芸薹属物种(B.napus,B.rapa,B.oleracea)TCP基因家族全基因组鉴定和分析

TCP蛋白是植物特有的一类转录因子,广泛参与植物叶发育、花对称性、侧枝发育等过程,具有重要的调控作用。为了揭示芸薹属TCP基因家族的功能和进化关系,本研究利用生物信息学方法对白菜、甘蓝和甘蓝型油菜的TCP转录因子家族成员、基因分类、基因结构、系统进化关系和结构域序列保守性进行分析。研究表明,白菜和甘蓝的TCP基因成员各有37条、甘蓝型油菜TCP基因成员有78条,且全部为亲水蛋白,大部分的TCP基因结构简单,不含内含子;序列分析表明,这些TCP基因均具有高度保守的TCP结构域;根据结构域差异和系统发育分析的结果,将白菜、甘蓝、甘蓝型油菜TCP基因分为两类:ClassⅠ和ClassⅡ,ClassⅡ可继续分为CIN和CYC/TB1两个小组;聚类分析发现,芸薹属中白菜、甘蓝、甘蓝型油菜TCP基因与拟南芥垂直同源的At TCP11、At TCP16、At TCP23的TCP基因缺失,可能与芸薹属发生三倍化事件或驯化过程中的人工选择有关。以上研究将为揭示芸薹属TCP基因的功能提供重要的理论基础。     

芸薹属植物PHYB基因的鉴定与比较分析

植物光敏色素B (PHYB)是一种可吸收红光/远红光的光受体,参与调控植物光形态建成、开花时间、种子萌发等生长发育过程。本研究在芸薹属白菜(AA)、甘蓝(CC)、甘蓝型油菜(AACC)、黑芥(BB)和芥菜(AABB)中鉴定了9个PHYB基因,其中芸薹属A基因组和B基因组中均只有1个PHYB基因,而C基因组中有2个PHYB基因。C基因组中定位在MF2亚基因组上的BoPHYB2和BnCPHYB2有较多的片段缺失。比较分析芸薹属PHYB基因上游调控序列发现这些PHYB基因中均有多种光调控元件,每个PHYB基因上游均有2个保守的G-box元件,在其两侧至少有2个SORLIP2元件。基于转录组测序数据,显示白菜BrPHYB基因在根、茎、叶、花和角果中以及在不同胚胎发育阶段均有表达。通过对全基因组已测序的芸薹属植物PHYB基因的鉴定、进化关系、启动子基序及基因表达等分析,对进一步深入研究芸薹属植物PHYB基因提供了理论依据。     

芥菜型油菜与白菜种间杂种的获得与鉴定

以芸薹属植物芥菜型油菜和白菜为研究对象，对其进行常规正反杂交后子房的离体培养，通过离体子房培养获得的杂种种子经MS培养基诱导成苗，获得了芥菜型油菜与白菜的杂种F1代植株，表现出杂种优势；通过细胞学的方法，鉴定了杂种F1幼蕾体的细胞染色体数为2n=28，为母本芥菜型油菜（2n=36）和父本白菜（2n=20）的单倍体染色体数之和；芥菜型油菜与白菜常规杂交后，经离体子房培养获得了“胚性芽”，确立了植物胚挽救的另一种形式。     

甘蓝型油菜热激蛋白HSP70基因家族的鉴定和分析

热休克蛋白也称热激蛋白(heat shock protein, HSP),是植物在受到生长环境中不利的生长因子胁迫时产生的一种用于抗逆的防御蛋白,其中在生物体中分布最普遍的一种热激蛋白是热休克蛋白70 (heat shock protein 70, HSP70)。为全面、深入地了解芸薹属HSP70基因家族的信息,本研究对芸薹属的3个物种(白菜,甘蓝和甘蓝型油菜)进行了生物信息学分析,首先在BRAD数据库中对芸薹属的3个物种进行HSP70基因数目的鉴定,分别在白菜和甘蓝中鉴定出了2个HSP70,在甘蓝型油菜中鉴定出了4个HSP70。将鉴定出来的这8个HSP70基因进行生物信息学分析(系统发生关系,基因结构,保守基序,染色体定位和同源性等),结果显示,芸薹属HSP70基因结构相似,在核酸和蛋白水平均具有高度保守性,进化过程中基本种之间以及天然杂交种与基本种之间均保持着极高的同源性,进化树以及其他生物信息学分析结果还表明甘蓝型油菜的HSP70位点与白菜、甘蓝的HSP70位点符合"禹氏三角"理论,但是根据3个物种的HSP70基因数量及对应关系等分析结果可推测白菜、甘蓝、甘蓝型油菜3个物种的HSP70位点与三倍化理论不完全一致,此结果可反映芸薹属的这3个物种在进化过程中其HSP70基因在数量或结构上发生过变化,致使其不满足三倍化学说。     

