大豆DELLA基因家族鉴定及分析

DELLA基因家族是调控植物与环境互作和植物发育的重要调控因子,可以促进微生物与植物共生关系建立过程中侵染线的形成,是参与赤霉素信号通路的负调控蛋白,在影响植物激素相关基因表达,调节植物与微生物共生固氮和生长发育方面具有重要的作用,但是在大豆中DELLA基因家族的结构特征还没有详细分析。本研究对大豆中DELLA基因家族的基因结构、定位信息、蛋白结构、保守基序分析、系统进化树、顺势作用元件、与拟南芥同源基因的共线性关系和基因表达模式进行了研究。结果发现,大豆基因组中共有7个DELLA基因家族成员,分布在7条不同的染色体上,这些基因都只有一个外显子,一个N端DELLA结构域,并且基序分布相似,证明其基因编码序列结构域高度保守。系统进化树分析表明DELLA家族有三个亚族,其启动子区域含有大量的顺式作用元件,这些元件参与植物激素反应、干旱诱导和光反应。大豆DELLA基因Glyma.11G216500、Glyma.18G040000、Glyma.08G095800和Glyma.05G140400与拟南芥中的AT1G14920、AT1G66350和AT2G01570呈共线性关系;其中Glyma.1...     

6-BA对大豆茎尖诱导再生植株的研究

以大豆茎尖作为材料，采用MSB5（MS无机 B5有机）培养基附加不同浓度的6-BA诱导不定芽分化，建立了以茎尖为外植体的大豆组培高效再生植株体系。不同品种研究结果表明；预培养时的6-BA浓度对不定芽分化的数量以及芽的伸长有直接影响，低浓度的6-BA产生芽数量少，变异系数小，有利于不定芽的伸长，高浓度的6-BA产生芽数量多。变异系数也小，不易伸长，在3.0mg/L浓度的6-BA处理比较理想。变异系数较大，有效芽多。不同品种对6-BA的耐受程度也存在一定差异。合适的6-BA浓度有使差异减小的趋势。     

大豆OPR基因家族全基因组鉴定与表达分析

为了揭示大豆12-氧-植物二烯酸还原酶(12-oxo-phytodienoic acid reductase, OPR)家族成员GmOPRs在大豆生长发育中和非生物胁迫下发挥的作用,本研究运用生物信息学方法进行大豆OPR基因家族全基因组鉴定及表达分析。结果显示：大豆基因组中共有12个OPR家族基因成员,分布在8条不同染色体上。系统发育进化分析、基因结构分析和保守基序分析结果显示,GmOPRs可分为两个亚组,含有外显子4～5个,内含子3～5个,GmOPR蛋白之间保守基序分布相似。共线性分析鉴定表明共有4对基因存在共线关系,均为片段复制。GmOPRs启动子区域含有响应厌氧、干旱和低温等非生物胁迫以及JA、ABA等多种激素的顺式作用元件。不同的大豆品种及不同的组织中,GmOPRs的表达模式有差异。GmOPR1、GmOPR4和GmOPR9受干旱胁迫影响后表达量下降,GmOPR7、GmOPR8、GmOPR11和GmOPR12随着盐胁迫影响时间的增长表达量增加,表明GmOPRs基因通过多种表达模式响应干旱和盐胁迫。GmOPRs在系统发育进化和基因结构上比较保守,基因家族数量的扩增主要归因于片段重复...     

扁茎大豆的花序形态受光周期的调控研究

以扁茎大豆、正常圆茎大豆、扁茎大豆与正常圆茎大豆杂交选育的高代品系为材料,分别进行短日照(12h)和长日照(16h)处理,观察光周期对扁茎大豆及正常圆茎大豆发育速度和形态特征的影响.结果表明,光周期不仅明显影响大豆的开花期、成熟期,而且调控顶端花序的形态.在长日照下,供试大豆品种生殖发育明显受到抑制,开花期延迟,在北京夏播条件下不能正常成熟;扁茎大豆、扁茎大豆与正常圆茎大豆杂交选育的高代品系植株顶端花序轴伸长,部分材料的花序轴上产生侧生花序,但均未象在原产地一样出现扁平、加宽的花序.在短日照条件下,不论是扁茎大豆还是正常圆茎大豆,发育速度均加快,植株顶端为典型的总状花序,花序轴较短,扁茎大豆也未出现扁茎及顶端花序簇集的现象.本实验的结果说明扁茎大豆植株顶端的茎秆扁化、花荚簇集的性状可因光周期等环境因素的变化而变化,是不稳定的性状.对扁茎性状形成和变化的原因亦进行了分析.     

