烤烟几个重要植物学性状的遗传分析

利用“主基因+多基因”混合遗传模型的6个世代联合分离分析方法, 分析烤烟组合丸叶×Coker319几个重要植物学性状的遗传效应。结果表明, 烤烟的株高、叶数、叶面积和鲜叶重受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因控制, 株高与叶数遗传以加性效应及显性×显性上位性效应为主, 叶面积和鲜叶重各遗传效应相差不多, 其上位性效应>加性效应>显性效应, F₂世代的主基因遗传率分别为57.53%、42.63%、30.32%和44.26%。移栽至中心花开放天数受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制, 以加性×加性上位性效应、加性效应及显性×显性上位性效应为主, 主基因遗传率为64.79%。茎围和比叶重均受1对完全显性主基因+加性-显性多基因控制, 茎围遗传以多基因为主, 其多基因加性效应和显性效应大小相当, 比叶重遗传主基因、多基因的加性效应和显性效应大致相当, 主基因遗传率分别为2.48%和38.71%。叶形指数受1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因控制, 主基因加性效应与显性效应基本相当, 主基因遗传率为49.64%。叶长、叶宽、节距和蒴果重受加性-显性-上位性多基因控制, 多基因遗传率分别为60.75%、62.14%、75.08%和82.34%。     

两个烟草赤星病抗源的遗传分析

以高抗赤星病烟草品种净叶黄(JYH)、Beinhart1000-1(Beinhart)和感病品种NC82为材料分别构建了2个杂交组合的P₁、P₂、F₁、F₂四世代群体,成熟期赤星病菌人工接种鉴定后,采用主基因+多基因混合遗传模型对JYH和Beinhart两个材料进行抗性分析,结果表明,两者的赤星病抗性均受两对加性-完全显性主基因+加性-显性多基因控制。组合1的加性效应以第1对主基因为主,且多基因的加性效应大于显性效应;组合2的两对主基因负向加性效应相等,且多基因的显性效应大于加性效应;2个组合F₂群体主基因遗传率分别为64.72%和63.88%,表明赤星病的抗性遗传以主基因效应为主,并且受环境影响较大。     

植物数量性状“主基因+多基因”混合遗传模型及其在烟草上的应用

介绍了植物数量性状"主基因+多基因"混合遗传模型的基本原理与研究方法,分析了其优点,详述了其在烟草数量性状遗传研究上的应用情况,并提出了笔者对于这套模型的几点思考。     

烟草青枯病抗性突变体486-K和117-K的遗传分析

烟草青枯病是一种典型的维管束细菌性病害,严重影响我国烟叶生产。为了解烟草青枯病抗性突变体的遗传规律和开发抗性相关分子标记,本研究选用EMS诱变烤烟品种翠碧一号获得的烟草青枯病抗性突变体486-K和117-K为研究对象,以翠碧一号和2个突变体为亲本,构建了两个不同的杂交组合,采用卡方检验和植物数量性状"主基因+多基因"混合遗传模型分析方法,进行群体遗传效应分析。结果表明,卡方检验显示突变体486-K和117-K的F2代各病级株数呈正态分布,存在一定性状分离。"主基因+多基因"混合模型分析发现突变体117-K的最优抗性遗传模型为2MG-A,即2对主基因为加性效应控制遗传,无显性效应和上位性效应,主基因的遗传效率为78.57%;突变体486-K的最优抗性遗传模型为2MG-ADI,即2对加性-显性-上位性主基因模型,上位性效应中以显性×显性互作和显性×加性互作效应较大,主基因遗传效率为88.34%。表明烟草青枯病抗性突变体的遗传方式以主基因效应为主,受环境影响较小。     

