调控小麦春化发育特性的相关基因研究进展

小麦春化发育过程主要受VRN1、VRN2、VRN3等基因的调控。对小麦春化基因的研究进展及其互作关系进行了综述,指出小麦VRN1基因经低温诱导可以加速植株茎尖由营养生长向生殖生长转变,VRN1的3个部分同源基因的等位变异是小麦春化发育特性差异的主要决定因子;VRN2基因是一个开花抑制因子,其核心作用结构域的单碱基突变会使基因失去功能;VRN3基因被长日照诱导,可促进植株开花,基因的等位差异对小麦开花时间早晚有显著影响。VRN1、VRN2、VRN3 3个主要春化相关基因之间的互作共同调控小麦开花的春化响应途径。     

萝卜抽薹开花相关基因的研究进展

通过构建萝卜抽薹开花相关基因的cDNA文库,获取大量的EST序列,并与十字花科模式植物拟南芥、白菜等进行比较基因组学研究,研究结果显示:萝卜与拟南芥、白菜等植物基因组具有很高的同源性,控制抽薹开花的相关基因在不同物种中具有保守性。拟南芥抽薹研究表明,抽薹开花过程受多基因控制,具有多种调控途径。抽薹开花是一个复杂的过程,其中FLC、FT、LFY等基因处于关键位置。目前这些关键基因在萝卜EST序列中已经发现了同源片段,并进行了一些基因克隆,结合萝卜基因组测序的完成,未来萝卜抽薹研究将进入基因功能验证和全基因组调控模式研究之中。     

高等植物春化作用的分子基础及调控机制

春化作用对控制高等植物开花具有重要的作用,它是一个由多基因相互作用并受环境因素(温度、光周期等)影响的复杂过程。双子叶植物拟南芥与单子叶植物谷物中春化关键基因是不同的。春化状态在有丝分裂中传递,在有性生殖的下一代中重建。综述了春化作用促进途径中春化相关基因的功能以及开花的表观遗传调控。     

暗期中断对萝卜抽薹开花的影响

萝卜经过春化后不同的暗期中断时间、处理天数的实验 ,结果表明 :春化 3 0d后黑夜中间暗期中断处理 1h ,持续 15d以上就可以引起萝卜在短日照的条件下抽薹开花。不同的品种对处理条件的要求也不同 ,与其遗传背景有关     

萝卜种质资源抽薹性状鉴定及评价

为筛选耐抽薹萝卜种质,丰富我国耐抽薹萝卜资源,本研究对105份不同类型的萝卜种质进行人工春化室内抽薹鉴定和春季大田分期播种抽薹鉴定。结果表明,国内红皮白肉萝卜资源中有耐抽薹种质;在春化过程中对日照、温度敏感的种质,两种抽薹鉴定方法所得结果存在差异;杂交、回交等育种措施对耐抽薹特性变化有影响。     

大白菜新品种"冠春"的春化特性及其遗传表现

以抗抽薹春大白菜新品种“冠春”正反交及其亲本为试材,通过萌动种子人工春化处理,研究了其春化和遗传特性。结果表明,春大白菜“冠春”萌动种子在4-5℃持续春化处理20 d后,平均显蕾时间45 d,平均开花时间53 d;不同春化时间下,“冠春”正反交的春化表现一致,而且均较其双亲冬性弱,说明该品种的抗抽薹性由细胞核基因控制,并表现隐性遗传;随春化时间延长,平均显蕾时间和显蕾持续时间缩短,绝对开花时间变化不大,因此在春大白菜育种中应将显蕾时间作为重要指标;在20 d或25 d不完全春化条件下,抗抽薹微效基因得到表达,材料内部的差异明显,可以通过选择积累晚抽薹微效基因提高晚抽薹性。在25 d和30 d处理下,“冠春”开始显蕾和开始开花的时间相同,春化效果趋于稳定。     

萝卜抽薹相关SRAP分子标记筛选与分析

利用抽薹性状差异较大的晚抽薹萝卜品种L2和早抽薹萝卜品种E6配制杂交组合,构建F2群体。通过田间调查,选用极晚和极早抽薹单株分别构建晚抽池(BSA-1)和早抽池(BSA-2),用288对SRAP组合对两亲本进行PCR分析,共筛选出166对SRAP引物组合。通过2个基因池及基因池中各单株对筛选出的引物进行复筛,获得引物组合me3+em9,其在晚抽池中可扩增出多态性片段LB;对156株F2单株进行验证发现,LB与晚抽薹基因紧密连锁,其遗传距离为5.7 cM。     

