基因芯片分析水稻灌浆期籽粒淀粉合成相关基因的表达

水稻Oryza sativa灌浆过程是籽粒胚乳细胞蔗糖转变成淀粉的过程.为了解这期间的基因表达变化,研究利用Affymetrix水稻基因芯片分析了水稻籽粒灌浆3和9 d的基因表达差异,并着重分析了淀粉合成代谢相关基因的表达模式.结果表明,在检测到信号的59个淀粉合成相关基因中,灌浆后9 d相比3 d表达丰度上调2倍的基因有20个,包括SUS2、AGPS2、AGPL2、GBSSⅠ、SSⅡa、BEⅠ等,这类基因对水稻籽粒淀粉合成和灌浆起了至关重要的作用.灌浆后9 d相比3 d表达丰度下调2倍的基因有12个,包括CIN2、SPS3、AGPL1、GBSSⅡ、SSⅢb等,这类基因可能参与胚乳细胞基本结构的形成以及初始淀粉粒的产生.     

水稻淀粉合成相关基因分子标记的筛选与利用

利用分子标记检测的方法,对不同水稻品种间的淀粉合成相关基因的基因型进行了系统筛选。结果显示,淀粉合成相关基因在籼粳亚种间表现出较好的多态性,在籼亚种内存在较大变异,在粳亚种内较为保守,籼稻品种9311和明恢63的基因型更接近于粳稻品种;在28个粳稻亲本中检测到6个淀粉合成相关基因存在着2种或3种等位基因型。利用在关东194和武粳13之间具有多态性的可溶性淀粉合成酶基因SSIIa和SSIIIa的分子标记,在其杂交后代88份粳稻品系中检测到2个基因的4种基因型。     

猪DIO3基因的序列分析及与生产性状的关联分析

本研究获得了猪甲状腺素脱碘酶3(Deiodinase iodothyronine Ⅲ2,DIO3)基因1 568 bp的mRNA序列,包含编码278个氨基酸的完整的开放阅读框(ORF).采用PCR-RFLP法检测外显子687 bp处的A/C突变(A/C687)在不同猪种中等位基因分布频率及与生产性状的关联分析.结果显示,在国内猪种中C等位基因占优势,DIO3基因的多态与瘦肉率(LMP)、肥肉率(FMP)、瘦肥肉比率(RLF)、肩部膘厚(SFT)、第6-7腰椎间背膘厚(RFT)、臀部膘厚(BFT)、眼肌面积(LEA)、肌内脂肪含量(IMF)等脂肪沉积和胴体性状显著相关.     

贵州白山羊FHL3基因多态性与生长性状关联分析

筛选贵州白山羊FHL3基因单核苷酸变异位点(SNPs),并分析基因多态性与生长性状的关联性,为培育贵州白山羊优良品系提供参考依据,也为进一步研究FHL3基因生物学功能奠定基础。通过混合池测序对116只不同地区贵州白山羊FHL3基因进行SNPs鉴定,以188只贵州白山羊进行关联性分析。采用PopGene32.0软件计算等位基因频率、基因型频率、遗传纯合度(H_o)、期望杂合度(H_e)、有效等位基因数(N_e),应用PIC软件计算群体多态性信息含量(PIC),以卡方(χ²)检验分析基因Hardy-Weinberg平衡状态;应用MINTAB软件中的一般线性混合效应模型分析核苷酸变异与生长性状关联性。结果表明,贵州白山羊FHL3基因的6个检测区域中,仅在P3区域检测到1个核苷酸变异位点g.215 C/T,且该位点的H_o低于H_e,PIC检测为中度多态,χ²检验结果表明,该位点偏离Hardy-Weinberg平衡状态(P<0.05)。关联分析结...     

