籼稻和粳稻的高效分子鉴定方法及其在水稻育种和进化研究中的意义

为了建立准确高效的籼稻和粳稻鉴定方法,对基于籼稻（93—11）和粳稻（日本睛）的全基因组DNA序列比对而获得的45个特异插入／缺失（InDel）位点进行了实验验证．以包括93—11和日本晴在内的44个典型籼稻和典型粳稻品种为实验群体,用45对InDel引物对上述水稻品种的DNA样品进行了PCR扩增和聚丙烯酰胺凝胶电泳,获得了多态的电泳条带．对获得的各InDel位点的基因型数据矩阵进行了中性检测（neutrality test）,确定了与栽培稻的籼、粳遗传分化密切相关的34个InDel位点．进一步对来自亚洲11个国家的栽培稻品种和来源不同12个野生稻物种的PCR产物和电泳结果的读取和分析,计算这些栽培稻品种和野生稻DNA样品在这34个InDel位点上的籼型或粳型基因频率,最终确定了不同样品的籼、粳特性．该籼稻和粳稻鉴定方法被称为“InDel分子指数法99与传统基于形态特征鉴定栽培稻籼、粳特性的“程氏指数法”相比,该方法不仅能够准确鉴定籼稻和粳稻,而且还具有更快捷、简便和高效的特点．另外,InDel分子指数法还可以用于野生稻样品的籼、粳特性鉴定,扩大了被检测样品的范围,具有广阔的应用前景．InDel分子指数法的建立为栽培稻育种过程中正确选用籼稻或粳稻种质资源提供了新的技术方法,也为栽培稻的起源、籼-粳遗传分化、以及籼稻和粳稻在驯化过程中如何适应地理环境变化提供了新的研究思路．     

籼稻和粳稻的高效分子鉴定方法及其在水稻育种和进化研究中的意义

为了建立准确高效的籼稻和粳稻鉴定方法,对基于籼稻(93-11)和粳稻(日本晴)的全基因组DNA序列比对而获得的45个特异插入/缺失(InDcl)位点进行了实验验证.以包括93-11和日本睛在内的44个典型籼稻和典型粳稻品种为实验群体,用45对InDel引物对上述水稻品种的DNA样品进行了PCR扩增和聚丙烯酰胺凝胶电泳,获得了多态的电泳条带.对获得的各InDel位点的基因型数据矩阵进行了中性检测(neutrality test),确定了与栽培稻的籼、粳遗传分化密切相关的34个InDel位点.进一步对来自亚洲11个国家的栽培稻品种和来源不同12个野生稻物种的PCR产物和电泳结果的读取和分析,计算这些栽培稻品种和野生稻DNA样品在这34个InDel位点上的籼型或粳型基因频率,最终确定了不同样品的籼、粳特性.该籼稻和粳稻鉴定方法被称为"InDel分子指数法".与传统基于形态特征鉴定栽培稻籼、粳特性的"程氏指数法"相比,该方法不仅能够准确鉴定籼稻和粳稻,而且还具有更快捷、简便和高效的特点.另外,InDel分子指数法还可以用于野生稻样品的籼、粳特性鉴定,扩大了被检测样品的范围,具有广阔的应用前景.InDel分子指数法的建立为栽培稻育种过程中正确选用籼稻或粳稻种质资源提供了新的技术方法,也为栽培稻的起源、籼-粳遗传分化、以及籼稻和粳稻在驯化过程中如何适应地理环境变化提供了新的研究思路.     

籼稻93-11和粳稻日本晴DNA插入缺失差异片段揭示的水稻籼-粳分化

碱基的插入/缺失(InDel)引起DNA序列变化并形成了DNA片段长度多态,可以用作遗传标记.为了评价基于籼稻93-11和粳稻日本晴全基因组序列比对获得的差异片段而设计的InDel引物在鉴定籼稻和粳稻两种生态型以及研究稻属不同物种之间亲缘关系的意义,采用45对InDel引物,对来自亚洲10个国家的49份籼稻、43份粳稻品种和24份野生稻进行了检验.结果表明,其中41对InDel引物鉴定籼稻或粳稻品种的准确率高于80%.主成分分析散点图显示:籼稻与粳稻存在明显的遗传分化;含AA基因组的野生稻物种与籼稻品种存在较近的亲缘关系;非AA基因组的野生稻物种不存在明显的籼-粳分化.并且证明了基于籼稻93-11和粳稻日本晴全基因组序列比对获得的InDel差异片段设计的引物可以用于栽培稻籼稻和粳稻品种的鉴定以及籼-粳分化问题的研究,及探索稻属不同物种间的亲缘关系.     

