大豆滞绿(stay-green)突变体诱变后代表型性状变异分析

本文利用大豆滞绿突变体Z-94320经60Co-γ射线诱变的突变体后代M5、M6代为材料,进行两年的田间性状观察记录统计,用相关性分析、主成分分析、聚类分析对其17个主要表型性状统计分析。结果表明:诱变后代产生了丰富的变异,出现了多种种皮色和子叶色,产生了非滞绿性状,形成了各种生育周期,且分离出晚熟性状。通过相关性分析发现,单株粒重与株重、茎粗、主茎荚数、分枝荚数、一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数、瘪粒荚数、虫食数呈极显著正相关,这些性状可以对产量进行预测;主成分分析在M5代提取出“产量因子”、“株型因子”、“粒荚因子”、“茎荚因子”四个主成分,对农艺性状累计贡献率达到70.50%,M6代提取出“产量因子”、“虫害因子”、“株型因子”、“茎杆因子”四个主成分,对农艺性状累计贡献率达到71.54%;聚类分析将M5、M6代材料分别划分为6类,发现同代中各类群农艺性状情况大致相似,但是各农艺性状在两代之间的变化明显,在株重、结荚高度、单株粒重等方面M6代显著高于M5代,并筛选出两株高产品系和一株特色滞绿品系。本研究逐步完善了对滞绿大豆突变体库的构建,为滞绿大豆诱变后代的遗传多样性研究提供了基础的数据分析。     

植物滞绿机理研究进展

滞绿分为功能性滞绿和非功能性滞绿。功能性滞绿与抗旱性、耐高温性紧密相关,是作物重要的抗旱机制,对于增加作物产量具有重要意义。非功能性滞绿与叶绿素降解早期过程受阻相关,非功能性突变体是研究叶绿素降解途径的理想材料。文中探讨了植物生理生化、叶绿素降解代谢、SGR基因、植物激素、转录因子等与植物滞绿的关系,并展望了植物滞绿特性在作物改良和农产品贮藏等方面的应用前景。     

绿色器官衰老进程中营养物质的动员与再利用研究进展

绿色器官的衰老是植株生长发育的一个内在组成部分,其重要的生物学意义在于营养物质的动员与再利用。作为最重要的营养"源"器官,衰老叶片中发生大规模的降解代谢活动,由此产生的大量小分子物质,包括糖类,氨基酸,核苷酸和可再生利用的矿质元素等会通过筛管转运至新生的组织器官,即"库"器官,特别是种子中,为其快速生长发育提供充足的营养供应。本文主要介绍了绿色器官衰老过程中氮素的营养动员与再利用研究进展,包括叶片中蛋白的降解和氨基酸的代谢转化,以及筛管装载和卸载。最后,对未来的研究方向进行了展望,提出了作物叶片光合总量和营养物质利用效率双双趋于最大化的理想叶片衰老模式。     

陕西大豆资源遗传多样性及变异特点研究

利用42个PAPD引物对75份陕西大豆种质进行遗传多样性分析,共扩增出310个条带,平均每个引物扩增7.3个条带,多态性比率为96%;田间试验考察了13个农艺性状。陕西大豆的遗传多样性在秦岭南、北两个地区有所不同,秦岭北品种遗传多样性指数较高的性状数目和性状遗传多样性指数都大于秦岭南品种,RAPD分子标记遗传多样性指数也是秦岭北品种大于秦岭南品种,但秦岭南品种RAPD分子标记的遗传多样性指数较高的个数大于秦岭北品种。聚类分析将参试大豆材料分为三大类,基本上反映了材料的地理来源。主成分分析结果显示,前两个主成分反映了10.95%的遗传变异,基于前两个主成分值的二维散点图可以将两个地区的材料基本区分开来。AMOVA分析显示,陕西大豆品种个体间的遗传变异占总变异的92.06%,地区间的遗传变异占总变异的7.94%,二者都达到了极显著水平。研究结果表明,陕西大豆资源存在丰富的遗传多样性,秦岭北品种遗传多样性较高,但秦岭南品种有着广泛的微小变异。     

