利用SRAP技术获得与抗甘薯茎线虫病基因相关的分子标记

用高感甘薯茎线虫病的甘薯品种徐薯18和高抗茎线虫病的徐78-1杂交,得到其F1分离群体。根据连续3年的抗病鉴定结果,从中挑选出8个高抗和8个高感茎线虫病的株系,构建抗病池和感病池。分别以抗感池基因组DNA为模板,用225对SRAP引物组合进行PCR扩增,其中77对引物组合在抗、感池间表现出多态性。通过一组小群体的进一步筛选,有4对引物组合被认为与甘薯茎线虫病抗性基因相关。这4对引物组合分别对2个亲本、抗感池和F1分离群体中的65个抗病株系和79个感病株系基因组DNA进行SRAP分析,有2对引物组合（a5b12和a9b11）各获得1个与甘薯茎线虫病抗性基因紧密连锁的分子标记SP1和SP2,它们与抗甘薯茎线虫病基因的遗传距离分别为4．86cM和4．17cM。获得的分子标记对克隆抗病基因和利用分子标记辅助选择提高育种效率具有重要的意义。     

甘薯抗茎线虫病基因的遗传分析及SCAR标记

以甘薯抗茎线虫病品种徐781和感茎线虫病品种徐薯18的杂交F1分离群体的174株单株为材料,对甘薯抗茎线虫病基因的遗传进行了分析。结果表明,徐781的抗茎线虫病为单基因控制,推测其基因型为Rrrrrr,徐薯18的基因型为rrrrrr。采用BSA-RAPD相结合的方法,筛选940条随机引物,发现10条引物在抗、感池间表现多态性。用这10条引物检测两亲本及建池单株,发现只有引物OPP03在8株抗池单株中扩增出一条在8株感池单株中所没有的特异条带,认为该标记与甘薯抗茎线虫病基因连锁。根据该标记对F1代174个单株的扩增结果,利用Mapmaker3.0软件计算遗传距离,表明该标记与抗茎线虫病基因间的遗传距离为14.2cM。将该片断回收、克隆、测序,表明其长度为878bp,该标记命名为OPP03878。根据测序结果,设计1对特异引物,进行特异性扩增,成功地将OPP03878标记转化为SCAR标记,用亲本及分离群体验证表明该分子标记稳定性好。     

一个与甘薯茎线虫抗性相关的RAPD标记的获得

以高抗甘薯茎线虫病品种徐781和高感茎线虫病品种徐18及其杂交后代为实验材料,在亲本和后代株系建立的抗病池、感病池中筛选RAPD引物,获得一条与甘薯茎线虫病抗性基因连锁的标记S447.经过亲本徐781和徐18杂交的F1代品系的验证,初步确定该标记与甘薯茎线虫病抗性基因具有相关关系,连锁距离为17.93 cM标记S447已提交GeneBank数据库,登录号为EF121325.该标记可为常规抗病育种中早期抗甘薯茎线虫病性状的筛选以及在抗甘薯茎线虫病育种中提供分子标记辅助选择.     

甘薯贮藏蛋白基因启动子和信号肽编码区克隆及序列分析

根据已知的甘薯块根贮藏蛋白A基因序列, 设计和合成了两对PCR引物, 从南薯88基因组中分别扩增出该基因的启动子和启动子加信号肽编码区两种DNA片段, 并测定了它们的DNA序列。 将测定的序列与GenBank中的甘薯贮藏蛋白基因的相应序列进行同源性分析, 结果发现, 其中既有与GenBank中甘薯贮藏蛋白基因启动子完全相同的片段,     

甘薯品种资源抗茎线虫病鉴定

１９８８～１９９３年对我所保存的５０８份甘薯品种、１１９份甘薯近缘野生种及种间杂交后代品系进行了抗茎线虫病鉴定筛选，结果表明：甘薯品种间对茎线虫病的抗性存在明显差异。抗病和高抗品种占３２．９％，感病和高感品种占５１．４％，中间型占１５．７％。三浅裂野牵牛具有抗茎线虫病的抗源。海滨野牵牛可能不具有茎线虫病抗性基因     

