郭洁[1]2016年在《水稻籼粳亚种间杂种不育性的克服》文中研究说明籼粳亚种间杂种优势的利用已逐步发展成为水稻(Oryza sativa L.)超高产育种的一条重要途径。籼稻(indica)和粳稻(japonica)是亚洲栽培稻的两个亚种,其杂种F1表现出强大的杂种优势,但是,普遍存在的杂种不育现象严重阻碍了籼粳亚种间杂种优势的利用。本研究分析籼粳亚种间杂种不育基因座Sa和S5的等位基因变异,利用功能标记筛选出不同基因型的品种,为杂交育种提供更多的种质来源。并通过聚合育种培育出华粳籼74广亲和系和不同粳稻背景的粳型亲籼系,克服了籼粳亚种间的杂种不育性。本研究主要研究结果如下:1、利用杂种不育基因座S5的功能标记对来源各国及全国各地的144个品种的基因型进行分析,发掘出74个基因型为S5-i/S5-i的品种,62个基因型为S5-j/S5-j的品种,以及8个基因型为S5-n/S5-n的品种,为杂交育种提供了更多的种质来源。从华粳籼74单片段代换系文库中筛选出9个携带S5位点的单片段代换系,存在3种等位基因类型,其中携带S5-n等位基因的单片段代换系与携带S5-i等位基因的单片段代换系以及携带S5-j等位基因的单片段代换系杂交都能产生正常育性的后代,但携带S5-i等位基因的单片段代换系与携带S5-j等位基因的单片段代换系杂交的杂种F1由于携带S-j的配子败育而表现为半不育。2、利用杂种不育基因座Sa的功能标记分析供体亲本以及单片段代换系的基因型,发掘出14个携带SaM+SaF+(Sa-i)等位基因的品种,包括12个籼稻品种和2个粳稻品种,6个携带SaM-SaF-(Sa-j)等位基因的粳稻品种,6个单片段代换系全部携带Sa-i等位基因,没有携带Sa-n等位基因的材料。此外这些材料在Sa位点存在3种单倍型,其中H1为S-j等位基因,而H2和H3可能分别是具有不同分化度的S-i等位基因。3、F1花粉不育基因聚合系TISL-Dbc-Gde具有粳稻遗传背景及粳稻表型特征,是个粳型品系,并且与籼稻测交能产生具有正常花粉育性的杂种F1,但其小穗育性表现为半不育。随后将F1花粉不育基因聚合系TISL-Dbc-Gde分别与供体亲本中基因型为S5-n或S5-i的粳稻材料组配杂交,最终获得了8个粳型亲籼系。其中ICJL-T-W6、ICJL-T-W19、ICJL-T-W21、ICJL-T-W22、ICJL-T-W23、ICJL-T-W24和ICJL-T-W27这7个粳型亲籼系在花粉不育基因座Sb、Sc、Sd和Se携带S-i等位基因,在胚囊不育基因座S5携带S-n等位基因。粳型亲籼系ICJL-T-W7,在花粉不育基因座Sb、Sc、Sd和Se以及胚囊不育基因座S5都携带S-i等位基因。这8个粳型亲籼系具有粳稻的遗传背景,表现出对粳稻测验种不亲和,但对籼稻测验种具有亲和性,与籼稻测验种杂交产生的后代无论是花粉育性还是小穗育性都是正常的,有效地克服了籼粳亚种间杂种不育性。4、以华粳籼74单片段代换系文库作为平台,利用分子标记辅助选择技术,聚合携带Sc-n的单片段代换系(Sc-11,Sc-22和Sc-27)和携带S5-n的单片段代换系(S5-21,S5-23和S5-27),获得了9个华粳籼74广亲和系,该材料在5个杂种不育基因座S5、Sb、Sc、Sd和Se都携带S-n基因。与华粳籼74相比,华粳籼74广亲和系对籼稻和粳稻测验种具有更高的亲和性,与测验种杂交产生的后代无论是花粉育性还是小穗育性都是基本正常的,有效地克服了籼粳亚种间杂种不育性。本研究表明了籼粳亚种间杂种不育性主要受花粉不育基因座Sb、Sc、Sd和Se以及胚囊不育基因座S5控制。从解决实际问题的角度出发,通过聚合育种,将这4个花粉不育基因座的S-i等位基因和胚囊不育基因座S5的S5-n或S5-i等位基因聚合到粳稻品种中,获得了8个不同粳稻背景的粳型亲籼系,它们对籼稻高度亲和,有效地克服了籼粳亚种间的杂种不育性;同时将2个不育基因座的S-n等位基因聚合到华粳籼74中,获得了9个在5个杂种不育基因座都携带S-n等位基因的华粳籼74广亲和系,它们对籼稻和粳稻都具有亲和性,同样有效地克服了籼粳亚种间的杂种不育,从而实现了籼粳亚种间强大的杂种优势的利用。
