潘那利番茄远缘杂交的研究

栽培番茄，醋栗番茄，小花番茄，“醛栗番茄×契斯曼番茄，Ｆ１”，‘醋栗番茄×小花番茄，Ｆ１’，‘克梅留斯基番茄×醋栗番茄，Ｆ１’（作母本），多毛番茄（作父本）与潘那利番茄杂交亲和，杂种能育；智利番茄，多腺番茄，契斯曼番与潘那利番茄（作父本）杂交和，但杂种自交不稔。‘栽培番茄×潘那利番茄，Ｆ１’×潘那利番茄，可获能育性低的交后代，性状酷似潘那利番茄，反交不结一果。栽培番茄ב栽培番茄×潘那利番茄，Ｆ１     

潘那利番茄GRF基因家族全基因组鉴定分析

【目的】分析研究潘那利番茄GRF基因家族全基因组鉴定分析。【方法】研究基于生物信息学方法对潘那利GRF基因家族成员进行全基因组鉴定和分析,并对其起源及进化进行了追溯。【结果】潘那利番茄中共鉴定了10个SpGRF成员,不均匀分布在7条染色体上,预测了SpGRFs蛋白的分子量、等电点、亲水性总均值等理化性质。SpGRFs基因可分为6个亚家族。所有SpGRF基因N端都含有1个QLQ和1个WRC结构域,C端则为多种保守基序。共线性结果显示基因组内有3对6个旁系同源基因,全部为片段复制,SpGRFs受自然选择压力下,有共同起源祖先,与拟南芥亲缘关系更近。【结论】鉴定了潘那利番茄中GRF基因家族的基本信息。     

辣椒NBS-LRR类型抗病基因同源序列的克隆及分析

为研究辣椒NBS-LRR类抗病基因的结构和功能特点,运用前人根据NBS-LRR类抗病基因保守结构域(P-Loop和GLPL)设计的简并引物,以辣椒PBC631B的基因组DNA为模板进行PCR扩增,共获得17个具有完整开放阅读框的辣椒抗病基因同源序列(CaRGA01～CaRGA17)。多重序列比对显示这些序列都含有NBS-LRR类基因的6个保守结构域(P-loop、RNBS-A-nonTIR或RNBS-A-TIR、Kinase-2、RNBS-B、RNBS-C和GLPL)。与已知6个抗病基因(Gpa2、L6、M、N、Prf和RPM1)构建系统进化树,发现这17个序列被分为TIR-NBS-LRR和nonTIR-NBS-LRR2组,进一步划分为4个亚组(CaRGAⅠ～CaRGAⅣ)。其中,CaRGA01和CaRGA13分别与来自番茄Solanum lycop-ersicum抗细菌性斑点病基因Bs4和番茄Solanum sp.VFNT抗线虫基因Mi-1.4相似性最高,分别为90%和91%,推测这2个序列可能是相关抗病基因的一部分或与相关抗病基因属于同一家族。这些结果将为研究辣椒抗病相关基因提供理论依据。     

小麦NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

【目的】拟利用同源序列法分离小麦抗病基因同源片段。【方法】根据已克隆植物抗病（R）基因NBS-LRR保守区段设计两对引物，采用RT-PCR方法对小麦抗叶锈病近等基因系材料TcLr35 的RNA进行扩增。【结果】 获得了3个通读的小麦抗病基因NBS-LRR类抗病基因同源片段PS13-1、PS13-2和S2A2，长度分别为239bp、289bp和539bp，编码78、84和177个氨基酸。核苷酸比较分析表明，PS13-1和PS13-2与已克隆小麦抗白粉病基因PM3b同源性为91%；S2A2与大麦一个来源于mRNA的同源片段同源性为91%；经BLASTp比较，3个片段均含有NB-ARC保守结构域，与已知抗病基因I2C-1，L6，RPS2等相应区域相一致，具有抗病基因NBS特征结构域（P环、激酶2a等）。Northern杂交分析表明，3个同源片段在小麦叶片中为低丰度组成型表达。【结论】本研究在TcLr35小麦中成功获得了抗病基因同源序列，为最终克隆小麦抗叶锈病基因奠定了基础。     

