雷蒙德氏棉叶绿体基因组Fosmid文库构建

 采用高盐、低pH值法提取雷蒙德氏棉叶绿体DNA;通过物理剪切法获得随机断裂的DNA片段;剪切片段末端、补平修饰后与pCC1FOS载体连接;用噬菌体包装蛋白包装重组DNA,侵染大肠杆菌EPI300,构建了雷蒙德氏棉叶绿体基因组文库。对于叶绿体DNA剪切,以1 mL注射器中等速度吸打18次为最佳参数。叶绿体基因组Fosmid文库滴度为1×10⁴ cfu·mL^-1,插入片段大小平均为38 kb,最终筛选出39个克隆用于后续研究,覆盖叶绿体基因组9.2倍。以叶绿体特异标记筛选出能够覆盖雷蒙德氏棉叶绿体全基因组的6个克隆：F66,F46,F28,F8,F55和F3,为基因组结构和功能基因分析提供了良好的基础。     

三种改良提取长雄野生稻根叶总RNA方法的比较研究

为探讨野生稻总RNA的提取,笔者尝试了改良SDS、CTAB和TRIzol三种提取方法分别提取长雄野生稻根和叶总RNA,通过琼脂糖凝胶电泳和分光光度计检测,比较这三种方法的提取效果.结果表明,改良SDS、CTAB法提取的根总RNA的电泳条带清晰,几乎没有污染,无明显降解,OD260/OD280在1.75～2.0之间,能满足一般的分子操作要求,但所提取的叶片总RNA则有明显的DNA污染和少量的蛋白质污染.用TRJzol法提取的总RNA,无论是根还是叶片,均有不同程度蛋白质污染.若要进行下一步的分子操作,需先进行RNA的纯化,以去除蛋白质.可见改良SDS、CTAB法提取根的总RNA是首选.     

水氮互作下长雄野生稻化感作用与田间抑草效果

以化感抗稗草长雄野生稻(Oryza longistaminata),非化感栽培稻RD23以及它们的F₁代(RD23 × O. longistaminata)为材料,采用实验室内生物测定和田间调查相结合方法,研究水肥对长雄野生稻化感作用的影响和探讨对野生稻化感作用及其田间抑制杂草作用的互作关系。在移栽后20~50 d内设淹水、2种形式的干湿交替和旱种等4种田间管理方式,对每种水分管理方式分别设3个施氮(尿素)水平处理。野生稻叶片的水提液,检测了对稗草的化感作用。结果表明,长雄野生稻化感作用在干旱与不施氮水平下最强,对稗草根长与干重的抑制率分别达到69.3%和74.6%,但随着施氮水平的提高与淹水时间的延长而降低;田间则以干湿交替条件下控制稗草效果最好,旱种管理后进行灌水能显著提高野生稻控制稗草的效果。水分与氮互作效应对长雄野生稻化感作用及其田间抑制杂草效果极显著,对F1代化感作用及其田间抑制杂草效果也达显著水平。     

山羊基因组文库的构建研究

构建了山羊基因组文库,为筛选山羊乳蛋白基因,构建山羊乳蛋白基因定点整合的转基因敲入载体奠定基础。全血提取基因组DNA,Sau3AΙ部分酶切,分级分离回收15~23 kb片段,将片段插入Lambda BlueSTAR BamHΙ vector,连接并包装后,NotI酶切鉴定。结果表明,文库滴度为3.4×106;共得到1.7×106个有效克隆,插入片断长度在15~23kb范围,成功构建了西农萨能奶山羊基因组文库。     

尼瓦拉野生稻(Oryza nivara)小粒基因GS3-N的克隆及功能分析

水稻粒型是影响产量的一个重要因素,为挖掘和利用野生稻中粒型相关基因并解析其功能机制,本研究以尼瓦拉野生稻(Oryza nivara)为供体亲本,粳稻品种‘滇粳优1号’(DJY1)为轮回亲本,构建了一个极小粒近等基因系NIL-J155。图位克隆获得了尼瓦拉野生稻中负调控籽粒大小的GS3基因的一个新的单倍型,命名为GS3-N(GS3 from O. nivara)。GS3-N定位在细胞膜,且在不同生长阶段的不同组织中均有表达。序列分析表明,小粒单倍型GS3-N^J155第5个外显子处有312 bp的插入和缺失,其编码的蛋白含有植物特有的器官大小调控区(OSR)和跨膜结构域,而大粒单倍型GS3-N^DJY1由于第2个外显子处的无义突变,导致编码蛋白只含有部分OSR结构域。进一步的研究表明,在J155背景下分别敲除OSR和跨膜结构域都能显著增加其粒长和粒重,过表达植株则表现粒长明显变短,株高降低,穗长变短,证明GS3-N可能具有一因多效的作用。本研究结果表明作为调控粒长的负调节子,GS3-N编码蛋白和转录表达水平的差异是引起J155和DJY1粒型差异的原...     

