烟草细胞质雄性不育系K326 MADS-box和SUPERMAN基因的特征

细胞质雄性不育是杂种生产的重要工具,也是研究细胞核与细胞质互作的良好系统,但其机制仍不清楚。本研究以细胞质雄性不育系K326为材料,研究了烟草细胞质不育系雄蕊异常与花发育基因表达的关系。细胞质雄性不育系K326源于普通烟草天然不育株,用烤烟品种K326连续回交培育而成,不仅具有心皮化雄蕊现象,同时也有花瓣化雄蕊现象,异常雄蕊基部融合为一体。本研究首先用生信手段对控制普通烟草花发育的MADS-box基因和边界基因SUPERMAN进行了全基因组鉴定,分析了它们染色体定位和共线性,预测了B类基因和SUPEMAN基因的顺式作用元件,并研究了它们在不育系和保持系不同时期花蕾中的表达特征。结果表明,烟草共鉴定出160个MADS-box基因和5个SUPERMAN基因。这些MADS-box基因中有7个B类基因(4个PI基因, 3个AP3基因), 79个MADS-box基因定位于22条染色体上,3个SUPERMAN基因定位于3条染色体上。共线性分析表明,串联和片段DNA重复、倍加作用是MADS-box基因家族扩张的驱动力。观察发现,细胞质雄性不育系K326异常雄蕊在小蕾期就已出现,暗示细胞质雄性不育K3...     

瓣化型胡萝卜胞质雄性不育相关片段的分离及序列分析

以128对引物组合对瓣化型胡萝卜胞质雄性不育系和保持系进行cDNA-AFLP分析，筛选与不育性相关的特异片段，对其中两个表达丰度较高的cDNA差异片段进行克隆测序。序列分析表明BY1949与拟南芥质子依赖性的类肽转运蛋白在核苷酸水平有87%的同源性，蛋白质水平有58%的同源性。BY2562与瓣化型胞质雄性不育（CMS）胡萝卜线粒体ATP8、ATP9、NAD6和cob-sp基因在核苷酸水平有99%的同源性，期望值为0.0；在蛋白质水平与CMS向日葵线粒体ORFB基因，COXIII 5'端未知蛋白YMF19以及CMS胡萝卜ATP-8，orfB-F1有97%的同源性；另外与胡萝卜orfB-CMS、orfB-F2、烟草orfB、油菜orf224、拟南芥线粒体orfB、萝卜orf158以及芥菜线粒体膜蛋白、甘蓝型油菜orf474也有90%以上的同源性。     

一个与小麦雄性不育育性转换相关的MADS-box转录因子基因

为了揭示YS型小麦温敏雄性不育育性转换的基础, 构建了该类型不育系A3017的不育和可育幼穗正、反杂交的两个SSH-cDNA文库。经文库比较, 在不育文库中筛选出一个与MADS-box基因同源的EST序列(GenBank登录号: 36925702)。以该EST序列的同源性比对和拼接结果为依据, 设计引物对该基因在可育和不育幼穗中的表达进行了RT-PCR分析, 结果表明, 该基因在不育幼穗中表达量较高, 可育幼穗中表达量很低。对不育幼穗中扩增出的cDNA片段进行克隆测序, 获得了666 bp的cDNA序列。序列分析表明, 该片段编码160个氨基酸, 具有MADS-box转录因子的典型结构域K-box, 被定名为TaMS-MADSbox, 与一个小麦MADS box转录因子基因WAG的氨基酸序列的相似性为94%。进一步以3种不同类型的小麦雄性不育系和保持系的幼穗cDNA为材料, 利用半定量RT-PCR对该基因的表达模式分析发现也存在类似差异, 该基因在不育系幼穗中表达量较高, 而保持系幼穗中表达量较低。以上分析表明, 该MADS-box转录因子基因的表达与小麦雄性不育系的育性转化相关, 表达量高时表现雄性不育, 表达量低时表现雄性可育。     

甘蓝型油菜细胞质雄性不育性的基因分析

通过对３８４Ａ、２１７Ａ两个甘蓝型双低油菜细胞质不育系及其保持系、恢复系、杂种Ｆ１、Ｆ２及ａＢＣ１（不育系×杂种Ｆ１）、ｂＢＣ１（杂种Ｆ１×保持系）等群体中植株的育性观察和分析，初步查明３８４Ａ、２１７Ａ均属孢子体不育。雄性不育性是由细胞质中的不育基因和细胞核中的隐性基因相互作用的结果。３８４Ａ具有一对隐性不育核基因，２１７Ａ具有两对隐性不育核基因，且３８４Ａ的一对隐性核不育基因与２１７Ａ的任何一对隐性不育核基因不存在等位关系。３８４Ａ的基因型为Ｓ（ｒ１ｒ１），２１７Ａ的基因型为Ｓ（ｒ２ｒ２ｒ３ｒ３）。     

