烟草主要农艺性状的主基因+多基因遗传分析

本研究以烤烟品种‘云烟97’和‘变异云烟97’为亲本,分别构建P1、P2、F1和F24个世代遗传群体,利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型方法对烟草的株高、节距、叶数和茎围进行遗传及相关分析。结果表明,株高分别与节距、叶数间呈极显著正相关,与茎围间呈显著正相关;而节距与叶数间则呈现极显著负相关。株高、节距和叶数3个性状具有相同的最优遗传模型,即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型(MX2-ADI-AD),其主基因遗传率分别为95.225 8%、94.285 4%和99.177 1%,多基因遗传率分别为4.774 2%、5.568 4%和0.822 9%;茎围性状符合2对加性-显性主基因+加性-显性多基因混合最优遗传模型(MX2-AD-AD),其主基因和多基因遗传率分别为90.314 6%和9.685 4%。上述性状均受主基因+多基因混合遗传模型控制,主基因遗传率均高达90%以上且远大于多基因遗传率,受环境影响可以忽略。因此,在烟草高产育种过程中针对上述农艺性状的定向选择宜在早期世代进行。     

葡萄GRF基因家族的生物信息学分析

GRF (Growth-regulating factor)基因家族是一种广泛分布于种子植物的转录因子,在调节植物的生长、发育中发挥重要的作用。本研究从葡萄基因组鉴定出8个VvGRF基因,命名为VvGRF1～VvGRF8。采用生物信息学的方法,系统地对葡萄Vv GRF家族的蛋白理化性质、进化关系、保守基序及在不同发育时期的差异性表达进行预测和分析。结果表明,VvGRF基因内含子与外显子数量差异较小,在所有预测蛋白的N端含有两个典型的保守结构域QLQ与WRC;系统进化分析将GRF家族成员分为6组,其中葡萄与甜瓜的亲缘关系较拟南芥、番茄两种双子叶植物近;顺式作用元件表明,调控分生组织、胚、种子发育及生长素、赤霉素等信号传导和逆境胁迫响应元件,在VvGRFs启动子序列中大量存在;基因特异性表达分析显示,多数GRF基因在葡萄发育的花后2周、10周时期的表达丰富度高,在接近成熟时期的表达丰富度较低,表明GRF在葡萄生长、转色早期起着重要的作用,参与组织、器官的生长调节。本研究为进一步探究葡萄GRF基因家族的结构及生长发育时期的功能调节提供了参考依据。     

低烟碱烟草谱系材料创制与其叶片成分分析

烟草(Nicotiana tabacum L.)是重要的经济作物,也是自然界生物产量最大的植物资源之一,具有极大的挖掘利用潜力。然而,烟草中的高烟碱含量在相当程度上限制了烟草的多用途开发利用。为拓展烟草的利用途径,本研究创制了低烟碱烟草分离群体,结合烟碱含量和标记基因检测,选育了烟碱含量分别为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.5%和1.0%的低烟碱烟草谱系材料,并进行了烟碱含量和标记基因表达水平的比较;同时,分析了烟叶符合可饲用目的需要控制的烟碱含量水平,并对低烟碱烟草叶片进行了成分分析,测定结果表明其蛋白质含量约14.0%,氨基酸总量约1.90%,总糖含量约22.0%,粗纤维含量约8.0%,叶片中具有抗菌活性的功能成分西柏三烯二醇和绿原酸的含量均在1.50%左右。本研究结果为低烟碱烟草的多用途利用提供了重要参考。     

沙棘3-磷酸甘油脱氢酶基因生物信息学及表达分析

沙棘果肉和种子组织中均富含生物活性油。3-磷酸甘油脱氢酶(GPD1)是促进油脂合成前体甘油-3-磷酸(G3P)合成的限速酶。本研究对沙棘HrGPD1基因进行生物信息学分析(氨基酸序列,保守域,亚细胞定位等),及其在沙棘不同组织(果肉和种子)中的表达情况。研究发现:HrGPD1开放阅读框为1 143 bp,编码380个氨基酸,无信号肽和跨膜结构域,存在多个磷酸化位点,定位于质体中,蛋白高级结构以α-螺旋为主,该蛋白序列与桑、梅、烟草和拟南芥的GPD表现出较高的序列相似性。qRT-PCR分析发现,HrGPD1基因在沙棘品系‘新俄3号’成熟种子和果肉中的相对表达量分别为0.52和1.35,与二者的含油率高低规律相一致。这为进一步研究HrGPD1基因在沙棘生物活性油合成过程中的作用机理提供科学依据。     