芸薹属物种(B.napus,B.rapa,B.oleracea)CAMTA4基因家族的鉴定与进化分析

钙调蛋白在植物的生理代谢中起着重要作用,而钙调蛋白的转录翻译过程需要CAMTA的参与。为研究芸薹属植物中CAMTA4位点的分子进化,本研究利用生物信息学的方法,分析了甘蓝型油菜、白菜和甘蓝的CAMTA4家族核苷酸序列的基本特征和基因结构、蛋白序列的基本特征和功能域,以及它们的系统发生关系。结果显示,这3个物种的CAMTA4都具有CAMTA保守的结构域,且它们的进化符合禹氏三角理论和三倍化学说。本研究明确了甘蓝型油菜、白菜和甘蓝CAMTA4位点的进化历程,并且为研究芸薹属植物CAMTA的功能提供了生物信息学参考。     

利用SNP分型技术鉴别油菜FLC1与FLC3基因的A、C组基因型

甘蓝犁油菜是由白菜型油菜(A组基因型)与甘蓝(C组基因型)杂交后自然加倍的异源四倍体芸薹属植物.其中含有A组与C组两种基因型的染色体,而FLC1与FLC3是A、C组中共同拥有的FLC基因.通过序列比对,分别寻找出A、C组基因中FLC1与FLC3基因的特异性SNP位点,并设计了3对SNP特异性引物对.采用特异性引物延伸法,分别对来自白菜型油菜、甘蓝以及甘蓝型油菜的不同材料进行检测.利用这3对特异性SNP引物对,成功地对油菜中A、C组的FLC1与FLC3基因进行了有效的分型,为研究甘蓝型油菜中A、C组来源的FLC1与FLC3表达奠定了基础.     

科学家揭示作物多倍体基因组不对称进化规律

<正>笔者日前从中国农科院油料作物研究所获悉,由我国科学家领衔的白菜、甘蓝和油菜全基因组测序项目再次取得阶段性重大成果,项目组完成了甘蓝基因组测序和分析,并在此基础上与其它近缘种植物基因组比较,发现了作物种间和种内基因组呈现多层次的不对称进化规律。据悉,我国主要油料作物油菜(基因组命名为AACC)、主要蔬菜作物白菜(基因组为AA)和甘蓝(基因组为CC)同属于芸薹属作物,而油菜是由白菜和甘蓝杂交后进化而来的。甘蓝和白菜共同祖先种的基因组含三份同源基因组(三倍     

甘蓝型油菜BES1转录因子家族的鉴定及比较基因组学分析

BES1转录因子家族对调节植物的生长发育和逆境胁迫具有非常重要的作用。本研究在甘蓝型油菜基因组测序完成的基础上,对芸薹属作物BES1转录因子家族的进化及表达进行了系统深入研究。本研究在甘蓝型油菜、白菜、甘蓝和拟南芥全基因组中分别鉴定到29条、15条、14条和8条BES1转录因子。通过系统发育、基因结构和保守基序的分析,这些转录因子被分为三组,即Group A、Group B和Group C。在甘蓝型油菜与白菜、甘蓝和拟南芥间分别鉴定出30对、32对和23对直系同源基因。甘蓝型油菜中含有15对旁系同源BES1基因,显著的高于其它3个物种。大多数BES1基因在根和叶中都具有较高的表达水平,表明这些基因在甘蓝型油菜生长发育过程中起到重要的作用。本研究对进一步探索该家族调控植物的生长及逆境适应的分子机制奠定了基础,同时为其它基因家族的研究提供了指导。     

