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第十届全国小麦基因组学及分子育种大会

作者：邓清燕孔忠新武小霞马省伟袁阳贾海燕马正强应用植物基因组学实验室作物遗传与种质创新国家重点实验室南京农业大学

小麦是具有庞大基因组富含重复序列的重要粮食作物。在小麦基因组的着丝粒区、异染色质等区域存在一些重要基因,如位于5A着丝粒区域的赤霉病抗性QTL Fhb5、旗叶宽QTL TaFLW1、千粒重QTL ***-5A和雄性不育基因Ms3。由于这些染色质区域往... 详细信息

小麦是具有庞大基因组富含重复序列的重要粮食作物。在小麦基因组的着丝粒区、异染色质等区域存在一些重要基因,如位于5A着丝粒区域的赤霉病抗性QTL Fhb5、旗叶宽QTL TaFLW1、千粒重QTL ***-5A和雄性不育基因Ms3。由于这些染色质区域往往难以发生重组,通过传统的图位克隆方法克隆其中的基因十分困难。为了解决这一难题,不同学者提出了扩大定位群体数量和多样性、降低基因组复杂度的重测序如BSR-Seq、利用辐射等突变手段创造片段缺失突变等解决办法。以上方法或效果不一定好、或耗时费力、或存在假阳性。本研究提出以精细定位为基础,通过对RNA-Seq数据中在双亲或池间有多态的表达基因或表达有差异的基因进行与目标基因的电子位置匹配,确定候选基因,我们将其称为MapRseq。在该方法中,由于精细定位信息已知,候选基因目标明确,假阳性少,因此提高了基因克隆的效率。采用这一策略,我们克隆了小麦脆杆基因TmBr1。TmBr1位于5A染色体近着丝粒区域,物理距离与遗传距离的比值高达1.86Gb/cM。MapRseq不仅适用于重组冷点区的基因克隆,也适用于其他位置基因的克隆。

关键词：基因克隆 TmBr1 基因组重组策略探讨

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不结球白菜调控开花时间候选基因BcVIL1的克隆与表达分析

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南京农业大学学报 2018年第5期41卷 825-831页

作者：申浩冉肖栋侯喜林南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创新重点实验室江苏南京210095

[目的]本文旨在克隆和研究不结球白菜BcVIL1基因在春化过程中的表达情况,初步了解不结球白菜BcVIL1基因的结构及功能。[方法]以普通白菜PC-175和菜心‘CX-49’为试验材料,利用RT-PCR技术克隆BcVIL1基因全长,并采用生物信息学方法进行氨... 详细信息

[目的]本文旨在克隆和研究不结球白菜BcVIL1基因在春化过程中的表达情况,初步了解不结球白菜BcVIL1基因的结构及功能。[方法]以普通白菜PC-175和菜心‘CX-49’为试验材料,利用RT-PCR技术克隆BcVIL1基因全长,并采用生物信息学方法进行氨基酸序列比对和进化分析。通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术分析2种材料春化过程中BcVIL1的表达情况。构建亚细胞定位载体pEZS-NL-BcVIL1,利用亚细胞定位技术,分析BcVIL1基因在真核细胞中表达的位置。[结果]2种材料中BcVIL1基因序列基本一致,开放阅读框为1020bp,编码339个氨基酸。进化分析表明:BcVIL1基因与大白菜进化关系最近,同源性最高(99%)。在PC-175中,春化处理7d就可以诱导BcVIL1基因的表达,且在整个春化过程及春化之后都有较高的水平表达,而在‘CX-49’中,BcVIL1基因在春化过程中的表达与未春化处理相比无显著差异。亚细胞定位结果表明:BcVIL1主要在细胞核与细胞膜上表达。[结论]BcVIL1基因在春化过程中其表达具有品种特异性,且在不结球白菜中该基因主要在细胞核与细胞膜上发挥作用。

关键词：不结球白菜 BcVIL1 克隆基因表达亚细胞定位

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大白菜BrCNGC全基因组鉴定及其表达分析

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南京农业大学学报 2018年第6期41卷 994-1002页

作者：汪影张昌伟吕善武侯喜林南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创新重点实验室江苏南京210095

