陆地棉REM基因家族全基因组鉴定及表达分析

[目的]REM(Reproductive meristem)基因家族编码一类转录因子在植物生长发育过程中发挥重要作用,但在棉花中未见报道.[方法]基于陆地棉基因组数据和公共数据库中的转录组数据,运用生物信息学方法对陆地棉REM基因家族成员进行系统鉴定,并对该基因家族的理化性质、基因结构、组织表达特异性以及胁迫条件下的表...     

棉花GbRvd的亚细胞定位及其超表达烟草抗病性分析

【目的】研究棉花NB-LRR家族基因GbRvd的亚细胞定位及超表达烟草的黄萎病抗性,为解析GbRvd介导的植物抗黄萎病机制提供依据。【方法】对真核表达载体pJCV52进行改造,在SpeⅠ酶切位点插入gfp,使其兼具亚细胞定位的功能,命名为GPJCV52。应用Gateway技术构建GbRvd的亚细胞定位和超表达载体,并分别转化农杆菌GV3101。利用生物信息学和农杆菌介导的烟草瞬时表达技术对GbRvd分别进行亚细胞定位预测与观察。采用农杆菌介导法转化烟草,并通过组织培养技术获得转基因植株。运用PCR对超表达GbRvd的烟草进行阳性植株筛选,且利用半定量RT-PCR对阳性转基因植株进行表达检测。制备棉花黄萎病菌孢子悬浮液,通过灌根法对T_3代转基因烟草株系进行接种,利用5级标准统计发病情况并计算病情指数。【结果】利用在线分析软件ProtComp预测GbRvd为一种胞外(分泌)蛋白;GbRvd的跨膜预测结果显示其包含3个跨膜域;在线分析软件Wo LF PSORT预测结果显示GbRvd在细胞膜、内质网及叶绿体的预测分值分别为7、3和1,表明GbRvd主要存在于植物细胞膜上。利用农杆菌介导的烟草瞬时表达技术进一步对GbRvd的亚细胞定位进行观察,结果显示在单独表达GFP蛋白的烟草细胞中,荧光信号在细胞核、细胞质和细胞膜均有分布;而GbRvd与GFP融合表达后的荧光信号主要分布于烟草表皮细胞质和细胞膜。综合生物信息学分析和亚细胞定位观察结果,表明细胞膜和细胞质是GbRvd的主要分布位置。利用农杆菌介导和组织培养获得了转基因烟草植株,通过对转基因烟草植株的PCR检测显示,阳性转基因烟草植株能够通过PCR扩增出与预期大小一致的目的条带,而野生型植株未出现相应条带;阳性转基因烟草植株半定量RT-PCR同样能够检测出与预期大小一致的目的条带,由此表明GbRvd成功整合于烟草基因组并能够进行正常转录。对3个T_3代超表达烟草株系的黄萎病抗性进行分析,结果显示超表达GbRvd的烟草植株病情指数显著低于野生型对照植株,表明过表达GbRvd可有效提高植株对黄萎病的抗性。【结论】GbRvd主要存在于植物细胞质和细胞膜,其超表达可显著提高烟草对黄萎病的抗性。     

农杆菌介导的植酸酶基因转化棉花的研究

为建立一种转化效率高、稳定性好的棉花农杆菌遗传转化体系,以优良的陆地棉品种晋棉14、陕724为受体材料,利用农杆菌介导的方法,将含有根特异性表达启动子的植酸酶基因(PhyA)转入供试品种的胚性愈伤中;对获得的再生植株进行PCR检测,证明PhyA已经被插入到棉花基因组中,晋棉14和陕724的转化效率分别为33%和8.3%;此外,还对影响农杆菌侵染棉花胚性愈伤转化效率的因素,如卡那霉素浓度、胚性愈伤组织生长状态、受体材料的基因型等进行了较为系统的比较研究.     

一种新的棉花黄萎病抗性鉴定方法

介绍了一种新的快速鉴定棉花品种抗黄萎病的方法——六棱塑料钵定量注菌液法 ,与传统的鉴定方法相比具有以下优点 :1使用有底的六棱塑料钵 ,灭菌后可以重复使用 ,减少了制作营养钵的工作量 ,而且其造型有利于棉苗根系下扎生长。2以价格低廉、通透性好、一次性使用、经高温灼烧的蛭石填充营养钵作生长基质 ,可免去灭菌消毒工序 ,也有利于棉苗根系生长发育。3种子催芽技术出苗整齐、生长健壮 ,每钵只种 1～ 2棵棉苗 ,减小了寄主个体间的竞争。4用六棱营养钵培育棉苗时 ,棉苗根系生长健壮且须根紧贴塑料钵内壁生长 ,采用先用粗铁丝定点伤根再定量注菌液的方法 ,有利于病菌的侵入 ,且不会因伤主根而使病情加重     

河北省棉花黄萎病菌致病性与ISSR遗传分化

 从河北省17个主要植棉县采集棉花黄萎病株,分离获得52个黄萎病菌单孢菌系,对其培养特性、致病性和ISSR(Inter-simple sequence repeat)遗传分化进行了研究。菌系培养性状研究表明,在采集的52个菌系中,菌核型菌系最多,其次是菌丝型,最少的是中间型,3种类型菌系分别占总菌系的51.9%,38.5%和9.6%。利用7个抗、感不同的鉴别寄主在光、温、湿可控的生长室鉴定了病菌的致病性,供试菌系可分为致病力强、中、弱3种类型(Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型),分别占供试菌系的51.9%,21.2%和26.9%。在供试菌系中存在比落叶型菌系致病力还要强的非落叶型菌系。基于病情指数的聚类分析结果表明,河北省棉花黄萎病菌系存在明显致病力分化,但与地理来源无关。菌核型菌系和中间型菌系多表现为强致病力或中等致病力,而菌丝型菌系的致病力变化较大。在136个ISSR标记中,80个属于多态性标记,多态性位点百分率达58.8%。基于ISSR的聚类分析结果表明,河北省棉花黄萎病菌的遗传分化较小,并且遗传分化与地理来源相关。     