DNA导入和系选大豆品种及其亲本遗传关系的SSR标记分析

利用现有品种的变异进行系选并培育新品种是一种重要的育种方法。利用SSR标记, 对系选大豆(Glycine max)新品种和其亲本的遗传组成进行分析, 明确二者的遗传关系, 为大豆系选育种提供依据。使用48对SSR引物对22个大豆品种及其亲本进行分析, 结果表明, 由外源DNA导入育成的3个品种与其亲本的一致性为35.42%–95.83%, 虽然供体相同, 但由于导入的外源DNA不同, 故育成的品种间差异很大。另外19个系选品种与其亲本的一致性为27.08%–89.58%, 其中有6个品种与亲本间的差异小于30%。聚类分析发现, 所有参试品种分为东北春大豆及黄淮和南方大豆2类, 其中有8个品种不能与其亲本聚在一起, 说明系选品种并不完全是由于亲本通过突变获得。此外, 农艺性状与分子标记分析结果差异较大, 说明利用有限的农艺性状评价品种间的遗传关系存在一定的局限性。通过比较系选品种和亲本之间的保守位点发现, 特定等位变异出现次数≥7的位点有14个, 分布在11个连锁群, 其中有7个位点与产量和抗病性等重要农艺性状有关, 说明DNA导入和系选品种在选择变异性状的同时, 使一些与重要农艺性状有关的等位变异得到了保留。     

DNA导入和系选大豆品种及其亲本遗传关系的SSR标记分析

利用现有品种的变异进行系选并培育新品种是一种重要的育种方法。利用SSR标记, 对系选大豆（Glycine max）新品种和其亲本的遗传组成进行分析, 明确二者的遗传关系, 为大豆系选育种提供依据。使用48对SSR引物对22个大豆品种及其亲本进行分析, 结果表明, 由外源DNA导入育成的3个品种与其亲本的一致性为35.42%–95.83%, 虽然供体相同, 但由于导入的外源DNA不同, 故育成的品种间差异很大。另外19个系选品种与其亲本的一致性为27.08%–89.58%, 其中有6个品种与亲本间的差异小于30%。聚类分析发现, 所有参试品种分为东北春大豆及黄淮和南方大豆2类, 其中有8个品种不能与其亲本聚在一起, 说明系选品种并不完全是由于亲本通过突变获得。此外, 农艺性状与分子标记分析结果差异较大, 说明利用有限的农艺性状评价品种间的遗传关系存在一定的局限性。通过比较系选品种和亲本之间的保守位点发现, 特定等位变异出现次数≥7的位点有14个, 分布在11个连锁群, 其中有7个位点与产量和抗病性等重要农艺性状有关, 说明DNA导入和系选品种在选择变异性状的同时, 使一些与重要农艺性状有关的等位变异得到了保留。     

东北春大豆样本的代表性及其SSR位点的遗传多样性分析

从3226份东北春大豆总体中选择283份春大豆种质,用质量性状和数量性状进行检测,对总体的代表性为80%.利用筛选出61对SSR核心引物对具代表性的东北春大豆样本进行分析,共检测到534个等位变异,平均每个位点的等位变异为8.75个,变幅为2～16个;遗传多样性指数变化范围在0.406～0.886,平均为0.704;东北春大豆样本在大多数位点上有优势等位变异,从而降低了其遗传多样性.其中35份种质具有特异等位变异,分布在29个位点上;各个位点上分化系数均较小,遗传多样性分化程度较低.东北春大豆中3个省种质的共有等位变异较多,以吉林省和辽宁省种质的遗传多样性表现较为一致,均高于黑龙江省种质的遗传多样性.地方品种的遗传多样性高于育成品种.东北春大豆种质资源的遗传多样性分布特点为有目的选择杂交亲本拓宽遗传基础以培育新品种提供了理论依据.     

叶片衰老原因新探

叶片变黄是叶器官衰老的最明显的症状之一,叶绿素迅速降解和类胡萝卜素的相对稳定是叶片变黄的主要原因。不少研究者认为,叶绿素降解起因于叶片光合受阻和叶绿体内氧自由基的累积,也有的人则认为与叶绿素降解酶系统的协调作用有关。 1.叶绿素酶系统对叶片衰老的作用 叶绿素酶是参与叶绿素降解的第一种蛋白,催化叶绿素解体形成叶绿酸和游离叶绿醇。     

棉花叶皱小突变体的遗传分析及激素含量研究

在海岛棉(Gossypium barbadense L.)品种海7124的基因组总DNA导入陆地棉(G.hirsutum L.)品种石远321的后代中,发现了一个形态性状发生变异的突变体。与正常棉株相比,突变体叶片皱小、茎杆细弱,铃小但种子发育正常。叶表皮显微观察发现,突变体叶表皮细胞增大,突变体叶片变小是由于叶片细胞数目的减少。遗传分析表明,突变体为杂合基因型,突变性状受显性基因控制,并可能具有纯合致死效应。内源激素含量测定显示,突变体茎尖中IAA和ZR含量显著高于正常棉株,推测突变体的叶片皱缩变小可能与主茎顶芽中IAA和ZR含量的异常有关。     

