Sequence Polymorphisms and Phylogenetic Relationships of hina Gene in Wild Barley from Tibet, China

The hina gene encodes a HINA protein in seeds of barley （Hordeum vulgare）, which was known to affect the grain hardness. 171 hina gene sequences from Tibetan wild barley accessions and worldwide were characterized. Across 1 452 nucleotides of 171 hina genes, 152 SNPs were detected, giving an average frequency of one SNP per 9.5 bases. There were 93 singleton variable sites （the nucleotide polymorphism only observed in a single accession）, 59 polymorphic sites （the polymorphisms found in two or more accessions） and 8 indels. A total of 18 haplotypes were defined, and most of the barley accessions shared one gene haplotype. H. spontaneum had a wider haplotype distribution. Through the analysis of median-joining network of the 18 haplotypes, 4 haplotype groups were found, which were testified by neighbor-joining tree based on the complete sequence alignment. Extremely low level of hina gene diversity was observed in Tibetan wild barley accessions, indicating that Tibet is unlikely a center of origin for cultivated barley.     

Variations of Single Nucleotide Polymorphism （SNP） of Hordoindoline a Gene （hina） and Its Relationships with Kernel Hardness in 92 North American Barley Varieties （Hordeum vulgare L.）

Grain texture in barley （Hordeum vulgare L.） is an important quality character. The single nucleotide polymorphisms （SNPs） in Hordoindoline a （hina） gene and its relationship with hardness index among North American harley cultivars were investigated. The hina genes in 36 cultivars were sequenced for the SNP analyses, and 17 sets of SNP primers were designed to detect the SNP variations of hina locus in 92 North American barley cultivars. SNP detection indicated that there were four haplotypes in the hina genes of 92 barley cultivars, and haplotype 01 and 02 were shared by 68 and 14 cultivars, respectively, suggesting that there was a very limited diversity in hina genes among North American barley cultivars. Despite the wide range in hardness exists in 92 barley cultivars, however, unlike wheat, where a clear relationship has been demonstrated between a number of SNPs in the wheat hardness genes and quality （soft or hard wheat）, there was no such relationship for barley. The genotypes used in this study demonstrated that there was a low level of polymorphism in hina gene in North American barley cultivars and these polymorphisms had no impact on grain hardness.     

SNP Analysis and Haplotype Identification in Chymotrypsin Inhibitor-2 （CI-2） Gene of Barley

Barley chymotrypsin inhibitor-2 （CI-2） was considered to be a promising candidate for enhancing the nutritional value of other cereals by increasing its concentration as it is rich in lysine than any other storage protein. Also, it was proposed that CI-2 might play an important role in the inhibition of proteolytic enzymes from pests or pathogens as CI-2 can strongly inhibit chymotrypsin and subtilisin. In this study, a total of 93 CI-2 gene sequences were isolated from wild and cultivated barley. 48 SNPs and 4 indels were detected across the entire sequences. The frequency of SNPs in the noncoding region （1 out of 9 bases） was slightly higher than that in the coding region （1 out of 10.7 bases）. In all, 33.3% of the candidate cSNPs resulted in amino acid changes. As a total, the 24 cSNPs resulted in 15 amino acid changes. Ten distinguishable haplotypes were detected, among which 3 haplotypes were shared in the most barley accessions, whereas the rest of the haplotypes appeared at a lower frequency. In addition, three haplotypes （haplotype 4, 8, and 9） were unique for single accessions. These results suggested that low diversity at the CI-2 locus was detected among the cultivated and wild barley.     

大麦杂交组合蛋白质及部分农艺性状的遗传分析

以4个大麦品种的正反交试验的亲本、杂种F1和6个组合的杂种F2为材料,研究了青藏高原一年生野生大麦子粒蛋白质含量及其与农艺性状的遗传规律.结果表明,部分杂交组合的杂种F1子粒蛋白质含量存在正反交差异,即这些杂交组合的子粒蛋白质含量可能存在细胞质效应,其中6个正反交组合中,有2个差异显著.各杂种F2群体的子粒蛋白质含量分布图表明大麦子粒蛋白质含量属数量性状,由主效基因和若干微效基因共同控制,同时还受到环境和细胞质效应的影响.     