现代生物技术在油菜育种中的应用

油菜是世界四大主要油料作物之一，属十字花科芸薹属，包括甘蓝型油菜、芥菜型油菜、白菜型油菜3个栽培种。多年来，油菜生产国政府和科学工作者均十分重视油菜的生产和科研工作。从20世纪70年代开始发展起来的现代生物技术则给动植物品种改良带来了一场革命，把育种技术从宏观水平提高到微观水平，以植物组织（细胞）培养技术、重组DNA技术、分子标记技术为主体的现代生物技术已成为作物品种改良的前导技术。本文就生物技术在油菜育种中的应用加以综述。     

浙江地方芥菜种质资源表型鉴定及遗传多样性分析

芥菜隶属十字花科芸薹属,是中国重要的特色蔬菜作物。对芥菜种质资源进行表型鉴定及遗传多样性分析对于其重要农艺性状表型数据获得、遗传背景明确及优质种质发掘具有重要意义。本研究针对“浙江省第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”所收集到的85份芥菜地方种质资源进行田间表型鉴定,调查了13个数量性状和20个质量性状,发现该批种质具有丰富的表型变异,数量性状的变异系数为6.27%～33.56%,遗传多样性指数为0.95～2.08;质量性状的变异系数为0%～368.63%,遗传多样性指数为0～1.66。基于表型数据进行聚类分析,将该批种质分为2大类群(Ⅰ叶用芥菜;Ⅱ根用芥菜和茎用芥菜),其中Ⅰ类群下分3个亚群,Ⅱ类群下分2个亚群。利用SSR分子标记进行遗传多样性分析,同样将该批种质分为2大类群(Ⅰ叶用芥菜和茎用芥菜;Ⅱ根用芥菜)。将两种聚类方法进行比较,发现二者存在较大差异,基于分子标记的类群划分在一定程度上与地域分布有关。本研究丰富了芥菜的遗传基础,为优异芥菜地方种质资源挖掘及开发利用提供了参考和依据。     

中国小麦品种穗发芽抗性差异的研究

利用收获时种子发芽率和面粉降落值法，于2000—2002年2个小麦种植年度，研究了黄淮、北部、长江中下游、西南冬麦区和东北春麦区1950年以来的781个主要推广品种和新品系的穗发芽抗性。结果表明，小麦穗发芽抗性测定值在年度间极显著或显著正相关，不同年代小麦品种的穗发芽抗性差异较大。1990年以来育成品种的穗发芽抗性与20世纪80年代相近，但明显弱于50、60以及70年代。黄淮、西南和春小麦3个麦区种子发芽率低于2%的高抗品种数分别占各自麦区供试总数的1.7%、4.5%和5.7%，而长江中下游和北部2个冬麦区的种子发芽率都在10%以上；东北春麦区品种的抗性较强，种子发芽率平均为11.2%。利用等电聚焦电泳从发芽率和降落值均偏低的品种中鉴定出异源2号、蜀万24、蜀万761、陕160、孟县4号、京411、京9428、鉴26、燕大1817、农大45、衡水6404、晋麦5号、8号、鄂麦14和克辉等15个携带迟熟α-淀粉酶基因的品种，分布在5个不同麦区。对这些品种及其亲本进行SSR分子标记分析，发现有些与其亲缘关系密切的品种，却不携带迟熟α-淀粉酶基因。上述结果说明，该基因在我国五大小麦产区均有分布，但具该基因的品种数量少，占供试品种数的1.9%，通过育种程序容易选择出不携带该基因的小麦品种。     

基于细胞学和DNA序列的苎麻与其野生近缘类群系统关系研究

为了了解苎麻与野生近缘种的系统学关系,更有效利用野生苎麻资源,通过细胞学观察和分子标记证据,对中国苎麻与其24个野生近缘类群进行了系统学分析。细胞学结果表明,苎麻间期核形态属于田中分类体系的前染色体型,而其野生近缘种分别属于前染色体型和分散型;苎麻和23个野生近缘物种(其中15个类群的染色体数目为首次报道)中,19个为二倍体(2n=28),而大叶苎麻组3个类群为三倍体(2n=42),1个为四倍体(2n=56),1个为五倍体(2n=70)。ITS序列和trnL-F序列分析表明,苎麻属可分成A(含A₁和A₂亚分支)、B(含B₁和B₂亚分支)和C 3个基本分支。根据分析结果本文提出苎麻属的两条演化路线: (1)前染色体型进化路线A₁→A₂,即腋球苎麻组→苎麻组;(2)分散型进化路线B→C,即腋球苎麻组→帚序苎麻组→序叶苎麻组→大叶苎麻组。     

