烟草根系杂种优势表现及相关基因差异表达分析

【目的】探究烟草根系性状的杂种优势表现及相关基因差异表达,为深入解析烟草根系吸收和合成相关物质杂种优势的形成机制提供理论依据。【方法】以烟碱和钾含量性状具有杂种优势的12个杂交种及其7个亲本为材料,通过测定根系长度、数量和体积等性状,分析了烟草根系性状的遗传特点及杂种优势表现,并采用实时荧光定量PCR检测烟草根系发育相关基因的差异表达。【结果】7个亲本材料的根系长度为94.80~476.77 cm,根系数量为343~820条,根系体积为0.18~0.61 cm3;12个杂交组合根系长度为285.56~734.75 cm,根系数量为576~1184条,根系体积为0.41~1.01 cm3,3个性状的变异系数为19.97%~29.68%。烟草根系长度、数量和体积的广义遗传力分别为95.49%、92.12%和85.76%,中亲优势组合率分别为91.67%、91.67%和100.00%。根系长度主要受基因的加性效应控制,根系数量和根系体积主要受基因的非加性效应控制,均表现出明显的杂种优势。不同根系发育相关基因的中亲表达优势与根系性状杂种优势存在一定的相关性,其中,NtAUX1和NtARF16基因的中亲表达优势与根系长度杂种优势呈显著(P<0.05,下同)或极显著(P<0.01,下同)相关;NtFLA18基因基因的中亲表达优势与根系数量和体积的杂种优势呈显著或极显著负相关。NtFLA18基因在K326×韭菜坪2号中的相对表达量较双亲下调表达,NtAUX1基因呈显性表达模式,NtARF16基因的相对表达量较双亲上调表达,这些基因的表达模式与烟草根系杂种优势的形成有关。【结论】烟草根系长度、数量和体积均具有较强的遗传率和普遍的杂种优势,可利用杂种优势选育出根系发达的烟草新种质。GDH88、Va116、南江三号和G70可作为改良根系的优良亲本;K326×GDH88、Va116×毕纳1号、G70×韭菜坪2号、G70×南江三号和K326×韭菜坪2号可作为培育优良根系构型的重要储备材料。     

烟草叶片中全氮含量和生物碱含量的杂种优势及配合力分析

对烟草全氮含量、生物碱含量的杂种优势和配合力进行了分析。结果表明:全氮含量、生物碱含量表现负向杂种优势较多的趋势。一般配合力(GCA)方差差异极显著,且GCA的方差量均大于特殊配合力(SCA)的方差量。GCA效应白肋烟表现为减少,而晒红烟表现为增加。SCA的效应全氮含量表现较好的组合有Bur ley21×延晒3号和Burley21×自来红。生物碱含量表现较好的组合有Burley21×自来红、TI1068×延晒3号及KB108×延晒3号。     

玉米基因差异表达与杂种优势的关系研究进展

综述了玉米基因的差异表达、DNA甲基化、遗传群体等与杂种优势之间的关系等方面的研究进展。     

大豆杂交种及其亲本苗期叶片基因差异表达与杂种优势的关系

【目的】通过基因差异表达分析揭示大豆杂种优势产生的原因,为探明大豆杂种优势的分子机理提供理论基础。【方法】采用4×5 NCⅡ设计,配制20个大豆杂交种,以大豆苗期叶片为试验材料,应用mRNA差异显示技术,分析杂交种及亲本之间的基因差异表达模式,并分析其与杂种优势的相关性。【结果】大豆杂交种和亲本之间存在着明显的基因差异表达,差异表达模式可分为单亲表达一致一型(110型)、单亲表达一致二型(011型)、双亲共沉默型(101型)、单亲表达沉默一型(100型)、单亲表达沉默二型(001型)和杂种特异表达类型(010型)6种,其中单亲表达一致一型所占比例最高(13.25%)。差异表达模式与杂种表现的相关分析结果显示,百粒质量与011型呈显著负相关,与101型呈显著正相关;节数、脂肪含量与100型呈显著正相关;差异表达模式与中亲优势(MPH)的相关分析结果显示,分枝数、单株荚数、单株粒数的MPH与110型呈显著负相关,单株粒质量的MPH与110型呈极显著负相关;差异表达模式与超亲优势(BPH)的相关分析结果显示,单株荚数的BPH与110型呈显著负相关,单株粒数和单株粒质量的BPH与110型、虫食粒率的BPH与101型均呈极显著负相关。【结论】大豆基因差异表达与杂种优势的形成存在一定程度的相关性。     

