基于BSA-seq技术对豌豆花色基因的精细定位

BSA-seq技术在挖掘农艺性状相关的新基因中已被广泛应用,随着豌豆首个参考基因组问世,将BSA-seq技术结合豌豆基因组的基因定位策略势在必行。本研究利用紫花亲本G0004562、白花亲本G0002930以及F₂群体,通过BSA-seq技术对豌豆花色基因进行初步定位,获得31.42Mb定位区间,再通过设计InDel分子标记分析进一步缩小定位区间,最终将目标基因定位在包含19个基因的0.99 Mb区间内,通过基因注释信息推测出Psat6g060480.1为豌豆花色候选基因。本研究结果验证了BSA-seq技术快速高效定位豌豆花色基因的可行性,为利用该技术挖掘豌豆其他重要农艺性状相关基因奠定了基础。     

基于BSA-seq技术挖掘芝麻株高相关候选基因

为了进一步挖掘芝麻株高相关基因,为适机收芝麻新品种选育提供理论指导,以冀航芝1号和DW607为亲本构建F2群体,并构建以株高为目标性状的极端混池,利用BSA-seq技术,采用ED和Δ(SNP-index或InDel-index)2种方法挖掘株高相关的染色体区段,注释区段内的基因信息,利用GO和KEGG等数据库分析注释基...     

棉花产量相关性状QTL定位及候选基因筛选

为了深入分析棉花产量相关性状的分子遗传机制,挖掘有效的分子标记和基因,以高产稳产品种冀丰914为母本、优质自交系冀丰817为父本,构建F2、F3群体,结合高密度SNP遗传图谱,对单铃质量(BW)、衣分(LP)、子指(SI)和果枝数(FBN)4个性状进行QTL定位及候选基因筛选.结果发现,冀丰914的4个性状均大于冀丰8...     

黄瓜抗枯萎病相关基因cDNA的分离及鉴定

黄瓜枯萎病是造成黄瓜减产的主要病害之一,研究黄瓜枯萎病抗性分子机理对黄瓜抗病育种有重要意义。以黄瓜抗枯萎病材料Cu14为试材,采用基因差异显示技术(DDRT-PCR)研究黄瓜接种枯萎病生理小种4后基因的表达情况,分离出1个接种后在根茎部特异表达的差异cDNA片断,命名为A178-2。A178-2基因片段的328个核苷酸中有145个核苷酸与拟南芥泛素蛋白同源,氨基酸序列同源性达到85%。     

低酚棉抗枯萎病生化机制初探

在人工接种枯萎菌后，低酚棉植株体内的次生代谢─—莽草酸途径中的关键酶ＰＡＬ的活性、多酚的含量以及ＰＰＯ的活性都有不同程度的升高。但抗病品种比感病品种上升的更早更多。ＰＡＬ活性的增强与多酚含量的提高以及ＰＰＯ活性的上升基本上是同步的。这说明多酚含量的增加与莽草酸代谢途径有关，而ＰＰＯ活性与多酚含量同步提高可使合成的多酚被氧化成醌，这更增强了对病菌的毒性。     

陆地棉低世代群体纤维品质QTL定位及候选基因功能注释

【目的】通过对纤维品质数量性状位点(Quantitative trait loci,QTLs)定位及其基因功能注释,为分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以2个纤维品质有差异的陆地棉品种(系)中棉所49和396289为亲本构建F2群体,以高密度遗传图谱为基础,对3个环境的F2:3家系做包括细度和成熟度等在内的7个纤维品质性状QTLs定位,利用直系同源基因簇(Clusters of orthologous groups,COG)、基因本体(Gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)等数据库对QTLs做基因功能注释。【结果】获得157个与纤维品质有关的QTLs,分布于20条染色体上,A03、A04、D02、A11和D07等有较多性状的QTLs聚集,可能是控制纤维品质性状的关键染色体。共获得13个稳定QTLs,其中qFL-A03-1和qFin-A11-4在3个环境中重复出现,另有9个QTLs则在2个环境中重复出现。通过COG、GO和KEGG对QTLs进行基因功能注释,共获得4 763个候选基因,3个数据库分别注释到2 416、4 188和2 512个基因,在稳定QTLs中共注释到429个基因,其中一些基因可能与纤维品质关系密切。【结论】利用高通量测序获得的高密度遗传图谱有助于获得较多QTLs,有利于纤维品质相关候选基因的筛选及性状的改良,提高育种效率。     

