红麻雄性不育系的选育和不育基因的ISSR分子标记

红麻不育系的选育为红麻杂种优势的利用提供了新的途径。红麻雄性不育基因的分子标记,可用于优良不育系或保持系的选择。采用单株选择回交的方法进行不育系的选择,用BSA法进行ISSR引物的筛选。利用中国农业科学院麻类研究所红麻育种课题组在海南三亚发现的红麻不育株AT-1做母本分别与15-4,04K1做杂交,再用父本回交4次,选育出2个高度不育的不育系。用CTAB法提取红麻单株DNA,利用BSA法构建近等基因池—不育池和可育池,以近等基因池DNA为模板,进行ISSR引物的筛选,筛选出一条能在不育池和可育池间产生稳定差异带的ISSR引物U859。对不育系鉴定表明,不育系为质核互作型雄性不育,且不育性稳定。通过不育和可育单株对ISSR引物的鉴定表明,U859是与雄性不育基因连锁的ISSR分子标记。     

红麻HcAOC1基因克隆及响应茉莉酸甲酯的表达模式分析

茉莉酸对植物的生长发育、花药开裂具有重要调控作用。丙二烯氧化物环化酶基因(AOC)是茉莉酸合成途径关键基因,在植物生长发育、育性调控过程也发挥关键作用。为了探究红麻茉莉酸合成途径中关键基因(HcAOC1)的调控机理,本研究以红麻细胞质雄性不育系UG93A为材料。利用同源克隆的方法,以UG93A的g DNA和cDNA为模板,成功克隆获得HcAOC1基因全长。其CDS序列为780 bp,编码259个氨基酸残基,蛋白质分子量为28.4 kD,等电点为9.28。HcAOC1系统发育进化树分析结果表明,红麻与棉花、蓖麻、榴莲的亲缘关系较近,与小果野芭蕉、萝卜的亲缘关系较远(GenBank登录号:MW520098)。此外,在花期采用不同浓度的外源茉莉酸甲酯(MeJA)处理红麻。在处理的第0天、5天、10天和15天后取样成熟期花药,利用RT-qPCR分析不同处理时间下HcAOC1的表达差异,发现HcAOC1表达量随着处理时间延长存在先增高后降低的趋势,即0.5 mmol/L (T1)、1 mmol/L (T2)、2 mmol/L (T3)处理在第10天HcAOC1的表达量达最高值,均极显著高于对照组...     

大豆RN型细胞质雄性不育系及保持系cDNA-AFLP分析

本研究利用cDNA-AFLP技术对大豆RN型细胞质雄性不育系及其同核异质保持系进行多态性分析。提取不育系和保持系的总RNA,反转录成cDNA。以cDNA为模板,通过PCR对64对AFLP引物进行扩增筛选,对不育系或保持系中特有的差异带进行回收测序,通过NCBI-Blast同源比对分析得到12条同源序列,其中8条序列为已知功能的基因,4条为未知功能基因。其中与线粒体基因同源的序列A4,编码ATP合成酶γ亚基蛋白基因同源的序列A1,编码减数分裂不联会突变蛋白同源的序列B1可能与不育有关。这些片段的发现为不育机制的深入研究提供帮助,同时可作为不育系及保持系快速鉴定的依据,对缩短育种年限,加快育种进程具有重要意义。     

芒果 ANS 基因的克隆及其序列分析

为了研究芒果果实中ANS基因的功能。利用同源克隆方法从芒果果实中克隆得到了一个ANS基因,该基因的cDNA长度为1252 bp,开放阅读框的长度为1056 bp,编码351个氨基酸。通过系统发育分析,发现该基因编码的蛋白与荔枝、葡萄、可可豆、桑树等聚在一类。通过序列对比分析表明,已经成功得到芒果ANS基因,并对其生物信息进行了分析,为下一步芒果ANS基因的功能研究打下了基础。     

亚麻显性核不育相关基因的克隆及序列分析

亚麻显性雄性核不育基因对亚麻育种以及杂种优势的利用具有相当重要的作用,为更好地利用这一优良生物性状,很有必要对其相关基因进行标记、克隆和序列分析.通过使用252条10-mer的随机引物对遗传背景相似的兄妹杂交分离出的17对可育株和不育株亚麻进行RAPD分子标记,得到三条差异片段,通过回收、克隆及测序,然后用BLAST进...     