王煜炜[2]2016年在《基于转录组学分析研究印楝和苦楝中柠檬苦素类化合物的合成》文中研究表明柠檬苦素类化合物是一类三萜类化合物,具有良好的生物学活性和生态学效应,能够有效杀灭小菜蛾、菜青虫、蝗虫等多种农业害虫,是一类理想的植物源杀虫剂。印楝和苦楝是两种楝科植物,在进化上具有较近的亲缘关系,化学成分分析表明二者均含有丰富的柠檬苦素类化合物,但种类和成分相差较大,尤其是在苦楝中基本检测不到印楝素。因此基于两种楝树体内柠檬苦素构成类型不同这一现象,本研究运用Illumina高通量测序技术对印楝和苦楝的叶片样本进行链特异性转录组测序,获得了大量的基因序列信息,然后对数据进行深入的生物信息学分析,如印楝的可变剪接分析、单核苷酸多态性和插入缺失位点预测、新基因挖掘、基因结构优化和表达量分析;苦楝的Unigenes编码区预测、简单重复序列分析和功能注释;两种楝树直系同源基因的比较分析等,并对获得的大量有效信息进行分析,进而筛选出柠檬苦素类化合物生物合成途径中涉及的多个相关基因,同时进行克隆和初步表达分析。主要研究结果如下:1.通过对三个印楝样本(Y1、Y2、Y3)分别提取总RNA、构建链特异性文库和高通量测序,获得23M、22M和28M的双端Reads。FastQC质检结果显示clean reads数占raw reads数的98.2%以上,测序碱基质量值Q30达到91.44%以上,这表明测序质量较好。基于印楝参考基因组信息,有超过81.26%的reads能比对到基因组上。Mapped reads采用Cufflink进行拼接,并将拼接结果与基因组注释结果进行比较,预测到约83,000种可变剪接情况,其中第一个和最后一个外显子可变剪接最为常见,占总事件的80%以上。同时通过比对分析修正优化了5037个基因结构并发现1179个新基因,其中1055个新基因功能被注释。通过基因表达量分析,大多数基因FPKM值在0.1-100之间,相关系数表明三个样本间重复性较好。此外通过GATK软件对Mapped Reads进行分析,挖掘了72,644个SNP位点和10,368个InDel位点。将这三个样本的转录组数据提交到NCBI SRA数据库中,获得了三个样本的登录号:Y1(SRR3180937)、Y2(SRR3181105)和Y3(SRR3181166)。2.同样地通过对三个苦楝样本(K1、K2、K3)的链特异性RNA-seq测序分析,分别获得约26M、23M和21M的双端reads。FastQC质检结果显示clean reads占raw reads的98%以上且测序碱基质量值Q30≥91.27%,测序质量较高。随后利用Trinity将clean reads进行从头组装,共得到6,014,722条contig、225,972条transcript和91,607条unigene序列,其n50值分别为48、2628和1321个碱基,组装完整性较好。利用bowtie软件将cleanreads比对到组装完的transcript和unigene库中,约93%以上的reads能匹配上,说明trinity组装效果较好。unigene潜在编码区预测采用transdecoder软件进行,共识别潜在的cds序列68,225条,其中25,574条序列读码框完整。随后利用misa软件对18,099条1kb以上的unigene做ssr分析,共识别含有ssr位点序列5521条,合计位点总数7338个。将unigene库与常见数据库进行比较分析,共有53,732条基因功能信息被注释。通过fpkm值分析unigene表达量,发现大多数基因fpkm值在0.1-100之间,且三个样本间重复性较好。同样将这三个样本的转录组数据提交到ncbisra数据库中,获得了相应的登录号:k1(srr3183379)、k2(srr3183380)和k3(srr3183381)。3.通过对两种楝树的蛋白序列进行同源比对,共筛选到3867对直系同源基因,随后对这些基因的表达量进行标准化并筛选表达量相差两倍以上的基因作为差异表达基因(differentiallyexpressedgenes,degs),共选出2478个degs,其中在印楝中有1388个基因表现为上调,1090个基因表现为下调。将degs与常见数据库进行比对分析,共注释到2459个degs功能信息。kegg和topgo富集分析显示在印楝中71个显著上调基因涉及atp结合、链特异性dna结合、精氨酸/丝氨酸剪接因子、蛋白酪氨酸磷酸酶、去甲酰酶、异构酶和甲基转移酶等;281个显著下调基因涉及光裂合酶、解旋酶、n-乙酰基转移酶、琥珀酰转移酶和异戊烯基转移酶等。kegg注释完成后对印楝和苦楝中萜类合成相关基因进行筛选,在印楝中分别得到107、24、74和30条基因序列参与萜类骨架、单萜、二萜、倍半萜和三萜的生物合成过程,而苦楝中分别有135、29、50和27条unigenes参与了上述生物合成,同时涉及上述萜类合成过程的degs分别为6、2、3和1条。对12条萜类合成相关的degs进行进一步分析发现6条参与萜类骨架合成的基因在印楝中表达上调,说明印楝中总体萜类合成明显比苦楝活跃,这与化学成分分析中印楝总萜含量(2.45%)高于苦楝总萜含量(1.67%)相一致。