陆地棉两个纤维突变体的遗传分析

用新乡小吉无絮与TM-1和徐州142无絮杂交,用新乡小吉无绒有絮突变体与新乡小吉无絮、徐州142无絮以及隐性光子n2杂交,共配制5个F2组合和2个F2∶3家系来分析这两个棉纤维突变体的遗传.遗传分析表明:新乡小吉无絮与TM-1在纤维和短绒发育方面存在至少2个位点的差异;新乡小吉无绒有絮突变体是新乡小吉无絮控制纤维发育基因发生显性突变造成的,两者在棉纤维发育上仅有1个位点的差异.等位性测验表明,控制新乡小吉无絮纤维和短绒发育的基因与控制徐州142无絮基因等位;控制新乡小吉无绒有絮突变体纤维和短绒发育的基因与隐性光子n2等位.不论采用那种分析方法,新乡小吉无绒有絮突变体与新乡小吉无絮都仅存在一个纤维发育基因的差异.     

棉花花器官突变体的鉴定及候选基因的克隆

棉花是世界性的重要经济作物,是天然纤维的主要来源。棉花生殖生长过程现蕾、开花、结铃都直接影响棉花主要经济性状——棉纤维的产量和品质。本研究在转基因棉花材料中发现了1个花器官突变体,命名为182-9,其花器官呈现瓣化特征。PCR和Southern杂交证明突变体182-9中的外源基因已整合到基因组中,且为单拷贝插入。通过基因组重测序进行序列比较发现,突变体182-9基因组中外源T-DNA插入位点为染色体A11:59086840。PCR和Southern杂交对插入位点进行了进一步验证。根据棉花基因组注释结果,在基因组插入位点附近有3个候选基因(GH_A11G2251、GH_A11G2252和GH_A11G2253)。其中GH_A11G2251为AP2类基因。已有研究证明, AP2类基因为花器官ABC模型中控制萼片和花瓣形成的A类功能基因。qRT-PCR结果显示,GH_A11G2251在转基因受体W0的花瓣、雌蕊和雄蕊3个组织中的表达与突变体182-9中存在显著性差异。本研究为进一步深入探究棉花花器官发育的分子机制研究提供了参考。     

水稻半育突变体sfp10的生理特征分析及基因定位

以水稻花粉半育性突变体lsm与籼稻93-11构建的高世代回交导入系semi-fertility plant 10(sfp10)为研究对象,与野生型93-11相比,突变体在在株高、叶长、叶宽、分蘖数、花粉数量等农艺性状上均未发现显著差异,但花粉育性却显著下降。花粉镜检及花粉发育后期的扫描电镜观察结果显示,sfp10突变体部分花粉在发育后期淀粉积累减少并最终败育。花粉发育相关生理指标检测结果表明,突变体花药中脯氨酸和淀粉的含量显著下降;蔗糖在突变体穗部上游组织(源叶、库叶、茎)中积累量显著增加,但穗部含量却明显减少,说明蔗糖到穗部的运输过程受到影响。遗传分析表明,sfp10突变体性状受1对隐性核基因控制,基因初定位将突变位点定位于水稻10号染色体RM25389和RM25404之间的398 kb区间内,该区间包含3个与蔗糖转运相关的基因和1个与淀粉合成相关的基因。本研究为进一步开展花粉半育性调控基因的精细定位、基因功能及调控机制的深入研究奠定基础。     

拟南芥突变体sus40-1D的遗传分析与候选基因鉴定

植物器官的大小调控是一个重要的生物学过程,直接影响农作物产量。目前对于植物器官大小调控的研究集中在转录调控、激素信号通路及蛋白质合成与修饰等多个水平和途径,但具体的分子机制并不是很清晰。李云海实验室前期研究发现了一个器官大小的关键调控基因UBIQUITIN SPECIFIC PROTEASE 15(UBP15)/SUPPRESSOR2 OF DA1(SOD2)。sod2-1突变体由于UBP15基因缺失导致器官变小。UBP15作为DA1的底物,其蛋白稳定性受DA1的调节,但其下游通路并不清楚。为了进一步了解UBP15调控器官大小的分子机制,通过EMS诱变筛选分离得到了sod2-1的抑制突变体sus40-1D。sus40-1D sod2-1突变体与sod2-1植株相比,子叶、花瓣和种子面积显著增大。遗传分析表明sus40-1D为显性突变。基因组重测序及连锁分析鉴定出2个与sus40-1D紧密连锁的候选基因:At1g05820和At1g08470。At1g05820的突变发生在内含子区域,而At1g08470的突变发生在外显子区。本研究发现了一个调控器官大小的突变体sus40-1D,对该突变体的进一步研究将有助于解析植物器官大小的调控机制。     