西瓜抗枯萎病基因同源序列的克隆与分析

本研究根据已克隆的抗枯萎病基因的NBS保守结构域设计了22条上游简并引物和17条下游简并引物,以西瓜抗枯萎病种质PI296341-FR和感枯萎病品种97103为材料,获得了7条来自基因组DNA的RGA序列（GenBank登录号：DQ156558-DQ156564）,均含有NBS保守区的P-环、kinase-2或kinase-3等抗病基因的特征序列结构,所编码的氨基酸序列与已知抗枯萎病基因Fom-2、I2C-1、I2C-2和I2等编码的氨基酸序列表现出11%～72%的同源性,其中来自PI296341-FR的RGA序列175R1与甜瓜抗枯萎病基因Fom-2的同源性最高,为72%。来自PI296341-FR与97103的RGA序列之间同源性较高（73%～97%）,证明了抗病基因在进化上的保守性。     

甜瓜遗传图谱与基因定位研究进展

甜瓜是重要的葫芦科蔬菜作物之一,其遗传育种学广受研究者的关注。高密度分子遗传图谱有助于提高甜瓜的育种水平,加快育种进程。自1996年第一张甜瓜分子遗传图谱报道后,AFLP等分子标记逐步被应用于甜瓜分子遗传图谱的构建及基因定位。近年来,基因组测序技术发展迅速,全基因组重测序、简化基因组测序、转录组测序等技术逐渐被应用于构建覆盖全基因组的、更加饱和的甜瓜遗传连锁图谱。本研究着重对甜瓜分子遗传图谱、重要农艺性状基因定位研究进展进行了综述,以期为甜瓜生物学研究及分子改良提供理论参考。     

甘蓝型油菜角果数突变体基因的定位及候选基因分析

角果数是油菜单株产量重要的构成因子之一,其优异等位基因的发掘和利用对产量的提高至关重要。油菜中已定位到上百个角果数QTL,但大多数效应不大且不稳定,难以进行精细定位或克隆。本研究前期发掘到一个油菜突变体(No.7931),其花序顶端在分化出约十朵花后即停止生长,因而成熟期角果极少。利用该少角果突变体和多角果品系No.73290构建F2分离群体,从中挑选角果数极端单株各30株进行BSA-seq,在C02染色体检测到3个关联区间:0～1.1 Mb、4.7～6.2 Mb、11.5～12.4 Mb。该候选区间在油菜参考基因组DarmorV8.1中有522个注释基因,存在SNP或Indel差异且有同源注释的基因235个。在花芽分化初期,选取两亲本(No.73290和No.7931)的茎尖分生组织进行RNA-seq,总共鉴定到8958个差异表达基因(DEGs)。这些DEGs显著富集于20个生物学通路,包括碳代谢、翻译、氨基酸代谢(和花芽分化高度相关)等,其中99个位于关联区间。结合基因功能注释以及序列和表达差异分析确定了9个候选基因(BnaC02g00490.1D2、BnaC02g01030.1D...     

棉花多酚类、黄酮类含量与抗枯萎病关系的研究

本研究测定了抗、感枯萎病棉花品种多酚类及黄酮类物质的含量,分析了其与抗病性的关系。结果表明,无病条件下,3叶期感病品种的多酚类含量明显高于抗病品种。而黄酮类的含量则相反。在种子接菌条件下,抗病品种86—1多酚类含量急剧上升,至花蕾期含量达1叶期的2.7倍;感病品种鲁棉1号的含量则迅速下降,表明多酚类物质的大量形成是抗病的应激代谢反应。在接菌条件下感病品种黄酮类含量1～3叶期上升,以后逐渐下降;而抗病品种1叶期含量高,以后迅速下降至5叶期达最低,其后又上升,形成V形低谷,说明大量黄酮类物质降解可能与植保素形成有关。上述两类物质的动态变化与抗病性的表达具有重要作用。     

甜瓜果实风味相关性状QTL定位分析

为了研究甜瓜风味相关基因的遗传定位,以高糖、哈密瓜风味品种‘皇后’和低糖、清香风味品种‘NS6’为亲本构建F₂群体,通过筛选亲本间有多态性的简单重复序列(simple sequence repeats, SSR)标记,检测F₂群体的个体基因型并构建甜瓜遗传图谱,对糖度和香味性状的数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)进行定位分析。构建的遗传图谱包含8个连锁群,总长度576 cM,标记间的平均遗传距离10.97 cM。通过QTL分析、表型和基因型差异显著性检验,在LG5上发现一个与糖度性状相关的QTL (LOD=2.1),但未发现主效QTL;在LG12上发现一个与香味性状相关的主效QTL (LOD=2.9)。在LG12上设计15对SSR引物,利用7个在亲本间有多态性的标记构建LG12的遗传连锁图,进一步将香味相关基因定位于EMAGN33标记的下方,与染色体末端的物理距离为592.48 kb。本研究为甜瓜风味相关基因的定位克隆及风味品种改良提供理论依据。     

