农杆菌介导Cry1 Ab/Ac抗虫转基因玉米植株的获得

转基因技术的迅速发展有效地打破了物种间的遗传壁垒,从而加快了优良基因定向聚合的进程,然而遗传转化率低及转基因安全问题成为制约其进一步发展的限制因素。基于此,本研究以玉米自交系H99为材料,将Ac/Ds双元表达载体(包含抗虫Cry1 Ab/Ac基因和gfp报告基因等)通过农杆菌介导法转入由110粒玉米幼胚诱导出的愈伤组织中,获得28株抗性转基因植株。经PCR及RT-PCR的验证结果显示,其中8株为含有Cry1 Ab/Ac目的基因且该基因有效表达的阳性植株,转化效率达7%。通过农杆菌介导法所获得的玉米转基因植株为今后剔除抗生素筛选标记,从而获得安全的玉米抗虫新种质提供了遗传材料。     

6个白杨无性系水力效率与气体交换及生长的关系

【目的】探究6个白杨无性系水力效率对气体交换和生长性能的影响,阐明水力效率与气体交换和生长的内在关系,为林木抗旱新品种选育提供理论指导。【方法】对6个白杨杂交无性系的2年生苗木,测定气体交换参数(净光合速率A_net、气孔导度g_s、参比气孔导度g_s-ref、水分利用效率WUE)、叶片水分状况(中午叶水势Ψ_md)、水力效率(整个树冠水力效率K_CL、主枝水力效率K_MSL和根系水力效率K_RL)、气孔特征(气孔密度SD、气孔长度SL、气孔面积指数SPI)和生长指标(地径绝对生长速率AGRD和相对生长速率RGRD)。【结果】1) 6个白杨无性系的水力效率差异显著,且根、主枝及树冠的水力效率变化具有一致性,即高或低水力效率的无性系其K_RL、K_MSL及K_CL均较高或较低。2)Ψ_md与g_s的变化密切相关,在Ψ_md下降至-1...     

玉米ZmNRT关键基因挖掘以及氮响应基因共表达网络构建

以玉米自交系B73（V4版本）作为参考基因组,利用生物信息学方法鉴定玉米ZmNRT基因家族成员,从系统发育关系、GO（Gene Ontology）富集、基因结构和玉米不同时期及组织下的表达谱等方面全面解析玉米ZmNRT基因家族。基于qPCR实验和共表达网络分析,对玉米ZmNRT家族基因在氮响应中的作用进行系统的研究。结果表明,在玉米全基因组水平上共鉴定到 162 个 ZmNRT 基因,主要分为 ZmNRT1（62 个）和 ZmNRT2（100 个） 两大类群。GO富集发现,仅46个基因参与硝态氮转运过程,这些基因被不均等分成7个亚家族,每个家族1～15个基因。基因表达模式分析结果显示,不同生育期和组织下ZmNRT基因表达是差异的。在氮诱导下,qPCR鉴定结果显示,12个ZmNRT基因是氮响应基因,9个基因表达上调,3个基因表达下调。共表达网络结果发现,其中10个ZmNRT基因与已知的氮代谢基因存在显著共表达关系（|r|>0.8 p-value<0.05）,推测这10个基因可能是调控玉米氮代谢的关键基因。     

利用Insertion/Deletion(InDel)分子标记检测玉米互交种混杂的原理及应用

尽管分子标记广泛用于玉米品种纯度鉴定,但由于互交种基因组具有相同的基因,现有的分子标记技术尚不能对互交种的混杂进行有效判定。本研究基于玉米互交种胚乳等位基因二倍剂量关系,利用Insertion/Deletion(InDel)标记在PCR指数扩增期对等位基因扩增相对量的观察值与理论值进行统计分析,通过概率对互交种进行判定。经过筛选,亲本B73、Mo17间存在共显性差异的8个InDel标记中,5个标记的PCR扩增质量满足互交种样本(正交种:B73×Mo17,反交种:Mo17×B73)的鉴定要求。这些标记以不同的循环数进行PCR扩增,发现37个循环是处于指数扩增期的最佳鉴定时期。同一标记在每个样本中以37个循环数进行3次扩增重复,统计分析发现:不同标记在杂交种叶片DNA中等位基因扩增相对量与理论比1的统计概率值从6.50E-08到1.000不等,证实标记在等位基因间的扩增效率并不完全一致。对互交种胚乳等位基因扩增相对量进行卡方测验,4个InDel标记能够对互交种样本进行准确区分,所得概率符合判定标准。标记110仅能准确判定正交种,对反交种样本的统计概率不满足反交种判定的概率标准。结果显示,该分子标记方法可成功用于玉米互交种的判定。     