[目的]本文旨在研究大白菜环核苷酸门控离子通道基因(BrCNGC)的进化关系、结构特征、染色体定位及其表达模式。[方法]通过生物信息技术对大白菜BrCNGC进行分子进化分析、功能结构分析、染色体定位分析、保守结构域分析,并且通过荧光定量... 详细信息

[目的]本文旨在研究大白菜环核苷酸门控离子通道基因(BrCNGC)的进化关系、结构特征、染色体定位及其表达模式。[方法]通过生物信息技术对大白菜BrCNGC进行分子进化分析、功能结构分析、染色体定位分析、保守结构域分析,并且通过荧光定量PCR分析该基因家族在脱落酸(ABA)+芜菁花叶病毒(TuMV)、水杨酸(SA)+TuMV、茉莉酸甲酯(MeJA)+TuMV和抗坏血酸(AsA)+TuMV处理下的表达差异。[结果]大白菜BrCNGC家族有26个成员,可分为4个组(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ),其中第Ⅳ组又可以分为2个亚组(Ⅳa和Ⅳb)。它们分布在9条染色体上,1号染色体上BrCNGC数量最多(有5个),5号染色体上只有1个BrCNGC基因,而8号染色体上没有BrCNGC基因分布。基因结构分析表明:该家族基因中共鉴定出10种motif,其中有14个BrCNGC蛋白都包含这10种motif,同组成员之间的motif组成相似。荧光定量PCR结果表明:在植物生长调节剂与TuMV相互作用下,大部分BrCNGC的表达量上调,少数BrCNGC的表达量下调。[结论]大白菜BrCNGC结构高度保守,其在大白菜抵御TuMV侵染过程中发挥一定的作用,该发现为以后进一步研究BrCNGC的功能奠定了基础。

关键词：大白菜环核苷酸门控离子通道基因(CNGC) 全基因组分析芜菁花叶病毒(TuMV) 荧光定量PCR

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低温条件下喷施乙烯利对温敏核不育水稻育性的影响

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中国水稻科学 2018年第2期32卷 128-136页

作者：李林芝魏家萍贾彦凤刘小林张海清王明麻浩南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室南京210095 湖南农业大学农学院长沙410128 南方粮油作物协同创新中心长沙410128

【目的】为解决我国南方温敏核不育水稻制种过程中遇低温易发生育性转换问题,对处于育性转换敏感期的温敏核不育水稻进行低温诱导并喷施不同浓度乙烯利,探讨其对温敏核不育水稻育性的影响。【方法】利用温敏核不育水稻株1S和准S为材料,... 详细信息

【目的】为解决我国南方温敏核不育水稻制种过程中遇低温易发生育性转换问题,对处于育性转换敏感期的温敏核不育水稻进行低温诱导并喷施不同浓度乙烯利,探讨其对温敏核不育水稻育性的影响。【方法】利用温敏核不育水稻株1S和准S为材料,在育性敏感时期对其进行连续7 d冷灌池低温(22.5℃)诱导并分别喷施乙烯合成促进物质乙烯利和抑制物质二氧化氯溶液,统计花粉可染率及套袋自交结实率,对乙烯合成关键酶进行实时荧光定量PCR分析。分离并分析了乙烯合成途径关键酶OsA CO5和Os ACS5的启动子。【结果】在22.5℃低温诱导条件下,株1S和准S连续7 d喷水处理后的可染花粉率分别是4.3%和8.9%,套袋结实率分别是1.6%和2.5%;与喷水对照相比,喷施1600 mg/L乙烯利,株1S和准S可染花粉率分别下降3.3和7.2个百分点,且都无结实;喷施1500 mg/L二氧化氯溶液的株1S和准S可染花粉率分别上升3.5和3.3个百分点,套袋结实率分别上升0.78和0.52个百分点。在低温诱导条件下(以喷水为对照),连续7 d喷施1600 mg/L乙烯利时,株1S和准S幼穗中OsA CO5和OsA CS5基因表达量显著升高,分别是对照(喷水)的1.19、1.24(株1S)和1.24、1.1(准S)倍;连续7 d喷施1500 mg/L二氧化氯溶液时,株1S和准S幼穗中Os ACO5基因表达量变化不显著,而株1S和准S中OsA CS5基因表达量显著降低,分别是对照(喷水)的93%和89%。与正常大田温度相比,在22.5℃低温诱导7 d时,喷水、喷施1600 mg/L乙烯利及1500 mg/L二氧化氯溶液处理分别会导致株1S和准S幼穗中OsA CO5和Os ACS5基因下调表达。此外,发现OsA CO5和OsA CS5的启动子除含TATA盒和CAAT盒等基本结构以外,还含有多个组织特异表达及乙烯调控顺式作用元件。【结论】低温诱导条件下,在温敏核不育水稻育性敏感期,喷施1600 mg/L乙烯利可抑制育性转换。

