甜菜(Beta vulgaris L.)叶绿体DNA与线粒体DNA的变化特点及其限制性内切酶水解片段的研究

本文研究了不同类型品种(品系)甜菜的叶绿体DNA与线粒体DNA在不同生育期的含量及其限制性内切酶水解片段,结果表明:(1)甜菜叶绿体DNA分子量约为91×10~6d..线粒体DNA分子量约为110—114×10~6d.;(2)三个类型品种(品系)的甜菜叶绿体DNA在6叶龄、12叶龄和18叶龄期内都显示出由低到高再到低的含量变化特点;但6叶龄期的含量品种类型间有明显差异.即高糖型>丰产型;(3)在甜菜的叶绿体内,首次发现不同类型品种(品系)的甜菜含有1—5条分子量介于700—1450bp的小分子叶绿体DNA;(4)苗期叶片中线粒体DNA含量和收获期块根线粒体DNA含量在不同类型品种中存在差异.即高糖型的低,丰产型的高;(5)叶绿体DNA用限制性内切酶HindⅢ水解可产生分子量介于0.43—12×10~6d.的29条片段,用HindⅢ水解高糖型和丰产型品种的线粒体DNA,都可产生分子量介于0.26—26×10~6d.的36条片段,并且其中31条是二者共同的,另有5条则是不同品种特有的.     

甜菜不同类型品种叶绿体超微结构的比较研究

过去对于叶绿体在某一作物的不同品种或不同生长条件下的结构变化,了解不多。近年来,Имамалиев等发现棉花种间杂种的叶绿体的体积增大,数量增多;在电镜下观察到种间杂种叶绿体的类囊体结构密集,膜变厚,在基粒与基粒之间的基质类囊体增多、排列均匀,叶绿体中基粒数目比亲本增多。Турбил等在杂交种玉米的叶绿体上也发现类似的变化。据此在甜菜不同类型品种间也可能存在所含叶绿体的数量及超微结构方面的差异。因此曾将普遍栽培的七个甜菜品种进行了观察,现将二年来(1983—1984年)的观察结果总结如下。     

利用SSR构建甜菜品种的分子身份证

为了实现快速鉴定甜菜品种真实性以及纯度的目的,本研究利用SSR分子标记技术对国内已登记的部分甜菜品种进行了指纹图谱构建。利用17对带型清晰、重复性好、多态性高、易于识别的引物作为核心引物对39份甜菜品种的基因组DNA进行扩增。结果表明,只需利用以下5对核心引物:LNX38、LNX95、SB06、SSD6和SB13,便可完全鉴别出39个甜菜品种。利用SSR引物构建甜菜品种的分子身份证,真正达到了快速、高效地鉴定品种纯度以及真实性的目的,也更有效地维护了甜菜品种市场的秩序,并保护了育种家的利益。     

甜菜SRAP-PCR反应体系的优化

为了建立适宜甜菜的SRAP反应体系,以40个不同类型的甜菜品系为试验材料,研究了PCR反应体系的主要成分对SRAP扩增结果的影响。对SRAP反应体系中的DNA模板浓度、Taq DNA聚合酶浓度、引物浓度以及dNTP浓度进行了探索,确立了适合甜菜的SRAP反应体系为:在20μL反应体系中,模板DNA为40ng,Taq DNA聚合酶1.0U,引物60ng,dNTP(2.5mmol/L)为1.6μL,扩增程序为94℃预变性3min,反应前5个循环在94℃1min,35℃1min,72℃1min的条件下运行;随后的35个循环复性温度提高到50℃,最后72℃延伸10min。并利用该反应体系对甜菜40个不同品系进行SRAP反应,用6%的变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,不同品系间DNA谱带多态性丰富,证实该体系稳定可靠,可以用于甜菜的分子标记研究。     

甜菜不同类型品种叶绿体光化学特性的研究

本文从叶绿体的光化学特性角度,研究了甜菜不同类型品种间的差异及其与根重和含糖率的关系.结果表明:①叶片中的叶绿素a、b及总含量、叶绿体对光强度的反应以及希尔反应、光合磷酸化活性.因品种类型而存在着明显的差异,且不同生育期有其变化特点;③子叶的光化学特性,可以做为选育和鉴定品种类型的重要生理指标之一;③子冲和真叶的有关生理特性.与根重和含糖率之间存有显著的正(负)相关.也可做为生理选种的参考指标;④甜菜的有关生理特性之间.有着相互制约的关系.     