分子鉴定拟南芥 myb26／mail sterile35突变体中表达下调基因 At2 g47500

利用不可产生花粉的突变体作为研究花药和花粉发育的途径,以证实涉及花粉发育的基因及其在基因网络中的作用。研究结果表明,拟南芥中MYB26/MALE STERILE35（ MS35）雄性不育基因会调控药室内壁次生加厚发育,影响其后的花药开裂,并可上调木质素生物合成途径。而At2g47500基因是在芯片分析ms35/myb26突变体中涉及花粉发育表达下调的一个未被鉴定的基因。通过生物信息学分析发现,At2g47500基因是一个与微管发育有关的基因,在整个植株都表达,包括花发育阶段。利用拟南芥基因库筛选该基因中的T-DNA插入突变体,并通过PCR鉴定,得到插入位点在启动子和外显子的纯合突变体。通过表型分析和表达筛选发现,At2g47500突变并未对表现型产生影响,表明T-DNA插入位点在外显子的突变体基因并未在花药中表达;但转录表达分析认为,该基因在花粉里表达,并通过启动子：GUS表达结构得到进一步证实。35S启动子超量表达At2g47500,并未导致其在野生型植物中异位的过量表达;将其转入突变体中,基因表达量恢复,也未有表现差异。说明其对花粉发育的影响不明显。定量PCR分析微管发育其他相关基因,以及花发育中次生壁发育有关基因在突变体中的表达,At2g47500对花粉发育影响不明显。在突变体中,大部分基因也未因其缺失、表达受到明显影响。综上所述,该基因在花药发育中不受ms35/myb26的调控,发挥次要作用,受到主效基因的调控。     

水稻白条纹叶Gws基因的精细定位与遗传分析

叶色突变是一类十分明显的性状突变,在高等植物的叶绿素合成、叶绿体结构、功能、遗传、分化与发育等基础研究中均具有重要意义。到目前为止,已鉴定多个重要的水稻功能基因,据不完全统计,水稻中至少已定位了79个叶色突变位点,并已成功克隆出多个叶色相关基因,其中OsCHLH、OsCAO1、OsCAO2、chlorina1、chlorina9、ygl等直接参与编码叶绿素合成,其余基因均参与叶绿体发育调控。在日本晴(Nipponbare)T-DNA插入突变体库中筛选到一份对温度敏感的白条纹突变体gws(green-white-stripe),遗传分析表明它来自组织培养过程中的单隐性基因突变。利用gws与培矮64杂交组合的F2代群体,将Gws精细定位于第6染色体标记InDel15和InDel16之间,物理距离为73kb,此区间内包含13个基因。基因组序列分析发现,突变体在核糖核苷二磷酸还原酶小亚基(ribonucleoside-diphosphate reductase small chain,RNRS1)编码区第314～315碱基发生缺失,第316～317碱基由GC变为TT,导致该基因阅读框移码突变,蛋白质翻译提前终止。该基因是已经报道的水稻白条纹叶基因St1(Stripe1)的等位基因,gws突变体较st1突变体的白条纹出现早且明显,gws白条纹表型出现在第2片叶之后,而st1的白条纹表型仅出现在第4或5片叶之后。     