而涉及单萜、二萜和三萜合成中的6条degs有5条在印楝中表达下调如β-香树精合成酶、薄荷醇脱氢酶、贝壳杉烯酸脱氢酶和赤霉素氧化酶,仅贝壳杉烯氧化酶基因表达上调。4.通过分子生物学技术成功克隆了26条柠檬苦素合成相关基因,其中印楝6条,分别为aidxr、aifpps、aihmgs、aihmgr、aiipi和aiss;苦楝20条,分别为madxr、MaHMGS、MaIDS、MaHMGR、MaATCC、MaMK、MaCMK、MaMDC、MaSS、MaDXS1、MaDXS2、MaHDS、MaMECPS、MaIPI、MaGGPPS1、MaGGPPS2、MaGGPPS3、MaSQLE1、MaSQLE2和MaGPPS。选取了印楝素合成的最近关键基因AiSS构建原核表达载体pET32a-AiSS并在Escherichia coli BL21(DE3)进行蛋白表达,结果发现表达蛋白以包涵体形式存在于沉淀组分中,随后构建真核表达载体pPICZαA-AiSS并在Pichia pastoris GS115进行表达,虽然成功筛选到阳性克隆,但未能在发酵液上清中获得表达蛋白,这可能是AiSS在N端有膜定位信号,在分泌到胞外的过程中被截留到膜上。对这26条基因的成功克隆不仅帮助我们了解楝树体内柠檬苦素的生物合成途径,还可以通过对其进行蛋白表达和功能分析,改造并筛选出高产鲨烯的工程菌,为今后柠檬苦素的规模化生产奠定基础。
陈笑玲[3]2008年在《福州市3种主要园林树种抗重金属与酸雨胁迫能力研究》文中认为采用盆栽方法研究了榕树(Ficus microcarpa L.f)、樟树(Cinnamomum camphora(L.)Presl)和芒果(Mangifera indica Linn)一年生幼苗对土壤中重金属铜、锌胁迫和模拟酸雨胁迫的生长反应和生理生化反应。设置的浓度梯度,其中铜为50、100、200、400mg·kg~(-1)(以Cu~(2+)计),锌为50、125、250、500 mg·kg~(-1)(以Zn~(2+)计),酸雨为pH5.0、pH4.0、pH3.0、pH2.0,同时设置对照(CK),试验持续时间为6个月。研究结果如下:1、铜、锌污染胁迫下,幼苗叶片细胞膜透性增加,以含锌处理细胞膜透性增加最为明显,3树种中以芒果的细胞膜透性增加最为突出,但低浓度处理下也有下降的,可能是低浓度刺激了苗木的生长;而在铜胁迫下榕树的细胞膜透性增加最快,在400mg/kg处理浓度下与对照差异极显著;模拟酸雨胁迫下,3树种幼苗叶片细胞膜透性也出现增加趋势,除了樟树在pH5.0模拟酸雨处理浓度下的细胞膜透性比对照低外,其他均比对照高,3树种中以芒果增加最突出。2、铜、锌污染胁迫下,3种苗木的光合系统也受影响。幼苗叶片叶绿素含量和净光合速率先增加后下降,变化幅度因苗木种类不同而异,在铜胁迫下榕树下降幅度最大,樟树下降最小;在锌胁迫下榕树下降幅度相对较大;在酸雨胁迫下,低浓度的酸雨能刺激叶绿素含量与光合速率的增加,高浓度下则受抑制,芒果的光合系统受影响最大,处理3个月后芒果在pH2.0模拟酸雨胁迫下叶绿素含量与对照差异显著,3树种中樟树受影响最小。3、铜、锌污染胁迫下,3种苗木的自由基清除系统受到严重影响。随着2种重金属处理浓度的增加,幼苗叶片CAT和POD活性有增有降,因重金属种类和苗木种类不同而异。3种苗木的CAT和POD活性呈现不同的变化趋势,在铜胁迫下榕树的保护酶系统受影响最大;在锌胁迫下芒果的保护酶系统受影响最大;模拟酸雨处理下,3树种的自由基清除系统出现先增加后下降趋势,也有出现下降趋势的如芒果,说明酸雨胁迫对芒果自由基清除系统的影响最大。4、铜、锌污染胁迫下,3个树种的幼苗生长也受影响。重金属胁迫下的植株细而矮,生物量累积少,其中以锌高浓度处理时最为明显。低浓度的铜、锌刺激苗木新枝、叶片的生长,随着处理浓度的增加,各指标下降,其中在锌胁迫下芒果受影响最大;在铜胁迫下榕树受影响最大;在模拟酸雨胁迫下,3个树种的生长表现不一,因苗木种类不同而异,低浓度的模拟酸雨处理刺激了幼苗的生长,高浓度处理下幼苗生长受抑制,3树种中芒果生长受酸雨胁迫的影响最大。用隶属函数法进行综合评定,3个树种的抗铜胁迫能力强弱顺序为:樟树＞芒果＞榕树;3个树种的抗锌胁迫能力强弱顺序为:榕树＞樟树＞芒果;3个树种的抗酸雨胁迫能力强弱顺序为:樟树＞榕树＞芒果。