不同类型水稻在氮素吸收及利用上的差异

在群体水培条件下,测定了95个水稻材料由抽穗期及成熟期植株的含氮率及干物质积累量,并分常规粳稻、常规籼稻、广亲和品种、杂交粳稻、杂交籼稻及两系杂交稻6种类型,研究了供试水稻材料在氮素吸收及利用上的差异,结果表明：①籼稻梗株的含氮率明显主粳稻及广亲和品种,杂交灿稻的含氮率高于常规籼稻,而杂交粳稻的含氮率与常规粳稻无显著差异;②籼稻植株总吸氮量平均比粳稻高154．1％,与常规籼稻及常规粳稻相比,杂交籼稻及杂交粳稻的总吸氮量分别高22．8％和16．4％。③植株总吸氮量在器官中的分配比例以根、叶片的变异幅度较大,而穗及茎鞘的变异幅度则较小;根中氮的分配比例以广亲和品种最高,常规灿稻显著高于杂交灿稻,而常规稻而杂交精稻间无显著差异。④从氮的利用效率看,粳稻及广亲和品种氮干物质生产效率高于籼稻,而氮的粒粒生产效率低于灿稻;氮收获指数以广亲和品种最低,其他类型间差异未达显著水平。     

美国科学家确认亚洲栽培稻起源于中国

亚洲栽培稻是世界上最古老的农作物物种之一,主要分为籼稻和粳稻两个亚种,关于其起源有两种不同的理论：单一起源理论认为,籼稻和粳稻均由野生稻栽培而来;多起源理论认为,籼稻和粳稻在亚洲不同地点分别栽培而来。     

籼-粳稻特异插入／缺失分子标记揭示的稻属植物遗传分化

籼-粳分化在亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)的驯化过程中非常重要,但其分化机制仍不清楚.有的学者认为水稻籼-粳分化是亚洲栽培稻在驯化过程中适应不同生境的结果,也有人认为籼-粳分化在水稻的野生祖先种中就已经存在.为了研究普通野生稻的籼-粳分化,并解析稻属(Oryza)植物的籼-粳遗传变异,利用34对籼-粳特异插入/缺失分子标记(InDel)引物,研究了50份典型籼稻(O.sativa L.subsp.Indica Kato)和粳稻(O.sativa L.subsp.japonica Kato)样本以及来源于35个国家的348份稻属其他种材料.结果表明,亚洲栽培稻存在明显的籼-粳分化,普通野生稻复合体(O.rufipogon complex)中存在"偏籼"和"偏粳"类型,而稻属的其他种均未出现籼-粳分化,普通野生稻复合体中"偏籼"和"偏粳"类型的地理分布格局与籼稻和粳稻的地理分布格局相吻合.考虑到大部分普通野生稻复合体的样本取自邻近有栽培稻种植的普通野生稻群体,推测得出部分普通野生稻样本中表现出的"偏籼"和"偏粳"类型可能是栽培稻的籼稻品种和粳稻品种在普通野生稻的长期协同进化过程中基因交流的结果.     

利用SRAP分子标记分析栽培稻的遗传多样性

试验在建立优化SRAP-PCR的基础上,分析了9份栽培稻样本的遗传多样性,旨在从基因组编码区水平上更深入了解栽培稻的遗传背景．结果表明：参试的栽培稻材料在110对引物组合中均能得到PCR扩增电泳图谱,共扩增出748种类型的谱带,多态性谱带423种,多态率为56．55％,平均每时引物可以检测到3．8条多态性谱带．遗传多样性分析表明,栽培稻Shannon-weaver多样性指数为0．62,其中籼稻材料多样性指数为0．61,粳稻多样性指数为0．60．聚类分析结果表明,籼粳稻群体问遗传分化较大,遗传差异明显．     

利用酵母Two-hybrid系统筛选编码产物与p53相作用的人类基因

用酵母ｔｗｏ－ｈｙｂｒｉｄ系统在人胚胎脑组织ｃＤＮＡ表达文库中寻找编码产物与ｐ５３相互作用的基因。在１．５×１０６个转化子中筛选到６８个初级阳性克隆。通过测定转化子第二轮β－半乳糖苷酶活力发现，人胚胎脑组织ｃＤＮＡ表达文库中有一个阳性克隆中的ｃＤＮＡ编码产物与ｐ５３反应结果为明显阳性，说明两个蛋白之间存在较强的相互作用。用热测序法测得这段ｃＤＮＡ的序列通过查询基因数据库发现，这段ｃＤＮＡ编码人的泛肽交联酶，可认为是泛肽交联酶参与ｐ５３在细胞内浓度的调节。     

