普通小麦春化基因VRN1 RNA干扰载体构建及转基因小麦获得

为进一步探究春化基因VRN1在小麦发育进程中的功能,利用荧光定量PCR分析了VRN1基因在不同发育特性小麦品种新春2号、京841中的表达情况。结果表明,随着生育进程的推进,VRN1基因在新春2号叶片和茎尖中表达量均呈上升趋势,VRN1基因在京841叶片中呈波动上升趋势,在茎尖中表达量趋于0;以p FGC5941载体为基础构建含有VRN1反向重复序列的RNA干扰载体,利用农杆菌介导的茎尖转化法转化新春2号获得了再生植株,并通过PCR法检测获得了转基因阳性植株,为从分子水平上实现小麦发育特性遗传改良和创育小麦新种质奠定了基础。     

小麦春化作用相关基因的时空表达特性研究

为明确普通小麦春化基因的时空表达特性,以强冬性品种济麦19、冬性品种钱交麦、半冬性品种泰山1号、偏春性品种济麦20和春性品种中国春为实验材料,利用q RT-PCR技术,分析了VERNALIZATION1(Vrn1)、VERNALIZATION2(Vrn2)和VERNALIZATION3(Vrn3)的时空表达特性。结果表明在普通小麦中,Vrn1基因在四类小麦的表达量由高至低为幼穗、旗叶、普通叶片、茎秆。未春化时,冬性越强的品种,Vrn1、Vrn3基因的起始表达量越低,Vrn2基因的起始表达量越高。随着春化过程的进行,Vrn1和Vrn3基因上调表达,并在春化25 d时出现表达加速上调现象;Vrn2基因下调表达。小麦冬性越强,Vrn基因表达量变化越明显。在脱春化过程中,随着高温时间的增加,Vrn和Vrn3基因下调表达,Vrn2基因表达变化不明显。该结果为进一步分析普通小麦春化发育的分子调控机理提供了重要信息。     

普通小麦Trx59基因的克隆及功能验证

为进一步挖掘小麦春化相关基因,探明小麦春化发育调控机制,从不同春化发育特性小麦品种春化响应转录组高通量测序结果中筛选并克隆到1个EST序列,命名为Trx59,该基因的开放阅读框为372 bp,编码124个氨基酸,保守结构域分析显示,Trx59基因有1个Thioredoxin结构域。利用qRT-PCR分析了在春化处理过程中Trx59基因在不同春化发育特性小麦品种的表达特性,并利用VIGS技术进行基因功能的初步验证。结果表明:随着春化处理时间的延长,Trx59基因的表达量逐渐升高,从表达量和表达时间来看,Trx59基因的表达量和表达时间表现为春性品种高于且早于冬性品种。构建BSMV:Trx59重组载体并接种于小麦植株,14 d后出现明显的光漂白现象,Trx59基因的表达水平急剧降低,说明Trx59基因已被显著抑制;BSMV:Trx59接种的小麦植株穗分化明显晚于阴性对照组,初步判断Trx59基因与小麦发育有关。     

普通小麦春化处理过程中wcor14a基因的表达分析

为进一步完善普通小麦春化特性理论基础,从不同春化特性小麦品种RNA-Seq结果中筛选得到一个春化诱导上调表达的EST序列Unigene3230,经NCBI比对与小麦wcor14a基因序列一致。为进一步明确该基因在春化过程中的功能,利用荧光定量PCR分析了wcor14a基因在非生物胁迫下的表达特性,结果显示,wcor14a基因能够响应低温、ABA、干旱等非生物胁迫。对wcor14a基因在不同春化发育特性小麦品种中的表达分析表明,该基因在不同发育特性小麦品种中的表达总体表现为春性半冬性冬性强冬性,而且表达时间表现为冬性和强冬性早于春性和半冬性。     

小麦AGPase胞质型大亚基基因的克隆与表达分析

从大粒型小麦品种豫教2号中克隆出调控小麦ADPG焦磷酸化酶(AGPase)胞质型大亚基基因(LSU I)cDNA全长。在花后15 d的小麦植株中, 通过半定量PCR法, 发现LSU I基因在叶、籽粒、叶鞘和颖壳中表达量较高, 但在根和茎中表达量较低, 表明在绿色光合功能器官和淀粉合成器官中, LSU I基因量表达较高。比较了LSU I基因在千粒重不同的豫教2号和兰考矮早八两小麦品种籽粒发育过程中的表达差异后, 发现在籽粒形成期, LSU I基因在两品种籽粒内表达相似, 但在籽粒灌浆期和成熟期间, LSU I基因在千粒重较高的豫教2号内表达量明显高于千粒重较低的兰考矮早八, 这个表达差异与两品种间淀粉积累差异趋势相似, 表明LSU I基因的表达量可能与淀粉的积累量密切相关。     

