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盐胁迫下玉米基因表达谱分析

盐胁迫下玉米基因表达谱分析

作者：卿冬进广西大学

学位级别：硕士

在本实验室保存的玉米EST文库中随机挑选代表11855个假定独立转录本(TUT)的EST克隆，经过大规模的PCR扩增，制备了包含11855个TUTs的玉米cDNA阵列。玉米三叶期是对渗透胁迫较敏感的重要生理时期，本试验利用水培的方法，培养了三叶期的... 详细信息

在本实验室保存的玉米EST文库中随机挑选代表11855个假定独立转录本(TUT)的EST克隆，经过大规模的PCR扩增，制备了包含11855个TUTs的玉米cDNA阵列。玉米三叶期是对渗透胁迫较敏感的重要生理时期，本试验利用水培的方法，培养了三叶期的玉米幼苗，经过100mM NaCl处理后，利用cDNA阵列杂交技术，研究了玉米叶与根的基因表达谱变化。结果表明，在盐胁迫下玉米叶和根有不同的基因表达谱。在叶子部分，共鉴定出206个差异表达基因，单独上调表达基因130个，单独下调表达基因72个，其中4个基因是在不同时间点相反表达;根中共鉴定出90个差异表达基因，上调表达基因50个，下调表达基因40个，没有发现与叶子共同差异表达基因。在撤胁迫48h时，叶子中鉴定出27个响应基因，根中鉴定出33个响应基因。K-means均值聚类表明盐胁迫及其撤胁迫叶和根组织有不同的基因表达模式。在叶和根胁迫响应的有Mips功能分类基因中，分别有46.2％和53.3％的基因是与物质能量代谢相关的;叶和根中撤胁迫响应的有功能分类基因中分别有100％和50％的基因与物质能量代谢有关，表明盐胁迫对玉米生长过程的物质能量代谢有很大影响。在盐胁迫及其撤胁迫下还鉴定出5个差异表达基因与信号转导相关。利用MapMan软件对部分差异表达基因的代谢途径分析，表明相应功能的基因有着对应的代谢路径功能作用位点。部分有功能的上调表达基因被鉴定是与抗盐胁迫有密切联系，未知功能基因为新基因发现提供了研究的基础。荧光定量PCR验证了cDNA阵列杂交数据有很好的可靠性。

关键词：玉米盐胁迫 cDNA阵列基因表达谱代谢途径

利用CRISPR/Cas9技术改良三系杂交稻恢复系外观品质

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西南农业学报 2023年第9期36卷 1835-1842页

作者：黄娟高利军李经成周维永邓国富潘英华卿冬进陈韦韦伍豪戴高兴广西农业科学院水稻研究所/广西水稻遗传育种重点实验室南宁530007 广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室南宁530007 广西农业科学院南宁530007

【目的】通过CRISPR/Cas9技术同时编辑多个粒型基因,获得粒长增加、粒宽降低的理想粒型,快速提高三系杂交稻恢复系的外观品质,为三系杂交稻提供优良亲本材料。【方法】利用CRISPR/Cas9技术在恢复系桂恢582(GH582)中同时敲除粒型基因GS3... 详细信息

【目的】通过CRISPR/Cas9技术同时编辑多个粒型基因,获得粒长增加、粒宽降低的理想粒型,快速提高三系杂交稻恢复系的外观品质,为三系杂交稻提供优良亲本材料。【方法】利用CRISPR/Cas9技术在恢复系桂恢582(GH582)中同时敲除粒型基因GS3、GW8和TGW3,在T2代选择突变位点纯合无标记基因且符合预期目标的单株鉴定为新恢复系,并对新恢复系进行主要农艺性状及透明度、垩白度、垩白粒率等米质相关性状分析。【结果】对恢复系GH582多个不同粒型突变单株的3个突变基因位点进行测序分析,获得4种突变类型:GW8tgw3GS3、GW8TGW3gs3、gw8TGW3gs3和gw8tgw3gs3。结合粒型分析显示gs3和tgw3基因的单独突变均显著增加了籽粒长(P0.05)。米质分析结果显示,由于GH582E米粒长增加,米粒宽降低,使得透明度升高,垩白粒率和垩白度极显著下降(P<0.01),外观品质得到提升。【结论】通过CRISPR/Cas9技术改良粒型可快速提升水稻恢复系的外观品质,促进现有资源的有效利用,提高杂交稻亲本的育种效率。

