大豆天冬氨酸代谢途径关键酶基因电子定位与结构分析

运用电子定位的方法,利用大豆基因组物理图和遗传图的整合图谱,完成了17个大豆天冬氨酸代谢途径中关键酶基因的定位以及结构分析。结果表明:这些酶基因分别定位在A1、B2、D1a、D1b、D2、F、G、H、J、L和N等11个连锁群上,并获得了相应连锁群区间两侧的标记;在基因结构分析上,AHAS、DHDPS、HK与TS没有内含子,DHAD基因的内含子数目最多,为13个,AK基因有12个内含子。通过定位获得的对应分子标记可以为基因分子辅助育种奠定基础,而基因结构信息能更好的实现基因功能分析。     

花青素合成关键酶基因的定位及结构分析

为研究大豆花青素合成途径关键酶的基因标记和结构信息,利用大豆基因组和染色体标记数据,对16个花青素合成关键酶基因(苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查尔酮合酶(CHS,包括9个成员)、黄烷酮-3-羟化酶(F3H)、苯基苯乙烯酮黄烷酮异构酶(CHI)、二氢黄酮醇还原酶(DFR)和4-香豆酰CoA连接酶(4CL),进行基因遗传图和物理图定位和基因结构分析.结果表明:16个基因分别定位在A1、A2、B1、B2、D1a、D1b、D2、I、K、O等10个连锁群上,并获得了基因所在序列两侧标记.利用大豆的cDNA和gDNA序列信息,获得了16个基因的结构,外显子数目1～7个,内含子数目0～6个,其中PAL、DFR2、GmCHS7是单外显子基因,4CL、CHI、F3H、GmCHS1、GmCHS5、GmCHS8有1个内含子,DFR1、GmCHS2、GmCHS3、GmCHS6有2个内含子,GmCHS4、GmCHS9有3个内含子,GmIRCHS则有6个内含子.     

大豆苯丙氨酸解氨酶及其基因的研究进展

苯丙氨酸解氨(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)是连接植物初级代谢和苯丙烷类代谢等次级代谢途径关键酶、限速酶.综述了大豆PAL及其基因的研究进展,主要包括大豆PAL的分布及活性、分离纯化及酶活性的测定、对植物生理代谢的意义、在抗病中的作用机制、基因克隆、表达特性、基因的应用展望等.     

大豆天冬氨酸途径关键酶基因GmASADH的克隆与分析

本研究基于电子克隆获得的大豆GmASADH 基因cDNA序列,根据其编码区设计特异引物,以大豆品种小鹦哥豆总RNA为模板,通过RT-PCR 获得了约1130bp的cDNA片段,T/A 克隆后进行序列测定。测序结果显示,GmASADH基因家族有两个成员,命名为GmASADH1（FJ581425）和GmASADH2（HM015631）。GmASADH1编码区长度为1134bp,编码378个氨基酸,由7个外显子和6个内含子构成,定位于Gm08染色体。GmASADH2编码区长度为1131bp,编码377个氨基酸,由7个外显子和6个内含子构成,定位于Gm05染色体。两个基因在氨基酸水平上的相似性达到了96.02%,在二级及三级结构上均有不同程度的差异。ASADH蛋白含有NADB_Rossmann superfamily和Semialdhyde_dhC superfamily结构域。     

大豆褐色种皮遗传分析及基因定位

为解析大豆籽粒种皮黄色向褐色突变的遗传规律及分子基础,本研究以田间发现的稳定繁殖的黄色种皮大豆中出现褐色种皮突变体及其原始品种为材料,进行田间表型性状鉴定。利用大豆20对染色体上的176个SSR标记对4对自然突变为褐色种皮的突变体及其原始品种进行基因型鉴定。利用种皮色突变体与其原始品种和非原始品种进行正向杂交和反向杂交试验,并对F₁、F₂种皮色的分离情况进行统计分析。利用A2连锁群上全部72对SSR标记对双亲遗传背景差异大的北豆14×克H09-95的F₂群体进行基因型鉴定。研究结果表明:褐色种皮的突变体是其对应的原始品种的近等基因系;褐色突变是可遗传的,受细胞核基因控制,与细胞质遗传无关;黄色种皮对自然突变的褐色种皮表现为显性,经卡方检验,杂种后代中种皮的黄色与褐色分离比例符合3∶1的孟德尔的独立遗传规律,与经典遗传学的遗传方式是一致的。突变发生在A2连锁群的sat₁62和SSR53区间内。在大豆公共物理图谱(http://www.soybase.org)上SSR53和sat₁...     