中国水稻白叶枯病原菌群体的遗传结构

用Rep-PCR和RFLP两种方法分析了143个水稻白叶枯病Xanthomonas oryzae pv.oryzae菌系。这些菌系采集于长江流域,华南,华北和东北的20个省市的96个点。Rap-PCR是利用一些基于细菌的短的重复单位引物(ERIC,BOX和REP)及来自稻白叶枯病原菌的可动重复单位(IS1112和IS1113)引物的DNA扩增特性。在RFLP分析中,以无毒基因家族中的一个成员avrXa10为探针。Rep-PCR分析呈显较高的单元型多样性(H=0.75)。在4个水稻生长地区中,Rep-PCR分析的结果是:华南稻区的遗传多样性最高(H=0.96),随后为长江流域(H=0.93),东北(H=0.77),华北(H=0.69)。根据3个分簇生物统计的共有指纹型,143个菌系被构成3簇。在各簇中都有来自不同水稻产区的菌系,表明菌系的分簇不受地理区域的影响。     

1BL/1RS易位系在我国小麦育种中的应用

采用SDS-PAGE和SCAR标记对我国小麦主产区近30年来主要推广品种和新近育成的部分品系共179份进行了1BL/1RS鉴定,结果表明：我国20世纪80年代后育成的小麦品种中约38%为1BL/1RS品种,其中北方冬麦区和黄淮冬麦区频率较高,分别为59%和42%;长江中下游冬麦区和西南冬麦区频率较低,均为20%;东北春麦区未发现1BL/1RS品种。大多     

Genetic diversity and differentiation of Chinese wild soybean germplasm (G. soja Sieb. & Zucc.) in geographical scale revealed by SSR markers

Wild soybean (Glycine soja), as the progenitor of soybeans (G. max), is widely distributed in China and has been collected as a supplementary germplasm pool of soybeans. In this study, 375 wild soybean accessions from a set of genebank core collection were analysed for genetic diversity by using 42 simple sequence repeat primer pairs. The mean allele number per locus was 19.62. Ten‐percent unique alleles involving 35 or 83.33% loci differentiated among the geographical regions. The mean gene diversity (h) per locus was 0.89. A very low mean coefficient of gene differentiation (G_ST = 0.08) for geographical regions and a high mean within‐region gene diversity (H_S = 0.81) were observed, indicating that most genetic diversity existed within the regions. There was an obvious relationship between genetic distance and geographical distance. The results showed multiple centers of genetic diversity for Chinese wild soybean in North China, the Huanghe River Valley, and Central China as well as the Changjiang River Valley, implicating multiple site origins of soybeans within China.     

覆膜方式对坡耕地春玉米产量、土壤水分和养分的影响

为了探讨覆膜对宁南山区坡耕地春玉米栽培的可行性,寻求合适的覆膜方式。在宁南山区坡耕地条件下,通过田间小区试验研究了裸地平作(CK)、垄沟不覆膜(NM)、垄沟全覆膜(WM)和垄沟半覆膜(HM)4个不同覆膜方式对春玉米产量、土壤水分和养分含量的影响。结果表明,相对于CK处理,WM和HM处理能显著提高春玉米产量,分别提高了65.4%和62.5%。WM和HM处理也能增加0~80 cm土壤含水量和储水能力,提高土壤氮磷钾速效养分含量,较好地维持土地生产力。综合考虑春玉米产量、土壤储水保水能力和土壤肥力维持等因素,在宁南山区坡耕地春玉米植种中,垄沟全覆膜和垄沟半覆膜都是较好的覆膜栽培措施。     

White rust resistance and its association with parental species type and leaf waxiness in Brassica juncea L. Czern & Coss × Brassica napus L. crosses under the action of EDTA and gamma-ray