佚名[4]2009年在《Efficient indica and japonica rice identification based on the InDel molecular method:Its implication in rice breeding and evolutionary research》文中指出An efficient molecular method for the accurate and efficient identification of indica and japonica rice was created based on the poly-morphisms of insertion/deletion(InDel) DNA fragments obtained from the basic local alignment search tool(BLAST) to the entire genomic sequences of indica(93-11) and japonica rice(Nipponbare).The 45 InDel loci were validated experimentally by the polymerase chain reaction(PCR) and polyacrylamide gel electrophoresis(PAGE) in 44 typical indica and japonica rice varieties,including 93-11 and Nipponbare.A neutrality test of the data matrix generated from electrophoretic banding patterns of various InDel loci indicated that 34 InDel loci were strongly associated with the differentiation of indica and japonica rice.More extensive analyses involving cultivated rice varieties from 11 Asian countries,and 12 wild Oryza species with various origins confirmed that indica and japonica characteristics could accurately be determined via calculating the average frequency of indica-or japonica-specific alleles on different InDel loci across the rice genome.This method was named as the ''InDel molecular index" that combines molecular and statistical methods in determining the indica and japonica characteristics of rice varieties.Compared with the traditional methods based essentially on morphology,the InDel molecular index provides a very accurate,rapid,simple,and efficient method for identifying indica and japonica rice.In addition,the InDel index can be used to determine indica or japonica characteristics of wild Oryza species,which largely extends the utility of this method.The InDel molecular index provides a new tool for the effective selection of appropriate indica or japonica rice germplasm in rice breeding.It also offers a novel model for the study of the origin,evolution,and genetic differentiation of indica and japonica rice adapted to various environmental changes.