番茄WRKY转录因子比较鉴定及细菌胁迫响应

【目的】深入了解番茄WRKY转录因子的组学特征及其生物胁迫响应。【方法】基于最新公共数据，利用生物信息学和比较基因组学方法对番茄WRKY进行系统鉴定，结合抗、感2个番茄自交系在青枯菌侵染前后的RNA-seq数据，挖掘青枯病抗性相关WRKY。【结果】85个番茄WRKY转录因子被鉴定，可分为Ⅰ、Ⅱa+b、Ⅱc、Ⅱd+e和Ⅲ等类别，Ⅱe基因最多。其中，9个基因七肽基序发生了单一氨基酸变异，WRKYGKK为优势突变型。这些WRKY主要分布在5号染色体，且具有端部和成簇分布现象，尤其是Ⅱe亚类。45.88%的番茄WRKY具有共线性。58.82%的番茄WRKY（主要是Ⅰ和Ⅱc类）与拟南芥和辣椒WRKY形成73对直系同源基因，其选择压力（Ka/Ks）均小于1。16个番茄WRKY（主要是Ⅱa+b和Ⅱc类）对几种生物胁迫反应强烈，且主要在根中表达。12个差异表达WRKY（主要是Ⅲ和Ⅱb类）被鉴定，其中Solyc03g095770.3(Ⅲ)与Solyc09g014990.4(Ⅰ)互作在番茄青枯病响应中发挥重要作用。【结论】综合鉴定了番茄WRKY转录因子，筛选到12个青枯病响应基因。     

小麦NBS-LRR类抗病基因类似片段分离和定位

【目的】利用同源序列法分离小麦NBS-LRR类抗病基因类似片段,并验证其与小麦抗条锈病基因Yr26之间的关系。【方法】根据已克隆R（抗病）基因的保守结构域（NBS-LRR）设计简并引物,采用巢式PCR（Nested PCR）技术对小麦Yr26近等基因系材料Nan137的基因组DNA进行扩增;同时利用中国春缺失系对获得的抗病基因类似片段进行染色体定位分析,利用Yr26载体品种92R137和感病品种Avcoet S（AvS）创制的F2:3后代群体验证获得的片段与小麦抗条锈病基因Yr26的关系。【结果】通过巢式PCR方法,获得了4个通读的小麦抗病基因NBS-LRR 类抗病基因同源片段R105、R181、R326和R405,长度分别为369、589、528、618 bp;这4个片段均具有典型的NBS-LRR类的保守结构域,其核苷酸相似性为24.35%—38.36%。中国春缺失系定位结果显示片段R405被定位于Yr26所在的小麦缺失系C-1BL-6-0.32区段内,同时通过含196个单株的小群体检测结果表明该片段与Yr26共分离。【结论】从小麦近等基因系材料Nan137中获得了4个RGAs片段,其中片段R405可能是小麦抗条锈病基因Yr26的候选片段,但需进一步验证该候选片段的真实性。     

番茄基因组研究进展

【目的】综述国内外相关高质量番茄基因组研究进展,比较与分析第一、二、三代测序技术的研究成果,为番茄重要性状功能基因的挖掘及新品种选育提供参考。【方法】收集查阅国内外相关官网、文献资料和现有研究前沿技术,整理汇总并进行对比,分析番茄基因组测序技术研究进展。【结果】栽培番茄S. lycopersicum Heinz 1706基因组利用一代和二代测序技术8年完成测序和组装。3个野生番茄基因组采用二代测序技术3年完成,三代测序技术缩短了测序时间,并且在二代测序技术的基础上提高了基因组的质量,提供了完整性高达96.46%的野生番茄品种潘那利的参考基因组。【结论】测序技术推动了番茄基因组研究,三代测序技术与一、二代技术相比,在测序速度、基因序列读长和准确性方面显著提高,也使基因组组装更加精确。     