Summary Three interspecific crosses made between Brassica juncea and Brassica napus revealed digenic control with epistatic interaction for white rust resistance trait. The investigation also indicated a close association of parental species type and different grades of leaf waxiness with white rust resistance. It is possible to recover waxy or medium waxy juncea types with white rust resistance, though in low frequency. Treatment of hybrid seeds with EDTA and low doses of gamma-rays seem to have little effect on shuffeling of genomes and genes.Abbreviations WR White rust - J Juncea - N Napus - I Intermediate - W Waxy - MW Medium waxy - G Glossy     

用STS标记检测春化基因Vrn-A1在中国小麦中的分布

在证实Vrn-A1春化基因的STS标记与CAPS标记结果一致的基础上,用STS标记检测了全国主要麦区历史上大面积推广和当前主栽的250份品种的春化基因Vrn-A1。结果表明,中国品种Vrn-A1基因平均分布频率为36.8%,不同麦区的分布频率不同,依次为东北春麦区=北部春麦区=西北春麦区（100%）＞新疆冬春麦区（42.9%）＞西南冬麦区（35.3%）＞黄淮冬麦区（19.8%）＞长江中下游冬麦区（17.4%）＞北部冬麦区（3.0%）,这与冬春特性有关。在长江中下游冬麦区和西南冬麦区品种中,Vrn-A1基因分布频率随着时间推移呈降低趋势;在黄淮冬麦区品种中,20世纪50到70年代呈上升趋势,随后呈下降趋势。在年最大推广面积大于66.7万hm²的58份品种中,Vrn-A1基因的频率为27.6%。这些信息有助于改良小麦品种的适应性和提高产量潜力。     

优质稻碾米品质在四川不同气候生态区的变化研究

选用6个不同穗重型优质稻,在四川6个主要典型水稻生态区进行种植,研究其碾米品质变化.结果表明:(1)在6个主要气候生态区,碾米品质优劣的综合表现依次为泸定河谷中亚热带山地北亚热带区(西昌)＞盆北山地亚热带-寒温带区(广元)＞盆西中亚热带多春夏旱区(温江)＞盆西山地中亚热带-寒带区(雅安)＞局部河谷南亚热带区(江津)＞盆东中亚热带伏旱最多区(南充).这一变化趋势从生态地理学角度看,表现为随海拔高度的增加,品种灌浆结实期的温度逐渐降低,稻米碾米品质渐好的趋势,呈现盆地西部较高海拔地区优于盆地东部较低海拔地区的特点.(2)从不同穗重类型的碾米表现看,6个生态区中,重穗型品种碾米品质表现最好,其次为中穗型品种,而轻穗型优质稻相对表现较差.(3)从不同穗重型对不同生态区适应性看,重穗型优质稻适宜在四川盆地的绝大多数地区种植,即南充、江津、温江、西昌、广元等5种生态区;而中穗型优质稻则适宜于种植在雅安盆西山地中亚热带-寒带区;(4)在被研究的碾米品质诸性状中,糙米率和精米率两性状在6个生态区中,其变异均表现相对较小,而整精米率则变异较大.     

中国小麦育成品种和农家种中慢锈基因Lr34/Yr18的分子检测

Lr34/Yr18是重要的慢叶锈和慢条锈基因, 携带该连锁基因的小麦品种被广泛种植于世界许多国家。利用STS标记csLV34对慢叶锈和慢条锈基因Lr34/Yr18进行分子检测的结果表明, 我国231份育成品种(系)中仅有14份材料携带Lr34/Yr18基因, 占6.1%。不同麦区分布频率不同, 其中北部冬麦区为零, 黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区和西北春麦区分别为3.0%、21.4%、16.7%和33.3%。在422份农家种中, 359份含有Lr34/Yr18基因, 占85.1%。Lr34/Yr18基因在不同麦区的分布频率也存在差异, 北部冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区、南部冬麦区和西北春麦区分别为89.6%、77.4%、93.1%、93.8%、96.6%和61.1%。csLV34标记扩增产物为150 bp和229 bp的片段, 能有效鉴别品种是否携带Lr34/Yr18基因, 是一个重复性好、准确率高的分子标记, 可用于小麦Lr34/Yr18基因的鉴定与选择。