玉米功能性Insertｉon/Deｌetｉon(InDeｌ)分子标记的挖掘及其在杂交种纯度鉴定中的应用

InDel作为重要的遗传标记已被广泛用于作物连锁图谱的构建及多样性研究。通过生物信息学方法从玉米全基因组水平进行InDel标记的挖掘并对其在玉米杂交种纯度鉴定中的应用进行分析,根据B73全基因组序列(第二版)及Mo17的二代电子拼接序列发现了40 000多个InDel位点,其中约有11 400个含有InDel位点的序列可用于特异性引物的开发。新发展的143个代表基因(<1 kb)或基因内部的功能性InDel标记在B73及Mo17间得到了验证并用于玉米杂交种纯度的鉴定。经过分析,共有13个共显性InDel标记在6个杂交种亲本间表现出明显的长度多态(>50 bp)。结合玉米子粒DNA快速提取方法,利用这些共显性InDel标记对6个杂交种1 400多个样本纯度进行鉴定,结果显示该方法可以快速、准确、经济地鉴定玉米杂交种纯度。     

玉米Glyco-hydro-16糖苷酶家族全基因组的鉴定及其遗传分化

【目的】全基因组水平鉴定玉米Glyco-hydro-16家族,分析该家族基因在不同组织中的表达模式以及在不同玉米杂种优势群中的遗传分化。【方法】根据Glyco-hydro-16家族相对保守的序列及结构域,构建Glyco-hydro-16家族的隐马尔科夫模型文件（Glyco-hydro-16.hmm）,利用hmmersearch程序在玉米全基因组中进行比对,获得玉米中含有该家族保守结构域的所有序列。通过Blast2GO进行功能注释,利用蛋白质序列构建该家族的系统发育进化树。使用玉米自交系B73不同组织及不同发育时期的RNA-seq数据库分析该家族基因的表达模式。根据该家族基因在染色体上的位置筛选SNP标记,计算其在不同玉米杂种优势群间的群间遗传分化系数（genetic differentiation coefficient,Fst）,分析其遗传分化。【结果】根据该家族相对保守的序列及结构域,在全基因组水平共鉴定出34个玉米Glyco-hydro-16家族成员,注释表明所有基因都是木葡聚糖转移酶/水解酶基因,3个保守性较高的Motif区段存在于该家族所有成员中。通过系统发育关系和序列相似性将该家族分为8个亚家族,每个亚家族有2-8个基因,分布在除第3和第6染色体外的其他8条染色体上,在第2、第5及第10染色体上成簇分布。该家族在禾本科作物中同源性较高,与拟南芥分属不同的分支,但只有3个玉米成员（AC210669.3、GRMZM2G413006和GRMZM2G166944）被划分到禾本科分支中,其他玉米成员被划分到单独的分支中。通过表达谱分析表明该家族成员在玉米中均有表达,但在不同组织中的表达水平有差异。为解析该家族基因在不同玉米种质资源中等位基因的变异,根据玉米Glyco-hydro-16家族基因在染色体上的位置筛选SNP标记,计算其在玉米杂种优势群SS及NSS间的群间遗传分化系数。结果显示,共有10个该家族基因所处位点的Fst值高于阈值0.15,达到高度分化水平,分别位于第1、第2、第4、第5、第7以及第9染色体上。其中,位于第2染色体上的GRMZM2G091118相应位点的Fst值为0.52,表明该位点在SS群和NSS群间的群间遗传分化度极大。【结论】通过全基因组扫描在玉米中鉴定出34个Glyco-hydro-16家族成员,均为木葡聚糖转移酶/水解酶基因,在不同组织中,其表达模式不同,可能参与不同生理发育过程。部分该家族成员所处位点在玉米杂种优势群SS和NSS间的等位基因分化极大。     

中国家驴TYRP1基因第二内含子多态性分析

为了探究TYRP1基因对中国家驴毛色的影响,试验采集410只不同毛色中国家驴的血液样本,采用聚合酶链式反应及单链构象多态性(polymerase chain reaction and single-strand conformation polymorphism, PCR-SSCP)方法检测中国家驴TYRP1基因第二内含子中的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点,对不同毛色中国家驴个体进行基因分型,并计算基因型频率和等位基因频率,分析TYRP1基因第二内含子多态性与中国家驴不同毛色之间的关系。结果表明：在中国家驴TYRP1基因第二内含子中检测到1个SNP位点(g.1 702A→G),该位点存在AA、AG、GG三种基因型;乌头、黑三粉、青三粉、灰三粉、白色和白化家驴的优势等位基因均为A。乌头、黑三粉和青三粉均为AA基因型频率最高,GG基因型频率最低;灰三粉为AA基因型频率最高,AG基因型频率最低(0)。在乌头、黑三粉、青三粉、灰三粉家驴中,AA基因型频率为灰三粉最高,然后依次为青三粉、黑三粉和乌头;以黑毛色为主色调的家驴(乌头、黑三...     

