甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂交新材料的染色体行为及其进化意义

过去获得的甘蓝型油菜(Brassica rapus L.)与诸葛菜(Orychophragmus violaceus(L.)O.E.Schulz)属间杂种的特征,为未经染色体加倍处理便可部分恢复育性与产生甘蓝型油菜和杂种两类植株.但在第5代(F5)群体中出现一株淡黄色花的杂种植株,且表现出与较早世代中的杂种植株有所不同的染色体行为,从而产生了具有多种表型和染色体组成的后代(F6～F9),特别是选择到一些具有部分甘蓝型油菜染色体组成和附加诸葛菜染色体、具有优异脂肪酸组成的材料.基因组原位杂交观察表明,诸葛菜染色体在减数分裂过程中正常配对与分离,且与油菜染色体的行为基本一致.这显示两亲本染色体在经过较多世代后在细胞分裂中变得较为同步化,这也是杂种后代材料逐渐趋向稳定的细胞学基础.     

芥白杂交后代芥菜型油菜遗传物质渗入分析

为了选育渗入具有芥菜型油菜优良性状的白菜型油菜新资源,拓宽白菜型油菜的遗传基础,改良白菜型油菜的性状,试验将芥菜型油菜(AABB)作为母本,白菜型油菜(AA)作为父本通过杂交获得的F1代,再与父本回交获得BC1F1。并将其连续自交得到BC1F6,从BC1F6代中挑选62个芥白杂交后代单株作为供试材料。利用SSR分子标记技术对母本炉霍油菜的遗传物质在芥白杂交后代中的渗入情况进行分析。结果表明:针对油菜A基因组(A1~A10)设计SSR分子标记引物,并从中筛选得到25对SSR特异性引物,在BC1F6代材料中共扩增出43条带,其中多态性条带占总条带的58.1%;芥白杂交后代中芥菜型油菜遗传物质渗入率为13.95%~32.56%,平均渗入率为20.85%;炉霍油菜A组染色体A1~A10遗传物质都有不同程度的渗入到芥白杂交后代中。通过芥菜型油菜与白菜型油菜进行杂交,能够使种间遗传物质发生交流,从而拓宽白菜型油菜种质资源。     

玉米S2和S4代株系遗传变异研究

本研究以52个S2和22个S4代株系及其组配的杂交种为材料,利用SSR标记分析不同世代材料间的遗传差异.结果表明,20对SSR核心引物在S2和S4代株系中分别检测到61和39个等位基因变异,每对引物平均检测到3.1和1.95个等位基因以及4.7和2.15个基因型.通过类平均法(UPGMA)将52个S2代株系划分为7大类群,其中A9-22和A9-37单独聚为一类,其余株系类群与系谱来源基本一致;将22个S4代株系划分成4大类群,与系谱来源一致.S2和S4代株系间差异位点数变幅分别为2-37个和0-23个,且系谱来源相同的株系间差异位点数少于其不同来源的株系.证明玉米S2代是急剧分离世代,随着世代的增加,S4代趋向稳定,群体整齐度增高,其相应杂交组合也表现出相似的遗传变异规律.     

不同作物间共用SSR引物的初步研究

根据相关报道,利用互联网在GENE BANK中查询油菜的简单重复序列及其两端序列来设计引物,并合成了2对甘蓝型油菜的SSR引物（Bn92A,Bn72A),通过所建立的降温PCR（Touchdown PCR)方法,对来自禾本科,十字花科,芸香科,锦葵科等12种经济作物的DNA进行PCR扩增。结果显示,PCR扩增产物条带清晰。所有12份材料用2对SSR引物扩增出的主带片段大小一致,分别为150bp(Bn92A),250bp(Bn72A）。这与文献报道在甘蓝型油菜中SSR扩增出的片段大小完全一致。本研究说明,各物种基因组间存在着相当大的相似性,这2对甘蓝型油菜的SSR引物可在其它经济作物分子标记的基因组比较作图应用。     

