黄瓜中导入野生酸黄瓜外源DNA片段的分子验证

【目的】对栽培黄瓜(Cucumis sativus L.,2n=14)与野生酸黄瓜(Cucumis hystrix Chakr.,2n=24)经远缘杂交和多代回交、自交而来的渐渗系进行分子标记分析和表型鉴定,旨在为黄瓜导入酸黄瓜外源DNA片段提供相应依据。【方法】从分子标记分析、DNA序列比对和农艺性状表现上对各渐渗系和双亲进行研究。【结果】渐渗系与栽培黄瓜存在13.2%的遗传多态性,包括供体特异带、缺失带和产生的新带。利用RAPD引物D-11和SSR引物06632在渐渗系中分别扩增出约310bp和150bp的酸黄瓜特异带,序列分析表明其与酸黄瓜相应DNA片段的相似性分别为92.93%和96.48%,碱基差异分别为41个和9个,包括碱基转换、颠换和缺失。表型鉴定发现其呈现出酸黄瓜的遗传特性。【结论】野生酸黄瓜DNA已渐渗进入栽培黄瓜基因组,同时发生了少量不同类型的变异。     

小麦脱水素基因WZY2的克隆及其序列分析

【目的】对小麦类脱水素基因进行克隆与分析,为深入研究植物脱水素的结构及其在耐旱中的可能功能提供理论依据。【方法】利用PEG胁迫处理小麦幼苗,采用RACE方法,从干旱诱导的郑引1号小麦中获得脱水素基因,采用生物信息学方法对该基因进行耐旱功能分析。【结果】获得了小麦脱水素基因新成员WZY2的全长序列,其长度为849 bp,含1个459 bp的开放阅读框,编码152个氨基酸。该氨基酸序列具有明显的脱水素类蛋白特征(K片段),由2个K片段、1个S片段和1个Y片段组成,属于YSK2型脱水素。该脱水素具有较高的亲水性,表明该蛋白在束缚自由水、稳定膜结构方面有一定作用。【结论】从水分胁迫的郑引1号小麦中克隆的脱水素基因WZY2属于YSK2型脱水素。     

小麦NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

【目的】拟利用同源序列法分离小麦抗病基因同源片段。【方法】根据已克隆植物抗病（R）基因NBS-LRR保守区段设计两对引物，采用RT-PCR方法对小麦抗叶锈病近等基因系材料TcLr35 的RNA进行扩增。【结果】 获得了3个通读的小麦抗病基因NBS-LRR类抗病基因同源片段PS13-1、PS13-2和S2A2，长度分别为239bp、289bp和539bp，编码78、84和177个氨基酸。核苷酸比较分析表明，PS13-1和PS13-2与已克隆小麦抗白粉病基因PM3b同源性为91%；S2A2与大麦一个来源于mRNA的同源片段同源性为91%；经BLASTp比较，3个片段均含有NB-ARC保守结构域，与已知抗病基因I2C-1，L6，RPS2等相应区域相一致，具有抗病基因NBS特征结构域（P环、激酶2a等）。Northern杂交分析表明，3个同源片段在小麦叶片中为低丰度组成型表达。【结论】本研究在TcLr35小麦中成功获得了抗病基因同源序列，为最终克隆小麦抗叶锈病基因奠定了基础。     

与黄瓜抗黑星病基因连锁的分子标记研究

【目的】筛选与黄瓜抗黑星病基因连锁的分子标记，探讨黄瓜抗病材料鉴定和选择的分子方法。【方法】以黄瓜抗黑星病和感黑星病亲本组合（Q6×Q12）的F2分离群体为试材，采用BSA法和AFLP技术筛选与黄瓜抗黑星病基因连锁的分子标记。【结果】AFLP引物组合E20M64在抗病池和感病池间约130 bp处表现多态性。经F2单株分析，在抗病个体中扩增出了约为130 bp的特异片段，而感病个体无此条带。该特异标记与黑星病抗性基因紧密连锁，遗传距离为4.83 cM。测序结果显示，目标片段的大小为125 bp，并将该标记转换为了SCAR标记。【结论】提供了黄瓜黑星病抗性鉴定的分子手段，可用于分子标记辅助育种。     