大豆种子蛋白和油脂含量调控的研究进展

作为重要的粮油饲兼用作物,大豆为世界膳食提供高达约71%的蛋白质和29%的油脂。随着人口不断增长和大豆消费需求的不断提高,在有限的耕地面积和单产条件下,大豆品质的遗传改良则更具重要意义。该文综述了大豆种子蛋白和油脂含量两个重要品质性状调控的研究进展,总结了调控大豆蛋白和油脂合成的关键酶和转录因子及因子间的相互作用,并根据蛋白和油脂合成代谢调控途径中关键酶和转录因子作用机制,绘制了大豆蛋白和油脂合成代谢的分子调控网络。此外,该文还讨论了当前大豆种子蛋白油脂含量调控研究存在的瓶颈及对策,以期为大豆种子品质的遗传改良和高产品种培育提供参考。     

UV-B辐射引起的绿豆幼苗叶片Rubisco量降低与H2O2含量升高有关

为了探讨UV-B辐射引起的Rubisco含量降低的可能机制,研究了两个绿豆品种(秦豆-20和中绿-1)幼苗在UV-B辐射下叶片Rubisco含量、蛋白水解酶活性和H2O2含量的变化.结果表明:UV-B辐射显著加速了两个绿豆品种幼苗叶片H2O2含量和蛋白水解酶活性上升,使Rubiscco含量下降.秦豆-20品种在UV-B辐射下H2O2含量和蛋白水解酶活性的上升程度明显大于中绿-1,相应其Rubisco含量的下降程度也大于中绿-1.抗坏血酸处理能明显降低UV-B辐射下两品种幼苗叶片H2O2含量,同时明显抑制蛋白水解酶活性的上升及Rubisco含量的下降.结果说明UV-B辐射诱导Rubisco含量的降低可能通过提高H2O2水平从而加强蛋白水解酶系统的活化而加速了Rubisco的降解.     

环境和遗传对烟草叶片结构的影响

叶片性状很大程度上反映了植物的功能及其对环境的适应。叶片性状的变异受环境及遗传特性的影响,但是很多研究未能很好区分出它们的相对影响。本研究通过将同一烟草品种种植于不同地点来认识环境对烟草叶片性状的影响;将不同的烟草品种种植于同一环境来了解遗传差异对烟草叶片性状的影响。研究发现,叶脉密度和叶片厚度受环境的影响较大,气孔密度和长度受环境的影响较小。气孔密度和叶片厚度受遗传的影响较大,叶脉密度和气孔长度受遗传的影响较小。在生长温度高的地方,烟草叶脉密度越大。研究结果对于认识植物对环境的适应性具有重要意义。     

两个大豆类受体蛋白激酶基因的克隆及其结构和功能的初步分析

利用高等植物类受体蛋白激酶基因的保守域设计简并引物的通过RT-PCR方法,从大豆叶片中克隆到两个新的,可能的类受体蛋白激酶基因的部分cDNA片段。对其基因结构的分析表明：在RLPK2的激酶保守域Vib与Ⅸ之间有一个407bp长的内含子。利用RT-PCR方法对它们的表达特性进行初步研究。发现这两个基因可能参与了对大豆叶片衰老和/或细胞分裂素延缓衰老过程的调节机制。     

河北省绿子叶黑豆种质资源表现型和ISSR标记遗传多样性分析

为了揭示河北省绿子叶黑豆种质资源的遗传多样性,为其研究利用提供理论根据,以46份原产河北省的绿子叶黑豆种质资源为试验材料,对其基于表型性状及ISSR标记鉴定结果进行了聚类分析,结果表明:7个ISSR引物共检测出60个等位变异,平均每个位点有8.6个等位变异,变幅为5～17个;ISSR引物的多态性信息量PIC变幅为0.721～0.927,平均0.820;利用表型性状和ISSR标记数据进行品种间遗传多样性分析,遗传相似系数变化范围分别为0.07～0.53和0.43～1.00,平均为0.284和0.704,遗传相似性变幅较大,河北省不同绿子叶黑豆品种间存在着丰富的遗传多样性。聚类结果显示,类群与品种来源地有关。     

