玉米杂交种与亲本苗期根系蛋白差异表达谱分析

尽管杂种优势已经在生产上得到了广泛应用,但是对其形成机理的认识仍然非常有限.为了进一步探讨玉米杂种优势形成的分子机理,以玉米杂交种豫玉22及其亲本综3和87-1苗期根系为材料,采用蛋白质双向电泳和质谱鉴定技术进行了杂交种与亲本之间苗期根系差异蛋白表达谱研究.结果表明,发芽后8 d的杂交种在根长、根尖数目、表面积和生物量等根系性状上均具有明显的杂种优势.双向电泳分析结果显示,在所检测到的1118个蛋白点中,有172个(15.38%)在杂交种与亲本的根系中发生了明显的表达变化,包括单亲沉默、杂种特异、杂种偏低亲、杂种偏高亲和中亲表达等5种差异表达类型,其中以单亲沉默所占比例最高.另外,鉴定出了56个差异表达蛋白点,发现其功能涉及转录和翻译、代谢、能量、信号转导、细胞结构、胁迫响应和转座元件等.因此,玉米杂交种与亲本在蛋白丰度上存在明显的差异,并且差异表达蛋白涉及到各个生长发育过程,可能与玉米根系杂种优势表现有关.     

利用大麦寡核苷酸芯片分析小麦种间杂交种与亲本之问根系基因表达谱

大量报道表明，杂种优势的形成与杂种一代中亲本基因的表达方式改变有关．为了深入研究小麦杂种优势形成机理，分析了小麦种间杂交种3338／2463在分蘖盛期地上部以及9个根系性状的杂种优势．结果表明总根长、根表面积、根体积、根干重和叶干重等5个性状表现明显的杂种优势．在测定小麦种间杂交种3338／2463根系性状杂种优势基础上，利用大麦寡聚核苷酸芯片，研究了上述杂交种与其亲本之间根系基因差异表达．结果发现，有1187个基因在杂种与亲本之间存在表达差异．差异表达模式可以分为8种类型，即杂种特异型、杂种沉默型、亲本特异型、亲本沉默型、杂种上调型、杂种下调型、杂种偏高亲和杂种偏低亲．利用半定量RT—PCR技术对14个差异表达基因的表达模式进行验证，发现9（64．29％）个基因与芯片的表达类型完全一致．利用GeneOntology分析对差异表达的基因进行分类，表明差异表达基因涉及植物生长代谢的各个过程．将差异表达基因进行电子定位分析，发现差异表达基因散布在小麦的各条染色体的Bin上，分布在第一到第七部分同源群上的差异表达ESTs分别为158，148，121，140，132，94，127个．     

利用大麦寡核苷酸芯片分析小麦种间杂交种与亲本之间根系基因表达谱

大量报道表明，杂种优势的形成与杂种一代中亲本基因的表达方式改变有关.为了深入研究小麦杂种优势形成机理，分析了小麦种间杂交种3338/2463在分蘖盛期地上部以及9个根系性状的杂种优势.结果表明总根长、根表面积、根体积、根干重和叶干重等5个性状表现明显的杂种优势.在测定小麦种间杂交种3338/2463根系性状杂种优势基础上，利用大麦寡聚核苷酸芯片，研究了上述杂交种与其亲本之间根系基因差异表达.结果发现，有1187个基因在杂种与亲本之间存在表达差异.差异表达模式可以分为8种类型，即杂种特异型、杂种沉默型、亲本特异型、亲本沉默型、杂种上调型、杂种下调型、杂种偏高亲和杂种偏低亲.利用半定量RT-PCR技术对14个差异表达基因的表达模式进行验证，发现9（64.29%）个基因与芯片的表达类型完全一致.利用GeneOntology分析对差异表达的基因进行分类，表明差异表达基因涉及植物生长代谢的各个过程.将差异表达基因进行电子定位分析，发现差异表达基因散布在小麦的各条染色体的Bin上，分布在第一到第七部分同源群上的差异表达ESTs分别为158，148，121，140，132，94，127个.     