芸薹属作物开花相关性状的遗传和分子标记研究进展

芸薹属作物的抽薹时间和开花时间是两个与商品性关系重要的数量性状。从模式植物拟南芥春化的分子机理、芸薹属作物抽薹开花期性状的遗传学研究与分子标记研究以及芸薹属作物抽薹开花期QTLs的研究等几个方面,综述芸薹属作物抽薹、开花期等数量性状的研究进展,为今后从事相关研究奠定理论基础。     

马铃薯StASR基因的生物信息学分析及基因克隆

将拟南芥AtASR基因核苷酸序列作为查询序列,在NCBI数据库中进行BLAST比对,得到马铃薯StASR基因（GenBank登录号：XM＿006359742）的序列。通过生物信息学分析发现,该基因位于4号染色体上,基因长度为654 bp,编码108个氨基酸残基,其编码的蛋白质具有典型的ABA/WDS保守结构域。启动子区域分析后发现,马铃薯StASR基因含有水分响应元件MYCATERD1、冷胁迫响应元件DRECRTCOREAT和盐胁迫响应元件GT1GMSCAM4等多种与非生物胁迫响应相关元件以及马铃薯生长发育相关顺式作用元件,对其进行蛋白质互作网络的分析发现与低温、水分胁迫等基因互作。用PCR技术成功的克隆到马铃薯StASR基因,其结果可以为深入研究马铃薯StASR基因的功能提供基础。     

萝卜抽薹开花促进因子RsFPF1基因克隆与功能分析

采用电子克隆与基因组步移策略分离出萝卜RsFPF1基因gDNA和cDNA及启动子序列,并进行表达特征分析及转基因功能验证。序列分析表明,RsFPF1基因长度为330 bp,编码109个氨基酸;蛋白同源分析表明,RsFPF1蛋白与拟南芥及白芥FPF1蛋白间亲缘关系最近。RsFPF1基因5'上游启动子区序列长度为1 845 bp,采用PLACE和PlantCARE软件分析表明,该启动子序列含有典型调控元件及多个光响应顺式元件。半定量RT-PCR表达分析表明,开花前RsFPF1基因在茎尖表达量最高,开花后在花及花蕾中表达量最高。通过农杆菌介导的遗传转化获得转RsFPF1基因的烟草阳性植株,与野生型相比,转入RsFPF1基因的植株出现花期提前现象。结论:RsFPF1基因能够促进萝卜提早开花,其表达可能受光调控,在调控萝卜抽薹开花及花发生相关基因表达方面发挥着重要作用。     

不结球白菜BrCDF1的克隆和蛋白亚细胞定位及其与BrFKF1蛋白的互作验证

[目的]本文旨在揭示CDF1基因在不结球白菜(Brassica rapa ssp.chinensis)抽薹开花过程中的调控机制,验证其是否与FKF1蛋白发生互作。[方法]以‘苏州青’为材料,采用同源克隆方法获得BrCDF1基因全长序列,并与其他物种进行氨基酸序列比对;将BrCDF1与报告基因YFP融合构建亚细胞定位载体p Early Gate101-BrCDF1-YFP,采用农杆菌介导的方法将其瞬时表达于本氏烟(Nicotiana benthamiana)叶片中;激光共聚焦显微镜观察,利用酵母双杂交和双分子荧光互补技术验证不结球白菜BrCDF1和BrFKF1蛋白是否存在互作。[结果]BrCDF1基因含有876 bp开放阅读框,编码292个氨基酸。与甘蓝型油菜(Brassica napus)、野甘蓝(原变种)(Brassica oleracea var.oleracea)、萝卜(Raphanus sativus)的氨基酸序列比对结果显示:BrCDF1在进化过程中的保守程度分别为91.11%、88.25%、84.76%,保守性较高。BrCDF1蛋白定位于细胞核中,BrCDF1和BrFKF1之间存在相互作用。[结论]BrCDF1定位于细胞核,并且与BrFKF1互作,在进化过程中保守性较高,并可能参与了不结球白菜的光周期开花途径。     

