单体附加系甜菜及空中搭载实验材料相关性状的研究

为了探明远缘杂交甜菜单体附加系M14高频传递的遗传学机理,通过胚珠分离切割、花粉败育调查和含糖量单株检测等方法,对单体附加系甜菜及空中搭载实验材料的性状进行了分析研究。研究结果验证了单体附加系甜菜M14高频传递的遗传特性存在兼性无融合生殖现象。无融合生殖体的比例达96.5%,花粉败育程度高达90%以上,大孢子母细胞通过有丝分裂形成胚囊不需要精卵结合繁育后代;有性生殖体的比例占3.5%, 有性生殖体存在致死基因的可能性。单体附加系甜菜及空中搭载的实验样品含糖量均高于普通栽培甜菜。野生白花甜菜染色体携带的高糖、抗病、无融合生殖等基因决定了远缘杂交甜菜和空中搭载实验材料具有专属的遗传学性状。研究结果为进一步开拓野生白花甜菜有益基因进行染色体工程研究奠定了良好的基础。     

甜菜单体附加系M14种子形成方式

以具有显性标记性状的红叶柄栽培甜菜为父本与绿叶柄M14甜菜杂交,观察F₁植株叶柄颜色;利用SSR标记分析甜菜M14世代间的遗传相关性。结果显示,甜菜单体附加系M14传递率维持在较高水平;在人工去雄授粉条件下,F₁代植株叶柄颜色均为红色,甜菜M14通过接受外来遗传物质及精卵结合的有性生殖方式繁殖种子;M14株系中不存在与其母本株SSR标记基因型精确相同的植株。表明甜菜M14通过精卵融合的有性生殖而非无融合生殖形成种子。Southern blot结果显示,从甜菜M14反转得到的栽培甜菜染色体中普遍含有白花甜菜DNA,暗示甜菜M14形成雌配子体及卵子过程中存在减数分裂过程和较高频率的染色体畸变。推测甜菜单体附加系M14高频传递现象可能是由于附加的白花甜菜第9号染色体具有杀配子功能。     

甜菜M14品系褐斑病抗性的初步研究

甜菜M14品系由于附加了一条野生白花甜菜第9号染色体,因此,研究其是否具有抗病性以及抗病程度的强弱具有十分重要的意义。通过用褐斑病原真菌感染甜菜M14品系与栽培甜菜,对比接种后叶片各种酶活性差异,并且对相关植株叶片氨基酸含量进行分析。结果表明：甜菜M14品系植株在感染褐斑病原真菌后所研究的几种酶活性都高于作为对照的栽培甜菜植株;并且甜菜M14品系植株感病后总氨基酸含量下降,而栽培甜菜感病后总氨基酸含量上升。因此,甜菜M14品系具有中度抗褐斑病的特征,更加具有研究价值。     

甜菜(Beta)M14花期蛋白质的变化和分析

甜菜(Beta)M14含有野生白花甜菜的染色体,这使得花期甜菜M14的蛋白质表达存有差异.本研究提取栽培甜菜和甜菜M14开花后1h的花蕾的蛋白质,利用双向电泳分离蛋白质,使用凝胶分析软件分析电泳图谱,观察到甜菜M14中有5个蛋白点存在表达差异,甜菜M14中1个蛋白点缺失,另有少量蛋白质存在表达丰度的增强或减弱.选取其中...     

甜菜M14品系BvM14-Tpx基因克隆及原核表达体系下应答氧化胁迫功能的初步研究

为了研究甜菜M14品系BvM14-Tpx基因的抗氧化功能,本试验以带有野生白花甜菜第9号染色体的单体附加系M14品系为试验材料,利用RACE技术获得甜菜M14品系硫氧还蛋白过氧化物酶基因(BvM14-Tpx) cDNA全长,对其进行生物信息学分析,利用Real-time PCR和半定量RT-PCR技术对该基因进行组织特异性表达分析,在原核表达体系下进行BvM14-Tpx基因应答氧化胁迫研究。生物信息学分析结果表明,BvM14-Tpx基因cDNA全长为1044 bp,包含最大的ORF为489 bp,编码162个氨基酸;含有过氧化物酶Ⅱ(PrxⅡ)型的保守结构域;BvM14-Tpx蛋白与豌豆(Pisum sativum L.)和苜蓿(Medicago truncatula L.)中Tpx蛋白的亲缘性较高。组织特异性表达分析结果表明,BvM14-Tpx基因在甜菜M14品系各组织表达量从高到低的顺序是根、茎、叶、花。通过原核表达体系下BvM14-Tpx基因应答氧化胁迫的研究,表明BvM14-Tpx基因能够提高大肠杆菌对于环境中氧化胁迫的适应能力,减轻H₂O₂对细菌生长的抑制。本研究对挖掘甜菜M14品系优质基因,提高甜菜对于非生物胁迫的抗性以及开展甜菜遗传改良工作具有重要意义。     