黄瓜叶酸合成关键基因克隆与分析

【目的】分析黄瓜基因组中与叶酸合成代谢相关的基因数量、定位以及表达特征,对关键酶基因进行生物信息学分析与克隆,旨在为黄瓜叶酸合成调控研究奠定基础。【方法】根据已报道的拟南芥叶酸合成相关基因,利用黄瓜基因组数据库中9930_V3版本进行BLAST比对。利用MapChart绘制黄瓜染色体物理图谱并对基因定位。利用qRT-PCR分析这些基因在黄瓜果实发育不同时期和不同材料中的表达量。通过MEGA、WebLOGO、ExPASy等工具对关键酶基因进行生物信息学分析。通过PCR扩增对关键酶基因进行克隆,并测序分析基因的序列差异。【结果】同源比对获得19个黄瓜叶酸代谢相关基因,这些基因不均匀分布在黄瓜7条染色体上,且以Chr.4和Chr.5上分布最多。通过对其中11个调控叶酸合成的基因在测序黄瓜9930果实发育不同时期以及果实叶酸含量高低差异显著的2份材料的表达量分析,发现CsFPGS、CsHPPK/CsDHPS和CsDHNA 3个基因与果实叶酸含量变化趋势完全一致;CsADCS、CsADCL、CsDHNA、CsHPPK/CsDHFS、CsFPGS、CsDHFS等基因的表达量在2份材料中具有显著差异。通过对2个调控叶酸合成限速步骤的关键酶基因CsGCHI和CsADCS的蛋白序列及蛋白结构域分析,发现各物种中CsGCHI的同源基因均具有2个GTP_cyclohydroI结构域;CsADCS的同源基因均具有2个GATase结构域、1个Anth_synt_I_N结构域和1个Chorismate_bind结构域。它们在不同物种中高度保守,进化树分析亲缘关系近的物种聚类到一起。分别扩增黄瓜果实低叶酸含量自交系65G和高叶酸含量自交系02245中CsGCHI和CsADCS的同源基因,序列分析表明CsaV3_1G041250全长为3 012 bp,CDS序列长度为1 413 bp,3个SNP位点的突变导致了氨基酸序列的变异;CsaV3_7G026240全长为3 047 bp,CDS长度1 407 bp,序列无变异;CsaV3_5G036360全长7 941 bp,CDS序列长度为2 706 bp,序列无变异。【结论】鉴定出19个不均匀分布在7条染色体上的黄瓜叶酸代谢相关基因,基因CsFPGS、CsHPPK/CsDHPS、CsDHNA和CsADCS是影响黄瓜果实叶酸含量变化、导致叶酸含量高低显著差异的关键基因,调控叶酸合成限速步骤的关键酶基因GCHI及ADCS功能相对保守,CsGCHI在65G、02245中有3个SNP位点的突变导致了氨基酸序列的差异。     

棉蚜HSP70基因cDNA片段的克隆和序列分析

【目的】克隆棉蚜HSP70基因cDNA片段,并分析其基因序列。【方法】采集黄色型和绿色型棉蚜,实验室饲养4~5代形成单克隆系,温度处理后提取总RNA备用。根据已知昆虫HSP70基因的保守性区域,设计特异性引物,采用RT-PCR方法扩增棉蚜HSP70基因的部分序列,测序后进行核苷酸和推导的氨基酸序列分析。【结果】RT-PCR扩增得到一条长度783 bp左右的HSP70基因cDNA片段。测序结果显示,所得cDNA片段长度为783bp(GenBank登录号为:EU109426),且黄色型和绿色型棉蚜的核苷酸序列一致,编码261个氨基酸残基。由棉蚜该片段推导的氨基酸序列与其他昆虫的同源性较高。【结论】获得了棉蚜HSP70基因783 bp的cDNA片段,该片段编码261个氨基酸残基。     

