大麦HvRBR基因克隆与序列分析

【目的】从栽培大麦(Hordeum vulgare)中分离并克隆对植物细胞周期起负调控作用的RBR(retinoblastoma-related),鉴定大麦RBR(HvRBR)分子特征,明确其与同源基因间的亲缘关系和分类地位,为探索动、植物生长发育过程中细胞增殖和分化相关调控途径的研究提供理论依据。【方法】通过对植物RBR生物信息学分析,根据RBR保守区域序列设计通用引物,采用PCR方法从栽培大麦DNA和苗期总cDNA中分别分段克隆,获得特征序列后在DNAMAN软件下进行序列分析、多重序列比对并构建系统树。【结果】从栽培大麦籽粒皱缩突变材料GSHO1854中获得全长为5547bp的大麦HvRBR序列(GU121481),其cDNA编码区(GU121480)全长3179bp,包含一个编码975个氨基酸的开放阅读框。由其推导的氨基酸序列与已报道的RBR蛋白序列有较高的一致性。在A、B保守区之间有一个间隔区,虽然同源性较低,但是所有氨基酸序列的相似位点都包含一个半胱氨酸残基,这说明该半胱氨酸残基形成的分子内或分子间二硫键可能对整个RBR蛋白的结构和功能产生重要的影响。系统进化分析表明HvRBR与水稻同源性最高(84.3%),与苜蓿、拟南芥等双子叶植物的同源性较低(50%)。【结论】首次从大麦中得到与植物细胞周期起调控、细胞增殖和分化相关的RBR蛋白编码基因HvRBR。对栽培大麦籽粒皱缩突变材料GSHO1854的HvRBR进行了分子克隆和鉴定,并通过系统进化分析将HvRBR归为植物RBR家族C亚族。     

圆锥小麦（Triticum turgidumL．）贮藏蛋白的遗传多样性研究

为发掘可供利用的优异基因资源,采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）和酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（APAGE）对来自17个国家和地区的95份圆锥小麦的贮藏蛋白进行了分析。结果表明,圆锥小麦贮藏蛋白位点存在丰富的遗传多样性。供试材料中共检测到17种高分子量麦谷蛋白亚基和34种亚基组合类型,其中亚基1和7＋8分别为Glu-A1和Glu-B1位点优势亚基,也检测到优质亚基14＋15和17＋18。亚基组合1／7＋8和null／7＋8虽为优势组合,但所占频率低;醇溶蛋白检测共分离出29条多态性带纹,其中每份材料可分离出5～20条,平均12条,平均遗传相似系数为0．471。供试材料在0．402水平上可分为五类,其聚类结果与材料来源地并不完全一致。试验结果表明,中国圆锥小麦地方品种在高分子量麦谷蛋白亚基表现上具有独特性。     

圆锥小麦地方品种的农艺性状分析

为进一步拓宽小麦育种基因资源,对94份圆锥小麦地方品种的农艺性状进行了分析.结果表明,供试材料总体植株偏高,分蘖力强,成穗率适中,小穗密度中等,小穗数和穗粒数较多,千粒重较低,生育期较长.在株高、分蘖数、有效穗数、穗长、小穗数和穗粒数等性状上供试材料间存在极显著差异.相关分析表明,植株高度与多小穗关系密切,而千粒重更多受生育期的影响.不同地区来源的材料间农艺性状出现较大差异.主成分分析发现,6个主成分可提供91.02%的信息量,其中以小穗因子的贡献率最高(31.75%).本研究认为,多小穗数和多穗粒数是圆锥小麦地方品种最突出的优良性状,可做为小麦育种的重要基因资源.     

大穗型小麦新品系异源2号高产综合栽培模式研究

采用三因素二次正交旋转组合设计,研究了大穗型异源２号小麦在雅安生态条件下,播种期、密度、施氮量对小麦产量的作用及其影响,建立了最佳农艺措施数学模型,结果表明,三种因素对小麦产量的影响大小按顺序依次为：播期＞施氮量＞密度,并得出大于５２５０ｋｇ／ｈｍ２产量的栽培方案。     

内源激素对小麦可育小花数的调控

选用可育小花数目存在较大差异的１３个小麦基因型为供试材料,在小花发育过程中,研究了内源激素的动态变化与每小穗可育小花数和单穗可育小花之间的关系。结果表明,赤霉素（ＧＡ３）、生长素（ＩＡＡ）、玉米素（ＺＴ）和脱落酸（ＡＢＡ）均参与了对小花发育的调控,不同程度地影响可育小花数。在顶小穗形成之前,激素通过调节顶小穗形成来对可育小花进行间接调控;而顶小穗形成之后,激素直接调节小花的发育。激素之间的比值（尤其是ＺＴ／ＩＡＡ和ＺＴ／ＡＢＡ）对可育小花数目的调节作用大于其绝对量的调节作用,激素对上位小花的调节作用又大于其对下位小花的调节作用。     

新疆布顿大麦(Hordeum bogdanii Wilensky)线粒体DNA的STS分析

为了探讨新疆布顿大麦(Hordeum bogdanii Wilensky)线粒体基因组(mtDNA)的遗传多样性,利用8个线粒体基因组的STS标记对32份新疆布顿大麦进行了扩增检测。结果表明,在这8个线粒体基因组STS标记中,除rpS14-cob不能得到理想的扩增产物外,其余7个标记均能得到1条清晰的扩增产物,且扩增产物直接电泳均无多态性。利用HinfⅠ、HhaⅠ、HaeⅢ和RsaⅠ等4种限制性内切酶对7个标记的扩增产物进行限制性酶切消化后,在28种标记／酶组合中,共有4个标记(占57．1％)的7种酶组合(占25．0%)能检测到多态性。在所有28种标记／酶组合中,共检测到117务酶切片段,其中15条(占12．8％)具有多态性。线粒体STS标记揭圣的32份新疆布顿大麦的遗传距离变化范围为0～0．076,平均值为0．025。利用线粒体基因组STS标记遗传距离系数,采用UPGMA法构建了32份新疆布顿大麦间的遗传关系聚类图,结果表明,利用7个线粒体基因组PCR标记的28种标记／酶组合不能对32份新疆布顿大麦进行有效区分。     