中国黄淮海地区小麦品种抗寒性及其与VRN1基因型的关系

冬季冻害是当前小麦生产面临的主要自然灾害之一。以我国黄淮海地区近年主栽的71个小麦品种为材料,通过对其抗寒性调查和VRN-A1、VRN-B1、VRN-D1位点基因型的分子标记鉴定,研究小麦抗寒性的生物学基础,探讨VRN1基因在小麦抗寒性中的作用。结果表明,小麦的抗寒性与其他抗逆性状相关联,生产和国家区域试验证实具有较好抗旱节水、耐盐碱等抗逆特性的品种多具有较强抗寒性。VRN1是小麦抗寒性的关键性遗传调控位点之一,显性基因VRN1的存在会显著降低品种的抗寒性,具有2个或3个VRN1基因的品种一般抗寒性都很弱,而3个位点均为隐性基因是品种具有强抗寒性的必备条件。因此,建议我国黄淮海北部地区应加强选育、推广基因型为vrn-A1vrnB1vrn-D1的品种,以保证小麦安全生产。     

玉米光周期敏感类Hd6基因的克隆和实时定量表达分析

水稻Hd6基因在调节水稻光周期敏感中起重要作用。本研究以热带玉米自交系CML288为材料, 利用同源基因克隆法结合3¢RACE技术克隆了与水稻Hd6基因同源的玉米类Hd6基因。该基因序列中999 bp的开放阅读框可编码332个氨基酸。BLAST分析发现, 该基因与玉米中编码蛋白激酶CK2的一个基因高度同源, 所推测的氨基酸序列包含2个CK2活性区域, 1个N末端区域, 1个ATP结合位点和1个丝氨酸/ 苏氨酸蛋白质激酶活性位点,与玉米、小麦、水稻和拟南芥的CK2氨基酸序列也有较高的同源性。建立了SYBR GREEN法实时荧光定量RT-PCR表达分析系统, 研究了不同光周期处理下类Hd6基因在光周期敏感自交系CML288茎尖和叶片中的表达。结果发现, 该基因在茎尖和叶片中均有表达。在短日条件下, 该基因在6~8叶期茎尖中的表达量存在明显差异, 在光周期敏感的7叶期出现表达高峰, 在叶片中的表达量均低于茎尖。在长日条件下, 该基因在茎尖中6叶期表达量较低, 在光周期敏感的9叶期在叶片中高量表达。由此可推测, 该基因与玉米光周期敏感密切相关, 可能在光周期敏感调节过程中发挥一定的作用。     

水稻花色苷含量及合成结构基因的差异表达研究

水稻花色苷的生物合成受许多因素影响,而控制关键酶的结构基因是最主要的因素。针对2个红米材料和2个白米材料,采用实时荧光定量的方法,对合成水稻花色苷的结构基因( OsPAL 、 OsCHS 、 OsCHI 、 OsF3H 、 OsF3′H 、 OsDFR 、 OsANS 、 OsF3′5′H 、 OsUFGT )在茎、叶及种子发育过程中的相对表达水平进行了测定。结果表明:1) OsPAL 、 OsCHS 在水稻的茎、叶和种子中表达, OsCHI 在白米恢复系蜀恢498和白米株系的组织中均有表达,是花色苷合成的组成型基因;其它基因在参试材料的茎、叶和种子中的表达量不同,具有组织特异性。2)在红米品种贵红1号和红米株系开花后7~28 d的花色苷含量逐渐增加,而白米恢复系蜀恢498和白米株系的花色苷含量逐渐下降;这些基因在红米品种贵红1号和红米株系的前中后期均有表达且表达量较高, OsCHS 在红米品种贵红1号种子发育过程中的表达量逐渐增加;这些基因在白米恢复系蜀恢498和白米株系开花后7~28 d的前中期表达量较低,后期急剧降低。表明这些基因的表达量与其花色苷的含量动态变化相同,对花色苷的积累有一定的作用。3) OsPAL 、 OsCHS 表达量与红米品种贵红1号花色苷含量呈显著正相关, OsF3H 表达量与白米株系花色苷含量呈显著正相关, OsPAL 表达量与红米株系花色苷含量呈显著正相关, OsCHI 、 OsF3′5′H 、 OsUFGT 表达量与红米株系花色苷含量呈极显著正相关。研究表明,这些基因在参试材料的茎、叶和种子开花后7~28 d前中后期的差异表达,可能是造成它们着色差异的主要原因。 OsPAL 、 OsCHS 是红米品种贵红1号籽粒花色苷合成的关键基因, OsF3H 在白米株系籽粒发育过程中扮演重要的角色, OsPAL 、 OsCHI 、 OsF3′5′H 、 OsUFGT 在红米株系籽粒花色苷积累中起重要作用。     

