苹果抗黑星病研究进展

从苹果黑星病菌的生理小种、毒性变异、侵染过程,寄主反应、抗病基因的种类及其分子标记、抗病育种等方面对苹果黑星病进行了详细的综述,为苹果黑星病的抗病育种及相关研究工作奠定了基础,为苹果抗黑星病品种的合理布局、种质资源的收集和利用提供了指导。     

小麦抗赤霉病遗传育种研究进展及思考

小麦赤霉病是世界性病害,严重危害小麦生产,已成为我国粮食安全的重大威胁.国内外在小麦赤霉病抗源筛选、抗病基因发掘与克隆及抗赤霉病育种等方面取得重大进展.从抗赤霉病早期遗传研究、抗病基因/QTL挖掘、基因/QTL效应研究和抗病基因克隆等方面回顾了抗赤霉病遗传研究进展,并对基于表型选择和分子标记辅助的抗赤霉病育种成就进行了总结.在分析现有普通小麦抗源和外源抗性材料的育种利用局限的基础上,针对性地提出3点建议:一是加强对已育成和推广品种的抗性鉴定,筛选其中的抗病品种进行抗病基因研究;二是利用抗病基因的加性效应聚合现有品种携带的不同抗病基因,减少抗病基因与不利农艺性状的连锁累赘,培育抗赤霉病高产品种;三是加大外源基因的发掘、改造和利用.     

苹果白粉病抗性研究

通过田间自然鉴定方法,2008-2010年连续3年调查了42个栽培品种白粉病抗性表现及8个苹果杂交组合的F1代实生苗抗白粉病遗传表现。结果表明:苹果栽培品种在田间自然条件下抗白粉病的表现形式是丰富多样的,共鉴定出高抗材料5份,抗病材料21份,感病材料14份,高感材料2份。杂交后代表型分离说明苹果的抗白粉病由多基因控制,基因间存在互作效应,当表现累加效应时,后代表现高抗,富士对白粉病的抗性属于多基因控制的共显性遗传。     

水稻白叶枯病隐性抗病基因xa13的分离与鉴定的研究

植物抗病基因的研究一直以来是植物分子生物学研究领域的热点之一,迄今已经从不同的宿主中分离了50多个抗病基因,其中仅有6个是隐性基因,这些隐性抗病基因的作用机理目前尚不能用广为接受的显性基因的作用机理来进行解释.水稻中已经鉴定32个主效抗白叶枯病基因,其中9个为隐性抗病基因.位于第8染色体长臂末端的xal3基因就是其中的1个典型,它完全隐性、特异性地抗白叶枯病菌菲律宾菌系生理小种6(PX()99)、与其他显性或隐性抗白叶枯病基因存在抗性互作,说明xal3基因具有特异性抗性.     

植物抗细菌病害基因工程研究进展

植物细菌性病害常常给农业生产造成严重损失,利用基因工程手段提高植物的抗病性是抗构病育种新的研究热点.本文论述了就目前植物抗细菌病害基因工程研究现状,着重论述了植物抗细菌基因工程研究的基本策略、植物抗细菌基因工程取得的主要成绩及植物抗病相关基因工程研究进展,并在此基础上指出了植物抗病基因工程存在的问题和今后研究的重点.     

小麦抗病基因定位研究进展

本文概述了小麦抗病基因定位研究进展和抗病基因定位研究方法,着重介绍了抗条锈病、抗白粉病基因标记定位和构建高密度遗传图的新进展,并对其在小麦遗传育种中的应用前景和存在问题进行了深讨。     

mRNA差异显示法分离水稻抗稻瘟病相关cDNA克隆

植物抗病机理非常复杂,最早Flor在对亚麻和亚麻锈病菌(Melampsora lini)互作的遗传规律研究中,提出了基因对基因假说来解释抗病机制[1],即抗病植物遭受病原菌侵袭后之所以产生抗性是由于激活了植物体内的抗病基因,进而通过信号传导链启动植物体内的防御机制.但目前,人们对这一过程的了解还非常少,对于抗稻瘟病分子机理的了解则更少.稻瘟病是水稻常见病,研究抗稻瘟病的分子机制有重要意义,而最关键的一步是筛选到与抗稻瘟病相关的基因.     

