水稻基因差异表达与杂种优势的关系分析

【目的】分析水稻强、弱优势组合的基因差异表达模式特征,探讨其与杂种优势之间的关系。【方法】以扬稻6号、明恢63、特青配置的9个杂种F1为材料,利用差异显示PCR技术（differential display polymerase chain reaction,DD-PCR）分别分析分蘖期（叶片）、孕穗期（幼穗）、抽穗期（剑叶）的基因差异表达模式。【结果】同一时期内强优势组G1（父本扬稻6号）、中优势组G3（父本特青）以及弱优势组G2（父本明恢63）在母本特异表达（UNP1）、父本特异表达（UNP2）、F1特异表达（UNF1）、F1特异缺失表达（ABF1）4个基因差异表达模式上存在明显差异;相关分析表明分蘖期叶片UNP2与单株产量呈极显著正相关,来自父本的基因特异表达有利于提高杂种优势;同一优势组在不同时期的表达模式也存在明显差异,反映了基因的时空表达特征;获得19个G1、G2间特异性差异表达的基因片段,分布在除第12染色体以外的其余11条染色体上,主要涉及物质合成与运输、能量代谢、糖类代谢等重要途径。【结论】水稻强、弱优势组合F1在不同生育期基因表达模式存在显著差异,表型性状的差异可以从基因表达模式上得以反映。     

骨干恢复系扬稻6号配组优势研究

以扬稻6号、明恢63、特青3个著名恢复系与广占63-4S、培矮64S、粤泰A等3个具有代表性的不育系配制杂交组合,研究扬稻6号作为骨干恢复系的配组优势。结果表明：扬稻6号与明恢63、特青相比,配制的组合具有明显的生物产量优势和经济产量优势;顶3叶叶姿挺拔,基部节间坚实,抗倒力强;高效叶面积率高;具有高根系活性和光合生产能力。并讨论了扬稻6号在杂种优势上的利用价值。     

扬稻6号差异表达基因与杂种优势关系分析

为探讨扬稻6号的杂种优势分子机理,以扬稻6号、特膏和明恢63配制的强、中、弱优势组合及其亲本为材料,利用DD-PCR技术。分析剑叶和幼穗的基因差异表达类型与主要农艺性状的杂种表现及杂种优势的关系。结果表明：千粒重与剑叶的DMP2（F1和父本表达的条带）和幼穗的UNP1（母本特异表达的条带）、UMONO（F1和双亲都沉默的条带）呈显著正相关,而与幼穗的UNF1（F1特异表达的条带）和MONO（F1和双亲都表达的条带）呈显著负相关。在超亲优势方面千粒重与幼穗的UNF1呈显著负相关。推测杂种优势可能受父本基因型影响较大。此外,分别克隆强、弱优势F1闻差异表达的条带,反Southem鉴定出40个差异表达基因。涉及光合作用、生物运输、逆境应答、转录调控、信号转导、糖代谢、氨基酸代谢等。     

转Bt基因抗虫光温敏核不育系T16S的选育及特性分析

将优质两系恢复系扬稻6号与去选择标记的转Bt基因恢复系明恢63杂交,并与扬稻6号回交后再自交,育成具有抗虫性的水稻恢复系扬稻6号,再用扬稻6号与广占63S杂交,采用PCR分析、试纸条检测、田间自然诱发鉴定,结合系谱选择农艺性状和育性鉴定,育成了具有转基因抗虫性的水稻光温敏核不育系T16S。该不育系对稻纵卷叶螟和三化螟均表现为高抗,与两个恢复系配制的杂交组合也保持良好的抗性;该不育系属于无花粉类型,不育期间花粉败育彻底,在14.5h长日下,育性转换临界温度低于23.5℃。     

