棉花光子基因N1和n2的遗传分析及染色体定位的分子证据

用棉花显性光子突变体N_1与陆地棉遗传标准系TM-1、海岛棉品种新海7号和海7124杂交,共配制3个F_2分离群体和1个BC_1群体;用隐性光子突变体n_2与TM-1、海岛棉品种新海7号和军海1号杂交,共配制3个F_2分离群体和2个BC_1群体。遗传分析结果表明:显性光子突变体N_1和隐性光子突变体n_2与正常海岛棉、陆地棉品种(系)在光子性状上均存在1对基因的差异,符合单基因遗传模式。用SSR分子标记对显性光子基因N_1进行定位,结果显示,N_1位于染色体A12(Chr.12)上,与目的基因最近的标记是BNL1679,遗传距离为1.9 cM。用SSR分子标记对隐性光子基因n_2进行定位,结果表明:在海×陆种间群体中,n_2基因位于染色体A12上,与n_2基因最近的分子标记是BNL1679,遗传距离为2.7 cM,而在陆×陆种内群体中,n_2基因则位于染色体D12(Chr.26)上。根据遗传分析和分子定位结果,推测隐性光子性状在异源四倍体棉花中可能在部分同源染色体上存在重复基因,导致隐性光子基因n_2在不同类型的分离群体中定位在不同的部分同源染色体上。     

陆地棉开放花蕾品系E-81的遗传鉴定

从 90年代开始 ,我国先后从海岛棉 ( Gossypi-um barbadense L.)与陆地棉 ( G.hirsutum L.)杂种后代中发现了开放花蕾变异株 ,并开展了用于杂交种种子生产的研究。遗传学研究证明这些品系的开放花蕾性状受 1对隐性基因所控制 (肖杰华 1 991 ;张天真 1 992 ;纪家华等 1 992 ) ,它们的产生是由于具有不同的单节显性基因的海岛棉和陆地棉杂交后 ,由于基因重组所产生的 (张天真1 992 )。湖南省棉花研究所把隐性无腺体基因gl2 gl3 导入到开放花蕾品系 ,培育出无腺体指示性状标记的开放花蕾品系 E- 81用于制种 (李育强等 1 996 ) ,而 E- 81品系…     

棉花SSR多重PCR技术的初步研究和利用

简单重复序列(simple sequences repeat,SSR)具有数量丰富、高度多态、共显性等优点,是一种极具实用价值的标记,目前已成为研究种质资源遗传多样性、基因组作图的首选标记.SSR多重PCR扩增法可同时完成多个标记检测,具有高效、经济、快捷的特点,并保持了单一SSR引物扩增的高度敏感性和准确性.本文选取6对SSR引物,配成三组SSR两重PCR反应,并设置五种不同反应体系以探索PCR反应体系对其影响,以单一引物PCR扩增为对照,对用于构建亚洲棉(Gossypium arboreum)遗传图谱所用的亲本、F1及F2群体单株的DNA模板进行多重PCR探索、分析;另外,在扩增产物的电泳检测时,结合银染技术,试验了单一引物PCR扩增产物在同一泳道同时上样和先后分时上样的两重检测的方法,以期对这种方法进行多态性位点检测的效果进行评价.结果表明,即使采用与单一引物PCR相同的反应体系,两重PCR扩增也可获得与之相同的多态性产物;而两重检测法的结果亦显示出与相应的单引物检测到的相应的多态性位点,能准确反映单引物所能达到的检测效果,因而为SSR的多重PCR和扩增后多重检测的技术在高效的遗传图谱构建工作中进一步应用提供实验依据.     