苹果黑星病的研究进展

苹果黑星病是苹果重要的病害之一,发病严重时可导致苹果严重减产和品质下降。该病害在世界许多国家都有发生,各国对苹果黑星病的分布、流行规律、病原菌致病性、生物学特性、寄主的抗病性及抗病基因、防治方法和病害监测等方面进行了广泛深入的研究。我国对苹果黑星病的研究起步较晚,尚待深入。本文综合近年来的文献资料,从苹果黑星病病原菌、致病机制和抗病机制、防治、抗药性、检测及预测预报等方面进行阐述,以期为该病害的绿色防控提供科学依据。     

小麦远缘杂交现状、抗病基因转移及利用研究进展

小麦近缘植物中含有丰富的抗病、抗逆和抗虫等基因,是小麦育种的优异基因源。通过远缘杂交可以将近缘植物优异基因转移给小麦,创制包括双二倍体或部分双二倍体、附加系、代换系和易位系等在内的小麦-近缘植物异染色体系。这些含小麦近缘植物血缘的异染色体系是研究物种染色体行为与进化、基因定位与作图的重要素材,也是拓宽小麦的遗传基础、抵御小麦重要病虫害、增加小麦产量和提升小麦品质的重要物质基础。为了更加清晰地了解小麦远缘杂交概况及小麦近缘植物抗病基因向小麦的转移,也为今后小麦远缘杂交研究和种质资源的开发利用提供参考,文中对小麦族物种分类、小麦远缘杂交的定义与意义、小麦族山羊草属、黑麦属、偃麦草属、簇毛麦属、冰草属、大麦属、披碱草属、赖草属、新麦草属以及旱麦草属物种与小麦远缘杂交现状和异染色体系创制情况进行了概括,并对来源于小麦近缘植物被正式命名的17个抗条锈病基因、35个抗叶锈病基因、30个抗秆锈病基因、41个抗白粉病基因、3个抗赤霉病基因、1个抗麦瘟病基因、1个抗叶枯病基因、1个抗颖枯病基因、4个抗褐斑病基因、2个抗眼斑病基因、1个抗梭条花叶病基因、2个抗线条花叶病基因和2个抗禾谷类黄矮病基因向小麦的转移情况及其所在染色体的位置信息进行了归纳。小麦-黑麦1RS·1BL易位系、1RS·1AL易位系和小麦-偏凸山羊草2NS/2AS易位系等抗病优良种质的育成与利用在世界小麦育种史上做出了突出贡献,然而,这仅仅得益于对少数抗病基因的利用。与目前已经被命名的基因数量相比,被利用到小麦育种中的抗病基因相对较少。文中分析了当前已命名抗病基因利用情况比例偏低的原因,并对今后如何利用这些抗病基因提出了建议。同时,还列举了已克隆的源自小麦近缘植物的抗病基因,并对克隆这些基因的方法以及今后可能的研究热点进行了分析,认为加强无遗传累赘的小麦-近缘植物易位系的创制与应用仍可能是今后小麦育种材料创新与新品种培育的一个重要发力点。     

谷子丝/苏氨酸蛋白激酶类抗病基因同源序列的克隆与分析

根据已知丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(STK)类抗病基因保守结构域设计简并引物,以抗锈病谷子品种十里香和感锈病谷子品种豫谷1号为材料,利用抗病候选基因(RGA)技术对谷子STK类抗病基因同源序列进行克隆和分析,以期为谷子抗锈病相关基因的克隆及抗锈机制的研究奠定基础。结果表明,从抗病材料中获得1条STK类似序列(STK 1),长度为474bp。BLASTP分析表明,该序列含有PKc保守结构域,且与小麦抗锈病激酶Lr10、水稻丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶受体PR5K、玉米丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶受体1、燕麦激酶受体LRK10等同源性在71%～76%。从谷子抗锈品种十里香中获得的STK类抗病基因同源序列可能是候选的谷子抗锈病相关基因。     

柱型苹果生长特性及Co基因定位研究进展

柱型苹果是一类特殊的矮生类型突变体,其树体矮小、主干粗壮直立、节间短、短枝多,无需修剪、管理方便,是现代苹果产业实现矮化密植栽培获得高产的优良资源。自柱型苹果产生以来,其独特树形的生长特性一直是国内外研究者关注的焦点。当前国内外取得的研究成果主要包括:(1)柱型苹果的生长发育与其内源激素含量密切相关。柱型苹果腋芽中自由态IAA/总IAA的比值明显高于普通型。柱型苹果多发短枝的原因是顶芽和侧芽中玉米素类物质含量较高。柱型苹果树体生长矮小原因可能是赤霉素含量低。(2)苹果的柱形性状是由显性基因Co控制的质量性状,Co位点与枝干、分枝、叶片和果实品质等多种性状连锁成簇。Co精细定位于苹果第10号染色体18.52—19.09 Mb。(3)目前报道的Co有5个候选基因,其中最有希望的候选基因91071转入苹果和烟草中均表现节间变短,但Co是否介入减少侧枝和增加短枝的形成需要进一步验证。由于Co与植物激素代谢和信号传导均密切相关,通过RNAi及转基因等技术验证Co的详细功能,不但可以揭示柱型苹果独特树形生长特性的分子机理,还可以为选育优良品质的柱型苹果提供理论基础。     

