芸薹属物种基因组进化及比较基因组学研究进展

本文就芸薹属物种的分类与亲缘关系,芸薹属物种中A、B和C基因组进化及遗传关系,芸薹属各物种之间及其与拟南芥的比较基因组学,以及比较基因组定位在芸薹属作物重要农艺性状分析中的应用方面的研究进展进行了详细阐述,并对芸薹属作物基因信息资源利用和分子育种改良等方面的研究进行了展望。     

芸薹属作物油酸脱饱和酶基因（FAD2）拷贝数和序列变异分析

利用拟南芥(Arabidopsis thaliana)脂肪酸合成途径中的油酸脱饱和酶(FAD2)基因序列的保守区设计PCR引物，对芸薹属(Brassica)作物3个基本种和3个复合种进行了标记，并且克隆了白菜(B．rapa ssp．peldnensis)、甘蓝型油菜(B．napus)和埃塞俄比亚芥菜(B．carinata)三种作物的PCR产物，对FAD2基因部分序列进行了分析。研究结果表明，拟南芥和芸薹属作物基因组中具有1～2个拷贝的FAD2基因，所测定的芸薹属FAD2基因序列与拟南芥FAD2之间高度同源，它们所编码的氨基酸序列的同源性达88．7％～98．8％。这些序列与其它植物的FAD2对应位置的氨基酸序列同源性较低，从50．0％～86.0％。研究结果为探讨芸薹属作物之间的进化关系提供了一定的分子水平证据。     

油菜开花期QTL图谱整合及开花候选基因挖掘

应用生物信息学手段,从公开发表的文献中收集和整理了439个油菜开花期性状QTL相关标记信息,利用电子定位作图技术,将不同试验中的开花期QTL进行了电子整合,构建了含147个开花期QTL的综合图谱。结果表明,在整合图谱上,开花期QTL在芸薹属A、B和C基因组上呈非均衡分布,主要分布在A1,A2,A3,A10和C2染色体上,同时发现34个可重复检测的开花期QTL位点。将收集到的拟南芥中控制开花的基因通过同源比对分析,挖掘出66个芸薹属开花相关候选基因,并成功将这些基因定位到整合图谱上。本文结果为确定有关油菜开花期性状QTL及芸薹属作物候选基因提供了信息。     

我国以白菜类作物为代表的芸薹属作物基因组学研究取得国际领先地位

国际权威学术期刊《自然-遗传学》2011年8月29日在线发表了由中国科学家主导、通过国际合作完成的白菜全基因组研究成果,这标志着我国以白菜类作物为代表的芸薹属作物基因组学研究取得国际领先地位,这项成果对白菜类作物和其他芸薹属类作物的育种具有重要意义。这项成果是在中国农业科学院蔬菜花卉研究所和油料作物研究所、深圳华大基因研究     

芸薹属作物细胞质雄性不育类型及败育细胞学研究进展

细胞质雄性不育在芸薹属作物杂种优势育种中具有重要价值.目前,芸薹属作物常见细胞质雄性不育类型包括Nap CMS,Ogura CMS、Hau CMS、Pol CMS、Shan 2A CMS、欧新A CMS等.综述细胞质雄性不育类型的特点及其败育的细胞学形态特征,为芸薹属细胞质雄性不育资源的深入研究和应用提供参考.     

芸薹属作物脂肪酸链延长酶基因（FAE1）拷贝数和序列变异分析

利用拟南芥脂肪酸合成途径中的脂肪酸链延长酶FAE1基因序列的保守性设计PCR简并引物,对芸薹属(Brassica)作物3个基本种和3个复合种进行了标记,并且对每个栽培种的PCR产物进行克隆和测序,进而对所获得的FAE1基因部分序列(C-端编码区序列)进行了分析。结果表明,拟南芥(Arabidopsisthaliana)和芸薹属作物基因组中具有不同拷贝数(1￣3)的FAE1基因,所测定的部分基因序列相互之间具有很高的同源性,并与其它酶基因如3-氧乙酰-乙酰载体蛋白合成酶,超长链脂肪酸合成酶和酮乙酰CoA合成酶基因具有共同的起源。     

十字花科植物C2H2型锌指蛋白新基因BcMF20同源序列克隆与进化分析

为获取C2H2型锌指蛋白基因在物种间的分类和进化关系,分析其在基因结构上的保守性,更好地研究该基因在植物花粉发育中的功能,根据白菜花粉发育相关基因BcMF20 DNA序列设计引物,运用PCR技术分别从十字花科芸薹属和萝卜属18种材料中克隆了C2H2型锌指蛋白基因BcMF20的同源序列。经序列比对分析,BcMF20同源基...     