关键词：粒型 CRISPR/Cas9 恢复系外观品质

水稻冷胁迫响应蛋白OsCML16的外源表达、纯化及质谱验证

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西南农业学报 2023年第6期36卷 1150-1156页

作者：卿冬进邓国富戴高兴潘英华陆春菊李经成周维永陈韦韦梁海福陈荣林广西农业科学院水稻研究所/广西水稻遗传育种重点实验室南宁530007 广西农业科学院南宁530007

【目的】在大肠杆菌中过表达、纯化水稻冷胁迫响应蛋白OsCML16,同时制备OsCML16蛋白抗体提供抗原,为采用该抗体研究水稻OsCML16蛋白的生物学功能提供参考依据。【方法】采用TMHMM 2.0在线分析软件对目的蛋白OsCML16进行跨膜区分析,利用... 详细信息

【目的】在大肠杆菌中过表达、纯化水稻冷胁迫响应蛋白OsCML16,同时制备OsCML16蛋白抗体提供抗原,为采用该抗体研究水稻OsCML16蛋白的生物学功能提供参考依据。【方法】采用TMHMM 2.0在线分析软件对目的蛋白OsCML16进行跨膜区分析,利用高保真PCR扩增目的基因片段,以基因重组方法构建原核表达载体pET30a-OsCML16,并将重组质粒转入大肠杆菌表达菌株BL21(DE3)中;通过IPTG诱导OsCML16蛋白表达,然后采用亲和层析方法纯化获得目的蛋白,最后运用质谱验证法分析验证蛋白序列的真实性。【结果】通过对OsCML16蛋白跨膜区分析,发现该蛋白不包含跨膜结构,适合外源表达全长蛋白。将OsCML16基因链接至pET30a载体能成功构建原核表达载体pET30a-OsCML16,目的基因序列无突变位点,可用于表达目标蛋白。外源表达的OsCML16蛋白经过SDS-PAGE电泳分析,结果表明,OsCML16蛋白在28℃下可诱导表达,采用亲和层析方法纯化融合蛋白His6-OsCML16-His6,能成功获得分子量约30 kD的目的蛋白。对纯化的蛋白进行质谱验证分析,结果鉴定到3条多肽属于OsCML16蛋白,表明外源表达的蛋白即为OsCML16蛋白。【结论】采用原核表达方法将水稻冷胁迫响应基因OsCML16在大肠杆菌中表达,运用亲和层析技术根据融合蛋白携带组氨酸标签纯化获得融合表达蛋白His6-OsCML16-His6,并以蛋白质谱技术验证该蛋白的序列完全正确,后续可将水稻OsCML16蛋白用于抗体制备及蛋白功能研究。

关键词：水稻冷胁迫 OsCML16蛋白外源表达纯化

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杂交玉米的丛生芽的诱导、植株再生和转化

分子植物育种 2007年第3期5卷 324-328页

作者：任振胜卿冬进陈巧云李有志广西大学生命科学与技术学院广西亚热带生物资源保护利用重点实验室微生物及植物遗传工程教育部重点实验室南宁530005

本文研究了大面积推广的4个玉米杂交品种正大619、农大108、临奥1号和登海1号的丛生芽的诱导和植株再生。在A型诱导培养基上,四个玉米品系芽尖均不能形成丛生芽。在B型诱导培养基上,除登海1号外,正大128、农大108、临奥1号的芽尖能够形... 详细信息

本文研究了大面积推广的4个玉米杂交品种正大619、农大108、临奥1号和登海1号的丛生芽的诱导和植株再生。在A型诱导培养基上,四个玉米品系芽尖均不能形成丛生芽。在B型诱导培养基上,除登海1号外,正大128、农大108、临奥1号的芽尖能够形成丛生芽和分化苗。结果表明,品系和植物激素的组合对丛生芽和分化苗有显著的影响。利用该组培体系只是成功地对正大619和农大108进行了转化,说明该转化系统仍然有玉米基因型特异性的局限。

关键词：杂交玉米芽尖丛生芽块组织再生转化

高产抗褐飞虱三系杂交籼稻新组合特优685的选育

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杂交水稻 2022年第5期37卷 60-62页

作者：刘开强邓国富戴高兴高利军潘英华周维永梁海福陈韦韦李经成黄娟高菊卿冬进广西壮族自治区农业科学院水稻研究所/广西水稻遗传育种重点实验室/广西水稻优质化育种研究人才小高地广西南宁530007 广西壮族自治区农业科学院广西南宁530007 广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室广西南宁530007