陆地棉抗黄萎病、纤维品质和产量等农艺性状的QTL定位

用一个高抗黄萎病的陆地棉品系5026和一个高感黄萎病的陆地棉品种李8为材料,构建一个RIL群体.用5 300对SSR引物筛选亲本多态,获得115个多态位点并进行标记间连锁分析,构建了一张包括20个连锁群全长560.1 cM的陆地棉品种间分子标记遗传图谱.RIL家系分两份:一份种于病圃,在苗期和成株期分别考查各家系的发病情况;一份种于大田,调查各家系的产量和纤维品质相关性状.用复合区间作图法对抗病、产量和纤维品质等性状进行QTL定位:在苗期检测到了3个抗病QTL,成株期检测到了1个抗病QTL,解释的变异系数范围是7.4%～11.8%;检测到2个纤维长度、2个纤维强度、1个纤维细度、1个整齐度、1个短纤维指数和2个纤维伸长率等9个与纤维品质相关性状的QTL,解释的变异范围是6.7%～15.7%;检测到了2个皮棉产量、1个籽棉产量、2个单株果枝数、1个单株铃数、2个铃重、1个籽指、1个衣分和1个衣指等11个产量构成因素的QTL,解释的变异方差范围是4.1%～10.6%,这些结果为棉花抗病育种同时兼顾产量和品质育种提供了非常有用的信息.     

棉花RGAP、DGAP和DDRT标记的定位研究

 根据本实验室已克隆的RGAs和DGAs,设计48条RGAs和4条DGAs特异引物,以“海7124×TM-1”组合的BC₁群体为材料把5个RGAP和2个DGAP标记定位到棉花的染色体上;以一个高抗黄萎病陆地棉品系5026为材料,在接种黄萎病菌后不同时期提取根部RNA,用mRNA差异显示（DDRT-PCR）技术,获得164个差异片段,根据这些片段设计34对DDRT引物。用已构建好的“海7124×军棉1号”组合的F₂群体,将3个RGAP和5个DDRT定位到了相应的染色体上。用Joinmap3.0软件把两张连锁图谱整合为一张图谱,并将这些标记与抗黄萎病QTLs进行连锁分析。     

陆地棉三体的诱发,鉴定,研究和利用：IV.第19染色体三体的发现及鉴定

本文首次报道了一个新的陆地棉三体（Ｆｔｒ－６）的发现，并对其形态，减数分裂中期Ｉ染色体构型进行了研究，同时，通过其与一套易位系杂交Ｆ１花粉母期细胞染色体构型的细胞学检测，证明Ｆｔｒ－６可能是第１９染色体的三体。     

棉纤维发育相关基因时空表达与纤维品质的关联分析

以14个纤维品质差异的棉花品种(或品系)为材料,研究10个纤维发育相关基因时空表达变化与纤维品质的关系,为阐明棉纤维发育相关基因与纤维品质形成关系提供理论基础。利用实时荧光定量PCR技术检测10个基因在14个供试品种(或品系)不同纤维发育时期的相对表达量,结果表明,虽然遗传背景完全不同,但它们具有某些共同表达特征。GhExp1、GhCIPK1、GhSus1、GhSusA1和GhPL这5个基因都是在纤维伸长期优势表达;GhACT1、GhRacA和GhRacB是在纤维伸长前期和次生壁加厚期高表达;而GhCelA1和GhcelA3是在纤维伸长后期和次生壁加厚期优势表达。这些基因表达谱与纤维品质关联分析显示,GhRacA在23DPA高表达且表达量与纤维品质显著正相关,其余基因在低表达时其表达量与纤维品质呈显著性相关,而在高表达时其表达量与纤维品质无相关性。GhExp1在20DPA的表达量与纤维比强度和整齐度呈显著负相关,与伸长率呈极显著正相关;GhPL在23DPA的表达量与纤维长度呈显著负相关;GhRacA在5DPA和23DPA的表达量均与伸长率呈极显著正相关;GhRacB在10DPA的表达量与长度和整齐度呈显著负相关;GhCelA1基因在5DPA的表达量与纤维长度呈显著正相关,与马克隆值呈显著负相关,在10DPA的表达量与马克隆值呈显著正相关,与伸长率达到极显著正相关,与比强度呈显著负相关,与长度和整齐度呈极显著负相关;GhCIPK1、GhACT1、GhSus1、GhSusA1和GhCelA3 这5个基因在纤维发育各时期的表达量与纤维品质各指标未检测到相关性。     

