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水稻群体遗传结构与选择导入系QTL发掘研究

作者：崔金腾

来源：南通市图书馆图书评论

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水稻群体遗传结构与选择导入系QTL发掘研究

作者：崔金腾中国农业科学院

学位级别：硕士

为了解决传统QTL定位和作物种质资源利用中存在的问题,黎志康提出利用生产广为种植的当家品种（系）作为轮回亲本培育高代回交群体,将目标性状的表型选择与AB-QTL相结合,通过分子标记跟踪供体基因的流向,获得定向选择所导致的等位基因... 详细信息

为了解决传统QTL定位和作物种质资源利用中存在的问题,黎志康提出利用生产广为种植的当家品种（系）作为轮回亲本培育高代回交群体,将目标性状的表型选择与AB-QTL相结合,通过分子标记跟踪供体基因的流向,获得定向选择所导致的等位基因频率变化信息,进而定位目标性状QTL。但不同轮回亲本与供体资源材料之间的遗传多样性和亲缘关系远近不一、各单位构建的原始回交群体的遗传结构不尽一致,这些必将对目标性状选择效率及其遗传搭车效应产生影响,进而影响到基于遗传搭车理论的选择回交导入系的QTL发掘精度和效率。本研究在对不同来源的55份水稻材料遗传多样性和亲缘关系研究的基础上,选择生产上广为应用的优良籼型恢复性蜀恢527、明恢86为轮回亲本,以2004、IRAT352、Milagrose为供体亲本经两轮回交,一轮自交得到6个BC2F2代随机群体,进行目标性状鉴定和分子标记基因型分析。通过与原始群体的QTL比较作图,明确群体遗传结构对目标性状选择导入系QTL的精度和效率影响。获得的主要研究成果如下:1.选取53个SSR标记,分析了55份参试水稻种质的遗传多样性和亲缘关系,以期为选配组合与改良亲本提供参考。本试验共检测到267个等位变异,平均每个位点等位变异数为5.04个,变化范围为4～7个;53个SSR标记的多样性指数（PIC）平均为0.624,变化范围是0.287～0.786。55份不同材料大体上可分为籼稻和粳稻两大类,各品种间遗传相似性系数在0.588～0.996之间。明恢86与53份供体亲本间的相似性系数为0.655 .850,蜀恢527与53份供体亲本间的相似性系数为0.640～0.873。试验结果表明检测SSR多态性是研究水稻品种之间遗传差异的高效、准确的手段之一,为高代回交导入群体的有利基因发掘和利用提供了有益的参考。2.蜀恢527背景和明恢86背景的群体分别检测到14个和16个偏分离热点区域。除明恢86背景群体在第2和4号染色体上比蜀恢527背景群体多检测到两个偏分离热点区域,以及第5和12染色体检测到的偏分离区域相差较大外,两个遗传背景下检测到的其余偏分离热点区域高度重叠,且其中大部分偏分离标记位点均偏向于供体亲本或杂合基因型。多数偏分离位点存在配子体选择基因或育性相关基因。在6个BC2F2群体的第9号染色体45.6～99.4cM区域定位了一个新的偏分离热点区域,基因型均偏向供体亲本或杂合体。该区域也没有存在配子体基因和杂种不育基因的报道。3.通过原始群体的千粒重选取表型最优的与最差的植株各20株,组建成3种选择回交导入系群体——TOP20,LOW20和双向选择群体（40株）。用单向方差分析和卡方检验对选择回交导入系群体进行了QTL定位并与原始群体的QTL定位结果进行了比较分析。其中卡方检验期望值分别以BC2F2理论分离比和BC2F2原始群体的实际分离比（校正卡方检验）为参照进行运算。卡方检验对选择回交导入系群体进行的QTL定位表明,用原始群体分离比校正后的期望分离比进行卡方检验所检测到的QTL的精度和效率要远高于校正前,因为校正前大多数响应位点是由于偏分离所引起。与原始群体单向方差分析的检测结果比较分析显示,卡方检验对单向选择群体（正向或负向）QTL定位的精度与效率高于双向选择群体。但是单向方差分析对双向选择群体的QTL定位的精度与效率高于单向选择群体（正向或负向）。