甜菜M14品系BvM14-RIN4基因的克隆及应答盐胁迫分析

为了研究甜菜单体附加系M14品系RIN4基因耐盐功能,本研究以甜菜M14品系为实验材料,通过PCR技术获得BvM14-RIN4基因cDNA全长序列,对BvM14-RIN4基因进行了生物信息学分析、组织特异性和应答盐胁迫分析。BvM14-RIN4基因ORF长度为264 bp,编码87个氨基酸,蛋白分子量为 9.67 kDa,理论等电点为9.64,初步鉴定该蛋白为亲水性蛋白;BvM14-RIN4蛋白质二级结构主要由延伸链和无规卷曲组成;BvM14-RIN4蛋白质三级结构预测出该蛋白的保守结构域和疏水区;系统进化树分析结果表明BvM14-RIN4蛋白与菠菜SoRIN4和藜麦CqRIN4蛋白亲缘关系最近;荧光定量PCR结果显示,BvM14 -RIN4基因在根中表达量是叶的2.26倍,说明其具有组织特异性;该基因在200 mmol/L NaCl处理后的根中上调表达,说明它参与甜菜M14品系应答盐胁迫过程。本研究在挖掘甜菜M14品系优质基因和开展甜菜遗传改良工作等方面具有重要意义,为后续该基因的功能研究提供了重要参考。     

Presto×晋农190杂种F_2-3及双亲的核型分析

为创制六倍体小黑麦(TriticosecaleWittmack)-普通小麦(Triticum aestivumL.)异染色体体系,将六倍体小黑麦的优良基因导入到普通小麦中,以六倍体小黑麦品种Presto为母本、普通小麦品种晋农190为父本,配置杂交组合,对双亲及其杂种F2种子根尖细胞进行有丝分裂观察,确定其染色体数目并进行核型分析。结果发现,双亲的染色体数目均为42,父本晋农190的核型公式为2n=42=36m(2SAT)+6sm,核型类型为1A;母本Presto的核型公式为2n=42=26m(4SAT)+4M+12sm,核型类型为2A。杂种F2中F2-3为双单体附加系,其核型公式为2n=44=36m(3SAT)+4sm+1m+1m,核型类型为1A。通过对染色体的形态、短臂和长臂的长度、臂比及相对长度系数进行分析,可初步推断杂种F-3附加的可能是母本的7号和21号染色体。     

小麦4D和偃麦草4E单价体的传递

本试验以硬粒小麦4D 单体附加系、普通小麦4E 单体附加系和双单体〔20″+1′(4D)+1′(4E)〕为材料,研究了携带不育基因的4D 和携带兰粒基因的4E 在单价体状态的传递率。结果表明,在同一遗传背景下不同单价体的传递率接近。例如,在双单体中,4D 染色体通过雌配子的传递率是28.7%,偃麦草染色体4E通过雌配子的传递率是29.3%。同一     

抗白粉病小麦-黑麦染色体异附加系的选育

本研究以白黑麦和六倍体小黑麦WOH45为抗源,综合应用白粉病抗性鉴定,细胞遗传学、花药培养等技术选育出抗白粉病单体,单端体、单等臂染色体,二体,双端体异附加系。单体(单端体)异附加系的遗传极不稳定．在其自交后代中抗病株的频率为13．4％-34．6％,其白粉病抗性的配子传递宰特别是橇配子传递率较低,致使在其自交后代     

甜菜M14品系BvM14-UNG基因克隆及生物信息学分析

为研究Bv-UNG蛋白在植物碱基切除修复(base-excision repair,BER)途径中的功能,以甜菜M14品系为材料,根据NCBI上二倍体栽培甜菜UDG编码基因Bv-UNG序列,利用同源序列克隆法获得甜菜M14品系BvM14-UNG基因cDNA全长,并对其进行生物信息学分析.结果 表明,该基因编码374个氨...     

甜菜无融合生殖单体附加系M14大孢子发生的超微结构

应用透射电镜技术探求甜菜单体附加系M14 (Beta vulgaris L.,VV+1C, 2n=18+1)有性生殖大孢子与二倍体孢子生殖大孢子发生时的超微结构特征,了解有性生殖和无融合生殖起始细胞的超微结构差别。甜菜单体附加系M14为兼性无融合生殖体,大孢子发生有韭型、蝶须型和蓼型三种类型。韭型和蓼型大孢子发生时均起源于大孢子母细胞,二分体之前从形态结构上难以区分;减数分裂前期I,细胞核中出现核液泡,形成联会复合体,细胞质改组,细胞壁上沉积胼胝质。韭型大孢子发生时,只进行减数第一次分裂,不发生减数第二次分裂,形成二分体,珠孔端二分体细胞退化,合点端二分体细胞发育为二倍体功能大孢子。蓼型二分体的珠孔端细胞在减数第二次分裂前或分裂过程中退化,合点端细胞经减数第二次分裂形成两个细胞,构成三分体,最终合点端大孢子发育为单倍体功能大孢子。蝶须型大孢子发生是M14中唯一的二倍体孢子无融合生殖方式,其大孢子发生时大孢子母细胞不发生减数分裂,不出现核液泡,未形成联会复合体,无细胞质改组,细胞壁上缺乏胼胝质的沉积和缺乏胞间连丝,这些可作为二倍体孢子无融合生殖的鉴定指标。     