大麦HvRBR基因克隆与序列分析

【目的】从栽培大麦(Hordeum vulgare)中分离并克隆对植物细胞周期起负调控作用的RBR(retinoblastoma-related),鉴定大麦RBR(HvRBR)分子特征,明确其与同源基因间的亲缘关系和分类地位,为探索动、植物生长发育过程中细胞增殖和分化相关调控途径的研究提供理论依据。【方法】通过对植物RBR生物信息学分析,根据RBR保守区域序列设计通用引物,采用PCR方法从栽培大麦DNA和苗期总cDNA中分别分段克隆,获得特征序列后在DNAMAN软件下进行序列分析、多重序列比对并构建系统树。【结果】从栽培大麦籽粒皱缩突变材料GSHO1854中获得全长为5547bp的大麦HvRBR序列(GU121481),其cDNA编码区(GU121480)全长3179bp,包含一个编码975个氨基酸的开放阅读框。由其推导的氨基酸序列与已报道的RBR蛋白序列有较高的一致性。在A、B保守区之间有一个间隔区,虽然同源性较低,但是所有氨基酸序列的相似位点都包含一个半胱氨酸残基,这说明该半胱氨酸残基形成的分子内或分子间二硫键可能对整个RBR蛋白的结构和功能产生重要的影响。系统进化分析表明HvRBR与水稻同源性最高(84.3%),与苜蓿、拟南芥等双子叶植物的同源性较低(50%)。【结论】首次从大麦中得到与植物细胞周期起调控、细胞增殖和分化相关的RBR蛋白编码基因HvRBR。对栽培大麦籽粒皱缩突变材料GSHO1854的HvRBR进行了分子克隆和鉴定,并通过系统进化分析将HvRBR归为植物RBR家族C亚族。     

我国野生大麦种质资源的特色及其利用展望

综述了我国野生大麦的分布、种质资源特色,对我国野生大麦种质利用前景进行了展望.     

野生大麦与青稞高分子量谷蛋白亚基遗传变异研究

通过SDS-PAGE方法对33份青稞I组和5份野生大麦H组染色体编码的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)的多态性进行了研究。结果表明I组和H组染色体编码的HMW-GS亚基之间存在带型差异,I组高分子量谷蛋白亚基存在两种带型,一种接近7亚基上部,一种接近7亚基下部,H组内部只有一种带型,靠近10亚基。因此,要改进青稞的面筋品质现状,应在青稞中引入新的优质HMW-GS亚基的变异类型。     

野大麦盐胁迫rbcS基因的克隆及序列分析(摘要)(英文)

[目的]研究野大麦盐胁迫rbcS基因的克隆及序列分析。[方法]以盐胁迫下的野大麦幼嫩叶片为试材,根据GenBank中小麦和大麦rbcS基因核酸序列的同源性设计引物,对野大麦基因组DNA进行PCR扩增、回收、连接、转化及测序。[结果]在野大麦的基因组中克隆了2个大小不同的rbcS基因序列rbcS1和rbcS2,长度分别为1252和908bp。rbcS1和rbcS2均由2个外显子和1个内含子组成,外显子长度相等,编码序列为525bp,同源性为96%,编码174个氨基酸;rbcS1和rbcS2内含子大小不同,分别为448和107bp。[结论]该研究为进一步探讨rbcS基因在野大麦耐盐机制中的分子机制奠定了基础。     

大麦杂交F2代农艺性状与蛋白质含量的相关性分析

以青藏高原一年生野生大麦和3个澳大利亚大麦品种为材料分别进行了正反交试验.对所有的F2代群体进行了农艺性状的调查及蛋白质含量的测定,并对农艺性状和主要品质性状蛋白质舍量进行了比较分析.结果表明,蛋白质含量与千粒重呈显著正相关;与主穗小穗数、单株小穗数、单株实粒数、穗平粒重、小穗密度呈显著负相关;与其他农艺性状相关性不显著.     