NBS profiling技术在小麦抗叶锈病研究中的应用初探

为了研究NBS profiling技术在小麦(Triticum aestivum L.)抗叶锈病基因中应用的可行性,本研究选用15个小麦抗叶锈病近等基因系和感病亲本Thatcher为材料,建立NBS profiling体系,并进行多态性分析;同时选取含有成株抗叶锈病基因Lr35的近等基因系TcLr35和Thatcher为材料,进行cDNA NBSprofiling,从转录水平上寻找与目的基因Lr35相关的RGA片段.研究结果表明:基因组NBS profiling中所选的16对酶/引物组合中Mse Ⅰ/NBS2、Mse Ⅰ/NBS5和Mse Ⅰ/NBS7均得到了较好扩增结果,多态性高,多态性检出率分别为26.4％、26.4％和23.5％; cDNA NBS profiling中共筛选了52对酶/引物组合进行差异片段的扩增,有多对组合能成功揭示抗感间差异.NBS profiling技术可应用于小麦叶锈病抗病基因的研究中,为该技术在小麦抗叶锈病基因筛选及分子标记研究中的应用奠定了基础.     

一个大豆孢囊线虫抗性相关基因RGA的克隆

大豆是主要的油料作物,起源于中国,在我国种质资源十分丰富。大豆孢囊线虫(SCN)(HeteroderoglycinesIchinohe)是一种土传的定居性内寄生线虫,不易防治,常引起大豆黄萎病等病害,是大豆生产上危害最大的病害之一。大豆孢囊线虫病生理小种多达十几种,在我国,大豆孢囊线虫病病原主要为3、4号生理小种。大豆抗孢囊线虫的研究一直是世界上大豆抗病育种研究的热点之一。在本课题的前期研究中,根据已克隆的植物抗孢囊线虫病基因的保守序列设计引物,对经常规鉴定为抗(感)孢囊线虫3号生理小种的15个大豆品种基因组DNA进行PCR扩增,在大豆抗病品种中获得一条大豆抗孢囊线虫的特异条带。本研究在此基础上利用该对引物,对高抗孢囊线虫3号小种的北京小黑豆基因组DNA进行扩增,并克隆了特异扩增片段,命名为RSCN3,经测序及BLAST分析,发现其DNA序列与GenBank、EMBL、DDBJ、PDB中的大豆似受体激酶RHG4、水稻TMK(leucinerichprotein,receptor-likekinase)基因等均有80%以上的同源性。根据该DNA序列推测其氨基酸序列,在其序列中共找到21个亮氨酸,将该序列与蛋白质序列同源性进行比较,结果发现与植物中的受体激酶、富含亮氨酸重复的蛋白激酶有较高的同源性。因此推测RSCN3克隆片断为一个与受体激酶有类似作用的抗病相关基因的RGA,并将该序列登录到GenBank中,登录号为:AY580161。     

小麦抗病基因同源序列(RGAs)的克隆与分析

RGA(抗性基因同源序列)法是克隆植物抗性基因的一种经济有效的方法,成为近年来的研究热点。本实验综合分析了拟南芥,西红柿,水稻,烟草等植物已克隆的抗性基因,并以这些抗性基因的NBS(核酸结合位点),LRR(富含亮氨酸重复),STK(丝氨酸/苏氨酸激酶)保守结构域设计并合成了几十对RGA引物,对小麦抗条锈病材料进行PCR扩增,获得以Xal-NBS为引物的R88RGA片段,经克隆和序列比对分析,发现该片段与逆境条件下植物抗病信号传导相关,与蛋白激酶同源性达到96%。此项研究对抗病机理的研究和基因的发掘有重要的指导意义。     

小麦NBS类抗病相关基因片段RGA-A的初步研究

利用同源序列法分离小麦抗病相关基因同源序列。根据已经克隆的抗病基因保守结构NBS区设计引物,采用RT-PCR方法对小麦抗叶锈病近等基因系材料TcLr24进行扩增。获得了一条通读的525 bp条带RGA-A,通过BLASTp比较,序列中含有典型的NBS保守结构域,与很多已知植物抗病基因的功能相应区域一致,编码的蛋白与大麦中抗性蛋白亲缘关系较近。半定量RT-PCR分析表明,RGA-A受叶锈菌诱导表达,表明该基因在小麦叶片中与抗叶锈性相关。该NBS类抗病基因相关片段的获得为研究小麦抗病基因奠定了基础。     