高粱不同细胞质雄性不育系的研究

目前世界上被专家公认的高粱细胞质雄性不育系有 7种 ,7个不同细胞质核质互作雄性不育系统间育性反应各不同 ,其败育程度依次为A1→A5→A6→A2 → 9E→A4→A3 逐渐减弱 ,育性恢复按A1→A6→A5→A2 →A4→ 9E→A3 的顺序愈来愈困难。研究认为 ,除目前利用的A1、A2 细胞质雄性不育系外 ,A5、A6、A3 3个细胞质可用于生产。中国高粱恢复系 (A2 恢复系 )对A5、A6仍有较强的恢复力 ,可直接用于A5、A6系统杂交种选育 ;A5细胞质则可开发利用印度种质用于A5不育系、保持系选育 ;A3 细胞质则可开发中国高粱资源用于A3 不育系、保持系选育。A1、A2 、A5、A3 细胞质的利用 ,可最大限度地解除核质互作限制。极大地丰富杂交种选配范围及其遗传基础。     

大白菜CMS96细胞质雄性不育系的特点分析

为了筛选和利用大白菜细胞质雄性不育系,对大白菜的3种细胞质雄性不育系：CMS96细胞质雄性不育系、波里马细胞质雄性不育系(Pol-CMS)和萝卜细胞质雄性不育系(Ogu-CMS)及其相应的保持系进行了主要植物学性状的比较研究。结果表明：Ogu-CMS存在多代转育后植株长势退化、杂交优势差,Pol-CMS存在育性受环境条件影响等缺点,而CMS96细胞质雄性不育系则克服了二者的缺点。另外,CMS96细胞质雄性不育系早期的晚抽薹性比保持系强、杂交种子的产量比保持系杂交种子产量高。CMS96细胞质雄性不育系不仅不育性稳定,多代回交不退化,而且杂交优势强,繁种产量高,表现出了广阔的育种应用前景。     

细胞质雄性不育陆地棉的细胞质效应

哈克尼西棉细胞质与陆地棉核互作不但引起花粉母细胞的败育，而且也影响到胚囊育性，具体表现与保持系比较，不育系的胚珠显著变小，不孕籽率显著变高和异常胚囊的增多，不育系不杂交，Ｆ１的花粉育性接种正常，但自交结铃率仍较低，表明哈克尼西棉不育细胞地对Ｆ１的育怀有一定程度的负效应。然而，这种负效应可以通过优良不育系和强恢复系的选与得以克服或减轻到不显著水平，在强优势组合（Ｆ１）中不育细胞质的负效应，不足以Ｆ１     

高梁不同细胞质雄性不育系的研究

目前世界上被专家公认的高梁细胞质雄性不育系有7种，7个不同细胞质核质互作雄性不育系统间育性反应各不同，其败育程度依次为A1→A5→A6→A2→9E→A4→A3逐渐减弱，育性恢复按A1→A6→A5→A2→A4→9E→A3的顺序愈来愈困难。研究认为，除目前利用的A1、A2细胞质雄性不育系外，A5、A6、A3 3个细胞质可用于生产。中国高梁恢复系(A2恢复系)对A5、A6仍有较强的恢复力，可直接用于A5、A6系统杂交种选育；A5细胞质则可开发利用印度种质用于A5不育系、保持系选育；A3细胞质则可开发中国高梁资源用于A3不育系、保持系选育。A1、A2、A5、A3细胞质的利用，可最大限度地解除核质互作限制。极大地丰富杂交种选配范围及其遗传基础。     

大豆MIKC型MADS-box基因家族分析

根据拟南芥的MIKC型MADS-box蛋白序列构建HMM(hidden markov model)模型,在大豆基因组中确定了57个MIKC型MADS-box同源基因.分子进化树分析表明,57个大豆MIKC型MADS-box基因分为14个亚类,而MIKC*型基因又分为两个进化支.控制花形态建成的ABCDE同源异型基因(如API,AG,AP3和PI等)和重要的控制开花时间的基因(如SVP和SOC1)在大豆基因组中表现出多拷贝的特征.MEME和SMART分析表明,大豆和拟南芥MIKC型MADS-box基因具有保守的MADS和K-box基序,还有一些亚类具有特异的基序.MIKC型MADS-box基因结构较为保守,多数基因具有7～8个外显子.本研究得到的MIKC型MADS-box基因为下一步研究大豆花形态建成和开花时间调控的分子机制提供了重要参考依据.     

