玉米基因组学研究进展

简要介绍了玉米基因组学发展背景,概述了玉米基因组学研究进展。在结构基因组学方面,新发展的DNA编码序列富集与过滤技术大大推动了玉米基因组学测序工作的进展,目前已获得基因组中80%的编码序列。功能基因组学在EST计划、Mu-tagging技术、芯片技术和TILLIING技术的推动下也取得了长足的进展。与水稻和拟南芥等的比较基因组学,有助于解读基因组序列,推测未知基因的功能,并促进了基因作图。生物信息学则积累了海量的数据库并呈指数增加,新软件开发、数据的解读和图谱的整合是其重要的研究方向。讨论了基因组学发展对玉米育种的影响。     

抑制消减杂交技术在植物基因克隆研究中的应用

综述了抑制消减杂交技术的原理、方法、优缺点及其在植物生长发育过程基因调控、植物抗病育种研究、非生物逆境胁迫基因表达、转基因植物和突变体基因表达以及辐射胁迫研究中的应用,并展望了SSH技术的研究前景。     

蓖麻成熟期胚抑制消减cDNA文库构建及其差异表达基因分析

利用抑制性消减杂交（suppression subtractive hybridization, SSH）技术,以高含油量蓖麻品种“油蓖5号”开花后第15d胚和36d胚为实验材料构建36d成熟期胚消减cDNA文库。文库的插入片段平均长度约400bp,随机挑取700个克隆进行PCR筛选,获得596个阳性克隆,经过点杂交筛选后选择了521个阳性克隆进行测序。经过同源性比对归并后得到96个差异表达基因,其中包括31个未知基因。已知基因涉及油脂合成、糖的分解、蛋白质贮藏与降解等多个方面。本研究还通过RT-PCR检测了部分可能与蓖麻油脂合成相关基因的差异表达水平,对其可能的功能进行了简要的分析。     

高低含油量大豆成熟期胚抑制消减 cDNA文库构建及其差异表达基因分析

利用抑制性消减杂交（suppression subtractive hybridization, SSH）技术,以高含油量大豆品种“中豆32”和低含油量大豆品种“油春02-6”36天胚为实验材料构建消减cDNA文库。文库的插入片段集中在500bp左右，挑取766个克隆进行PCR筛选获得700个阳性克隆，经过点杂交筛选后选择了575个阳性克隆进行测序。经过同源性比对归并后得到237个差异表达基因，除10个未知基因外，其余涉及到蛋白贮藏、蛋白质降解、激素调节等多个方面。本文还对部分可能与油脂合成相关的差异表达基因进行了RT-PCR半定量和荧光定量PCR检测，并简要讨论了它们的功能，为进一步研究这些基因在大豆油脂合成过程中的作用奠定了基础。     

玉米抗寒基因的克隆与表达研究

用DDRT-PCR技术研究玉米自交系承18在常温和不同低温处理下基因表达的变化,分离了10条差异表达的cDNA。序列分析结果表明:其中部分与前人克隆的抗逆cDNA同源,部分与信号传导相关基因同源,部分与功能未知的cDNA同源。用Northern杂交方法对差异片段MCI16做了进一步鉴定,同时还对玉米Cat3、拟南芥CBF1和FAD3基因在不同低温处理的玉米幼苗中的表达特性进行了研究,结果表明:MCI16、Cat3等基因受低温的诱导表达,对提高玉米的抗寒力起积极作用。     

大豆在暗诱导条件下差异表达cDNA文库的构建及分析

大豆属于短日照植物,其生长发育对光周期反应非常敏感,这一特性严重阻碍大豆品种的适应性,是制约大豆单产提高的关键因素.本研究的目的是在细胞分子水平上从基因差异表达的角度研究短日照光周期诱导开花和衰老过程中基因转录物丰度的变化,从而探索大豆叶片感受日长变化诱导开花和衰老的复杂机制.利用抑制性消减杂交技术(Suppression Subtractive Hybridization,SSH)成功构建了短日照诱导的大豆光周期敏感品种‘东农L13‘叶片中差异表达的cDNA消减文库,从文库中一共筛选到738个克隆,通过反向Northern杂交,从中得到148个克隆并测序,它们代表76个不同基因的非重复序列ESTs.利用BLAST在GenBank数据库进行序列相似性比对,功能分析表明这些基因与植物的转录、信号转导和细胞凋亡的调控,解毒和防卫,大分子降解细胞壁修饰的合成代谢等多种植物的生理生化功能相关.本研究为揭示短日照诱导大豆开花和加速衰老的作用机理提供依据.     