黄瓜叶酸合成关键基因克隆与分析

【目的】分析黄瓜基因组中与叶酸合成代谢相关的基因数量、定位以及表达特征,对关键酶基因进行生物信息学分析与克隆,旨在为黄瓜叶酸合成调控研究奠定基础。【方法】根据已报道的拟南芥叶酸合成相关基因,利用黄瓜基因组数据库中9930_V3版本进行BLAST比对。利用MapChart绘制黄瓜染色体物理图谱并对基因定位。利用qRT-PCR分析这些基因在黄瓜果实发育不同时期和不同材料中的表达量。通过MEGA、WebLOGO、ExPASy等工具对关键酶基因进行生物信息学分析。通过PCR扩增对关键酶基因进行克隆,并测序分析基因的序列差异。【结果】同源比对获得19个黄瓜叶酸代谢相关基因,这些基因不均匀分布在黄瓜7条染色体上,且以Chr.4和Chr.5上分布最多。通过对其中11个调控叶酸合成的基因在测序黄瓜9930果实发育不同时期以及果实叶酸含量高低差异显著的2份材料的表达量分析,发现CsFPGS、CsHPPK/CsDHPS和CsDHNA 3个基因与果实叶酸含量变化趋势完全一致;CsADCS、CsADCL、CsDHNA、CsHPPK/CsDHFS、CsFPGS、CsDHFS等基因的表达量在2份材料中具有显著差异。通过对2个调控叶酸合成限速步骤的关键酶基因CsGCHI和CsADCS的蛋白序列及蛋白结构域分析,发现各物种中CsGCHI的同源基因均具有2个GTP_cyclohydroI结构域;CsADCS的同源基因均具有2个GATase结构域、1个Anth_synt_I_N结构域和1个Chorismate_bind结构域。它们在不同物种中高度保守,进化树分析亲缘关系近的物种聚类到一起。分别扩增黄瓜果实低叶酸含量自交系65G和高叶酸含量自交系02245中CsGCHI和CsADCS的同源基因,序列分析表明CsaV3_1G041250全长为3 012 bp,CDS序列长度为1 413 bp,3个SNP位点的突变导致了氨基酸序列的变异;CsaV3_7G026240全长为3 047 bp,CDS长度1 407 bp,序列无变异;CsaV3_5G036360全长7 941 bp,CDS序列长度为2 706 bp,序列无变异。【结论】鉴定出19个不均匀分布在7条染色体上的黄瓜叶酸代谢相关基因,基因CsFPGS、CsHPPK/CsDHPS 、CsDHNA和CsADCS是影响黄瓜果实叶酸含量变化、导致叶酸含量高低显著差异的关键基因,调控叶酸合成限速步骤的关键酶基因GCHI及ADCS功能相对保守,CsGCHI在65G、02245中有3个SNP位点的突变导致了氨基酸序列的差异。     

与黄瓜全雌性基因连锁的SSR分子标记

黄瓜(Cucumis sativus L.)是重要的蔬菜栽培作物,其雌花率的高低直接影响着黄瓜产量。目前优良的黄瓜品种都具备全雌性或强雌性特征,全雌性也是黄瓜优势育种的重要途径。但由于黄瓜性别表现受到遗传和环境等多种因素的影响,传统的从表型上进行全雌性基因的选择效率不高。然而,借助与目的基因相连锁的分子标记进行辅助育种能直接从基因型上对后代单株进行选择,准确率高,能够在苗期进行性型鉴定,从而大大地提高育种效率。以全雌品系240-1-2-2-3-1自交系和弱雌品系3-5-1-3-2-1-1-1-1-2及其F1、F2、BC1P1和BC1P2世代为试验材料,进行田间鉴定和遗传规律分析。结果表明:黄瓜性别表达由寡基因控制,并受到一些背景基因的修饰;黄瓜全雌性相关基因遗传模型符合加性-显性-上位性遗传模型。利用PCR技术和SSR分子标记方法,通过亲本、F2全雌和全雄基因池筛选,从699对SSR引物组合中获得稳定的多态性引物组合2对,即CSWCT25和SSR18956;经回收、测序,特异片段全长分别为331bp和145bp,与黄瓜全雌性基因的连锁距离分别为7.7cM和6.8cM,均可用于黄瓜全雌系品种的辅助选育。     

花生栽野杂交后代抗病基因类似物的克隆与分析

【目的】在花生野生种、栽培种及栽野杂交后代中,克隆抗病基因类似物(Resistance gene analog,RGA)相关基因片段,为抗病基因的进一步分离、鉴定及利用奠定基础。【方法】以14个花生栽野杂交种和2个抗病花生亲本为材料,应用PCR方法扩增来自基因组DNA的抗病基因类似物序列,并分析其同源性。【结果】扩增出15条来自基因组DNA的抗病基因类似物序列,序列长度在500bp左右,由此推导出的15条氨基酸序列含有典型的NBS保守区的N端糖基化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、N-豆蔻酰化位点。15条花生RGA氨基酸序列间的同源性在73.2%~100.0%,与已发表的花生抗病基因类似物的相似性较高,达72.1%~100.0%;与已知的其他作物的抗病基因编码的氨基酸序列有34.1%~54.6%的同源性。【结论】分离到的15个花生抗病基因同源片段为抗病基因的部分序列。     