高丹草及其亲本种子胚差异蛋白质组学分析

 高丹草是综合高粱和苏丹草双亲优良性状的一年生禾本科饲草,其杂种优势特别明显,但杂种优势形成机理还不明确。为了揭示高丹草杂种优势形成机理,本研究以杂种高丹草及其亲本的成熟胚为试材,利用Label free结合质谱技术,采用生物信息学分析方法在蛋白质组学水平进行研究。研究结果鉴定出差异蛋白124个,其中加性积累蛋白48个,占差异蛋白总数的38.71%,加性积累蛋白中上调蛋白19个,下调蛋白29个。鉴定出非加性积累蛋白为76个,占差异蛋白总数的61.29%,非加性积累蛋白的表达模式以超高亲表达所占比例最大（29个）,其次是偏高亲表达模式（18个）,偏低亲表达模式次之（14个）,另外还有超低亲表达模式（10个）,以及不属于该四种表达模式蛋白5个,因此,加性积累蛋白在高丹草成熟胚杂种优势形成上起主导作用。加性与非加性积累蛋白涉及多个功能组,主要是胁迫响应、碳水化合物代谢、转录调控、发育调控、信号转导、蛋白质代谢等功能类别。     

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．     

高粱萌发期和苗期耐盐性研究

以7个不同品种高粱为试材，对其在萌发期和苗期的耐盐性进行鉴定．结果表明：高粱在生长的不同阶段对盐分的敏感性不同，苗期比萌发期耐盐性差；品种间的耐盐性存在明显差异，杂交种与亲本相比，在萌发期和苗期的耐盐性方面杂交种明显优于亲本，说明在盐渍地上选育高耐盐性高粱杂交种是可行的．     

一个玉米（Zea．Mays L．）杂交种增强表达的GA20氧化酶新基因（ZMGA20）的克隆和鉴定

杂种优势的形成与杂种一代中亲本基因的表达方式改变有关．为了深入探讨赤霉素合成关键酶基因以及赤霉素与杂种优势形成的关系,利用电子克隆结合RT—PCR的方法获得了玉米赤霉素生物合成关键酶GA20-氧化酶基因的全长cDNA序列（ZMGA20）,根据同源性比较和序列分析显示,该基因与小麦（CAA74330）、黑麦草（AAG43043）的氨基酸序列一致性最高,达到72％．它具有2-酮戊二酸双加氧酶典型的保守功能域,包括Fe2＋结合域（His-229,Asp-231,His-287）和2-酮戊二酸结合域（NYYPPCEKP）;前者是Fe2＋的结合位点,后者结合共同的前体2-酮戊二酸．采用半定量RT-PCR检测ZMGA20在玉米杂种与亲本之间的差异表达,结果显示,在玉米的根、茎、未展开叶、20d的胚以及雌穗中,ZMGA20基因在杂交种和亲本间都表现为杂种增强的表达模式．在此基础上,对ZMGA20基因差异表达与杂种优势的关系进行了讨论．     

一个玉米(Zea.Mays L.)杂交种增强表达的GA20氧化酶新基因(ZMGA20)的克隆和鉴定

杂种优势的形成与杂种一代中亲本基因的表达方式改变有关.为了深入探讨赤霉素合成关键酶GA20-氧化酶基因的全长cDNA序列(ZMGA20),根据同源性比较和序列分析显示,该基因与小麦(CAA74330)、黑麦草(AAG43043)的氨基酸序列一致性最高,达到72％．它具有2-酮戊二酸双加氧酶典型的保守功能域,包括Fe2 结合域(His-229,Asp-231,His-287)和2-酮戊二酸结合域(NYYPPCEKP);前者是Fe2 的结合位点,后者结合共同的前体2-酮戊二酸．采用半定量RT-PCR检测ZMGA20在玉米杂种与亲本之间的差异表达,结果显示,在玉米的根、茎、未展开叶、20 d的胚以及雌穗中,ZMGA20基因在杂交种和亲本间都表现为杂种增强的表达模式．在此基础上,对ZMGA20基因差异表达与杂种优势的关系进行了讨论．     

小麦苗期根系mRNA的稳定性分析

转录后调控是基因表达调控的重要方式,其中mRNA稳定性是转录后调控的有效途径之一．实验采用cDNA—AFLP技术,对小麦杂交种3338／2463与其亲本苗期根系中的mRNA稳定性进行了分析．结果显示,在所检测到的2995条带中,有96条的丰度经3’脱氧腺苷处理60min后在至少一个材料中表现为明显降低,占总数的3．21％,表明这些条带所代表的mRNA半衰期比较短,可能是不稳定mRNA．同源比对分析结果显示,在所鉴定出的74个编码不稳定mRNA的基因中,有30个与已知功能基因具有较高的同源性,其中既有转录因子和信号转导基因,还有一些结构基因,而其余44个为功能未知基因．比较分析发现,杂交种与亲本之间不稳定mRNA的比例没有显著差异,但是不同基因型之间不稳定mRNA的降解速度不同,其中WRKY和线粒体半ABC转运蛋白基因在杂交种中的下调表达可能与其mRNA在杂交种与亲本中的稳定性差异有关．     