大豆短日照诱导下新ESTs序列的筛选和功能推测

本研究对大豆短日照诱导的基因表达差异进行了比较基因组分析,在细胞分子水平上从基因差异表达的角度研究短日照诱导衰老过程中基因转录物丰度的变化,探索大豆衰老的复杂机制。利用本实验室已经获得的抑制性消减杂交第二次PCR扩增产物重新构建新的cDNA文库,继续筛选差异表达的ESTs。利用BLAST 软件在GenBank 数据库进行序列相似性比对,发现28个与暗诱导相关的差异表达新ESTs,归类并推测其参与机体暗适应上调表达的蛋白质功能,为进一步分离暗处理诱导表达的基因,揭示短日照加速衰老的作用机理提供基础数据。     

水稻对不同小种稻瘟菌抗性差异表达基因的鉴定

 以同一水稻品种接种不同小种稻瘟菌，利用抑制消减杂交（SSH）技术构建水稻 稻瘟菌非亲和/亲和互作消减cDNA 文库。 经差异筛选、序列分析及RT PCR验证，共获得25个独立的差异表达cDNA克隆。根据与它们同源基因的功能推测，这些cDNA克隆可能参与了对病原菌的防卫反应、转录和蛋白合成与修饰等一些重要的生物学过程。通过RT PCR检测了差异表达基因在非亲和/亲和互作早期的表达谱，所有被检测基因在非亲和/亲和互作零点的表达水平均相同，而在接种后的其他时间点，它们的表达在互作反应中或被诱导或被抑制，说明这些表达的变化仅仅与接种的不同小种有关，肯定了所分离到的基因及其表达变化的可靠性。受不同小种病原菌侵染后，由于一些参与防卫反应的基因被诱导或被抑制的程度和持续时间的不同可能导致水稻小种特异的抗性。     

乙烯利诱导橡胶树胶乳cDNA消减文库的构建

为解析乙烯利刺激巴西橡胶树橡胶增产的分子机制,应用抑制性消减杂交技术(suppression subtractive hybridization,SSH)成功构建了乙烯利刺激条件下橡胶树胶乳与未处理橡胶树胶乳差异表达的cDNA消减文库。经蓝、白斑筛选,共得到了118个阳性克隆。菌落PCR分析结果表明,92%左右的阳性克隆含有大小200～500bp的插入片段。随机选取25个克隆进行了测序,并用基因检索工具(Genbank)对获得的EST进行了Blastx分析,结果表明,5个EST属于无任何序列线索的未知序列,6个属于未知功能的推测蛋白基因,2个属于未知功能的蛋白基因,3个与已知功能基因具有较高的同源性。应用半定量PCR技术,对编号203片段进行的表达分析结果表明,该片段为乙烯利诱导特异表达基因,在乙烯利处理后24h范围内随处理时间的增加而表达量增强,叶片中没有检测到该基因的表达。     

应用抑制消减杂交技术 构建花生果皮差异表达文库

为构建花生果皮差异表达基因消减文库，分离花生果皮差异表达cDNA片段，本研究采用抑制消减杂交技术，以花生种仁cDNA为Driver，果皮cDNA为Tester，进行两次消减杂交和两次抑制性PCR，将第二次PCR产物与pGEM-T easy 载体相连，电击转化大肠杆菌，成功构建果皮差异表达cDNA文库。所长出菌落中89.2%为白色克隆。采用PCR法对重组子进行鉴定，发现其中单一扩增条带的克隆约占83.5%， 片段大小集中分布于250～750bp之间。     

SRAP-cDNA方法在植物基因差异表达分析中的应用

分离差异表达的基因一直是近些年的热点问题，国内外科学家发展了许多技术来研究植物基因的差异表达，如SSH、RAD、SAGE、DDRT-PCR、AFLP-cDNA、cDNA-microarray等。SRAP是近些年发展起来的一种新的分子标记，目前SRAP主要应用于植物基因组DNA水平上的研究，对于RNA即基因表达上的研究还比较少。本文对SRAP技术的原理方法、优点进行了介绍，并阐述了SRAP-cDNA方法的实验条件优化、应用现状及前景，表明SRAP-cDNA方法具有简便、重复性好、实验成本低等优点，可以在研究植物基因差异表达领域广泛应用，并成为作物育种、杂种优势分析等工作的重要工具。     

玉米抗(耐)旱性的分子遗传研究进展

干旱对农业生产的威胁已经成为一个世界性问题,因此玉米抗旱节水研究已成为当今全球性的研究热点。本文对玉米抗旱相关性状的QTL研究、玉米分子标记辅助育种以及玉米抗旱性的功能基因组等方面的研究进行了综述。     