基于大豆导入系群体结瘤相关性状QTL定位及基因挖掘

氮元素是植物生长所需的重要营养元素之一,生物固氮是大豆生长所需氮元素的重要来源。本实验室以绥农14为母本,野生豆ZYD00006为父本构建一套覆盖野生大豆全基因组的导入系群体。基于大豆导入系群体对结瘤数目和干重进行QTL定位,定位到3个QTL与根瘤干重相关,分布在N、M和D2这3个连锁群上,定位到5个QTL与根瘤数相关,分布在K、F、J和D2这4个连锁群上,在D2连锁群这两个性状有重叠区段(7.20-7.79Mb)。针对这个重叠区段的63个基因进行基因注释,选择到6个与共生、抗病相关的基因作为候选基因进行下一步验证。qRT-PCR分析表明根瘤菌侵染期间Glyma.17G097000基因表达模式与对照相比差异很大。Glyma.17G097000属于GmHIR基因家族,在大豆基因组中发现了11个家族成员。GmHIR家族基因结构相似性很高,基因表达有组织特异性。大豆HIR蛋白有Stomatins和Prohibitin两个结构域,能够参与离子通道调节等生理过程,与植物抗病和细胞周期有关。GmHIR基因来源于四个祖先,进化过程中是高度保守的。对GmHIR基因家族11个成员qRT-PCR检测,结果显示根瘤菌感染期间Glyma.05G029800、Glyma.09G154400和Glyma.17G097000这三个基因与对照相比表达模式差异较大。结果表明这三个基因可能在大豆共生体系建立中起着重要的作用,参与根瘤菌与大豆共生体系建立过程中的离子通道调节和免疫反应。本研究为大豆-根瘤菌共生机制研究奠定基础并提供有效候选基因。     

大豆抗病基因定位的分子标记研究进展

综述现代分子标记技术在大豆疫霉根腐病、细菌性斑点病、花叶病毒病、灰斑病、孢囊线虫、瘁死综合症等病害抗病基因定位中的最新进展,并指出抗病基因的群聚分布现象。     

大豆花叶病毒病N1株系抗性基因定位分析

对大豆花叶病毒病N1株系不同抗性材料东农93046(抗)与品1246(感)所衍生的F8∶9代群体进行成株抗性鉴定,同时利用分子标记对其抗性基因进行确认并获得用于分子辅助选择的分子标记。结果表明:F8∶9代抗病家系数与感病家系数基本符合1∶1的比例,说明东农93-046对N1株系的成株抗性表现为质量性状,其抗性受一对等位基因控制。同时,根据前人研究结果利用76个SSR分子标记对父母本进行筛选,构建了一个包括13个SSR分子标记的F连锁群的遗传连锁图谱,并且单标记分析法和复合区间分析法的结果均表明东农93-046抗性基因位点位于SSR分子标记Satt114附近,对后代群体中抗病和感病株系各60份进行分子标记准确性评价,结果表明Satt114选择准确率可达80.00%,这为分子标记辅助选择奠定了良好的基础。     

大豆对SMV SC-13株系群的抗性遗传及基因定位的研究

在接种SC-13株系群的情况下,鉴定了科丰1号×南农1138-2的P1、P2、F1、F2和184个重组自交家系(RIL)的抗性,结果显示,科丰1号(P1)与F1全部表现抗病,南农1138-2(P2)全部表现感病,表明抗性为显性;F2群体和184个重组自交家系出现抗感分离,卡方适合性检测表明F2群体抗感分离符合3:1的比例,重组自交家系抗、感符合1:1分离比率.表明对SC-13株系群的抗性由一对基因控制,以Rsc-13表示.利用已建立的遗传连锁图对Rsc-13进行了连锁分析,结果将抗病基因Rsc-13定位于N8-D1b W连锁群上,并与抗性基因Rn1、Rn3、Rsc-7连锁.     

