F3′5′H基因与蓝色花的形成

类黄酮-3’,5’-羟基化酶(F3'5'H)是合成蓝色花色素的关键酶,近十多年一直都是蓝色花分子育种领域的研究热点之一。目前已从13种植物中分离到了F3'5'H基因。本文通过对F3'5'H基因已知氨基酸序列进行分析,列出了F3'5'H的功能基序;构建的系统进化树系图体现了各科属间的亲缘关系与进化差异;研究结果表明:不同物种F3'5'H基因的时空表达特性不同,与表达部位的发育进程和着色模式有关;作者还从底物特异性和遗传转化两个方面分析了该基因功能研究的进展。     

中国桔梗PgF3'5'H及其突变型基因在毕赤酵母中的表达差异分析

F3'5'H是催化合成蓝色花色素的关键酶,F3'5'H蛋白序列中一段编码9个氨基酸的特殊序列区段可能与F3'5'H催化合成的蓝色花色素有关,但该特殊序列区段的催化功能和作用机制尚不清楚。为了探究PgF3'5'H中,该特殊序列结构的催化功能及作用机制,本研究通过重叠延伸PCR技术去除PgF3'5'H编码的9个氨基酸特殊序列区段,获得缺失突变型基因;将PgF3'5'H野生型及其突变型基因同时导入毕赤酵母;通过qRT-PCR检测野生基因及其突变基因在酵母中转录水平基因表达量的差异;通过SDS-PAGE检测PgF3'5'H野生型基因及其突变型基因在酵母中的合成蛋白量的差异。qRT-PCR分析结果显示PgF3'5'H野生型基因较其突变型在酵母中呈现更高的表达量;SDS-PAGE电泳结果显示重组子分泌生成了分子量大小约为52.0 k D的目标蛋白,且野生型蛋白量相比其突变型蛋白量高。因此,推测Pg F3'5'H蛋白序列中9个氨基酸的特殊序列与调控该基因在RNA和蛋白水平的表达量有关,进而可能影响该基因的催化功能。研究结果将为观赏植物蓝色花色形成分子机制及蓝色花色分子育种提供一定研究基础。     

F3＇5＇H基因与蓝色花的形成

类黄酮-3’，5‘-羟基化酶(F3‘5‘H)是合成蓝色花色素的关键酶，近十多年一直都是蓝色花分子育种领域的研究热点之一。目前已从13种植物中分离到了F3‘5‘H基因。本文通过对F3‘5‘H基因已知氨基酸序列进行分析，列出了F3‘5‘H的功能基序；构建的系统进化树系图体现了各科属间的亲缘关系与进化差异；研究结果表明：不同物种F3‘5‘H基因的时空表达特性不同，与表达部位的发育进程和着色模式有关；作者还从底物特异性和遗传转化两个方面分析了该基因功能研究的进展。     

绣球花花色相关基因HmF3H的克隆及其表达分析

花色是植物重要的观赏性状之一,而黄烷酮羟化酶是植物花色素物质积累的关键酶,对植物花色差异具有重要影响。本研究利用PCR技术从盛花期蓝色花绣球品种‘无尽夏’不孕花中克隆获得了Hm F3H基因的全长序列,该基因的ORF序列长度为1 095 bp,编码364个氨基酸,编码蛋白的理论分子量为41.08 k D,理论等电点为5.48,为亲水性蛋白,该蛋白属于PLNO2515超家族成员,具有2-酮戊二酸双加氧酶结构域。系统进化树分析表明,该蛋白与咖啡树和佛手瓜的亲缘关系最近。实时定量PCR分析表明,Hm F3H基因在绣球花不同组织器官中均有表达,红色绣球品种‘粉黛’盛花期不孕花比蓝色绣球品种‘无尽夏’盛花期不孕花中表达量高,说明Hm F3H基因对绣球花花色差异形成具有一定影响。本研究获得了绣球花Hm F3H基因序列及其表达情况,为探讨绣球花品种花色差异形成机制具有一定指导意义。     