两个棉花ß-葡聚糖酶新基因的结构与表达特征分析

β-葡聚糖酶是一类能降解β-葡聚糖的水解酶。本研究分别通过电子克隆和棉纤维发育cDNA文库筛选法克隆到2个棉花β-葡聚糖酶新基因,内切-1,4-β-葡聚糖酶基因(GhEG,GenBank登录号为HM462003)和1,3-β-葡聚糖酶基因(GhGLU,GenBank登录号: HM462004)。GhEG全长ORF为1 581 bp,编码526个氨基酸残基。GhGLU全长ORF为1 410 bp,编码469个氨基酸残基。基因组水平分析表明,GhEG含5个内含子和6个外显子,而GhGLU无内含子,仅1个外显子。新克隆的2个基因在二倍体棉种非洲棉和雷蒙德氏棉中含1个拷贝,而在四倍体陆地棉和海岛棉中存在2个拷贝。通过开发SNP标记分别将GhEG和GhGLU在四倍体中的一个拷贝定位在第19染色体和第4染色体上。Q-PCR表达分析表明,GhEG在根、茎、叶中表达水平很低,而在纤维伸长期优势表达,在15 DPA和20 DPA纤维中,该基因在海岛棉海7124中的转录本显著高于陆地棉TM-1。GhGLU在根、茎、叶及纤维发育不同时期均有表达,属于组成性表达基因,特别在根、纤维发育初始期和伸长后期优势表达,且表达水平在陆地棉TM-1和海岛棉海7124间也有显著差异。     

棉花叶肉原生质体分离及目标基因瞬时表达体系的建立

以棉花幼嫩子叶为外植体材料,分析影响棉花叶肉原生质体分离及目标基因转化的主要因素,以棉花叶肉原生质体为受体,建立稳定、高效的目标基因瞬时表达与鉴定体系。技术体系包括,选择自然生长12 d的棉花幼嫩子叶为外植体材料,混合1.5%纤维素酶、0.4%离析酶、0.5 mol L^–1甘露醇、20 mmol L^–1 KCl、20 mmol L^–1 MES、0.1 mol L^–1 CaCl₂和1.0 g L^–1 BSA等酶液,在28℃黑暗条件下振荡酶解8 h,可游离出浓度达1.0×10⁶ m L^–1以上的纯净棉花叶肉原生质体。利用该方法将棉花锌指蛋白基因GhZFP2整合到pJIT166-GFP质粒载体,构建了GhZFP2:GFP融合载体,采用40% PEG(4000)介导转化,获得高转化率的棉花叶肉原生质体。对目标基因瞬时表达产物检测表明,GhZFP2蛋白清晰定位在细胞核上。     

中棉所12配制的2个杂交棉DNA甲基化遗传与传递

DNA甲基化在真核生物的生长发育过程中起着重要的调控作用。本研究用MSAP方法分析了中棉所12配制的2个杂交棉和亲本不同发育时期的基因组DNA 5′-CCGG位点胞嘧啶的甲基化水平及其遗传传递模式。研究表明: (1)杂交棉及其亲本不同发育时期的胞嘧啶甲基化水平不同,随着生育期的逐步推进,出现两头低而中间高现象;(2)两个杂交棉组合的DNA 甲基化总体水平为12.41%~20.05%,其中以内侧胞嘧啶全甲基化为主(约占6.90%~11.47%);(3)棉花中绝大多数CCGG胞嘧啶甲基化位点是由亲本稳定遗传给杂交种的,但杂交棉仍有1.14%~3.39%的位点显示了变异,其变异频率在不同亲本组合之间和不同发育时期都存在差异;(4)对甲基化差异条带测序分析发现,其功能涉及到富含亮氨酸重复、类PDR的ABC转运蛋白、GTP结合蛋白、病程相关蛋白、磷酸激酶、功能未知的蛋白质和反转录酶等,部分差异序列没有产生有意义的匹配。