普通小麦不同优势杂交种及其亲本之间基因表达差异比较研究

为探讨小麦杂种优势形成的分子机理,本研究选用普通小麦品种（系）3338,6554和2410TD及其强优势杂种Ⅰ（3338×6655）和弱优势杂种Ⅱ（2410TD×6555）,采用mRNA差异显示技术,对生长至三叶一心（即分蘖初期）和产生二级分蘖时（即分蘖盛期）的幼苗叶片基因表达差异进行了比较研究。结果表明,小麦杂种一代苗期基因表达较亲本明显不同,表现为数量水平和质量水平上的差异,但与分蘖初期相比,小麦杂交种与亲本之间在分蘖盛期的基因表达差异更明显,并且在分蘖初期主要为量的表达差异,而生长至分蘖盛期时,质的表达差异比例显著增高,这表明小麦杂交种与亲本间的基因表达差异与发育时期有关。分析发现,强优势杂种Ⅰ与其亲本间的差异表达基因比例明显高于弱优势杂种Ⅱ。另外,无论分蘖初期或盛期,在强优势杂种组合Ⅰ中,增强型和沉默型所占比例均明显高于弱优势杂种组合Ⅱ,而单亲表达减弱型比例则较杂种组合Ⅱ低。本文还对mRNA差异显示中扩增产物的检测方法及杂种和亲本基因表达差异与杂种优势的关系进行了分析和讨论。     

土壤铜污染对不同籼稻品种氮素吸收利用的影响

在盆栽条件下,以6个籼稻品种为供试材料,设土壤铜含量为400.00和51.74 mg·kg-1(CK) 2个处理,研究其对6个籼稻品种氮素吸收利用的影响.结果表明: ①土壤铜处理使IR24总吸氮量显著减少,两优培九、丰优香占、扬稻6号、汕优63总吸氮量明显减少,IR8总吸氮量略有增加; ②土壤铜处理使IR24、IR8成熟期氮素物质生产效率显著下降,两优培九、丰优香占、扬稻6号、汕优63成熟期氮素物质生产效率明显下降; ③土壤铜处理使两优培九、丰优香占、IR8的氮素籽粒生产效率显著下降,扬稻6号、IR24、汕优63的氮素籽粒生产效率明显下降.     

烟草叶片数杂种优势表现及其相关基因差异表达分析

【目的】探究烟草叶片数杂交优势表现,并分析烟草叶片数相关基因的差异表达情况及杂种优势形成的原因,为深入研究烟草叶片数的分子遗传基础和选育叶片数较多的杂交种提供理论依据。【方法】以叶片数差异较大的9个烟草品种（系）为亲本,按照NCⅡ遗传交配设计组配20个杂交组合,并测定亲本和杂交组合的叶片数,计算其杂种优势,从中筛选出强、弱优势组合,利用实时荧光定量PCR检测其叶片相关基因BRI1、BSK3、FLC、FPF1和PHYC的相对表达量。最后,对叶片数相关基因中亲表达优势间及其与叶片数中亲优势进行相关分析。【结果】9个亲本材料的叶片数为20.33～33.22片,以GDH94的叶片数最多,其次是南江三号和毕纳1号,三者间无显著差异（P> 0.05,下同）,但GDH94显著高于其余6个亲本（P< 0.05,下同）,表明供试亲本间的叶片数存在真实的遗传差异。20个杂交组合的叶片数存在明显差异,为20.89～31.33片,以GDH94×南江三号的叶片数最多,以NC82×青梗的叶片数最少,说明采用杂种优势育种方法可选育出烟草叶片数较多的杂交种。20个杂交组合叶片数的杂种优势差异较大,其中中亲优势为-14.71%～11.77%,表现为正向中亲优势和负向中亲优势的组合分别占25%和75%,其中,以K326×GDH88叶片数的正向中亲优势最强,为11.77%,以GDH94×湄潭大蛮烟叶片数的负向中亲优势最强,为-14.71%;NC82×南江三号叶片数的中亲优势最弱,为-0.22%,故选择K326×GDH88和GDH94×湄潭大蛮烟为强优势组合、NC82×南江三号为弱优势组合。不同叶片数相关基因的中亲表达优势之间存在一定的相关性,其中BRI1和BSK3基因的中亲表达优势之间存在显著正相关;FPF1和PHYC基因的中亲表达优势与叶片数杂种优势存在显著负相关。FPF1基因在正向强优势杂交组合K326×GDH88和弱优势组合NC82×南江三号中较其相应亲本下调表达,但负向强优势组合GDH94×湄潭大蛮烟较其亲本上调表达。PHYC基因在正向强优势组合K326×GDH88和弱优势组合NC82×南江三号中较其相应亲本下调表达,但在负向强优势组合GDH94×湄潭大蛮烟较其亲本上调表达。【结论】K326×GDH88组合的叶片数杂种优势最大,具有较大的高产潜力。FPF1和PHYC基因参与调控烟草叶片数杂种优势的形成,其下调表达是烟草叶片数性状杂种优势形成的分子基础,可指导亲本选配,提高烟草杂交选育效率。     