水稻温敏雄性核不育基因tms5功能分子标记的开发与应用

在水稻的杂种优势利用中,两系法因为不需要保持系、不育系,育性由单一核基因控制、配组不受恢保关系制约等优点而更受青睐。tms5类型的两系不育系在目前的两系杂交稻中占有绝对主导的地位,针对该基因的功能分子标记辅助育种将为两系法的应用提供一个更加准确和高效的方法。本研究将tms5基因的功能变异开发成基于高分辨率熔解曲线分析(high resolution melting analysis,HRM)检测的特异性分子标记,并对各种类型亲本进行了HRM分型检测及测序验证。结果表明,该标记能够准确区分tms5基因的各种功能变异,且与测序结果完全吻合。将各种变异亲本与突变体‘广占63S’杂交,并用所开发的功能分子标记对其相应的后代植株进行检测,发现该标记能够很好地区分各种类型亲本与突变体的F1代个体及后续的BC1F1和BC3F2代植株。因此,所开发的功能性分子标记可以用于tms5基因的资源鉴定和分子标记辅助改良,从而为两系不育系的准确高效分子育种提供技术支持。     

小麦品种周8425B抗叶锈病基因LrZH84的EST标记

本研究利用周8425B与中国春杂交获得的F2和F3群体,采用分离群体分组分析法(BSA),获得了与LrZH84紧密连锁的EST分子标记BF482555,并在F2和F3群体中检测的连锁距离分别为3.8cM和4.5cM,该标记在抗感品种间扩增出了共显性的多态性片段。这些研究结果证明,通过EST建立小麦抗叶锈病基因的分子标记是可行的,同时为周8425B抗叶锈病基因的分子标记辅助育种奠定了基础。     

甘蓝型油菜桔黄花色基因的QTL-seq遗传分析及InDel分子标记开发

本研究以甘蓝型油菜黄色花株系16G097和桔黄色花株系J为亲本,回交获得BC1F1世代花色分离群体。对该分离群体的花色差异单株,通过混池分离分析法(BSA)与全基因组重测序(QTL-seq)技术,对桔黄色花性状调控基因进行初步的遗传分析。结果表明,一个主要的候选区域位于甘蓝型油菜的C09染色体区域(C09:4.64~8.28 Mb)。根据该区域的插入/缺失(InDel)变异位点,开发InDel分子标记,经过筛选获得与桔黄色花性状连锁的共显性分子标记2个(BnaC0919, BnaC0934),这个结果也验证了桔黄花色调控基因的候选区域。这些研究结果有利于进一步分离桔黄花色调控基因的候选区段,并为甘蓝型油菜遗传学研究和分子育种提供有价值的资源。     

甘蓝型油菜桔红花色基因Bnpc2紧密连锁标记的开发及其应用

培育出带有标记性状的甘蓝型油菜桔红花色恢复系,在杂交种制种过程中可以起到指示作用来去除恢复系杂株,从而提高杂交种纯度和产量。开发与甘蓝型油菜桔红花色基因紧密连锁的分子标记,有利于快速培育出甘蓝型油菜桔红花色恢复系。前期研究表明,甘蓝型油菜桔红花色性状受Bnpc1和Bnpc2两对隐性核基因控制,并将Bnpc1定位到151 kb的区间范围内。本研究以BC3分离群体(即与轮回亲本回交三代且经过等位性检验仅在Bnpc2位点处发生分离的群体)为材料,利用AFLP和SSR标记技术对基因Bnpc2进行了基因定位,获得18个与Bnpc2紧密连锁的分子标记,其中两侧最近的标记分别为4个共分离的SSR标记(BnA09-19, BnA09-22, BnA09-24, BnA09-25)和P11/MC02,它们与目的基因的遗传距离分别为0.12和1.74 cM,标记间的遗传距离为1.86 c M,因而甘蓝型油菜桔红花色基因Bnpc2被锁定在1.86 cM的区间范围内。同时,筛选得到1个与基因Bnpc2紧密连锁的共显性标记BnA09-22。利用与基因Bnpc1和Bnpc2紧密连锁的共显性标记进行分子标记辅助育种,选育出1个甘蓝型油菜桔红花色恢复品系4750R,并进行了三系配套,审定了甘蓝型油菜杂交种‘青杂15号’。     