一种新发生的大豆茎枯病病原菌鉴定

鉴定了一种新发生的大豆茎枯病病原菌。在酸化PDA培养基上所有病原菌分离物菌落呈白色,气生菌丝呈密集的卷毛状,有时部分区域显黄绿色;培养基背面开始无色,随后产生大的、扩展的黑色子座。在接种的大豆茎秆上产生大小不等的黑色子座和分散的分生孢子器。共产生2类分生孢子,其中α型分生孢子丰富,无色,单孢,椭圆至纺锤状形,大小4.05～7.57μm×1.48～3.25μm,含2个油滴;β型分生孢子极少见,无色,线形。在培养基及大豆茎秆上未发现有性态。致病性测定表明选择的分离物引起合丰25大豆100%植株发病和种子腐烂。用AluI、RsaI和HhaI酶切通用引物对ITS4/ITS5扩增的rDNA-ITS产物,所有分离物都产生与大豆拟茎点种腐病菌Phomopsis longicolla一致的酶切谱带;序列比对发现测序的2个分离物ITS序列与GenBank中9个P.longicolla分离物ITS序列100%同源。这是我国首次报道大豆田间发现P.longicolla,而且能引发严重的大豆茎枯病。     

大豆子叶节、胚尖再生植株的研究

为了获得高效的大豆再生体系,以大豆品种合丰35和北京小黑豆的成熟种子为材料,利用氯气和升汞两种消毒方法,研究不同浓度6-BA和2,4-D对子叶节和茎出芽的影响.结果表明:在大豆萌发时,加入1.0 mg L-1 6-BA和2.0 mg L-2,4-D,每个外植体分化的芽数较高;在茎尖再生系统中,6-BA和2,4-D诱导茎尖不定芽形成的最佳浓度是3.0 mg L-1和3.5 mg L-1,最佳诱导时间是24-48 h.     

大豆异黄酮还原酶基因的鉴定及生物信息学分析

异黄酮是大豆生长过程中形成的一类次级代谢产物,是大豆主要的功能活性成分之一。异黄酮还原酶(isoflavone reductase,IFR)是异黄酮分解途径的关键酶之一,在调控异黄酮含量及成分方面起着重要作用。本研究基于大豆全基因组测序数据,利用生物信息学方法鉴定了大豆异黄酮还原酶基因家族成员,并对其基因的序列特征、结构特征和遗传多样性进行了分析。结果表明:大豆异黄酮还原酶(GmIFR)家族含有17个成员,蛋白序列介于191(GmIFR07)和376(GmIFR11)个氨基酸之间,序列相似性为19.59%(Gm IFR07和GmIFR11)~98.43%(Gm IFR12和GmIFR17),结构分析表明这些基因内含子数目差异较大,2~6个不等,不均匀的分布在大豆的1、4、6、9、11、12和16号染色体上。     

大豆扁茎性状的表现及遗传

在南京分期播种及遗传试验表明：大豆扁茎性状受不同播期的光温条件影响，随播期推迟扁茎表现程度降低。扁茎性状在南京表现由对隐性基因控制。     

甘薯PEBP基因家族鉴定以及影响甘薯块根发育候选PEBP基因的鉴定

磷脂酰乙醇胺结合蛋白（PEBP）在植物中广泛存在,在调控开花、种子休眠以及地下储藏器官（如马铃薯块茎和洋葱鳞茎）形成中发挥着重要作用。但目前有关甘薯（Ipomoea batatas）PEBP基因家族成员的研究较少,且尚未有研究系统揭示调控甘薯块根发育的关键PEBP家族成员。本研究首先通过生物信息学分析对甘薯基因组中PEBP基因家族成员的数量和种类进行鉴定,然后通过PEBP基因表达的组织特异性分析、PEBP基因在不同发育时期块根中表达水平的动态变化及其与糖转运蛋白SWEET基因表达水平之间的相关性分析,系统筛选出调控甘薯块根发育的候选PEBP基因家族成员并初步揭示其可能的调控机制。结果如下：（1）从甘薯基因组中共鉴定出15个PEBP基因,聚类分析将其分为4个亚家族：5个FT-like成员（IbFT1～5）、6个TFL1-like成员（IbTFL1～6）、2个MFT-like成员（IbMFT1～2）和2个PEBP-like成员（IbPEBP1～2）。（2）聚类分析结果表明,IbFT5可能会促进甘薯块根发育,而IbTFL3可能会抑制其块根发育。（3）甘薯PEBP基因表达的组织特异性分析表明,...     