关键词：温敏核不育水稻低温诱导乙烯利育性分析

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植物防御素调控水稻镉积累的新机制

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植物学报 2018年第4期53卷 451-455页

作者：黄新元赵方杰南京农业大学资源与环境科学学院作物遗传与种质创新国家重点实验室南京210095

镉是我国农产品的主要重金属污染物之一。随着我国土壤重金属污染问题日益突出,包括稻米在内的农产品重金属超标时常发生。如何防控重金属在作物可食部位的积累,在保证农产品安全的同时将农田重金属进行移除修复,已成为我国农业生产急... 详细信息

镉是我国农产品的主要重金属污染物之一。随着我国土壤重金属污染问题日益突出,包括稻米在内的农产品重金属超标时常发生。如何防控重金属在作物可食部位的积累,在保证农产品安全的同时将农田重金属进行移除修复,已成为我国农业生产急需解决的问题。最近,中科院上海生命科学院植物生理生态所龚继明研究组和中国水稻所钱前研究组克隆到1个特异调控镉在水稻(Oryza sativa)叶片中积累的主效QTL基因CAL1。CAL1编码1个植物防御素类似蛋白,通过与镉进行螯合,将镉从维管束木质部薄壁细胞中分泌出来,进入木质部参与长距离转运,从而定向调控镉在水稻叶片等营养器官的积累而不影响籽粒镉的积累。该研究加深了人们对重金属镉在植物体内的转运和再分配机理的认识,同时也为培育秸秆镉高积累而籽粒镉含量达标的"修复型"水稻品种提供有价值的新基因。研究成果具有重要的理论意义和应用价值。

关键词：水稻镉植物修复植物防御素

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大豆优异亲本深度解析与设计育种

大豆优异亲本深度解析与设计育种

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2019年中国作物学会学术年会

作者：赵团结盖钧镒南京农业大学大豆研究所国家大豆改良中心农业部大豆生物学与遗传育种重点实验室(综合)作物遗传与种质创新国家重点实验室

根据大豆杂交育种亲本特点归纳出优良受体和特异性状供体亲本两种类型。前者具有育种优良综合性状、多为育种骨干品种和亲本,后者则为拥有一些优良育种性状/有利基因的特异种质,是拓宽遗传基础、实现育种突破的动力。为了全面解析这两... 详细信息

根据大豆杂交育种亲本特点归纳出优良受体和特异性状供体亲本两种类型。前者具有育种优良综合性状、多为育种骨干品种和亲本,后者则为拥有一些优良育种性状/有利基因的特异种质,是拓宽遗传基础、实现育种突破的动力。为了全面解析这两类亲本的遗传特点,我们在围绕个别优异亲本重要性状QTL/基因定位基础上,进一步在群体水平进行亲本有利基因发掘与育种利用研究。主要进展包括:(1)利用重要受体和供体亲本育成的重组自交系、染色体代换系等20多个遗传群体进行全面的表型和基因型鉴定,通过连锁定位从南农1138-2、科丰1号等优异亲本中发掘出一批控制高产、优质、抗病虫逆QTL/基因。(2)构建了包含不同种质类型的中国大豆育种亲本代表性群体,对其进行全面的表型和基因型鉴定,进一步应用新的全基因组关联分析方法对大豆育种亲本群体进行目标性状解析,获得各个亲本目标性状等位基因矩阵和载体材料,用于进一步组合设计。(3)围绕选育籽粒高蛋白质含量、抗病、高产大豆目标,综合所获亲本遗传信息进行有利基因聚合育种,育成一批优异大豆新品种系。本研究为选育突破性品种、保障大豆品种生产水平持续提高奠定方法与物质基础。