抗真菌α-硫堇蛋白DB_4基因导入苹果的研究

［目的］利用转基因的办法提高苹果（Malus domestica Borkh）对叶部病害和幼果期侵染果实病害的抵抗能力。［方法］利用农杆菌介导的遗传转化方法将绿色组织特异表达的菠菜核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶的激活酶（Rubisco activase）启动子（RCAP）驱动下的α堇蛋白DB4基因转入到“皇家嘎啦”苹果叶片外植体中。［结果］ PCR、Southern blotting分析及GUS检测结果表明,目的基因已经整合到苹果基因组上。［结论］获得了转α堇蛋白DB4基因的转基因苹果。     

生物技术在苹果育种中的应用

现代生物技术发展迅速,近年来生物技术在苹果上的研究进展很快,特别是在种苗生产和育种上已取得了可喜成绩。简要概述了组织培养、分子标记和基因工程技术在苹果上的研究应用现状,并提出了今后的研究重点和方向。     

链格孢菌苹果致病型的ATMT转化体系的建立

【目的】链格孢菌（Alternaria alternate）苹果致病型是苹果上的重要致病菌,可以侵染苹果叶片和果实。论文旨在建立农杆菌介导的链格孢菌苹果致病型高效稳定的分子转化体系,为在分子水平上研究链格孢苹果致病型病菌的致病机制提供技术支持。【方法】质粒pKO1-HPH是以pCAMBIA1300骨架为基础构建的穿梭质粒,含有潮霉素抗性基因,并在其多克隆位点上插入了绿色荧光蛋白基因,这个质粒在大肠杆菌和农杆菌细胞中都能够稳定地复制繁殖。将质粒pKO1-HPH采用冻融法转化到农杆菌菌株AGL1中,然后与链格孢苹果致病型菌株XP-1的分生孢子在诱导培养基上共培养进行基因转化,转化子在含有潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上进行筛选;在含有50 μg·mL^-1潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上检测转化子细胞中抗性基因在转化子中的表达情况;用荧光显微镜检测绿色荧光蛋白基因在转化子细胞中的表达情况。在初步确认可以将绿色荧光蛋白和潮霉素B磷酸转移酶基因转入链格孢苹果致病型菌株中后,对菌落培养时间、转化前分生孢子的预处理方法对转化效率的影响进一步优化。转化子的稳定性采用分生孢子5次继代培养后,能否在含有潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上稳定生长来检测;采用PCR方法检测绿色荧光蛋白外源基因和潮霉素B磷酸转移酶基因是否存在于转化子基因组中;用Southern杂交检测外源基因在转化子基因组中插入的拷贝数;在苹果果实和叶片上接种检测转化子致病性的变化。【结果】将100 μL孢子悬浮液（含10⁵孢子）涂布于马铃薯-胡萝卜-琼脂平板上菌落培养36-48 h后,链格孢苹果致病型菌株XP-1可以产生足量的孢子用于农杆菌介导的分子转化。将分生孢子用无菌水洗下,在4℃处理6 h,再与含质粒pKO1-HPH的农杆菌进行诱导共培养,转化子在含有50 μg·mL^-1潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上进行筛选,转化效率较好,10⁷个分生孢子转化可获得约200个转化子。转化子经过5次继代培养,对潮霉素B的抗性没有改变。特异性引物PCR检测表明外源基因能够成功地整合到供试菌株的基因组中;Southern杂交表明外源基因多以单拷贝形式随机插入到链格孢苹果致病型菌株XP-1细胞的基因组中;转化子的菌丝和分生孢子在荧光显微镜下可以观察到明显的绿色荧光,说明荧光蛋白基因在菌丝及孢子中均能够成功表达。通过部分转化子的致病性试验,筛选获得数个在苹果果实和叶片上致病性都显著降低的菌株。【结论】建立了农杆菌介导的链格孢菌苹果致病型稳定高效的分子转化体系,为进一步开展此病菌与其寄主的分子互作研究打下基础。     

苹果‘国光’花柱中与S-RNase互作的钙调素结合蛋白研究

通过酵母双杂交的方法寻找苹果‘国光’花柱中与S-RNase互作的非S因子。以苹果‘国光’花柱为试材,构建了酵母cDNA文库,检测插入片段大小在300～2 000bp之间,符合库容要求。将S1-RNase成熟区cDNA序列S1-mat构建到pGBKT7载体上作为诱饵,筛选‘国光’花柱酵母cDNA文库。经文库筛选,获得一个大小为371bp的片段,与苹果全基因组序列比对后发现,该片段位于第9号染色体,其全长序列为552bp。NCBI BLAST比对及蛋白结构域分析显示其与拟南芥钙调素结合蛋白的同源性最高,且具有钙调素结合蛋白特有的磷酸二酯酶结构域。同时,酵母互作实验显示其与‘国光’花柱钙调素(CaM)有强烈互作,故认为此基因是苹果钙调素结合蛋白基因,命名为MdCaMBP。半定量RT-PCR结果显示其在‘国光’叶片及花的各组织中均有表达,与苹果花柱S1-、S2-、S9-RNase成熟多肽区均有互作且作用强烈。推测MdCaMBP可能作为一种S-RNase辅助因子参与了自交不亲和反应。     