马铃薯茎尖培养部分无机盐浓度对黄化苗发生的影响

为解决马铃薯茎尖脱毒培养过程中黄化苗形成的问题,以马铃薯品种B01-31-9为试验材料,研究了茎尖诱导培养基中NH4NO3,MgSO4.7H2O,CaCl2.2H2O和铁盐浓度改变对茎尖培养过程中黄化苗发生及成苗率的影响。结果证明:培养基中氮、镁、铁浓度的改变对黄化苗的预防有显著作用,当NH4NO3,MgSO4.7H2O和铁盐的浓度分别在1 600 mg·L-1、400 mg·L-1、83.4 mg·L-1时,黄化苗发生率最低;但以上各因素处理对茎尖诱导分化成苗的影响差异并不显著。     

花生生长素原初响应基因PNIAAs的表达模式分析

Aux/IAAs基因作为生长素早期应答三大基因家族之一,其成员能够在生长素诱导的早期做出响应,具有重要的理化功能。本研究通过筛选花生未成熟种子的cDNA文库,分离并获得了4个可能的Aux/IAAs基因家族成员,分别命名为PNIAA1、PNIAA2、PNIAA3和PNIAA4。RT-PCR对表达模式的研究显示,四个基因在花生各组织中为组成型表达,且具有不同的时空表达模式和特征,PNIAA1、PNIAA2和PNIAA4主要在叶中表达,而PNIAA3在种子中表达量较高,推测其可能在种子发育过程中行使功能;IAA对花生诱导表达模式分析显示,四个基因经IAA诱导后在根部的表达模式均有变化,其中PNIAA1、PNIAA2和PNIAA3能被生长素迅速诱导。     

基于BSA-Seq技术鉴定大豆耐荫性状相关候选基因

间套种是我国南方大豆种植的重要模式,而高秆作物的遮荫胁迫导致大豆产量和品质难以提升,是制约大豆间套种发挥潜力的限制因素,因此对大豆耐荫性的解析尤为重要。本研究以强耐荫材料矮脚早和极不耐荫材料齐佩华为亲本构建RILs群体,根据耐荫指数表型鉴定RIL群体的耐荫性,从RIL群体中挑选出强耐荫和极不耐荫家系各30个,分别构建成两个极端性状DNA子代混合池,对子代混合池和亲本池分别开展平均60×和30×覆盖深度的全基因组重测序,通过计算两个子代池的SNP-index,比较SNP-index在耐荫池与不耐荫池染色体各区段的差异,定位耐荫性状的关联区域;根据基因注释信息,预测候选基因。结果表明4个样本共得到11 963 077个单核苷酸多态性（SNPs）标记,发现控制耐荫相关性状的基因主要集中在1号染色体51 942~505 708 bp区段、4号染色体50 972 768~51 854 631 bp区段、9号染色体48 778 767 ~50 178 743 bp区段和18号染色体40 858 027~43 909 456 bp区段内,共包含408个基因,通过基因注释和功能分析发现ACC氧化酶5、生长素诱导蛋白5NG4、光敏色素相关丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶、转录因子MYBJ6和MYB128等5个基因可能在大豆耐荫过程中起着重要作用,确定为大豆耐荫性的候选基因。本研究结果将为解析大豆耐荫的分子机理奠定重要的基础,同时为大豆耐荫基因的图位克隆奠定坚实的理论基础。     

一个调控大豆根瘤数量的GmWUS2基因功能研究

豆科植物的结瘤固氮作用在农业上具有减肥增效、改良土壤等重大意义.WUS基因在植物分生组织中具有重要作用.基于已公布的大豆基因组数据对该基因进行生物信息学分析,表明大豆WUS基因(GmWUS)和模式植物拟南芥WUS基因(AtWUS)的编码蛋白在氨基酸序列上相似度较高,但在酸性区域存在较大差异.从大豆品种天隆1号基因组中扩...     

豆科全基因组DGAT 基因家族的鉴定与进化分析

本文运用生物信息学方法在12个豆科植物基因组中对DGAT（甘油二酯酰基转移酶）基因进行了全基因组鉴定,发现在四倍体花生和大豆基因组中含有的基因拷贝数相对较多,分别为17、10,这可能是导致其油脂合成能力高于其他作物的重要因素。通过对家族基因进行系统发育分析,发现DGAT 基因在真双子叶植物分化之前已存在,在豆科植物中经历反复的全基因组加倍,使得家族得到扩张;并且串联重复对于家族扩增起到了不可忽视的作用,如葡萄中的两个旁系同源基因,由于串联重复使得基因拷贝数量提高了150%。大豆中DGAT 基因在不同的组织中表达模式与其系统发育关系也表现出了关联性。该基因家族相对保守,与豆科基因组进化基本保持了一致的进化速率。本研究对于认识豆科植物DGAT 基因进化过程具有重要的理论意义,同时在基因组学水平为大豆、花生等油脂合成品质改良提供了理论支撑。     