关键词：大豆特异种质鉴定等位基因构成设计育种

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适于陆地棉品种身份鉴定的SNP核心位点筛选与评价

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作物学报 2018年第11期44卷 1631-1639页

作者：朱国忠张芳付洁李乐晨牛二利郭旺珍南京农业大学/作物遗传与种质创新国家重点实验室/杂交棉创制教育部工程研究中心江苏南京210095

利用全基因组SNP信息,筛选陆地棉品种特异的核心SNP位点组合,可为陆地棉品种身份鉴定提供准确高效的检测手段。本研究利用棉花CottonSNP80K芯片对326份不同来源的陆地棉种质进行SNP分型。以南京农业大学陆地棉TM-1基因组Gossypium hirsu... 详细信息

利用全基因组SNP信息,筛选陆地棉品种特异的核心SNP位点组合,可为陆地棉品种身份鉴定提供准确高效的检测手段。本研究利用棉花CottonSNP80K芯片对326份不同来源的陆地棉种质进行SNP分型。以南京农业大学陆地棉TM-1基因组Gossypium hirsutum (AD1) genome NBI v1.1版本为参考序列,对SNP位点进行注释。结果表明, 93.85%(72 990/77 774)的位点检出率超过99%, 61 595 (79.20%)个SNP位点具有多态性,其中76.32%(47 009)的位点最小等位基因频率(MAF)大于0.1。基于位点检出率大于0.99、位点具多态性、MAF大于0.2、杂合率小于0.05、每条染色体的SNP密度为400 kb/SNP左右等要求,最终获得4857个覆盖全基因组的高质量核心SNP位点组合。这些核心SNP位点组合平均检出率接近100%;平均MAF值为0.34;平均杂合率为0.02; 99%以上的陆地棉材料均能够被准确鉴定。统计分析表明利用核心SNP位点组合与CottonSNP80K的鉴定结果呈极显著相关。本研究提供了包含4857个SNP位点,适于陆地棉品种指纹图谱绘制的核心SNP位点组合,可实现陆地棉品种身份鉴定和品种确权。

关键词： DNA芯片指纹图谱 SNP 核心位点陆地棉

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小麦乙烯合成通路关键基因TaACS2在抗赤霉病中的功能分析

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上海农业学报 2019年第2期35卷 31-36页

作者：柯裴蓓刘玉张婷孙宇欣何立强肖进王秀娥南京农业大学细胞遗传研究所作物遗传与种质创新国家重点实验室江苏省现代作物生产协同创新中心南京210095 江苏沿江地区农业科学研究所南通226541

利用转录组学分析手段解析乙烯通路参与小麦抗赤霉病的调控网络,筛选到一个乙烯合成通路上的关键基因——氨基环丙烷羧酸合成酶基因Ta ACS2,利用病毒诱导基因沉默(VIGS)技术在抗赤霉病小麦品种‘望水白’和‘苏麦3号’中沉默Ta ACS2基因... 详细信息

利用转录组学分析手段解析乙烯通路参与小麦抗赤霉病的调控网络,筛选到一个乙烯合成通路上的关键基因——氨基环丙烷羧酸合成酶基因Ta ACS2,利用病毒诱导基因沉默(VIGS)技术在抗赤霉病小麦品种‘望水白’和‘苏麦3号’中沉默Ta ACS2基因,初步研究其在小麦抗赤霉病中的作用。结果表明:Ta ACS2基因在抗病品种‘苏麦3号’中受赤霉菌诱导上调表达,但在感病品种‘Alondra’s’中不受诱导,甚至下调表达。沉默Ta ACS2基因的植株接种赤霉菌后,与对照相比,‘苏麦3号’平均病小穗率从7. 2%上升到13. 3%,病穗轴率从4. 6%上升到19. 0%;‘望水白’平均病小穗率从10. 8%上升到28. 4%,病穗轴率从0上升到53. 6%,两品种病小穗率和病穗轴率均显著提高,表明沉默Ta ACS2基因后,小麦赤霉病抗性显著下降,提示Ta ACS2基因正向参与调节小麦对赤霉病的抗病反应。