SSR分子标记在苹果研究中的应用

SSR(simple sequence repeat)分子标记是以聚合酶链式反应(PCR)技术为基础的共显性分子标记,也称为微卫星标记(microsatellite markers),其具有多态性高、通用性好、易检测且操作简单等优点,已被较多应用于苹果的品种鉴定、遗传多样性分析以及遗传图谱构建和基因定位等方面。就以上方面对苹果中SSR分子标记的应用进行概述并提出SSR分子标记在未来苹果中的研究重点和方向。     

苹果ANR基因沉默的原因分析

检测了一个具有紫黑色果肉的苹果的ANR基因,发现了该基因被沉默。为了分析其沉默的原因,通过试验分析了该启动子序列上的顺式作用元件、内含子序列、外显子序列等的变异。结果表明,其ANR基因沉默可能是由内含子产生的变异引起,上述研究结果为今后的进一步研究打下了基础。     

苹果生长素响应因子MdARF5的克隆与功能鉴定

【目的】分离苹果生长素响应因子MdARF5（Auxin Response Factor 5）,分析其对生长素的响应,鉴定其在调节花青苷合成过程中的作用,揭示MdARF5的生物学功能,为进一步研究生长素对花青苷的调节提供理论依据。【方法】以‘嘎拉’苹果（Malus×domestica ‘Royal Gala’）为材料,利用同源克隆技术,克隆得到一个ARF（Auxin Response Factor）转录因子,并将其命名为MdARF5。利用MEGA5.0软件构建多物种间系统进化树。通过农杆菌介导的遗传转化获得转基因苹果愈伤组织。比较野生型和转基因苹果愈伤组织花青苷积累的差异。利用烟草叶片瞬时转化试验,分析MdARF5对MdMYB1的转录调控。【结果】克隆获得苹果生长素响应因子MdARF5（序列号：MDP0000143749）,该基因CDS为2 691 bp,编码含有896个氨基酸的蛋白。系统进化树分析表明,苹果MdARF5与梨PbARF5同源性最高。基因表达分析显示,该基因响应生长素处理,并且与花青苷合成相关基因表现出相反的表达模式。在苹果愈伤组织中超表达MdARF5,其花青苷积累较野生型显著降低,表明MdARF5在调控花青苷积累过程中发挥重要作用。对苹果MdMYB1启动子序列进行分析,发现其序列包含一个MdARF5的结合位点。烟草瞬时表达试验显示,MdARF5能够抑制MdMYB1的表达。【结论】推测苹果MdARF5可能通过直接抑制MdMYB1的表达负调节花青苷的积累。     

我国苹果属(Malus Mill.)野生资源研究利用的现状分析

中国有着丰富的苹果野生资源,但目前在研究的系统性、深入程度以及开发利用等方面仍存在不少问题。通过对苹果野生资源集中分布区的考察调查,对我国苹果野生资源研究现状和保护、利用情况进行了总结分析,并对苹果野生资源遗传关系研究进行了详细阐述,同时就我国苹果野生资源研究存在的问题和发展前景提出了建议。     

基于高通量测序的技术检测梨树病毒

【目的】 研究运用基于高通量测序的技术检测梨树病毒,为梨树病毒的检测提供新方法。【方法】 于2014年、2017年、2018年4月中旬采集库尔勒香梨花朵若干,分别进行转录组测序,将得到的序列经过转录本拼接、层次聚类和基因功能注释,筛选出注释为植物病毒的序列作为候选病毒序列。利用RT-PCR方法检测随机采集的香梨枝条样品,验证高通量测序结果的可靠性。【结果】 根据3组转录组测序数据的生物信息学分析结果,分别对注释为来源于植物病毒的66、202和921条基因序列进行分析。3种梨树中已报道的病毒,分别是苹果茎痘病毒、苹果茎沟病毒和苹果褪绿叶斑病毒,以及梨树中未报道的芸薹黄化病毒。采用设计的特异性引物,通过RT-PCR技术对筛选出的4种病毒进行扩增验证,结果扩增出苹果茎痘病毒和苹果茎沟病毒的目的片段。【结论】 高通量测序技术可作为检测梨树病毒的一种快速、有效手段。