小麦种间与品种间杂交种及其亲本之间基因差异表达比较研究

选用小麦种间强优势杂交种3338×Di7(杂种Ⅰ)、品种间强优势杂交种3338×6554(杂种Ⅱ)和无优势杂交种2410TD×6554(杂种Ⅲ)及其亲本斯卑尔脱小麦Di7、普通小麦品种(系)3338、2410TD和6554,采用mRNA差异显示技术分析了杂种和亲本苗期叶片的基因表达差异,以加深对小麦杂种优势形成的分子机理的认识.结果表明小麦杂交种与其亲本之间在基因表达上均存在明显差异,表现为数量水平和质量水平上的差异,且差异表达类型丰富.分析发现,强优势杂种Ⅰ和杂种Ⅱ与其双亲间展示出的差异表达条带数目基本相同,但在差异表达类型上存在明显差异,特别是种间杂种Ⅰ中存在较高比例的单亲表达一致型和偏高亲型基因,说明种间杂交种中亲本基因的表达变化方式与品种间杂交种有所不同.研究还发现,与弱优势杂种Ⅲ相比,在强优势杂种Ⅰ和杂种Ⅱ中,增强型、杂种特异表达型及单亲表达增强型比例较高,与以前的研究结果(Euphytica,1999,117～123)一致,表明杂种特异表达或增强表达基因可能与小麦杂种优势形成有重要关系.     

杂交籼稻稻米外观品质性状杂种优势及其与亲本间分子遗传距离的相关性

用 IR75589-31S、 IR60、 IR70 和选取的 90 个RILs和ILs进行不完全双列杂交,以获得的 270 个杂交组合为材料,对杂交稻米外观品质性状杂种优势表现及其与亲本间分子遗传距离的关系进行了研究。就杂交组合外观品质性状相对优势而言,除粒长宽比以外,其它外观品质性状的中亲优势都表现为正向组合个数大于负向。杂种稻米外观品质性状表现的差异因性状而异,以垩白度的变异系数最大,杂种米粒垩白度、粒长、粒宽和粒长宽比普遍介于双亲之间。SSR 分子标记遗传距离与杂种稻米外观品质相关性状杂种优势关系分析表明,亲本间的遗传距离在 0.2914 到 0.4205 之间,平均遗传距离为 0.3520;杂交亲本遗传距离与外观品质性状间的相关系数偏小,分别为-0.0307、0.1358和-0.1408,均未达到显著水平,外观品质性状杂种优势与亲本间的遗传差异大小无关。根据以上结果,本研究所筛选的SSR标记难以预测杂交稻外观品质性状杂种优势,利用DNA分子标记遗传距离来预测杂种优势的可能性还有待于进一步探讨。     

小麦杂交和自交种子发育前期MADS-box和Ser/Thr两类家族基因差异表达与杂种优势

为了探讨小麦(Triticum aestivum)杂种优势形成的分子机理,选用杂种优势不同的3个杂交组合,以授粉后2～12 d的杂交和自交的种子为材料,采用mRNA差异显示技术分析了MADS-box和Ser/Thr蛋白激酶两个基因家族在不同优势组合的杂交和自交种子发育前期的基因表达差异.结果表明,所有6个时期杂交和自交种子之间存在明显的基因表达差异,表现为量和质的两类差异.进一步分析发现,强优势组合差异表达比例较弱优势组合高.3个杂交组合农大3159×京冬6号、农大3159×原冬8790和农大3159×农大3214与农大3159自交相比,MADS-box家族基因的差异表达比例随发育时期呈一定的递增趋势,但在授粉后4和12 d时,差异表达的比例明显减少;Ser/Thr蛋白激酶家族基因差异表达比例在授粉后2、4和6 d时随发育时期呈递增趋势,6 d时差异表达达到最大,后逐渐减小.     

普通小麦不同产量优势杂种与亲本苗期叶片基因表达差异的研究

为探讨小麦杂种优势形成的分子机理，本研究选用普通小麦品种系３３３８、６５５４和２４１０ＴＤ及其强优势杂种１（３３３８＊６５５４）和弱优势杂种Ⅱ（２４１０ＴＤ＊６５５４），利用ｍＲＮＡ差异显示方法分析了杂种和亲本幼苗叶片基因表达差异。结果表明：杂种与双亲间基因表达存在数量水平和质量水平的差异，但以量的差异为主。     

杂种鸡与亲本之间差异表达基因及其与杂种优势的关系

利用mRNA差异显示技术，对白洛克肉鸡、中国丝羽乌骨鸡及其正反交组合8周龄肝脏组织的基因表达进行了分析。发现了3个杂种鸡特异表达的基因和1个杂种鸡表达增强的基因，进一步克隆、测序和比对分析初步表明：杂种特异表达的cDNA片断分别为鸡细胞质异柠檬酸脱氢酶基因和2个未知功能的新基因；杂种表达增强的cDNA片断为鸡蛋白酶体亚基p112基因。功能基因和调控基因在杂种鸡的特异表达和增强表达可能与部分屠体性状杂种优势形成有关。     