航天诱变甜菜种子对其SP1代某些生理特性的影响

通过对航天诱变甜菜SP1代变异株及对照在生殖生长期叶片、未开放花蕾、开放花蕾还原糖含量的测定以及花粉粒萌发孔和叶片保卫细胞叶绿体数的观察,研究卫星搭载对甜菜SP1植株生理特性的影响。结果表明,卫星搭载的4个品系还原糖的含量和对照相比均有所变化,但只有3个品系在4个取样点变化显著,而且变异的方向存在差异。卫星搭载的四倍体甜菜变异株花粉粒萌发孔的数目和大小与对照相比有较大差异;而叶片下表皮保卫细胞中的叶绿体数与对照相比则没有差异。     

高良姜叶绿体基因组测序与特征分析

为了探究高良姜的叶绿体基因组特征及其系统进化发育关系,本研究以高良姜总DNA为材料,采用NovaSeq高通量测序平台进行高良姜叶绿体基因组测序,并基于生物信息学方法进行高良姜叶绿体基因组的图谱构建及注释分析。结果表明:高良姜叶绿体基因组全长162 137 bp,呈典型的环状四段式结构,包括87 264 bp的大单拷贝区、15 349 bp的小单拷贝区以及2个29 762 bp的反向互补重复区;共编码132个基因,其中蛋白编码基因86个、核糖体RNA基因8个以及转运RNA基因38个。高良姜叶绿体基因组密码子偏好性较弱,偏向于以A/T碱基结尾。碱基替换分析表明,高良姜叶绿体基因组中大多数编码基因的碱基替换没有引起氨基酸的改变。基于20种物种叶绿体基因组的系统发育分析发现,高良姜与同属植物艳山姜、益智的亲缘关系更近。本研究获得了高良姜的叶绿体基因组特征信息,为高良姜资源保护、遗传进化和品种选育奠定了基础。     

甜菜叶绿体基因组研究概况

确证植物叶绿体中存在遗传物质DNA(一般称CtDNA)及其相应基因表达系统的时间是本世纪六十年代(4、21),从此证实了早在本世纪初Correns等人根据某些影响叶绿体发育的因子的非孟德尔遗传方式所得的叶绿体中可能存在某些特殊的遗传因子的推论。以后的二十年间,叶绿体基因的研究如雨后春笋,不仅建立了从叶绿体中有效地分离和纯化ctDNA的方法,且对于它的一系列性状(包括理化性质、大小、基因定位等)和相应的遗传特性(如与细胞质雄不育的关系)进行了比较深入的研究。     

甜菜种质资源遗传多样性研究进展

植物育种计划的制定基于多样性和优良的数量及质量性状的选择。因此,遗传多样性的评估是每个植物育种计划的第一步。本文概述了甜菜种质资源在形态学水平、细胞学水平、生化水平尤其DNA水平(RAPD、SSR、ISSR、SRAP、ISSR和SNP等分子标记)上的遗传多样性研究进展,并展望了甜菜种质资源未来的研究方向。     

油菜细胞质雄性不育叶绿体DNA酶切比较研究

采用高离子强度法分离出不同细胞质雄性不育胞质油菜叶绿体，裂解制备并纯化叶绿体DNA，限制性酶切分析比较了不同材料的ctDNA限制酶谱。结果表明，利用EcoRI酶切4种胞质叶绿体DNA，产生的DNA限制片断分子量在7．0～3．0kb之间，有明显的差异。     

分子标记在甜菜离子注入诱变育种中的初步应用

利用经过离子注入诱变产生的早熟、高糖突变体为材料,结合RAPD标记分析进一步验证了离子注入诱变应用在甜菜上的有效性:通过分析材料同DNA水平上的差异,得到了甜菜品系7208、Wll、S10之间有差异的引物;建立了7208、W11和S10的指纹图谱库,为新标记的创制奠定基础;为分子标记辅助选择育种提供物质保障和技术支撑:同时也为拓宽甜菜种质提供有效的方法.     

稻属叶绿体DNA限制性片段长度多态性

 对稻属（Oryza）的14个种和李氏禾属（Leersia）的 2个种共 138份材料进行了叶绿体 DNA限制性片段长度多态性的分析。用内切酶EcoRⅠ酶切、4 个叶绿体 DNA探针杂交,共发现10种叶绿体 DNA变异类型。在稻属各个种内没有观察到叶绿体 DNA的变异,叶绿体 DNA变异类型基本上以稻属的染色体组型水平划分,因此认为稻属的叶绿体 DNA在进化过程中变异程度很低。推测 CCDD组的O. alta、O. grandiglumis和O. latifolia 及 CC组的 O.officinalis 和 O. eichingeri各有共同的原始祖先。遗传距离分析显示 CC、CCDD、BBCC组之间亲缘关系很近,这3个组与 EE组亲缘关系也较近。李氏禾属的 2个种 L. perrieri 和 L. tisseranti 与稻属的遗传距离很远。     

水稻细胞质雄性不育机理研究进展

综合近年对水稻细胞质雄性不育机理的研究,尚未发现不育系和保持系间在叶绿体基因组及其翻译产物上存在明显的差异,而线粒体基因组及其翻译产物则差异显著。线粒体中质粒样DNA在不育系和保持系间存在特异分布;线粒体QNA、Cob、atpA基因在两者间也存在拷贝数和结构差异。这些差异可能与雄性不育有关,在不育系细胞质中还发现一类双链RNA的存在。     