高丹草杂种及亲本叶片基因差异多样性研究

【目的】探明高丹草杂种及其亲本叶片基因差异的多样性。【方法】以4份高粱不育系和5种类型苏丹草为亲本,按照NCⅡ设计组配成20个杂交组合,测量各杂交组合及亲本的田间形态指标和生理生化指标,采用cDNA-AFLP差异显示技术分析其基因差异多样性,计算29份材料的遗传相似系数并进行UPGMA聚类分析。【结果】20份高丹草杂种及其9份亲本材料的cDNA-AFLP分析结果显示,12对引物组合共扩增出336个位点,其中特异性位点276个,占总数的82.14%,平均每对引物组合扩增出特异性位点23个。29份材料的观测等位基因数(No)为1.870 1,有效等位基因数(Ne)为1.736 5,Nei’s基因多样性指数(H)为0.389 8,Shannon信息指数(I)为0.556 9,显示了高丹草杂种及其亲本苗期叶片基因表达的复杂性。聚类分析结果显示,29份材料间的遗传相似系数为0.508~0.876,以遗传相似系数0.54为基准,可将29份材料分为4类,其中亲本材料主要在第Ⅰ类和第Ⅳ类,杂种主要在第Ⅱ类和第Ⅲ类。【结论】构建了高丹草cDNA-AFLP差异显示技术反应体系,表明高丹草及其亲本苗期叶片基因具有差异多样性。     

水稻基因差异表达与杂种优势的关系分析

【目的】分析水稻强、弱优势组合的基因差异表达模式特征,探讨其与杂种优势之间的关系。【方法】以扬稻6号、明恢63、特青配置的9个杂种F1为材料,利用差异显示PCR技术（differential display polymerase chain reaction,DD-PCR）分别分析分蘖期（叶片）、孕穗期（幼穗）、抽穗期（剑叶）的基因差异表达模式。【结果】同一时期内强优势组G1（父本扬稻6号）、中优势组G3（父本特青）以及弱优势组G2（父本明恢63）在母本特异表达（UNP1）、父本特异表达（UNP2）、F1特异表达（UNF1）、F1特异缺失表达（ABF1）4个基因差异表达模式上存在明显差异;相关分析表明分蘖期叶片UNP2与单株产量呈极显著正相关,来自父本的基因特异表达有利于提高杂种优势;同一优势组在不同时期的表达模式也存在明显差异,反映了基因的时空表达特征;获得19个G1、G2间特异性差异表达的基因片段,分布在除第12染色体以外的其余11条染色体上,主要涉及物质合成与运输、能量代谢、糖类代谢等重要途径。【结论】水稻强、弱优势组合F1在不同生育期基因表达模式存在显著差异,表型性状的差异可以从基因表达模式上得以反映。     

烟草主要农艺性状的杂种优势及亲子关系分析

 通过对25个杂种F₁,7个农艺性状优势指数分析知:烟草杂种F₁不仅具有中亲遗传现象,也存在正负杂种优势,杂优大小顺序是叶数、腰叶长宽比、株高、节距、茎粗、叶宽、叶长;亲子相关分析知杂种F₁株高、节距、叶数、叶长宽比与双亲值正相关,与中亲值正相关,与双亲差异无关,而其余性状双亲对F₁效应方向不一致,F₁与双亲差异负相关;叶片有柄对无柄、小叶耳对大叶耳、心脏形对椭园形为显性;为杂种优势利用提供遗传信息。     

烟草烟碱含量性状的杂种优势及配合力分析

为拓宽烤烟烟碱性状改良的种质资源范围,以4种烟草类型13个品种为亲本材料,采用NCII遗传交配设计,组配40个杂交组合,田间种植并测定亲本及杂种F1的烟叶烟碱含量,对烟叶烟碱含量差异、杂种优势表现、烟碱的配合力进行分析。结果显示:不同类型及品种间的烟叶烟碱含量差异极显著,其中白肋烟品种TN90的烟碱含量最高、为5.21%,晒晾烟品种青梗的烟碱含量最低、为0.94%。烟碱含量性状的杂种优势表现多样,40个杂交组合中,表现为正向超亲优势的组合有15个、占37.5%,其中优势最强的组合是G70×湄潭大蛮烟,优势率为54.35%;表现为负向超亲优势的组合有10个、占25%,其中优势最强的组合是红花大金元×湄潭大蛮烟,优势率为-26.71%;表现为中亲优势的组合有15个、占37.5%。亲本材料间烟碱含量的一般配合力差异显著,其中一般配合力效应值最高的是巴斯玛、为21.35,最低的是青梗、为-15.77;组合间烟碱含量的特殊配合力差异极显著,其中特殊配合力效应值最高的是G70×湄潭大蛮烟、为29.80,最低的是红花大金元×湄潭大蛮烟、为-40.05。表明烟草烟碱含量性状改良的遗传资源丰富,在烤烟育种中引入其他烟草类型的优良性状,同时筛选烟叶烟碱含量符合生产需求的烤烟新品种是可行的。     