人工合成六倍体小麦（AABBDD）与亲本种之间基因组与基因区域的序列变异分析

为探讨六倍体小麦进化过程中基因组发生的变异,我们以两套不同世代（早代和高代）的人工合成六倍体及其母本（四倍体小麦,AABB）和父本（粗山羊草,DD）为材料,采用DNA—AFLP和SSCP方法分别对基因组与基因区域的序列变化进行了研究．结果发现,人工合成六倍体小麦基因组中来源于父本的条带发生丢失的数目更多,表明倍性较低的亲本（DD）基因组序列在多倍化过程中发生了更明显的变异,这与前人的研究结果一致．与DNA—AFLP结果相比较,采用SSCP方法检测到的变异比例明显较低,说明六倍体小麦进化过程中基因区域发生变异的频率较低,而DNA—AFLP检测到的丢失条带可能主要为非编码序列,特别是重复序列．分析还发现,有4个基因在杂交F1代就发生了变异,这说明这些基因变异是由于杂交引起的．生物信息学分析结果显示,在上述4个基因中,有3个位于2D染色体长臂上,并且位于相近的同一区域．本研究结果显示,在人工合成六倍体小麦进化过程中,基因区域的序列变异具有选择性,而不是随机的．     

甘蓝型春油菜开花时间主效QTL cqDTFA2a近等基因系的构建

为了加快春油菜开花时间QTL的精细定位,本研究基于前期早花QTL初步定位的结果,采用连续多代回交结合分子标记辅助选择的方法,对NN DH群体中含有目标位点的1个DH系与晚花亲本No.5246杂交获得F_1,构建目标位点的近等基因系分离群体。结果表明:筛选出2对前景选择引物和8对背景选择引物;利用2对前景选择引物对BC_1F_1和BC_2F_1世代材料进行筛选,得到的目标基因型单株分别为34株和87株;利用8对AFLP引物对BC_2F_1代材料进行背景分析,该世代背景回复率的平均值为83.9%。本研究为油菜开花时间主效QTL的精细定位和克隆奠定了基础。     

利用人工合成六倍体小麦突破小麦产量瓶颈的机会与潜力

 以人工合成小麦Syn CD780及其衍生品种川麦42与优良栽培品种杂交构建的2个重组近交系群体为材料,进行多环境（年份×地点）田间试验和产量性状QTL分析,探讨利用人工合成小麦资源突破小麦产量瓶颈的机会与潜力。结果表明：① 所考察性状均呈连续性变异和双向超亲分离。S12群体（Syn CD780×川育12）高产株系平均单产670 t/hm2,比川育12提高64%,增产缘于千粒质量的显著提高（100%）;S16群体（川麦42×川农16）高产株系平均单产79 t/hm2,比川农16增产181%,增产缘于粒数/m2和千粒质量的共同提高。② 基于S16群体实验数据,共检测到LOD＞30的产量性状QTLs 55个。其中,产量QTLs 7个,贡献率75%~273%,均来自CM42;产量构成因素QTLs 48个,贡献率78%~328%。利用人工合成小麦或其衍生品种突破四川盆地小麦产量瓶颈的潜力较大。      

马尾松半同胞家系纤维形态遗传变异及纸浆材优良家系选择

纤维形态的物理特征是马尾松纸浆材新品种选育的重要性状。该研究以22年生29个马尾松初级种子园半同胞家系的木材样品为材料,对其木材纤维进行了遗传变异分析、相关分析及优良家系选择。结果表明:纤维性状在家系间和家系内均存在一定幅度的变异,纤维长度、纤维宽度、纤维长宽比、柔性系数以及壁腔比5个性状的早材变异系数均大于晚材,家系水平的纤维选择主要是针对早材的选择。方差分析表明:家系间平均晚材纤维宽度、平均晚材纤维腔径宽、平均晚材纤维长度以及早晚材平均纤维长度差异显著,家系遗传力为0.38～0.51,家系水平的纤维改良潜力较大。年龄与纤维长、晚材长宽比、纤维壁厚、壁腔比、柔性系数、刚性系数等6个指标呈显著相关或相关显著;年轮宽度与纤维宽、纤维长、纤维长宽比、壁腔比、壁厚、刚性系数和柔性系数等7个纤维形态指标呈显著相关,晚材率与纤维宽、纤维长、长宽比、壁厚、早材壁腔比、早材刚性系数和早材柔性系数等指标相关显著,年轮宽可作为马尾松家系纤维的间接选择指标。通过对生长和纤维含量及质量进行综合评价,113号家系入选为定向培育制浆造纸材的优良家系。     

