高(43.26%),其次为延伸链(β-折叠,29.21%)、α螺旋(16.29%)、β转角(11.24%);亚细胞定位分析发现,SiHd3a蛋白定位在细胞质和细胞间质;基于Hd3a蛋白序列进化分析发现,谷子与野生黍、玉米、高粱之间的亲缘关系比较近,聚在一组,而与水稻亲缘关系较远。半定量PCR发现,SiHd3a基因在短日照条件下表现为昼夜节律性表达,在早晨6:00、中午12:00各有1个表达峰,而在长日照条件下基因24 h内表现稳定表达水...     

谷子PP2C基因家族的特性

PP2Cs (2C type protein phosphatases)是一种单体丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶,在真核生物中,PP2Cs在脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)等激素信号传导途径中起着重要的调控作用。本研究通过序列比对,从谷子基因组中筛选出80个PP2C候选基因,聚类分析将其分为12个亚族(A、B、C、D、E1、E2、F1、F2、G、H、I、J)。与拟南芥PP2C基因家族比对表明,A~I为2个物种共有的亚族,J亚族只存在于谷子基因组中,L亚族只存在于拟南芥中。将谷子A亚族的10个成员命名为SiPP2CA1-10。基因表达谱分析表明,A亚族基因不同程度受ABA、干旱、高盐、低温和低氮诱导表达,其中,SiPP2CA6、SiPP2CA8在5种处理下诱导表达量都高。对10个A亚族成员的启动子分析发现,在这些基因的启动子序列中含有多种参与逆境胁迫应答的顺式作用元件,其中,SiPP2CA5、SiPP2CA6、SiPP2CA7、SiPP2CA8的启动子中含有参与低氮胁迫响应的元件。进一步研究发现,SiPP2CA8主要在根部表达,且在低氮胁迫下一直有较高的表达水平。亚细胞定位结果显示SiPP2CA8定位在细胞膜、细胞质、细胞核中;双分子荧光互补试验(BiFC)结果表明,SiPP2CA8与一个ABA受体类似蛋白SiRCAR3(基因号Si018317m.g)在细胞膜、细胞质及细胞核上互作,表明SiPP2CA8在谷子中可能参与ABA信号传导过程。     

谷子体细胞无性系变异及其在育种上的应用

本研究对谷子(Setaria italica Beauv.)7个品种的体细胞无性系性状变异和遗传进行了分析. 结果表明: 以R2株系为计算单位的谷子体细胞无性系农艺性状变异频率平均为13.0%, 不同基因型的变幅为4.3%～32.9%; 变异涉及株高、抽穗期、穗粒重、出谷率、育性、抗病性、米色等多个性状; R1代表现半不育的植株, 其R2代出现变异的机率     

谷子农艺品质性状的变异分析与糯性鉴定

为了明确谷子的农艺和品质性状,快速鉴定胚乳的粳糯性,以11份谷子品种为材料,利用SAS 9.3软件和I₂-IK染色技术,对其农艺和品质性状变异、相关性与籽粒粳糯性进行分析。结果表明,供试谷子品种单穗重的变异系数最大,为20.73%,节间数最小,为6.05%。糯质类型单穗重与单穗粒重和出米率的相关系数均为0.98,单穗粒重与出米率的相关系数为0.97,均达到极显著正相关;非糯类型单穗重与单穗粒重的相关系数为0.99,穗长和穗下节间长与出米率的相关系数分别为-0.94和-0.82,均达到极显著正或负相关。节数与单穗重和单穗粒重均达到显著正相关。非糯类型具有较低的糊化温度、较高的胶稠度和直连淀粉含量。‘杏黄粘’、‘猫爪粘’、‘白米粘谷’等糯质类型I₂-IK染色呈红褐色,‘鸭子嘴’、‘金丰谷’、‘丰田501’、‘200106’、‘赤谷9号’和‘9931-2-1-2’等非糯类型呈蓝色。     

谷子2个试点农艺性状和食味品质的变异研究

为了明确谷子农艺性状和食味品质在2个试点的变异,对内蒙古农业大学教学农场和清水河县碓九也村种植的11份品种进行农艺和食味品质分析.结果表明,参试材料农艺性状在农大和清水河的变异幅度分别为8.35％～27.45％和7.58％～26.74％;穗粒重在两地的变异幅度均最大.2个试点穗重与穗粒重均呈极显著正相关;农大的穗长与穗粗呈不显著负相关,清水河二者极显著负相关;农大的穗粗与穗重、穗粒重、千粒重呈显著正相关,清水河呈显著或不显著负相关.参试品种在2个试点的碱消值均大于3.大鸟谷、鑫谷10号、猫爪粘、安谷346-11和大黄谷等5份品种的胶稠度在农大和清水河均大于115 mm.2个试点大黄谷和大黑谷的直链淀粉含量不同,其余品种的直链淀粉含量均相同.参试品种非糯类型为赤10-321,低直链淀粉类型为安谷346-11、大黄谷、大黑谷、安谷221和利谷21,糯质类型为白米粘谷和猫瓜粘.     

谷子PPDK2在非生物逆境胁迫下的表达分析

谷子是具有抗旱、耐瘠、抗逆性强、适应性广等特点的C₄禾本科作物,发掘谷子高光效、逆境相关基因,旨在揭示谷子在光照和逆境胁迫下的基因表达特征。采用生物信息学方法,在谷子中鉴定出一个PPDK基因,命名为SiPPDK2;该基因位于谷子3号染色体,含有18个内含子,有3个转录本,原始转录本编码945个氨基酸。亚细胞定位预测结果显示,该基因位于叶绿体中。功能域分析和多序列比对发现,SiPPDK2蛋白与玉米、高粱和水稻PPDK蛋白的亲缘关系较近。Real-time PCR分析表明,PEG、ABA、盐和低温胁迫对苗期SiPPDK2基因表达有不同程度的诱导。进一步研究表明,SiPPDK2基因在拔节期、抽穗期和灌浆期均参与了对干旱和光照的胁迫响应,其中抽穗期和灌浆期在干旱条件下及拔节期和灌浆期在弱光条件下其表达量显著上调。顺式元件分析结果表明,在SiPPDK2启动子区域主要包括激素类应答、逆境应答、光应答以及其他类生长调控相关的顺式元件。结果推测,SiPPDK2基因可能参与了谷子对非生物逆境胁迫的响应。