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．     

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.     

异源多倍化引起的小麦微卫星序列变异

利用80对小麦微卫星引物调查了小麦黑麦双二倍体形成过程中微卫星序列的变异情况.结果显示: 8对引物能从杂交F1植株及亲本小麦植株的基因组中扩增出相同的带型,而在新合成的双二倍体中条带缺失;4对引物从杂交F1植株及亲本小麦植株的基因组中扩增出相同的带型,而在新合成的双二倍体中扩增的条带变短;其余引物从亲本小麦、F1植株及双二倍体中扩增的带型相同.将有长度变化的条带回收测序,发现双二倍体中的条带变短现象是由二核苷酸重复单位减少所致.这些结果表明:常发生在二倍体生物中的微卫星序列变异现象在植物异源多倍化过程中也会发生,异源多倍化可能是促进微卫星进化的又一个不可忽视的动力.和二倍体生物一样,异源多倍化诱导的微卫星序列进化也表现为长的重复序列趋向缩短.     

小麦-黑麦杂种体细胞无性系高配对突变体的细胞学和AFLP分析

以小麦-黑麦未经组织培养直接结实杂种及幼胚无性系变异再生杂种为材料,观察再生杂种的花粉母细胞减数分裂中期Ι染色体配对情况,发现杂种幼胚无性系变异再生杂种中存在一些配对频率大幅度提高的突变体,表现在有多个二价体及三价体、四价体.利用原位杂交技术对未经组织培养直接结实杂种及高配对无性系杂种染色体的组成和结构分析,结果显示经过无性系变异提高了W-R、R-R间的联会,表明组织培养对小麦和黑麦染色体配对造成了一定影响;进而利用基因组AFLP技术研究亲本和两种类型的杂种DNA序列上的差异,结果表明各种类型的杂种F1代均发生了广泛的基因组改变,主要表现为小麦、黑麦两亲本片段的缺失,且高配对无性系杂种基因组的变异大于未经组织培养直接结实杂种.本研究为进一步探究高配对变异的分子机理并利用该变异进行染色体重组奠定了基础.     

斯卑尔脱小麦Vp-1B基因的等位变异鉴定和序列分析

斯卑尔脱小麦是小麦的一级基因源.在影响小麦穗发芽的众多基因中,Vp-1是调节胚发育,促进胚成熟和休眠的主要转录调节因子.本研究通过同源克隆测序的方法分析了4种不同基因型斯卑尔脱小麦品种Vp-1基因在3B染色体上的等位变异,进一步分析了Vp-1基因在斯卑尔脱小麦和六倍体普通小麦中的差异.研究表明不同休眠特性的4份斯卑尔脱小麦Spelta80,Spelta220,Spelta217和Spelta225在3B染色体的Vp-1B基因上存在大量的等位变异,主要集中在Vp-1B基因的第三和第五内含子中,表现为一些大片段的序列缺失,另外的变异位于Vp-1B基因的第一外显子区和第六外显子区的SNP位点,引起了氨基酸的改变.根据测得的正反向序列重叠部分判断其准确性并拼接全长,命名了斯卑尔脱小麦中存在的三种等位变异,分别为SVp-1Bc(第三内含子中缺失83bp)、SVp-1Bd(第三内含子中缺失25bp)和SVp-1Be(第五内含子中缺失10bp).从斯卑尔脱小麦与六倍体普通小麦的亲缘关系来看,斯卑尔脱小麦中存在的Vp-1B基因的等位变异极有可能也与其休眠特性相关.     

普通小麦、斯卑尔脱小麦和密穗小麦基因组中SSR和EST-SSR分子标记的遗传差异研究

采用基因组微卫星SSR和EST-SSR分子标记,对28份普通小麦(Triticum vulgare)、13份斯卑尔脱小麦(T. spelta)和11份密穗小麦(T. compactum)群体内(间)的遗传差异进行了分析.结果表明,普通小麦群体内的多态性最高,斯卑尔脱小麦次之,密穗小麦最小.比较分析发现,不同类型材料群体间的平均遗传距离高于群体内的平均值,且在A,B和D三个染色体组上也具有相同的趋势.由于斯卑尔脱小麦和密穗小麦与普通小麦杂交一代育性正常,所以可望用来扩大小麦育种亲本之间的遗传差异,特别是丰富D染色体组上的遗传变异.与斯卑尔脱小麦相比,普通小麦和密穗小麦之间的遗传差异相对较小,说明两者之间存在更近的亲缘关系.在此基础上,又对六倍体小麦的起源和演化进行了分析与讨论.研究还发现,虽然EST-SSR揭示出的多态性低于基因组SSR,但也能很好地反映出不同基因型之间的遗传差异.由于EST-SSR标记是对基因组转录区域变异的直接评价,有可能与形态或生理生化特征联系起来.因此,EST-SSR标记是进行小麦遗传差异研究的一种理想标记形式.     