向小娇[5]2016年在《水稻稻瘟病抗性的全基因组关联分析和品种抗瘟性改良》文中研究表明稻瘟病是危害水稻产量的重要生物胁迫之一。本研究一方面利用1219份种质资源在稻瘟病重病区进行不同时期的自然诱发鉴定和病情调查,筛选稻瘟病抗性材料,并通过全基因组关联分析(GWAS)检测材料中的抗性位点。另一方面,利用携带稻瘟病抗性基因Pi9、Pigm和pi21的供体材料改良京作1号的稻瘟病抗性,以携带稻瘟病抗性基因Pigm、Pi33、Pi1和香味基因fgr的供体材料改良宁粳43号的稻瘟病抗性和香味特性。主要结果如下:1.利用1219份生育期较一致的种质资源在湖北恩施的重病区进行田间自然诱发和稻瘟病抗性评价,筛选出34份田间表现和稻瘟病抗性都较好的材料。通过对抗病材料进行30个稻瘟病菌籼稻小种的接种鉴定分析,证实其中17份材料的苗期抗性达到中抗以上水平,抗谱较广,可作为抗源材料。17份材料中,EJ0537、EJ0616和EJ0666的农艺性状也表现较好,具较大利用价值。2.利用6,350,347个SNP和不同时期、不同地点的稻瘟病表型数据进行GWAS研究,阀值设为P<10-8。苗瘟和叶瘟关联的位点较少,而穗瘟关联位点较多,其中芭蕉病圃中籼稻群体的稻瘟病发病率数据的关联位点达1345个。所有检测到的关联位点附近搜索到69个已报道的稻瘟病抗性基因和36个参与稻瘟病害应答调控的基因和一些新的候选R基因。GWAS初步定位结果还需要验证。3.通过标记辅助选择获得了京作1号背景不同抗瘟性基因及其组合的改良系。采用15个籼稻小种和15个粳稻小种接种评价京作1号抗性改良系的苗期稻瘟病抗性,发现Pi9抗性改良系的抗性频率达100%,Pigm抗性改良系平均为90%,均极显著高于轮回亲本的抗性频率,且农艺性状与京作1号基本一致。pi21抗性改良系的抗性水平与京作1号没有明显差异,单株产量极显著低于京作1号。与轮回亲本相比,Pi9+pi21聚合系的抗性频率极显著提高,达到93.33%,但单株产量明显降低。研究结果证实了Pi9和Pigm都具有较大的育种利用价值,而基因pi21的应用需谨慎。4.通过标记辅助选择获得了宁粳43号背景不同抗瘟性基因及其组合的改良系。采用15个籼稻小种和15个粳稻小种接种评价宁粳43号抗性改良系的苗期稻瘟病抗性,发现Pigm抗性改良系的抗性频率为80%,Pi33抗性改良系抗性频率为60%,均极显著高于轮回亲本的抗性频率。Pi33+Pigm聚合系的抗性频率为76.7%,介于两个单基因改良系的抗性频率之间。结果表明Pigm比Pi33抗谱更广,两者聚合可能存在负效应。香味基因的改良效果及其与稻瘟病抗性基因的聚合效应有待验证。5.Pigm在两个遗传背景下抗性频率均提高约40%,表明该基因的表达可能不受遗传背景影响,可广泛用于水稻稻瘟病抗性育种。
高丽琴[6]2014年在《江西紫薇品种分类研究》文中指出紫薇Lagerstroemia indica L.属于我国特有的夏花植物，花期自6月初至9月底，长达三月之久，花色丰富鲜艳，具有极高的生态价值、观赏价值、经济价值和药用价值。我国从唐代开始就在宫廷中种植，后来在民间广泛种植，在我国已有1500多年的历史。到目前为止，发现我国原产紫薇属Lagerstoemia L.植物共计19种，已正式发表的紫薇品种共计176个。本文对江西省紫薇品种资源进行了全面调查和分类研究，主要研究成果如下：1.对江西省园林中应用的紫薇属Lagerstoemia L.种质资源进行全面调查，并对紫薇品种进行系统分类和整理，最终发现紫薇品种106个(详见附表二)。江西省紫薇属Lagerstoemia L.共有7个种类，即紫薇L.indica L.、福建紫薇L.limii L.、南紫薇L.subcostata Koehne、尾叶紫薇L.caudata Chun et How ex S. Lee et L. Lau、大花紫薇L.speciosa L.Pers.