辣椒抗病基因同源序列的克隆与分析

 【目的】利用同源序列法分离辣椒抗病基因同源序列。【方法】根据已知植物抗病基因的NBS-LRR保守结构域设计简并引物,以辣椒品系PR205基因组DNA为模板对抗病基因同源序列进行扩增。【结果】获得了25个抗病基因同源序列（resistance gene analogs,RGAs）,聚类分析将其分为7个不同的类别。由其核酸序列推导的氨基酸序列与Mi-1.2、prf、Hero、I2C-1、RPM1基因相应区域的同源性为27.4%～98.2%。其中RGA-p20与Mi-1.2 基因的核苷酸和氨基酸序列相似性均达到99%,确认RGA-p20为抗根结线虫基因的一部分,即辣椒中也含有与Mi基因同源的根结线虫抗性基因。【结论】本研究在辣椒品系PR205中获得了抗病基因同源序列,为辣椒抗病基因的克隆奠定了基础。     

番茄抗病品种吉美08 SlDFR基因的克隆与表达

【目的】克隆番茄（Solanum lycopersicum）抗病品种吉美08二氢黄酮醇4-还原酶（dihydroflavonol 4-reductase,DFR）基因,并分析枯萎病菌尖孢镰刀菌番茄专化型（Fol4287）诱导下其在番茄不同组织中的表达模式,为深入研究SlDFR基因在番茄抗病过程中的调控机制提供理论依据。【方法】采用同源克隆技术从番茄中克隆SlDFR基因cDNA全长序列,并进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测番茄根、茎、叶中SlDFR基因在枯萎病菌诱导下的表达模式。【结果】从番茄抗病栽培品种吉美08中克隆得到SlDFR基因,cDNA序列全长1659 bp,包含1个1149 bp的开放阅读框（ORF）,编码379个氨基酸。SlDFR蛋白的相对分子质量为42.43 kD,等电点（pI）为6.08,是一个亲水的、稳定的酸性蛋白,亚细胞定位在高尔基体上,无信号肽和跨膜结构域,有38个磷酸化位点,其中,丝氨酸18个,苏氨酸15个,酪氨酸5个。SlDFR蛋白的二级结构中α-螺旋占37.73%,延伸链占13.98%,无规则卷曲占40.69%。系统发育进化树分析结果表明,SlDFR蛋白序列与同属茄科马铃薯（Solanum pennellii）亲缘关系较近,其次为黑果枸杞（Lycium ruthenicum）。qRT-PCR分析结果显示,SlDFR基因在番茄叶中表达量最高,在根中表达量最低。SlDFR基因在番茄根、茎、叶中表达量受番茄枯萎病菌诱导,均呈现不同程度上调,其中,在根中表达量变化最大,在叶中表达量变化较小,推测SlDFR基因的表达量与番茄枯萎病菌胁迫响应有关,且番茄根部类黄酮的合成为重要胁迫响应途径。【结论】SlDFR基因表达量受Fol4287的诱导,可能参与番茄枯萎病胁迫响应过程,且对番茄枯萎病菌的响应在番茄根部更强烈,并通过调控番茄根部黄酮类物质的合成提高根系分泌物的抑菌活性从而增强番茄对枯萎病的抗性。     