水稻抗白叶枯病基因Xa7荧光分子标记开发与育种应用

本研究利用含有抗白叶枯病基因Xa7的水稻品种‘IRBB7’与9个感病水稻品种进行序列比对,在Xa7基因位点附近寻找碱基差异,结合PARMS (Penta-primer amplification refractory mutation system)技术,开发了与Xa7基因紧密连锁的荧光分子标记PM-Xa7,并利用该标记对72份水稻种子资源中的Xa7基因进行鉴定和对杂交水稻育种亲本‘美B’的白叶枯病抗性进行改良。结果显示,从72份水稻种质资源中鉴定出了两份含有抗病Xa7基因的水稻种质;利用标记PM-Xa7将‘IRBB7’中的抗病Xa7基因导入到‘美B’中,成功选育出了稳定的抗白叶枯病新保持系材料;在对‘IRBB7’与‘美B’的382份BC2F2代单株进行选择时,发现289株检测到抗白叶枯病荧光信号,93株检测到感白叶枯病荧光信号,与病原菌Xoo接种的实验结果完全一致。以上结果表明标记PM-Xa7可有效地运用于Xa7基因的抗白叶枯病分子标记辅助育种工作中。     

桂花OfF3'H基因的克隆与表达分析

类黄酮3'-羟化酶(F3'H)属于细胞色素P450单加氧酶家族,是苯丙烷类代谢途径关键成员,在植物色泽形成及类黄酮成分调控方面起重要作用。本研究以四季桂‘金玉台阁’为实验材料,采用cDNA末端快速扩增法(RACE)从盛花末期小花cDNA中克隆了桂花OfF3'H基因(GenBank编号:MH509392)。序列分析结果显示该基因全长为1 856 bp,其中5'端非翻译区长度为102 bp,3'端非翻译区长度为191 bp,开放阅读框长度为1 563 bp,编码由520个氨基酸残基组成的蛋白质。系统进化分析表明Of F3'H含有植物F3'H蛋白典型的保守结构域,且与猕猴桃的AcF3'H蛋白亲缘关系最近。桂花花期不同阶段生理与分子研究发现初花期OfF3'H基因表达量和总黄酮含量均为最低,而花谢期OfF3'H基因表达量和总黄酮含量达到最高。此外,Of F3'H存在10个潜在的磷酸化位点,其中第83位点的丝氨酸和第304位点的苏氨酸在不同植物间高度保守。本研究为深入研究桂花花色形成及植物类黄酮合成调控的分子机制提供一定的理论依据。     

瓜叶菊F3＇5＇H基因cDNA的克隆、序列分析及其原核表达

蓝色花的形成主要由于是花瓣中3＇,5＇-羟羟基花青素（飞燕草色素及其衍生物）的相对含量较高,类黄酮-3＇,5＇-羟基化酶（F3＇5H）是合成这类色素的关键酶.不同物种F3＇5＇H同源基因的分离与特征解析能够为蓝色花的分子育种工作提供更多的理论依据.瓜叶菊花色多变,舌状花有白色、红色和蓝紫色等.根据已知F3＇5＇H保守的氨基酸序列设计了3条简并引物,通过RT-PCR从蓝色的瓜叶菊舌状花中扩增出了保守序列;利用RACE方法得到了两端序列.设计全长引物RT-PCR分离出了瓜叶菊F3＇5＇H同源基因（PCFH）.cDNA全长1 660bp,编码505个氨基酸.序列分析表明PCFH编码的氨基酸序列中包含有已确定的保守基序,包括血红素结合区、Ⅰ螺旋区和膜插入点的信号序列等.与其它物种的F3＇5＇H基因的序列相似性也较高.与翠菊、拟南芥和矮牵牛的序列相似系数分别为76%、59%和50%.序列相似性表明PCFH基因与茄子、矮牵牛和草原龙胆等同属于CYP75亚家族.利用pET28a载体PCFH在大肠杆菌BL21中实现了表达,IPTG诱导的差异蛋白大约为57kD,PCFH编码的多肽分子量相近,这将为进一步研究PCFH的酶学特性奠定了基础.     

绿色棉纤维类黄酮3',5'羟基化酶基因GhF3'5'H的克隆及实时定量表达分析

以发育18 d的天然绿色棉及其近等基因系白色棉纤维细胞为材料,利用cDNA-AFLP结合cDNA末端快速扩增技术,克隆了1个绿色棉纤维优势表达基因的全长cDNA。序列分析结果表明,该cDNA全长1873bp,含有一个编码509个氨基酸残基的开放阅读框。Blast分析表明,该基因的编码产物为一个类黄酮3',5'羟基化酶,将该基因命名为GhF3'5'H,序列提交到GenBank,登录号为GU062184。实时荧光定量PCR检测结果显示:GhF3'5'H在绿色棉不同组织中的表达量均显著高于其近等基因系白色棉,而且主要在纤维细胞中表达。在纤维发育过程中,GhF3'5'H在纤维发育的早期表达量最高,并随纤维发育逐渐降低。推测该基因可能在绿色棉纤维色素前体物质的形成中发挥作用。     