植物功能基因组研究主要方法在茶树上的应用

随着大量基因序列的产生,植物基因组研究已从结构基因组转向功能基因组研究,随之一些新的方法和技术相继建立。茶树庞大而复杂的基因组,使得茶树功能基因组研究起步较晚,但也取得了很大的进步。本文就茶树在应用这些新技术研究功能基因组所取得的进展和突破进行概述。     

玉米基因组学的发展现状及我国的对策

玉米是世界上最重要的禾谷类作物之一.由于玉米在美国是第一大作物,研究基础非常雄厚,美国政府和科学界对玉米的基因组学研究投入了大量的人力物力,迄今为止,已取得了非常显著的成绩.另外,欧洲也在玉米的基因组学研究方面有长足的进步,但与美国相比,还相差很远.对目前国际上玉米基因组学的研究现状和未来发展趋势做一介绍,并提出我国在这个前沿领域的对策。     

抑制消减杂交在热带作物研究中的应用

介绍了抑制消减杂交（SSH）技术的原理和步骤以及在热带作物发育、逆境胁迫或人为诱导条件下不同组织中差异基因表达和突变等研究方面的应用。     

2019年中国玉米生物学研究进展

2019年中国玉米生物学研究继续保持高速发展态势，产出多项重要成果，中国玉米研究团队在国际顶尖学术期刊发表的文章数量稳步提升。在81个SCI收录期刊上发表玉米生物学研究论文366篇，比2018年增加了84篇。其中，在5年平均影响因子超过5.0的高水平期刊发表论文83篇，比2018年增加了20篇，并突破性的在Science发表论文1篇，论文数量和质量均有较大幅度提升。366篇论文的研究内容涉及玉米基因组学、玉米株型相关性状遗传调控、玉米子粒发育遗传调控、玉米穗部产量性状遗传调控、玉米抗生物和非生物胁迫遗传调控、玉米养分利用遗传调控、玉米育种技术研究和玉米功能基因组研究资源等。     

基因编辑技术的研究及在玉米中的应用

尽管人类已经发现并应用ZFN、TALEN基因编辑技术来实现对基因的定向改变,但由于操作复杂、成本较高,一直限制着基因组学的研究进展。基因的低成本、高效率、操作简单的编辑技术一直是生物分子领域亟待解决的问题。2013年《科学》(Science)杂志上两篇有关CRISPR/Cas的报道标志着基因编辑技术取得了重大突破。CRISPR是从细菌、古菌基因组中发现特殊的DNA重复序列家族。目前,该技术已经成功应用于水稻、斑马鱼、小鼠等动植物中,实现了对特定基因的定向修饰。简要介绍CRISPR/Cas的发现历史、组成、作用原理和最新研究进展,对该技术在玉米研究中的应用进行展望。     

2018年度中国玉米生物学研究进展

2018年我国玉米生物学研究取得了很大进展,在国内外学术期刊发表了一系列有重要影响的研究成果。在75个SCI收录期刊上发表玉米生物学相关研究论文282篇,其中,5年平均影响因子超过5.0的高水平期刊发表论文有63篇,比2017年的49篇增加了14篇。主要进展可以归纳为下7个方面,玉米基因组研究、玉米子粒发育遗传调控研究、玉米根遗传调控研究、玉米抗非生物胁迫遗传调控研究、玉米抗生物胁迫遗传调控研究、玉米开花期遗传调控研究和玉米育性遗传调控研究。     

玉米mRNA差异显示与杂种优势关系的研究

以玉米抽穗前期幼叶作为材料,应用mRNA差异显示技术(DDRT-PCR)分析亲本与杂交种之间杂种优势表现,从基因差异表达方面来探讨玉米杂种优势的机理。结果表明,杂交种和亲本之间存在明显的基因差异表达,差异表达模式可分为单亲表达一致型、双亲共沉默型、单亲表达沉默型和杂种特异表达类型4种。对12个性状进行相关分析,结果表明,在72个相关系数中有10个相关显著。对于4种不同差异表达模式和12个性状的中亲优势(MPH)进行相关分析,在72个相关系数中仅有2个达到显著或极显著水平。对于4种不同差异表达模式和12个性状的超亲优势(BPH)进行相关分析,在72个相关系数中有4个达到显著或极显著水平。     

VIGS技术在禾本科植物中的应用研究进展

病毒诱导基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)是一种转录后基因沉默现象.近年来在植物基因功能研究中,VIGS技术作为一种快速、高效、高通量的反向遗传学新技术发挥了重要作用.尤其在禾本科植物基因功能研究中VIGS技术得到了广泛的应用.本文阐述了VIGS技术的发现及作用机制,并重点介绍了在禾本科植物中应用的VIGS载体及功能基因组学研究的应用实例,最后探讨了VIGS技术在禾本科植物中影响沉默效率的因素、局限性及应用前景.