小麦叶片性状的杂种优势及配合力分析

为了研究小麦叶片性状的遗传,选用9个亲本,组配成20个不完全双列杂交组合进行试验,对9个小麦品种冠层叶片性状的配合力和遗传特点进行了分析研究.结果表明:各性状的一般配合力都较高,其中旗叶基角、倒二叶基角、倒二叶张开角性状遗传以加性效应为主,遗传率高且表现为负向中亲优势.藁麦6、郑麦004、百泉3039、济麦20使后代有叶片变宽、叶片角度变小的作用,可以作为培育具有光合效率高和通风透光性好的优良株型小麦品系的优良亲本材料.     

辣椒杂交种与亲本苗期叶片基因差异表达分析

目前辣椒杂种优势的利用已取得很大成效,但是辣椒杂种优势的分子机理仍然不明。辣椒杂种优势的分子机理是一个重要的生物学和农学课题。为比较分析苗期辣椒杂交种(D6×D7,D7×D6)及其亲本(D6、D7)的成熟功能叶转录谱,把4个功能叶c DNA文库在Illumina Hi Seq 2000平台进行RNASeq分析。通过转录组测序,共得到0.6亿条原始的reads,经过筛选获得0.44亿条高质量reads(100 bp)。基因存在与缺失变异统计结果表明,单亲表达一致型有1068个(6.20%)和780个(4.56%)基因分别在正交(D6×D7)和反交(D7×D6)中被检测到,在4种基因存在与缺失变异类型中所占比例比较高。对双亲表达量不同的基因作进一步表达模式分析,结果表明,杂种(正、反交)与双亲相比,大部分基因呈均非加性表达,加性表达基因比例不足8%,在非加性表达基因中,超显性表达的基因占大多数,正、反交分别为66.08%和62.96%,这与偏单亲的显性模型分析结论相一致。     

烤烟上部叶叶面积相关性状的遗传及杂种优势分析

[目的]探讨不同烤烟品种(系)上部叶叶面积相关性状的配合力及其杂种优势表现,为选育上部叶开片良好的烤烟杂交种提供亲本选配依据和组合选择技术.[方法]以叶面积差异明显的8个烤烟品种(系)为亲本,采用NCⅡ遗传设计组配16个杂交组合,打顶前测定各亲本及杂交组合的自然株高和自然叶片数,打顶后7 d测定株高及顶上部往下5片烟叶的叶长和叶宽,计算叶面积,并分析上部叶叶面积相关性状的遗传及其杂种优势表现.[结果]亲本间和杂交组合间的上部叶叶面积及相关性状存在真实的遗传差异.叶面积与自然叶片数、叶长和叶宽呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关,相关系数分别为0.26、0.87和0.94;烤烟自然叶片数、叶长、叶宽及叶面积性状的广义遗传率高,分别为83.91%、66.33%、52.22%、50.67%,其中叶长和叶面积主要受加性效应基因的影响,而叶宽和叶片数受非加性效应基因的影响较大.对于一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA),自然叶片数性状中最大的分别是南江3号(3.64)和G28×南江3号(5.70);叶宽性状中最大的分别是G28(7.06)和G28×韭菜坪2号(10.91);叶面积性状中最大的分别是毕纳1号(12.54)和G28×韭菜坪2号(13.63).G28×韭菜坪2号的叶宽和叶面积性状及G28×南江3号的自然叶片数均表现为正向的超亲优势和超标优势.[结论]通过优势育种改良烤烟上部叶开片时要重视上部叶片叶宽和自然叶片数2个性状的有效利用.毕纳1号、G28和南江3号是改良烤烟上部叶开片度的优良亲本,G28×韭菜坪2号、G28×南江3号和Va116×毕纳1号的特殊配合力、超亲优势和超标优势值大,是上部叶开片较好的优良杂交组合,有较大的应用潜力.     

留叶数对白肋烟叶片物理特性及化学成分含量的影响

以白肋烟TN 86为材料,研究了不同留叶数对白肋烟叶片的物理特性、经济性状和内在化学成分含量的影响.结果表明,随着留叶数的增多,叶质重、单叶重和梗重都呈现逐渐降低的趋势,且上部叶>中部叶>下部叶.烟叶的含梗率呈现逐渐降低的趋势,且下部叶>中部叶>上部叶.留叶数为18片时,各个部位的叶长、叶宽和叶面积均最大,留叶数为27片时最小.还原糖和烟碱含量逐渐降低,烟碱含量在留叶数为18片和21片时较高,27片时在适宜范围内,24片叶较优;总糖含量表现为先下降再升高的趋势,总氮含量表现为先升高再降低的趋势;氮碱比逐渐升高;糖碱比逐渐升高,两糖比呈现先升高再降低的趋势,以留叶数为24片时,两糖比最高.随留叶数的增加,产量逐渐增加,产值和中等烟比例呈现先升高后降低趋势,均价和上等烟比例为先降后升再降趋势,均以24片最高.综合各项指标,白肋烟TN86以留叶数24片为宜.     