以及两个种间杂交种，即紫福L.indica×L.limii和紫南L.indica×L.subcostata。2.按照《国际栽培植物命名法规》(第八版,2013)[1]的相关规定，对调查的新品种进行命名，并对以前发表不符合法规相关规定的品种群名称及品种名称给予纠正。3.根据品种的株形、枝姿、花色、花径、瓣爪长、瓣爪颜色、花萼形状、花萼颜色等性状方面的差异，编制了江西90个紫薇L.indica L.品种及16个杂交种的分类检索表。4.对紫薇L.indica L.品种的分类性状、分类原则和分类等级进行了探讨，并根据种源、花色及株形性状将紫薇品种划分为7个品种群：堇薇品种群L.indica L.AmabilisGroup、银薇品种群L.indica L.Alba Group、红薇品种群L.indica L.Rubra Group、洒金品种群L.indica L.Versicolor Group、矮生品种群L.indica L.Nana Group及紫福品种群L.indica×L.limii Group和紫南品种群L.indica×L.subcostata Group。5.首次利用扫描电镜对紫薇种皮表面纹饰进行了观察和研究。结果显示：紫薇L.indica L.品种种子表面纹饰在细胞形状、外壁纹饰类型及种翅细胞形状、种翅外壁纹饰类型表现出一些共同特征，但各个品种在种子长、种子宽、种子单细胞长、种子单细胞宽及种翅长、种翅宽、种翅单细胞长、种翅单细胞宽等方面表现出差异性，但无任何规律；紫薇种子种皮表面微形态性状数量分析结果与紫薇传统外部形态数量分析无相同点，说明了种子表面微形态对紫薇种间和品种间的分类无意义。
王业社, 侯伯鑫, 索志立, 刘桃花, 陈立军[7]2015年在《紫薇品种表型多样性分析》文中提出对111个紫薇品种的17个表型分类性状多样性进行了研究。结果表明,紫薇品种具有丰富的表型多样性,平均遗传多样性指数为0.707。总体上是数量性状形态多样性指数大于质量性状,其中花色、瓣爪色2个质量性状和花径、着花数、花序长、花序宽、种子千粒重5个数量性状变异明显,其多样性指数分别大于1.2和1.4。不同紫薇品种群表型性状多样性差异明显,多样性指数由高到低依次为:红薇品种群(H'=0.838)、堇薇品种群(H'=0.823)、银薇品种群(H'=0.696)、矮生品种群(H'=0.604)、复色品种群(H'=0.573)。通过主成分分析,上述2个质量性状和5个数量性状主成分的贡献率为67.70%,包括花序长、花序宽、着花数、花色数、花色、种子千粒重、瓣爪色、叶色、小枝四棱、花香、花径等11个形态性状指标,代表了紫薇品种表型分类性状的综合特征。基于表型形态性状,111个紫薇品种可聚类为5大类群,其遗传聚类与花色及株型关系密切,4个以花色为主要分类性状的品种群总体演化趋势是:堇薇品种群→红薇品种群→银薇品种群→复色品种群。
金晶[8]2016年在《调控水稻穗粒数、粒长及芒发育基因GAD1的克隆及其分子演化》文中研究表明亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)是从普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)进化而来的。在进化的过程中,同野生祖先种相比,栽培稻在形态和生理特性上都发生了巨大的变化。野生稻通常拥有较少的每穗粒数、较长的籽粒,并具有长芒的特性,这有利于野生稻种子的传播,防止鸟兽的啄食。然而,栽培稻却常常拥有较多的每穗粒数、较短的粒长,且籽粒顶端无芒或者短芒,这有利于提高水稻产量、便于稻谷收获、储藏和加工。这些性状的改变都是水稻驯化过程中的重要事件。为了揭示这一重要转变的分子机理,本研究在普通野生稻(W2014,O.rufipogon Griff.)与无芒的籼稻品种NA93-11构建的渗入系中,筛选到了一个具有长芒的渗入系(OIL31),该系还拥有较少的穗粒数和较长的籽粒。