西瓜抗枯萎病基因同源序列的克隆与分析

本研究根据已克隆的抗枯萎病基因的NBS保守结构域设计了22条上游简并引物和17条下游简并引物,以西瓜抗枯萎病种质PI296341-FR和感枯萎病品种97103为材料,获得了7条来自基因组DNA的RGA序列（GenBank登录号：DQ156558-DQ156564）,均含有NBS保守区的P-环、kinase-2或kinase-3等抗病基因的特征序列结构,所编码的氨基酸序列与已知抗枯萎病基因Fom-2、I2C-1、I2C-2和I2等编码的氨基酸序列表现出11%～72%的同源性,其中来自PI296341-FR的RGA序列175R1与甜瓜抗枯萎病基因Fom-2的同源性最高,为72%。来自PI296341-FR与97103的RGA序列之间同源性较高（73%～97%）,证明了抗病基因在进化上的保守性。     

Identification of resistance gene analogs in cotton (Gossypium hirsutum L.)

Sequence analyses of numerous plant disease resistance genes have revealed the presence of conserved motifs common to this class of genes, namely a nucleotide binding site (NBS) and leucine rich repeat region. In this study, thirty-three resistance gene analogs (RGAs) were cloned and sequenced from cotton (Gossypium hirsutum L.) following PCR with degenerate primers designed from the conserved NBS motif of plant resistance (R) genes. Phylogenetic analysis of the predicted amino acid sequences grouped the RGAs into four distinct classes from which several subgroups were delineated based on nucleic acid sequences. Gene database searches with the consensus protein sequences of each of the four classes and respective subgroups of cotton RGAs revealed their conserved NBS domains and homology to RGAs and known resistance genes from a variety of plant genera. Given the complete lack of knowledge regarding molecular organization of R genes in cotton, the cloned RGAs described here may be useful as probes to map, characterize, and manipulate R genes of the cotton genome. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Isolation, sequence analysis, and linkage mapping of resistance-gene analogs in cowpea (Vigna unguiculata L. Walp.)

Degenerate oligonucleotides designed to recognize conserved coding regions within the nucleotide binding site (NBS) and hydrophobic region of known resistance (R)genes from various plant species were used to target PCR to amplify resistance gene analogs (RGAs) from a cowpea (Vigna unguiculata L. Walp.) cultivar resistant to Striga gesnerioides. PCR products consisted of a group of fragments approximately 500 bp in length that migrated as a single band during agarose gel electrophoresis. The nucleotide sequence of fifty different cloned fragments was determined and their predicted amino acid sequences compared to each other and to the amino acid sequence encoded by known resistance genes, and RGAs from other plant species. Cluster analysis identified five different classes of RGAs in cowpea. Gel blot analysis revealed that each class recognized a different subset of loci in the cowpea genome. Several of the RGAs were associated with restriction fragment length polymorphisms, which allowed them to be placed on the cowpea genomic map. The potential for using these sequences to isolate R genes, and subsequent direct manipulation of disease and pest resistance using genetic engineering is discussed. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

RAPD variability in rice (Oryza sativa L.) plants derived from desiccation-tolerant calli

Genetic modification from selfed progenies of 18 rice (Oryza sativa L.) plants regenerated from callus tissues which survived desiccation, were investigated at the DNA level using the random amplified polymorphic DNA (RAPD) method. Twelve 10-mer random primers were used to amplify DNA of progenies from the regenerated plants, and a total of 228 PCR products and 1780 DNA fragments were obtained by primers, generating between four to thirteen major bands. The size of the amplified fragments ranged from 0.2 to 2.55 kb. The results showed that 10 out of 12 primers produced polymorphic bands, two primers (RA31 and RA185) showed no polymorphism among plants tested. A dendrogram of the genetic distance was constructed based on their polymorphism, demonstrating that somaclonal variation exists in rice plants regenerated from callus which survived the desiccation treatment. Part of this variation can be useful in rice breeding. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