青花菜BoMYB基因的克隆与序列分析

通过培养青花菜幼苗并提取DNA,以所得DNA为模板克隆青花菜MYB基因,并对该基因进行测序。测序后,利用生物信息学手段进行序列分析,包括寻找同源序列、同源序列蛋白质翻译比对、分析翻译所得蛋白质的理化性质和二级结构,预测结构域和构建系统发育树。从青花菜中克隆得到的BoMYB基因,其编码263个氨基酸,蛋白序列中具有2个SANT结构域。对比在拟南芥中的研究推测,该基因可能在渗透胁迫响应中起作用。系统发育分析结果表明,BoMYB与欧洲油菜的MYB聚为一组,它们与拟南芥的MYB处于不同分支。对BoMYB基因的克隆与序列进行分析,为探究青花菜MYB基因的表达、功能及抗逆机理研究奠定了基础。     

大葱雄性不育系及保持系atp6基因的克隆及表达分析

为进一步研究atp6基因与大葱细胞质雄性不育的关系,以章丘大葱不育系和保持系作为本研究的实验材料,利用同源克隆的方法获得大葱atp6基因序列,并对其在蛋白质二级结构和生长发育各时期atp6基因表达量进行了比较。结果表明:不育系与保持系atp6基因开放阅读框第171碱基处存在一个A/T多态性位点,这一多态性位点使蛋白质二级结构的比例发生了轻微变化,但并未改变ATP6蛋白跨膜结构。利用实时荧光定量聚合酶链反应检测atp6基因苗期、抽薹期、开花期以及开花后期在根系和叶/花蕾中的表达水平,结果表明:在植株整个发育过程中,根系atp6基因表达量表现出先升高后降低的趋势,在开花期达到最大值,保持系是不育系的1.14倍;叶/花atp6基因表达量在整个生育期逐渐降低,苗期最高,保持系是不育系的1.96倍。     

谷子6号染色体雄性不育基因的克隆

克隆谷子雄性不育材料1066A的不育基因,分析不育基因与可育基因存在的突变位点,为揭示谷子雄性不育分子机制、利用分子标记辅助选择方法选育多用途的不育材料奠定基础。利用谷子全基因组测序数据及前人不育基因定位结果克隆谷子雄性不育材料1066A的雄性不育基因,发掘导致不育的突变位点,旨在为从分子水平揭示谷子不育机制、利用分子标记辅助选择方法选育多用途的不育材料奠定基础。首先利用生物信息学方法从豫谷1号6号染色体找到1个雄性不育基因位点(Si015780m.g),该基因全长5 027个碱基,编码479个氨基酸,且位于前人用分子标记定位的基因组区间内。根据豫谷1号不育基因序列设计2对特异引物在雄性不育材料1066A的基因组DNA进行PCR扩增。将扩增产生的2个基因组片段进行拼接后在谷子不育材料1066A中获得2 561 bp的基因序列,包含了下游部分编码区。通过对豫谷1号、张谷、1066A的不育基因部分编码序列及推定的蛋白质序列进行比对分析,结果发现谷子不育材料1066A的不育基因编码序列存在3处突变:2处单碱基替换和1处单碱基插入,这3处突变导致谷子不育材料1066A的不育基因蛋白的第402,403个氨基酸由异亮氨酸和亮氨酸替换成缬氨酸和异亮氨酸,同时导致其不育基因编码的蛋白在第466个氨基酸处发生提前终止。3处突变中2处氨基酸替换对编码蛋白的功能影响不大,因此,认为谷子不育材料1066A的不育基因蛋白翻译提前终止可能是导致其产生不育的原因。     

棉花八氢番茄红素脱氢酶GhPDS1基因的克隆与表达谱分析

八氢番茄红素脱氢酶(PDS)在胡萝卜素生理代谢和病毒诱导外源基因沉默中起着非常重要的作用.本研究通过同源克隆方法,分析已报道植物八氢番茄红素脱氢酶氨基酸保守区,设计筒并引物,扩增出编码棉花PDS基因cDNA中间片段.通过RACE技术成功地克隆了棉花PDS基因的全长cDNA,命名为GhPDS1(GenBank No.HQ...     

