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cDNA文库在棉花基因发掘中的应用

中国农业大学学报 2014年第5期19卷 275-282页

作者：甄军波迟吉娜张建宏杜海英李伟明刘琳琳张香云河北省农林科学院棉花研究所/农业部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室石家庄050051

构建cDNA文库是发掘基因和研究基因功能的重要工具,也是基因组学研究的重要技术手段。棉花作为世界上重要的经济作物之一,研究人员已经构建了大量的棉花cDNA文库,为棉花基因发掘和功能研究积累了丰富的Expressed Sequence Tags(ESTs)资... 详细信息

构建cDNA文库是发掘基因和研究基因功能的重要工具,也是基因组学研究的重要技术手段。棉花作为世界上重要的经济作物之一,研究人员已经构建了大量的棉花cDNA文库,为棉花基因发掘和功能研究积累了丰富的Expressed Sequence Tags(ESTs)资源。本文对近几年来cDNA文库在棉花基因发掘中的应用进行了总结。

关键词：棉花 cDNA文库基因发掘

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彩色小麦基因发掘和种质资源育种利用

植物遗传资源学报 2022年第6期23卷 1549-1571页

作者：徐萍张正斌张锦鹏李芙蓉中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄050022 中国科学院种子创新研究院北京100101 中国农业科学院作物科学研究所北京100081

随着人类对彩色营养功能小麦需求越来越大,彩色小麦遗传研究越来越深入,彩色小麦品种越来越多,但我国彩色小麦种质资源家底不清。为了满足国内外对彩色小麦营养遗传育种方面的迅猛需求,本文综述了彩色小麦基因和种质资源育种利用进展,... 详细信息

随着人类对彩色营养功能小麦需求越来越大,彩色小麦遗传研究越来越深入,彩色小麦品种越来越多,但我国彩色小麦种质资源家底不清。为了满足国内外对彩色小麦营养遗传育种方面的迅猛需求,本文综述了彩色小麦基因和种质资源育种利用进展,首先介绍了彩色小麦基因来源的种质资源,其次介绍了彩色小麦染色体组及系谱,第三是首次全面总结了我国彩色小麦育种和种质资源创新的进展。我国近24年来审定了61个彩色小麦品种,其中紫(黑)粒品种50个,蓝粒小麦品种10个,绿粒小麦品种1个,还育成了19个彩色小麦种质新资源,其中近4年是我国彩色小麦品种审定最多的年份。河南省、山东省、河北省、山西省是我国4大彩色小麦育种和产业化基地。彩色小麦品种大部分来源于彩色小麦和普通小麦杂交,彩色小麦基因主要来自于小麦与野生一粒小麦、野生二粒小麦、偃麦草、黑麦、赖草等远缘杂交。有48个彩色小麦品种籽粒蛋白质含量超过14%,4个彩色小麦品种籽粒蛋白质含量超过18%,4个彩色小麦品种面团稳定时间超过10 min。针对彩色小麦遗传育种和产业化存在的问题,建议作物种质资源保护与利用要遵循“有差异,就选择;能遗传,可定向;有价值,就保藏;需鉴定,要精准;扬其长,广利用”的基本原则。以上资料将为我国彩色小麦遗传育种研究提供大量有用信息和基因种质资源,推动我国彩色小麦遗传育种研究深入发展。

关键词：彩色小麦基因发掘种质资源育种应用

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植物基因组学与种质资源新基因发掘

中国农业科学 2004年第11期37卷 1585-1592页

作者：贾继增黎裕中国农业科学院作物品种资源研究所/农业部作物种质资源与生物技术重点开放实验室中国农业科学院作物品种资源研究所/农业部作物种质资源与生物技术重点开放实验室北京100081

种质资源是基因的载体,如何从种质资源中发掘出新的目标基因是21世纪植物育种所面临的最大挑战之一。近年来,随着植物基因组学的迅猛发展,新的基因发掘方法和技术不断涌现,新基因发掘也产生了各种新的思路和策略。笔者在回顾基因发掘历... 详细信息