优质甘蓝型油菜胞质不育系492A的选育

以甘蓝型油菜细胞质雄性不育系D6A、保持系D6B和“双低”优质油菜品系224-2为材料,采用双向式转育方法, 按照育种目标,经过6年连续定向培育,育成了“双低”甘蓝型油菜胞质不育系492A及相应保持系492B,经观察492A不育度为96.44%、3年套袋测定自交结实率为0、异交结实率47.8-51.6%,其492A种子芥酸含量为0.40%、硫甙为21.97umol/g、含油量32.05%,用492A与5个恢复系配制F1杂交组合,具有极好的配合力等特点,并作为重要不育系材料用于“双低”杂交油菜新组合的组配及筛选。     

优质甘蓝型油菜胞质不育系492A的选育

以甘蓝型油菜细胞质雄性不育系D6A、保持系D6B和"双低"优质油菜品系224-2为材料,采用双向式转育方法,按照育种目标,经过6年连续定向培育,育成了"双低"甘蓝型油菜胞质不育系492A及相应保持系492B,经观察492A不育度为96.44%、3年套袋测定自交结实率为0、异交结实率47.8～51.6%,其492A种子芥酸含量为0.40%、硫甙为21.97umol/g、含油量32.05%,用492A与5个恢复系配制F1杂交组合,具有极好的配合力等特点,并作为重要不育系材料用于"双低"杂交油菜新组合的组配及筛选.     

聚乙二醇(PEG)胁迫诱导水稻DNA甲基化变异与脯氨酸代谢相关性研究

干旱胁迫经常伴随着植物脯氨酸代谢的变化.为了研究干旱胁迫条件下脯氨酸的累积与DNA甲基化变异之间的相关性,采用聚乙二醇(PEG)模拟天然的干旱胁迫条件,以15%聚乙二醇(PEG)胁迫处理的水稻幼苗为实验材料,利用DNA甲基化敏感扩增多态性技术(MSAP)筛选出1株甲基化变异最大的单株(S0);采用Southern印迹杂交(Southern blot)和实时荧光定量聚合酶链式反应(Realtime-PCR)分别检测S0和S1代(S0自交产生的后代)与脯氨酸代谢相关基因的DNA甲基化变异和基因表达的变化情况,并测定了S0和S1代叶片游离脯氨酸的含量.结果表明:S0代谷氨酸合成途径的相关基因没有发生甲基化,S1代谷氨酸合成途径的Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)基因在后代(14个单株)全部发生了CHG去甲基化变异,变异率为100%.鸟氨酸合成途径的鸟氨酸转氨酶(δ-OAT)基因在后代中有3个单株发生了去甲基化变异,变异率为21%;Δ1-吡咯琳-5-羧酸脱氢酶(P5CDH)和Δ1-吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)基因的甲基化没有明显变异,变异率为0.Realtime-PCR结果表明:S1代P5CS基因表达上调率为100%;δ-OAT和P5CR基因S1代14个单株中有10个单株的表达发生了上调,上调率为71.4%;降解途径中的关键基因P5CDH基因S1代表达下调率7.1%.研究结果表明DNA甲基化变异与基因表达之间可能仅在部分基因上存在一定的关联性.     

杉木第3代种子园无性系种实性状及冠幅性状变异研究

为评估第3代杉木种子园的建园成效,对漳平五一国有林场第3代杉木种子园的90个无性系的种实性状开展变异规律分析。结果表明,不同建园材料的表型性状间变异明显,变异幅度呈现以下趋势：出籽量>出籽率>单株球果鲜重>千粒重>冠幅,且各性状间存在显著相关性;冠幅及单株球果鲜重在不同无性系间也存在极显著差异。初选20个优良无性系平均单株球果鲜重、出籽量、出籽率、千粒重和冠幅比群体均值分别提高了24.33%、38.13%、26.15%、10.47%和9.88%。初步评估结果表明,杉木3代不同建园材料的种实性状遗传变异丰富,为后续育种工作提供材料基础;后续可实施育种精细选育并加强建园经营管理;此外,应对筛选出的优良无性系进一步开展测定评估,以此为下一代种子园建设提供建园材料。     