玉米氮状况相关生物标记物的筛选和应用

[背景]RNA表达丰度作为一种生物标记物已广泛应用于临床诊断阶段,但在农业栽培中诊断作物营养状况的应用较少.[目的]挖掘和验证转录水平上可以作为生物标记物精确指示玉米氮营养状况的基因,指导精准施用氮肥.[方法]基于不同氮素处理的基因芯片和RNA-Seq数据,通过生物信息学和统计学方法初步筛选出基因表达丰度高度响应氮素处...     

玉米籽粒主要性状与蛋白质含量的相关性

为了探明玉米籽粒主要性状之间的相关性,以蛋白含量不同的2个亲本进行杂交的F2群体367个单株的籽粒蛋白质含量与百粒质量、籽粒面积、淀粉含量、含油量的相关性进行了系统研究,旨在为玉米高蛋白育种杂交后代选择提供理论依据。结果表明,蛋白含量与百粒质量、籽粒面积、含油量之间均为负相关,但相关程度不显著;与淀粉含量呈现显著负相关。因此可用低淀粉含量作为高蛋白育种中的间接选择性状。     

藜麦EST-SSR的开发及通用性分析

藜麦因营养均衡受到越来越多的关注,但尚未深入开展其基础研究。开发微卫星序列重复SSR分子标记将为藜麦的遗传分析提供重要资源。本研究利用NCBI数据库中藜麦RNA测序RNA-Seq及表达序列标签EST数据挖掘、验证及评价藜麦EST-SSR,共发现1862个藜麦非单核苷酸EST-SSR。其中,二核苷酸重复最多(38.3%),六核苷酸重复最少(11.7%)。不同重复类型SSR的数量随着核苷酸数目的增加呈下降趋势。在随机选取验证的119个EST-SSR标记中,66 (55.9%)个能够扩增出清晰条带,39个在4份藜麦资源中具有多态性,且其多态性与重复序列长度不具有显著相关性。t测验显示,多态性EST-SSR在藜麦与其他藜科种质间不存在显著差异,说明其具有良好的通用性,可用于藜科物种的遗传关系分析。     

开口导管比例对栓塞脆弱性曲线类型的影响

【目的】栓塞脆弱性是木本植物水力学研究的热点,一般通过建立栓塞脆弱性曲线(VC)来评定。离心机法是建立VC的主要方法之一,前人研究普遍认为Cavitron离心机法建立长导管树种VC时,离心枝条内的导管被切开,大量开口导管的存在造成栓塞假象,致使曲线呈现极为脆弱的"r型",显著高估了植物的栓塞脆弱性。本研究拟在种间水平检验脆弱曲线类型是否受开口导管比例的影响,为离心机法评估植物栓塞脆弱性的可靠性提供参考,从而更准确地评估植物抗栓塞能力,为抗旱树种选择提供可靠依据。【方法】选取具不同导管长度的9个树种,根据Cavitron离心机转子直径的大小(27.4 cm),将9个树种分为3类:长导管树种(平均导管长度15 cm:刺槐、桑、紫薇)、中导管树种(平均导管长度10～15 cm:女贞、桃、沙棘)和短导管树种(平均导管长度10 cm:元宝槭、榛、秦白杨)。使用Cavitron离心机法建立VC,采用注气法测定最大和平均导管长度,分析开口导管比例与VC曲线特征的关系。【结果】长导管树种及短导管树种的元宝槭和榛的VC能用单威布尔函数良好拟合,中导管树种和短导管树种秦白杨的VC能用双威布尔函数良好拟合。长导管树种刺槐和桑的VC相似,呈"r型",而紫薇呈"s型";中导管树种女贞、沙棘及短导管树种秦白杨的VC呈2条"s型"曲线组成的双威布尔形,而中导管树种桃的VC更接近于"s型";短导管树种元宝槭和榛的VC均呈"s型"。长导管树种的平均导管长度(L_v)接近20 cm,两端开口的导管比例(F_(27.4))达20%左右,一端开口到离心机转子中心的导管比例(F_(13.7))达60%左右;中导管树种的L_v接近离心机转子半径(13.7 cm),F_(27.4)达10%左右,F_(13.7)达40%左右;短导管树种的L_v在5 cm以下,F_(27.4)均小于0.1%,F_(13.7)最大为2.68%。9个树种的栓塞脆弱性指标P_(12)、P_(50)(分别对应导水率损失12%、50%时的木质部水势)均与开口导管比例(F_(27.4)、F_(13.7))呈显著正相关(P0.05),但P_(88)(导水率损失88%时对应的木质部水势)与开口导管比例不具有显著相关。【结论】在种间水平验证开口导管比例能使Cavitron离心机建立的VC发生类型变化,当开口导管比例极少时,脆弱曲线呈"s型",随着开口导管比例增多可能会造成"r型"曲线及介于"s型"与"r型"之间的"中间型"曲线。此结论能进一步支持开口导管栓塞假象的假说,为Cavitron离心机法测定栓塞脆弱性时的树种选择提供理论依据。     