甜菜耐盐性生理及其分子水平研究进展

从盐胁迫对甜菜幼苗生长以及生理的影响,甜菜耐盐性分子水平研究现状、提高甜菜耐盐性的策略4个方面对甜菜耐盐性进行了阐述,归纳了目前甜菜耐盐性方面的最新研究动态,同时对甜菜耐盐性研究方向进行了展望。     

快速大量提取甜菜DNA的新方法

以甜菜幼嫩叶片为材料,通过冷冻真空干燥将材料变成干粉,利用CTAB法对DNA提取程序进行了研究,建立了一种简单、快速的甜菜DNA提取程序,既节省时间,又可获得高质量的DNA,可以满足SSR及SRAP扩增的需要。     

甜菜属近缘野生种与栽培种叶绿体及线粒体基因组的RFLP分析

利用具有叶绿体和线粒体基因配列的３种探针和７种限制性内切酶对甜菜属近缘野生种和栽培种共１２个材料进行了ＲＦＬＰ分析。结果表明，在甜菜属植物中表现了丰富的ＲＦＬＰ多态性。在２１个内切酶与探针组合产生的１００余条ＤＮＡ分子量带型中，只有４条为１２个材料所共有，表明了甜菜属植物种间遗传背景的复杂性和部分相似性。根据ＲＦＬＰ多态片断和分类结果绘制成的亲缘关系树状图看出，维比纳甜菜和大果甜菜与传统的形态分类有所差异，可各自划分为一个独立组，维比纳甜菜与普通甜菜组关系最远。同时表明了利用ＲＦＬＰ分子标记技术可以准确地鉴定和识别品种或品系间的特异性。     

适于甜菜遗传多样性分析的SSR引物筛选

采用CTAB法提取甜菜基因组DNA,对不同作物（甜菜、苜蓿、玉米）的SSR引物进行了筛选。每对引物都有其最适宜的退火温度（TM）,Tm的高低对扩增结果有较大影响。该实验主要通过改变PCK扩增的退火温度（当退火温度比较低时,SSR-PCR扩增的效果条带较多,特异性不好;当退火温度比较高时扩增的条带较少,而且条带也较弱,扩增效率不高）选择合适的引物。从不同作物查阅的91对SSR引物中共筛选出带纹清晰的引物7对,作为甜菜遗传多样性的SSR分析引物,为进一步进行甜菜的分子育种提供理论依据。     

低温条件下小麦叶绿体基因启动子甲基化的变化

为建立小麦叶绿体基因启动子甲基化的检测体系,检测低温胁迫下小麦叶绿体编码基因甲基化的变化规律并分析叶绿体编码基因表达的调控模式,以低温敏感型小麦返白系及其对照矮变1号为材料,选取4个在低温条件下两个材料间表达有差异的叶绿体基因petN、trnC、petD和rrn16S,通过亚硫酸盐测序法(BSP-seq)分别测定低温处理后这些基因(TaMET1,TaDRM和TaCMT)启动子的甲基化率,并用qPCR的方法对这4个基因以及预测定位于叶绿体的三个DNA甲基转移酶基因进行表达量检测。结果显示,叶绿体基因组总的甲基化水平在低温条件下持续增加,基因间启动子甲基化水平变化并不完全一致,基因型之间也略有差异。4个基因的表达量与甲基化水平的相关性不同,petN的表达对甲基化比较敏感,低温诱导甲基化率增加,基因的表达量则下调,但其余3个基因的表达与甲基化率的变化无直接相关性。返白系中三个DNA甲基转移酶基因的表达在低温条件下都呈上调趋势,但矮变1号中的TaMET1与TaCMT基因表达下调。结果为深入研究低温下小麦叶绿体基因甲基化的变化规律及其对叶绿体基因的调控机理奠定了基础。     

利用ISSR构建甜菜品种指纹图谱

为了快速、准确鉴定甜菜品种,采用ISSR分子标记对39个甜菜品种进行扩增并构建其指纹图谱。利用8个不同的甜菜品种DNA进行引物筛选,在100条ISSR引物中筛选出4条扩增条带清晰、多态性好的引物,对39个甜菜品种进行PCR扩增,构建甜菜品种指纹图谱。结果表明,2条ISSR引物ISSR826和ISSR827扩增条带多态性为71.4%～90.0%(平均85.2%),利用该2条构建的指纹图谱就可以完全区分39个甜菜品种的真实性和纯度。甜菜品种指纹图谱的构建为甜菜品种的鉴定、区分,为科学、快速、高效鉴定甜菜品种,保护科研工作者以及农民的利益提供理论依据。