15个普通小麦WRKY基因的克隆与表达分析

WRKY转录因子广泛参与了植物对生物与非生物胁迫应答反应、激素响应以及生长发育等一系列生理活动．但是,对小麦WRKY家族基因目前还缺少系统的克隆、表达和功能研究．文中采用EST的电子拼接方法,克隆了15个具有完整开放阅读框的小麦WRKY基因,分属于WRKY家族的3个大类．表达分析发现,除nWRKYIO基因在分蘖节中表达最强外,其他基因的表达水平都是在叶中最高;4个基因随着叶片的成熟和衰老表达量显著增强;8个基因对低温、高温、NaCl或PEG等逆境因子具有响应;另外,WRKY基因在小麦杂交种与亲本之间存在明显的表达差异,并且有些基因对PEG逆境因子的响应在杂种比在亲本中快．表明,小麦WRKY基因参与了叶片衰老和逆境胁迫的响应过程,所检测到WRKY基因在杂种和亲本中的表达差异可能会通过增强杂交种的抗逆性而促进小麦杂种优势的产生．     

小麦(Triticum asetivum L.)杂交种下调表达的GTP结合蛋白基因TaRab的克隆与鉴定

杂种优势的形成与杂种一代中亲本基因的表达方式改变有关.为深入研究小麦杂种优势形成的分子机理,利用通过抑制性差减杂交(SSH)方法获得的小麦Rab类GTP结合蛋白基因片段为探针,筛选普通小麦品系3338三叶期叶片cDNA文库,获得了一个小麦Rab家族基因TaRab.同源性比较和序列分析显示,该基因与拟南芥Rab类GTP结合蛋白基因具有90%氨基酸序列相似性.结构分析表明,它具有GTP结合蛋白4个典型结构以及Rab家族成员特有的YYRGA结构域.半定量RT-PCR表达检测结果显示,TaRab基因在叶片的表达水平要高于其他组织器官.研究还发现,该基因在三叶期、分蘖盛期的根系和叶片中为杂种下调表达.采用电子定位方法,将TaRab基因初步定位在7B染色体的着丝粒区域和C-7DS5-0.36两个区域.在此基础上,对Rab蛋白基因差异表达与杂种优势表现的关系进行了讨论.     

小麦苗期根系mRNA的稳定性分析

转录后调控是基因表达调控的重要方式,其中mRNA稳定性是转录后调控的有效途径之一.实验采用cDNA-AFLP技术,对小麦杂交种3338/2463与其亲本苗期根系中的mRNA稳定性进行了分析.结果显示,在所检测到的2995条带中,有96条的丰度经3′脱氧腺苷处理60 min后在至少一个材料中表现为明显降低,占总数的3.21%,表明这些条带所代表的mRNA半衰期比较短,可能是不稳定mRNA.同源比对分析结果显示,在所鉴定出的74个编码不稳定mRNA的基因中,有30个与已知功能基因具有较高的同源性,其中既有转录因子和信号转导基因,还有一些结构基因,而其余44个为功能未知基因.比较分析发现,杂交种与亲本之间不稳定mRNA的比例没有显著差异,但是不同基因型之间不稳定mRNA的降解速度不同,其中WRKY和线粒体半ABC转运蛋白基因在杂交种中的下调表达可能与其mRNA在杂交种与亲本中的稳定性差异有关.     

蛋鸡及其正反杂交组合卵巢组织的基因差异显示研究

在杂交试验中发现：白莱航蛋鸡（AA）与农大褐蛋鸡（DD）的正交组合（AD）和反交组合（DA）鸡群在产蛋数上存在着明显的杂种优势.为了探明产蛋数杂种优势的遗传机理,研究了4个组合鸡群在产蛋高峰期（32周龄）卵巢组织的基因差异显示.结果表明,24种引物组合在4个试验鸡群的RNA池中共显示出726条稳定的cDNA条带,其中112（15.43%）条为差异带.在杂种与纯种间共发现7类基因差异表达模式,其中量的差异有2类：Ⅰ杂种超强（T1++1,T1+11,T11+1）表达17条（15.17%）;Ⅱ杂种减弱（T1 1,T1 11,T11 1）表达15条（13.39%）;质的差异表达模式有5类：Ⅲ杂种沉默型（T1001、T1011、T1101）9条（8.04%）;Ⅳ杂种特异型（T0110、T0100、T0010）7条（6.25%）;Ⅴ杂种与单亲一致（T1110、T0111、T1100、T1010、T0101、T0011）型58条（51.78%）;Ⅵ共显性（T+11 、T 11+）6条（5.36%）;Ⅶ杂种与双亲一致型（T1111）614条（84.57%）.试验结果表明4个组合鸡群在产蛋高峰期的卵巢组织中存在着明显的基因表达差异.     