中间锦鸡儿CiNAC1基因促进转基因拟南芥叶片的衰老

NAC转录因子家族是植物特有的、最大的转录因子家族之一,参与植物生物胁迫和非生物胁迫应答、激素信号转导、植物次生生长、细胞分裂和植物衰老等多种过程,在植物生长发育过程中起着重要的作用。以中间锦鸡儿Ci NAC1基因的过表达拟南芥纯合体株系为材料,以野生型为对照,对Ci NAC1基因功能进行分析。结果发现,乙烯处理后,Ci NAC1基因过表达株系与野生型拟南芥相比,叶片衰老提前、叶绿素含量降低、离子渗透率升高。实时荧光定量PCR检测发现,乙烯处理后Ci NAC1基因过表达株系中与叶绿素降解相关的基因SGR1、SGR2、PPH,以及与衰老相关的基因SAG13、SAG29、ORE1、SINA1、VNI2和乙烯信号途径中的重要转录因子EIN3的表达量均明显高于野生型拟南芥。表明Ci NAC1基因在乙烯诱导的叶片衰老过程中发挥重要作用。     

Environmental pressure rather than ongoing hybridization is responsible for an altitudinal cline in the morphologies of two oaks

在相关类群之间的接触区,表型变异可能源于遗传和/或环境梯度。本研究旨在阐明两种栎属植物[Quercus crispula (QCC)和 Q. mongolicoides (QCM)],在其接触区沿海拔梯度形成叶片形态表型变异的原因。对于源自接触区48个个体和QCC和QCM的每个参照 种群24个个体样本,我们测定其6种叶片形态特征,同时记录13个核微卫星位点的基因型。我们通过构建模型解释表型变异(叶片形态)与环境(海拔)和遗传(参照种群世系)梯度的关系。研究结果表明,形态和遗传标记均能较好地区分参照种群中的两个品种。我们能够确认形态和遗传标记的作用。接触区种群内的个体具有略偏向QCM分支的中间世系,其形态分布与参照种群中两个变种的形态分布重叠。海拔会显著影响叶片形态性状,而遗传对叶片形态性状无显著影响。接触区种群的世系和种间杂合性分布与F₂或后代杂交种中的分布相似。这些结果表明,在两种栎属植物QCC和QCM之间的接触区,并没有发生杂交,但环境压力通过表型可塑性和/或功能基因的变异,导致了其在形态性状上的海拔梯度效应。     

大豆microRNA基因GmMIR160A负调控植物叶片衰老进程

叶片衰老是受内外多种因子影响的遗传发育进程。生长素、细胞分裂素和乙烯等多种植物激素是调控叶片衰老的重要内部因子,它们通过长或短距离运输形成叶片组织内特定的区域分布和浓度梯度,从而直接或间接参与植物叶片衰老过程。分子遗传学表明,细胞分裂素和乙烯分别是叶片衰老的抑制子和正调节子,而生长素如何参与叶片衰老的分子机制目前还不清晰。植物体内成熟小分子RNA由小RNA基因转录并通过特定酶加工形成的21~23bp的双链RNA分子。这些小分子通过不完全配对方式抑制其靶基因转录和/或表达,参与植物生长发育多个过程,然而这类小RNA分子如何调控植物叶片衰老发育过程目前则还鲜有报告。大豆是重要的油料作物,具有典型的单次结实性衰老特征。研究大豆叶片衰老具有重要的科学意义和深远的应用价值。该文采用实时荧光定量PCR(qPCR)技术分析大豆(Glycine max)micro RNA基因GmMIR160A的表达模式,发现大豆第一复叶中GmMIR160A表达受外源生长素和黑暗处理的诱导,暗示该基因是生长素快速响应的叶片衰老相关基因。为进一步探究GmMIR160A在大豆叶片发育中的功能,构建了肾上腺皮质激素(Glucocorticoid,GR)类似物地塞米松(Dexamethasone,DEX)诱导表达GmMIR160A双元表达载体并通过农杆菌介导的子叶节方法转化野生型大豆。通过抗性筛选和基因组PCR鉴定并结合表型分析,共获得了4株诱导表达的稳定遗传转基因植株(株系OX-3、OX-5、OX-7和OX-8)。GmMIR160A过表达植株根、茎、叶、花和果实在形态学上与野生型相比无显著差异,但叶片的叶绿素含量增加、最大光量子效率(Fv/Fm)增强。进一步分子分析发现,转基因大豆叶片中GmARFs和衰老标记基因(GmCYSP1)表达明显下降,表明大豆Gma-miR160通过抑制靶基因GmARFs的表达来负调控植物叶片的衰老进程。该文揭示了生长素通过小分子RNA调控叶片发育一条新途径,为研究植物激素调控植物叶片衰老提供了新的思路。     