饲料中添加杜仲叶粉对青鱼生长和组织免疫相关基因表达的影响研究

在基础日粮中(对照组)分别添加2.5%、5.0%、7.5%的杜仲叶粉在湖泊养殖网箱饲养青鱼60 d后,分别测定各处理青鱼的尾增重、相对增重率、饲料系数、肥满度等生长指标,以β-actin为内参研究基因免疫球蛋白M(Ig M)、白介素-1β(IL1β)、主要组织相容性复合物(MHC I、MHC II)、肿瘤坏死α因子(TNFα)和补体C3六个免疫功能基因在青鱼肝、肾、肠和肌肉组织中的表达差异性,探讨饲料中添加不同剂量的杜仲叶粉对青鱼生长性能以及组织免疫相关基因表达的影响。结果表明:添加7.5%杜仲叶粉组的青鱼相对增重率提高29.26%(P0.01),饲料系数降低22.73%(P0.01),且显著增加肥满度(P0.05)。添加2.5%、5.0%杜仲叶粉也有提高尾增重、相对增重率、肥满度,降低饲料系数等作用,但效果不如7.5%添加量显著。Ig M、MHC I、MHC II、TNFα、IL1β以及补体C3基因肾中的各基因表达差异显著(P0.05);肝中IL1β、MHC II、TNFα和C3基因表达也有明显差异;肠和肌肉中的各基因表达量无显著差异(P0.05)。研究结果揭示了基础饲料中添加7.5%杜仲叶粉能显著促进青鱼鱼种的生长性能,并提高其免疫功能。     

水稻维生素C合成相关基因的表达分析

根据拟南芥中参和维生素C合成和代谢关键酶的氨基酸序列,经在公共数据库中搜索比对获得了水稻中参与维生素C合成相关基因的信息.在此基础上,利用实时定量PCR技术对这些基因在水稻不同组织器官以及发育种子中的表达进行分析.结果表明:水稻维生素C合成相关基因在叶中的表达量最高,其次是叶鞘和籽粒,茎和根中的表达量最低,而幼嫩叶片中...     

紫光对斑马鱼皮肤黑色素细胞数量及相关基因表达的影响

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建感紫光短波视蛋白(short-wave-sensitive 1,sws1)基因缺失的斑马鱼突变品系sws1^-/-。检测紫光照射后野生型AB品系和sws1^-/-突变品系在背腹皮肤中黑色素细胞的数量、黑色素合成相关基因pomc和asip、视黄酸合成相关基因raldh2和raldh3的表达量。结果显示:在紫光照射60和100 d后,sws1^-/-斑马鱼背部皮肤黑色素细胞数量显著少于野生型斑马鱼(P<0.05);实时荧光定量PCR (qRT-PCR)检测发现,pomc基因在紫光照射100 d的sws1^-/-斑马鱼背部皮肤中的表达量显著低于野生型,raldh2在紫光照射100 d的sws1^-/-斑马鱼背部皮肤中的表达量显著低于野生型。研究表明,紫光可能通过SWS1影响背部皮肤raldh2的表达从而影响视黄酸的合成,再通过影响pomc的表达调控黑色素细胞的形成。研究结果为分析紫光基因调控鱼类皮肤黑色素细胞形成的分子机制提供了基础。     

利用mRNA差异显示技术筛选棉纤维发育相关基因

优良品种的选育对棉花生产有着其他技术不可替代的作用.研究细胞分化的内在机理,可为通过遗传工程途径人为控制棉纤维生长发育,选育优良农艺性状的新种质提供依据[1].     

晒烟雄性不育系的转育及杂种优势的利用

为培养优质抗病晒烟雄性不育杂交种,采用细胞核置换法,以晒烟优良品系牡晒84-21-2为轮回亲本,以烤烟定型不育系MS G28为非轮回亲本,通过连续回交,使MS G28不育系的核基因被晒烟优良品系牡晒84-21-2的核基因所替换,从而育成牡晒84-21-2的雄性不育同型系MS牡晒84-21-2.以MS牡晒84-21-2为母本,以牡晒93-3-6为父本组配育成优质抗病晒烟雄性不育杂交种龙杂烟一号.