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。     

人工合成甘蓝型油菜花期变异A基因组的遗传研究

为了探究人工合成甘蓝型油菜后代中分离的两种早晚花材料在A基因组中的遗传变异情况,本研究以种植在青海大学农林科学院试验田的大黄油菜和中迟芥蓝为亲本,杂交获得S0代,在其S3代出现早花与晚花分离,通过对其S6代进行A基因组的SSR分子标记检测与花粉可染性检测,筛选出扩增带型清晰且具有多态性的38对引物。结果表明:早花中变异率介于0.84%~1.54%,平均为1.16%,晚花中变异率介于0.4%~0.8%,平均为0.59%;聚类分析结果显示早晚花群体明显分为两类,且早晚花平均遗传距离为0.375 1。并对早花与晚花进行花粉可染性检测,早花与晚花育性没有显著性差异。研究表明该人工合成甘蓝型早晚花材料在A基因组上发生了遗传变异。     

小麦花粉无性系变异与配子类型的表达和重组

发现了小麦花粉无性系变异具有普遍性的现象,揭示了其产生途径、类型和机制,为创造异源易位系和异源基因定位开辟了新途径．此外,论证了花粉植株的多样性是因为各种配子类型能在植株水平上充分表达,以及小麦D组染色体与黑麦R组染色体之间的重组关系．为研究植物性状的遗传与变异和单倍体育种中快速转移外源基因和高效选择提供了理论根据．     

粘果山羊草Aegilops kotschyi puroindoline a基因的研究

根据已报道的小麦籽粒硬度主效基因之一puroindoline a（Pina）基因的保守序列,设计并合成了一对特异性引物ForA1和RevA1,对粘果山羊草Aegilops kotschyi的三个材料的基因组DNA和互补DNA进行Pina基因克隆、序列测定和表达分析,发现了三个新型Pina突变体,基因序列与六倍体小麦的同源基因存在较大的差异.RT-PCR证实了Pina基因在籽粒胚乳中表达.Southern blot分析结果表明,三种材料中该基因均含有两个拷贝.研究结果显示山羊草是一个丰富的遗传资源库,为小麦籽粒硬度的基因工程改良奠定了基础.     

应用基因组原位杂交鉴定杂交后代中的簇毛麦染色体

用地高辛（Digoxigenin-11-dTup)标记的簇毛麦染色体组DNA为探针，以普通小麦“中国春”总DNA作封阻进行基因组荧光原位杂交，对小麦和簇毛麦杂交和回交后代进行检测。结果显示，在杂交后代的28条染色体中有7条簇毛麦染色体，在发生部分染色体加倍的回交代后鉴定出含7条簇毛麦染色体重的易位系。GISH的准确鉴定以及易位系的获得为向小麦导入簇志麦的有用基因提供了宝贵材料。     

Genomic and genic sequence variation in synthetic hexaploid wheat （AABBDD） as compared to their parental species

In order to understand the genomic changes during the evolution of hexaploid wheat, two sets of synthetic hexaploid wheat from hybridization between maternal tetraploid wheat （AABB） and paternal diploid goat grass （DD） were used for DNA-AFLP and single strand conformation polymorphism （SSCP） analysis to determine the genomic and genic variation in the synthetic hexaploid wheat. Results indicated that more DNA sequences from paternal diploid species were eliminated in the synthetic hexaploid wheat than from maternal tetraploid wheat, suggesting that genome from parental species of lower ploidity tends to be eliminated preferentially. However, sequence variation detected by SSCP procedure was much lower than those detected by DNA-AFLP, which indicated that much less variation in the genic regions occurred in the synthetic hexaploid wheat, and sequence variations detected by DNA-AFLP could be derived mostly from non-coding regions and repetitive sequences. Our results also indicated that sequence variation in 4 genes can be detected in hybrid F1, which suggested that this type of sequence variation could be resulted from distant hybridization. It was interesting to note that 3 out of the 4 genes were mapped and clustered on the long arm of chromosome 2D, which indicated that variation in genic sequences in synthetic hexaploid wheat might not be a randomized process.     

Genomic and genic sequence variation in synthetic hexaploid wheat (AABBDD) as compared to their parental species

In order to understand the genomic changes during evolution of hexaploid wheat, two sets of synthetic hexaploid wheat from hybridization between maternal tetraploid wheat (AABB) and paternal diploid goat grass (DD) were used for DNA-AFLP and single strand conformation polymorphism (SSCP) analysis to determine the genomic and genic variation in the synthetic hexaploid wheat. Results indicated that more DNA sequences from paternal diploid species were eliminated in the synthetic hexaploid wheat than from maternal tetraploid wheat, suggesting that genome from parental species of lower ploidity tends to be eliminated preferentially. However, sequence variation detected by SSCP procedure was much lower than those detected by DNA-AFLP, which indicated that much less variation in the genic regions occurred in the synthetic hexaploid wheat, and sequence variations detected by DNA-AFLP could be derived mostly from non-coding regions and repetitive sequences. Our results also indicated that sequence variation in 4 genes can be detected in hybrid F1, which suggested that this type of sequence variation could be resulted from distant hybridization. It was interesting to note that 3 out of the 4 genes were mapped and clustered on the long arm of chromosome 2D, which indicated that variation in genic sequences in synthetic hexaploid wheat might not be a randomized process.     