特优685是广西壮族自治区农业科学院水稻研究所、广西荃鸿农业科技有限公司和广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室合作,利用不育系龙特浦A与抗褐飞虱恢复系桂685配组育成的感温型三系杂交籼稻新组合。该组合产量高,并携带抗褐飞虱基... 详细信息

特优685是广西壮族自治区农业科学院水稻研究所、广西荃鸿农业科技有限公司和广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室合作,利用不育系龙特浦A与抗褐飞虱恢复系桂685配组育成的感温型三系杂交籼稻新组合。该组合产量高,并携带抗褐飞虱基因Bph3,2020年6月通过广西壮族自治区农作物品种审定委员会审定。

关键词：杂交水稻特优685 抗褐飞虱选育

CRISPR/Cas9系统及其在作物育种中的应用

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南方农业学报 2018年第1期49卷 14-21页

作者：黄娟邓国富高利军高菊卿冬进朱昌兰江西农业大学农学院南昌330045 广西作物遗传改良重点实验室南宁530007 广西农业科学院南宁530007

基因编辑是一项对目的基因进行修饰的新技术,由成簇规律间隔短回文重复序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)及其关联蛋白(CRISPR associated,Cas)组成的系统(CRISPR/Cas)为新一代基因编辑技术,其中Cas9蛋白与CRSPR结合形成的编辑系统CRISPR/Cas9因其简单易操作的特性已广泛应用于植物基因组编辑,发展潜力巨大。文章论述了CRISPR/Cas9系统的作用原理、发展历程及在植物基因组中的定点编辑效应,并分析CRISPR/Cas9在水稻、小麦、玉米等作物育种中的应用现状,发现其在改良水稻产量和质量相关性状、小麦白粉病抗性及玉米乙烯敏感等性状上效果明显。在今后的研究中,应针对不同作物的育种目标,深入了解目标基因的功能作用来设计相应的操作方案,并提高该系统对作物目的基因改良的效率,加强其安全性等,以促进基因编辑在作物育种中的应用,加快育种进程。

关键词：作物育种基因编辑 CRISPR/Cas9系统定点修饰

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亚洲6国普通野生稻群体遗传多样性分析

西南农业学报 2019年第2期32卷 232-240页

作者：黄娟高利军高菊卿冬进朱昌兰周维永广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室/广西作物遗传改良重点实验室广西南宁530007 江西农业大学农学院江西南昌330045 广西农业科学院水稻研究所广西南宁530007

【目的】对6个亚洲国家的普通野生稻群体进行评价,以明确其遗传多样性特征。【方法】利用覆盖水稻12条染色体且多态性显著的25对微卫星分子标记,对来自中国南方4个省区(广西、广东、海南及云南)及与中国相邻的5个亚洲国家(尼泊尔、老挝... 详细信息

【目的】对6个亚洲国家的普通野生稻群体进行评价,以明确其遗传多样性特征。【方法】利用覆盖水稻12条染色体且多态性显著的25对微卫星分子标记,对来自中国南方4个省区(广西、广东、海南及云南)及与中国相邻的5个亚洲国家(尼泊尔、老挝、缅甸、柬埔寨及越南)11个居群的280份普通野生稻进行遗传多样性分析。【结果】所有个体平均等位基因数A=17.32,有效等位基因数Ae=8.71,期望杂合度He=0.87,香农指数I=2.34,基因流Nm=0.72,固定指数F=0.43。供试自然居群中以来自中国海南文昌(WC)的普通野生稻遗传多样性最高(He=0.84),来自越南(VT)的次之(He=0.83),中国广东茂名(GZ)的普通野生稻遗传多样性最低(He=0.43)。通过综合比较发现,6个国家的野生稻资源遗传多样性以越南为最高(He=0.83),中国及老挝(He=0.81)次之,缅甸最低(He=0.32)。通过聚类分析发现,来自东南亚4国的野生稻居群之间、中国广西及广东的野生稻居群之间分别表现出较高的遗传相似性;而中国海南文昌的野生稻居群与东南亚4国的野生稻亲缘关系更近。供试野生稻有11个潜在的遗传分支,并且群体之间存在基因交流。【结论】供试普通野生稻整体遗传多样性丰富,纬度较低且临近东海岸的越南(VT)和中国海南文昌(WC)群体表现出较高的多样性;群体之间的遗传距离与地理位置以及气候条件密切相关。加强收集亚洲各国的野生稻资源,充分分析其遗传多样性将对我国水稻育种工作的推进起到重要作用。