烟草(红花大金元)NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆与分析

【目的】探索烟草NBS-LRR类基因在烤烟(红花大金元)抗病中的分子作用机制。【方法】利用生物信息学手段,参考已知植物抗病基因的NBS-LRR类保守结构域,筛选并合成简并引物,扩增烟草中的NBS-LRR类抗病基因。【结果】获得4条具有连续阅读框和NBS结构域的抗病基因同源序列(TRGAH:MN027515、MN027516、MN027517、MN027518);BLAST X分析显示,均与已知植物抗病基因的NBS区域具有高度相似性,氨基酸相似性为64%～98.89%;聚类分析结果表明,4条TRGAHs与已知植物R基因P-loop-GLPL区域氨基酸序列相似性为29%～52%,包含了non-TIR-NBS-LRR和TIR-NBS-LRR两大类抗病基因。【结论】该研究利用分子克隆技术获得烟草抗病基因同源序列,为进一步筛选和构建烟草抗病候选基因及抗病品种的选育提供科学依据。     

协同抑制番茄ACO1对果实成熟及病程相关蛋白基因表达的影响

 【目的】探讨协同抑制番茄ACO1基因对果实成熟和病程相关蛋白基因表达、内源乙烯生物合成及果实耐贮性的影响。【方法】采用PCR或RT-PCR方法克隆了番茄ACC氧化酶1、ACC氧化酶3、EBF1、PR1、PR5以及NP24基因片段，并以此制备探针，以协同抑制ACO1的转基因番茄和野生型番茄为研究对象，进行Northern杂交，同时测定了伤害叶片和果实的乙烯释放量，并进行了果实贮藏试验等。【结果】Northern杂交结果表明，番茄ACO1基因表达被抑制后，与果实成熟相关基因LeACO3和LeEBF1，以及病程相关蛋白基因LePR1、LePR5 和LeNP24的表达量急剧降低。乙烯释放量测定试验和果实贮藏试验结果表明，协同抑制LeACO1番茄完整和受伤叶片以及完整果实内源乙烯释放量相对于野生型番茄大大减少，成熟果实贮藏时间延长。【结论】协同抑制番茄ACO1基因表达的同时，与果实成熟相关基因和病程相关蛋白基因的表达也不同程度地受到抑制，而且其内源乙烯生物合成减少，果实耐贮性增强。     

明尼2761抗秆锈病相关基因的cDNA-AFLP分析

【目的】分析中国重要辅助鉴别寄主明尼2761经小麦秆锈菌诱导后的基因表达谱,寻找与其抗病基因表达相关的片段。【方法】运用cDNA-AFLP技术研究明尼2761和感病对照Thatcher分别接种小麦秆锈菌后的基因表达差异,对与明尼2761抗病相关的特异表达片段进行分析。【结果】140对AFLP引物组合能够检测到约7 000多条差异表达转录衍生片段（TDF）,平均每一对引物可以获得50条条带,其中有86对引物能够在明尼2761和Thatcher之间扩增出差异条带。对可能与抗病相关的35条特异TDF进行克隆测序,经BLASTx比对,30条TDF在数据库中能够找到同源序列,其中24条TDF功能已知,6条TDF功能尚未明确。【结论】8条与编码激酶结合蛋白、NBS-LRR抗病蛋白、类肉桂酰-CoA还原酶2b、类肉桂酰辅酶A还原酶2c、蔗糖磷酸合成酶7、类蛋白酶metacaspase 1、类锌指蛋白、假定的类RGA4抗病蛋白基因有较高同源性的TDF应与明尼2761的抗秆锈性相关。     

中国野生刺葡萄抗白腐病NBS-LRR类抗病基因 同源序列的分离与鉴定

【目的】通过同源克隆法从刺葡萄‘高山2号’叶片中得到抗白腐病基因的同源片段,为筛选葡萄抗白腐病基因奠定基础。【方法】根据已知植物抗病基因NBS-LRR保守区设计简并引物,从高抗葡萄白腐病刺葡萄‘高山2号’的基因组DNA与cDNA上得到抗病基因同源片段(RGAs),并对其表达分析进行检测。【结果】从刺葡萄‘高山2号’上获得了10个NBS-LRR类抗病基因同源片段,10条葡萄RGAs间在氨基酸水平上的同源性表现出丰富的多态性,进一步分析发现,在10条葡萄RGAs中,4个推测所属基因为non-TIR-NBS-LRR类抗病基因,6个所属基因为TIR-NBS-LRR类抗病基因。定量PCR分析表明,NB7基因受到白腐菌的诱导,而且NB7基因在刺葡萄叶片中为低丰度表达,NBS6基因受到白腐菌的诱导后为下调表达。【结论】在刺葡萄上成功获得了抗病基因同源序列,通过荧光定量PCR分析发现,NB7基因与NBS6基因都受到白腐菌的诱导表达,为最终克隆得到葡萄抗白腐病基因奠定基础。     