椰子SR蛋白家族的鉴定及生物信息学分析

SR蛋白家族是真核生物中的一类剪接因子,其作为反式作用因子,通过与顺式作用元件结合参与可变剪接。本研究通过已公布的椰子基因组,与水稻的SR蛋白序列进行多序列比对,去除不含RRM结构域的序列共鉴定出24个椰子CnSR蛋白家族成员,采用生物信息学的方法,对其理化性质、亚细胞定位、序列保守性等方面进行分析。结果表明：椰子CnSR蛋白家族分布较广,最主要位于细胞核。椰子CnSR蛋白家族可分为4个亚族,分别是RSZ亚族、SR亚族、RS亚族、SC亚族。CnSR1、CnSR2、CnSR9、CnSR18、CnSR19、CnSR23在各组织中表达水平较高,其可能在椰子的整个生长时期发挥着重要的作用。对椰子CnSR蛋白家族启动子区顺式作用元件分析结果显示鉴定出光响应元件、各类激素响应元件,胁迫应答元件等,初步表明椰子CnSR蛋白家族与环境胁迫应答相关。通过上述生物信息学分析,为进一步探究椰子CnSR蛋白家族在椰子生长发育过程中的功能提供参考。     

烟草(Nicotiana tabacum)非生物胁迫抗性分子机制研究进展

非生物胁迫影响烟草的生长发育,是制约作物产量和品质的重要因素。本综述阐述了非生物胁迫对烟草的影响以及最新的信号调控机制,包括干旱、盐、低温胁迫。在此基础上,综合分析了某些信号基因可能介导两因素甚至多因素调控过程,以及一些转录因子参与植物对冻害、干旱、盐害等非生物胁迫的应答调控,证明其对植物非生物胁迫的调控往往是多效性的。从分子水平上解析烟草在各种胁迫条件下的适应机制,对烟草种质资源保存、抗逆育种以及提高产量具有重要意义,为进一步研究植物的非生物胁迫应答提供理论依据。     

过表达NtHD20降低烟草腺毛密度

为解析NtHD20 (LOC107765920)基因对烟草腺毛发育的功能,将NtHD20在烟草(Nicotiana tabacum cv. Xanthin)中过表达,观察腺毛形态及数量变化,检测腺毛密度调控基因表达水平,测定内源激素含量。结果表明,NtHD20在烟草花中表达量最高,根中最低,表达具有组织特异性;过表达植株中烟草腺毛密度显著降低,腺毛密度正调控基因NtMYB123-like (LOC107773379)、NtWo-like (LOC107766155)与NtabSPL6-1 (LOC1-07789814)表达量分别为野生型植株的0.14、0.48与0.49倍,负调控基因NtCycB2 (Nitab4.5-0014697g0010.1)为野生型植株1.77倍,同时烟草ABA与JA含量显著降低,分别为野生型植株的0.56与0.16倍。表明NtHD20是烟草腺毛发育的负调控因子,可能通过ABA与JA两种激素协同介导下调腺毛发育重要基因(abSPL6-1,MYB123, Wo),同时上调细胞周期蛋白基因NtCycB2,从而降低烟草腺毛密度。     

尼泊尔黄堇G6PDH基因的克隆和生物信息学分析

为了深入发掘该基因在尼泊尔黄堇生态适应和次生代谢物积累中的作用机制,本研究依据转录组中葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)基因的注释信息,应用聚合酶链式反应(PCR)技术克隆了尼泊尔黄堇G6PDH基因,通过生物信息学方法进行相关分析.结果表明:克隆的G6PDH基因的开放阅读框(ORF)为1 581 bp,编码526个氨...     

烟草骨干亲本马铃薯Y病毒病抗性鉴定及抗性来源分析

马铃薯Y病毒病(potato virus Y, PVY)是影响烟草产量和质量的主要病毒病害,选育抗病品种是解决病毒病害经济有效、环境友好的方法,而丰富抗病亲本的遗传多样性在品种选育中具有非常重要的作用。为深入认识PVY抗性种质的抗性来源,选取30份烟草(Nicotiana tabacum)骨干亲本进行人工接种鉴定其PVY抗性,筛选出11份抗PVY烟草种质。为进一步探究材料的抗性来源,基于感病基因eIF4E1开发了PVY1分子标记,并利用VAM和K326构建的F2遗传群体对该标记进行了验证。用此标记对骨干亲本进行检测,结果发现Y48等6份抗病种质中无法扩增出条带,而CV58等5份抗病种质中可以扩增出大小为348 bp的条带,进一步分析发现CV58中eIF4E1基因并未发生突变。以上结果表明Y48等对PVY的抗性来源于eIF4E1基因的缺失,而CV58等具有新的抗性位点,其对PVY的抗性并非来源于eIF4E1基因的缺失或突变。本研究获得了两种不同抗性来源的抗PVY烟草种质资源,为烟草PVY抗性品种的选育提供借鉴。