小麦EST数据批量分析平台的构建与应用

为进行EST数据批量分析,构建了EST／cDNA序列数据高通量、自动化分析平台。该平台基于Linux操作系统,主要由一些免费软件和perl程序构成．具有自动组装EST序列、查找同源基因、注释基因功能,同时具有进行基因分类等功能。利用该平台对小麦水分胁迫诱导表达的5个cDNA文库的6733条EST序列进行全面分析,初步建立了小麦水分胁迫诱导的基因表达谱。检测结果表明。小麦EST数据批量分析平台为批量EST序列的生物信息学分析提供了实用、便捷工具。     

普通菜豆PvP5CS2基因对逆境胁迫的应答

为了探索逆境条件下脯氨酸积累的分子遗传机理, 改善作物的抗逆能力, 应用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术和水杨酸法分别检测干旱、高盐(200 mmol L^-1 NaCl)和冷(4℃)胁迫条件下普通菜豆幼苗叶和根中脯氨酸合成酶基因PvP5CS2表达量和脯氨酸含量的变化。结果显示, 3种胁迫条件下普通菜豆幼苗叶和根中PvP5CS2的转录水平快速上升, 干旱处理4 d, 叶中PvP5CS2表达量达到最大值; 高盐处理下, 叶和根中PvP5CS2的表达高峰分别出现在2 h和6 h; 冷胁迫下, 叶和根中的表达高峰都出现在2 h; 随着胁迫时间的延长, PvP5CS2基因的转录水平逐渐下降。普通菜豆在逆境胁迫下, 幼苗叶和根中脯氨酸大量积累, 积累高峰出现在PvP5CS2基因表达高峰之后。这些结果说明, PvP5CS2基因的表达受干旱、高盐和冷胁迫诱导, 脯氨酸积累受PvP5CS2基因转录水平的调控。PvP5CS2基因在洋葱表皮细胞中的瞬时表达结果显示PvP5CS2蛋白定位在细胞核和膜上。     

利用高通量测序技术发现植物小分子RNA研究进展

 小分子RNA是一类长约20～30个核苷酸的非编码RNA分子,其介导的转录后基因调控是植物中的一种新型基因调控机制。它在植物的生长发育和适应外界各种环境胁迫的过程中起着非常重要的作用。植物中小分子RNA数量巨大、种类繁多,而高通量测序技术的出现大大加快了它们的发现过程。本文在简要介绍目前已知植物小分子RNA的类型及特点的基础上,综合阐述近年来利用高通量测序技术克隆和分析植物小分子RNA的研究成果,以期反映当前植物小分子RNA的基因组分布规律、功能和进化等方面的最新研究进展。     

作物抗旱研究的现状与思考

干旱是一世界性问题,前人已在许多方面对作物抗旱性进行了探讨,如作物适应干旱的机理,作物的形态结构及生理代谢与抗旱性的关系,并提出了评价抗旱性的指标,有的研究已有关抗旱性的遗传进行了分析。     

不同水分环境条件下小麦IL群体产量相关性状遗传和关联性分析

干旱是限制小麦产量形成的重要非生物胁迫因子,研究小麦产量相关性状的抗旱遗传特性对小麦抗旱遗传改良具有重要意义。以小麦回交导入系(IL)群体((晋麦47×西峰20)×晋麦47)BC3F4的160个株系及其亲本为材料,研究不同水分环境条件下株高(PH)、穗下节长(PL)、单株穗数(SPP)、穗长(SL)、单株小穗数(TSP)、单株总粒数(GNP)、主穗小穗数(SMS)、主穗粒数(GMS)、千粒质量(TGW)和小区产量(GY)的遗传特点及相互关系,评价群体性状的遗传变异。结果表明:在不同水分环境条件下,小麦IL群体各目标性状表型偏向于轮回亲本晋麦47,变异广泛,多样性指数达0.74～0.97,且存在超亲分离,总体呈尖顶峰的负偏态分布。在4种水分环境条件下,小麦IL群体的PH、PL和TGW表现出较高的遗传力(h2B=0.48～0.81),其他性状遗传力较低(h2B=0.27～0.73)。性状之间普遍表现为不同程度的正相关,在干旱胁迫条件下,TGW和PH分别与小区产量有较高的相关性和关联度。该群体适合进行抗旱性状数量遗传研究。     

小麦穗颈维管束遗传特性及其与产量性状的关系

为了研究不同水分条件对小麦穗颈维管束发育的影响,为小麦抗旱高产育种提供解剖学依据,以小麦加倍单倍体(DH)群体(旱选10号×鲁麦14)为材料,采用常规石蜡切片法分别检测干旱胁迫和正常灌溉条件下灌浆期小麦穗颈维管束数目及面积,同时分析了维管束遗传特性及其与产量性状的关系.结果表明,干旱胁迫严重抑制小麦穗颈维管束的发育,显著降低小维管束数目和维管束面积,对大维管束数目的影响较小;维管束性状的广义遗传力均较高,分布范围为74.16%～97.51%;DH群体各性状分离范围广泛,均产生了明显超亲的株系;在干旱胁迫条件下,维管束性状与产量性状表现负相关或相关不显著;在正常灌溉条件下,多数维管束性状与总小穗数、结实小穗数、小穗结实率及穗长呈显著或极显著正相关.由此可见,通过增加小麦穗颈大、小维管束数目和面积可保证物质运输"流"的畅通,育种工作中可以结合稳颈解剖结构特征选育高产品种.     

