赤霉素代谢及其调控相关基因的差异表达与小麦株高杂种优势的关系研究

植物杂交F₁的株高一般都表现出明显的杂种优势, 但其形成的分子机理迄今尚未阐述清楚. 本研究以按照NCⅡ遗传交配设计配制的16个杂交组合为材料, 在田间株高性状杂种优势测定的基础上, 采用实时定量PCR技术检测了赤霉素代谢及其调控相关基因在杂交种与亲本抽穗期穗下第1节中的表达情况, 并且与株高杂种优势进行了相关分析. 结果表明, 所有杂交组合的株高和第1节均表现出明显的杂种优势, 但因杂交组合和株高性状不同而存在很大的差异. 分析发现, 第1节与株高的中亲杂种优势之间的相关性达到了显著水平(r = 0.56, P < 0.05), 说明该节对小麦株高杂种优势的形成有重要的贡献. 实时定量PCR表达分析结果显示, 赤霉素代谢及调控相关基因的表达优势因杂交组合不同而存在明显的差异, 但第1节杂种优势与KS, GA3ox2-1, GA20ox2, GA20ox1D, GA-MYB和GID1-1基因的表达优势呈显著或极显著正相关, 而与GAI和GA2ox-1基因的表达优势呈极显著负相关, 这与我们最近提出的小麦株高杂种优势形成的赤霉素分子调控模型相吻合, 说明赤霉素代谢及调控相关基因的表达改变与株高杂种优势的形成有重要关系.     

小麦根系性状对磷胁迫响应QTL定位

土壤缺磷是限制作物产量提高的主要的非生物胁迫之一,培育磷高效基因型是解决这一问题的有效途径.根系对作物的正常生长发育,尤其是营养吸收和磷效率的提高至关重要,所以定位不同磷胁迫条件下根系及其胁迫反应相关数量性状位点(QTL)将有助于磷高效品种的培育.本实验以小麦重组近交系群体(农大3338×Altgold)为材料,结合高密度遗传图谱,在正常供磷、低磷处理和磷饥饿处理条件下共检测到与小麦根系性状(根长、根数和根干重)及其磷胁迫响应有关的QTL位点30个(LOD>2.0),分布在14条染色体上,其中单个位点对表型贡献率大于10%的有5个,在染色体7B上共检测到7个位点.分析发现,根系性状QTL和磷胁迫响应QTL是由不同位点所控制的.此外,控制幼苗根系相关性状的QTL的增效等位基因分散于双亲中,聚合这些来自双亲的增效等位基因,将有可能选育出磷效率明显提高的小麦品种.     

植物杂种优势形成的分子遗传机理研究进展

杂种优势是普遍存在的一种复杂生物学现象，在农业生产中获得了广泛应用，但对其形成机理迄今尚未阐述清楚．随着基因组学研究的深入和发展，植物杂种优势的分子遗传机理研究也取得了重要进展，证实显性、超显性和上位性对杂种优势都有所贡献，并克隆了水稻第2染色体上控制产量杂种优势的QTI。位点qGY2-1．建立了水稻、玉米、小麦和拟南芥等植物重要杂种优势性状的转录和蛋白质组表达谱，发现杂交种与亲本之间存在明显的基因表达差异，表现为加性和非加性等差异表达模式，这可能与等位基因变异和表观遗传调控有关．基因表达调控网络解析是未来杂种优势机理研究的重要发展方向，最近在拟南芥生长杂种优势研究上已经取得了突破性的研究进展．     

利用大麦寡核苷酸芯片进行小麦苗期叶片热胁迫基因表达谱分析

植物感受热胁迫时基因表达发生变化，而这些差异表达的基因对植物耐热性起着至关重要的作用.为揭示小麦热胁迫响应的分子机理，以38℃热胁迫的小麦幼苗为处理组(HS)，同期未经处理的小麦幼苗为对照组(CK)，分别提取叶片RNA与Affymetrix Barley1基因芯片杂交.杂交结果显示，在总共22840个探针中，对照组(CK)和热胁迫组(HS)共检测到8486个阳性探针，占总探针数的37.15%.利用半定量RT-PCR技术对11个差异表达基因的表达模式进行验证，发现10个基因与芯片的表达类型完全一致. 利用Gene Ontology的GO information对差异表达的基因进行了分类，表明差异表达的基因涉及逆境胁迫、信号转导、物质运输、光合作用、蛋白代谢、脂肪代谢、碳水化合物代谢等多个方面.其中有大量热激蛋白和分子伴侣相关基因上调表达.上调表达的热激蛋白包含热激蛋白各个家族，且上调表达的平均倍数明显高于其他基因的上调倍数.另外泛素—蛋白酶体通路中的多个关键酶的基因也发生了差异表达，预示着负责蛋白质选择性降解的泛素—蛋白酶体通路也参与了植物对热胁迫的应答机制.