水稻栽培品种淀粉合成相关基因来源及其对品质的影响

【目的】明确高产水稻品种中与淀粉合成相关基因的性质，为稻米品质改良提供指导。【方法】以53个典型的籼粳品种和近年育成的高产水稻品种为材料，分析了供试品种的理化品质和RVA谱特征，并利用根据籼粳基因组序列差异设计的Wx、Sbe1、Sbe3基因的分子标记，检测了53个水稻品种的基因型，并分析了3个基因位点的遗传学效应。【结果】3个分子标记均能很好的区分3个位点上等位基因的籼粳来源，根据3个位点的基因型可将53个品种分为6种类型。单个基因遗传效应分析表明：在不同基因型品种间淀粉的理化特性（AC，GC, RVA）存在显著或极显著差异，3个基因的联合效应在不同基因型组合间也存在显著的差异。【结论】3个基因在高产品种培育过程中得到了广泛的交流和重组，而且3个基因位点上的不同等位基因（籼粳）对稻米淀粉的合成具有不同的遗传效应。其中Wx基因的影响是最主要的，Sbe1、Sbe3基因次之。3个基因位点的分子标记可为高产品种的品质改良提供快捷的工具。     

水稻抗倒伏候选基因的鉴定与功能分析

为进一步挖掘控制水稻抗倒伏的基因,以524份水稻种质资源为材料,采用GWAS（genome-wide association analysis）鉴定与抗倒伏性状显著关联的位点qRLG7,通过基因表达水平分析和候选基因关联分析确定调控水稻抗倒伏性的候选基因,在分析候选基因的表达特征和启动子区自然变异基础上利用CRISPR-Cas9技术构建2个候选基因的突变体家系,考察转基因材料的抗倒伏性状。结果显示,编码肌醇-1-单磷酸酶的2个串联排列基因LOC_Os07g37220和LOC_Os07g37230在离茎秆基部5 cm节间中的表达量显著高于其余候选基因,而且这2个候选基因的表达量在极端抗倒伏和易倒伏2组材料中存在极显著差异;通过候选基因关联分析发现这2个基因启动子区的SNP与离基部5 cm茎秆直径（CD5）的表型值显著关联,且基于显著关联SNP的2种单倍型的CD5表型值存在显著差异,这2个候选基因的2种单倍型启动子活性检测结果也表明2种单倍型之间存在极显著差异;2个基因的功能缺失突变体植株在基部节间抗折力、茎秆厚度、茎秆直径以及株高和穗质量等性状方面与野生型对照存在显著差异。结果表明,候选基因LOC_Os07g37220和LOC_Os07g37230具有一定的抗倒伏功能。     

芝麻产量相关性状的多位点全基因组关联分析及候选基因预测

【目的】通过对芝麻产量相关性状的全基因组关联分析,挖掘与产量性状关联的SNP位点及预测候选基因,为通过分子标记辅助选择育种等方式提高芝麻产量提供技术基础。【方法】以363份不同遗传背景和地理来源的芝麻种质资源构成的自然群体为研究对象,调查2年2点4环境下8个产量相关性状（单株产量、单株蒴数、蒴粒数、千粒重、株高、主茎果轴长、始蒴高度和表观收获指数）的表型值,借助覆盖全基因组的42 781个SNP标记,利用多位点SNP随机效应混合线性模型（multi-locus random-SNP-effect mixed linear model,mrMLM）对8个产量相关性状进行全基因组关联分析,检测与产量相关性状显著关联的SNP位点,并预测候选基因。【结果】在4个不同环境下,8个产量相关性状表现出广泛的表型变异,变异系数为6.51%—33.57%;相关性分析表明单株产量与单株蒴数、株高、主茎果轴长、表观收获指数呈极显著正相关;方差分析表明产量相关性状的基因型效应、环境效应、基因型与环境互作效应均达到了极显著水平。通过多位点全基因组关联分析共检测到210个与产量相关性状显著关联的SNP,在2018年南阳环境下检测到47个SNP,解释表型变异的1.63%—17.29%;在2019年南阳环境下检测到35个SNP,解释表型变异的1.94%—11.90%;在2018年平舆环境下检测到35个SNP,解释表型变异的2.15%—15.90%;在2019年平舆环境下检测到53个SNP,解释表型变异的1.25%—11.13%;在4个环境的综合BLUP条件下检测到75个SNP,解释表型变异的1.44%—13.58%。上述210个SNP涉及到175个位点,其中10个位点在3个及以上环境中被重复检测到。在这10个位点基因组区域内,共鉴定到214个候选基因,其中156个候选基因具有功能注释,主要涉及植物代谢、生物调控、生长发育等生物学过程。根据功能注释筛选出4个可能与芝麻产量相关的候选基因,其中SIN_1006338编码1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶3（1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase 3-like）,参与乙烯的生物合成;SIN_1024330编码碱性螺旋-环-螺旋（basic helix-loop-helix）转录因子,负向调控植物细胞和器官的伸长;SIN_1014512编码吲哚-3-乙酸-酰胺合成酶GH3.6（indole-3-acetic acid-amido synthetase GH3.6）,参与调控茎和下胚轴细胞的伸长生长;SIN_1011473编码泛素受体蛋白DA1（protein DA1-like）,参与调节植物细胞增殖周期。【结论】通过多位点SNP随机效应混合线性模型的全基因组关联分析,检测到175个与产量相关性状显著关联的位点,筛选出4个可能与产量相关的重要候选基因。     