克隆蓝藻Calothrix sp.PCC7601 cpcB2A2基因的初步研究

从蓝藻Ｃａｌｏｔｈｒｉｘｓｐ．ＰＣＣ７６０１染色体ＤＮＡ中分离出含藻蓝蛋白基因ｃｐｃＢ２Ａ２的略３．８ＫｂＤＮＡ片段，与质粒ｐＵＣ１８重组，构建成一种重组质粒，ｐＰＣ２１８－ＰＣＺ，转化Ｅ．ｃｏｄｉＪＭ１０９，获得了一系列克隆子，经斑点分子杂交和限制性内切核酸酶分析，筛选出了初步认为含有ｃｐｃＢ２Ａ２基因的克隆子。     

人核蛋白P68 cDNA基因克隆及全序列测定

靠人合成４个混合聚核苷酸探针，从一个人盘λｇｔ１１ ｃＤＮＡ库筛选到含有ｐ６８ ｃＤＮＡ基因的阳性噬菌斑。经次克隆得到含ｐ６８ ｃＤＮＡ基因的ｐＢＲＢｔ７－ｐ６８质粒。用末端终止法对此ｃＤＮＡ基因进行了全序列测定。分析结构证明得到的ｐ６８ｃＤＮＡ基因含有２２８７３个苷酸，具有一个可阅读框架，共编码６１４个氨基酸。其５＇端非编码区含有１３０个碱基。３＇端非编码区含有３１５个碱基，比已发表的３＇端非     

Direct measurement of the transfer rate of chloroplast DNA into the nucleus

Gene transfer from the chloroplast to the nucleus has occurred over evolutionary time. Functional gene establishment in the nucleus is rare, but DNA transfer without functionality is presumably more frequent. Here, we measured directly the transfer rate of chloroplast DNA (cpDNA) into the nucleus of tobacco plants (Nicotiana tabacum). To visualize this process, a nucleus-specific neomycin phosphotransferase gene (neoSTLS2) was integrated into the chloroplast genome, and the transfer of cpDNA to the nucleus was detected by screening for kanamycin-resistant seedlings in progeny. A screen for kanamycin-resistant seedlings was conducted with about 250,000 progeny produced by fertilization of wild-type females with pollen from plants containing cp-neoSTLS2. Sixteen plants of independent origin were identified and their progenies showed stable inheritance of neoSTLS2, characteristic of nuclear genes. Thus, we provide a quantitative estimate of one transposition event in about 16,000 pollen grains for the frequency of transfer of cpDNA to the nucleus. In addition to its evident role in organellar evolution, transposition of cpDNA to the nucleus in tobacco occurs at a rate that must have significant consequences for existing nuclear genes.     

三倍体枇杷叶绿体DNA提取方法的优化

将三倍体枇杷叶片通过液氮研磨、差速离心与蔗糖密度梯度离心相结合的方法得到高纯度的叶绿体,在光学显微镜和荧光显微镜下分别观察到椭圆形颗粒状和自发红色荧光的叶绿体.提取的cpDNA经凝胶电泳检测,完整性好,纯度高,无降解.经紫外分光光度仪测定,所得cpDNA浓度为0.761ng/ul.     

DNA序列在植物系统进化研究中的应用

DNA序列分析已广泛应用于植物系统与进化学研究，根据不同的研究对象和问题选择相对应的DNA序列来进行研究显得十分重要。目前在植物系统与进化学中主要一些DNA的应用，主要是讨论叶绿体基因组（rbcL等）和核基因组（18S，ITS）中的特定DNA序列区段。研究表明，18S,rbcL等编码基因一般适用于较高分类阶元甚至整个种子植物谱系间的系统发育的探讨，而ITS极cpDNA的非编码区序列等因其较快的进化速率多用于较低分类阶元的系统关系研究。     

基于cpDNA trn L-F 序列数据分析海南陆均松种群的冰期后扩张

针对热带树种陆均松Dacrydium pierrei de Laubenfels分布在海南的12个天然种群进行取样,测定了叶绿体DNA(cpDNA) trn L-F非编码区序列.序列长度介于868～876 bp,显示出长度多态性.碱基组成A T含量较高,百分比值为64.17%～64.95%.通过统计简约算法共鉴定出30个单倍型.根据种群间分化度FST(=0.00)、基因流Nm(介于1.92～2.50)、AMOVA(24.17%的遗传变异发生在种群间,P＞0.05)以及邻接树中单倍型的分支式样,发现海南的陆均松种群尚未发生遗传分化.另一方面,依统计简约算法构建的单倍型网图具"星状"特征,而且邻接树中多数单倍型合并于树的顶端.这些基因谱系结果提示海南陆均松种群在近期历史上发生过种群扩张.Tajima的 D 检验和错配分析结果也支持这种推测.结合地质和古孢粉学证据,认为残存于"避难所"的陆均松种群在全新世时,伴随全球气候转暖,在海南岛内可能实行了扩张.     