皖豆33对SMV株系SC3的抗性遗传分析及分子标记定位

大豆花叶病毒(soybean mosaic virus, SMV)病严重影响我国大豆产量及品质。本研究利用抗病高产稳产大豆品种皖豆33配制抗×感和抗×抗杂交组合,接种SMV优势株系SC3,研究皖豆33的抗性遗传方式及其与不同品种抗性基因间的等位性关系。结果表明:接种SC3后,抗感组合(W illiams82×皖豆33)及(皖豆33×南农1138-2)的F1单株均表现抗病,卡方测验结果显示F2群体符合3抗∶1感的分离比,F2∶ 3家系分离比符合1抗∶2分离∶1感,表明皖豆33对SC3的抗性由1对显性基因(命名为RSC3(w))控制;抗×抗组合科丰1号、齐黄1号和大白麻×皖豆33的抗性基因等位性研究显示,科丰1号与皖豆33携带对株系SC3的抗性基因是等位的或紧密连锁的,齐黄1号、大白麻与皖豆33携带抗SC3的基因是不等位且独立遗传。利用皖豆33×南农1138-2的392株F2群体将皖豆33携带SC3的抗性基因RSC3(w)定位在大豆2号染色体SSR标记BARCSOYSSR_02_0610和ZL-52之间,遗传距离分别为0.29cM和0.35 cM,物理距离约为175 kb。     

黑龙江省大豆生产特点与发展问题

在分析黑龙江省大豆基本特点和存在问题的基础上,针对国外大豆大量进口的现实情况,探讨了黑龙江省大豆发展方向。提出了以确保国内市场,兼顾国外市场,重点发展食用大豆和靠国家投入发展油用大豆的生产发展对策。     

大豆胞囊线虫病抗性候选基因GmRSCN-6 克隆与表达分析

大豆胞囊线虫病（Heterodera glycines,Soybean cyst nematode,SCN）是世界性大豆病害之一,具有致病力强、传播范围广、休眠体（胞囊）存活时间长等特点。因此,大豆胞囊线虫病极难防治。筛选并利用抗病基因是加快大豆抗线育种进程的有效途径之一。本文以东农L-10为材料,克隆GmRSCN-6 基因并分析GmRSCN-6蛋白的性质,同时对该基因在抗感病品种进行表达分析。结果表明GmRSCN-6 在SCN3号生理小种侵染10 d内逐渐上调表达。3 d时表达量出现小高峰,推测GmRSCN-6 基因响应SCN3号生理小种入侵信号,10 d时GmRSCN-6 基因的表达量达到最大,且抗病品种中的表达量远高于感病品种,表明GmRSCN-6 基因参与大豆胞囊线虫病3号生理小种抗性反应。     

甘蓝型油菜NBS-LRR基家族的鉴定及密码子偏好性分析

NBS-LRR（nucleotide binding site and leucine rich repeat）是庞大且复杂的基因家族,对植物的抗病性具有非常重要的作用。为深入了解甘蓝型油菜NBS-LRR基因家族,合理开发利用基因资源,对甘蓝型油菜（Brassica na?pus L.）及相关物种的NBS-LRR基因进行了生物信息学分析,包括基因家族鉴定、系统进化分析、保守基序、基因结构、染色体定位以及密码子偏好性分析等。以拟南芥为参考,在甘蓝型油菜中鉴定到463个NBS-LRR基因家族成员,根据结构域将其分成TIR-NBS-LRR 和CC-NBS-LRR 两类,再分别细分为4 和8 个亚组。19 条染色体均有NBS-LRR基因,其中ChrC09上分布最多,达到53个;NBS-LRR基因以基因簇形式存在居多,可推测抗病基因NBSLRR发生了大规模片段复制。分析5个物种（甘蓝、白菜、甘蓝型油菜、水稻和拟南芥）的NBS-LRR家族基因密码子 偏好性,结果发现,甘蓝型油菜抗病基因有效密码子数范围与甘蓝（B. oleracea L.）更加相近。然后进一步对甘蓝型油菜和白菜（B. rapa L.）与甘蓝的共线直系同源关系进行偏好性分析,并获得相同发现,推测甘蓝型油菜可能和甘蓝在抗病基因密码子的使用偏好上更为相似。     

播期对麦茬大豆生长发育特点及产量形成规律的影响

探讨了播期对麦茬复种大豆生长发育特点和产量构成各因素的影响。结果表明,在栽培条件相同的情况下,除受品种本身丰产潜力等因素影响外,播种期的早晚是影响麦茬大豆产量的主要因素。要想提高春麦区麦茬复种大豆产量和品质,必须抢时早播,为创造高产提供较充余的生育时间。