粗穗披碱草1HtS染色体的蛋白质二硫键异构酶基因CAPS标记

中国春-粗穗披碱草罗伯逊1Ht S.1BL易位系高抗小麦条锈病、叶锈病和白粉病。为了获得抗病小片段易位系,用中国春ph1b基因缺失突变体对1Ht S.1BL进行了诱导,获得了大量诱导后代。本研究用位于小麦1DS染色体的87个EST-STS标记对中国春、粗穗披碱草和1Ht S.1BL易位系进行分析,未发现多态性标记。对其中扩增较好的引物BE444859的PCR产物进行随机克隆测序,获得了14个序列,与已发表的小麦蛋白质二硫键异构酶基因序列具有97%以上的同源性,14个序列均包含3个外显子和2个内含子。限制性酶切位点分析表明,仅2个序列含有HaeIII酶切位点。验证实验结果表明,BE444859/HaeIII组合可以在供试材料中获得多态性。进而用BE444859/HaeIII对一套中国春-粗穗披碱草附加系和151株诱导后代材料进行分析,结果显示,特异多态性条带仅出现在含1Ht S的材料中;68株后代材料均可扩增出多态性带。因此,BE444859/HaeIII可以作为粗穗披碱草蛋白质二硫键异构酶基因CAPS标记,用于检测小麦背景中的1Ht S染色体。本研究揭示当杂交亲本间无直接PCR多态性而又需要建立标记时,发展CAPS标记是行之有效的方法。     

衍生于"矮孟牛V"与92R137的小麦新品系南农1258的系统鉴定

为了更好地利用小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位系的含抗白粉病基因Pm21和抗条锈病基因Yr26,通过小麦种质"矮孟牛V"与T6VS·6AL易位系92R137杂交,从杂种Fs中选育出兼抗白粉和条锈病、矮秆、白皮的小麦新品系南农1258.染色体分带、双色基因组原位杂交结合染色体构型分析表明,该品系染色体组成为20" "T6VS·6A1,除涉及1对T6VS·6AL外,其余染色体未见明显变化;SDS-PAGE分析揭示其高分子量麦谷蛋白亚基组成为0/7 8/5 10;抗病、矮秆和硬度等基因的分子标记分析表明,该品系同时携有来自92R137的抗白粉病基因Pm21和抗条锈病基因Yr26,矮秆基因为Rht2,硬度基因为PinbDla.多年多点鉴定表明,该品系为春性,株高75cm左右,抗性稳定,分蘖成穗率高,千粒重379,是小麦抗病优质育种的新亲本.     

黑麦白粉病抗性基因向小麦渗入

本研究针对黑麦可能提供白粉病新的抗源,对最近育成的一组小麦-黑麦附加系、代换系和易位系进行了分析.同时,对以上各系与一组带有抗性基因Pm1-9和Mlk的品种/品系进行了比较.四倍体和六倍体的Thatcher小麦,对小麦白粉病高度感染,而由四倍体Thatcher和Prolific黑麦衍生而来的小黑麦系,则高度抗病.黑麦染色体1R、4R和7R不决定供试的白粉病分离物的任何抗性.2D/2R代换系的白粉病抗性高度有效,而假设来源于2R染色体的Pm7基因,则主要表现为感病反应.对带有Pm7的Transec小麦进行细胞学分析(采用Giemsa C-显带技术进行染色体鉴定)的结果表明,"Transec"易位包括一条小麦染色体4B的完整短臂和该条染色体长臂大约一半的近端区以及由黑麦染色体5R的长臂远端区衍生来的黑麦片段.结构异染色质经不同的染色后,2D/2R代换系的染色体2R显示出特定的C-带型.黑麦染色体6R决定着对所有供试白粉病分离物的绝对抗性,同时还表明,这种抗性基因就位于6R染色体的长臂上.对于此种抗性,笔者提出了临时基因符号MlP6L.此外,笔者还提出了利用6BS/6RL小麦-黑麦易位系转易这种抗性基因的途径.     