籼稻品种H359基因组可转化人工染色体(TAC)文库的构建

村建能够通过农杆菌介导转化植物的人工染色体文库可以加快突变基因的精细定位和克隆的速度。为了克隆水稻突变基因的需要，我们利用pYLTAC7载体构建了籼稻品种H359基因组的TAC文库。该文库包含41088个克隆，保存在107块384孔板中。插入片段大小在50—100kb之间，平均插入大小为77kb，推测该库覆盖水稻基因组接近7．4倍。     

云南绘出世界首个普通野生稻全基因组框架图谱

<正>2010年8月,由中国科学院昆明植物研究所高立志研究员带领的团队,完成了普通野生稻基因组高覆盖的序列测定、拼接和组装工作,获得普通野生稻全基因组从头测序的框架图。这是中国科学家自主完成的第一个野生稻全基因组测序计划,也是世界上第一个完成的高杂合度野生稻全基因组框架图谱。研究表明,普通野生稻的基因组大小约为3.70亿个碱基对,含有的基因总数目约为4.0万个,测序深度已达基因组大     

短花药野生稻(Oryza brachyantha)AQP家族的全基因组序列鉴定及其特征分析

水通道蛋白(aquaporin, AQP)介导植物各组织间水分转运,参与植物体内物质跨膜转运,在植物各种生理过程中发挥着重要作用。短花药野生稻作为一种具有优良性状的野生稻,其AQP基因家族成员的特征还尚未了解透彻。为此,本研究鉴定了39个短花药野生稻的水通道蛋白基因(ObAQP),根据进化树将其分类,并进行基因结构分析、蛋白质保守基序分析、基因启动子预测和染色体定位分析。结果表明:短花药野生稻中的AQP可以分为PIPs、NIPs、TIPs和SIPs四个亚族;ObAQP蛋白质保守基序大多数都可能参与跨膜转运、通道活动以及膜相关功能;启动子分析表明ObAQP基因至少含有一个应激反应性顺式元件;ObAQP基因在染色体上分布并不均匀。以上分析结果简要归纳了短花药野生稻AQP基因家族的特征,为以后深入研究ObAQP基因功能未来栽培稻性状改良提供了理论依据。     

甘蓝基因组细菌人工染色体文库的构建

细菌人工染色体（ BAC）文库是克隆甘蓝抗病优质重要基因的基础,以抗枯萎病、富含硫代葡萄糖苷的结球甘蓝自交系R4P1为材料,美国Epicentre公司的CopyControl TM pCC1BACTM为载体,构建了甘蓝细菌人工染色体文库。该文库有73344个克隆,插入片段平均大小约97 kb,空载率＜3％,覆盖甘蓝基因组约10．9倍,筛选到甘蓝任一基因的概率为99．99％,这些结果表明,构建的文库质量较好,可用于后续分析。构建的甘蓝BAC文库不仅可用于枯萎病基因的克隆,而且为克隆其他重要的功能基因及基因组学等的研究奠定了基础。     

香椿(Toona sinensis)微卫星富集文库构建及特性分析

采用Dynal磁珠富集法构建了香椿微卫星富集文库,通过测序结果对文库的特性进行了分析。实验使用改良CTAB法提取香椿基因组DNA,用(AC)8、(AG)8和(ATG)123种带有生物素标记的探针与香椿基因组DNA的酶切片段进行杂交,将磁珠捕获的含有微卫星序列的DNA片段插入p MD 18-T载体,并转入感受态细胞Trans 5α构建克隆,经筛选后得到含356个克隆的香椿基因组微卫星富集文库。从富集文库中挑选插入片段长度为400~800 bp的128个克隆进行测序,其中含有SSR的序列77条,得率达60.16%,其中完美型占82.69%,非完美型8.65%,混合型8.65%。上述结果为SSR位点的进一步开发奠定了基础。     