芥菜植株原位真空渗入遗传转化技术

Bechtold等建立了植株原位真空渗入遗传转化方法。此后，许多学者在拟南芥和芸薹属一些作物上进行了尝试，但尚未对芥菜植株原位真空渗入遗传转化效果的因素进行研究。本实验以芥菜为试材，旨在建立和优化芥菜植株原位真空渗入高效遗传转化技术，为芥菜乃至芸薹属作物遗传转化提供方法与技术。     

几种芸薹属作物APX家族基因的鉴定与序列分析

抗坏血酸过氧化物酶(APX)是植物体叶绿体清除H₂O₂的关键酶。为了探究芸薹属作物中APX家族基因的序列特点和表达模式,本研究利用生物信息学方法,从大白菜、甘蓝和欧洲油菜中分别鉴定出10、9和22条APX 家族基因,对这41个成员序列特点、染色体分布、CDS保守域、蛋白保守结构域、蛋白三级结构和系统进化关系等进行预测分析,并通过基因表达数据库分析这些基因在高温、干旱和生物胁迫等逆境条件下的表达模式。结果表明,APX在进化树上可分为8个亚族,分散在不同的染色体上;这些APX基因拥有相对稳定的CDS保守结构域、蛋白保守结构域和三级结构,都具有过氧化物酶功能域,在peroxidase功能域的后端均含有一个螺旋结构状的保守域Motif6。APX基因的Ka/Ks值均小于1,表明APX家族基因整体上正在经历纯化选择。大部分APX1和APX2基因在受到高温胁迫时表达上调,其中BrAPX2a在大白菜的胚和胚乳中强烈响应高温胁迫,但在大白菜其他部位表达微弱,存在一定的表达组织特异性。APX3、APX4等基因对干旱和高温胁迫响应不明显;甘蓝3个APX1基因在白粉虱为害胁迫时表达上调。本研究结果为芸薹属作物APX家族成员的克隆、表达与功能研究提供了一定参考。     

芸薹属查尔酮异构酶基因家族RNA干扰载体的构建

作为类黄酮途径的第二步关键酶,查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)催化四羟基查尔酮成为柚皮素,用于合成各种类黄酮物质,影响多种性状。芸薹属含有多种重要的油料、蔬菜和观赏植物。本研究从甘蓝型油菜克隆了芸薹属CHI基因家族的干扰片段BCHII(761bp),采用NcoⅠ+AatⅡ和BamHⅠ+XbaⅠ双酶切方案分别将其反义片段和正义片段亚克隆到植物RNA干扰(RNAi)平台载体pFGC5941M的启动子与间隔区、间隔区与终止子之间,形成了11674bp的RNAi载体pFGC5941M-BCHII(简称pBCHII),多种PCR检测表明2个片段的插入方向正确,重组载体完整,将其转化根癌农杆菌菌株LBA4404以后获得了工程菌株LBA4404-pBCHII-①。本研究结果将促进研究CHI与芸薹属异花授粉、植株色彩、黄籽和抗逆性等性状的关系和开展相关分子育种。     

甘蓝型油菜柱头特异启动子的克隆和序列分析

芸薹属自交不亲和相关基因SLR1只在柱头中特异表达，根据已知的SLR1基因启动子序列设计特异引物，用PCR法从几个甘蓝型油菜品种和品系中分离得到相应的启动子片断，进行序列比较分析后，并构建它们与GFP融合的植物表达载体，转化拟南芥，验证所分离到的启动子的时空特异性。研究表明，来自自交不亲和羽衣甘蓝和来自自交亲和的甘蓝型油菜的SLR1启动子具有相似的序列结构和相同的组织特异表达功能。该结果将为下一步研究S-locus基因在甘蓝型油菜中的表达和相互作用奠定基础。     

油菜根肿病抗病资源研究进展

根肿病是原生动物界根肿菌门根肿菌属芸薹根肿菌侵染引起,并专门为害十字花科作物的一种传染性强的土传病害。近年来,我国油菜的安全生产受到根肿病的严重威胁。基于此,介绍了芸薹根肿菌的生物学特性、分类地位及国际上通用的一些生理小种鉴定方法,并在油菜根肿病防治、油菜抗根肿病资源与遗传育种等方面作了研究进展总结。     

作物分子生态学研究与展望

从分子水平研究作物与环境的关系及其作用规律已成为当代作物栽培学研究的重要内容,也是现代分子生态学的热点问题之一。作者从作物生长发育相关基因的遗传生态特性入手,着重分析在作物生长发育过程中的遗传分子生态特性与环境分子生态效应,在此基础上,提出应根据各作物各生长发育阶段相关基因的遗传生态特性,制定科学的调控技术,以实现作物高产、优质、高效、环境友好、安全的生产目的。并进一步阐述了当前作物分子生态学亟待解决的几个理论问题及主攻方向。     