利用OIL31与轮回亲本NA93-11构建的分离群体,将控制这些重要性状的基因(GRAIN NUMBER, GRAIN LENGTH AND AWN DEVELOPMENT 1, GAD1)定位在第8染色体长臂的一个约6-kb的区间内,该区间内只有一个候选基因(Os08g0485500)。遗传互补实验证明该基因就是调控野生稻每穗粒数、粒长和芒的基因GAD1。GAD1基因的表达模式和表达水平与芒的发育时期相一致。OsHistone H4的原位杂交结果表明,GAD1能通过促进芒原基细胞分裂从而形成芒。细胞分裂素含量测定以及OsCKX2、DST的表达分析表明,GAD1可能通过激活DST或(和)OsCKX2的表达来降低体内细胞分裂素含量从而反向调控穗粒数。GAD1编码一个预测的富含半胱氨酸的小分子分泌肽,并与拟南芥中的EPIDERMAL PATTERNING FACTOR-LIKE (EPFL)家族有较高的同源性。蛋白序列分析表明,与EPFL相似,GAD1蛋白在N端具有一个信号肽位点,其成熟肽在C端具有保守的半胱氨酸残基。通过双亲序列比对发现,栽培稻中gadl基因在编码区的移码突变破坏了保守半胱氨酸结构,导致了功能丧失,使穗粒数增加,籽粒变短,芒的发育受阻。序列分析表明,该移码突变导致的保守半胱氨酸残基的数目差异与栽培稻芒的有无高度相关。该基因在水稻驯化过程中受到了强烈的人工选择,并引起附近～900-kb的基因组区域遗传多样性的剧烈下降。这表明,除了大部分已知的编码转录因子和酶的基因,GAD1编码的小分子分泌肽也参与了水稻驯化的过程。GAD1的克隆不仅揭示了信号肽分子在植物发育中的新功能,也为水稻驯化的分子机制提供了新线索。
贾贤卿[9]2017年在《水稻Dof转录因子家族功能的系统研究》文中认为Dof转录因子是植物中参与多种生长发育过程调控,具有重要功能的一类蛋白质。目前对于Dof基因的研究主要集中在拟南芥中,功能可以分为组织分化、种子发育和代谢调控等方面。水稻Dof转录因子家族共含有30个基因,通过进化分析,我们可以将其分为7个亚家族,并且每个家族都存在大量特异、保守的motif。Dof基因在栽培稻和野生稻之间差异度较小,不存在明显的分化;Dof基因在栽培稻和野生稻中均存在明显的纯化选择作用,并且Dof基因在栽培稻中的群体分化程度较小。分析Dof转录因子的表达模式发现,不同亚家族的表达模式存在差异。因此根据以上系统分析,我们构建了不同的亚家族的基因功能缺失突变体,以期分析系统进化的分支与基因功能分化之间的关系。我们共构建了 30个CRISPR/Cas9的载体,对受体水稻进行农杆菌转化后,共得到12个基因的功能缺失突变体。12个基因的突变体中有10个基因表现出明显的表型,表型涉及到株高、生育期、叶形、穗形、育性等方面。其中,株高的表型散布在亚家族A、C、D、F中,而育性相关表型主要集中在亚家族C和亚家族E中,叶片相关表型集中在亚家族A和F中,而亚家族A和亚家族F影响的表型较多。结果表明,在Dof转录因子家族在演化过程中,分化出的不同分支负责调控水稻得的不同表型,并且存在重复基因的基因功能冗余情况。本研究首次利用CRISPR/Cas9技术对水稻中Dof基因进行系统的基因敲除,通过突变体表型和进化关系对水稻中的功能进行系统分析,为揭示Dof基因在植物中0作用机制和互作网络的构建奠定了基础。
王彩红[10]2014年在《水稻苗期稻瘟病抗性的全基因组关联分析》文中研究表明水稻是重要的粮食作物。稻瘟病是全世界水稻主栽区发生最严重的病害之一，平均每年因稻瘟病损失的产量可供6千万人食用。防治稻瘟病最经济、安全的方法是培育含稻瘟病持久抗性基因的新品种。目前对稻瘟病抗性基因的克隆主要是通过构建双亲本遗传群体，运用图位克隆的方法实现。本研究首次应用805,158个SNP标记，对517份中国水稻地方品种资源的稻瘟病抗性进行全基因组关联分析。主要结果如下：1.运用混合线性模型，在P<10-7水平条件下，全基因组关联分析（Genome-Wide AssociatedStudy,GWAS）共检测到126个关联位点。