西瓜抗枯萎病相关EST-SSR的信息分析

对西瓜枯萎病菌生理小种1诱导的抑制差减杂交cDNA文库测序获得的4000条EST进行分析,经过前处理后拼接得到1487条unigene序列,全长为759 kb.在其中978条unisene序列中共检索出2136个EST-SSR,出现频率为53.4%.EST-SSR的平均分布距离和平均长度分别是1/0.36 kb、19.59 bp.EST-SSRs中的重复单元以二核苷酸和三核苷酸重复为主,二者在总EST-SSRs中的出现频率为98.08%.GA/TC和GAA/TTC是二、三核苷酸中的优势重复类型,分别占二、三核苷酸重复的25.78%和12.97%.西瓜抗枯萎病相关EST资源的SSR信息分析为进一步建立西瓜EST-SSR标记和探索其在西瓜基因组学研究中的应用奠定了基础.     

与黄瓜抗枯萎病基因连锁的RAPD标记

以黄瓜抗枯萎病亲本WIS2757和感枯萎病亲本津研2号及其F2分离群体为试材,采用分离群体分组分析法(BSA)进行了与黄瓜抗枯萎病基因连锁的分子标记研究。运用RAPD技术,利用780条RAPD引物对抗、感亲本进行筛选,其中有113条引物在两亲本之间表现多态性,但仅有引物S49在两组间多态性标记与亲本的多态性标记相同。经F2单株分析,引物S49扩增出的特异DNA片段与WIS2757抗黄瓜枯萎病基因连锁,遗传距离为14 cM。DNA标记条带大约为300 bp,定名为S49-300。     

甜瓜ACS基因家族表达与相关基因的定点编辑分析

果实软化是甜瓜果实储藏和保鲜的瓶颈,乙烯与果实软化密切相关,而ACS基因是合成乙烯的关键限速酶。本研究在果实呼吸跃变型‘T4’和非呼吸跃变型‘T5’品种中,分析了11个甜瓜ACS基因家族成员的表达模式,获得了果实发育不同阶段差异ACS基因,并对其进行了CRISPR/Cas9遗传转化。结果表明,甜瓜ACS基因家族成员在受试甜瓜品种中具有不同的组织表达模式,在发育的果实中,CmACS1、CmACS2和CmACS5主要在果实成熟和软化过程中高表达;CmACS3、CmACS7、CmACS13、CmACS14和CmACS15表达量低;CmACS5在果实成熟期40 d高表达;CmACS10在两个品种果实发育过程中变化趋势相同;CmACS12在两个品种果实发育过程中变化趋势相反;CmACS2在‘T4’整个果实发育期高表达。结合软肉甜瓜‘老汉瓜’和硬肉甜瓜‘皇后’在果实发育过程中的定量分析表明,不同呼吸跃变类型甜瓜在果实成熟过程中ACS的作用基因和基因表达量均差异显著。此外,通过构建以CmACS1、CmACS2、CmACS5为靶标基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体,采用子房注射法转化甜瓜,其中C...     

甜瓜果实糖含量性状的遗传规律与基因定位

本实验以高糖自交系西州蜜(X25)和低糖自交系伽师瓜(JS)为亲本构建F_2群体XJ F_2,以高糖品种网纹甜瓜M157自交系和低糖自交系伽师瓜(JS)为亲本构建F_2群体MJ F_2。通过分析两个群体的果实糖度频率分布,发现两个群体的果实糖度均呈正态分布,符合数量性状遗传的典型特征。利用SSR标记通过集群分离分析法对糖含量性状相关的基因进行初步定位,发现XJ F_2群体中具有3个SSR标记ECM134 (LG4),MU3349 (LG11)和CMAGN45 (LG11)与甜瓜果实的糖含量性状连锁,并在MJ F_2群体中发现两个SSR标记MU5035 (LG10)和chr10-0380 (LG10)与甜瓜果实的糖含量性状连锁。通过对已知甜瓜糖代谢相关酶基因在基因组中位点分析,发现与果实糖含量性状相关的位点与基因组中糖代谢酶基因存在共定位关系。本研究结果为后续对与果实糖含量性状相关基因的定位奠定了基础。     