芥菜种质资源分类研究进展

芥菜是十字花科芸薹属的重要作物,是我国重要的加工和鲜食蔬菜[1]。中国芥菜资源之丰富堪称世界之首,目前对菜用芥菜的应用研究工作主要集中在以芥菜作为重要加工蔬菜的西南地区和浙江一带,研究重点放在选育品质优良、抗性好的加工、食用芥菜,对于芥菜的基础研究远远落后于同属的白菜和甘蓝[2]。     

十字花科植物LTP基因BcMF15同源序列克隆与进化分析

为获取LTP在物种间的演化和分类信息,并为验证该基因在花粉发育过程中的生物学功能提供前期证据,根据白菜雄性不育相关的LTP基因BcMF15全长序列设计引物,运用PCR技术分别从十字花科6属10种材料中克隆了LTP基因BcMF15的同源序列。经比较分析表明,这些同源序列的相似性达80%以上,所推导的氨基酸序列相似性达53%以上,且两者种间差异分别为0~1.1%、0~4.0%,除’圆白’萝卜和其他属的差异较大外,属间差异分别是0.1%~23.4%、0.9%~5.0%。LTP基因的氨基酸序列在N端的跨膜疏水结构域高度保守,而在C端则存在一定程度的变异。这些结果表明该基因具有较好的保守性,可能在十字花科植物的花粉发育中行使重要的功能。由核酸序列构建的分子系统树可知,在亲缘进化关系上芸薹属与萝卜属较近,其他依次为荠菜属、拟南芥属和山芥属,而与诸葛菜属最远,可见在十字花科BcMF15序列差异属间较种间大。     

农杆菌介导的油菜遗传转化研究进展

综述油菜遗传转化中再生体系的建立、农杆菌侵染方法、适宜菌株及载体选择等方面的研究进展,并对转化中寄主基因型、目的基因及其启动子的选择、筛选方法、外源基因稳定性等方面存在的问题进行了分析与讨论,为优化油菜等芸薹属的遗传转化提出可行性建议.     

普通白菜PGIP基因BcPGIP分子特征研究

根据甘蓝型油菜多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)基因PGIP3的全长序列设计引物,从普通白菜核隐性不育两用系‘Bajh97-01A/B'可育株中成功克隆了多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因BcPGIP,对其DNA和cDNA全长序列进行分析,结果表明,该基因包含2个外显子和1个内含子,最大开放阅读框为996bp,编码331个氨基酸,共有10个LRR(Leucine-rich repeat,高氨酸富集)重复序列。将BcPGIP与其他植物的49个PGIPs蛋白进行同源序列比对后,发现PGIP蛋白特征序列非常保守。由重建的进化树可知,该基因与十字花科芸薹属的甘蓝型油菜的同源性最高。通过实时荧光定量PCR分析发现,BcPGIP基因可能与花粉的发育相关。     

芸薹属A基因组DNA封阻下的C染色体组核型分析

为了探索一种高效可靠的芸薹属植物核型分析方法,本文以甘蓝和白菜为实验材料,分别提取甘蓝基因组DNA用地高辛标记为探针,提取白菜基因组DNA作为封阻剂,对甘蓝有丝分裂中期染色体进行原位杂交,每对同源染色体上显示出了特定的原位杂交信号,将甘蓝的9对染色体进行了精细的分型。为区分像甘蓝这样的小型染色体提高了一条可行且精确的方法,并为研究甘蓝自交不亲和性信号传导相关基因在染色体上的定位奠定重要基础。     

芸薹属植物非编码RNA BcMF11基因同源序列的克隆及进化分析

芸薹属植物资源丰富,具有重要的经济价值,但其亲缘进化关系较复杂.非编码RNA是一类在生物体内广泛存在的,没有明确的开放阅读框,但能够在生活活动中行使多种调节功能的特殊基因(Storz,2002).     

分子生物学途径提高作物氮效率研究进展

氮肥利用率低是当前影响我国农业可持续发展的重要问题,而通过生物技术手段挖掘植物自身氮吸收利用潜力是提高作物氮效率的重要途径。介绍了可能对提高作物氮效率有重要影响的基因,综述了目前通过基因工程手段提高植物氮效率的研究现状。综合当前的研究来看,谷氨酰胺合成酶基因、丙氨酸转氨酶基因、氮素再利用相关基因及转录因子等相关基因在提高作物氮效率方面具有较大的潜力,应该成为未来研究的重点方向。