夹竹桃苯丙氨酸解氨酶的基因克隆与序列分析

首次从夹竹桃中克隆得到苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因cDNA片段,并命名为NoPAL1,GenBank登录号为AY747677,这也是首次从夹竹桃花青苷代谢途径中克隆得到的基因。NoPAL1长866个bp,编码289个氨基酸。通过核苷酸和蛋白质序列多重比较发现NoPAL1与其他植物的PAL基因高度同源。NoPAL1编码的蛋白质序列包含与水稻、玉米PAL蛋白质相同的脱氨基位点和催化活性位点。PAL系统进化树表明,NoPAL1与乔木类植物的PAL基因聚类关系最近。克隆NoPAL1基因为利用基因工程技术来调控夹竹桃花青苷的代谢从而调控夹竹桃花的颜色提供了基因资源。     

油菜Nsa CMS候选恢复基因的来源及表达

根据同源序列法克隆的Nsa CMS候选恢复基因PPR618的序列,采用PCR方法在Nsa CMS不育系、恢复系、原始体细胞杂交亲本以及其他甘蓝型油菜品种中共克隆出22个同源序列。序列分析表明,野芥亲本野油18、甘蓝型油菜亲本中双4号各含有2个同源序列,而Nsa CMS 4个恢复系则分别含有3、1、1、1个同源序列。恢复系中候选恢复基因的序列与野芥亲本野油18的同源序列的一致性在93%以上,其中恢1、恢3和恢4中至少有一个同源序列与野油18的第一个同源序列完全相同,恢2中的同源序列与野油18的第2个同源序列完全相同;但与甘蓝型油菜的同源序列一致性均低于80%,说明候选恢复基因来源于新疆野芥,而不是甘蓝型油菜。除了原来的PPR618外,获得了3个来源于恢复系的新候选恢复基因。候选恢复基因在序列上与萝卜和矮牵牛的恢复基因一致性较高。半定量RT-PCR分析表明,候选恢复基因在恢复系中多个组织都有表达,但在根、茎中表达量特别少。随着营养器官到生殖器官的发育逐渐升高,候选恢复基因在恢复系中表达量最高的是雄性败育关键时期, 即1.5~2.5 mm的花蕾中,但不育系中的同源基因在茎中的表达量则相对高于其他组织。     

牡丹花发育相关基因PsPI的克隆与表达分析

PI基因能够调控植物花器官形成.本研究以牡丹品种'洛阳红'为研究材料,通过克隆从牡丹花瓣中得到PI同源基因,并利用qRT-PCR对其表达特性进行分析.结果表明,牡丹PI基因cDNA全长636bp,包含MADS MEF domain,K-box domain,氨基酸序列C末端具有典型PI-motifI,命名为PsPI,G...     

陆地棉光敏雄性不育基因ys-1的遗传分析与初步定位

【目的】精细定位和克隆陆地棉光敏雄性不育基因。【方法】从陆地棉中040029的航天诱变后代中选育出新型光敏雄性不育系中9106,以中9106与11个陆地棉材料配制杂交组合,初步分析了中9106的杂种优势。以中9106为母本与陆地棉乐土603构建遗传分离群体F1、F2,分析不育性状的遗传特征。利用集团分离分析法筛选简单序列重复(Simple sequence repeat,SSR),并在包含186个单株的中9106×乐土603 F2群体中用上述SSR初步定位不育基因。【结果】中9106为母本×陆地棉乐土603的F1单株育性均表现正常,而F2群体中的可育单株数∶不育单株数符合3∶1的分离比,推测中9106的不育性状受1对隐性核基因控制。利用集团分离分析法从16 544对SSR中筛选到18对与该不育基因连锁的标记。利用中9106×乐土603的F2群体和18对SSR标记,将不育基因定位于D12染色体,位于标记NAU3442与CGR6339之间,遗传距离均为0.2c M,将该不育基因命名为ys-1。【结论】本研究有助于ys-1的精细定位及其克隆。     