黑皮冬瓜NBS类抗病基因同源序列克隆与分析

以黑皮冬瓜"B98K"种质为试材,根据已克隆的植物NBS类抗病基因保守结构域设计简并引物,PCR扩增冬瓜基因组DNA,获得对应区段的DNA片段,回收克隆与测序后,得到19条抗病同源序列(命名为DNB1至DNB19)。利用DNAStar软件进行序列分析及同源性比对发现,这些抗病同源序列长度在249~252 nt之间,其核苷酸序列同源性在48.4%~98.8%之间,氨基酸序列同源性为23.2%~100.0%,推导氨基酸序列具有P-loop(GGVGKTT)、Kinase-2a(VLDDVW)典型的NBS保守结构域。同源进化分析将其全部归为non TIR-NBS-LRR类,与推导氨基酸序列多重比较结果一致;该序列与其他作物已克隆抗病基因的氨基酸序列同源性在24.7%~99.0%之间。该组序列已登录Genbank,登录号为KF776401~KF776419。     

甘薯NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆、分析及数目研究

根据植物抗病基因保守序列设计特异引物,对甘薯高抗茎线虫病品种AB94078-1、感病品种徐18及其8个后代品系进行PCR扩增.获得15个具有完整氨基酸读码框的片段,均具有NBS类抗病蛋白4个保守基序,其中5个片段含LRR结构.利用从亲本AB94078-1扩增的R510-AB作为探针进行Southern杂交,结果表明,其在基因组中存在多个拷贝,并估计其在基因组中的拷贝数目,克隆新的甘薯RGA序列,为进一步获得甘薯抗病基因打下基础.     

小麦TaUCHs基因的克隆和特性分析

为研究小麦的耐盐机理,在以前的工作中,本课题组采用cDNA-AFLP技术获得一个219 bp的泛素羧基末端水解酶的片段,本研究以该片段为基础,通过电子延伸、RACE和RT-PCR,得到了两个全长cDNA克隆,分别命名为TaUCH1和TaUCH2,这两条序列在编码区只有一个氨基酸的差异。保守结构域预测显示,TaUCH1和TaUCH2的中部和C末端各有一个C19肽酶结构域。将TaUCHs及其在植物中的同源蛋白进行对比发现,TaUCHs与水稻中的同类蛋白相似性最高,有88%的同源性。Southern杂交显示,TaUCHs在小麦中以多拷贝或基因家族形式存在。以上结果说明TaUCHs是小麦中的羧基末端水解酶基因,可能参与了植物胁迫反应中某些受损伤蛋白或重要调控蛋白的降解。     

香蕉NPR1基因的克隆及植物表达载体构建

病程相关基因非表达子(NPR1)是植物抗病信号传导的关键基因。以香蕉抗病香蕉品种为材料,根据NPR1基因序列在保守区设计引物,从香蕉cDNA中克隆获得NPR1基因片段,以RACE的方法克隆获得香蕉NPR1基因的全长,并命名为GCT119-NPR1。香蕉GCT119-NPR1基因最大阅读框(ORF)为1 707 bp。生物信息学分析结果表明,该基因含有ANK和BTB两个结构域,其中ANK结构域是NPR1基因中非常重要的结构域,在蛋白质相互作用中起着至关重要的作用。同源性分析表明,该基因与已克隆发表的NPR1基因氨基酸序列同源性为67%~82%。将其构建植物表达载体,为下一步转化工作奠定基础。     

橡胶树抗病相关基因HbNPR1的克隆及其表达分析

前期利用cDNA-AFLP技术分离获得了一个与橡胶树抗棒孢霉落叶病反应相关的差异表达基因片段EST-IAN-188,通过Blast比对分析发现,该基因片段与植物抗病相关NPR基因家族中的NPR1具有高度的同源性。将该片段与橡胶树基因组序列进行比对,设计引物进行PCR扩增,得到了一个橡胶树NPR1基因的cDNA和基因组序列,命名为HbNPR1基因。基因序列分析显示,该基因编码区全长(CDS)1 374 nt,含有两个外显子和一个内含子,编码457个氨基酸,蛋白分子量为51.0 ku,等电点5.82,具有BTB/POZ、ANK锚蛋白重复序列、DUF和NPR1-like C等4个结构域。qRT-PCR定量分析发现,HbNPR1基因在橡胶叶片中的表达丰度最高,特别是古铜期叶片;多主棒孢病菌(Corynespora cassiicola)诱导下HbNPR1基因在抗病品种(IAN873)的表达丰度明显高于感病品种(PR107);另外,SA、MeJA、ET处理下均能诱导HbNPR1基因的表达,SA处理后的表达量丰度最高。本研究初步表明,HbNPR1基因可能参与橡胶树抗病信号途径的调控和寄主对病原菌侵染的防御反应。     

