基因组原位杂交技术在植物研究中的应用

基因组原位杂交是以亲本之一的总基因组DNA做探针,另一亲本的基因组DNA做封阻,在荧光原位杂交技术的基础上发展起来的一种染色体/染色质检测技术。在其发展的十几年里,已在植物的基因组研究中发挥了重要的作用。应用这一技术可对多倍体中基因组之间的亲缘关系、基因组组成及起源进行研究;对杂交种中染色体组的组成进行分析;对代换系、附加系和易位系进行有效的鉴定,并对其中的外源染色体或染色体片段的来源、大小、数目及发生位点进行检测和定位。此外,利用基因组原位杂交技术还有助于确定物种间的同源性;研究杂交种中来源不同的染色质在核中的分布;探索B染色体的起源、染色体间的配对、重组、交换等现象。随着基因组荧光原位杂交技术体系的不断发展、完善和改进,其应用范围不断拓展,在植物基因组研究领域中发挥了越来越重要的作用。     

部分棉花野生种和多年生种种籽含油量和种籽指数的遗传变异

棉花是世界上最重要的纺织纤维作物和第二重要的油料作物。已鉴定出8个二倍体基因组群(A到G和K)。棉花野生种是改良棉花品种的重要遗传资源。棉花育种目标的重点是产量和纤维品质，但种籽含油量高的品系也是我们所期望的。在棉花育种中利用野生种和多年生物种在改良种籽含油量方面有一定价值，特别是无腺种籽的野生物种，如     

用基因组原位杂交方法分析甘蔗-斑茅杂种及回交后代的染色体组成

斑茅(Erianthus arundinaceus Retz)是甘蔗的近缘属植物,具有多种优良特性,是甘蔗育种的重要种质资源之一。本实验使用基因组原位杂交(GISH)技术分析了甘蔗-斑茅杂种及回交后代F1、BC1和BC2的染色体构成与传递行为。结果表明:在F1代,来自斑茅HN92-77的染色体数目介于28～30条,来自热带种Badila的染色体数目介于38～40条,体细胞染色体数为2n=68～70,基本符合n+n的染色体传递方式;在BC1和BC2代,来自斑茅的染色体数分别为22～28条和13～15条,来自甘蔗的染色体数分别是87～94条和98～101条,其体细胞染色体数2n分别为110～121条和112～115条,基本上分别符合2n+n和n+n的染色体传递方式。在所观察的渐渗系中,均存在有染色体丢失的现象,但未观察到染色体发生交换与重组。     

花生栽培种与野生种(Arachis oteroi)人工杂交双二倍体的创制和鉴定

花生野生种是改良花生栽培种的重要基因资源。为了利用野生花生的抗性基因,本研究利用花生栽培品种豫花9331与二倍体野生种A.oteroi人工杂交,借助胚拯救和染色体秋水仙素加倍,创制一个双二倍体杂种Am E-4,并利用荧光原位杂交和分子标记技术准确鉴定了该双二倍体。观察结果表明,Am E-4的叶片与豫花9331存在显著差异,而主茎高、侧枝长和总分枝数等性状与豫花9331差异不显著。Am E-4开花期较豫花9331推迟60 d,结实性与荚果发育状况较差,不利于Am E-4的育种利用。同时,开发了57个追踪Am E-4中A.oteroi染色体的显性或共显性SSR标记,为创制和鉴定花生栽培种A.oteroi易位系或渐渗系奠定分子基础。     

利用原位杂交及CAPS标记分析芸薹属A、B和C基因组间的关系

以来源于Brassica rapa基因组(AA)的重复序列(151 bp)为探针, 分别同二倍体白菜型油菜(AA, 2n=20)、甘蓝(CC, 2n=18)和异源四倍体芥菜型油菜(AABB, 2n=36)的中期染色体杂交, 白菜型油菜和甘蓝的所有染色体上都有杂交信号, 芥菜型油菜的染色体上显示出20个明显的信号, 其余染色体上信号很弱或无, 可以区分出A和B基因组。对来源于油菜3个基本种与3个复合种FAE1基因进行CAPS分析表明, 3个基本种表现出不同的酶切式样, 用Mbo I和Msp I酶切表现出多态性, 基因组A和C非常相似, 而基因组B与A、C关系较远, 同时3个复合种也并不是2个基本种的简单相加, 表明异源四倍体在长期进化过程中可能发生了重排和重组。     

基于草莓全基因组SSR标记的开发和应用

基于基因组序列信息,研究了二倍体森林草莓和八倍体栽培草莓染色体上SSR位点的分布特点。利用AutoSSR软件在森林草莓和栽培草莓中分别发掘到153826个和329801个SSR位点,发生频率分别为1.43 kb/SSR和2.44 kb/SSR。SSR重复基序为单核苷酸的数量最多,分别占总数的40.92%和38.94%,其次为二核苷酸类型,分别占22.79%和20.04%。在二倍体草莓和八倍体草莓中分别鉴定到454和479种SSR重复类型,其中A/T重复类型的SSR出现的频率最高,分别占总SSR位点的39.45%和37.08%。二核苷酸重复类型中,二倍体草莓的AT/AT占比最高,为11.61%,其次为AG/CT(8.74%);八倍体草莓中AG/CT重复类型占比最高(9.94%),其次为AT/AT(7.35%)。用Beacon Designer软件设计SSR引物,随机挑选了59对SSR引物在77份草莓材料中进行验证分析。研究结果显示,59对SSR引物共扩增出254个多态性位点,平均扩增4.31个位点,位点的平均多态信息量(PIC)为0.26,介于0.07~0.97之间,其中35个SSR位点PIC≥0.50,为高多态性位点,聚类分析显示品种间的相似系数范围为0.47~0.99。该研究为草莓种质资源的遗传多样性评价、变异分析、分子标记辅助育种等工作提供了技术支持。     