对一个新发现的棉纤维突变体的鉴定及特性分析

在农杆菌介导的转基因组织培养再生后代中发现了一个无绒有絮的纤维发育突变体,通过自交选择T₃代获得其纯合体,命名为CM突变体。尽管CM突变体从转基因后代中发现,但和转基因插入位点无关,推测是在组织培养过程中产生的点突变所致。通过与陆地棉遗传标准系TM-1,海岛棉军海1号,以及新乡小吉无绒有絮(XinFLM),新乡小吉无绒无絮(XinWX),徐州142无绒无絮(XZ142WX),显性光子N1N1,隐性光子n2n2、SL-7-1、MD17及T586等一系列纤维发育突变体分别配制F₂组合进行突变基因的遗传及等位性分析,结果表明CM突变体与纤维发育正常的TM-1和军海1号杂交,F₁表型均为无绒有絮,F₂表现无绒有絮和有绒有絮3∶1分离,说明该突变体与纤维发育正常材料相比,在短绒发育方面存在一个位点的差异,该突变性状由单显性基因控制。等位性测验及分子定位均表明, 控制该突变体短绒的基因与控制N1N1显性光子的N1基因等位。扫描电镜进一步证明该基因突变会造成纤维起始突起延迟。与N1N1突变体相比,CM突变体的衣分比N1N1显著高,而百粒重比N1N1极显著低。推测CM突变体中的突变基因与显性N1基因为复等位基因。     

一个 T-DNA 插入突变体的分子鉴定及表达分析

突变体在水稻功能基因组研究中具有重要的作用。对水稻OsFCA位点的插入突变体进行了分子鉴定,证实此突变体为纯合突变体,并且发现突变体与野生型植株相比,抽穗期明显延迟。通过RT-PCR结果分析表明, T-DNA插入的突变体植株中OsFCA基因完全不表达。另外,在短日照条件下,对水稻成花相关的2个重要基因Hd1和Hd3a的RT-PCR分析表明,在野生型植株中,2个基因的表达量都明显高于突变体植株,尤其是在夜间的表达量相差较为明显。说明OsFCA在短日照条件下通过正向调控Hd1和Hd3a的表达促进水稻的开花。     

一个新的水稻短根毛突变体的遗传分析和基因定位

根毛是植物吸收水分和养分的重要器官。本研究从T-DNA突变体库中获得一个以中花11为遗传背景的水稻短根毛突变体, 命名为ossrh3 (Oryza sativa short root hair 3)。该突变体的根毛伸长严重受阻, 并且伴随株高、主根长、侧根长和侧根数目等性状的改变。遗传分析表明该突变性状受1对隐性单基因控制, 利用ossrh3纯合体和籼稻品种Kasalath杂交构建F₂定位群体, 利用已公布的水稻SSR (simple sequence repeat)和自行设计的STS (sequence- tagged site)标记, 最终将OsSRH3定位在水稻第1染色体上的标记S38978和S39016之间, 物理距离约为37.7 kb, 包含8个候选基因, 为进一步克隆OsSRH3基因和研究禾本科作物根毛发育的分子调控机理提供了依据。     

水稻细卷叶突变体nrl2(t)的遗传分析和基因定位

研究调控水稻叶片发育基因对水稻功能基因组学和株型改良有着重要的意义。本研究从籼稻恢复系缙恢10号的EMS突变体库中发现一个水稻新型突变体,命名为nrl2_(t)。该突变体叶片卷曲、变细、伸长,茎秆变细,抽穗期提前,叶绿素含量增高,孕穗期剑叶生长素含量降低,而幼穗中生长素含量有所提高。遗传分析表明该性状受一对隐性基因控制。利用SSR标记将该基因定位于第3染色体SSR标记s3RM1和s3RM3之间,物理距离约为114 kb。研究结果为该基因的克隆及进一步揭示细叶卷曲形成的分子机理奠定了基础。     