黄瓜CSHSP70基因内含子结构分析

 【目的】探明黄瓜CSHSP70基因的内含子数目及其结构特点。【方法】根据黄瓜CSHSP70基因cDNA序列设计引物，应用PCR技术从gDNA中克隆CSHSP70基因，采用RT-PCR技术验证内含子的存在。【结果】经测序与拼接，得到长度为4 056 bp的黄瓜CSHSP70基因，它包含7个内含子。经分析发现这些内含子富含A•T，具有类似启动子和HSE核心结构的序列存在。对黄瓜、甜瓜和丝瓜CSHSP70基因部分序列的比较分析表明，该基因在这3个葫芦科作物中具有很强的保守性。【结论】内含子存在的特殊结构表明其可能对该基因表达具有调控作用。     

侵染荷兰郁金香的郁金香碎色病毒和黄瓜花叶病毒的RT-PCR检测

以从荷兰引进的4个郁金香品种病株为材料,利用马铃薯Y病毒的简并引物和黄瓜花叶病毒CP基因的一对特异引物,通过RT-PCR技术分别扩增出与预期大小相一致的1 800 bp和840 bp左右的片段,而对照无任何产物.感受态转化后,进行测序,结果表明田野、多道多、雪莉和克思尼4个品种中均能检测到郁金香碎色病毒和黄瓜花叶病毒.     

Analysis of 50 Cucumber Accessions by RAPD Markers

Genetic diversity of 50 cucumber (Cucumis sativus L.) accessions from American, Holland,Japan and China was detected and evaluated using RAPD markers. 25 selected primers produced 215 scorable polymorphic RAPD bands and the ratio of polymorphism is 86.98%. Four main groups of cucumber accessions could be distinguished from UPGMA analysis: Occidental cucumber, South-China cucumber, North-China cucumber and Xishuangbanna cucumber. Our result confirmed that cucumber is a narrow-based germplasm, nevertheless RAPD analysis was still useful in cucumber genotypic differentiation. More significantly, Xishuangbanna cucumber (Cucumis sativus L. Var Xishuangbannanesis Qi et Yuan), a mutation of cucumber, was clustered together to a special group in the study, which imlalied its special status in cucumber germplasm.     

黄瓜霜霉病和白粉病病原菌的rDNA-ITS序列分析

为了应用分子特征确定黄瓜霜霉病和白粉病的病原菌种类,扩增、测定了上海地区黄瓜霜霉病菌和白粉病菌的核糖体DNA内转录间隔区(rDNA-ITS)序列,依据rDNA-ITS序列特征分析了两种病原菌种类,以及与近缘种的差异性。结果显示,黄瓜霜霉病菌的rDNA-ITS1和rDNA-ITS2长度分别为141和406 bp,rDNA-ITS1 GC含量为41.13%,rDNA-ITS2 GC含量为46.80%(闵行区株和金山区株)或46.55%(浦东新区株),rDNA-ITS序列在种内保守性很高,种间差异性与亲缘关系呈正相关,分子特征证实研究的黄瓜霜霉病病原菌为古巴拟霜霉菌;黄瓜白粉病菌的rDNA-ITS1和rDNA-ITS2长度分别为136和89 bp,GC含量分别为59.56%和66.29%,rDNA-ITS序列在研究材料中保守,与瓜类单囊壳(Sphaerotheca cucurbitae)完全相同,但与形态鉴别的结果Sphaerotheca fuliginea差异高达4.5%,提示黄瓜白粉病病原菌的种类需进一步澄清和确定。     