关键词：赤霉病乙烯通路 TaACS2基因基因沉默

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不结球白菜醛酮还原酶BcAKR4C9基因的克隆及表达分析

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南京农业大学学报 2018年第2期41卷 240-247页

作者：张飞雪虞章红刘坤宇文锴王建军侯喜林李英南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业部华东地区园艺作物生物学与种质创新重点实验室江苏南京210095

[目的]本文旨在探究醛酮还原酶AKR4C亚家族BcAKR4C9基因在不同激素处理及逆境胁迫中的表达模式,从而分析BcAKR4C9基因在不结球白菜作物中的生长代谢和逆境胁迫中可能发挥的作用。[方法]以不结球白菜‘苏州青’为材料,克隆了BcAKR4C9基... 详细信息

[目的]本文旨在探究醛酮还原酶AKR4C亚家族BcAKR4C9基因在不同激素处理及逆境胁迫中的表达模式,从而分析BcAKR4C9基因在不结球白菜作物中的生长代谢和逆境胁迫中可能发挥的作用。[方法]以不结球白菜‘苏州青’为材料,克隆了BcAKR4C9基因的全长,应用生物信息学分析了其氨基酸序列,并通过实时荧光定量PCR技术分析BcAKR4C9基因在不同组织,高温、低温、NaCl胁迫、伤害胁迫,以及水杨酸、茉莉酸甲酯和脱落酸等处理下的基因表达变化。[结果]序列分析表明,BcAKR4C9基因包含1个长度为948 bp的开放式阅读框(ORF),编码315个氨基酸。氨基酸序列多重比对和进化树分析表明,BcAKR4C9与其他植物AKR4C9基因同源性较高,具有高度保守性。荧光定量PCR分析表明,BcAKR4C9在叶片中的表达量高于根中,高温和低温处理下表达上调,且具有相似的表达模式。在0~20 g·L^(-1) NaCl质量浓度范围内基因相对表达量随NaCl质量浓度的升高而升高,伤害处理后能够迅速产生应激响应,并能够被水杨酸、茉莉酸甲酯和脱落酸诱导表达。[结论]不结球白菜BcAKR4C9基因能够被不同激素诱导表达,并且参与到多种逆境胁迫响应。

关键词：不结球白菜醛酮还原酶AKR4C亚家族序列分析非生物胁迫

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大豆芽黄新突变体vl-1的光合特性与基因定位

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核农学报 2018年第5期32卷 840-847页

作者：孔可可许孟歌刘美凤孔杰杰盖钧镒赵团结南京农业大学大豆研究所/国家大豆改良中心/农业部大豆生物学与遗传育种重点实验室(综合)/作物遗传与种质创新国家重点实验室江苏南京210095

为发掘大豆叶色新基因资源,探讨叶绿素合成及光合作用机理,本研究以南农99-6芽黄新突变体vl-1和野生型(WT)品种南农99-6为试验材料,分析突变体与野生型形态、叶绿体结构、色素含量及光合特性,并进行遗传和基因定位研究。结果表明,突变体... 详细信息

为发掘大豆叶色新基因资源,探讨叶绿素合成及光合作用机理,本研究以南农99-6芽黄新突变体vl-1和野生型(WT)品种南农99-6为试验材料,分析突变体与野生型形态、叶绿体结构、色素含量及光合特性,并进行遗传和基因定位研究。结果表明,突变体vl-1幼叶呈黄色,其类胡萝卜素、总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量均极显著低于野生型,叶绿体内基质片层排列疏松且减少,原片层体居多;突变体vl-1成熟叶片的叶色转绿,其光合色素含量、叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率与野生型均无显著差异,但胞间CO2浓度显著低于野生型。突变体vl-1与2个正常叶色亲本杂交衍生遗传群体叶色分离比例分析表明,芽黄受1对隐性核基因控制。利用科丰1号×突变体vl-1 F2群体将芽黄基因vl1定位于第8号染色体顶端SSR标记BARCSOYSSR_08_0037和BARCSOYSSR_08_0073之间,物理距离为628 kb,该区段未见大豆叶色基因定位的报道,共包含76个预测基因。本研究结果为揭示大豆芽黄的遗传机制奠定了理论基础。

关键词：大豆芽黄突变体光合特性遗传基因定位

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