稻米淀粉性状的QTLs定位及其与淀粉合成相关酶基因的关联性分析

利用104个SSR标记对包含178个株系的F7代重组自交系群体(由D50/HB277衍生而来)进行遗传多样性分析,构建了一张覆盖水稻基因组遗传距离1 323 cM,标记间平均遗传距离为11.6 cM的遗传图谱。继而利用28对淀粉合成相关酶基因检测群体多态性,结果筛选到10对有多态的淀粉合成酶基因,整合到遗传图谱上,发现18个调控蒸煮食味品质的QTLs。最后,利用SPSS统计软件计算淀粉合成相关酶基因能解释食味品质表型变异的值,发现计算结果与QTL所得结果大致相同。     

水稻6个异交相关性状的SSR关联分析

从水稻核心种质和栽培品种中选取95个品种构成品种总群体,调查该群体6个异交相关性状。选用分布在水稻12条染色体上的93个SSR标记对这95个品种进行基因型鉴定。采用TASSEL软件中一般线性模型对标记与性状间的关联进行分析,发掘有利等位变异和相应载体品种。结果表明:品种总群体中6个异交性状的变异系数为9.9%～62.9%。共检测到22个与异交性状相关联的SSR分子标记,其中8个与剑叶角度相关联,2个与花丝长度相关联,4个与花药长度相关联,1个与柱头长度相关联,3个与柱头外露率相关联,9个与开颖角度相关联。发掘了一批携有优良等位变异且效应值较大的载体品种。携有RM480-197 bp和RM535-170 bp条带的‘无芒早稻’分别对增加剑叶角度和花丝长度效应最大。携有RM311-162bp条带的‘敲冰黄’对增加花药长度效应最大。携有RM498-187 bp条带的‘滇屯502选早’对增加柱头长度效应最大。携有RM206-150 bp条带的‘徐稻5号’对提高柱头外露率效应最大。携有RM311-159 bp条带的‘小白野稻’对增加开颖角度效应最大。这些有利等位变异及其载体品种可用作水稻异交性状遗传改良的亲本。     

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...     

水稻4种功能营养成分与SSR标记关联分析

以108份水稻种质组成的自然群体为试验材料,鉴定水稻中抗性淀粉(RS)、谷蛋白(Glu)、总黄酮(Tfl)、γ-氨基丁酸(GABA)等4种功能成分含量的性状。利用69个SSR标记分析群体结构,通过TASSEL3.0的GLM和MLM模型作性状和标记关联分析,进一步挖掘优异等位变异及相关载体材料。结果表明,共检测到31个与水稻中4种功能成分含量显著相关的位点,其中13个位点在两种模型中均被检测出显著关联。进一步得到29个优异等位变异。两年两个模型中均检测出RM1374、RM1379和RM27850。     