中国柏木属(Cupressus L.)植物的petG-trnP序列分析及其系统学意义

对中国柏科（Cupressaceae）柏木属（Cupressus L．）5个种及扁柏属4个种的cpDNA非编码区petG—trnP序列进行了分析,其片段的长度范围在417bp～479bp之间．以侧柏（Platycladus orientalis）作为功能性外类群,运用PAUP＊和MEGA软件分别对其进行聚类分析,应用最大似然法得到一棵最优系统树,其-Ln=2232．47．结果表明：用petG-trnP序列来分析柏木属和扁柏属的系统发育关系是可行的;中国柏木属植物是一个单系类群;Ctmmaecyparis nootkatensis与扁柏属其它植物关系较远．因此,柏木（Cupressus funebris）和Ch．nootkatensis均应并入柏木属．     

三种罗布麻干燥叶片基因组DNA的提取方法

采用Qiagen的植物基因组DNA提取试剂盒并加以改进,首次从不同季节采收、不同干燥方法保存的三种罗布麻(罗布红麻、大叶白麻和白麻)干燥叶片中提取出基因组DNA.提取的基因组TE溶解液的OD260/OD280 值多在1.7～1.9范围内,电泳呈现单条带,核基因组的ITS片段、叶绿体基因组的trnL内含子和trnL-F非编码区片段的PCR扩增条带清晰并能进行DNA测序,这表明基因组DNA质量较好,可以满足后续分子生物学实验的要求.本研究为罗布麻等中药材的进一步分子生物学研究提供了必要的技术基础.     

灰枣和酸枣叶绿体trnL-trnF基因序列分析

以灰枣和酸枣叶片为材料,用改良的CTAB法提取总DNA,用通用引物对枣叶绿体trnL基因内含子和trnL-trnF间隔区进行PCR扩增,得到了trnL基因内含子和trnL-trnF间隔序列片段,并对trnL-trnF间隔序列片段回收测序,测序结果符合植物叶绿体基因trnL-trnF间隔序列特征,用DNAMAN软件进行同源性分析,结果表明灰枣和酸枣trnL-trnF基因序列同源性为94．78％.枣和酸枣的分类学地位是一个长期争议的问题,初步开展了灰枣和酸枣叶绿体基因序列分析的研究,为研究枣和酸枣分子系统进化提供参考.     

基于PsbA-trnH,RbcL和trnL-F序列的野生葡萄系统发育

采用PCR技术从湘西地区的3种野生葡萄中分离PsbA-trnH、RbcL和trnL-F基因片段,克隆至pMD18-T载体中测序,结合GenBank/EMBL/DDBJ中公布的其他葡萄科植物相应cpDNA基因信息,使用Mega4构建系统发育进化树,分析其系统发育关系.结果显示,PsbA-trnH,RbcL和trnL-F这3种cpDNA基因序列均能用于葡萄科属间的分子鉴定,但结果与传统形态学分类存在一些差异,RbcL能用于葡萄属内种间的分子鉴定.     

溶出固形物对软米硬度和黏弹性的影响

以粳米和糯米为对照,研究了溶出固形物对软米硬度和黏弹性的影响。分析发现软米溶出固形物质量分数为11.85%,显著高于粳米和糯米(P<0.05),与弹性显著正相关(P<0.05)；与粳米和糯米相比,软米中的固形物直支链淀粉比最低,利于形成连续凝胶网结构。此外,软米溶出淀粉侧链中聚合度为6~12的短链A链比例最高,赋予其较好的黏弹性。质构和流变分析结果表明:除溶出固形物后,软米的硬度显著增加,黏硬比和弹性显著降低。扫描电子显微镜结果表明:除溶出固形物后米粒表面粗糙、凹凸不平,有明显的孔洞；软米表面所形成的渔网状孔洞状结构能够对饭粒起到支撑作用,使得整个饭粒弹性更好。溶出固形物含量、组成、分子结构及其在米饭表面分布的差异是软米较低硬度和较好黏弹性优势产生的主要原因。     

含籼率对连晚直播稻产量的影响

连作晚稻田中的秋籼,对连晚直播粳稻的产量影响很大。含籼1％减产2．5％,但未选显著标点;含籼5%减产17．0％;含籼10％减产22．1％;含籼超过15％减产32．6％以上,均达到极显著标点。所以,连晚直播稻的含籼率临界值为1％。减产的主要原因是有效穗和每穗实粒锐减。