磷高效野生大麦拔节期对植酸态有机磷的利用

【目的】探讨磷高效野生大麦对植酸态磷的吸收利用能力,分析植酸态磷处理对不同磷效率野生大麦生长、磷素吸收及根际土壤特征的影响,为阐明低磷胁迫下磷高效野生大麦对有机磷的利用机理提供理论依据。【方法】低磷土壤盆栽条件下,以前期筛选得到的野生大麦磷高效基因型IS-22-30、IS-22-25和磷低效基因型IS-07-07为供试材料,有机磷源为植酸钠,设3个施磷水平,即不施磷（CK）、施磷（P）15 mg·kg^-1土（Po15）、30 mg·kg^-1土（Po30）,研究拔节期有机磷处理对不同磷效率野生大麦生物量、磷素积累量、根系酸性磷酸酶和植酸酶活性、根际土壤酸性磷酸酶和植酸酶活性及有机磷各组分含量的影响。【结果】（1）随有机磷水平提高,野生大麦生物量和磷素积累量均显著增加,而根冠比呈减小趋势。各处理下,磷高效基因型生物量、磷素积累量和根冠比均大于低效基因型。且随着有机磷水平的提高,磷高效基因型生物量和磷素积累量增幅较大。（2）随有机磷水平降低,野生大麦根系酸性磷酸酶和植酸酶活性均显著增加。各处理下,磷高效基因型根系酸性磷酸酶和植酸酶活性显著高于低效基因型,分别是低效基因型的1.15-1.24倍和1.18-1.34倍。（3）野生大麦根际土壤酸性磷酸酶与植酸酶的活性明显高于非根际,且随有机磷水平提高,土壤酶活性呈显著增加的趋势。各处理下,磷高效基因型根际土壤酸性磷酸酶和植酸酶活性显著高于低效基因型,是低效基因型的1.23-1.33倍和1.15-1.30倍。（4）随有机磷水平提高,野生大麦根际、非根际土壤各有机磷组分含量显著增加。磷高效基因型根际与非根际土壤活性有机磷和中活性有机磷含量显著低于磷低效基因型,而中稳性有机磷和高稳性有机磷含量无基因型差异。由于对有机磷的耗竭,根际土壤有机磷各组分含量低于非根际。磷高效基因型根际土壤活性较强的活性有机磷和中活性有机磷出现明显亏缺,其亏缺范围为0.64-1.12 mg·kg^-1和13.8-33.9 mg·kg^-1。【结论】磷高效野生大麦基因型通过根系或根际微域微生物分泌更多的酸性磷酸酶和植酸酶,提高根际土壤中活性有机磷和中活性有机磷生物有效性,从而具有较强的有机磷吸收利用能力,更能适应有效态磷缺乏的土壤环境。     

大麦糯性相关基因Wx单核苷酸多态性分析

【目的】大麦Wx是控制直连淀粉合成相关的糯性基因,研究大麦糯性相关基因Wx单核苷酸多态性,并分析其与籽粒直链淀粉含量的关系。【方法】以2个国外糯大麦品种为对照,对30份高、中、低直链淀粉含量的中国大麦进行Wx的克隆和测序,分析Wx的单核苷酸多态性(SNP)及其与籽粒直链淀粉含量之间的关系。【结果】在对32个大麦品种的核苷酸序列多态性鉴定中,共检测到了169个多态性位点,平均每26bp检测到一个多态性位点。在所有检测到的多态性位点中,包括143个SNP和26个InDel,二者的频率分别为1/310和1/169。Wx的内含子1、3、5、8区,外显子2、5和5′-UTR及3′-UTR区域为变异富集区,其它区域变异较小。外显子2和内含子1区域所承受的选择压力较小。单倍型分析表明,第1种单倍型中包括所有低直链淀粉含量的材料。【结论】大麦Wx的多态性与直链淀粉含量之间存在明显的对应关系。     

以色列“进化峡谷”野生二棱大麦种子休眠与幼苗抗旱研究(英文)

野生二棱大麦是栽培大麦的祖先。广泛分布于"新月沃地"及中东地中海气候地区的野生二棱大麦有深度休眠和幼苗抗旱的重要特性。以色列"进化峡谷"是模拟研究非洲和欧洲不同生境生物进化与多样性的天然实验室。通过对"进化峡谷"3个微环境的野生二棱大麦种子休眠和幼苗抗旱的研究表明,起源于峡谷南坡(干热的非洲坡)大麦种子休眠深度大于北坡(冷湿的欧洲坡),峡谷底部居中;而对于幼苗抗旱力则恰好相反,北坡大于南坡,底部仍居中。大麦种子休眠深度与幼苗抗旱力呈正相关。结果分析显示,微环境在野生二棱大麦种子休眠和幼苗抗旱特性的自然选择与进化中起明显的决定作用,这两个特性在"进化峡谷"并未受物种内部迁移的影响,而与以色列相应区域有一致的表现。     

野大麦幼根和幼叶悬浮细胞系的原生质体培养

以野大麦（Ｈｏｒｄｅｕｍｂｒｅｖｉｓｕｂｕｌａｔｕｍ（Ｔｒｉｎ．）Ｌｉｎｋ）的幼根、幼叶为外植体,诱导愈伤组织,建立悬浮细胞系。利用胚性悬浮细胞系进行质壁分离处理再游离原生质体,在不同的光照条件下进行原生质体培养,并由原生质体再生出小细胞团。     

Genetic Variation of EPAS1 Gene in Tibetan Pigs and Three Low-Altitude Pig Breeds in China