关键词：水稻 QTL定位遗传多样性偏分离配子体基因原始回交群体选择导入系

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遗传群体偏分离研究进展

植物遗传资源学报 2009年第4期10卷 613-617,622页

作者：刘海燕崔金腾高用明中国农业科学院作物科学研究所北京100081

偏分离是指观察到的基因型比例偏离预期的孟德尔分离频率方式,无法用传统的遗传理论和方法加以分析。偏分离被认为是一种重要的进化动力,并对遗传连锁图谱的构建造成影响。本文针对偏分离的现象、偏分离的影响因素和形成原因,以及对QTL... 详细信息

偏分离是指观察到的基因型比例偏离预期的孟德尔分离频率方式,无法用传统的遗传理论和方法加以分析。偏分离被认为是一种重要的进化动力,并对遗传连锁图谱的构建造成影响。本文针对偏分离的现象、偏分离的影响因素和形成原因,以及对QTL定位的影响等方面进行综合分析,系统阐述了植物分离群体偏分离的研究进展,为后续研究提供有益的参考。

关键词：偏分离作图群体分子标记偏分离热点区域遗传搭车

百合雌蕊中杂交亲和性与不亲和性差异表达基因分析

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北京林业大学学报 2017年第2期39卷 82-91页

作者：王杰贾月慧张克中崔金腾北京农学院园林学院城乡生态环境北京实验室

东方百合与卷瓣组野生百合杂交(简称OS组合),属于亲缘关系最远的组间杂交,杂交障碍最大。挖掘雌蕊中杂交亲和性与不亲和性差异表达基因,有可能解释不亲和性杂交中引起花粉管定向生长异常的机理,进而阐明不亲和性杂交的分子机理,为实施... 详细信息

东方百合与卷瓣组野生百合杂交(简称OS组合),属于亲缘关系最远的组间杂交,杂交障碍最大。挖掘雌蕊中杂交亲和性与不亲和性差异表达基因,有可能解释不亲和性杂交中引起花粉管定向生长异常的机理,进而阐明不亲和性杂交的分子机理,为实施克服杂交不亲和障碍技术措施提供依据。本研究采用抑制消减杂交技术(SSH技术),分别以不亲和性杂交和亲和性杂交的东方百合雌蕊为试验组(tester)和驱动组(driver),建立正向抑制消减杂交文库,随机挑选180个阳性克隆,经过测序、去劣、去冗余、序列比对,有113个EST与数据库中的已知序列具有同源性,最终获得10个差异表达基因。采用RT-PCR技术对10个差异表达基因进行验证,其中有1个基因在不亲和性杂交的雌蕊中表达上调、7个基因表达下调、2个基因无明显变化。对差异表达基因进行功能注释及分类,差异表达基因主要集中于信号转导(包括丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶PP2A-3、钙依赖蛋白激酶CDPK、小G结合蛋白)、抗逆防御(包括分子伴侣(clp B)、过氧化氢酶CAT2)、转运(包括质膜ATPase、焦磷酸酶质子泵)、蛋白命运(包括60S核糖体蛋白)等功能类别。据此推测,在东方百合×山丹组(系)间不亲合性杂交育种过程中,可能引起雌蕊与花粉管信号交流异常、物质转运能力减弱和雌蕊耐受逆境能力降低,从而导致杂交不亲和性。

关键词：百合杂交不亲和抑制消减杂交雌蕊差异表达基因

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矮牵牛PhLcyB基因的克隆及功能分析

基因组学与应用生物学 2020年第11期39卷 5171-5179页

作者：韩璇梁晶丁榕崔金腾张克中北京农学院园林学院北京102206 北京农学院城乡生态环境北京实验室北京102206 北京市乡村景观规划设计工程技术研究中心北京102206 北京林果业生态环境功能提升协同创新中心北京102206

本研究以矮牵牛为实验材料,利用VIGS技术验证矮牵牛类胡萝卜素代谢途径关键酶基因PhLcyB的功能,为探究植物叶片中类胡萝卜素的代谢调控的分子机制及类胡萝卜素在叶片呈色方面的作用机理提供理论依据。本实验克隆获得了PhLcyB基因的完整... 详细信息

本研究以矮牵牛为实验材料,利用VIGS技术验证矮牵牛类胡萝卜素代谢途径关键酶基因PhLcyB的功能,为探究植物叶片中类胡萝卜素的代谢调控的分子机制及类胡萝卜素在叶片呈色方面的作用机理提供理论依据。本实验克隆获得了PhLcyB基因的完整ORF序列,通过VIGS技术构建了TRV-PhLcyB和TRV-PhCHS重组载体,通过侵染发现TRV-PhLcyB侵染的的矮牵牛植株叶片出现大面积白化现象,花瓣颜色没有明显变化。进行叶片生化检测后,发现PhLcyB基因沉默后叶片中类胡萝卜素含量明显降低,尤其是叶黄素降低明显,同时叶片中叶绿素a和叶绿素b含量明显降低。PhLcyB基因对矮牵牛叶片中类胡萝卜素(尤其是叶黄素)的代谢调节有重要作用。