基于RNA-seq数据的栽培种花生SSR位点鉴定和标记开发

【目的】鉴定花生RNA-seq数据中的SSR位点,明确转录组中SSR位点的分布和结构特点,开发与花生基因相关联的SSR标记,为花生重要功能基因的挖掘、等位变异研究和分子标记辅助育种奠定基础。【方法】根据栽培种花生全生育期中22种不同类型的组织RNA-Seq数据,使用MISA软件分析SSR位点分布及特征,采用Primer 3设计基因关联的SSR引物,并利用电子PCR软件对引物的质量进行检测,随机合成38对引物,进行多态性检测。【结果】从52 280条转录本中共鉴定19 143个SSR位点,分布于14 084条转录本,发生频率为26.94%。重复单元类型为单核苷酸—五核苷酸,以单核苷酸和三核苷酸为重复单元的SSR位点数最多,分别占位点总数的39.24%和38.40%。各重复单元优势基序类型分别为A/T、AG/CT、AAG/CTT、AAAG/CTTT和AACAC/GTGTT,占所在重复单元中的比例分别为97.62%、72.01%、30.96%、24.59%和16.67%。重复单元的重复次数为5—47次,单个SSR位点的长度的分布范围为10—47 bp,基序长度主要集中在10—14 bp;复合SSR位点的长度范围为21—249 bp,以31—40 bp为主。鉴定的SSR位点中共有13 477个SSR位点可以进行引物设计,其中5 020条转录本序列对应到特定的基因,共包含5 859个可进行引物设计的SSR位点,这些SSR位点在A基因组和B基因组共20条染色体上不均匀分布,其中B03染色体上SSR位点最多,为484个。对特定基因SSR引物进行电子PCR检测,在A.duranensis、A.ipaensis、A.hypogaea基因组中有效扩增位点分别为4 468、4 929和10 188个,有效引物数分别为3 968（67.74%）、4 232（72.25%）和5 174（88.33%）对,在A. hypogaea基因组中,SSR引物扩增位点主要以2个位点为主,其中,有1 477对引物单位点扩增。根据SSR引物扩增位点在栽培种花生基因组中的位置信息绘制了SSR位点的物理图谱。在38对SSR引物中,共有35对（92.1%）SSR引物可以扩增出清晰的条带,其中,有11对（28.9%）SSR引物在2个品种间扩增出差异条带。【结论】鉴定了13 477个可进行标记开发的SSR位点,开发、检测了5 859个基因相关SSR标记,在栽培种花生基因组中具有较高的扩增效率,并构建了基因相关SSR位点的物理图谱。     

A-3中抗条锈新基因YrTp1和YrTp2的分子标记定位分析

【目的】半个多世纪的中国小麦育种史基本是育种家与条锈病的赛跑史。因此，筛选、鉴定、储备和利用新抗源是我国育种和资源研究中的一个长远战略性课题。【方法】利用小麦条锈菌条中31、32号生理小种，对来自小麦与十倍体长穗偃麦草［Thinopyrum ponticum (Host) Liu & Wang］的杂交后代材料A-3进行抗性遗传分析。用荧光SSR分子标记技术，鉴定所携带抗条锈病基因是否为新基因，并对其进行染色体定位研究。【结果】遗传分析表明，A-3对条中31号和32号的抗性由一显一隐2对基因控制。经过对196对微卫星引物的筛选，发现2B染色体短臂上的WMC477-167bp与显性基因紧密连锁，遗传距离为0.4 cM,将该显性基因定位于2BS上；7B染色体短臂上的WMC364-208bp与隐性基因连锁，遗传距离为5.8 cM。图位比较、系谱分析和抗谱分析表明，A-3所含抗条锈基因不同于已知抗条锈基因，暂定名为YrTp1和YrTp2。【结论】可利用A-3中与条锈病抗性紧密连锁的分子标记YrTp1和YrTp2将抗性基因转移到主栽品种中，在小麦育种和生产上发挥作用。     