新疆新型农业经营主体发展SWOT分析

为推动新疆新型农业经营主体发展,助力乡村振兴,文章采用SWOT分析法研究新疆新型农业经营主体发展概况。结果表明,新疆新型农业经营主体发展具有自身优势,但也存在着一定的劣势。有着新时期发展出现的机遇,但在发展中也面临着各种威胁。因此应以最大化利用内部优势、尽可能避开内部劣势,充分抓住外部机会,尽量规避外部威胁为目标,通过提升新型农业经营主体的风险防范能力、提供多样化创新的金融产品、依据发展制定科学全面的政策扶持、多方位进行产业链延伸、加强新型农业经营主体经营者管理能力等措施,加快新型农业经营主体发展。     

玉米氮素敏感性差异自交系的表达谱分析

玉米材料的氮肥敏感性存在显著差异,但基因表达模式尚不清楚。基于此,本研究以玉米氮敏感型自交系 B73和钝感型自交系Mo17为材料,对足氮(sufficient nitrogen,简称SN)和低氮(limiting nitrogen,简称LN)条件下苗期叶片组织的转录组进行分析。对于叶片总氮含量,敏感型B73在足氮和低氮条件下存在显著差异,而钝感型Mo17的差异小且不显著。基因表达差异分析显示Mo17在两种氮环境下差异基因的数目达13 867个,在低氮环境下基因上调比例高于下调比例1.9倍;B73差异基因的数目为10 028个,低氮环境基因上调比例低于下调比例。基因聚类分析也显示低氮环境下,钝感型Mo17基因表达上调或下调的幅度高于敏感型B73。差异基因双尾方差分析表明受氮环境和基因型共同影响的差异基因为342个,功能主要集中在与氨基酸代谢、光合作用、次级代谢及基因复制表达等相关途径。综上所述,在低氮条件下氮钝感型Mo17较敏感型B73激活更多的基因来提高植株对氮的吸收和同化能力,被激活的基因可能与玉米氮肥转运和利用有关。     

氮响应转录因子Zm NLP5影响玉米根系生长的功能研究

研究作物氮高效机制并挖掘利用其中重要的调控基因,对我国农业绿色发展具有重要意义。前期我们发现氮响应转录因子ZmNLP5调控亚硝酸还原酶基因的表达,对玉米氮素吸收利用具有促进作用,但其调控机制尚未明确。基于此,本研究以ZmNLP5基因突变体(zmnlp5)和野生型(WT)植株为研究材料,深入解析ZmNLP5影响玉米氮素吸收利用的生理机制。足氮(sufficient nitrogen, SN)和低氮(deficient nitrogen, DN)条件下研究材料表型分析发现, DN条件下相对于WT植株, zmnlp5植株根长显著降低。根部不同区域ZmNLP5表达量分析发现, ZmNLP5主要在根尖区域表达。不同亚硝酸盐浓度处理下,研究材料的根长和根尖区域亚硝酸盐含量分析发现,当亚硝酸盐的浓度高于2mmol L~(-1)时,zmnlp5突变体根长相对于WT显著降低,zmnlp5植株根尖区域亚硝酸盐积累量显著高于WT。SN和DN条件下研究材料根部亚硝酸盐含量检测发现, DN条件zmnlp5植株根尖区域所积累的亚硝酸盐也显著高于WT。综上所述,转录因子ZmNLP5在玉米植株响应低氮环境根部伸长生长中发挥重要功能,该结果为玉米氮高效育种提供了一定的理论基础。     

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...