卷烟主流烟气有害成分遗传分析

为深入解析卷烟主流烟气中有害成分的遗传机制,以烤烟Y3和K326为亲本构建的重组自交系群体（RIL）为材料,采用植物数量性状的主基因+多基因混合遗传模型对该群体连续3个世代（F6:7、F7:8和F8:9）的一氧化碳（CO）、氢氰酸（HCN）、4-甲基亚硝胺基-1-3-吡啶基-1-丁酮（NNK）、氨（NH3）、苯并芘{B[a]P}、苯酚（PHE）、巴豆醛（CRO）和焦油（TAR）等8个主流烟气有害成分性状进行遗传分析。结果表明：（1）8个主流烟气有害成分性状在连续3个世代中均呈单峰或多峰的正态或偏正态分布,属典型的数量性状。（2）在连续3个世代中,8个性状的最优遗传模型均为4对部分等加性主基因模型,其中,CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P和CRO的最优遗传模型为4MG-EEA;PHE和TAR的最优遗传模型为4MG-EEEA。（3）上述性状在连续3个世代中均受主基因遗传模型控制,主基因遗传率极高（均值为89.01%）且远大于环境（非遗传）因素影响。综上,这些性状主要由遗传基础决定的,可为选育烟草低危害良种提供理论依据。     

雪茄外包皮烟叶片重要性状的遗传分析

为研究雪茄外包皮烟叶重要性状的遗传规律,应用“主基因+多基因”混合遗传模型的4个世代联合分离分析方法,对雪茄烟品种Beinhart1000-1×鹤峰把把烟组合3个不同生育时期的叶面褶皱程度、叶片厚薄和主侧脉夹角3个叶片重要性状进行了分析。结果表明,控制3个性状的遗传模型和基因互作效应在各个时期存在着差异。叶面褶皱度的遗传率在团棵期和现蕾期分别为42.70%、57.71%,叶片厚薄在现蕾期和中心花开放期的遗传率分别为64.44%、50.62%,主侧脉夹角在现蕾期主基因遗传率达90.93%,在中心花开放期多基因遗传率为42.55%。可以看出,同一性状在不同生育时期的遗传效应存在差异,会因环境影响而表现出不同,所以雪茄烟品种培育过程中应注意基因效应与外界环境的相互作用。     

烤烟品种易烤性相关性状的主基因+多基因遗传分析

以烤烟品种云烟85(P1)和烤烟品种大白筋599(P2)为双亲,构建了P1、P2、F1和F2四个世代群体,运用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型分离分析方法对该四个世代群体的烟叶易烤性进行了联合分析。结果表明,烤烟品种烟叶易烤性性状的遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型(E1),同时2对主基因间存在互作效应。主基因遗传率为64.09%,多基因遗传率为6.59%,在F2世代表现出较高的主基因遗传效应。     

普通烟草栽培种内株高性状主基因加多基因遗传分析

以普通烟草栽培种烤烟类型品种分别与香料烟、白肋烟和名优晾晒烟类型品种组配的F1、F2及其亲本为研究对象,利用数量性状主基因+多基因遗传体系分离分析方法分析了3组合4世代株高性状的遗传规律.结果表明,3个组合的株高性状遗传均符合两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型(E1),同时均存在加性、显性遗传效应.各主基因和多基因遗传率计算结果,烤烟与晒晾烟、烤烟与香料烟组合的主基因遗传率较高,分别为71.60%和88.55%,可作为烟草株高性状早期世代选择的理论依据.     

普通烟草长叶柄突变性状的遗传分析

叶柄是烟草叶片的重要组成部分,烟草长叶柄性状遗传分析可用于研究烟草叶柄和叶片的发育。利用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变普通烟草烤烟品种中烟100和红花大金元各获得一个（极）长叶柄突变体（M48和M50）,将两个突变体分别与各自的野生型中烟100和红花大金元及普通烟草烤烟品种革新三号杂交获得F₁,F₁自交获得F₂群体,F₁与其相应的野生型亲本回交获得BC₁F₁群体。对各类型材料进行表型调查和统计分析结果显示:F₁均表现为（极）长叶柄突变表型,在F₂群体和BC₁F₁群体中,经x2检验,（极）长叶柄突变表型与野生型表型的理论分离比均符合3:1和1:1,表明（极）长叶柄突变性状由染色体上一对显性单基因控制。上述结果为进一步定位和克隆（极）长叶柄突变基因,揭示其在烟草叶柄和叶片发育中的作用奠定基础。      