棉花多抗品种中植棉KV-1抗病基因同源序列的克隆与分析

 许多抗病基因都具有核苷酸结合位点（NBS）和富亮氨酸重复区（LRR）。根据已知的NBS-LRR类抗病基因的保守序列,分别设计一对简并引物和一对特异引物,用以扩增棉花基因组中的抗病基因同源序列。获得一条大小约500 bp的扩增片段,克隆测序后得到10条NBS-LRR类RGAs。推导的氨基酸均具有抗病基因的P-loop（kinase-1a）、kinase-2、kinase-3a及GLPL区。同源性比较发现,其中1条属于TIR-NBS LRR类,其余9条属于non-TIR-NBS-LRR类。1条TIR-NBS-LRR类RGAs与已克隆的N、L6、M等抗病基因的同源性为51%~60%,9条non-TIR-NBS-LRR类RGAs与已克隆的RPS5、RPR1、Xa1等抗病基因的同源性为51%~60%。这些抗病基因同源序列（RGAs）可作为分子标记筛选棉花的抗病候选基因。     

甘蔗NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据已知植物(拟南芥、烟草和亚麻)抗病基因(RGAs)保守序列设计简并引物, 从甘蔗高抗黑穗病品种NCo376的基因组DNA和cDNA中扩增出11条抗病基因同源序列, 其中5条来自基因组DNA(EF059973, EF059974, EF059975, EF059976和EF059977), 6条来自cDNA(EF155648、EF155649、EF155650、EF155651、EF155652和EF155653)。序列分析表明, 这些RGAs均含有典型的NBS-LRR类抗病基因所拥有的保守结构域P-loop, Kinase-2a, Kinase-3a 和疏水结构域。聚类分析表明, 11条RGA同RPS2和XA1聚为一类, 而N和L6则单独聚为一类。所有11条抗病基因同源序列中, kinase-2(LLVLDDVW/D)最后一个氨基酸皆为色氨酸。定量PCR分析表明, 编号为EF059974的PIC基因的表达不仅受黑穗病菌胁迫的影响, 而且受水杨酸的诱导和过氧化氢的抑制, 也具有抗病基因组织特异性和组成型表达特性。     

甘蔗线虫病抗性基因的PCR检测研究

以38份未经线虫病常规鉴定的甘蔗种质资源为供试材料,根据番茄抗根结线虫病基因和甜菜抗胞囊线虫病基因的保守序列区域,分别设计了2条上游引物、2条下游引物,对设计的引物进行组合后,应用PCR特异扩增从中分别筛选出各1对特异引物。用抗根结线虫基因设计的特异引物进行扩增最终获得了1条大约460 bp大小的特异片段;用抗胞囊线虫基因设计的特异引物进行扩增最终获得了1条大约690 bp大小的特异片段,进一步进行了PCR-Southern杂交,确认了该2条特异引物的真实性。     

不同甘薯品种抗旱性评价及耐旱指标筛选

在人工控水条件下,以15个甘薯品种为试验材料,设置干旱胁迫和正常灌水2个处理,研究了干旱胁迫条件下不同甘薯品种产量和农艺性状差异。根据产量抗旱系数法分级,抗旱品种(抗旱系数≥0.6)为济薯21、济薯25、济徐23、济薯15、烟薯25;中等抗旱品种(0.4≤抗旱系数0.6)为徐薯18、济薯26、北京553、济紫薯2号、济薯18;不抗旱品种(抗旱系数0.4)为郑薯20、济紫薯3号、济薯22、济紫薯1号、凌紫。干旱胁迫导致甘薯的叶片数、蔓长、叶面积系数和生物量下降,品种间降幅不同,抗旱性强的品种降幅小,抗旱性弱的品种降幅大。这些农艺性状指标与甘薯品种的抗旱性呈显著正相关,可作为甘薯品种抗旱性鉴定的指标。徐薯18可作为甘薯品种抗旱性鉴定的标准品种。