Chromosome doubling and fertility study of Alstroemeria aurea × A. caryophyllaea

Self-pollinations of a diploid (2n = 2x = 16) interspecific hybrid Alstroemeria aurea × A. caryophyllaea, resulted in no seeds. Backcrosses of the hybrid with parent A. aurea did not produce any seeds. In an attempt to restore the hybrid fertility, an efficient in vitro procedure has been developed and applied effectively in the chromosome doubling of the diploid hybrid. Forty-one percent of the treated plants were proven to be truly tetraploid by chromosome counts and stomatal measurements after applying 0.2 to 0.6% colchicine for 6 to 24 hours. Over 87.5% of these colchicine-induced tetraploids were stable and retained their tetraploidy after one year of growth. The fertility of the hybrid was not restored although the pollen stainability was increased from 0 to 12% after chromosome doubling. Cytological studies on the pollen mother cells (PMCs) of the sterile diploid hybrids revealed abnormal meiotic behaviors. In addition, aneuploid chromosome numbers, ranging from 2n = 1 to 2n = 18, were observed in over 45% of the PMCs examined. PMCs of the colchicine-induced tetraploids showed that meiotic chromosome pairings were normal in most cases (1.59_I + 15.07_II + 0.05_III + 0.03IV). These results indicate that the sterility of this hybrid is not only caused by parental chromosome differences, but other complex fertility/sterility-regulating mechanisms are involved too. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Inheritance of time to flowering in cowpea (<Emphasis Type="Italic">Vigna unguiculata</Emphasis> (L.) Walp.)

Time to flowering and maturity is an important adaptive feature in annual crops, including cowpeas (Vigna unguiculata (L.) Walp.). In West and Central Africa, photoperiod is the most important environmental variable affecting time to flowering in cowpea. The inheritance of time from sowing to flowering (f) in cowpeas was studied by crossing a photoperiod-sensitive genotype Kanannnado to a photoperiod-insensitive variety IT97D-941-1. Sufficient seed of F₁, F₂, F₃ and backcross populations were generated. The parental, F₁, F₂, F₃ and the backcross populations were screened for f under long natural days (mean daylength 13.4 h per day) in the field and the parents, F₁, F₂ and backcross populations under short day (10 h per day) conditions. The result of the screening showed that photoperiod in the field was long enough to delay flowering of photoperiod-sensitive genotypes. Photoperiod-sensitivity was found to be partially dominant to insensitivity. Frequency distribution of the trait in the various populations indicated quantitative inheritance. Additive (d) and additive × dominance (j) interactions were the most important gene actions conditioning time to flowering. A narrow sense heritability of 86% was estimated for this trait. This will result in 26 days gain in time to flowering with 5% selection intensity from the F₂ to F₃ generation. At least seven major gene pairs, with an average delay of 6 days each, were estimated to control time to flowering in this cross.     

PEG胁迫下玉米转录组差异性分析

为了明确玉米响应PEG胁迫的关键表达基因,比较PEG胁迫下玉米基因表达的差异,本实验利用RNA-seq对正常灌溉和干旱胁迫的玉米进行转录本测序和数据分析,共获得12358个差异表达基因,其中5275个基因为上调表达,7083个基因为下调表达。对差异表达基因进行COG功能分类,共得到23个不同的COG功能,其中翻译后修饰,蛋白质转换,伴随蛋白681个,占7.74%;信号传导机制功能有转录本675个,占7.67%;转录506个,占5.75%。KEGG通路显著富集到光合作用-天线蛋白、光合生物的固碳作用、卟啉和叶绿素代谢、脂肪酸降解、精氨酸和脯氨酸代谢、磷酸肌醇信号等生命代谢途径。     

黄瓜Cs-ppc基因的组织表达分析及光强对其在叶片中转录水平的影响

为了解黄瓜中ppc基因在各组织的转录水平及不同光强对叶片中该家族基因转录水平的影响,本研究对已克隆得到的Cs-ppc1、Cs-ppc2和Cs -ppc3基因的转录水平进行荧光定量PCR分析.Cs-ppc1和Cs-ppc3在多个组织中的表达量均较高,Cs-ppc2基因的组织表达差异性较大,花中的表达量高而在其他组织中的表...     