五角枫种群表型多样性

为揭示五角枫种群的表型分化程度、变异模式及地理变异规律,以山西19个种群为研究对象,采用巢式方差分析、相关分析、聚类分析等方法从形态学角度对五角枫种群的叶片、果实、种子等23个表型性状进行了系统分析。结果表明:(1)五角枫23个表型性状中除果柄长、着生痕、种子长/宽以外,其余20个表型性状在种群间和种群内均存在显著和极显著差异。(2)19个种群的平均变异系数为18.07。叶片、果实、种子的平均表型变异系数依次为:果实19.78%叶片18.77%种子10.25%。(3)五角枫种群间表型分化系数(VST)均值为48.82%,种群内变异(51.18%)与种群间变异(48.82%)基本相当。叶片、果实、种子表型分化系数的平均值为:叶片58.08%果实41.24%种子25.87%。(4)五角枫叶片、果实和种子的信息多样性指数(H)为:叶片6.1079果实5.9118种子5.2855;多样性指数平均值(D)分别为:果实0.9967叶片0.9961种子0.9948。(5)主成分分析结果显示:五角枫种群表型多样性基本来源为:叶片贡献率果实贡献率种子贡献率。(6)五角枫表型变异呈现出以经度和纬度变异并存的趋势,少数表型性状与经度和纬度呈现显著或极显著相关。(7)利用欧氏距离对五角枫种群进行UPGMA聚类分析,将五角枫19个种群划分为两大类群。五角枫种群具有较高的表型多样性,种群间和种群内均存在丰富的表型变异,与其遗传特点和分布生境等密切相关,研究结果为今后五角枫种质资源的保护和利用奠定了基础。     

中国传统大菊叶片形态的数量化定义与分类

中国传统大菊品种叶片形态变异丰富,然而至今仍未对其进行科学的定义和分类,无法有效利用这些形态性状进行品种鉴定和叶形遗传解析。利用数量化分析方法对植物形态进行定义和分类,是植物性状遗传解析的前提。对436个中国传统大菊品种的24个叶形性状进行重新定义及观测,通过相关性分析确定了8个相对独立的性状,用变异系数及主成分分析等...     

大豆microRNA基因GmMIR160A负调控植物叶片衰老进程

:叶片衰老是受内外多种因子影响的遗传发育进程.生长素、细胞分裂素和乙烯等多种植物激素是调 控叶片衰老的重要内部因子,它们通过长或短距离运输形成叶片组织内特定的区域分布和浓度梯度,从而直 接或间接参与植物叶片衰老过程.分子遗传学表明,细胞分裂素和乙烯分别是叶片衰老的抑制子和正调节 子,而生长素如何参与叶片衰老的分子机制目前还不清晰.植物体内成熟小分子RNA 由小RNA 基因转录 并通过特定酶加工形成的２１~２３bp的双链RNA分子.这些小分子通过不完全配对方式抑制其靶基因转录 和/或表达,参与植物生长发育多个过程,然而这类小RNA 分子如何调控植物叶片衰老发育过程目前则还鲜 有报告.大豆是重要的油料作物,具有典型的单次结实性衰老特征.研究大豆叶片衰老具有重要的科学意义 和深远的应用价值.该文采用实时荧光定量PCR(qPCR)技术分析大豆(Glycinemax)microRNA基因Gm- MIR１６０A 的表达模式,发现大豆第一复叶中GmMIR１６０A 表达受外源生长素和黑暗处理的诱导,暗示该基 因是生长素快速响应的叶片衰老相关基因.为进一步探究GmMIR１６０A 在大豆叶片发育中的功能,构建了 肾上腺皮质激素(Glucocorticoid,GR)类似物地塞米松(Dexamethasone,DEX)诱导表达GmMIR１６０A 双元表 达载体并通过农杆菌介导的子叶节方法转化野生型大豆.通过抗性筛选和基因组PCR 鉴定并结合表型分 析,共获得了４株诱导表达的稳定遗传转基因植株(株系OXＧ３、OXＧ５、OXＧ７和OXＧ８).GmMIR１６０A 过表达 植株根、茎、叶、花和果实在形态学上与野生型相比无显著差异,但叶片的叶绿素含量增加、最大光量子效率 (Fv/Fm)增强.进一步分子分析发现,转基因大豆叶片中GmARFs 和衰老标记基因(GmCYSP１)表达明显下 降,表明大豆Gma-miR１６０通过抑制靶基因GmARFs 的表达来负调控植物叶片的衰老进程.该文揭示了生 长素通过小分子RNA调控叶片发育一条新途径,为研究植物激素调控植物叶片衰老提供了新的思路.