不同颜色蝴蝶兰花瓣表皮细胞形态差异比较

为探究不同颜色蝴蝶兰花瓣表皮细胞形态的差异性,采用扫描电子显微镜分别对8个不同颜色的纯色蝴蝶兰品种的花瓣中心部位(2个白色蝴蝶兰品种,3个黄绿色蝴蝶兰品种和3个紫红色蝴蝶兰品种)和4个有斑的蝴蝶兰品种(2个白底红斑的蝴蝶兰品种和2个黄底红斑的蝴蝶兰品种)的底色部位、斑色部位及底色与斑色相交部位分别进行观察对比,同时采用鲜切片浸泡在0.25%PEG溶液中观察有斑样品斑纹交界处的纵切面表皮细胞形状变化。结果发现,除2个白色品种的表皮细胞为乳突状外,其他品种的表皮细胞均为穹顶状。另外发现部分样品花瓣表皮存在少量气孔。结果表明,相同颜色不同品种的蝴蝶兰花瓣表皮细胞形状可能不同,但同一片花瓣不同颜色区域的表皮细胞结构则是相同的,说明花瓣颜色并不是影响蝴蝶兰花瓣表皮细胞形状的决定因素。以上不同颜色蝴蝶兰花瓣显微结构的观察比较,将对蝴蝶兰花色研究提供一定的参考。     

甘蓝型油菜白花性状的遗传及AFLP标记

甘蓝型油菜的白花性状是一种有用的指示性状,本研究以甘蓝型白花油菜及其分离群体为材料,对甘蓝型油菜的白花性状的遗传规律进行了研究。结果表明,甘蓝型油菜的白花性状受1对不完全显性基因控制。利用集团分离法(BSA)对白花基因进行AFLP分析,在256对AFLP引物中共获得6个与白花基因紧密连锁的分子标记。EA11MC04与EA12MC01为基因两侧最近的分子标记,其遗传距离分别为0.8,1.0 cM。     

植物花对称性发育研究的进展:从理论到应用的双重价值

以蝶型花亚科的百脉根（Lotus japonicus）为研究对象，罗达等研究组阐明了在豆科与其他物种基因组中调控花对称性发育的分子机制具有共源性（synapomorohy），揭示了在高等植物花形进化过程中，不同进化关系的开花植物独立地招募TCP基因，调控了两侧对称花发育过程中背腹轴的发育。在百脉根中的工作提示：对TCP基因进行遗传操作，可以定向改造花瓣的形态，表明花对称性分子机理的研究具有重要的应用价值。     

寒兰种质资源表型性状多样性分析

为探讨寒兰的表型多样性,以35份寒兰种质为研究材料,选取38项表型性状进行多样性分析。对数量性状进行变异分析及相关性分析;对质量性状进行概率分布分析,并以Simpson指数和Shannon指数为评价指标进行多样性分析。结果表明,数量性状变异系数均大于10%,变异极为显著,数量性状间存在显著正相关;花瓣斑点、唇瓣条纹等部分质量性状较稳定,一致性较高;花瓣纵切面形状、侧萼纵切面形状等多数质量性状Simpson指数和Shannon指数较高,多样性程度较高,多样性丰富。说明寒兰的表型性状变异显著、多样性丰富。     

122份国外普通菜豆资源聚类分析和主成分分析

对122份国外普通菜豆资源的熟性、生育日数、生长习性、出土子叶色、叶形、花旗瓣色、花翼瓣色、株高、株型、主茎节数、单株分枝数、结荚习性、单株荚数、每果节荚数、荚色、荚形、荚面、荚长、荚宽、单荚粒数、粒形、种皮光泽、种皮斑纹、粒色、百粒重、单株产量、小区产量15个质量性状和12个数量性状进行聚类分析和主成分分析。结果表明,122份国外普通菜豆资源聚为四类,其中来自葡萄牙的91号资源单独为一类。主成分分析结果表明,26个性状提取了8个主成分,累计贡献率为74.37%,包括颜色因子、百粒重因子、产量因子、形态因子等主要因子。该研究旨在充分挖掘国外菜豆种质资源特性,为资源利用提供依据。     

Inheritance of petal colour and its independent segregation from seed colour in Brassica rapa