水稻光温敏雄性核不育系扬稻6号S不育基因的遗传分析与分子定位

扬稻6号是目前两系杂交籼稻生产中应用面积最大的恢复系,通过"实践八号"育种专用卫星搭载扬稻6号进行航天诱变,筛选出一个光温敏雄性核不育系扬稻6号S。以扬稻6号S与井冈旱稻1号杂交并回交的F2及BC2F2为定位群体进行不育基因的遗传分析。结果表明:扬稻6号S不育性受1对隐性不育基因(暂命名为ptgms2-2)调控,该不育基因被定位于第2染色体标记InDel 2-4085和InDel 2-5846之间,物理距离为200kb。对候选基因进行测序分析,发现在开放阅读框内起始密码子下游70~71bp处存在差异,扬稻6号为GC,扬稻6号S为TA,2个碱基突变导致密码子由GCG变为终止密码子TAG。     

6-BA处理对水稻根系中后期生长的影响

为探寻超级杂交稻根系早衰的解决方法,采用两优培九(培矮64S×9311,两系超级杂交稻组合)、汕优63(珍汕97A×明恢63,三系杂交稻组合)与湘洲8号(常规中稻品种)3个不同类型的水稻品种(组合),于孕穗期和抽穗期进行20 mg/L 6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)叶面喷施效果试验.结果表明:不同类型水稻品种(组合)在孕穗期适当地喷施6-BA,能够增加其不定根数量,在抽穗期喷施能够减缓不定根的衰老,喷施6-BA,能显著或极显著增加孕穗期、抽穗期单株不定根总长,促进前期根系最长根长的增加(后期效果不明显);激素处理能够提高水稻生育中后期的单株根干重和根体积.     

美洲黑杨生长及基因表达差异

以9年生美洲黑杨50号、36号及F1子代为材料,对美洲黑杨亲子代的生长变异和杂种优势进行了研究,并利用mRNA差异显示技术对美洲黑杨亲子代的基因表达差异进行研究。结果表明:美洲黑杨F1子代间生长量存在丰富的遗传变异,树高平均变异系数是24.59%;胸径平均变异系数是29.88%。美洲黑杨F1子代在苗期有12.2%的单株生长超过双亲,其平均中亲优势和超亲优势分别为42.05%和32.51%;而9年生的中亲优势和超亲优势分别是22.7%和12.0%。美洲黑杨亲子代间的基因表达差异明显,共找到57个表达差异基因,表达存在着3种量的差异类型和6种质的差异类型。在所有基因表达中父本特异表达基因在杂种一代中受抑制型所占比例最高(21.1%),子代特异表达基因最少(5.3%),母本(50号)基因对子代杂种优势的贡献要大于父本。     

鹅掌楸种间杂交组合叶芽发育时期基因表达的差异

以鹅掌楸属植物正反交2个组合为材料,利用DDRT-PcR技术,研究其在不同生长发育阶段基因表达的差异.结果表明:2组合总条带表达数都是在生长旺盛期最大,休眠期次之,萌动期最小.杂种鹅掌楸H×M和BM×J的双亲共沉默型(Ⅰ)、杂种特异表达型(Ⅱ)在不同生长时期均存在极显著差异.而单亲表达一致型(Ⅲ)、单亲表达沉默型(Ⅳ)...     