小麦脂质转运蛋白基因TaLTP克隆及功能分析

脂质转运蛋白(lipid transfer protein,LTP)是广泛存在于植物中的一类小分子蛋白,因其能在植物细胞膜间运输脂类物质而得名,在植物角质层合成和适应多种环境胁迫中起重要作用。本研究利用同源克隆方法得到Ta LTP-s的c DNA全长序列510 bp,开放阅读框为339 bp,编码112个氨基酸。利用RIL群体将Ta LTP-s定位在染色体1A上,距离两侧标记WMC449和WMC93的遗传距离分别为2.1 c M和5.9 c M。通过原生质体亚细胞定位显示Ta LTP-s定位于细胞膜和细胞质中。小麦开花期Ta LTP-s在小花中表达量较高,尤其是在花药中的表达量远高于在根和叶中。在ABA、PEG、Na Cl及4℃低温胁迫诱导下,小麦Ta LTP-s均上调表达,可能与抗逆性调节相关。在高盐胁迫处理下,转基因拟南芥幼苗的细胞膜稳定性和存活率显著高于野生型。研究结果为利用小麦脂质转运蛋白基因改良作物抗逆性奠定了基础。     

小麦灌浆期耐热性QTL定位分析

【目的】以普通小麦加倍单倍体（DH）群体（旱选10号×鲁麦14）的150个株系为材料,鉴定其灌浆期耐热相关生理性状及千粒重耐热指数,并进行QTL定位,以期发掘具有显著效应以及不同环境中稳定表达的主效QTL,为改良小麦耐热性提供理论依据及分子标记。【方法】运用基于混合线性模型的复合区间作图法,以耐热指数为耐热性指标,对DH群体在田间雨养和灌溉2种土壤水分条件下的耐热性进行QTL定位。【结果】2种土壤水分条件下共检测到12个控制不同性状耐热指数的加性效应QTL,对表型变异的贡献率范围为2.64%—11.41%,其中,9个QTL与环境存在互作效应,对耐热指数表型变异的贡献率为1.41%—4.66%;检测到17对上位性效应QTL,对表型变异的贡献率为2.45%—8.84%,其中,仅4对与环境有互作效应,对表型变异的贡献率为0.62%—2.32%。控制耐热性的QTL来自双亲,DH群体中有耐热性超亲的株系存在。【结论】评价小麦灌浆期的耐热性,千粒重耐热指数是最直接的指标,生理性状指标为耐热性鉴定的间接辅助指标,其中,旱地条件下选用旗叶相对含水量耐热指数作为间接指标较好,而灌溉条件下选用气冠温差耐热指数较好。染色体1B、2D、5A、5B、6A、6B和7A对灌浆期耐热性贡献较大。千粒重耐热指数和旗叶叶绿素含量耐热指数的遗传以加性效应为主,叶绿素荧光参数耐热指数和气冠温差耐热指数的遗传以上位性效应为主,而叶片相对含水量耐热指数的遗传加性效应与上位性效应都重要。     

小麦抗逆相关基因TaSAP1的5′非翻译区内含子功能分析

逆境相关蛋白(stress associated protein, SAP)是植物中一类具有A20/AN1锌指结构域的蛋白,而A20/AN1锌指蛋白主要参与植物逆境响应。小麦中TaSAP1基因参与植株对各种逆境的响应,其5′非翻译区含有2个内含子(5' untranslated region intron, 5UI)。本研究利用重叠PCR,构建了TaSAP1的2个5UI缺失突变的表达载体,并转化二穗短柄草(Brachypodium distachyon),通过分析GUS活性,研究TaSAP1启动子及其5UI的生物学功能。结果表明TaSAP1启动子P1可受干旱、低温和外源ABA胁迫上调表达,表达活性分别是对照的10、6和4倍。TaSAP1基因2个5UI对启动子活性至关重要,2个5UI同时突变可致P1失活;Intron-1缺失突变导致P1活性降低约2.7倍(P0.05),但不影响P1对逆境胁迫的响应;Intron-2缺失突变导致P1失去对干旱、低温和外源ABA的响应能力。本研究结果为深入研究TaSAP1 5UI的生物学功能奠定了基础,也为改善作物抗逆性提供了重要元件。     

小麦转录因子TaMyb2s的克隆及表达

利用小麦TaMyb2基因特异引物, 克隆了3种类型TaMyb2的cDNA序列, 分别命名为TaMyb2-I、TaMyb2-II和TaMyb2-III。氨基酸序列比对结果表明, TaMyb2s的序列高度相似。系统进化树分析显示, TaMyb2s与来自大麦、水稻等的直系同源基因编码蛋白的亲缘关系较近; TaMyb2s的3种类型与小麦基因组没有明显的对应关系。实时定量PCR检测结果表明, 小麦幼苗中的TaMyb2s均参与对渗透胁迫的应答反应, 但表达模式不尽相同, TaMyb2-III对渗透胁迫的应答最迅速, TaMyb2-I次之, TaMyb2-II最迟缓。从小麦不同发育时期幼嫩组织中TaMyb2s的表达情况推测, TaMyb2-I和TaMyb2-III可能主要在生长发育的前期调控下游基因, 而TaMyb2-II主要在发育后期发挥作用。