The inheritance of petal (flower) colour and seed colour in Brassica rapa was investigated using two creamy‐white flowered, yellow‐seeded yellow sarson (an ecotype from Indian subcontinent) lines, two yellow‐flowered, partially yellow‐seeded Canadian cultivars and one yellow‐flowered, brown‐seeded rapid cycling accession, and their F₁, F₂, F₃ and backcross populations. A joint segregation of these two characters was examined in the F₂ population. Petal colour was found to be under monogenic control, where the yellow petal colour gene is dominant over the creamy‐white petal colour gene. The seed colour was found to be under digenic control and the yellow seed colour (due to a transparent coat) genes of yellow sarson are recessive to the brown/partially yellow seed colour genes of the Canadian B. rapa cvs.‘Candle’ and ‘Tobin’. The genes governing the petal colour and seed colour are inherited independently. A distorted segregation for petal colour was found in the backcross populations of yellow sarson × F₁ crosses, but not in the reciprocal backcrosses, i.e. F₁× yellow sarson. The possible reason is discussed in the light of genetic diversity of the parental genotypes.     

棉花GhMADS7基因正调控棉花花瓣发育

MADS-box基因家族作为一类重要的转录因子,主要参与植物花器官的生长发育。GhMADS7/98具有保守的MADS-box及K结构域,属于AG亚家族MIKC~C型MADS-box基因。通过同源序列比对发现,GhMADS7/98与拟南芥AtAG (AT4G18960)基因的蛋白序列具有64%的同源性。组织表达分析表明, GhMADS7基因在花瓣、花药、柱头和胚珠等花器官组织中均有表达。为进一步研究该基因的功能,构建了该基因的RNAi干涉载体并转化棉花,获得了表达量明显下调的转基因株系。表型观察发现,在干涉植株长度为5~6 mm和7~8 mm的花蕾中出现花瓣发育延缓的表型;通过对干涉系转基因植株花瓣进行石蜡切片观察发现,相较于野生型植株,干涉系植株花瓣中的维管束存在明显的收缩现象;通过qRT-PCR检测发现,转基因株系中控制花瓣发育的A、B类基因的表达量出现异常。因此推测GhMADS7在棉花花瓣发育过程中起着重要的作用。     

Morphology and heredity of tepal spots in Asiatic and Oriental hybrid lilies (Lilium spp.)

Petal spots constitute an important trait for ornamental flowers, because they generate variation in flower colour and pigmentation patterning. However, only a few reports have described the morphologies and inheritances of petal spots. Two types of spots—raised spots and splatters—appear on the flower tepals of lily (Lilium spp.). Here, we microscopically analysed the morphologies of raised spots and splatters, and compared them with those of petal spots in other species. The raised spots of lily showed an increase in the numbers of parenchymal and epidermal cells, and accumulation of anthocyanin pigments in these cells. We did not observe this type of morphology in the petal spots of rhododendron or Tricyrtis macropoda, indicating that the morphology observed in the raised spots is unique to lily. In the splatters of lily, anthocyanin pigments accumulated only in epidermal cells, and the shape of pigmented cells did not differ from that of unpigmented cells. These features were also observed in spots of T. macropoda. We subsequently investigated the inheritance of raised spots and splatters in an F₁ segregating population. We revealed that F₁ plants with raised spots, splatters, raised spots and splatters, or no spots showed a 1:1:1:1 segregation ratio, indicating that the two types of spots are genetically independent. Such knowledge will facilitate efficient selection during breeding programs focused on the development of cultivars with (or without) spots.     

黑皮冬瓜小孢子发育与花蕾形态建成的相关性研究

对4个黑皮冬瓜品种的小孢子发育进行了细胞学观察,并比较分析了小孢子发育与花蕾形态建成的相关性。结果表明,4个黑皮冬瓜品种的小孢子发育过程相同,可分为四分体时期、单核居中期、单核靠边期、单核有丝分裂期和双核期5个时期。小孢子发育与雄花蕾形态建成密切关联,小孢子直径与蕾径、蕾长、萼长、瓣长及雄蕊直径均呈对数式的正相关。因此,黑皮冬瓜小孢子发育时期可以根据雄花蕾的形态指标判定。黑皮冬瓜小孢子发育处于单核靠边期的雄花蕾蕾长0.54~0.76 cm,蕾径0.53~0.73 cm,萼长0.78~1.18 cm,瓣长0.49~0.60 cm,雄蕊直径0.39~0.53 cm,蕾长/蕾径0.99~1.06,萼长/瓣长1.68~1.97,着生于开花节之上的第7~8节。