棉花抗枯黄萎病品种耐低磷种质筛选

 采用蛭石栽培和营养液浇灌的方法,研究棉花品种耐低磷筛选指标,利用这些指标对88份棉花抗枯、黄萎病品种进行磷素利用率极端基因型的筛选。结果表明,株高和根冠比在不同品种和不同磷浓度处理之间无显著差异,而棉苗干物重、地上部鲜重、总叶面积、叶绿素含量、地上部干物重及磷利用率在不同磷浓度处理和不同品种之间均存在显著差异,可以作为棉花苗期耐低磷能力的评价指标。利用这些指标对棉花抗枯、黄萎病品种进行了分析。聚类结果将88个品种主要分为耐低磷基因型和非耐低磷基因型两大类,分别包括25个和55个品种。其中,中棉所21、中99和陕棉11属于耐低磷的极端基因型。     

AFLP标记与棉花重要农艺性状的关联研究

 以陆地棉（Gossypium hirsutum L.）品种中棉所8号和海岛棉（Gossypium barbadense L.）品种Pima 90-53杂交产生的包含91个单株的BC₁F₂群体及其衍生BC₁F_2:3群体为材料,利用逐步多元回归分析确定分子标记与重要农艺性状的相关关系,为分子标记辅助选择提供依据。试验材料分别种植在保定市郊和沧州青县两个点,每个株行考察衣分、子指、铃重、皮棉重、子棉重5个产量性状和2.5%纤维跨距长度、马克隆值、纤维整齐度、纤维伸长率、纤维比强度5个品质性状。以20对AFLP引物组合产生的125个位点对10个重要农艺性状进行多元线性回归分析,发现其中4对引物组合产生的15个位点与10个性状有着显著相关性（P≤0.05,P≤0.01）,而后通过逐步多元回归分析获得6个位点,对9个农艺性状所解释的表型变异为6.2%～30%。结果表明,与9个农艺性状显著相关的6个AFLP位点可以用于未来的分子标记辅助育种计划。     

不同抗性品种对棉花黄萎病菌致病力的影响

 以1个海岛棉品种和15个陆地棉品种为分离寄主,采取单孢分离,共分离出67个黄萎病菌系。以抗性差异较大的海岛棉品种Pima90-53和陆地棉品种冀棉20、邯208和中棉所8号为鉴别寄主,采用苗期营养钵定量注菌液法对分离菌系进行了致病力鉴定。结果表明,同一地块田间不同品种所分离菌系的致病力类型并非单一类型,而是由致病力连续变化的多种致病力菌系类型组成;由不同品种分离出的菌系致病力存在差异,寄主品种的抗性与分离的黄萎病菌系的致病力无关,但不同基因型品种可能会影响不同致病力菌落的消长。     

棉花分子遗传图谱构建和纤维品质性状QTL分析

以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)中棉所8号和海岛棉(Gossypium barbadense L.) Pima90-53组配衍生的214个单株的F₂群体为材料,构建了包含110个SSR标记和65个AFLP标记的遗传连锁图谱。该图谱共包括42个连锁群,连锁群长度为4.5~147.3 cM,包括2~22个分子标记,标记间平均距离为11.6 cM,总长为2 030 cM,约占棉花全基因组的40.6%。应用复合区间作图法分析该组合的F₂单株和F_2:3家系纤维品质性状,共得到25个纤维品质数量性状基因座(QTL),其中5个与纤维长度相关s,分布在Chr.21、Chr.15、LG2和LG12上,可解释表型变异的10.2%~35.8%;4个与整齐度相关,分布在Chr.21、LG9、LG18和LG12上,可解释表型变异的12.6%~36.6%;7个与马克隆值相关,分布在Chr.9、LG1、LG9、LG20和LG12上,可解释表型变异的11.5%~26.1%;7个与断裂比强度相关,分布在Chr.21、Chr12、Chr.8、LG1、LG4和LG10上,可解释表型变异的16.5%~52.8%;2个与伸长率相关,分布在Chr.9和Chr.21上,可解释表型变异的18.1%和27.1%。LG9、LG12和Chr.21上存在QTL聚集区。     

低酚棉品种资源产量、纤维品质性状鉴定和SSR分析

本研究调查了55份低酚棉品种资源的10个产量性状和纤维品质性状,并利用SSR技术分析了遗传多样性。主成分分析显示,前6个主成分解释了总共92.762%的表型变异;基于产量和纤维品质性状进行聚类,供试材料被划分为4类,第一类材料整体表现性状优良;基于SSR分子标记进行聚类,供试材料被划分为5类,第二、四、五类材料整体表现优良。结合产量和纤维品质性状、SSR聚类分析结果和田间表现,鉴定出可供改良的低酚棉育种资源6个:‘中无151’、‘洛克特22’、‘皖无1号’、‘豫无1309’、‘中无831’和‘湘C70’。