波兰小麦主要农艺性状分析

为发掘可供普通小麦育种利用的优异基因资源,考察了来自21个国家的58份波兰小麦的主要农艺性状,结果表明,波兰小麦农艺性状存在丰富的遗传变异,具有植株高大、分蘖力强、小穗数多和千粒重偏低等特点.穗粒数与穗粒重、株高与千粒重、穗长及小穗数与穗密度的简单相关和偏相关均极显著,而穗长与小穗数、穗粒数与千粒重仅偏相关极显著.主成分分析将波兰小麦8个主要农艺性状简化为5个主成分,其累积贡献率为94.28%,以穗型因子的贡献率最高,达到35.12 %.供试材料在遗传距离0.67水平上可聚为四个大类,可区分为矮秆长穗少粒型、密穗多粒小粒型、粒多粒重型和高秆少穗少粒型等四种类型,同时注意到聚类结果与其地理来源并不完全一致.     

仲彬草属物种细胞质基因组PCR-RFLP分析

应用PCR-RFLP技术对32份仲彬草属和2份外类群共34份材料细胞质基因组DNA进行遗传变异分析。选用的16个引物中4个叶绿体引物和5个线粒体引物可扩增出稳定而明显的PCR产物,其扩增产物用15种限制性内切酶进行酶切。结果发现,所有的135种引物/酶组合中,得到清晰稳定的83种引物/酶组合,其中在32份仲彬草属材料中有40种引物/酶组合(占48.2%)能检测到多态性,但多态性水平较低。32份仲彬草属物种间的遗传相似系数在0.833以上,平均值为0.903。聚类分析表明,细胞质基因组PCR-RFLP标记能将全部供试材料区分开,32份仲彬草属材料聚为4类。同种不同居群细胞质间的遗传变异很小,分别聚在一起;种间的细胞质遗传差异大于种内不同居群间的遗传差异;而形态相似、地理分布一致的物种有聚类在一起的倾向。因此,利用细胞质基因组PCR-RFLP标记不仅可检测到仲彬草属种间多态性,也可检测到种内多态性。细胞质基因组PCR-RFLP标记能为仲彬草属物种系统学研究提供有价值的资料。     

圆锥小麦地方品种面筋和面团流变学特性研究

为了拓宽小麦品质育种遗传资源,对27份圆锥小麦地方品种的面筋和面团流变学特性进行了分析.结果表明,供试品种间存在较大差异,其面筋指数平均为63.02%,变幅为23.58%～99.78%;湿面筋含量平均为41.19%,变幅为30.21%～49.66%;干面筋含量平均为13.07%,变幅为10.09%～15.77%;蛋白质含量平均为13.80%,变幅为10.11%～16.06%.其粉质仪参数表现为吸水率较高,形成时间、稳定时间和断裂时间较短,公差指数表现一般与形成时间和稳定时间均值分别为3.1min(变幅为1.2～7.5min)和3.9min(变幅为0.6～11.4min).蛋白质与湿面筋和干面筋含量之间表现为极显著正相关,与形成时间呈显著正相关.面筋各参数相互之间,以及粉质仪各参数相互之间存在不同显著程度的相关,但两类参数之间相关不显著.分析表明圆锥小麦地方品种中可能具有普通小麦品质改良所需的优异基因资源,对于品质育种具有重要利用价值.     

野生二粒小麦低分子量谷蛋白基因序列分析

根据低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)基因编码区保守序列设计引物,用PCR方法从蛋白质含量低至13.17%的D81和高达27.20%的D42 2份野生二粒小麦(Triticumdicoccoides)中克隆得到2个LMW-GS基因序列LMW-D81和LMW-D42(GenBank上的序列号分别为FJ461691和FJ461690)。它们具有小麦低分子量谷蛋白基因的典型结构特征,其长度分别为1053bp和1011bp,并分别编码350和336个氨基酸残基的成熟蛋白。LMW-D42和LMW-D81的氨基酸序列估算分子量分别为38kDa和39kDa,说明二者均为C型亚基编码基因。LMW-D42和LMW-D81的N-末端序列都为METSHIP-,表明这2个C型亚基编码基因归属LMW-m型。同源性比对和聚类分析揭示,LMW-D81和LMW-D42均属于Glu-B3位点编码基因。LMW-D42和LMW-D81的核苷酸序列和推导的氨基酸序列一致性分别为93.94%和92.57%。与LMW-D81相比,LMW-D42除发生了22处间断性的碱基替换外,还存在一段42个碱基的缺失。对推导氨基酸序列进行的二级结构预测显示,LMW-D81和LMW-D42的蛋白质二级结构高度一致。其α-螺旋主要位于信号肽和C-末端,少量的α-螺旋和不规则卷曲构成了N-末端。大多数不规则卷曲位于重复区,仅有的一段β-折叠则出现在C-末端。同时,它们的编码区均具有分布一致的8个半胱氨酸残基,且第一和第七个半胱氨酸残基均位于无规则卷曲中。这些结构特点对小麦加工品质改良具有一定意义。