一个木薯候选STK类抗病基因的分离及其生物信息学分析

根据丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶类(STK)结构域Ⅰ和Ⅷ氨基酸保守序列设计了1对简并引物,以细菌性萎蔫病抗/感木薯种质E1340和GR911基因组DNA为模板,通过PCR扩增,均获得大小约0.5 kb的扩增片段。两个片段纯化、克隆、测序后获得完全一致的505 nt序列,比对发现,木薯种质AM560带有和该序列高度同源的核苷酸片段。对包括同源片段上下游各约2.0 kb的大片段序列进行基因预测,获得1个有4个外显子、ORF全长1866 nt的预测基因,命名SSK1。序列分析表明,该基因编码621 aa,有细胞壁受体激酶结合、偶联位点和8个跨膜结构域,具有典型的STK类抗病基因的保守结构,是一个候选的抗病基因,可能在木薯抗病反应中发挥重要作用。     

斑茅NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆与分析

根据已知NBS-LRR抗病基因[含有核苷酸结合位点(NBS)和富亮氨酸重复(LRR)的胞内受体蛋白基因1NBS结构域蛋白质的保守序列,设计简并引物,对斑茅基因组进行体外扩增,获得了对应区段的DNA片段,回收、克隆这些特异片段,测序分析,共获得8个片段序列.序列分析发现其中7个编号分别为RGA-Q1、RGA-Q2、RGA-Q3、RGA-Q4、RGA-Q5、RGA-Q6和RGA-Q7的片段推导的氨基酸序列均具有典型的NBS结构域,即Ploop(GGVGKTr)、Kinase-2a(VLDDVW)、Kinase-3a(GSR/KILVTTR)及疏水结构域HD(hydrophobic domain).它们在NCBI上的登录号为EU685828、EU685829、EU685830、EU685831、EU685832、EU685833和EU685834.这些抗病基因同源片段(RGA)与已经克隆的N、L6、RPS2和胧等11个抗病基因在氨基酸水平上的同源性为2.3%～39.8%.可进一步用作斑茅抗病候选基因的分子筛选及遗传图谱的构建.     

禾谷缢管蚜羧酸酯酶基因cDNA片段的克隆与序列分析

为开展禾谷缢管蚜（Rhopalosiphum padi Linnaeus）抗性的分子生物学研究,设计简并引物并采用RT—PCR技术,克隆了长度分别为260、331、337bp的3个禾谷缢管蚜的羧酸酯酶cDNA片段,命名为Rp．est1、Rp．est2、Rp．est3;3个片段推导氨基酸残基分别为87、110、112个;同源性分析表明,Rp．estl、Rp．est2、Rp．est3之间的相似性在40％左右,表明其分别代表不同基因;Rp．est1、Rp．est2、Rp．est3与其他昆虫羧酸酯酶基因序列具有较高的相似性,其GeneBank登录号分别为AY622997、AY869713、AY869714。     

基于DDRT-PCR研究茶树对茶尺蠖取食诱导的基因表达谱差异

利用DDRT-PCR技术初步研究了茶树被害虫茶尺蠖取食后基因表达谱差异。结果表明：接头引物A3、A4、A6、A7和A8分别与随机引物R1-R8,R12组合扩增后,总共得到222条差异片段,占总条带数的32.8％。在所鉴定的20个差异片段中,有8个片段序列没有发现同源序列;有5个片段序列与未知功能蛋白相关;其余7个差异表达的片段序列可分为6类,即分别与光合系统II色素蛋白（C15）、非生物抗性诱导蛋白（D22）、糖苷代谢酶（A45）、核酸和蛋白转录调控因子（A12, D63）、生长素调节蛋白（E94）和营养性抗虫蛋白（D73）。其中差异表达片段C15、A45、D22、D73和E94在植物与害虫相互作用相关分子机制研究中首次被发现。     