中棉所47及其亲本苗期根和叶基因差异表达研究

 以国审高优势杂交棉中棉所47及其亲本苗期的根尖和顶尖叶为研究材料，采用差异显示技术（DDRT-PCR）分析了苗期杂种与亲本的根、叶基因表达差异，并结合中棉所47及其亲本的产量性状，分析了苗期基因表达差异与产量性状优势之间的关系。结果表明：（1）苗期根和叶基因表达有差异的带分别占总统计带数的38.8%和65.2%，叶基因表达有差异的带比根丰富得多，说明一些对杂种优势起作用的基因可能在叶中开始表达；（2）杂种和亲本间存在显著的基因表达差异，这些差异表达分为4种类型：I．双亲共沉默型；II．单亲表达沉默型；III．杂种特异表达型；IV．单亲表达一致型。在根中，这4种比例分别为6.5%、10.6%、6.5%和15.2%；在叶中，这4种类型比例分别为 4.4%、17.9%、15.1%和27.8%，两器官基因差异表达的类型比例趋势基本一致，单亲表达一致型所占比例最高，说明苗期这种表达类型可能对杂种优势的形成起主要作用；（3）进一步分析中棉所47的产量构成因素，单株铃数增加是杂种高产主要原因，进一步表明，苗期单亲基因表达一致型可能对杂交种后期单株成铃数的增加有较大的贡献。上述结果表明，苗期基因表达差异与杂种优势的形成存在着密切关系。     

芸薹种蔬菜杂交种及其亲本莲座期基因差异表达与杂种优势的关系

 以'矮脚黄'白菜自交系（97-3-2）、'黄心乌'自交系（003-27）、'上海青'自交系（98-4-2）、'黄芽菜'自交系（97-8-6）和'白蔓菁'芜菁自交系（001-24）为亲本及其杂交所得6个F1代为材料，利用cDNA-AFLP技术，分析杂种与亲本莲座期叶片的基因差异表达类型与构成主要生物学产量性状的杂种优势关系。结果表明，基因的差异表达与杂种优势的形成有密切关系，相关分析发现双亲共沉默（ABF1）与叶片数杂种优势呈显著正相关；单亲表达沉默（UNP）与株高杂种优势呈显著正相关。     

牛早期胚胎发育中差异基因的表达研究

利用mRNA差异显示技术成功筛选到牛早期胚胎差异表达的3个基因,即calm3、trm112l和clip1,并通过RT-PCR技术检测了各基因在卵母细胞、8细胞期和囊胚期的表达情况。结果显示,在卵母细胞和8细胞期胚胎,基因calm3和trm112l的表达量无显著性差异,而在囊胚期的表达量与前两个时期的表达量存在显著性差异,推测这两个基因在牛胚胎发育过程中的表达可能属于母型调控, 提示该基因在卵母细胞成熟和合子基因激活中起一定作用。基因clip1在牛卵母细胞、8细胞期和囊胚期的表达量均无显著性差异,可能既存在母型调控又存在合子型调控。基因calm3、trm112l和clip1在牛早期胚胎发育过程中mRNA表达量存在时间性差异,可能与其参与不同的生理活动有关。     

罗氏沼虾TLRs基因表达差异分析

[目的]探究罗氏沼虾Toll样受体(TLRs)基因(MrToll1、MrToll2和MrToll3)在不同组织中及感染溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)后不同时间鳃组织的表达量差异变化,为揭示罗氏沼虾TLRs在应对病害等免疫方面的表现和作用机理提供参考依据.[方法]利用实时荧光定量RT-PCR分别检测MrToll1、MrToll2和MrToll3基因在罗氏沼虾肌肉、鳃、肝胰腺、心脏、胃、肠、血淋巴、神经节、眼柄等不同组织中的相对表达量,并以同样方法检测罗氏沼虾感染溶藻弧菌后TLRs基因的相对表达量变化情况.[结果]罗氏沼虾MrToll1、MrToll2和MrToll3基因在各组织中广泛表达,但存在组织表达差异性.MrToll1和MrToll2基因在鳃组织中的相对表达量最高,分别是在肝胰腺中相对表达量的19.26和20.03倍;MrToll3基因在神经节中的相对表达量最高,是在肝胰腺中的10.13倍.感染溶藻弧菌悬液后,罗氏沼虾死亡率随时间的推移不断升高,至注射感染72 h时死亡率达峰值(64%),随后不再出现死亡.感染溶藻弧菌后罗氏沼虾MrToll1基因表达量呈先升高后下降的变化趋势,注射感染后24 h的表达量达峰值;Mrtoll2基因表达量呈下降—升高—下降—升高的波动变化趋势,注射感染后24 h的表达量达峰值;MrToll3基因表达量急剧下降,且维持在较低水平.[结论]罗氏沼虾MrToll1基因是鳃组织抵御细菌感染的主要应答基因,MrToll2基因可能参与鳃组织的其他免疫活动,MrToll3基因的调控机制尚未清晰.     