Genomic and genie sequence variation in synthetic hexaploid wheat(AABBDD)as compared to their parental species

In order to understand the genomic changes during the evolution of hexaploid wheat,two sets of synthetic hexaploid wheat from hybridization between maternal tetraploid wheat (AABB) and paternal diploid goat grass(DD)were used for DNA-AFLP and single strand conformation polymorphism (SSCP) analysis to determine the genomic and genie variation in the synthetic hexaploid wheat.Results indicated that more DNA sequences from paternal diploid species wen eliminated in the synthetic hexaploid wheat than from maternal tetraploid wheat,suggesting that genome from parental species of lower ploidity tends to be eliminated preferentially.However,sequence variation detected by SSCP procedure was much lower than those detected by DNA-AFLP.which indicated that much less variation in the genie regions occurred in the synthetic hexaploid wheat.and sequence variations detected by DNA-AFLP could be derived mostly from non-coding regions and repetitive sequences.Our results also indicated that sequence variation in 4 genes can be detected in hybrid F1.which suggested that this type of sequence variation could be resulted from distant hybridization.It was interesting to note that 3 out of the 4 genes were mapped and clustered on the long alTll of chromosome 2D,which indicated that variation in genic sequences in synthetic hexaploid wheat might not be a randomized process.     

土壤-小麦系统重金属污染状况与吸收富集行为

对广利灌区两市一县土壤和小麦中镉、汞、铅、砷重金属进行了分析,结果表明广利灌区土壤和小麦受镉、汞、铅、砷污染程度较小,土壤属于清洁,小麦食用安全。土壤中重金属区域差异比较明显,武陟县和济源市土壤中砷含量高,沁阳市土壤中铅、镉含量高。小麦籽粒对镉的吸收积累能力大于铅,对砷和汞的吸收富集能力较小。     

钾肥对铅的植物有效性的影响

采用室外盆栽模拟试验,研究铅及铅、镉复合污染土壤中,钾肥（K2SO4）不同施用水平下小麦干重及小麦植株体内铅的积累与分布,从小麦根际、非根际土壤pH值、铅形态分布的角度阐述了钾肥对铅的影响。结果表明,施用钾肥可促进小麦干重增长,随钾肥施用水平的提高,小麦植株不同部位铅的浓度逐渐降低,吸收系数逐渐降低,表明增施钾肥可降低铅的植物有效性。钾肥的施用使根际、非根际土交换态铅先略有上升而后下降,碳酸盐态铅降低,铁锰氧化物结合态铅上升,对有机质硫化物态、残渣态铅的影响很小,由于钾肥对根际、非根际土壤pH值影响并不显著,铅形态的上述变化并非由土壤pH变化所引起,而是K^＋,SO4^2-与Pb交互作用的结果,但有些机理还尚待查明。     

铅对小麦幼苗某些生理特性的影响

通过栽培污灌试验,研究了小麦幼苗在铅协迫下的脂质过氧化,膜系统伤害,叶绿素含量的变化关系,试验结果表明：随铅处理浓度的增加,过氧化物酶(POD)活性下降,脂质过氧化作用加强,膜透性增加,细胞内的电解质大量外渗,叶绿素含量下降,由此揭示了铅对小麦幼苗危害与自由基代谢平衡的关系。     

离子注入法转大豆DNA小麦发芽种子中G6PD的研究

对小麦种子进行了不同的处理,并通过PAGE电泳技术对发芽10 d的小麦种子G6PD进行了测定,结果表明:各处理均可引起G6PD同工酶酶活性或酶带的改变,但表现不同.与其它处理用相比,离子注入后转DNA处理G6PD主要表现为酶活性的明显减弱或酶带消失,但转大豆DNA片段的处理和转全长DNA的处理相比,前者比后者酶谱变化更明显.     

小麦不同密度和田间配置对套作玉米苗期素质和产量的影响

试验研究不同小麦密度和田间配置对套作群体质量和产量的影响.结果表明:小麦密度过大,套作群体内透光率低,群体质量差,虽然以穗多可获得较高小麦产量,但玉米单产低,致使套作群体产量偏低.小麦密度低,通风透光好,以争取较多分蘖、穗大、粒多也能获取高产,并且还有利于玉米生长,套作群体产量较高.行数不同播种量一致的处理在4行150万/hm2的田间配置下,套作群体质量优,产量较高;行数和播种量均不同处理中以3行90万/hm2的田间配置较好.相关分析表明麦/玉套作群体产量的高低主要取决于玉米单产.     

利用CALIS分编日本科协赠书的探讨

CALIS日文联机编目系统是对日本科协赠书进行分编的有效工具。阐述了利用该系统进行分编的工作流程,分析并概括了该系统的优越性,对当前日本科协赠书分编过程中存在的现实问题提出了解决对策。