根外喷施硫酸镁对水稻淀粉品质的影响

选用寒地穗重型超级稻品种松粳9号、穗数型高产品种龙稻11号与优质品种龙稻18号为试验材料,盆栽条件下通过灌浆成熟期喷施硫酸镁和齐穗期增施氮肥处理及对照处理,系统比较根外喷施硫酸镁对水稻淀粉品质性状、叶片碳氮代谢相关酶活性和基因转录表达量及根系活力变化等的影响。结果表明,灌浆成熟期喷施硫酸镁显著降低稻米蛋白质含量,提高稻米蒸煮食味品质,而齐穗期增施氮肥处理使稻米蛋白质含量提高而降低蒸煮食味品质,硫酸镁处理通过降低稻米蛋白质含量提高稻米黏性和食味品质;灌浆成熟期喷施硫酸镁或齐穗期增施氮肥均显著提高灌浆成熟期叶片全氮含量和叶绿素含量以及灌浆各时期叶片Rubisco亚基基因转录表达量,增强水稻根系活力,促进根系氮素吸收,调控灌浆不同时期叶片和籽粒GS活性,但喷施硫酸镁效果显著优于增施氮肥;叶片全氮含量与GS活性间呈极显著负相关,与叶绿素含量、伤流液含氮化合物总量及Rubisco各亚基基因mRNA表达量呈极显著正相关。减氮同时在灌浆成熟期根外喷施硫酸镁是提高水稻产量和蒸煮食味品质的有效途径,研究为阐明根外喷施硫酸镁对水稻淀粉品质形成的影响和提高优质绿色水稻栽培技术水平提供理论依据。     

氮肥对水稻籽粒淀粉合成关键酶活性及蒸煮食味品质的影响

选用稻米蒸煮食味品质有显著差异的4个粳稻品种,研究了氮肥对水稻灌浆成熟期籽粒淀粉合成关键酶活性及蒸煮食味品质的影响。结果表明,增施氮肥使籽粒蛋白质含量增加的比率明显大于直链淀粉;灌浆过程中不同品质类型的品种籽粒ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性均为抽穗后18d出现峰值,但淀粉分支酶活性出现峰值的时间劣质品种比优质品种早;灌浆过程中籽粒ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性不因氮肥的高低而发生变化,淀粉分支酶活性在灌浆前期受氮肥的影响很小,但灌浆后期随氮肥的增加酶活性呈下降趋势;灌浆部分时期籽粒ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性品种和氮肥间表现互作,但淀粉分支酶活性在整个灌浆过程中均没表现互作。     

大米淀粉提取及黏滞性研究

用NaOH溶液浸泡米粉去除蛋白质提取大米淀粉的试验结果表明,在0.2%NaOH溶液、固液比1:4、浸泡2h的最佳提取条件下,淀粉中的蛋白质含量为0.453%、淀粉得率为74.2%。采用快速粘度分析仪测定以烘箱法和真空冷冻干燥法所得淀粉的黏滞性谱,结果显示两种淀粉的黏滞性有一定差异。     

绵羊GH基因的Pvu Ⅱ 位点的多态性与其生长性状的关联分析

为探讨GH基因与绵羊的生长发育性能的关系,采用PCR-RFLP的方法分析了GH基因内含子Ⅱ的PvuⅡ位点在5个绵羊群体中的多态性,并与绵羊体质量和体尺等性状进行了关联分析。结果表明:GH基因内含子Ⅱ的PvuⅡ位点在5个绵羊中检测到两种基因型即AB基因型(264 bp/429 bp/693 bp)和BB基因型(264 bp/429 bp)。大尾寒羊、小尾寒羊、豫西脂尾羊、湖羊、杜泊羊的AB基因型频率分别为0.786、0.750、0.424、0.471、0.459,BB基因型频率分别为0.214、0.250、0.576、0.529、0.541。湖羊的GH基因内含子Ⅱ的PvuⅡ位点显著偏离Hardy-Weinbery平衡状态(P<0.05),小尾寒羊、豫西脂尾羊、杜泊羊的GH基因内含子Ⅱ的的PvuⅡ位点极显著偏离Hardy-Weinbery平衡状态(P<0.01)。关联分析表明,AB基因型绵羊的体质量、体长、胸宽、臀端高、管围、尻高、颈长等指标显著大于BB基因型绵羊(P<0.05)。研究表明,GH基因内含子Ⅱ的PvuⅡ位点对绵羊的生长发育性能有一定影响。     