利用mRNA差别显示技术分离橡胶树死皮病相关cDNA

从中国热带农业科学院橡胶树早期预测试验地采集不同品系的橡胶树胶乳和树皮组织，分别提取纯化mRNA 合成cDNA第一链。通过4个简并锚定引物和10个随机引物进行PCR扩增，经6％变性聚丙烯酰胺凝胶电泳后发现了至少4个差异DNA片段只在健康树中表达而在死皮树中没有出现，这4个差异DNA片段分别命名为Hb1(725bp),Hb2,Hb3,Hb4。对Hb1进行了分离，纯化，经Northern杂交证实，Hb1在健康树胶乳中表达活跃，而在死皮树胶乳中表达受到强烈抑制，表明Hb1是与死皮病相关的cDNA片段，进一步将Hb1片段进行回收和克隆，并进行DNA序列分析，序列在GenBank中进行BLAST分析未发现相关同源片段，死皮病相关cDNA片段的获得，将分离全长死皮病相关基因，搞清该基因表达调控的机理提供条件，进而为从分子水平上阐明死皮病的致病机理打下了基础。     

甘蔗GA20氧化酶基因片段克隆及序列分析

以甘蔗茎尖为材料,根据其它植物的GA20氧化酶基因(GA20-oxidase)氨基酸保守区,设计一对简并引物.通过RT-PCR扩增得出1条约740 bp大小的DNA片段.将其克隆至pMD18-T载体上,而后对重组克隆进行测序,结果表明所获得的甘蔗GA20氧化酶基因片段由740碱基组成,编码246个氨基酸.该基因片段具有其它植物GA20氧化酶基因中存在的保守区:同时,与多种单子叶植物的GA20氧化酶基因的核苷酸和氨基酸序列的同源性在80%和75%以上.聚类分析显示,甘蔗和玉米最先聚类,推测在进化上具有较近的亲缘关系,其次与高梁、结缕草聚类,然后再与水稻聚类,其中进化关系最远的是簇毛麦和小麦.     

甜菜Actin基因片段的克隆及序列分析

根据其它植物Actin基因设计一对简并性引物,以甜菜根总RNA为模板,采用RT-PCR的方法扩增出Actin基因片段并克隆到pUCm-T载体上,阳性克隆经PCR鉴定测序。序列分析表明,克隆得到Actin基因家族的两个成员,其片段长度均为598 bp,编码198个氨基酸,它们间的同源性为87%。将其分别命名为BvACT1和BvACT2,已在GenBank中注册,登录号为KF214784和KF214785。多重序列比较表明,Bv A CT1氨基酸序列与其他植物Actin基因的同源性在92%以上,而Bv A CT2则在93%以上。     

水稻抗病基因同源序列的克隆及测序分析

 根据已知的NBS LRR类及丝/苏氨酸蛋白激酶类抗病基因结构中氨基酸的保守区域，设计了两组简并引物用于扩增广谱抗稻瘟病品种云系2号中的抗病基因同源序列。结果一共获得11类的NBS-LRR类抗病基因同源片段及16类的丝/苏氨酸蛋白激酶类抗病基因同源片段。所有11类的抗病基因同源系列均含有NBS-LRR类抗病基因的保守序列，如P-loop、Kinase 2、Kinase 3a以及跨膜区域等。所有16类的蛋白激酶的序列均含有丝/苏氨酸蛋白激酶所共有的催化区Ⅵ（共有氨基酸序列：DLKPEN）、Ⅷ（共有氨基酸序列：GT/SXXYXAPE）以及蛋白激酶的其他催化区。两条NBS-LRR类的抗病基因同源片段YR1、YR12分别与抗病基因I2 C-2及Xa1氨基酸同源性很高(>50%)。7条丝/苏氨酸蛋白激酶类的抗病基因同源片段与已克隆的[WTBX][STBX]Xa21、Pto、Lr10[WTBZ][STBZ]等抗病基因的氨基酸序列超过60%的相同以及76%~78%的氨基酸类似。     