大梅组合中亲子代甲基化差异及其与生产性状的关系

为了探讨DNA甲基化对杂种优势的影响,采用了甲基化敏感随机扩增PCR技术(methylation-sensitiveAP-PCR,MS-AP-PCR),利用40条随机引物对大梅组合亲子代基因组DNA进行了扩增.结果在RsaⅠ+HpaⅡ酶切扩增片段中,有19个位点在亲子代出现差异;在RsaⅠ+HpaⅡ酶切扩增片段中,有14个位点在亲子代出现差异.亲子代间甲基化状况可归纳为4种类型(1)亲子代甲基化水平相同;(2)单亲与F1代甲基化水平相同;(3)同亲代相比,F1代发生甲基化;(4)同亲代相比,F1代去甲基化.5个甲基化变化位点对7个生产性状产生显著的影响(P＜0.05).通过对生产性状产生显著影响的片段序列分析发现,这些序列在GenBank中有同源序列(同源性高于87%);3个片段G+C%大于50;所有片段CpG岛观测值/期望值都大于0.6;而且,有一个片段含有G/C盒.表明基因启动子区域CpG岛甲基化在亲子代出现差异;不同甲基化位点对杂种生产性状的作用方向不同,说明杂种优势的表现既与有些基因的表达有关,也与有些基因的表达抑制有关.     

梅山猪、大白猪和梅大杂交猪背最长肌中差异表达的14个表达序列标签的分离、鉴定及组织表达分析

为了揭示猪杂种优势的分子机理,利用mRNA差异显示技术研究梅山猪,大白猪和梅大杂交猪背最长肌中基因表达的差异,分离14条在杂种与纯种背最长肌中差异表达的表达序列标签(EST),并用半定量RT-PCR鉴定.核苷酸序列分析表明,这14个EST与已知的基因或表达序列标签没有明显的同源性,随后这14条EST被提交到GenBank数据库.组织表达谱分析揭示了这些EST在心、脾、肝、肾、小肠、卵巢、肺等绝大多数组织中表达,说明这些基因对生命过程很重要.这些研究结果表明梅山×大白杂交组合的杂种与纯种之间的不同基因差异表达的方向存在巨大差异,猪杂种优势可能是在一定阶段有诸多不同的必不可少的基因向各种方向差异表达共同作用的结果.     

谷子两系杂交组合的杂种优势及亲本配合力分析

为了解谷子两系杂种优势的亲本配合力遗传基础,本研究利用5个不育系和8个恢复系按NCII不完全双列杂交组配40份(5×8)杂种F₁,对11个谷子主要农艺性状的杂种优势及配合力进行分析。结果表明,谷子两系杂交组合在穗长、穗粗、千粒重、分蘖性、单穗重、单穗粒重和产量7个性状中存在广泛的超亲优势,但除千粒重外,其余性状的显著超亲组合数较少。杂交组合的单穗重和单穗粒重与产量极显著相关,且相关系数较高。对优异亲本进行筛选发现,A2和R3为一般配合力(GCA)较好亲本,A1、A2为GCA产量效应优异亲本,A1×R3、A2×R8、A3×R5、A3×R7和A5×R1为产量特殊配合力(SCA)效应较优组合。对产量强优势组合的配合力进行分析,发现优异的两系杂交组合中包含至少1个GCA较高的亲本或拥有较高的SCA。本研究结果为谷子优异两系杂交组合的亲本选配提供了一定的理论依据。     

(英文)

为了揭示猪杂种优势的分子机理，利用mRNA差异显示技术研究梅山猪，大白猪和梅大杂交猪背最长肌中基因表达的差异, 分离14条在杂种与纯种背最长肌中差异表达的表达序列标签(EST), 并用半定量RT-PCR鉴定。核苷酸序列分析表明, 这14个EST与已知的基因或表达序列标签没有明显的同源性，随后这14条EST 被提交到GenBank数据库。组织表达谱分析揭示了这些EST在心、脾、 肝、肾 、 小肠、 卵巢、 肺等绝大多数组织中表达, 说明这些基因对生命过程很重要。这些研究结果表明梅山×大白杂交组合的杂种与纯种之间的不同基因差异表达的方向存在巨大差异，猪杂种优势可能是在一定阶段有诸多不同的必不可少的基因向各种方向差异表达共同作用的结果。     

水稻野栽杂交及胚胎培养研究

用栽培稻(Oryza sativa)的两个品种“IR64”和“IR74”,与两个野生稻种群O.officimalis(Acc. 100896,Acc.101399)和O.minuta(Acc.101089),组配了5个野栽杂交组合,基因配组为AA×CC和AA×BBCC。5个野栽杂交组合均获得了杂种,其中4个组合表现出较高的杂交结实率:IR64×O.officinalis(Acc.100896)为42.63％;IR64×O.officinalis(Acc.101399)为60.08％;IR74×O.officinalis(Acc.100896)为40.79％;IR74×O.officinalis(Acc.101399)为43.24％。从基因组型复杂,配组难度大的组合O.sativa×O.minuta(AA×BBCC)获得新的野栽杂种。通过对这5个组合109个野栽杂种幼胚的胚胎培养,挽救存活了38个幼胚,胚胎存活率达34.86％;诱导分化出杂种一代(F_1)植株31株,杂种植株得率为28.44％。