赤霉素对耐抽薹萝卜抽薹开花的影响

用不同浓度的赤霉素(GA3)喷耐抽薹萝卜的采种成株和小株的生长点,每隔7天喷1次,连喷3次,结果表明500mg/L为最佳浓度,促进耐抽薹萝卜抽薹和开花的综合效果最明显。用各浓度GA3在不同生长期处理耐抽薹萝卜的小株采种株,结果表明3～4叶期为最佳时期,此时喷GA3促进萝卜由营养生长转向生殖生长,使萝卜显著提早抽薹开花。     

甜菜当年抽薹过程中呼吸酶活性的变化

通过温光条件诱导甜菜 (Beta vulgaris L.)当年抽薹 ,测定了甜菜幼苗在抽薹过程中体内呼吸酶的变化 :抗坏血酶氧化酶、细胞色素氧化酶活性在低温春化后较高 ,以后随着抽薹、开花的进行活性逐渐降低 ;多酚氧化酶活性相反 ,在抽薹前 ,活性较低 ,抽薹后 ,活性逐渐增强。这些酶系统活性的交替变化表明与春化作用相关的甜菜抽薹进程中呼吸代谢过程的复杂性     

人工春化处理对白菜抽薹及加代繁殖的影响

采用4个春化温度(3、6、9、12℃)和4个春化时间(10,20,30,40d)二因素裂区试验,对迷您黄1号品种进行耐抽薹性研究。结果表明,相同春化温度条件下,随春化时间延长,白菜播种至现蕾天数明显缩短,但当春化时间延长到30d后,播种至现蕾天数缩短并不明显;相同春化时间条件下,春化温度越低,从播种至现蕾、开花的天数越短,最短的为3℃低温春化处理。本试验条件下,最佳春化条件为3~9℃低温春化处理20d。     

白菜类作物开花时间相关基因CCA1的克隆及功能标记开发

以1年生的油用型品种Yellow sarson(YS-143)与2年生的芜菁品种Vegetable turnip(VT-044)的cDNA为模板,克隆出CCA1基因cDNA全长序列,分析其核苷酸多态性。在这2份材料构建的200株F_2分离群体中,选取极早和极晚开花的单株各24株,对在亲本上鉴定到的4个多态性位点进行PCR扩增,采用Pearson相关性分析研究基因型与开花时间表现型的关系。构建pEZS-NL-CCA1载体,利用亚细胞定位技术,分析CCA1基因在真核细胞中的表达情况。序列分析表明,YS-143与VT-044分别有1 665、1 647个核苷酸,分别编码了554、548个氨基酸。亲本之间核苷酸序列分析鉴定到12个差异位点,氨基酸同源进化树分析表明,十字花科的不结球白菜、大白菜、萝卜、油菜、拟南芥、亚麻芥聚集在同一分支中,而禾本科的大麦、玉米、水稻聚集在另一分支中。在F_2分离群体上,Pearson相关性鉴定到位于亲本第727至第732个碱基处的1个多态性位点(ACCCTT/ACCCTT),有该位点的群体单株平均开花时间为39 d,极显著早于缺失该位点的群体单株平均开花时间104 d(P0.01),表明白菜类作物CCA1基因的第727至第732个碱基的缺失(A05:472204-472209)与开花时间呈极显著相关,影响开花时间,可为光周期敏感的白菜类作物晚抽薹育种研究提供一定的理论依据。开发的该Insert/Delete(InDel)标记,可以作为功能分子标记进行辅助育种工作,以加快育种进程。亚细胞定位结果表明,CCA1基因主要在细胞核上表达。     

百合小鳞茎抽薹的差异蛋白质组学分析

为研究百合抽薹调控机理,以自繁的百合小鳞茎‘Siberia’为材料,分析小鳞茎在抽薹前后蛋白质组表达差异。经双向电泳分离,共得到差异表达蛋白质点21个。11个蛋白质点获得MALDI-TOF-TOF-MS的鉴定,其中包含2个伴侣蛋白质、4个参与能量代谢的蛋白质、1个胁迫诱导表达的c DNA产物、3个百合花中的c DNA片段和1个未知蛋白质。结果表明,在百合抽薹过程中,参与能量代谢的蛋白质表达量受到调控,为抽薹过程准备能量或重新合成储能物质;分子伴侣蛋白质或胁迫诱导蛋白质的表达量发生变化,是百合植株应对低温春化的生理反应。     