域外点萃

美国首次分离出小麦开花基因美国研究人员最近首次分离并克隆出一种能控制小麦开花的基因。这一成果有望用于更有效地调节小麦花期和开发更高产的作物品种。美国加利福尼亚州大学戴维斯分校杜布考夫斯基教授率领的科研小组,对数千株小麦、水稻和高粱进行了研究,并绘制出作物相应染色体区域的详细遗传基因图谱。通过比较分析,科研人员最终确定了名为“VRN1”的小麦基因的位置。新分离出的这种基因主要控制小麦的春化过程。小麦在种子发芽或幼苗期须经过一段低温期,才能抽穗开花和最终结出麦粒,这就是所谓的春化过程。据认为,春化很可能是作…     

Rht12矮秆小麦GA3ox基因的克隆与表达分析

赤霉素3-氧化酶(GA3ox)是赤霉素生物合成途径中的一种关键酶,在茎的伸长中起着重要的作用。为探讨GA3ox基因和Rht12矮秆小麦矮化之间的关系,本研究利用同源克隆方法分离得到了小麦品种中国春和宁98-2105(含矮秆基因Rht12)的GA3ox1和GA3ox2基因,并对其在茎的不同部位进行了表达模式分析。研究结果表明,小麦GA3ox1和GA3ox2均含有3个外显子和2个内含子,其编码的蛋白具有2-酮戊二酸依赖性的双加氧酶典型的保守结构域,但中国春和宁98-2105的GA3ox1和GA3ox2之间存在部分碱基的差异。实时定量表达分析结果显示,GA3ox1和GA3ox2在中国春和宁98-2105茎的不同部位的表达趋势基本一致,但表达量具有较大差异,GA3ox1和GA3ox2在宁98-2105茎的倒一节结节中的转录水平显著高于中国春,推测宁98-2105中赤霉素的信号转导通路可能受到了影响,即矮秆基因Rht12可能影响了赤霉素信号的传导。本研究结果为进一步研究矮秆基因Rht12的致矮机理和利用提供了理论依据。     

低磷胁迫对不同基因型小麦品种苗期性状的影响

为研究低磷胁迫对小麦苗期性状的影响,在对照(200 μmol/L KH2PO4)和低磷(5 μmol/L KH2PO4)条件下比较了6个不同基因型小麦品种苗期性状指标。结果表明,小麦根系和地上部对低磷胁迫的反应不同,低磷诱导小麦根系伸长,根系生物量（根鲜重和根干重）增加,供试的6个小麦品种在低磷条件下的根系鲜重和干重与对照相比差异均达到显著或极显著水平。低磷处理对地上部则表现出抑制作用,但对不同品种的影响程度差异较大。总体来看,低磷胁迫处理对小麦根系性状的影响大于地上部性状,不同苗期性状受低磷胁迫影响的程度分别为：根系鲜重>最长根长>根系干重>地上部鲜重>地上部干重>苗长。6个供试小麦品种中,‘中国春’对低磷胁迫最为敏感,而‘京411’的耐低磷性相对较强。     

小麦TaHPPR基因的克隆与表达分析

为研究羟基苯丙酮酸还原酶(HPPR)在小麦逆境胁迫中的作用,本研究利用同源克隆法获得1个小麦HPPR基因,命名为TaHPPR,并对其组织表达特性和逆境胁迫表达特性进行了分析。以‘太原806’、‘小白麦’、‘京冬8’及‘京411’为供试材料,用荧光定量方法获得组织表达和逆境胁迫表达数据。序列分析表明：TaHPPR基因含有1个975 bp的完整开放阅读框,编码324个氨基酸;TaHPPR蛋白含有一个NAD-binding domain结构域。系统进化分析表明：TaHPPR基因与二粒小麦处于同一分支,其亲缘关系最近。荧光定量表达分析表明：TaHPPR基因在小麦根、小穗（除去雄蕊）、叶鞘均有表达,其中,根中表达量最高;在低温、干旱、高盐和ABA胁迫处理下TaHPPR基因表达均有所下降;在高抗盐品种‘京冬8’中,TaHPPR基因表达升高,而在敏感品种‘小白麦’和较敏感品种‘京411’中,TaHPPR基因表达受到抑制。亚细胞定位结果显示,TaHPPR蛋白主要在线粒体中表达,过表达TaHPPR基因可能增加小麦的抗盐性。本研究分析了TaHPPR在小麦逆境应答及不同品种中盐胁迫处理下的表达特性,为研究小麦抗逆育种分子机制提供新基因资源和新的思路。     