大豆PAL2基因的克隆与分析

采用RT-PCR法克隆了1个大豆PAL基因,并利用网络工具分析预测了其编码蛋白。结果表明:该基因是大豆PAL基因家族的1个新成员,命名为GmPAL2(登录号:GQ220305),其全长2284bp,编码1个包含717个氨基酸残基的多肽链,分子量为78.116kD;经BLASTp比对表明:该蛋白序列与菜豆PAL2蛋白同源性最高,达到92%,与大豆PAL1的同源性为89%。该研究结果为进一步研究整个大豆PAL基因家族的特性奠定了基础。     

大豆AK基因的克隆与序列多样性分析

基于NCBI网站下载获得的大豆AK基因cDNA序列设计特异引物,以大豆品种东农42总RNA为模板,通过RT-PCR获得约1 690 bp cDNA片段,经序列比对认定为AK基因序列。以19个赖氨酸和蛋氨酸含量特殊的大豆品种为材料,采用相同方法在RNA中进行扩增,并对产物测序,利用软件对所得序列进行分析。结果显示:在不同的大豆品种中AK基因的核酸序列存在两种变异方式,第一种是在336 bp产生1个T碱基突变的基因序列,第二种是在1 369~1 374 bp处出现"CAAGTG"6个碱基插入的序列;在蛋白质水平上,主要是在456~457个氨基酸处存在A和S两个氨基酸插入突变。AK基因结构完整,其编码的蛋白产物具有AA_kinase、Carbamate kinase-like、Aspartate kinase和ACT保守结构域。本研究首次对大豆中AK基因多样性进行了分析,为大豆天冬氨酸代谢途径其它相关酶基因的研究提供了理论依据,也为大豆AK基因在植物基因工程等领域的研究和应用奠定了良好的基础。     

大豆对大豆花叶病毒SC18株系的抗性遗传和基因定位

大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)病是我国大豆生产上的一种主要病毒病害,SMV株系SC18是我国东北和南方两大产区的优势株系,在黄淮大豆产区亦零星发生。本研究对5个抗×感杂交组合衍生后代分离群体接种SC18后,发现各组合F_1均抗病,F_2表现3∶1(抗∶感)分离比,F_(2∶3)表现1∶2∶1(抗∶分离∶感)的分离比,表明5个抗病亲本(中作00-683、滨豆95-20、东大2号、中品661和RN-9)对SC18的抗性由一对显性基因控制。抗×抗杂交组合"中作00-683×东大2号"衍生后代分离群体接种SC18,F_2出现15∶1(抗∶感)的分离比,表明中作00-683与东大2号可能各携带一对显性基因,控制对SC18的抗性,且独立遗传;抗×抗杂交组合"中作00-683×滨豆95-20"的F_1、F_2和F_(2∶3)在接种SC18后均未检测出感病株,表明中作00-683与滨豆95-20所携带的对SC18的抗性基因是等位的。利用RN-9×7605重组自交家系将RN-9对SC18的抗病基因Rsc18定位到大豆6号染色体(C2连锁群)SSR标记Satt286和Satt277之间,遗传距离为6.12和4.69 cM。     

大豆异黄酮还原酶基因的鉴定及生物信息学分析

异黄酮是大豆生长过程中形成的一类次级代谢产物,是大豆主要的功能活性成分之一。异黄酮还原酶(isoflavone reductase,IFR)是异黄酮分解途径的关键酶之一,在调控异黄酮含量及成分方面起着重要作用。本研究基于大豆全基因组测序数据,利用生物信息学方法鉴定了大豆异黄酮还原酶基因家族成员,并对其基因的序列特征、结构特征和遗传多样性进行了分析。结果表明:大豆异黄酮还原酶(GmIFR)家族含有17个成员,蛋白序列介于191(GmIFR07)和376(GmIFR11)个氨基酸之间,序列相似性为19.59%(Gm IFR07和GmIFR11)~98.43%(Gm IFR12和GmIFR17),结构分析表明这些基因内含子数目差异较大,2~6个不等,不均匀的分布在大豆的1、4、6、9、11、12和16号染色体上。     