关键词：矮牵牛(Petunia hybrida) VIGS 类胡萝卜素番茄红素β-环化酶

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林学专业植物栽培生理实验室建设与改革

教育教学论坛 2018年第4期 265-266页

作者：崔金腾北京农学院园林学院北京102206

植物栽培生理是兼具植物生理学和栽培学两方面内容的传统学科。植物栽培生理实验技术被广泛应用在各大农业院校中。本文结合林学专业特点,针对这些矛盾提出优化实验室教学方式与授课内容、完善研究生植物栽培生理实验室平台设施与投入... 详细信息

植物栽培生理是兼具植物生理学和栽培学两方面内容的传统学科。植物栽培生理实验技术被广泛应用在各大农业院校中。本文结合林学专业特点,针对这些矛盾提出优化实验室教学方式与授课内容、完善研究生植物栽培生理实验室平台设施与投入等措施。

关键词：林学植物栽培生理实验平台与建设

三倍体OT百合与二倍体东方百合组间杂交育种

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分子植物育种 2017年第8期15卷 3166-3172页

作者：曹潇崔金腾张克中贾月慧北京农学院园林学院北京102206 城乡生态环境北京实验室北京102206 北京乡村景观规划设计工程技术研究中心北京102206 北京农学院植物科技学院北京102206

本研究旨在探讨三倍体OT百合与二倍体东方百合系间杂交育种规律,培育系间杂种。采用常规压片法,分析母本染色体核型。采用切花柱及柱头直接授粉技术,进行OT×O系间杂交;在授粉后不同时间,采用胚珠直接接种法进行胚抢救。本研究中作母本... 详细信息

本研究旨在探讨三倍体OT百合与二倍体东方百合系间杂交育种规律,培育系间杂种。采用常规压片法,分析母本染色体核型。采用切花柱及柱头直接授粉技术,进行OT×O系间杂交;在授粉后不同时间,采用胚珠直接接种法进行胚抢救。本研究中作母本的6个OT百合品种均为三倍体。柱头直接授粉技术明显优于切花柱授粉技术,前者的结果率及结籽率明显高于后者。24个OT(♀)×O(♂)杂交组合中,有16个组合能结果,占66.67%;能结果的杂交组合,大部分能收获饱满种子,结籽率在2.49%~16.78%之间。4个O(♀)×OT(♂)反交组合、6个OT(♀)×OT(♂)自交组合均未能结果。胚抢救60 d后,授粉60 d后进行胚抢救最有效,胚珠萌发最快,各组合出苗率在5.26%~18.56%之间。上述研究初步揭示了百合三倍体OT(♀)×二倍体O(♂)杂交育种规律,为创造非整体倍体变异、培育系间杂交新品种奠定了基础。

关键词：百合百合组间杂交倍性间杂交胚抢救

百合水通道蛋白LotNIP5-1基因的克隆及表达分析

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中国农业大学学报 2017年第3期22卷 23-31页

作者：薛晓霞邵杨张克中崔金腾北京农学院园林学院北京102206

为研究NIP5-1基因(Nodulin26-like intrinsic protein)在百合生长发育方面的作用机理,利用RACE技术克隆得到百合NIP5-1基因的全长cDNA序列。运用多个软件进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)及RT-PCR技术检测其表达特性。... 详细信息

为研究NIP5-1基因(Nodulin26-like intrinsic protein)在百合生长发育方面的作用机理,利用RACE技术克隆得到百合NIP5-1基因的全长cDNA序列。运用多个软件进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)及RT-PCR技术检测其表达特性。结果表明:1)百合NIP5-1基因全长为1 492bp,包含1个900bp的完整开放阅读框(Open reading frame,ORF),共编码299个氨基酸;2)百合NIP5-1蛋白属于跨膜通道蛋白MIP超家族。具有6个跨膜区;在B、E环分别具有NIP5-1蛋白特有的NPS、NPV模体,具有该蛋白Ar/R filter分子筛特有的AIGR模体;与小果野芭蕉、香瓜、葡萄、黄瓜、番茄的相似性分别为86%、83%、84%、83%和82%;3)荧光定量结果显示,百合NIP5-1基因在茎中表达量最高,在花瓣中表达量较低,在叶、鳞茎、根中表达量均极低。RTPCR半定量检测显示,其在"湿"柱头上表达量显著高于"干"柱头,这与转录组测序结果相符合。上述研究暗示,百合NIP5-1可能是硼酸通道蛋白,在促进茎生长及生殖活动中发挥作用。