气相色谱-四极杆飞行时间质谱法同时测定水产品中19种多氯联苯

建立同时测定水产品中19种多氯联苯的气相色谱-四级杆飞行时间质谱法。样品采用丙酮和石油醚混合溶液为提取溶剂,利用分散高速匀质法提取19种多氯联苯,提取液用浓硫酸和层析柱进行双重净化,正己烷洗脱,经气相毛细管柱(HP-5MS)分离,以1.5mL/min流速的氦气作为载气,电子轰击离子源电离,用TOF/MS全扫描模式采集数据,以保留时间和离子精确质量数定性,外标法定量,建立了水产品中19种多氯联苯同时测定的方法。结果显示19种多氯联苯在5.0~500.0μg/L线性良好,相关系数大于0.9986,方法检出限(LOD,S/N=3)介于0.12~1.07μg/kg,方法定量限(LOQ,S/N=10)介于0.40 ~3.57μg/kg。在5.0,10.0,20.0μg/kg 3种加标水平下,19种多氯联苯的平均回收率介于79.6%~103.4%,日内相对标准偏差介于2.2%~9.6%；在20.0,100.0,200.0μg/kg 3种加标水平下,19种多氯联苯的平均回收率介于77.4%~104.6%,日间相对标准偏差介于2.7%~9.8%。结果表明,建立的检测方法准确、灵敏、可靠,可用于水产品中19种多氯联苯的监督检测。     

tritordeum花粉特异性表达的遗传分析

为明确转基因tritordeum中被外源uidA基因标记的启动子的调控特异性,对筛选到的一株标记材料进行了两代uidA基因的遗传表达分析,结果表明,后代材料基因组中都含有uidA基因,没有发生分离,且都只在花粉中检测到GUS活性,在其他组织没有检测到GUS活性.进一步RT-PCR分析显示uidA基因在根和叶中没有发生转录,说明该株材料为花粉特异性启动子被uidA基因标记的阳性纯合体,实验证明该特异性能稳定遗传.     

秈粳稻杂种不育及其遗传基础的探讨

籼粳稻亚种间正反交多组合杂种不育的考察,表明籼粳杂种F_1普遍出现结实率不同程度降低,不实率随品种组合而异,有株间分离,穗间变异,正反交差异。数据变异幅度很宽而且不稳定。分析了不同方式回交与单穗选育所得的F_2数据,表明杂种不育的分布可因反回交而缩小,不实率可因选穗而提高。对杂种花粉育性作统计,表明籼粳杂交普遍使花粉趋于败育,花粉育性有分离与变异。作图表明花粉败育率与种子不实率呈直线相关。根据上述结果,对不育基因的假说进行了讨论;认为亚种间杂交中异源细胞质的竹用是小孢子发育发生波动的决定因素。提出了籼粳杂种不育遗传基础的模型,其中心环节是细胞质内蛋白质与酶的平衡在籼粳杂合基因组作用下发生了摆动。     

杨树泛基因组构建与基因组变异分析

【目的】杨树是重要的速生用材、生态防护和碳汇造林树种,也是林木遗传研究的模式树种。开展杨树泛基因组构建与基因组变异分析,可为杨树精准育种和林木泛基因组研究提供理论先导。【方法】 以公开发表的高质量杨树基因组序列为基础,分析不同类型的序列变异,总结变异特征,并构建基于基因和图形结构的杨树泛基因组。【结果】 本研究收集到8个杨属树种和3个二倍体或三倍体杨树杂交品种的基因组序列,3个杂交品种包含7个单倍型亚基因组序列,较好地代表了杨树4个组派的基因组特征。分析结果表明,杨树基因组间存在较多大的结构变异。在基于基因的泛基因组中,共线核心基因、非共线核心基因、次核心基因、非必需基因、特异基因占比分别为12.5%、34.9%、31.4%、16.5%、4.7%。其中,非必需基因在功能上具有较高的多样性。以基因组序列变异为基础构建杨树图形结构泛基因组,大幅提升2代测序数据的变异检测效果。通过泛基因组变异热点分析,鉴定出2个与物候关联的基因位点。【结论】 杨属基因组中存在大量染色体重排,进而增加了基因调控的多样性。杨树组/派间的基因组结构变异可能与物候适应存在关联。基于林木基因组序列的复杂性,在林木泛基因组研究中应注意基因组整合范围与研究目标相匹配,结合基因泛基因组和图形结构泛基因组结果,综合解析林木的遗传变异规律和物种演化特征。     