小麦雄性不育系中TaPDC-E1a及其调节酶基因的表达特征

为进一步研究杀雄剂SQ-1诱导小麦雄性不育的机制,采用电子克隆的方法分离TaPDC-E1a基因,并利用半定量RT-PCR技术分析该基因及其调节酶基因PDK和PDP的表达特性。结果表明,TaPDC-E1a基因编码388个氨基酸,具有TPP保守结构域,可能存在2个丝氨酸磷酸化位点;与可育系相比,TaPDC-E1a基因在生理型不育系和遗传型不育系中表达下调;PDK基因在生理型不育系中表达下调,而在遗传型不育系中表达上调;PDP基因在可育系及不育系中的表达趋势无明显变化。表明经杀雄剂SQ-1诱导形成的生理型不育系在败育过程中其能量代谢途径更容易受到影响,推测对PDK基因进行调节的上游信号机制在小麦生理型不育系与遗传型不育系中可能不一致。     

大白菜育性相关基因1F203片段的分离与表达分析

杂种优势的利用是提高白菜类作物产量的一个重要途径,也是遗传育种工作者集中研究的领域。为克服常规制种缺点,本课题组长期致力于雄性不育材料的创制,并积极在细胞和分子水平上分析其遗传规律。本次试验以大白菜核基因控制的雄性不育甲型两用系"AB01"(本课题组自主创制)可育植株和不育植株各级花蕾为材料,利用抑制消减杂交方法构建正反cDNA文库,并从中筛选出一个大白菜育性相关基因1F203片段;并利用白菜数据库及NCBI对该片段进行同源比对分析,确定其为SKS基因家族中的一员;同时利用RT-PCR技术对该片段进行了时空表达分析,明确其在可育植株成熟花粉中有较高表达。为接下来克隆该片段对应基因的全长序列,分析其生物学信息,研究其蛋白质功能提供帮助。     

白菜PHD-finger转录因子家族的鉴定及进化分析

PHD-finger是一类广泛存在于真核生物中,在种子发芽、育性调节、逆境胁迫等过程中发挥重要调控作用的锌指蛋白。本研究从白菜(Brassica rapa L.)全基因组中鉴定出33个PHD-finger基因,分布于9条染色体上,但不同PHD-finger基因序列结构差异较大。6个物种72个PHD-finger转录因子的系统进化分析显示有5个亚家族分枝。基于RNA-seq数据的表达分析表明,白菜PHD-finger基因在花蕾中表达量最高,但其在不育、可育花蕾中表达有差异。白菜BrPHD08、BrPHD25、BrPHD30分别与拟南芥花粉发育相关的MMD1、SHL、MS1基因直系同源,且3个基因在不育、可育花蕾中表达差异极大,推测这3个基因可能与白菜花粉发育相关。本研究为白菜PHD-finger转录因子相关基因功能研究提供生物信息学方向,为白菜花粉发育相关基因的克隆和功能研究提供理论依据。     

马铃薯转录因子StTCP13基因的原核表达及盐胁迫功能研究

初探StTCP13基因在盐胁迫方面的功能,为StTCP13在马铃薯非生物逆境响应的功能研究奠定基础.采用同源克隆策略获得StTCP13基因编码区全长,利用生物信息学分析蛋白结构域并构建系统进化树,qRT-PCR技术分析该基因表达模式,双酶切法构建StTCP13-pGEX6P1原核表达载体,利用大肠杆菌BL21表达StT...     