玉米耐深播主效QTL qMES20-10的精细定位及差异表达基因分析

干旱是影响玉米(ZeamaysL.)产量最主要的环境因素之一,具有耐深播特性的玉米种质材料能够吸收土壤深层水分,具有较强的耐旱性,因此研究玉米耐深播性状的遗传机制具有重要的理论和应用价值。本实验室前期已利用耐深播玉米自交系3681-4与普通自交系X178构建的F_2:3群体,在玉米10号染色体上定位到了一个耐深播主效QTLqMES20-10。本研究在此基础上,以X178为轮回亲本,结合前景选择和背景选择,构建了BC₃F_3:4家系,对qMES20-10迚行了确证;幵迚一步利用分子标记辅助选择构建了高代回交群体,将其精细定位于133.3～136.0Mb的区间之内。同时,利用从BC₃F_3:4家系中筛选出的两个近等基因系,迚行差异表达基因分析,发现差异表达基因主要参与了化学性应激反应、氧化还原反应和对氧化胁迫的应激反应。本研究结果为迚一步兊隆耐深播主效QTL qMES20-10奠定了基础。     

油菜素内酯对植物根发育调控机制研究进展

大量研究表明,油菜素内酯(brassinosteroid, BR)在调控植物根发育过程中具有重要作用。本研究对BR在植物根发育过程中调控作用的研究进展进行了综述。阐述了BR特异的生物合成途径及其关键合成酶基因DWF4、CPD、DET2、CYP85A1、DAS5和转录因子Dof在根发育中的调控机制;BR对根尖干细胞生态位、分生组织区、细胞伸长区、过渡伸长区及分化区连续发育的调控机制;并归纳总结出BR与生长素(Auxin)、脱落酸(abscisic acid, ABA)、乙烯(Ethylene)、茉莉酸(jasmonate acid, JA)等植物激素间调控根器官发育的互作方式,对阐明BR对植物根发育的调控机理具有重要意义。     

盐胁迫对桉树(Eucalyptus)活性氧代谢和CAT基因表达的影响

桉树耐贫瘠,盐胁迫影响桉树的生长速率,严重时造成桉树枯萎死亡。本研究以‘广林9’三月龄组培苗为材料,分别用不同浓度NaCl溶液(0, 30 mmol/L, 60 mmol/L, 90 mmol/L, 120 mmol/L, 150 mmol/L)处理20天后,检测超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性、过氧化物酶(peroxidase, POD)活性、过氧化氢酶(catalase, CAT)活性、过氧化氢(hydrogen peroxide, H2O2)含量、丙二醛(malonaldehyde, MDA)质量摩尔浓度等生理指标以及CAT基因的转录变化。NaCl处理后,MDA质量摩尔浓度、H2O2含量显著升高,在90 mmol/L或120 mmol/L处达到最大值;盐胁迫下POD、SOD和CAT活性均表现为先升高后降低的趋势,并且在90 mmol/L NaCl时达到最大值。设无NaCl处理下CAT基因的表达水平为1,用qPCR (real-time quantitative PCR)方法分析不同盐胁迫下6个CAT基因的相对表达水平。随着NaCl浓度增大,CAT1、CAT2和CAT3的相对表达水平呈逐渐降低的趋势,NaCl浓度为30 mmol/L相对表达水平最高,分别为1.54、6.38和1.27;CAT5和CAT6的相对表达水平在120 mmol/L NaCl时达到最大值,分别为2.65和2.21;CAT4的相对表达水平随NaCl浓度增大而增大,并在NaCl浓度为150 mmol/L时显著升高,相对表达水平达3.31。结果表明:90~120 mmol/L NaCl浓度为桉树的耐盐胁迫的极限;盐胁迫会引起桉树ROS (Reactive oxygen species)代谢失衡,积累H2O2导致膜脂过氧化;6个CAT基因在不同盐胁迫强度下的转录变化差异显著,响应机制不尽相同。本研究可为桉树应答盐胁迫机理研究和桉树栽培管理提供参考。     