水稻籽粒淀粉合成关键酶活性与昧度及RVA谱特性相关分析

选用稻米蒸煮食味品质有显著差异的4个粳稻品种，对水稻籽粒淀粉合成关键酶活性与味度值和RVA谱特性关系进行了研究。结果表明，灌浆同一时期的ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶等3种酶活性大小，不同品种间有极显著的遗传差异；与劣质品种相比，优质品种灌浆前期3种酶活性低．但灌浆中、后期比劣质品种保持更高水平的酶活性；ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶的活性与味度值和RVA谱特性间的相关性质和程度因灌浆时期不同，而发生变化；在整个灌浆过程中，可溶性淀粉合成酶活性与味度值间的相关均不显著，但灌浆前期和中、后期的ADPG焦磷酸化酶和淀粉分支酶的活性与味度值间相关，均达到显著或极显著水平，选择灌浆前期酶活性低或灌浆后期酶活性高的材料，将有利于提高稻米蒸煮食味品质。     

不同基因型稻米混配及蒸煮对抗性淀粉含量的影响

采用L4(23)正交试验法,以抗性淀粉含量高品系功米3号的精米为主要材料,研究其与不同基因型籼稻、粳稻和糯稻混配及蒸煮对抗性淀粉含量的影响.结果表明,(1)不同基因型稻米的抗性淀粉含量差异较大,其抗性淀粉含量受加工方式和蒸煮条件的影响,糙米高于精米,熟米饭高于生米;(2)稻米混配比例、蒸煮米水比和蒸煮次数显著影响混配米抗性淀粉含量,其影响主次因稻米基因型和加工类型而异,且其获得高抗性淀粉含量的参数优化条件不同,功米3号与精米混配,抗性淀粉含量优于糙米,混配籼稻、粳稻优于糯稻.     

挤压膨化过程中大米淀粉糊化程度研究

用单螺挤压膨化机对大米进行挤压膨化;将模孔直径固定为Φ12mm,选择挤压机δ段长度、模孔长度、模头温度、螺杆转速、物料含水率5个因素作为挤压工艺参数的研究对象;采用“五因素五水平”进行二次正交旋转组合试验设计,研究了挤压膨化过程中挤压膨化系统参数对大米淀粉糊化程度的影响规律,并建立了有关的数学模型进行分析。     

水稻黄嘌呤脱氢酶基因OsXDH克隆及表达分析

[目的]克隆水稻黄嘌呤脱氢酶(Xanthine dehydrogenase,XDH)基因(OsXDH),分析其生物信息学特性及表达特性,为研究XDH在水稻生长发育和响应逆境胁迫中的调控机制提供理论依据.[方法]以粳稻品种日本晴为材料,采用同源克隆技术克隆OsXDH基因,应用生物信息学方法对其氨基酸序列进行分析.利用实时荧光定量PCR (qPCR)检测OsXDH基因的组织表达特性及逆境胁迫下的表达情况,并对不同转基因株系乳熟期剑叶OsXDH基因表达量、XDH活性和叶绿素含量进行比较分析.[结果]克隆获得OsXDH基因的开放阅读框序列(ORF)(GenBank登录号LOC4333171),其长度为4110 bp,编码1369个氨基酸.OsXDH蛋白分子量大小为150.23 kD,理论等电点(pI)为6.54,与小麦、高粱、玉米、谷子和油菜等作物XDH蛋白氨基酸序列的相似性分别为84.54%、84.07%、81.52%、76.35%和69.22%,表明XDH蛋白氨基酸序列具有高度保守性.OsXDH基因在水稻不同组织部位均有表达,灌浆期的表达量显著高于苗期和分蘖盛期(P<0.05),且受干旱、黑暗、高温和盐胁迫诱导高效表达.OsXDH过表达水稻转基因株系乳熟期剑叶的XDH活性和叶绿素含量高于野生型,OsXDH干扰转基因株系的XDH活性和叶绿素含量低于野生型.[结论]OsXDH基因受水稻生长发育和逆境胁迫因子诱导表达,推测其是调控水稻生长发育和响应逆境胁迫的关键基因.