多环境大豆种子维生素E含量遗传分析

利用高效液相色谱测定了三个地点的大豆品种合丰25与Bayfield及其衍生的144个重组自交系种子中的维生素E含量,运用主基因＋多基因混合遗传模型,对三个地点的大豆种子的维生素E进行了遗传分析。结果表明：在哈尔滨地区α-生育酚为2对主基因＋多基因遗传模型;γ-生育酚为1对主基因＋多基因遗传模型;δ-生育酚为2对主基因＋多基因遗传模型;在呼兰地区α-生育酚为3对主基因＋多基因遗传模型;γ-生育酚为2对主基因＋多基因遗传模型;δ-生育酚为2对主基因＋多基因遗传模型;在绥化地区α-生育酚为无主基因＋多基因遗传模型;γ-生育酚为3对主基因＋多基因遗传模型;δ-生育酚为2对主基因＋多基因遗传模型。     

烟草牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶类似基因的克隆及其功能研究

利用同源克隆法从普通烟草(Nicotiana tabacum)红花大金元的cDNA 中克隆到一个新基因NtGGPPSL(Geranylgeranylpyrophosphate synthase-like),其编码区全长为813 bp。Blast 结果显示该基因与林烟草(Nicotiana sylvestris)、绒毛状烟草(Nicotiana tomentosiformis)和番茄(Solanum lycopersicum)的GGPPS 小亚基基因的相似度分别达到了99%、91% 和82%,但其编码的蛋白质序列缺失了GGPPS小亚基的关键功能域“DDXXXXD”,这表明NtGGPPSL 基因的功能可能与GGPPS 小亚基基因不同。为了深入研究NtGGPPSL 基因的功能,通过实时荧光定量PCR(Real-time PCR)分析NtGGPPSL 基因在普通烟草不同时期和器官中的表达差异。利用TRV 病毒诱导的基因沉默(VIGS)体系抑制本氏烟草(Nicotiana benthamiana)中NtGGPPSL基因的表达,在成功沉默该基因之后,检测烟草中质体色素(新黄质、紫黄质、叶黄素、叶绿素a/b、β-胡萝卜素)含量的变化。结果显示,NtGGPPSL 基因在茎和根中的表达量明显高于其他器官。与对照组相比,在NtGGPPSL 基因沉默后,烟草叶片发生明显的褪绿现象,质体色素含量显著降低,表明该基因参与了叶绿素的合成,这为VIGS 体系提供了一个可参考的指示基因,也为烟草的遗传改良和基因功能研究提供了理论依据。      

普通烟草SWEET基因家族的鉴定与表达分析

  目的  为挖掘参与烟草糖代谢的SWEET（sugar will eventually be exported transported）基因家族成员。  方法  以拟南芥SWEET蛋白为参考,利用生物信息学方法,对栽培烟草的SWEET蛋白家族进行鉴定,分析蛋白理化性质、系统进化、染色体定位、基因结构和顺式作用元件,对其在不同组织和不同胁迫处理的表达模式进行检测。  结果  从普通烟草中鉴定到70个可能的SWEET基因,系统发育树将其划分为4个亚家族,大多数烟草SWEET基因在进化过程中经历纯化选择。不同烟草组织的表达模式分析显示,一些烟草SWEET基因具有组织表达特异性。不同胁迫处理的表达模式分析显示,部分烟草SWEET基因在葡萄糖、蔗糖、低温、干旱或者是盐胁迫处理下表达量变化明显。  结论  Ntab0097340和Ntab0727890是烟草植株重要的响应干旱与低温胁迫的基因,本研究为深入研究烟草SWEET基因功能提供有价值的参考信息。      