基于玉米50 K芯片分析鲜食玉米温-热带杂种优势模式及其育种利用

利用基于Illumina平台的玉米MaizeSNP50(50K)芯片对90份鲜食玉米自交系材料进行SNP基因分型,获得11 100个高质量SNP变异位点.通过这些位点可以将具有不同遗传背景的90份鲜食玉米资源划分为四大类群,分别为热带糯玉米群(31份)、热带甜玉米群(15份)、温带糯玉米群(11份)、温带甜玉米群(33份),并对其群体遗传结构进行PCA分析,二者结果与自交系谱系来源保持一致.以上述温、热优势群划分结果为依据,现已知15个自主选育鲜食玉米品种的组配模式为温、热带优势群间杂交,且各品种在农艺性状、品质、抗性等方面均表现出较强的杂种优势,该温-热杂优模式为今后鲜食玉米品种选育提供了新方向.     

城市土壤无机碳空间分布特征及其与城市化历史的关系

城市化过程深刻影响了土壤的碳循环过程。利用城市土壤空间精细化采样,结合1900年—2010年南京城市化历史重建,分析城市土壤无机碳空间分布与城市化过程的时空关系,评估城市土壤无机碳的固碳潜力。研究表明,城市土壤无机碳密度与城市化历史具有良好的对应关系,历史老城区的无机碳库储量远高于快速城市化的新城区,揭示城市土壤无机碳具有良好的固碳潜力。随着城市化历史的增加,无机碳密度平均值表现出线性增长,研究区的城市土壤表层无机碳库为2.94Tg,其未来仍拥有的固碳潜力为1.45Tg。本研究可为阐明城市系统碳循环的机制、开展城市土壤无机碳固碳技术研究提供理论依据。     

患腹水病牙鲆病原菌分离、鉴定及病原菌的特性

为确定引起河北北戴河地区养殖牙鲆患腹水病死亡的病原,本实验从患腹水病牙鲆体内分离到3株优势菌,对分离株进行生理生化鉴定和16S rRNA序列比对来确定分离株的生物学地位,进一步通过毒力基因(toxR、vhhA、vhhB)鉴定及组织病理学分析其病理特征,并通过人工回感实验分析分离株毒性。结果显示,通过生理生化实验及16S rRNA序列比对,确定此次从患病牙鲆中分离到的3株菌株均为哈维氏弧菌;经鉴定,3株分离株毒力基因(toxR、vhhA、vhhB)结果均为阳性,病理组织切片结果显示,该分离株对牙鲆多器官(肠、肾脏、脾脏和肝脏)均可造成不同程度的病理损伤,呈全身性感染;人工回感实验显示,菌株BDHYPFS-Y1G对牙鲆的半致死浓度为LD50=5.88×106 CFU/mL,低于自然状态毒性;药敏实验表明,3株分离株均对呋喃妥因高度敏感。本实验确认了此次牙鲆腹水病的病原菌,并初步研究了病原菌致病性以及药物敏感性,以期为牙鲆工厂化养殖疫病防控提供科学依据。