不同抗性玉米自交系对玉米弯孢菌侵染应答反应差异蛋白分析

采用Mg／NP-40及PEG预分离技术,在去除叶片高丰度表达蛋白主要是Rubisco的基础上,研究了鲁原92（高抗）,78599-1（抗）,E28（感）和黄早4（感）4个玉米自交系苗期叶片对玉米弯孢菌（Curvularia lunata）强致病株系CX-3侵染应答反应差异蛋白质图谱．接种病菌后抗、感自交系蛋白质点总数均明显增加;抗性自交系表达丰度上调二倍的蛋白点数多于感病自交系．对可能与抗、感病性明显相关的8个差异蛋白点进行了质谱鉴定,发现玉米萌发素类似蛋白GLP和翻译起始因子elF-5A与玉米对玉米弯孢菌叶斑病的抗性关系密切．     

锯缘青蟹对病原菌感染的急性反应功能蛋白质组

为研究锯缘青蟹对常见重要病原菌的急性反应蛋白质组．将锯缘青蟹随机分为四组．分别注射生理盐水、副溶血弧菌、鳗弧菌和嗜水气单胞菌．继而提取肌肉蛋白进行双向电泳．通过比较各组肌肉蛋白的双向电泳图谱获得三个差异表达的蛋白．对这三个差异蛋白进行肽质量指纹图谱及其生物信息分析．鉴定为Calexeitin、无翅蛋白片断、速激肽相关肽．这些结果对研究锯缘青蟹的抗病蛋白及其机理具有重要意义．     

双向电泳和肽质谱技术分析结核杆菌H37Ra感染巨噬细胞引致的差异表达蛋白

利用双向电泳及质谱技术对感染结核杆菌H37Ra株前后的巨噬细胞U937株的蛋白质组进行分离和比较分析．双向电泳后在分子质量20～200ku，等电点pI3～10范围内分离出1913个不同蛋白质斑点，肉眼可以明显看见4个蛋白质斑点在表达上的差异．对其中分子质量约75ku等电点约9．5的蛋白质斑点酶解后，进行质谱分析，鉴定为分子质量75．4ku、等电点9．52的蛋白DEAD／H Box Polypeptide 18．说明用蛋白质组学研究结核杆菌与巨噬细胞相互作用机理是可行的，所鉴定的蛋白质DEAD／H Box Polypeptide 18可能与巨噬细胞防御系统有关．     

玉米杂种与其亲本间根系活力及ATP酶RNA酶活性的比较研究

玉米伤流量及伤流中离子浓度均是夜间大于白天。杂种植株伤流量明显多于双亲,虽伤流液中的离子浓度均低于亲本,但杂种每株伤流中钾的含量却高于亲本。杂种伤流中钾的含量和与双亲相比钾的平均优势与籽粒产量呈正相关关系。 杂种幼苗根系的水势低于亲本。杂种幼苗根端细胞ATP酶活性大于双亲或介于双亲之间。而RNA酶活性介于或大于双亲。 结果表明:杂种植株根系发达,根系吸收水分和矿物质元素的能力较强,这一表现是根系代谢综合作用的结果。     

新澄杂种西瓜及其亲本的同工酶分析

对良种西瓜“新澄”杂种及其亲本的酯酶、过氧化物酶同工酶进行分析研究的结果表明,杂种与其亲本的同工酶酶谱有显著差异,杂种除了具有双亲的“互补酶带”外,还出现双亲所没有的“杂种酶带”;同时发现杂种优势与酶谱的变化有密切相关.应用同工酶分析法鉴定这种价值昂贵的杂种种子的纯度,有一定的经济价值.     

玉米杂交种中单14号与亲本荧光动力学上的差异

本文用玉米杂交种单１４号及其两亲本的苗期叶片，进行了叶片叶绿素荧光动力学测定。结果表明，与两亲本相比，玉米杂交种叶绿体类囊体膜的光系统Ⅱ还原侧有较大的ＰＱ电荷库，可以加快两个光系统间的非循环电子传递速率。     

水稻杂种优势及水稻“三系”的基本知识

水稻的杂种优势 (一)杂种优势的概念两个遗传性不同的品种或类型进行杂交所产生的第一代杂种(F_1),往往比杂交亲本具有较强的生长势、适应性、抗逆性和生产力,这种超亲现象称为杂种优势。 (二)水稻杂种优势的表现水稻跟其他作物一样,同样存在着明显的杂种优势,但是不同的组合,其杂种优势表现形式各有不同,一般说来大体表现如下: 根系强大。杂种根多、根长、根粗,根扎得深,分布广。因此,吸收能力强,茎秆粗