甜菜细胞质雄性不育系与其保持系线粒体DNA的RAPD分析

本文对甜菜线粒体DNA的提取方法进行了改进,在不需密度梯度离心条件下即可获得高纯度的DNA。优化了甜菜线粒体的RAPD的反应条件,对细胞质雄性不育甜菜的不育系及其保持系的线粒体DNA(mtDNA)进行了RAPD(随机扩增多态DNA,randomly amplified polymorphic DNA)分析,结果表明：甜菜细胞质雄性不育系和保持系线粒体DNA之间存在丰富的多态性。     

大豆胁迫相关蛋白GmSAP3基因的克隆和表达分析

胁迫是影响植物生长发育和农作物产量的重要因素.胁迫相关蛋白(stress associated protein,SAP)是一类锌指蛋白,广泛参与植物发育和胁迫响应.为了研究大豆SAP基因的功能,本研究以'商豆1201'为材料克隆了GmSAP3基因,并进行了生物信息学分析,采用RT-PCR分析该基因在大豆不同组织和温度胁迫下的表达模式.结果 表明,GmSAP3基因CDS序列全长为513 bp,编码170个氨基酸,GmSAP3蛋白等电点pI为6.79,分子量为18.30568kD;序列分析发现,GmSAP3含有2个保守结构域(zf-A20和ZnF-AN1),序列比对和进化分析发现GmSAP3与GmSA P26亲缘关系最为接近.RT-PCR结果表明,GmSAP3在大豆不同组织中均有表达,其中根和叶片表达较高;GmSAP3受高温胁迫诱导表达,推测该基因在大豆胁迫响应中具有重要作用.本研究为GmSAP3基因功能研究提供了一定的理论支持.     

植酸酶phyA基因的密码子优化及其在大豆中的表达

植酸是植物源食品中的主要抗营养成分, 降低植酸含量可有效提高大豆的营养利用率。本文根据大豆密码子使用偏好性, 对无花果曲霉植酸酶phyA基因进行密码子优化, 人工合成了适合在大豆中表达的phyA(b)基因。以pCAMBIA3301为骨架, 构建由大豆凝集素基因启动子和信号肽序列调控的植物表达载体pCBPS-phyA(b)。用农杆菌介导法遗传转化吉林35大豆子叶节。PCR检测表明目的基因已初步整合至大豆基因组中; bar试纸条表明所有阳性植株中均能检测到bar基因的蛋白产物; 除草剂叶片涂抹显示野生型的叶片出现黄化或枯萎现象, 而转基因植株叶片表现正常, 具除草剂抗性; 以半定量RT-PCR共筛选到13株转phyA和19株转phyA(b)阳性转基因大豆植株。通过对转基因大豆T3种子中植酸酶活性、无机磷和植酸磷含量等检测, 证明人工基因phyA(b)比phyA在大豆种子中所表达的植酸酶具有更高的活性, 说明密码子优化有利于提高外源基因的表达。     

大豆百粒重QTL定位

大豆百粒重是产量构成的重要因素之一,与产量呈正相关。本研究以溧水中子黄豆和南农493-1的504个F2正反交单株及其亲本间具有多态性的150个SSR标记信息构建连锁图谱,2008年分别在江苏南京和山东临沂两地种植其衍生的正反交F2:4家系,鉴定其百粒重,应用Win QTL CartographerV2.5复合区间作图法和两地正反交联合分析进行QTL定位。结果表明,复合区间作图法检测到16个主效QTL,联合分析检测到24个主效QTL、环境效应与细胞质效应、1个环境×QTL互作和12个细胞质×QTL互作。其中,两方法共同检测到10个主效QTL,正反交群体在两地中共同检测到3个主效QTL;Meta分析发现与其他研究一致的4个QTL。这些结果为大豆产量遗传与标记辅助育种实践提供理论基础。     