普通小麦与Elymus rectisetus异附加系的分子细胞遗传学鉴定

Elymus rectisetus (Nees in Lehm) A. Löve et Connor是目前小麦族中发现的唯一的无融合生殖种,为了鉴定和标记从普通小麦与E. rectisetus BC₂F₂衍生后代中选育的2n=44株系1026A1、1057A1和1035A2的外源染色体,应用细胞学、基因组原位杂交和RAPD方法进行了研究。经细胞学鉴定,3个株系花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ（PMC MⅠ）染色体构型均为2n=22Ⅱ,与普通小麦Fukuhokomugi杂交F₁的PMC MⅠ染色体构型均为2n =21Ⅱ+1Ⅰ,两两杂交F1的PMC MⅠ染色体构型均为2n=21Ⅱ+2Ⅰ,表明它们是分别附加了1对互不相同外源染色体的普通小麦-E. rectisetus二体异附加系。标记E. rectisetus品系1050的基因组DNA为探针DNA,对3个异附加系进行原位杂交,分别鉴定出附加的1对E. rectisetus染色体。应用13个引物对2个亲本和3个异附加系进行RAPD分析,获得了可分别用于检测1026A1和1057A1中所附加的E. rectisetus染色体遗传物质的分子标记OPB-14_900bp、OPE-09_750bp和OPB-14_1000bp。     

Genetic analysis of agronomic and fibre traits using four interspecific chromosome substitution lines in cotton

Backcrossed chromosome substitution lines (CS‐B) have been developed with a homologous pair of chromosomes or chromosome arms of Gossypium barbadense (3‐79) germplasm substituted for the homologous Gossypium hirsutum(TM‐1) chromosomes or chromosome segments. We report on agronomic and fibre trait performance of four backcrossed chromosome or chromosome arm substitution lines including chromosomes 01, 11sh (chromosome 11 short arm), 12 sh and 26 Lo (chromosome 26 long arm). Data for agronomic and fibre traits were collected from replicated field experiments at two different locations in 2 years, and analysed under an additive dominance genetic model. CS‐B 12sh had higher, while CS‐B 01 and CS‐B 26Lo had lower boll weight than TM‐1. The presence of significant negative additive effects for micronaire with CS‐B 01 and significant positive additive effects for elongation and fibre strength with CS‐B 11sh suggested the substituted chromosome arms of 3‐79 in these CS‐B lines were more likely carrying genes causing these effects. Results revealed that several CS‐B lines had significant homozygous and heterozygous dominance effects for different agronomic and fibre traits suggesting that specific CS‐B lines may be useful for improving agronomic and fibre traits in hybrid cottons. These CS‐B lines also provide novel genetic resources for improving upland cotton germplasm.     

New C-banding pattern for chromosome identification in cucumber (Cucumis sativus L.)

A chromosome study of cucumber, C. sativus L., was performed using orcein and C-banding techniques. The diploid and tetraploid plants investigated here showed the somatic chromosome numbers 2n=14 and 28, respectively. The haploid chromosome complement was composed of five metacentric and two submetacentric chromosomes. All C. sativus chromosomes had clearly visible C-bands, and each chromosome could be identified unequivocally after C-banding staining, with 13 C-bands appearing in the haploid complement. The haploid complement had a 44.9% ratio of total C-band length to total chromosome length. Chromosomes 1, 2, 4, 5 and 7 had stable C-bands. Three large, dark C-bands appeared at the proximal regions of chromosomes 1 and 2. Chromosome I had quite a large C-band and with a 68.4% ratio of C-band length to short arm length. Chromosome 2 also had quite a large C-band in the pericentromeric region with a 57.6% ratio of C-band length to the full length of this chromosome and possessed an elongated primary constriction in early metaphase. In prometaphase, chromosome 2 showed that the long arm was completely separated from the short arm. The number of secondary constrictions could not be clearly observed because these chromosomes are small and they could not be counted in every metaphase cell. However, six chromosomes seemed to have secondary constrictions in the diploid plants. Two silver-stained bands were observed at primary constrictions of two of the large chromosomes.     

