籼稻'93-11'一段基因组序列的完善及分析

超级杂交稻父本‘93-11＇的基因组序列测定的完成,为进行作物遗传改良和不同作物之间的比较基因组学研究提供了又一重要序列资源.但是,该基因组序列中还存在很多“缺口”,为使‘93-11＇的基因组序列更加精确,同时提供一些“缺口”填补策略和方法,本研究采用PCR扩增、回收克隆测序的方法对该基因组中一段长约160 kb、含有6个“缺口”的基因组序列进行了完善,并运用相关分子生物学和生物信息学软件进行了详细分析,结果表明：该6个“缺口”中,存在1个“缺口”估计错误,2个序列拼接错误;“缺口”主要位于非编码区,位于编码区的只有1个,其改变了对本处基因的注释,使此基因由原来的9个外显子增加为11个;填补“缺口”后,基因密度增加.     

多子房小麦蛋白质双向电泳体系的建立及优化

为建立适用于显性多子房小麦细胞质效应的蛋白质双向电泳体系,以显性多子房小麦材料DUOII与特异细胞质材料TeZhiI杂交的F1幼穗为材料,采用TCA-丙酮法提取蛋白质,并在IPG胶条长度和pH范围、SDS-PAGE凝胶浓度及蛋白质上样量等方面,对多子房小麦幼穗蛋白质双向电泳体系进行了探究与优化.结果表明,本文采用的蛋白质定量方法准确度高(R²=0.9999),确立了17 cm, pH4～7的IPG胶条, 12% SDS-PAGE分离胶,上样量为900 μg的双向电泳方法体系,获得了最适合本研究蛋白质组分析的双向电泳图谱. 经PDQuest 2DE 8.0.1软件分析,2-DE图谱上可分辨出1.444±14个清晰蛋白质点,且重复性较高(95%), 相关系数为0.960. 建立了一套适用于显性多子房小麦细胞质效应研究的蛋白质双向电泳体系.     

小麦细胞增殖核抗原基因启动子的克隆及活性分析

细胞增殖核抗原（proliferating cell nuclear antigen,PCNA）基因是DNA聚合酶δ的辅助因子,在真核细胞DNA复制及其损伤修复中发挥着重要的作用.采用高效热不对称交互PCR法（high-efficiency thermal asymmetric interlaced PCR,hiTAIL PCR）从小麦西农1 376基因组中扩增得到小麦PCNA基因启动子片段,并命名为TaPCNA启动子. PlantCARE启动子在线分析软件预测含有光应答调控元件（Box I）、脱落酸应答元件（ABRE）、花粉发育应答元件（GGTT motif,GTGA motif）及细胞周期转换结合位点（E2F-binding site）等.为了分析其启动子活性, 通过替换pBI121载体上的CaMV35S启动子,构建了TaPCNA启动子与β-葡糖醛酸酶（GUS）基因的融合表达载体,通过农杆菌介导法在烟草叶片中进行瞬时表达. GUS组织化学染色结果表明,TaPCNA基因启动子能够驱动GUS基因在烟草叶片中表达,证实了所获得的启动子序列具有启动活性.本研究通过hiTAIL-PCR法克隆得到TaPCNA基因的启动子,为深入研究该基因的功能奠定了基础.     

耐低磷山羊草基因型的筛选与鉴定

为研究小麦近缘属种的耐低磷特性,本试验通过砂培法,以9种山羊草为供试材料,对低磷和正常供磷2个处理下山羊草苗期的相对地上部干重、相对根干重、相对生物量、相对根长、相对根冠比、相对磷积累量、相对磷吸收效率进行研究。结果表明,不同基因型山羊草对低磷胁迫的反应存在一定的差异。相关分析和主成分分析结果表明,相对地上部干重、相对根干重、相对生物量和相对磷积累量可作为耐低磷基因型山羊草筛选的指标。筛选结果表明,双角、粘果、小伞和拟斯卑尔脱山羊草为耐低磷型山羊草,尾状山羊草为磷敏感型山羊草。     

外源脱水应答转录因子DREB基因在转基因小麦中的诱导型表达与抗干旱生理效果研究

以冬小麦品种8901、5-98、99-92和104等品种的幼穗和幼胚为材料,用基因枪转化含逆境诱导转录因子DREB和bar基因的质粒pBAC128F（7024bp）。经筛选与植株再生,共获得70多个转基因小麦植株及其后代株系。转基因株系经PCR分析和RNA点杂交检测,结果表明外源转录因子DREB基因已稳定整合到转基因植株及其后代株系中,并且在部分后代株系中获得了表达。叶片脯氨酸含量测定表明,有16个转基因株系的脯氨酸含量与非转基因对照相比,增加相当显著,其中10个株系的脯氨酸含量在1100μg/g以上,比对照提高了2倍多。室内抗旱模拟实验表明,转基因株系停止浇水15d后,叶片仍然表现绿色,而对照叶片则失绿、枯干;复水10d后,转基因株系恢复活力,对照则死亡。研究表明,利用逆境诱导型启动子（rd29B）来增强外源DREB基因的表达,能显著改良小麦的抗旱性。     