小麦表皮模式建成因子基因(TaEPFL1)的克隆、定位及表达分析

表皮模式建成因子(EPFL)基因家族的成员参与调节植物一系列生长发育过程,包括花序的结构和气孔密度等。本研究从小麦雄蕊同源转化型不育突变体HTS-1中克隆出一个EPFL基因(TaEPFL1)。测序结果表明,该基因由3个同源基因组成(TaEPFL1.1,TaEPFL1.2,TaEPFL1.3)。通过小麦缺体-四体分析(NT)表明这3个同源基因分别位于染色体6D、6B和6A上。3个同源基因的开放阅读框(ORF)长度为363 bp,编码120个氨基酸,其中TaEPFL1.2和TaEPFL1.3的ORF完全相同。聚类分析表明TaEPFL1属于植物EPFL基因家族成员,与ZmEPFL1,ObEPFL1和AtEPFL1关系较近。Real-time PCR结果表明,TaEPFL1在HTS-1雌蕊化雄蕊(PS)中的表达异常显著。由此,我们推断TaEPFL1基因过量表达可能会导致雄蕊向雌蕊或雌蕊化结构的同源转化。本研究为进一步研究TaEPFL1基因的功能和阐明了小麦雄蕊同源转化为雌蕊的分子机制提供科学依据。     

玉米ZmTOC1a、ZmTOC1b基因的克隆、表达及亚细胞定位分析

拟南芥TOC1基因在拟南芥中与2个MYB类蛋白基因LHY (Late elongated hypocotyl)、CCA1(Circadian clock associated1)组成中央振荡器,通过光周期调节途径调控拟南芥对光照的响应。为了揭示玉米中央振荡器中重要基因ZmTOC1a与ZmTOC1b的生物学功能,通过同源搜索找到玉米中的2个同源基因ZmTOC1a与ZmTOC1b,并通过同源克隆得到了这2个基因的序列,进而对这2个基因进行组织表达分析和编码蛋白的亚细胞定位。结果表明,通过同源克隆得到ZmTOC1a的开放阅读框的总长度为1 236 bp,共编码411个氨基酸; ZmTOC1b的开放阅读框的全长为1 554 bp,共编码517个氨基酸。通过Prot PARAM进行基因编码蛋白质的理化性质分析,ZmTOC1a与ZmTOC1b均为酸性蛋白。Net Phos 3. 1 Server预测结果显示,ZmTOC1a存在46个潜在磷酸化位点,其中丝氨酸36个,苏氨酸8个,酪氨酸2个; ZmTOC1b共存在53个潜在磷酸化位点,丝氨酸38个,苏氨酸12个,酪氨酸3个。在玉米中选取11个不同的组织进行qRT-PCR分析,结果表明,ZmTOC1a及ZmTOC1b分别在胚根以及胚芽鞘中高表达。通过构建目的蛋白与GFP融合的表达载体并注射烟草,发现ZmTOC1a及ZmTOC1b表达蛋白主要集中在细胞核中。综上所述,玉米TOC1基因可能与拟南芥TOC1基因作用一致,在玉米的生物钟调节中起到了重要的作用。     

野生茄托鲁巴姆抗根结线虫相关基因的克隆与表达分析

克隆茄子抗根结线虫相关基因并利用荧光定量PCR技术分析其表达特性。根据在NCBI上找到的抗性基因NBS-LRR保守结构域,设计简并引物,以野生茄托鲁巴姆(Solanum torvum Swartz)的c DNA为模板采用c DNA末端快速扩增(RACE)技术克隆抗根结线虫基因,利用荧光定量PCR技术分析其表达特性。获得15条抗性基因片段,且E1、E3、E6、E7、E12、E13、E15为茄子抗根结线虫基因片段。通过聚类分析和氨基酸比对确定E7为Mi基因的一部分。利用RACE技术获得到了野生茄托鲁巴姆抗根结线虫Mi同源基因序列。本研究在野生茄托鲁巴姆中获得了抗病基因同源序列(resistance gene analogs,RGAs)基因,为茄子抗根结线虫分子育种奠定基础。