水稻粳型亲籼系的分子标记辅助育种

分子标记辅助聚合育种是累加有利基因的有效手段。培育粳型亲籼系是有效克服水稻籼粳亚种间杂种不育性，从而利用水稻亚种间杂种优势的重要途径之一。本研究利用以PCR为基础的分子标记进行辅助选择，对不同粳型亲籼系中不同分化度的特异亲和基因进行了聚合，并将4个抗白叶枯病基因和来源于IR24的两个恢复基因导入粳型亲籼系中。主要结果如下：1、以粳型亲籼系G2417-2-1和粳型广亲和系G2605为亲本构建分离群体，利用本研究筛选的与S-b，S-c,S-d三个F1花粉不育基因座位紧密连锁的PCR标记进行辅助选择。在F2共选择到特异亲籼聚合植株6株，它们分别是58号，93号，94号，115号，139号，200号；广亲和聚合植株4株，它们分别是11号，14号，121号，177号。2、对当选聚合系的亲籼性和亲粳性综合分析表明：各个特异亲籼聚合系的亲粳性之间及各个广亲和聚合系的亲籼性之间都有显著差异。特异亲籼聚合系的平均亲籼性和平均亲粳性与亲本G2417-2-1相比都没有显著差异。广亲和聚合系的平均亲籼性高于亲本G2605，平均亲粳性显著低于亲本G2605。这些聚合系的亲和性与其MAS基因型相一致。3、利用四类粳型亲籼系与携带有2个恢复基因和4个抗白叶枯病基因的品系构建回交群体，应用本研究筛选的以PCR为基础的分子标记进行辅助选择。在BC1F1共选择到2个恢复基因和4个抗白叶枯病基因全杂合的植株19个，其中以IC31为受体的5株，以IC32为受体的11株，以IC33为受体的2株，以IC34为受体的1株。4、当选的19个单株自交繁殖BC1F2，利用与目标基因紧密连锁的单一分子标记进行MAS。共选择到各类可供进一步利用的材料393株，其中携带有两个纯合恢复基因的植株158株，同时携带有两个纯合恢复基因和两个纯合显性抗白叶枯病基因的植株40株。5、从上述158个植株中选出两个显性抗性基因均纯合或者任意三个抗性基因均纯合的植株共45株，通过标记加密进一步验证其基因型。结果表明，在Rf3，Rf4，Xa4，Xa21，xa5和xa13等六个基因座位上均带有纯合基因型的植株有3株。本研究通过粳型亲籼系不同分化度的特异亲和基因的聚合获得了新粳型亲籼系；通过聚合恢复基因和抗白叶枯病基因到粳型亲籼系中，使粳型亲籼系不仅能解决亚种间杂种不育性，用于两系杂交稻育种，而且由于具有抗白叶枯病基因，可以改善其对白叶枯病的抗性；由于有恢复基因而具有恢复能力，从而可以实现籼粳亚种间的三系配套。     

白菜型油菜(B. campestris L.)双显性核不育896AB的选育

以北方白菜型油菜自交系Ｓ３－１８为母本,加拿大白菜型春油菜Ｔｏｂｉｎ为父本杂交,在自交２代中出现不育株３７ＡＢ,经研究认为,该不育材料是由２种不育基因（ＭＳＭＳｒｆｒｆ,ＭＳｍｓｒｆｒｆ）,４种保持基因（ＭＳＭＳＲｆｒｆ,ＭＳｍｒＲｆｒｆ,ｍｓｍｓＲｆｒｆ,ｍｓｍｓｒｆｒｆ）组成的杂合不育群体,用成对保持,双隐性测交的方法,经２～３个世代的选育,育成８９６ＡＢ双显性不育系及１２５ａｂ等双隐性临保系     

砷胁迫下甘蓝型油菜苗期根、下胚轴和鲜重的全基因组关联分析

油菜是修复土壤重金属污染的理想作物,为筛选甘蓝型油菜耐砷性的显著关联单核苷酸多态性位点及相关候选基因,本研究以140份不同来源的甘蓝型油菜自交系为材料,测定和利用油菜60KSNP芯片对正常和砷胁迫条件下的相对根长(RRL)、相对下胚轴长(RHL)和相对鲜重(RFW)进行了全基因组关联分析。结果表明,与RRL、RHL和RFW显著关联的SNP位点分别为15、20和35个,单个SNP位点表型贡献率分别介于13.31%～24.39%、18.04%～33.82%和20.19%～25.06%之间;其中在A02、A07和C02染色体上同时存在与RRL、RHL和RFW显著关联的LD区间。基于油菜基因组信息在LD区间内共筛选到61个可能与砷胁迫相关的候选基因,其中PHT3;3、PHT1;9、GST、OTC5、NRAMP1和ZIP12等与重金属吸收和转运相关。实时荧光定量PCR分析结果表明, PHT3;3和PHT1;9是与甘蓝型油菜砷离子吸收转运相关的重要候选基因。本研究结果对于甘蓝型油菜耐砷胁迫机理的研究、性状的改良具有重要参考价值。