Endothelial PAS domain protein 1（EPAS1）, also called hypoxia-inducible factor-2, is a key regulatory factor of hypoxic responses and plays an essential role in high-altitude adaptation in mammalian species. In this study, polymorphisms of EPAS1 were detected in 217 individuals from 2 Tibetan pig populations and 3 low-altitude pig breeds by DNA pooling, PCR-SSCP, PCR-RFLP and DNA sequencing methods. A total of 14 synonymous polymorphisms were identified in the coding region. The analysis suggested that SNP1（G963A）, SNP7（C1632T）, SNP10（G1929A） and SNP11（G1947A） showed potential association with high-altitude environment because of their particular variation patterns in Tibetan pigs. Linkage disequilibrium（LD） of these SNPs was analyzed. One common LD block including 5 SNPs clustering in exon 12 was identified in all studied pig populations. Haplotype H1（AGGTC） in LD block was dominant in Tibetan pigs（76.6 and 74.2% in Linzhi（LZ） and Chayu（CY） pigs, respectively） and segregated at higher frequency than that in low-altitude pig breeds（52.3, 58.7 and 56.2% in Wuzhishan（WZS）, Min（M） and Laiwu（LW） pigs, respectively）, indicating that H1 may relate to adaptation to high altitude in Tibetan pigs. These findings raise hope that EPAS1 gene can be a candidate gene that involved in adaptation of high altitude in Tibetan pigs.     

蓖麻LPAAT基因序列的SNPs及与油脂的相关性

LPAAT对蓖麻储存油脂（triacylglycerols,TAG）的合成调控具有重要作用。为了研究蓖麻LPAAT的多态性,参考GenBank中编码蓖麻LPAAT的基因组序列设计引物,对来自32个不同地区蓖麻种质的LPAAT进行测序,获得长约804bp的基因组序列。多态分析表明：在804bp的区间内共发现2个SNP和3个InDel,SNP频率为1／161bp,多样性指数Pi为0．00067。在外显予区域,有1个SNP和2个InDel,其中2个为同义突变,1个为错意突变。结果表明,基因删丁的exon10与种子油脂含量有明显相关性。     

青稞类钙调素蛋白基因CML19的克隆、序列分析及原核表达

根据鉴定得到青稞类钙调素蛋白基因CML19的序列设计引物,以青稞叶片的cDNA为模板,扩增得到目的片段,对目的基因序列进行鉴定和分析,进一步构建该基因的原核表达载体pET28a-CML19,转入大肠杆菌BL21(DE3),利用IPTG诱导外源蛋白质表达并检测。结果表明,扩增得到CML19的CDS序列全长为447bp,编码的蛋白质含有148个氨基酸,分子质量为16.46ku,理论等电点(pI)为4.40,总平均亲水性(GRAVY)为-0.176,不稳定系数为49.59,存在典型的EF手结构域;系统进化分析表明,青稞CML19与山羊草具有较近的亲缘关系;原核表达蛋白结果显示,重组蛋白主要以包涵体形式存在于沉淀中。初步阐明青稞CML19基因的序列特征,为进一步制备抗体、探讨CML19基因的功能奠定基础。     

宁夏野生花卉及观赏树木资源调查及利用

本文对宁夏野生花卉和园林植物资源作了简要评价,提出了引种驯化的措施,以便供深入调查者和利用者参考.     

我国大麦基因库的群体结构和表型多样性研究

 将我国大麦基因库划分成主基因库、二级基因库和三级基因库等不同的结构类群,分析了主基因库18839份种质资源共26个表型性状的多样性及其地理分布。总体上讲,国内大麦的多样性高于国外大麦,从野生大麦经农家到现代育成品种,多样性逐渐降低。库内各省区的大麦种质资源保存份数与多样性大小相关不显著。多样性的地区分布不均匀,主要集中在云贵、青藏高原和四川、黄河流域和长江中下游地区,表现特点与分布区生态密切相关。     

野生大豆抗草甘膦基因的漂移与检测

通过对从阿根廷引进的抗草甘膦大豆在田间种植,在四周50m范围内植野生大豆Y—8104,收获后第2年种植,通过喷施草甘膦,发现1株抗草甘膦野生大豆,因怀疑抗草甘膦大豆在田间种植,取其叶片提取DNA,再经过PCR检测,确认为阳性,可初步判定该株野生大豆为基因漂移植株。     

西藏林芝地区春青稞产量及其构成因子主成分分析

本文利用5个不同青稞品种(品系)春播的试验资料,对其产量及产量构成因子进行主成分分析。结果表明,穗部因子的贡献率为48.44%、对产量影响最大,株高因子的贡献率为19.50%,公顷穗数因子的贡献率为10.54%,它们是影响产量的最主要因子。因此,在春播青稞高产育种性状选择时,应将穗部因子这一综合性状放在首要地位,同时控制株高在合理的范围,避免由于株高过高而导致青稞倒伏减产。本试验还表明,施用氮肥对青稞产量的构成因子有明显的促进作用。