通过GbF3’H基因单独沉默及其与GbCHI和GbDFR基因共沉默研究其在海岛棉中抗枯萎病功能

【目的】通过沉默海岛棉GbF3’H基因及共沉默GbF3’H、GbCHI和Gb DFR基因,研究其在海岛棉抗枯萎病中的作用。【方法】以海岛棉抗病材料06-146为研究对象,GhCLA1基因为阳性对照,空载体为阴性对照,构建海岛棉TRV2-Gb F3’H沉默载体,协同课题组前期构建的TRV2-CHI和TRV2-DFR载体,利用病毒诱导的基因沉默技术(Virus-induced gene silencing,VIGS)分别进行Gb F3’H基因单独沉默以及GbF3’H、GbCHI和Gb DFR这3种基因共沉默试验。通过实时荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real time-polymerase chain reaction,q RT-PCR)分析各处理样品中基因沉默情况;设置室内接种枯萎病菌试验测定病情指数,分析各沉默材料对枯萎病的抗性差异。【结果】q RT-PCR结果显示,海岛棉GbF3’H基因沉默后其在海岛棉根、茎和叶中的表达量比空载体对照低,Gb F3’H、GbCHI和GbDFR这3种基因共沉默后其在海岛棉根、茎和叶中的表达量均比空载体对照低。病情指数调查结果显示,野生型<空载体对照相似文献   

花卉基因工程育种研究进展

花卉育种是花卉业发展的基础。不断成熟的基因工程技术解决了传统育种工作中不能突破的问题,其优点在于可有目的地改变花卉的某一性状而不影响其它性状,并缩短育种周期,为花卉的性状和品质改良提供了全新的思路和手段。近年来,花卉基因工程育种一直是花卉育种研究的热点。目前的花卉基因工程已在植物花期、花色、花型、株型等方面取得了重要进展。本文就近年来与花卉基因工程相关的研究与应用进行综述,同时简单评述了花卉基因工程育种研究中存在的问题并展望其应用前景。     

红花草莓红花基因RAPD标记转化为SCAR标记

红花草莓不但具有经济价值,还具有很高的观赏价值。本研究将3个与红花基因连锁的RAPD标记即AW65679（1031bp）、S484（620bp）与S1383（500bp）进行了克隆与核苷酸测序,并根据测序结果设计4对SCAR引物,将这4对引物对红花草莓品种粉红熊猫、白花草莓品种鬼怒甘及它们的杂交后代进行PCR扩增程序优化和鉴定,筛选出一对SCAR引物可扩增出与红花基因连锁的特异片段AW65679（1038bp）,这就是与红花基因连锁的SCAR标记。SCAR标记因其稳定性好,重复性高将为草莓分子育种开辟一条新的有效途径。     

青花菜生育期的主基因+多基因遗传分析

为了解青花菜生育期的遗传机理及新品种选育提供理论指导,以定植至现蕾的天数作为青花菜生育期的参考指标,以2个生育期差异较大的青花菜自交系作亲本配制的6个联合世代（P1、P2、F1、B1、B2和F2）群体为试验材料,采用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型分析方法对青花菜生育期进行遗传分析。结果表明：青花菜杂交种F1的生育期介于双亲之间,偏向于高亲值;生育期性状的遗传符合两对主基因加性-显性-上位性模型（B-1模型）;B1、B2和F2世代主基因遗传率分别为44%、59%和56%,主基因遗传率中等,受环境的影响比较大,可以在早期世代进行初选。     

棉花TCP家族转录因子基因GhTCP1的克隆与表达分析

通过比对拟南芥、金鱼草、水稻和玉米等植物中已知TCP家族转录因子的氨基酸序列,根据保守区设计兼并引物,以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品种新陆早13号的DNA为模板,获得棉花转录因子基因GhTCP1的中间保守区序列。根据该段序列设计特异性引物,采用5'和3'RACE技术获得了全长cDNA序列,编码397个氨基酸。基因组DNA序列分析表明,GhTCP1基因含有一个内含子。棉花GhTCP1蛋白与其它植物中的TCP家族转录因子有较高的相似性,证明该基因在进化过程中是相当保守的。半定量RT-PCR表达分析结果显示,该基因在棉花的侧芽中特异表达。