烟草NtGCN2启动子的克隆及功能研究

[目的]探究烟草蛋白激酶NtGCN2启动子驱动GUS基因在ABA、SA、AZA和MeJA四种处理下的表达模式.[方法]克隆烟草NtGCN2上游2000bp的启动子序列,并采用Plant CARE和PLACE数据库进行顺式作用元件预测.构建NtGCN2启动子驱动β-葡萄糖苷酸酶基因(GUS)的融合表达载体并转化烟草K32...     

普通烟草GATA转录因子家族鉴定及基因表达分析

GATA转录因子在调控植物的生长发育和逆境胁迫应答等过程中具有重要作用。为了明确烟草中GATA基因的结构与功能,基于同源搜索和结构域鉴定的方法从普通烟草基因组中鉴定出57个GATA基因家族成员,分别命名为NtGATA1~NtGATA57。基因结构、保守结构域和系统进化的生物信息学分析表明:烟草GATA基因家族成员可分为4个亚族,且同一亚族成员核心结构域氨基酸序列组成非常保守,各基因成员的外显子数目在1~17之间。转录组数据分析表明:大多数NtGATA基因在烟叶衰老的不同时期均有表达,而且不同家族成员的表达模式存在差异;实时荧光定量PCR分析发现:10个NtGATA基因对冷、盐和干旱等非生物胁迫存在不同程度的响应。说明烟草GATA基因家族成员在烟叶成熟衰老及逆境响应过程中可能发挥了重要作用。      

烟草硝酸盐转运蛋白NtNRT1.5基因的克隆及功能分析

【背景和目的】低亲和硝酸盐转运蛋白NRT1家族基因在植物吸收和转运硝态氮过程中发挥重要作用,为研究烟草NRT1家族基因在烟草氮素利用中的作用。【方法】从栽培烟草品种K326中克隆获得NtNRT1.5的全长cDNA序列,利用生物信息分析、qRT-PCR技术和转基因技术系统分析NtNRT1.5基因的序列特征、表达模式及在提高烟草氮素利用效率方面的功能。【结果】NtNRT1.5全长序列包含1800bp开放阅读框、编码599个氨基酸,编码的蛋白质具有NRT基因家族的共有结构特征,与拟南芥AtNRT1.5相似性达到59.28%。亚细胞定位结果表明NtNRT1.5蛋白定位在细胞膜上,其启动子中包含多个与硝酸盐（A(C/G)TCA）、胁迫（MYB）、根系特异表达（ROOT MOTIF BOX）相关的响应元件。表达模式分析结果表明NtNRT1.5主要在根部表达,其次是衰老叶片和茎,新叶基本不表达;低氮抑制其在根系中的表达,说明NtNRT1.5主要负责正常条件下的硝酸盐的吸收;低氮条件下,NtNRT1.5过表达显著提高了转基因烟株的氮素利用率。【结论】NtNRT1.5基因在烟草氮素的吸收和转运上行使重要...     

普通烟草NtNAC042基因克隆、鉴定及功能分析

  背景和目的  NAC转录因子是一类植物特有的转录因子,在植物生长发育、生物/非生物胁迫中发挥着十分重要的调控作用,在普通烟草中克隆NtNAC042基因。  方法  进行生物信息学分析、亚细胞定位、转录激活试验和表达模式分析,以及基因功能分析。  结果  （1）生物信息学分析表明,NtNAC042基因编码蛋白具有高度保守的NAC结构域;（2）亚细胞定位和转录激活试验结果表明,NtNAC042定位于细胞核中,具有转录激活活性;（3）表达模式分析表明,NtNAC042基因在根和衰老叶片中表达量较高且受干旱胁迫、盐胁迫、H₂O₂处理诱导;（4）NtNAC042过表达烟草植株抗盐性显著提高。  结论  NtNAC042作为NAC型转录因子,在烟草衰老落黄及生物和非生物逆境应答中发挥着重要的调控作用。      