关键词：亚洲普通野生稻居群遗传多样性

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小桐子生殖组织基因表达谱(英文)

中国生物工程杂志 2011年第6期31卷 38-48页

作者：王威魏迪明潘昇卿冬进黄伟成张仕华王磊李凝香港科技大学生命科学部南开大学生命科学院天津300457

虽然表达序列标签(ESTs,mRNA片段序列)已广泛用于高效基因发现和补充基因组注释的工作,最近,与实时荧光定量反转录PCR(qRT-PCR)结合,它也开始应用于种系遗传学、转录谱及其蛋白组学方面。通过对油料木本植物小桐子(J.curcas)的生殖组织... 详细信息

虽然表达序列标签(ESTs,mRNA片段序列)已广泛用于高效基因发现和补充基因组注释的工作,最近,与实时荧光定量反转录PCR(qRT-PCR)结合,它也开始应用于种系遗传学、转录谱及其蛋白组学方面。通过对油料木本植物小桐子(J.curcas)的生殖组织基因表达水平的分析,预期可能找到一些与油脂合成相关的基因。这些研究成果在将来可能用于提高种子产油木质类植物的油产量。为此,分别构建了两个cDNA文库,一共得到9289条平均长度为603bp的EST序列。这些序列经过组装得到4502条独立基因序列(UniSeqs),分别包括1427条重叠群(包含1条以上EST序列)和3075条单一序列(包含1条EST序列)。用Gene Ontology(GO)分类软件对这些组装的序列进行了基因注释,并利用qRT-PCR对其中50条EST序列在叶子,花和种子中的相对表达水平进行了定量分析,发现在两个cDNA文库中有6条高丰度的EST序列(Contig1452,Contig1482,Contig1510,Contig1514,Contig1534和Contig1535)在一或两个小桐子组织中也是高表达。这些基因编码高表达的油脂合成相关蛋白或者转录因子。此实验为小桐子的基因组注释及其在增加公共数据库内储备序列的数量方面提供了EST序列。尤其是实时荧光定量反转录PCR分析验证的6条在cDNA文库中频繁出现的,高丰度的,具有推定功能的EST序列,特别是qRT-PCR检测出的与油脂合成或转录因子相关的EST编码基因群可能在小桐子的油脂合成中起着重要的作用。

关键词：小桐子(麻疯树) 表达序列标签实时荧光定量反转录PCR测序生殖组织油脂合成

缺水和缺铁胁迫对玉米光合作用特性和根生长的影响

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广西农业生物科学 2007年第1期26卷 44-49页

作者：陆海峰潘英华卿冬进任振胜李有志广西大学微生物及植物遗传工程教育部重点实验室广西亚热带生物资源保护利用重点实验室广西南宁530005

研究了缺水胁迫和缺铁胁迫对三叶期玉米(Zea mays)的光合作用特性和根生长的影响。玉米叶部的光合作用均受缺水胁迫和缺铁胁迫影响;短时间(≤2 h)缺水胁迫对光合作用造成的不利影响不能被短时间(24 h)的复水完全消除,而较长时间的缺铁胁... 详细信息

研究了缺水胁迫和缺铁胁迫对三叶期玉米(Zea mays)的光合作用特性和根生长的影响。玉米叶部的光合作用均受缺水胁迫和缺铁胁迫影响;短时间(≤2 h)缺水胁迫对光合作用造成的不利影响不能被短时间(24 h)的复水完全消除,而较长时间的缺铁胁迫(168 h)对光合作用造成的抑制作用可以被短时间(24 h)的补铁措施消除。短时间缺水(≤2 h)或短时间(≤72 h)缺铁不影响根系生长。较长时间的缺铁(168 h)严重限制根的生长并导致根生长畸形,短时间(24 h)补铁不能消除较长时间的缺铁对根的生长带来的不利影响。

关键词：玉米缺水缺铁光合作用根生长