黑白轮枝菌基因组中微卫星的频率和分布

为了明确重要植物病原真菌黑白轮枝菌基因组中的徽卫星(SSR)分布情况,利用软件SciRoKo从已测序的VaMsl02菌株基因组(32.8 Mb)中,成功搜索得到4224个SSR.结果显示,三碱基重复徽卫星的数量最多,为1481个,占SSR总数的35.1％;其次是二碱基、六碱基、四碱基和五碱基;单碱基重复的微卫星数量最少,为308个,仅占总数的7.3％.不同重复单元的徽卫星在黑白轮枝菌基因组中的分布是非随机的,具有明显的偏好性.单碱基、二碱基、四碱基和五碱基偏爱出现于非编码区,尤其是基因间区.三碱基和六碱基重复微卫星较为集中分布在外显子区,并且重复次数变化丰富,推断黑白轮枝菌编码区的SSR可能会通过调节自身的重复次数来适应新环境.     

油菜生产中包含芜菁的亚基因组A^T和埃塞俄比亚亚基因组C^c的新型半甘蓝型油菜的亚基因组间杂种优势

作物育种中常常利用远缘杂交或种间杂交的杂种优势。常常观察到甘蓝型汕菜（AACC，2n=28）和芜菁（AA，2n=20）的种间杂交种的生物量具有极强的杂种优势。Liu等（2002）观察到甘蓝型油菜和芜菁的杂交种其生物量的平均中亲杂种优势约为30％，最高达175．4％。甘蓝型油菜和埃塞俄比亚芥（BBCC，2n=34），     

对基因组原位杂交信号释译可能出现的片面性——来自一个小麦易位系(A-3)中外源遗传物质鉴定的启示

利用基因组原位杂交(GISH)和种子醇溶蛋白电泳(A-PAGE)技术对一个可能携带有10倍体长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum (Host) Liu & Wang)遗传物质的小麦新种质A-3进行了综合鉴定. 用普通小麦"中国春"(Triticum aesticum L. cv. Chinese Spring)基因组(ABD)DNA作探针, 拟鹅观草[Pseudoroegneria stipifolia(Czern e     

源于十字花科种间嵌合体和属问体细胞杂种的2个胞质雄性不育系叶绿体基因组分析

本研究培育了2个新型胞质雄性不育系，一个来源于芜菁与甘蓝间的离体嵌合体，另一个来源于甘蓝与萝卜间的原生质体融合。这些胞质雄性不育系载有Ogura型线粒体基因orf138。     

玉米(Zea mays L.)两个广谱抗病基因rip和pal 1的原位杂交定位

本文以玉米自交系黄早四为供试材料,采用cDNA为探针,对低拷贝小片段的rip和pall基因进行了定位。用生物素标记和相应的酶联级联放大检测系统,在第8和第3染色体长臂上检测到rip基因的杂交信号,信号与着丝粒百分距离分别为23.66±1.32和72.47±3.16。在第5和第4染色体长臂以及第2染色体短臂上检测到pal l基因位点,信号与着     

AFLP揭示的热带和亚热带印度甘蔗品种间的基因组结构和遗传关系

甘蔗（Saccharum spp．）是一种热带植物。在印度，开始于20世纪初期的系统育种育成了适宜亚热带环境的品种。尽管有较长的育种历史，但系统育种者并不了解这些品种的遗传结构。本研究采用扩增片断长度多态（AFLP）方法，鉴定了暇热带和亚热带地区栽培的28个商品甘蔗品种。研究中所用的12个选择性引物组中有11个可以逐个地相互区分全部品种，这表明了这些引物组在鉴别甘蔗品种方面的有用程度。     

全基因组重测序分析4个毛竹变型的秆形和秆色变异

为揭示毛竹重要变型的全基因组突变类型,选取4个有代表性的毛竹变型,采用高通量重测序技术,进行全基因组重测序,测序深度12×。分别提取毛竹4个变型与参考基因组间发生非同义突变的SNP、CDS区发生InDel与SV的基因,比较可以发现,2个秆形变异的竹种圣音竹和厚壁毛竹基因组的变异基因数目和变异类型相近,而2个秆色变异的竹种黄槽毛竹和黄皮花毛竹基因组的变异数目和变异类型相近。4个毛竹变型均存在多个基因同时存在多种类型突变。将变异基因与GO、COG、KEGG等功能数据库进行比对、注释,共获得1 739个参与细胞壁、细胞膜合成的基因,501个细胞骨架构建相关基因,1 785个转录因子相关基因,1 324个信号转导相关基因,104个赤霉素相关基因,76个激素代谢相关基因,1 938个叶绿素合成相关的基因,73个类胡萝卜素合成代谢相关基因和68个花青素合成调控基因,这些差异基因分别在毛竹秆形和秆色调控方面起着重要作用。