大豆GmRAV基因参与BR信号传导途径及重组蛋白可溶性分析

对大豆东农42喷施表油菜素内酯(epi BL),进行GmRAV定量,研究油菜素内酯(BR)对GmRAV基因表达的影响,同时对T5代GmRAVox烟草外源添加epi BL,研究GmRAV基因是否也参与BR信号从而抑制植物的生长发育。结果表明:BR抑制GmRAV基因表达,并且外源添加epiBL并未促进GmRAVox烟草植株茎延伸,表明GmRAV可能为BR促进植物的生长发育信号传导途径的负调节因子。同时,将大豆中已克隆的GmRAV基因克隆到原核表达载体p ET28a上,构建与His标签融合的重组蛋白pET28a-GmRAV质粒,转化大肠杆菌BL21(DE3)中,对其进行37℃、28℃两种不同温度下0.5mmol·L~(-1)IPTG诱导,诱导时间为6 h。SDS-PAGE电泳结果表明:分子量大约为40 kDa的重组蛋白在不同温度下均表达,低温可以明显增强GmRAV蛋白的可溶性。     

大豆疫霉菌侵染对大豆木质素含量及合成关键基因表达的影响

为探究大豆木质素含量及合成关键基因在与大豆疫霉菌互作过程中的变化趋势及相关性,利用大豆疫霉菌株P6497接种大豆品种Williams,分别于6,8,10和15 d分析了根部组织木质素含量及合成相关基因的表达。结果表明:根组织中木质素含量在疫霉菌侵染过程中积累速度显著增加;对木质素合成过程中9个合成关键基因表达模式分析表明,PAL、C4H和F5H表达水平在所选4个时间点均显著高于未接种对照;CCo AOMT在接种后第8,10和15天3个时间点的表达水平显著高于对照;4CL的表达在接种后第10和15天时比对照上调超过100倍;CAD和CCR表达水平分别在接种后8和10 d与对照存在显著差异;C3H和COMT的表达量在处理组和对照组中差异不显著。在接种样品中,C4H、4CL和CCR基因表达与木质素含量变化模式呈显著正相关。以上结果表明:大豆根部木质素积累受疫霉侵染诱导,暗示木质素参与大豆与疫霉互作过程,同时根据试验结果推测C4H、4CL和CCR是诱导木质素含量提高的关键基因。     

大豆异黄酮合成关键酶基因的克隆及表达分析

采用RT-PCR法克隆了大豆异黄酮生物合成途径中查尔酮合酶(Chalcone synthase,CHS)和查尔酮异构酶(Chalcone Isomerase,CHI)2个关键酶基因,并利用SOE-PCR技术成功将2个基因融合,将其均构建成原核表达载体,在大肠杆菌中进行了初步的表达研究,为进一步研究CHS和CHI 2种关...     

大豆Abhydrolase_3基因家族进化分析

异黄酮是大豆的重要次生代谢物,参与植物与微生物互作。2-羟基异黄酮脱水酶(hydroxyisoflavanone dehydratase,HID)催化2-羟基异黄酮形成稳定的异黄酮。HID属于Abhydrolase_3基因家族,该基因家族具有多种功能,但该基因家族在大豆中的进化模式尚待研究。为了研究Abhydrolase_3基因家族在大豆中的进化模式,本文在大豆基因组中鉴定了62个Abhydrolase_3基因,串联和片段复制是该基因家族主要扩增方式。根据系统进化关系,将大豆Abhydrolase_3基因家族划分为8个亚家族,其中HID所在的亚家族I基因数量最多,并发生多次基因扩增事件。对大豆Abhydrolase_3基因家族结构分析表明,不同亚家族具有不同的基序。多态性分析表明,亚家族Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ具有较高的核苷酸差异,并受到放松的自然选择。基因表达分析表明,除了亚家族II和IV外,其它亚家族的基因在大豆不同组织中有较高表达;亚家族Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ基因受病原菌诱导表达。结果说明HID所在的亚家族I存在基因扩增和功能分化,与病原菌互作相关的基因具有较高的遗传多样性并受病原菌诱导表达。