在籼稻群体内共检测到51个与稻瘟病抗性相关联的SNP位点；在粳稻群体内共检测到5个与稻瘟病抗性相关联的SNP位点；在总样本中共检测到72个与稻瘟病抗性相关联的SNP位点。2.在所检测到的SNP位点中，有18个已报道位点，其中包含7个已克隆基因（Pia、Pik、Pi-1、Pik-h/Pi-54、Pik-m、Pik-p、Pi5/Pi3/Pi-i）和8个QTL位点（Pif、Pig、PiGD3、Pik-s、Pik-g(t)、Pitq5、Pitg6、Pi6）。除已知位点外，还发现18个新的SNP位点，共涉及25个尚未报道的R基因；籼稻群体中检测到17个，粳稻群体中仅检测到1个，总样本自然群体中检测到11个。其中有4个候选R基因同时在籼稻群体和总样本群体中均被检测到，1个在粳稻群体和总样本群体中被检测到。3.利用基因功能注释（gene ontology，GO）对其它候选基因进行功能分类，划分为53个功能亚范畴。在蛋白质类型范畴中，核苷酸结合（nucleic acid binding）和水解酶（hydrolase）所占比例最大；在生物途径范畴中，代谢途径（metabolic process）所占比例最大；在代谢途径范畴中，DNA复制（DNA replication）所占比例最大；在分子功能范畴中，催化过程（catalytic activity）和连接（binding）所占比例最大。4.本研究共选取4个显著关联位点：Chr11_6526998、Chr12_14696604、Chr12_13690289和Chr12_13032951。运用实时定量PCR（Real-time quantitative PCR，RT-PCR）技术及基因表达谱信息，对候选基因进行检测和验证。结果显示：（1）Chr11_6526998位于稻瘟病抗性基因Pia的组成基因Os11g0225100的编码区；（2）Chr12_14696604位于PiGD3（QTL）附近，研究发现基因Os12g0438300（含有NB-ARC和LRR结构域）很可能是PiGD3的最优候选基因；（3）对于Chr12_13690289关联位点，基因Os12g0424700和基因Os12g0427000可能相互协作，共同完成稻瘟病抗性调控；（4）对于Chr12_13032951关联位点，基因Os12g0416300、Os12g0417100和Os12g0417600被视为最优候选基因。5.候选基因单倍型分析表明大部分SNPs变异均属于非同义突变。6.本研究证实GWAS能够作为一种高效率挖掘抗性候选基因的方法。
参考文献：
[1]. 水稻籼粳亚种间杂种不育性的克服[D]. 郭洁. 华南农业大学. 2016
[2]. 基于转录组学分析研究印楝和苦楝中柠檬苦素类化合物的合成[D]. 王煜炜. 中国林业科学研究院. 2016
[3]. 福州市3种主要园林树种抗重金属与酸雨胁迫能力研究[D]. 陈笑玲. 福建农林大学. 2008
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[5]. 水稻稻瘟病抗性的全基因组关联分析和品种抗瘟性改良[D]. 向小娇. 中国农业科学院. 2016
[6]. 江西紫薇品种分类研究[D]. 高丽琴. 江西农业大学. 2014
[7]. 紫薇品种表型多样性分析[J]. 王业社, 侯伯鑫, 索志立, 刘桃花, 陈立军. 植物遗传资源学报. 2015
[8]. 调控水稻穗粒数、粒长及芒发育基因GAD1的克隆及其分子演化[D]. 金晶. 中国农业大学. 2016
[9]. 水稻Dof转录因子家族功能的系统研究[D]. 贾贤卿. 南京大学. 2017
[10]. 水稻苗期稻瘟病抗性的全基因组关联分析[D]. 王彩红. 中国农业科学院. 2014
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