甘白种间杂交选育新型白菜型油菜的研究

为了拓宽青海省白菜型油菜的遗传基础,本研究利用早熟甘蓝型油菜与特早熟白菜型油菜浩油11号种间杂交,通过表型选择并结合细胞学染色体数目观察,获得54份新型白菜型油菜品系。对这些品系的生育期、品质、恢保关系、遗传多样性进行了研究。结果表明:成熟期比浩油11号晚0～10 d;获得5份低芥酸、5份低硫甙及1份双低材料;筛选出2份533A的保持系,回交转育出3份533A的恢复系;分子标记聚类分析结果表明新型白菜型油菜品系与天然白菜型油菜具有一定的遗传差异。     

甘蓝型油菜雄性不育材料S90—8—7的获得及细胞学研究

从甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂种后代中获得一个芥酸含量低、亚油酸含量较高的雄性不育材料S90— 8—7.细胞学研究表明 ,S90— 8—7的染色体数为 2n =38,其花药发育受阻于四分体至单核花粉期 ,属单核败育型 .小孢子发育到单核期后 ,不再向前发育成为二核期和三核期花粉 ,而是逐渐退化以至解体 .在减数分裂后期Ⅰ /末期Ⅰ一些细胞出现落后染色体或染色体桥 .不育系绒毡层延迟退化 ,一直到单核小孢子晚期才迅速解体 .初步认为S90— 8— 7可能是一个细胞核雄性不育材料 ,其不育性至少受一对隐性基因控制 .     

多倍体小麦物种形成可诱发稳定遗传的胞嘧啶甲基化变异

多倍体小麦及其二倍体祖先物种的基因组DNA经一对同位酶(HpaⅡ/Msp工)消化后,与21个不同类型的低拷贝DNA序列进行Southern杂交.结果发现,多倍体小麦实现物种形成后产生了广泛的胞嘧啶甲基化变异.用同样的21种DNA序列为探针与1个人工合成的六倍体小麦及其亲本的Southern杂交结果表明,甲基化变异已存在于该人工小麦的较早期自交世代(S5,S6和S7).而且,在3个自交世代每代随机选取的3个单株之间的限制性酶切片段长度多态(RFLP)谱带均表现为高度一致;这暗示甲基化变异可能发生得更早,或者,甲基化变异具有非随机性.变化后的RFLP谱带在3个自交世代间表现为稳定遗传.甲基化变异虽在整个基因组范围内发生,但可能具有序列特异性.对这种迅速发生的甲基化变异与异源多倍体基因组进化的两个重要属性即遗传二倍化和基因分化之间的可能关系进行了讨论.     

甘蓝型油菜Tic21基因克隆、表达及拷贝数鉴定

根据拟南芥Tic21基因编码区设计引物,在甘蓝型油菜中扩增并克隆到其cDNA同源基因,命名为BnTic21(GenBank登录号HQ613273),测序结果显示该基因含有5个外显子,4个内含子,cDNA编码区大小为885 bp,编码294个氨基酸,蛋白理论分子量约为31.24kD,等电点11.10.与拟南芥、豌豆等物种氨基酸序列相似性在60.40%～87.75%之间.实时定量PCR对其不同组织特异性表达分析表明:BnTic21在油菜不同部位均有表达,茎尖最高,子叶、真叶、下胚轴次之,根表达量最低.用实时定量PCR检测表明BnTic21在甘蓝型油菜基因组中约有2个拷贝.