两套鉴别品种对云南稻瘟病菌株鉴别能力的比较

 【目的】比较日本鉴别品种和国际水稻研究所（IRRI）以中国普感品种丽江新团黑谷为回交亲本选育的水稻近等基因品系的鉴别能力。【方法】应用云南省3个稻作区27个县（市）采集、分离的418个稻瘟病菌分生孢子单孢菌株,分析两套水稻鉴别品种的鉴别能力,两套材料各由9个携带不同主效抗稻瘟病基因的品种组成,一套为日本鉴别品种,另一套为2个日本鉴别品种和7个以普感品种丽江新团黑谷为背景的近等基因系（IRBL鉴别品系）组成。【结果】以普感品种丽江新团黑谷为回交亲本选育的IRBL鉴别品系有较高的鉴别能力。IRBL鉴别品系可鉴定出126个小种,而日本鉴别品种鉴定出的小种数仅为95个。【结论】使用遗传背景一致,主效抗病基因不同的鉴别品种是较为理想的,有较高的鉴别能力。     

Differential Gene Expression Between Hybrids and Their Parents During the Four Crucial Stages of Cotton Growth and Development

The study aims to clarify the differential gene expression between cotton hybrids and their parents in order to better understand the molecular basis of cotton heterosis. The research focused on cotton heterotic and lower heterotic hybrids and their parents during the four crucial stages, which were analyzed using a differential display technique. The results indicated that there were both quantitative and qualitative differences in gene expression amongst them. The quantitative differences include over- and under-expression of parental genes and the dominant expression of highly-expressed parental genes in hybrids. In contrast, the qualitative differences are the following： （i） Bands were observed in both parents but not in the F1 hybrid （BPnF1）; （ii） bands occurred in either of the parents but not in the F1 hybrid （UPnF1）; （iii） bands presented only in the F1 hybrid but not in either of the parents （UF1nP）; and （iv） bands were detected in either of the parents and the F1 hybrid （UPF1）. Overall, the major differences of gene expression occurred in the qualitative level and four related differential patterns were observed. Furthermore, the amount of differential patterns during the flowering stage was relatively higher than those of other stages. At this juncture, both the amount of hybrid-specific expression patterns at flowering stage and the silenced expression patterns at boll-forming stage in highly heterotic hybrids were found higher than those in the lower heterotic ones. It was concluded that significant differences of gene expression in leaves were present between cotton hybrid and its parents during the whole growing stages. Hence, these differences might be responsible for the observed cotton heterosis.     

白花泡桐茎和叶差异表达的cDNA-SRAP分析

以白花泡桐茎和叶为材料,利用cDNA-SRAP分子标记技术,对其进行基因表达的差异分析。从64对引物中筛选出25对扩增效果较好的引物对进行扩增,检测得到36个差异片段,2次PCR扩增重复率为66.8%。经挑选回收、克隆和测序,最终测得23条差异片段序列,长度主要在400~1 700bp之间。经BLASTX进行比对和功能分析,16条与已知功能基因有较高同源性,包含能量与代谢(34.78%)、蛋白质合成(8.70%)、细胞壁相关(4.35%)、信号传导与胁迫响应(8.70%)及复合影响(13.04%)等多个方面;7条与未知功能基因序列有较高同源性。