多年生长雄蕊野生稻感光性的遗传分析

非洲的长雄蕊野生稻(Oryza longistaminata)具有多年生、抗病、抗虫、耐寒、耐旱等优良特性,可用于栽培稻的遗传改良。但其感光性强,长日照下不抽穗。为了在分子标记辅助育种过程中排除不需要的强感光性,须先找到长雄蕊野生稻中控制感光性的QTL。感光性是指水稻受日照长短的影响而改变其抽穗期的特性。抽穗期作为水稻重要的农艺性状,与产量有着密切的联系。本研究以长雄蕊野生稻(Oryza longistaminata)为父本,栽培稻巴利拉(Balilla)为母本杂交构建的F2群体为研究材料。对F2群体的抽穗期性状进行QTL定位分析,共得到6个控制水稻抽穗期的QTL,这些QTL分别位于第2号、第4号、第8号和第9号染色体上。在两年长日照下的F2群体中都检测到第8号染色体上的qDTH-8-1位点,但短日照下未检测到该位点,说明其跟感光性相关。qDTH-8-1是一个主效位点,对抽穗期表型贡献率最大,其中包含已被克隆的DTH8/GHD8基因。此外,我们还检测到另外4个已被定位但未被克隆的位点qDTH-4-1、qDTH-8-2、qDTH-9-1和q DTH-9-2,他们在本群体中的效应不大。结果表明,长雄蕊野生稻的感光性主要由qDTH-8-1控制,育种后代中要注意检测该位点的基因型。通过检测长雄蕊野生稻中的抽穗期QTL并进一步克隆到基因,这有助于深入了解野生稻强感光性的遗传机理,为水稻品种改良提供基因资源。     

通过胚胎拯救将野生稻耐旱特性转移到栽培稻进行远缘杂交初探

众所周知,农业用水的缺乏严重影响着世界干旱地区农业的发展,尤其影响着水稻的生产。育出具有耐旱特性的水稻品种从而经济地利用水分是一个重要的课题。前人的研究表明野生稻Oryza属中有许多种具有耐旱性,如果水稻栽培种也具有耐旱性,那将会更能适应环境节约用水,大大地提高水稻的收获面积及适应性。Oryza meridionalis 和Oryza australiensis具有耐旱特性,试验旨在通过远缘杂交将野生稻Oryza meridionalis 和 Oryza australiensis的耐旱特性转移到栽培稻Oryza Sativa。用Oryza meridionalis花粉对Oryza sativa共2419朵小花进行杂交授粉,并对杂交获得的18粒F1代未成熟种子进行了胚胎拯救,最终仅有一粒F1种子发芽并发育成植株,并获得一粒F2代种子,其杂交率为0.46%,萌芽率为50%,F1代杂种的结实率为0.024%;用Oryza australiensis花粉对Oryza sativa共1848朵小花进行杂交授粉,并对杂交获得的48粒F1代未成熟种子进行了胚胎拯救,有11粒F1种子发芽并发育成植株,全部不育,其杂交率为0.60%,萌芽率为31.1%。同时,还对F1代杂种的形态学和农艺学特性进行了观察,最后还讨论了提高杂交率的方法及伪杂种的问题。     

全基因组基因嵌入突变体库用于发掘野生稻有用基因及超级杂交稻分子育种的策略

纵观水稻育种的历程,每一次新突破都离不开新技术的利用和新遗传种质资源的发掘.超级杂交稻在达到第二期12 000kg/hm^2的目标后,进一步挖掘产量潜力实现13 500kg/hm^2的第三期目标需要基因资源创新和分子育种技术的加盟.利用可转化大片断基因组文库和基因嵌入突变体库是发掘野生稻有利基因的新策略,它包括构建野生稻可转化大片断基因组文库,通过转基因技术,将大片段克隆导入栽培稻中,建立全基因组基因嵌入突变体库.在构建突变体库前可根据保守序列、分子标记等对大片段克隆进行筛选,减少需要鉴定的大片段克隆数量,并可利用遗传转化效率高的模式植物拟南芥来进行大片段克隆初步鉴定,避开水稻转化效率仍然不高这个瓶颈.然后通过突变体田间鉴定,筛选出抗寒、抗虫、抗病、高产等突变体材料并应用到超级杂交稻育种中;同时对控制突变性状的大片段克隆进行亚克隆、功能补偿分析和序列分析,最终克隆野生稻有利基因.这一技术也适用于发掘和克隆其他植物基因.     