南疆扁桃品种自交不亲和S-Rnase基因型鉴定

[目的]鉴定南疆扁桃品种自交不亲和S-RNase基因型,可为科学合理地配置授粉品种提供依据,有效提高南疆扁桃的产量.[方法]以南疆10个扁桃品种的叶片为试材,利用蔷薇科通用引物PaConsⅡ-F+PaConsⅡ-R、EM - PC2consFD+ EM - PC3consRD对叶片基因组DNA进行S-RNase特异性扩增,将克隆测序结果在GenBank上进行同源性比对.[结果]显示10个扁桃品种均获得2条带,共20条带,包含16种不同的S基因核苷酸序列,其中4个为GenBank上登录的已知S -RNase基因序列,分别为S1(1 370 bp)、S12(2 479bp)、S14(740bp)、S52(1 626bp),12个为新的S-RNase基因序列,暂时分别命名为SA(780bp)、SB(530bp)、SC(1261 bp)、SD(432 bp)、SE(1266bp)、5F(270 bp)、SG(1263 bp)、SH(272 bp)、SI(690 bp)、SJ(1 523bp)、SK(755bp)、SL(1 486bp).[结论]鉴定出10个品种的S- RNase基因型.     

茉莉酸合成相关基因Spr2与LePrs在番茄抗根结线虫中的作用

 【目的】研究茉莉酸合成相关基因Spr2与LePrs对番茄抗根结线虫的影响,探讨茉莉酸在番茄抗根结线虫病中的作用。【方法】以番茄茉莉酸合成突变体spr2、茉莉酸过量表达转基因番茄35S::PS及野生型CM为试材,研究外源喷施茉莉酸甲酯及不同番茄试材相互嫁接对接种根结线虫后番茄根结数、蛋白质酶抑制剂PI-II表达及Spr2、LePrs基因转录水平的影响。【结果】番茄茉莉酸合成突变体spr2较野生型与茉莉酸过量表达转基因番茄35S::PS容易感染根结线虫,外源喷施茉莉酸甲酯降低了番茄根结数。以茉莉酸过量表达转基因番茄35S::PS为砧木,可以提高嫁接植株对根结线虫的抵抗能力。【结论】Spr2突变降低了番茄对根结线虫的抗性, LePrs过量表达可以提高植株对根结线虫的抗性。因此,茉莉酸在番茄抗根结线虫病中起到了一定的作用。     

棉花NBS-LRR类基因RNA干扰载体的构建及烟草转化

【目的】初步获知棉花NBS-LRR类基因的生物学意义,构建干扰载体。【方法】以抗枯萎病棉花中棉12号为材料,用霍格兰营养液培养至三叶期,进行枯萎病菌接菌诱导处理,以不接菌为对照。利用cDNA-AFLP技术筛选差异基因片段,在GenBank中进行序列同源性比对,找到抗枯萎病基因片段,该基因片段的序列与GenBank中报道的序列同源性达到72%。将此基因片段以正向和反向插入到pPZP35S,经限制性酶切和质粒PCR鉴定。【结果】已成功构建了干扰载体。采用农杆菌侵染法将干扰载体转入烟草中。【结论】为研究棉花NBS-LRR类基因的功能打下基础,为通过转基因技术深入研究该基因在棉花抗病机理创造条件。