关键词：百合 NIP5-1基因克隆序列分析表达分析

百合类胡萝卜素代谢途径关键酶基因的分析及LoLcyB的克隆

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分子植物育种 2018年第14期16卷 4520-4529页

作者：梁晶王莉丁榕崔金腾张克中北京农学院园林学院北京102206 城乡生态环境北京实验室北京102206 北京市乡村景观规划设计工程技术研究中心北京102206

本研究以东方百合品种‘Justina’叶片的5个生长阶段(10 d,25 d,50 d,75 d和100 d)和生长100 d的花柱、花药、花瓣、叶片、茎、鳞茎和根这7个不同部位为试验材料,采用有机溶剂法测量百合类胡萝卜素和叶绿素含量,根据转录组文库测序结果... 详细信息

本研究以东方百合品种‘Justina’叶片的5个生长阶段(10 d,25 d,50 d,75 d和100 d)和生长100 d的花柱、花药、花瓣、叶片、茎、鳞茎和根这7个不同部位为试验材料,采用有机溶剂法测量百合类胡萝卜素和叶绿素含量,根据转录组文库测序结果对百合类胡萝卜素代谢途径的12个关键酶基因(PSY,PDS,Z-ISO,ZDS,CRTISO,LCYB,LCYE,%HYB,VDE,ZEP,CCS和NCED)进行半定量表达分析,并克隆百合LCYB基因的ORF序列,并对其进行相关的生物信息学分析。结果显示,在百合叶片生长的5个不同阶段和百合成熟期的7个不同部位中,类胡萝卜素和叶绿素含量出现显著差异的现象,在不同生长阶段和不同部位12个关键酶基因的表达量各不相同。LCYB基因的完整开放阅读框(ORF)被克隆得到,全长1 503 bp,编码500个氨基酸,具有典型的Carotene Cycl超级家族保守区域特征,在已知全基因组植物中与小果野蕉(Musa acuminata)亲缘关系最近。本研究为百合类胡萝卜素代谢途径的进一步研究,深入了解百合花色和叶色合成的分子机理提供了坚实的理论基础。

关键词：百合类胡萝卜素代谢途径 LoLcyB 半定量PCR

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东方百合系内杂交授粉技术与胚抢救技术研究

西北植物学报 2014年第6期34卷 1119-1124页

作者：邵杨温韦华崔金腾贾月慧张克中北京农学院园林学院北京102206 北京农学院植物科技学院北京102206

研究了东方百合系内杂交授粉技术及胚抢救技术。结果表明:(1)在组合‘Justina’×‘Shela’中,采用柱头直接授粉,花粉管在花柱中向下定向生长,在子房中向胚珠定向生长;采用切花柱授粉,花粉管在花柱切口及子房中发生不同程度无向性生长;... 详细信息

研究了东方百合系内杂交授粉技术及胚抢救技术。结果表明:(1)在组合‘Justina’×‘Shela’中,采用柱头直接授粉,花粉管在花柱中向下定向生长,在子房中向胚珠定向生长;采用切花柱授粉,花粉管在花柱切口及子房中发生不同程度无向性生长;残留花柱越长,进行胚珠定向的花粉管数量越多,获得的饱满种子越少,采用柱头直接授粉获得的饱满种子最多。(2)采用柱头直接授粉对东方百合系内56个组合进行杂交实验,仅1个组合未获得饱满胚珠、3个组合获得胚珠少于10个,其余52个组合获得大量饱满胚珠,初步表明此法可作为东方百合系内杂交通用授粉技术。不同胚抢救技术试验结果显示,授粉约70d后采用切胚珠接种比胚珠直接接种的杂种胚萌动快、萌发率高,而且前者的胚抢救效率也明显高于授粉40d后的"剥胚式接种"。研究认为,授粉约70d后采用"切胚珠接种"可作为东方百合系内杂交通用胚抢救技术。

关键词：东方百合系内杂交授粉技术花粉管定向胚抢救