大豆蛋白质有关性状遗传的分离分析

采用科丰1号×南农1138-2衍生的重组自交家系群体(RIKY)和(Essex×兴县灰布支)×兴县灰布支回交自交衍生群体(BIEX)为材料,应用SDS-PAGE电泳测定11S、7S、11S/7S比值及其10个亚基组的相对含量,用凯氏(Kjeltec)自动定氮仪测定蛋白质含量、自动索氏(Soxtec)抽提仪测定油脂含量。结果表明: (1) 两群体蛋白质组分及其亚基组有关性状以及油脂与蛋油总量等均有不同程度超亲分离,双亲间存在不同程度的位点互补。(2) 蛋白质含量遗传,两群体均为1对主基因+多基因模型,主基因和多基因遗传率分别为31.3%~40.9%和37.2%~53.7%。蛋油总量均为3对主基因+多基因模型,主、多基因遗传率分别为59.9%~66.6%和23.2%~27.9%。油脂含量为2~3对主基因+多基因模型,两类遗传率分别为48.6%~71.7%和4.2%~29.7%。(3) 11S组分均为3对主基因+多基因模型,两类遗传率分别为14.3%~60.7%和17.0%~50.7%。7S组分均为3对主基因+多基因模型,两类遗传率分别为34.5%~44.1%和21.5%~45.1%。11S/7S比值遗传均为2对主基因+多基因模型,两类遗传率分别为56.6%~74.8%和10.1%~20.1%。(4) 11S的4个亚基组依次分别为2~3对主基因+多基因、2对主基因+多基因、2对主基因+多基因、2~3对主基因+多基因模型。(5) 7S的6个亚基组依次分别为1~2对主基因+多基因、2对主基因+多基因、2~3对主基因+多基因、3对主基因+多基因、1~2对主基因+多基因和2对主基因+多基因模型。所有16个性状都由主基因和多基因控制,其中有10个性状两群体具相同的主基因数,其他6个性状两群体间相差1对主基因,两群体间遗传模型大同小异。这些相关性状的育种既要利用主基因还必须利用微效多基因,要考虑兼用两者的育种方法。     

大豆蛋白质有关性状的QTL定位

以科丰1号×南农1138-2组合衍生的184个重组自交家系(简称RIKY)和(Essex×ZDD2315)×ZDD2315衍生的114个BC₁F₂家系(简称BIEX)为材料,对蛋白质含量、蛋油总量与油脂含量,11S、7S、11S/7S,11S-1~11S-4, 7S-1~7S-6等4组16个性状利用WinQTL Cartographer Ver.2.5的复合区间作图法(CIM)、多区间作图法(MIM)和IciMapping Ver.2.0的完备区间作图法(ICIM)进行QTL分析, 结果表明：(1) 在RIKY和BIEX群体分别定位到17⁺个和21⁺个QTL,合计38⁺个QTL;在RIKY有蛋白、油脂、蛋油总量QTL11个,在11S和7S亚基组上分别只有1⁺和3⁺个;在BIEX有前性状QTL2⁺个,有后性状QTL分别9⁺和6⁺个;(2) 两群体16个性状上均没有检测到共享的QTL,说明两群体的蛋白质有关性状具有完全不同的遗传基础;RIKY的两个亲本间蛋白、油脂和蛋油总量有明显遗传差异,但在亚基组上遗传差异不大,而BIEX则反之;(3) 4组总、分性状中,两群体一致表现出蛋白、油脂和蛋油总量和11S、7S和11S/7S比值两组在总、分性状间共享QTL(共同遗传基础), 而11S亚基组和7S亚基组两组性状在总、分性状间无共享的QTL;(4) 蛋白质有关性状QTL定位结果和分离分析结果共同表明这类性状主效基因和微效基因均占较大比重,要考虑两者兼用的育种方法。     

Mineral Nitrogen Availability and Isoflavonoid Accumulation in the Root Systems of Soybean (Glycine max (L.) Merr.)