新鉴定高抗TMV普通烟草枯斑资源的N导入片段长度多样性

为了解我国普通烟草（Nicotiana tabacum）资源对烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus,TMV）的抗性基因状况,为烟草抗病育种的亲本选择提供信息,利用N基因特异分子标记鉴定出携带N基因的普通烟草资源,并采用N导入片段的特异分子标记鉴定了N导入片段的长度。结果表明,供试的63份接种TMV表现枯斑的普通烟草（简称普通烟草枯斑资源）可划分为3大类型,分别为Coker176类型:GL3.50和GL4.06标记阴性、TN4.39、TN5.226、TN5.51标记阳性;Samsun NN类型:GL3.50、GL4.06、TN4.39、TN5.226标记阳性,TN5.51阴性;Xanthi nc类型:GL3.50、GL4.06、TN4.39、TN5.226、TN5.51标记阳性。402等51份资源的N导入片段长度属于Coker176类型,Ky160等2份资源的N导入片段长度属于Samsun NN类型。Ky52等10份资源的N导入片段长度属于Xanthi nc类型。N导入片段较短的枯斑资源,推测其连锁累赘可能较小,育种利用潜力较大。本文较系统地鉴定了普通烟草抗TMV的枯斑资源的N导入片段长度,可为抗TMV种质资源的育种利用提供参考。      

普通烟草NAC转录因子家族抗逆基因筛选与表达分析

[背景和目的]NAC(NAM/ATAF/CUS2)家族是植物特有且最大的转录因子家族之一,广泛参与植物的生长发育调控和逆境胁迫应答.为筛选烟草抗逆NAC目标基因.[方法]以公开的普通烟草品种K326的注释蛋白序列为参考,与拟南芥NAC蛋白序列同源比对,结合功能域分析,进行普通烟草的NAC转录因子鉴定,并利用生物信息学软...     

普通烟草生长素抑制因子NtIAA17的克隆与功能分析

  背景和目的  盐胁迫会抑制作物的生长发育, 从而影响作物的产量和品质。生长素/吲哚-3-乙酸(Aux/IAA)蛋白是响应生长素信号的关键因子, 参与调控植物的生长发育和响应非生物胁迫。  方法  为了研究烟草生长素反应基因NtIAA17在烟草生长发育过程中的功能, 以烟草K326为试验材料, 通过克隆获得烟草NtIAA17基因, 利用生物信息学分析其序列特征, qRTPCR技术分析NtIAA17在烟草不同组织及盐胁迫处理0~12 h的表达模式, 利用转基因技术获得过表达NtIAA17-OX(NtIAA17-overexpression)转基因烟草, 对其进行响应盐胁迫的功能鉴定。  结果  NtIAA17基因片段为624 bp, 编码207个氨基酸; 相对分子质量为23.07 kD, 理论等电点为8.24, 该基因启动子区含有顺式作用元件与激素及胁迫相关; 具有Aux/IAA家族蛋白的四个结构域(I-IV)和保守序列。NtIAA17基因与菠菜生长素抑制基因MoIAA13亲缘关系最近; 亚细胞定位分析表明, NtIAA17蛋白是核定位蛋白。qRT-PCR结果表明, NtIAA17基因在茎和老叶中高表达, 盐胁迫2 h时表达量最高。在盐胁迫条件下, NtIAA17-OX转基因烟草与野生型相比, 生物量显著增加, 脯氨酸含量积累增加, 而MDA含量减少, 抗氧化酶基因NtSOD、NtPOD表达量增加。  结论  NtIAA17基因可以响应盐胁迫信号, 通过提高转基因烟草的抗氧化性来抵御盐胁迫带来的伤害, 增加植株的生物量; 本研究为后续耐盐胁迫分子育种提供候选基因和理论依据。