黄瓜非特异性脂质转移蛋白基因的序列分析及细菌性角斑病菌浸染下的表达

非特异性脂质转移蛋白(nsLTP)是植物中大量存在的小分子脂类结合蛋白,具有抗菌防御功能。分析黄瓜非特异性脂质转运蛋白基因nsLTP的序列特征及其在细菌性角斑病菌浸染过程中的表达模式,对其应用于黄瓜等农作物转基因工程,增强作物抗病性具有重要意义。在黄瓜叶cDNA文库中,获得非特异性脂质转移蛋白(nsLTP)cDNA序列,命名为CsnsLTP;该基因全长566 bp,编码121个氨基酸残基;序列分析表明,该基因具有N端信号肽,具有nsLTP家族共有的典型保守区域,属nsLTP家族基因。实时荧光定量PCR分析表明,CsnsLTP在黄瓜叶中有表达。在黄瓜细菌性角斑病菌浸染下,该基因在黄瓜叶中表达增高,并随浸染时间的延长而增强,明显受黄瓜细菌性角斑病菌的诱导,推测该基因在抵御黄瓜细菌性角斑病菌浸染时具有重要作用。     

不同性别黄瓜中的EIN3序列分析

以WI1983G(全雌,G)和WI1983H(两性,H)近等基因系为材料,对EIN3序列进行分析,发现它们分别在153 bp和501 bp处出现两个单核苷酸多态性(SNPs).根据两个SNPs获得了1个可在黄瓜雌性植株上特异扩增的标记.初步推测,EIN3因为两个SNPs导致基因表达发生变化,使植株表现出对乙烯不同的敏感性,可能是最终不同性别表达方式的主要原因之一.     

猕猴桃品种"皖翠"芽变位点的SCAR标记研究

对 "海沃德"与"皖翠"RAPD扩增的2条分子量为740 bp、649 bp的特异带,进行了分离、纯化、克隆与测序,根据测序结果设计出4条20 bp的特异引物,进行SCAR-PCR扩增.SCAR-PCR扩增结果显示,分子量为649 bp的特异带在"皖翠"与"海沃德"中都扩增出了条带,说明"皖翠"这一RAPD扩增特异带并不存在;"皖翠"扩增出现了分子量为740 bp的特异带,而"海沃德"未出现此带,证明"海沃德"与"皖翠"存在此变异位点,成功地将"皖翠"变异的RAPD标记转化为SCAR标记,此标记可应用于"皖翠"品种的快速鉴定.     

rDNA-ITS sequence analysis of pathogens of cucumber downy mildew and cucumber powdery mildew

To determine the pathogens of cucumber downy mildew and cucumber powdery mildew by molecular marker, we amplified and sequenced the rDNA-ITS region of the pathogens of cucumber downy mildew and cucumber powdery mildew collected from the Shanghai region. The intra-/interspecific sequence difference was analyzed by rDNA-ITS sequence. The results show that the length of rDNA-ITS1 and rDNA-ITS2 of cucumber downy mildew’s pathogen was 141 bp and 406 bp, respectively, with GC contents of 41.13% in ITS1 and 46.8% (Minhang and Jinshan District, sm1 and sm2) or 46.55% (Pudong District, sm3) in ITS2. The rDNA-ITS sequence was intraspecific conservation. The interspecific difference was related with their kin relationship. The pathogen of cucumber downy mildew was identified as Pseudoperonospora cubensis by molecular marker. The length of rDNA-ITS1 and rDNA-ITS2 of cucumber powdery mildew’s pathogen was 136 bp and 89 bp, respectively, with GC contents being 59.56% and 66.29%, and rDNA-ITS sequence being highly conservative in this study that was the same as Sphaerotheca cucurbitae. But the sequence difference between the strains in the Shanghai region in this study with S. fuliginea was 4.5%, which was identified by morphology. It is suggested that the pathogen of cucumber powdery mildew should be further clarified and determined. __________ Translated from Journal of Northwest A & F University (Nat. Sci. Ed.), 2007, 35(10): 155–158 [译自: 西北农林科技大学学报(自然科学版)]     

百合上黄瓜花叶病毒的一步RT-PCR检测

根据黄瓜花叶病毒的外壳蛋白基因序列设计、合成引物,采用Trizol快速提取百合感病组织和健康组织的总RNA,运用RT-PCR两步法和一步法都可从感病组织中扩增出与预期的335 bp大小一致的目标片段,而健康组织无此扩增产物。两种方法相比,一步RT-PCR法特异性强、灵敏度高、省时经济、程序简单,达到了快速检测的目的。