Isoflavonoids, as plant-to-bacteria signal molecules, play an important role in the establishment of the soybean ( Glycine max (L.) Merr.)– Bradyrhizobium japonicum nitrogen (N) fixing symbiosis. They are essential to the development of effective root nodules and responsible for inducing the nod genes of B. japonicum . Because N affects a broad range of infection events, especially the symbiotic events occurring within 18 h of inoculation, it is reasonable to hypothesize that mineral N disrupts the interorganismal signal exchange between soybean host plants and B. japonicum . High performance liquid chromatographic (HPLC) analysis of root extracts of soybean, inoculated with B. japonicum or not, grown with various levels of mineral N in the rooting medium were performed to test this hypothesis. The results of these studies indicated that: (1) at early plant growth stages (before the onset of N fixation), a strong negative relationship between N application and soybean root isoflavonoid (genistein and daidzein) concentrations existed; (2) although isoflavonoid (genistein and daidzein) concentrations in both inoculated and non-inoculated soybean root systems were generally decreased by N application, at very low N levels (10 mg N l⁻¹) genistein in the non-inoculated plant roots was not decreased relative to the 0 N plants; (3) averaged over all mineral N treatment levels and sampling times, inoculation of soybean with B. japonicum increased root daidzein concentrations (P > 0.05), but did not affect genistein. Overall, N application reduced the isoflavonoid concentration of soybean root systems, which probably plays a part in the regulation of soybean nodule formation by available N.     

大豆Gm TIP1;1基因的克隆与表达分析

利用RT-PCR方法从大豆根部组织获得Glyma03g34310.1开放阅读框(ORF)全长, 经测序验证、Blast比对与同源性分析发现该序列编码的蛋白质与其他植物的TIP1;1蛋白具有较高的相似性, 故命名为GmTIP1;1基因(GenBank登录号为AK285481), 该基因ORF长753 bp, 编码1个包含250个氨基酸的蛋白, 在ORF内部第381个核苷酸处含有1个94 bp的内含子, 符合↓GT--AG↓的剪接方式; 系统进化树分析发现Gm TIP1;1聚类到豆科植物分支, 其他不同科的植物也有规律地聚到了不同分支, 推测该蛋白氨基酸序列可以作为植物分类的依据; 半定量RT-PCR结果表明该基因在大豆的不同器官、不同器官的不同发育阶段均具较高且同等的表达水平, 暗示该基因在植物的整个发育进程中均具重要作用; 在盐胁迫的不同时间点其表达量有下降的趋势, 但仍然保持较高的表达水平; 以pYES2为酵母表达载体, 转化酿酒酵母INVSc1菌株, 获得重组酵母INVSc1 (pYES2-GmTIP1;1), 转化菌株在盐胁迫下的存活率明显高于对照INVSc1 (pYES2), 而在干旱胁迫下则没有显著差异, 表明该基因的表达能有效地提高酵母的耐盐性。     

大豆苗期耐淹性的遗传与QTL分析

涝害是世界上许多国家的重大自然灾害。耐涝性可分为耐湿(渍)性和耐淹性。以科丰1号(高度耐淹)×南农1138-2(不耐淹)衍生的RIL群体(NJRIKY)为材料, 以盆栽全淹条件下的存活率为耐淹性指标, 采用主基因+多基因混合遗传模型分离分析法进行遗传分析, 并利用WinQTL Cartographer Version 2.5程序的复合区间作图法(CIM)及多区间作图法(MIM)进行QTL定位。结果表明, 两次试验的耐淹性均存在超亲变异, 试验间、家系间以及试验与家系互作间的差异均极显著; NJRIKY大豆群体的耐淹性为3对等加性主基因遗传模型, 主基因遗传率为42.40%; 在QTL分析中, 用CIM和MIM共同检测到3个耐淹QTL, 分别位于A1、D1a和G连锁群上的Satt648~K418_2V、Satt531~A941V、Satt038~Satt275 (B53B~Satt038)区间, 表型贡献率为4.4%~7.6%。分离分析与QTL定位的结果相对一致, 可相互印证。     

The Effect of Bradyrhizobium Strains on Monocropped and Intercropped Soybean (Glycine max L. Merr.) Biomass and Protein

An experiment was conducted during rainy season (April-August) of 1994 and 1995 to assess the performance of rice, maize, sesame, greengram and blackgram grown in sole and intercropping system on Gangetic alluvial upland (Entisol) in West Bengal. India. All intercropping systems except sesame + rice had higher total productivity in terms of rice equivalent yield and net returns than all the sole crops. However, maximum advantage was obtained from paired row planted maize blackgram system followed by maize + sesame, maize + blackgram and paired row planted rice + blackgram. Paired row planted maize + blackgram increased land use efficiency (42%), rice equivalent yield (2955 kg ha⁻¹), monetary return (Rs. 7294 ha⁻¹), income equivalent ratio (1.22), monetary advantage (Rs. 3701 ha⁻¹) compared with other cropping systems, which proved to be the most efficient system. The same treatment also indicated a modest competitive ratio (4.65:0.21) and gave a good value for the product of crowding coefficient (8.28).