脱水应答转录因子CBF1的克隆与转基因小麦的分子检测

根据已发表的小麦(T.aestivum)转录因子CBF1基因序列(GenBank Accession No.AF376136),设计引物从小麦品种‘京花1号’叶片中克隆出该基因,用拟南芥RD29B基因为启动子构建含CBF1基因的逆境诱导表达载体pBAC127F(6 967 bp),以‘99-92’、‘5-98’、‘104’和‘轮选987’等冬小麦品种(系)的幼穗和幼胚为材料,基因枪转化该表达载体。经筛选与植株再生,共获得14株转基因植株及其后代株系。这14个株系经PCR分析和点杂交检测,最终确认了5-98-40、5-98-41这2个株系为转基因株系,结果表明拟南芥RD29B启动子调控下的转录因子CBF1基因已稳定整合到转基因植株中。     

小麦种子活力性状的遗传变异和相关研究

本研究利用12个普通小麦品种对10个种子活力性状的遗传变异和相关研究,表明除正常幼苗百分率外,其余种子活力性状在品种间均存在显著的差异。种子贮藏物质转换效率、电导率两个性状问及与其它性状均无显著的遗传相关,因此对他们的选择不会影响到其它性状。通径分析表明幼苗干重主要取决于种子贮藏物质转换效率、种子贮藏物质利用速率;发芽指数主要由平均发芽时间决定。电导率、发芽势、幼苗于重、种子干重、发芽指数、种子贮藏物质消耗比率6个性状表现中到高的遗传力、遗传变异系数和相对遗传进展,指明通过遗传育种手段改良这些性状是可能的。     

二角型小麦雄性不育系花粉败育的细胞学研究

应用石蜡切片和醋酸洋红压片法,从细胞学角度对4个同质异核二角型小麦雄性不育系ms(bicor)-8222、ms(bicor)-80(6)、ms(bicor)-5-4及ms(bicor)-5-8的花粉败育过程进行了比较研究。结果表明：(1)4种不育系败育特点总趋势基本雷同,但也因特定核型亦存在一些差异;(2)二角型雄性不育系小孢子发生与其保持系相似,花粉败育就花药而言,中层有延迟退化、解体的趋势,就花粉粒而言,败育主要发生在二细胞花粉粒后期至三细胞花粉粒期;(3)4个不育系花粉败育异常,主要表现为二分体细胞内有微核出现,内缘壁周缘细胞均呈次生纤维状增生;维管束鞘细咆排列不规则,花粉大小不一;(4)花粉败育与营养供应无直接关系,细胞核对花粉育性及育性相关性状相对细胞质影响较小。     

小麦转录因子基因TaERF7的克隆及其表达分析

温光敏核不育小麦(Triticum aestivum)百农不育系(Bainong sterility,BNS)是一种良好的小麦杂种优势利用材料,利用其低温不育、高温可育的特性可以实现“两系法”杂交小麦育种。该研究为找到BNS育性转换的关键基因,从已有BNS不育和可育花药的基因芯片数据中,鉴定得到表达存在差异的TaERF7基因,并通过设计引物克隆了TaERF7的cDNA和启动子序列,采用qRT-PCR分析TaERF7对不同温度和光照的响应。结果显示:(1)生物信息学分析表明,TaERF7基因的CDS区有660 bp,编码219个氨基酸;TaERF7蛋白含有AP2结构域和2个EAR基序,属于第二类乙烯响应因子(Ethylene response factor,ERF);TaERF7的氨基酸序列与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtERF4同源,可能是一种转录抑制因子;TaERF7启动子区含有多个光响应和低温响应的顺式作用元件。(2)qRT-PCR结果表明,TaERF7在BNS的不同组织与器官中均有表达;在长日照(14 h)下,TaERF7在BNS中的表达量下调约0.47倍,而在短日照(10 h)处理下,TaERF7在BNS中的表达量上调约1.14倍;4℃的低温处理使TaERF7表达量在2 h内上调了约25.7倍,并且在48 h内一直保持较高的水平,而在37℃下虽然可以使TaERF7表达量在1 h内上调约0.71倍,但2 h后便急剧下调,到12 h时其表达量与对照相比已下调了约0.85倍。该研究结果初步证明,TaERF7基因可能特异性结合下游基因启动子的GCC box、DRE和CRT元件,调控下游基因的表达,从而影响了BNS的育性。     

二角山羊草细胞质小麦雄性不育系的育性特异性分析

利用大量小麦亲本材料和优良品种(系)与具有粘果、易变、偏凸和二角山羊草细胞质的小麦雄性不育系杂交,并对其杂交F1过氧化物同工酶进行了分析,结果表明：(1)二角山羊草细胞质与小麦核内的遗传物质组成两个不同的核质互作不育系统,粘、易、偏型不育系育性基本表现一致,而二角型不育系除了与前三种不育系具有相同的1BL／1RS保持系以外,对某些小麦近缘植物的杂交后代材料还表现出育性特异性。(2)粘、易、偏和二角型同核异质不育系5-1及其与V9125杂交F1过氧化物同工酶分析表明,粘、易、偏和二角型不育系5-1过氧化物同工酶带型基本表现一致,粘、易、偏不育系5-1与V9125杂交F1过氧化物同工酶带型基本表现一致,而二角型不育系5-1杂交F1过氧化物同工酶则表现出酶带减少变弱。