甜菜磷脂酰肌醇转运蛋白基因SbSEC14的克隆及低温胁迫下的表达分析

磷脂酰肌醇转运蛋白(PITPs)广泛存在于真核生物细胞中,能够在体外膜脂质双层之间调控磷脂酰肌醇(PtdIns)或者磷脂酰胆碱(PtdCho)单体的独立转运。参与磷酸肌醇代谢、膜运输、极性生长、信号转导、逆境胁迫、胞浆运动和细胞周期调节等多种重要的生命过程,在植物的逆境响应以及发育调节中具有重要的作用。为了研究甜菜磷脂酰肌醇转运蛋白基因及其在低温胁迫下的表达情况。本研究以甜菜基因组数据库中一条预测的磷脂酰肌醇转运蛋白基因CRS1为模板,用基因克隆的方法得到一条全长765 bp,开放阅读框596 bp,编码198个氨基酸的甜菜SEC14基因,命名为SbSEC14。理化性质分析表明,该蛋白质为不稳定亲水蛋白;蛋白质二、三级结构分析表明,该蛋白质α-螺旋所占的比例最高,为47.47%,β-转角所占比例最低,为5.56%;蛋白质保守结构分析表明,该蛋白质有典型的SEC14结构域;蛋白质系统进化树分析表明,甜菜SbSEC14基因与菠菜、藜麦的磷脂酰肌醇运转蛋白基因亲缘关系最近;实时荧光定量结果表明,SbSEC14基因在甜菜中组成型表达,在甜菜叶中的表达量最高,在甜菜根中的表达量最低,在叶中表达量约为根中的2.5倍。甜菜幼苗4℃处理0、2、6、12、24 h,该基因在植株处理0~2 h时表达量呈上升趋势,在植株处理2~6 h时表达量呈下降趋势,在植株处理6~24 h时表达量趋于平稳状态。因此,预测该基因与甜菜抗低温胁迫相关。     

苏丹草高梁及其杂种的细胞遗传学研究

苏丹草(S. sudanense)与高粱(S.bicolor)均为禾本科高梁属植物,两者的杂种优势明显,杂交种品质好,抗逆性强,在水产、畜禽养殖及资源利用与环境保护上有着广阔的开发利用前景,但两者是否属于同一个种至今存在争议.本文采用去壁低渗.火焰干燥法,分析了2份苏丹草、2份高粱及其3个杂种F1有丝分裂核型,观察了3个杂种F1减数分裂染色体行为和2个杂种F2体细胞染色体数目.结果表明,苏丹草、高粱及其杂种F1均为1A核型,但核型公式不完全相同,苏丹草Sa为2n=18m+2sm(sat),高粱3042A和3042A×Sa F1为2n=20m,其余材料均为2n=20m(sat).苏丹草、高粱及其杂种F1 3者在10条染色体的绝对长臂、绝对短臂、绝对全长、臂比和相对全长上差异均不显著(P0.05),说明苏丹草与高粱在染色体长度上的变化不明显.杂种F1花粉母细胞减数分裂,终变期和中期Ⅰ染色体核型和数目清晰可见(2n=2x=20),配对行为规则;棒状和环状二价体的频率因组合不同而异,Tx623A×S722 F1、3042A×Sa F1和Tx623A×Sa F1棒状二价体频率分别为4.887、5.710和5.126,环状二价体频率分别为5.113、4.290和4.874;在后期Ⅰ,配对的染色体能够正常分离.杂种F2体细胞染色体数目为20(2n=20).因此,苏丹草与高粱的亲缘关系非常近.     

Isolation, identification and characterization of disomic and translocated barley chromosome addition lines of common wheat

Two disomic barley chromosome addition lines and five translocated chromosome addition lines of common wheat cultivar Shinchunaga were isolated. They were derived from a hybrid plant between Shinchunaga and cultivated barley Nyugoruden (New Golden) by backcrossing with wheat and self pollination. Barley chromosomes added to chromosome arms involved in the translocated chromosomes were identified by C-banding method and by crossing these lines with Chinese Spring/Betzes addition lines. Two disomic addition lines were identified to have chromosome 6 and 7 of barley, respectively. Two of the five translocated chromosome addition lines were clarified to have same chromosome constitution, 42 wheat chromosomes and a pair of translocated chromosomes constituted with a long arm of chromosome 5B of wheat and a short arm of chromosome 7 of barley. The other three lines could not be identified due to chromosome rearrangement. Performances of these seven lines on agronomic characters were examined. Addition of barley chromosome 7 induced early heading, and chromosome 6 showed lated heading. Almost all of the lines except that of chromosome 6 showed short culm length and all showed reduced number of tillers, spikelets and grains per ear, and low seed fertility. These lines would be useful for genetic analyses in wheat and barley and for induction of useful genes of barley into wheat. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.