野生稻和非洲栽培稻抗稗草种质资源筛选和评价

以盆栽试验对20份野生稻和５份非洲栽培稻材料的稗草出苗率、距离稻株不同范围播种的稗草株高和干重的抑制效果进行评价,并通过聚类分析和方差分析,将其划分为6类。再以稻叶水提液培养稗草,依其发芽抑制率、芽长抑制率、根长抑制率和发芽指数,再次聚类并划分为5类。盆栽和浸提液试验中效果均好的3份野生稻S37、S68、S72和     

栽培稻与普通野稻杂交杂种优势和农艺性状的遗传分析

按不完全双列杂交方式组配了12个栽培稻与普通野稻种间杂交组合,定量分析其杂种优势和利用加性-显性模型对11项农艺性状进行遗传分析。结果表明：12个栽野交组合的平均杂种优势为-0.608~3.031,穗数和籽粒长宽比表现强优势是其主要特征。栽野交的穗数、籽粒长宽比、结实率和抽穗期的优势显著高于籼粳交。各性状具有较高的广义遗传力(0.50~0.92);狭义遗传力为0.24~0.84,籽粒长宽比和抽穗期的狭义遗传力较高,其它性状中等偏低。各项农艺性状间具有显著或极显著水平的表型相关和遗传相关,可作为育种间接选择时的有效参考指标。     

水稻黄绿叶基因Yellow-Green Leaf 6 (YGL6)的表达模式与蛋白定位

叶色突变既可作为形态标记用于杂交稻育种, 又是研究光合系统的结构和功能、叶绿素生物合成及其调控机制的理想材料。EMS (ethyl methane sulfonate)诱变籼稻恢复系“缙恢10号”获得1个稳定遗传的黄绿叶突变体, 暂命名为ygl6 (yellow-green leaf 6)。前期我们通过图位克隆筛选出候选基因Os12g23180, 通过遗传互补实验证实了黄绿叶基因YGL6为Os12g23180, BLASTp分析表明YGL6基因编码NAD(P)-结合的Rossmann折叠超家族蛋白质, 属于短链脱氢酶/还原酶家族, 推断为异黄酮还原酶、糖脱水酶或mRNA结合蛋白。利用qRT-PCR进行表达模式的分析表明YGL6基因仅在绿色组织如心叶、成熟叶、叶鞘和绿色颖壳中表达, 尤其以心叶的表达量最高, 同时YGL6基因表达还受光照的诱导。构建亚细胞定位载体, 转水稻原生质体结果表明YGL6蛋白定位于叶绿体。本研究丰富了水稻突变体库, 为YGL6基因的功能分析奠定了基础。     

普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)抗稻褐飞虱新基因的鉴定与利用

稻褐飞虱(BPH,NilaparvatalugensSt#l)是中国和世界稻区最严重的水稻害虫之一,发现和利用新抗性基因和进行抗性种质创新对于稻褐飞虱抗性品种的培育具有重要的意义。本研究进行了1200多份普通野生稻(OryzarufipogonGriff)种质对多种BPH生物型的抗性鉴定,获得了30份抗性资源,其中6份对分布于世界主要稻区的稻褐飞虱生物型1和2、孟加拉、湄公河(越南)、九龙江(越南)、潘特纳加(印度)等6种生物型或其中5种具有广谱高抗性。遗传分析证明了这些种质对BPH生物型2和九龙江生物型的抗性受2对重复作用隐性基因控制,对潘特纳加生物型的抗性受1对隐性基因控制,表明抗源对不同褐飞虱生物型具有不同的遗传机制。普通野生稻材料2183存在的2对隐性基因很可能是新发现的基因,因为在这些染色体区域还没报道有BPH抗性基因,这两对基因暂命名为bph18(t)和bph19(t)。研究总共培育出143份抗性创新种质和6份抗性品系或高产优质杂交水稻组合,这些优良的抗性创新种质为培育抗性新品种建立了坚实的基础。     

水稻营养生长发育阶段系统的划分

文章综述了水稻营养器官（根、茎、叶）生长阶段的系统划分。在以往形态学和解剖学阶段划分的基础上,整合了近年来分子遗传学的研究进展,突变体的发现使发育阶段的划分更加准确和完善。从分子水平搞清水稻的结构及发育阶段可以为水稻的高产和稳产提供理论基础。