转SNC1基因棉花抗枯萎病防御酶活性分析

以转SNC1基因的棉花中35和军棉1号和对应的非转基因棉花叶片为材料,接种棉花枯萎病病菌,以分析与主要抗病性有关的5类防御酶系。接菌后,和对照相比,转SNC1基因棉花和非转基因棉花防御酶的活性变化差异明显。其中,转基因中35的PAL、SOD、POD和PPO酶活性均高于非转基因中35,并且在接菌第2,4天达到峰值,然后随时间增加呈下降趋势,而CAT酶活性低于非转基因中35,随时间增加变化趋势不明显;转基因军棉1号的PAL、SOD、PPO和酶CAT活性变化趋势同转基因中35,而POD酶活性变化趋势却相反,低于非转基因军棉1号。通过本试验表明,以抗病品种和感病品种为受体得到的转基因棉在受到病原菌侵染后,酶活性变化有差异。其中PAL、SOD、PPO和CAT酶活性变化趋势稳定,其酶活性高低可以作为转基因棉花抗病性的生化指标,同时表明SNC1基因的抗病性在陆地棉中得到体现。     

设施薄皮甜瓜嫁接栽培枯萎病的发生与防治

瓜果实营养丰富,味道甜美,近年来在青岛地区发展迅速.当地农民利用钢管大棚进行"四膜一苫"技术进行薄皮甜瓜种植,采用嫁接技术,多层覆盖,既加强保温性,又不用加温,节省能源.薄皮甜瓜于2月中旬定植,5月初采收,可持续采收至9月中旬,亩产一般为2500～3000 kg,收入可达9000元左右,经济效益显著.但在调查中发现,部分嫁接后的甜瓜在幼苗期或结果初期却发生了枯萎病.通过调杏分析,发现大多不是砧木本身的问题,而是由于某些栽培措施不当而引起的.现将其发病症状、发生原因和防治方法介绍如下.     

玉米籽粒相关性状的QTL定位与候选基因分析

玉米籽粒相关性状作为重要的产量构成因素,也是产量遗传改良的重要指标,对提高玉米产量以及研究产量相关性状遗传基础具有重要意义。本研究以玉米骨干自交系ZNC 442和SCML 0849为亲本构建的131份F_2∶3家系为材料,基于简化基因组测序方法对该群体进行基因型鉴定,同时在两个环境下对该群体的粒长、粒宽和百粒重进行评价,并利用ICIM软件的完备区间作图法对目标性状进行QTL定位。结果表明,共定位到72个籽粒相关性状QTL,其中粒长相关QTL 23个,粒宽相关QTL 29个和百粒重相关QTL 20个。在此基础上,利用基因功能注释共筛选出控制籽粒相关性状的候选基因3个,分别是Zm00001d018839、Zm00001d018863、Zm00001d050868,通过参与苯丙烷生物合成和生长素、油菜素内酯信息传导,影响籽粒生长发育。     

大豆根茎过渡区弯曲突变体Mrstz的鉴定与基因定位

植物根茎过渡区(root-stemtransitionzone,RSTZ)将根和茎相互连接,其发育形态决定了大豆的地上部株型和抗倒伏潜力。本研究通过EMS诱变获得一个RSTZ弯曲或旋转的大豆突变体M_rstz,其形态特征能够稳定遗传,是探究大豆茎秆发育规律的特异材料。将该突变体和栽培大豆中黄13杂交构建重组自交系群体,对群体中直立和弯曲型后代的RSTZ进行解剖结构比较,发现弯曲型株系比直立型株系的维管形成层较宽、次生木质部细胞层数较多、细胞形状不规则,表明维管组织分化可能是导致RSTZ形态发生差异的重要因素之一。进一步对化学组分测定发现,木质素和粗纤维含量越高越不易弯曲。选取RIL群体中弯曲型和直立型2种极端株系进行BSA-Seq,采用SNP-index和InDel-index关联分析方法鉴定到调控RSTZ形态的关联区域Chr19:43030943～45849854,该区间共含有319个基因。结合生物信息学分析、基因注释信息和表达丰度分析筛选到7个候选基因,分别为Glyma.19G170200、Glyma.19G201500、Glyma.19G187800、Glym...