植物生长调节剂对不同萝卜品种抽薹效应的影响

以6个萝卜品种为试验材料,研究了萝卜三叶期叶喷外源植物生长调节剂(ABA、CCC、S3307)对其抽薹效应的影响。结果表明,外源植物生长调节剂均可降低不同萝卜品种的C/N、现蕾率和抽薹率。3种外源植物生长调节剂处理中,S3307(600 mg·L-1)对抑制萝卜现蕾、抽薹的效果最好。但不同萝卜品种的抽薹效应对植物生长调节剂的响应不同,S3307处理使萝卜潍青3号、翘头青、501水萝卜、满堂红叶片中C/N分别下降了54.2%、37.14%、34.62%、62.20%,对其现蕾率、抽薹率的抑制效果明显。     

萝卜根径发育候选基因的初步筛选

为了鉴定调控不同萝卜品种间根大小性状差异的关键基因,利用基于高通量测序的数字基因表达谱(DGE)技术,对2种根直径大小不同的圆球形萝卜‘扬州圆白’(直径大)和‘萨丁’(直径小)进行差异表达基因分析。测序共获得1 468个差异表达转录本。基于基因功能注释分析,共鉴定到参与细胞壁代谢相关的转录本28个,参与蔗糖代谢相关的转录本2个,参与激素合成与信号转导相关的转录本29个。利用RT-qPCR分析对6个细胞壁代谢相关基因的表达模式进行验证,其结果与测序结果基本一致。研究发现参与植物激素合成与激素信号转导相关基因(TIFYs、DELLA、 ERF2和 CYCD3)、蔗糖代谢相关基因( ATBETAFRUCT4和 HK3)和细胞壁代谢相关基因(XTHs、EXPs和COBs)可能是调控‘扬州圆白’和‘萨丁’萝卜根大小品种间差异的关键基因。     

利用ISSR和SSR标记分析不同抽薹性萝卜的遗传多样性

[目的]本研究加强对耐抽薹萝卜种质资源的研究,加快耐抽薹萝卜育种进程。[方法]筛选出16对ISSR和21对SSR分子标记引物,用于64份不同抽薹性萝卜材料进行遗传多样性分析。[结果]ISSR-PCR共扩增出90条带,其中具有多态性的68条,多态性条带百分率为75.56%;SSR-PCR共扩增出86条带,其中具有多态性的62条,多态性条带百分率为72.09%。POPGENE分析结果表明,两类引物扩增结果都反映出供试材料较高的遗传多样性。UPGMA法聚类结果中,均可把供试萝卜材料分为4个类群,7个亚类。其中,ISSR标记聚类结果与供试萝卜材料的根叶类型比较接近;SSR标记聚类结果与材料的地理分布相似;整合ISSR和SSR后的聚类结果能够反映出2种标记的特征。Mantel检验显示,2种分子标记的遗传相似性系数在64份不同抽薹性萝卜材料间相关不显著(R=0.171,P0.05),而ISSR+SSR与ISSR标记(R=0.612,P0.05)以及SSR标记(R=0.894,P0.05)呈显著相关。[结论]2种标记整合后的聚类分析,可检测到更大的遗传变异;而不同抽薹性萝卜材料所表现出的丰富多样性,对萝卜种质资源管理和耐抽薹品种选育具有重要意义。     

低温春化过程中萝卜幼苗生长点的生理生化变化

采用常规方法和酶联免疫吸附法(ELISA)分别测定了耐抽薹和不耐抽薹两个萝卜品种低温处理(春化)过程中顶端生长点的可溶性蛋白等生化指标和赤霉素(GAs)等激素含量的变化。结果表明,低温处理过程中,抽薹性差异较大的两个品种可溶性蛋白、游离氨基酸、可溶性糖含量变化趋势基本一致。可溶性蛋白、游离氨基酸含量总体表现为逐渐升高的趋势,而可溶性糖含量则呈下降趋势。耐抽薹的萝卜品种长春大型,其可溶性蛋白和可溶性糖含量明显低于短叶十三,游离氨基酸含量则相反。两品种赤霉素(GAs)、生长素(IAA)的含量在花芽分化开始时均有较明显的峰值,在处理后期又出现另一明显峰值。