茶树巯基蛋白酶抑制剂基因的cDNA克隆与序列分析

对多种已知植物巯基蛋白酶抑制剂(cystatin)基因的氨基酸序列进行比对分析,根据其高度保守的氨基酸序列设计一对简并引物,并从茶树品种龙井43鲜叶中提取总RNA,用RT-PCR法扩增出一204bp的cDNA特异片段,然后通过3’/5’RACE的方法,分别扩增出3’端和5’端的序列,从而获得茶树巯基蛋白酶抑制剂基因的cDNA全长序列,所得序列全长627bp,编码101个氨基酸,分子量约11.062KDa。该基因在推测的氨基酸序列中含有巯基蛋白酶抑制剂家族中高度保守的、与其活性有关的QXVXG结构,且经Blast分析表明,该基因序列与其他植物巯基蛋白酶抑制剂基因的氨基酸序列同源性为54%~77%。     

茶树多酚氧化酶基因的克隆及其序列比较

根据已经发表的多酚氧化酶基因中的保守序列 ,设计兼并引物 ,利用nest-PCR技术 ,首次克隆了茶树多酚氧化酶基因。该基因已经在GenBank上登录 ,登录号为AF2 69192。序列分析表明 ,茶树多酚氧化酶基因与其它植物中的多酚氧化酶基因有较高的相似性 ,尤其在铜离子结合部位 ,所有的植物基本上一致。进化树分析表明 ,茶树的多酚氧化酶可以与大多数的木本植物聚合成一个组     

小麦NAC转录因子的基因克隆与序列分析

为了深入研究小麦中NAC家族转录因子基因,针对NAC基因家族成员,设计了覆盖其全长编码区的1对特异引物,从陕253小麦品种中克隆了2条大小分别为1 463、1 549 bp的片段,命名为TaNAC2、TaNAC4( GenBank登录号为HQ872050HQ872051)。序列分析表明,这2个序列包含典型NAC的完整编码序列,包括两个内含子,具有完整的开放阅读框;推导的氨基酸序列分别为383、405个,这2个基因在N端均具有NAC基因的典型DNA结合结构域,即 NAC结构域,且氨基酸序列在该结构域的 A、B、C、D、E 5个亚区高度保守,仅在C亚区出现一个氨基酸的差异LM,而且在CD区出现罕见的半胱氨酸变异,此发现对于小麦品质的研究非常重要。同时发现这 2个NAC类转录因子都不含有核定位信号（NLS）,但是有相关的转录调控功能区域。通过系统进化树分析,证实克隆序列属于NAC基因家族成员,并且发现的TaNAC4属于NAC转录因子家族的NAM亚组,TaNAC2属于NAC转录因子家族的CUC亚组。     

甜椒脉斑驳病毒（PVMV）在海南的发现与检测

2014年在海南辣椒病毒病调查过程中发现了一种疑似病毒感染的辣椒样品,主要表现为叶片黄化、绿斑驳、叶脆易折断,且在田间发生较多。利用马铃薯Y病毒属的简并引物对其叶片总RNA进行RT-PCR检测,并将约1 700 bp目的片段克隆到pMD18-T载体上进行测序和BLAST分析。结果表明：该条带序列（包含部分NIb和部分cp基因）与已收录的甜椒脉斑驳病毒（Pepper veinal mottle virus,PVMV）（GenBank登录号：FM202327）序列相似性最高,达99％。设计cp基因的特异引物,对上述样品进行cp基因扩增并构建以cp基因序列为基础的系统进化树,发现海南辣椒上的PVMV与台湾的PVMV分离物ns1株同源性最高。田间检测结果表明：海南黄灯笼辣椒上PVMV的检出率高达74.07％,说明PVMV可能成为海南辣椒生产上的潜在威胁。