不同小麦品种对节节麦的化感作用

本文采用培养皿琼脂共培法,通过研究不同小麦品种对节节麦根长、芽长、根干重、芽干重等生长指标的影响,评价不同小麦品种对节节麦的化感作用差异,以期筛选出对节节麦化感作用较强的小麦品种,为节节麦综合防治提供潜在可行途径。研究结果表明,在测定的46个小麦品种中,不同小麦品种对节节麦根长、芽长、根干重、芽干重的化感作用均存在显著差异;且小麦对节节麦根的化感作用大于对芽的化感作用。以RI值作为化感作用指标,并运用聚类分析,将46个小麦品种按化感能力的强弱分为强、中、弱3个类群,筛选出‘山农15’、‘济麦23’、‘泰科麦30’、‘FC009’、‘良星66’、‘众信7503’等6个品种对节节麦具有较强化感作用。     

镉对不同小麦品种种子萌发的影响

用室内生物测定方法,在0.5 mmol/L镉胁迫下,对贵州省主要栽培的30个小麦品种种子的萌发率、发芽指数、活力指数、根长、芽长、鲜重以及综合效应进行了统计。结果表明,Cd对种子发芽率影响较小,对发芽指数、活力指数、根、芽生长的影响显著,且对根的抑制效应大于芽;不同小麦品种种子萌发对Cd的响应差异较大。应用快速聚类方法,根据综合效应可以将参试品种划分为耐受型、中间型和敏感型3种不同的敏感类型,其中耐性品种有丰优5号、早麦16号、丰优9870,不耐品种有安麦5号、川麦10号、丰优2号等,其他为耐盐性中等品种。     

小麦硬度主效基因Pina和Pinb的克隆和序列分析

籽粒硬度是小麦品质改良的重要目标性状. 根据已报道的谷类作物中硬度主效基因Pina和Pinb的DNA序列, 设计了两对简并引物, 以我国软质小麦品种京411基因组DNA为模板, 进行PCR扩增, 分别获得了约450 bp的Pina和Pinb基因的全长特异性片段. 将其克隆到pGEM-3Zf(+)上, 重组子和酶切鉴定正确后, 进行序列测定和分析. 结果表明, 与     

Comparative Growth Responses and Ionic Relations of Four Cereals during Salt Stress

Four varieties, one each of triticale, wheat, rye and barley were grown in nutrient solution without and with the addition of 75 and 150 mM NaCl. Plants were exposed to salinity for two weeks and growth and ionic relations of plants were measured. Growth of four cereals varieties was affected to different degrees with salinity and shoot fresh weight/dry weight ratios decreased with increase in salt concentration in root medium. Shoots of barley variety accumulated high content of Na and Cl which were primarily due to higher rates of net ion transport from root to shoot. Higher accumulation of Na and Cl in barley variety shoot accompanied by better relative growth rates indicated plant's ability to compartmentalize ions in vacuoles.     

Level of VERNALIZATION 1 expression is correlated with earliness in extra early-flowering mutant wheat lines

Four extra early-flowering mutants, named extra early-flowering1 (exe1), exe2, exe3, and exe4, were identified in Triticum monococcum strain KU104-1 following heavy-ion beam mutagenesis. The four exe mutants fell into two groups, namely Type I (moderately extra early-flowering type; exe1 and exe3) and Type II (extremely extra early-flowering type; exe2 and exe4). Analysis of plant development in a growth chamber showed that the speed of leaf emergence was accelerated in exe mutants at the reproductive stage compared to wild-type (WT) plants. The speed of leaf emergence was faster in Type II than Type I plants. Analysis of VERNALIZATION 1 (VRN1), a flowering promoter gene, showed that it was more highly expressed in seedlings at early developmental stages in Type II mutants than Type I mutants. These findings indicate that the difference in earliness between Type I and Type II mutants is associated with the level of VRN1 expression. The original KU104-1 is an einkorn wheat strain that carries a null allele of the VRN2 gene, a repressor of flowering. Thus, our results indicate that the level of VRN1 expression controls earliness in exe mutants independently of VRN2.     

蚰包麦的选育及其在育种上的应用

为阐明小麦关键遗传资源的发现及创新在品种改良中的重要作用,分析讨论了冬小麦优良种质蚰包麦的选育过程和特点,对它作为种质资源的作用、意义和应用进行了深入的分析。认为蚰包麦是黄淮冬麦区具有划时代意义的一个小麦新类型和最重要的亲本材料,由此衍生了48个省级审(认)定品种和18个国审品种,获国家技术发明四等奖1项,省科技进步一等奖和国家科技进步二等奖各4项,为山东省和黄淮冬麦区的小麦生产和育种工作做出了突出贡献。