种质资源是基因的载体,如何从种质资源中发掘出新的目标基因是21世纪植物育种所面临的最大挑战之一。近年来,随着植物基因组学的迅猛发展,新的基因发掘方法和技术不断涌现,新基因发掘也产生了各种新的思路和策略。笔者在回顾基因发掘历史的基础上,对中国的新基因发掘现状和问题进行了分析,并针对各种基因发掘方法和策略进行了评述,提出了开展新基因发掘的发展方向。

关键词：基因组学种质资源基因发掘

亮氨酸脱氢酶的基因发掘、催化性能及其应用研究

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亮氨酸脱氢酶的基因发掘、催化性能及其应用研究

作者：李静华东理工大学

学位级别：硕士

L-叔亮氨酸是一种重要的手性非天然氨基酸,是合成许多抗肿瘤试剂、HIV蛋白酶抑制剂等药物的关键中间体,并广泛应用于饲料、食品、化妆品、农业和化工等领域。酶法催化前手性酮酸氨化还原生成非天然氨基酸,由于可完全生成光学纯产物,转... 详细信息

L-叔亮氨酸是一种重要的手性非天然氨基酸,是合成许多抗肿瘤试剂、HIV蛋白酶抑制剂等药物的关键中间体,并广泛应用于饲料、食品、化妆品、农业和化工等领域。酶法催化前手性酮酸氨化还原生成非天然氨基酸,由于可完全生成光学纯产物,转化率很高及反应条件温和等优点,已经成为获取非天然手性氨基酸的重要途径之一。本课题通过基因组数据发掘的方法,共筛选出13个对三甲基丙酮酸(TMP)有活力的亮氨酸脱氢酶,其中性能最好的是来源于菌株Exiguobacterium sibiricum的NADH依赖型亮氨酸脱氢酶EsLeuDH。对此酶进行了纯化,并对其酶学性质进行了研究,其最适反应温度为45℃,最适反应pH为9.5;该酶的热稳定性很好,30℃半衰期433.2h,甚至60℃高温下半衰期长达3.1h,但同时特别值得指出的是,当温度低至0℃时,该酶仍有相当高的活力,比活3.8U-mg-1。该酶对其天然底物L-亮氨酸的Km为0.8mM,相应的Vmax为20.0μmol·min-1·mg-1,而对TMP的Km为16.8mM,相应Vmax为200.0μmol·min-1·mg-1,说明TMP也是该酶较适合的一个底物。与已报道的酶相比,LeuDH的底物谱也非常广泛,对大部分脂肪族酮酸都表现出较好的催化活力,但不同的是发现该酶对部分芳香族酮酸也有较高活力,如苯甲酰甲酸,邻氯苯甲酰甲酸等。本研究对高浓度(600mM)的TMP进行了酶促氨化还原反应,并进行了升级规模的反应。在1L反应体系和1.5倍底物当量的葡萄糖存在条件下,不添加任何辅酶,加入78.08g TMP和10g DCW·L-1的共表达重组冻干细胞,反应5.5h后转化率可达99%,ee值可达99%以上,结晶得到62.92g产物,比旋光度值为30.7。,纯度可达99%(HPLC纯),分离得率为80.0%,总转换数(TTN)为55,200,且操作稳定性好,反应24h后EsLeuDH残余活力仍有46%。上述实验结果表明,EsLeuDH在L-叔亮氨酸酶法合成中具有良好的工业应用潜力。

关键词：亮氨酸脱氢酶基因发掘 Exiguobacterium sibiricum 氨化还原三甲基丙酮酸 L-叔亮氨酸双酶共表达

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‘世纪无核梨’生物学特性及其调控基因发掘

‘世纪无核梨’生物学特性及其调控基因发掘

作者：孙洁莹南京农业大学

学位级别：硕士

近年来,关于果实无籽方面的报道越来越多,而在梨上的研究报道并不多见。本研究对‘世纪无核梨’品种进行了果实无籽率的调查统计,并以‘世纪无核梨’以及其亲本‘巴梨’和‘鸭梨’为试材,研究了三者在形态解剖学、激素含量以及生殖器官... 详细信息

近年来,关于果实无籽方面的报道越来越多,而在梨上的研究报道并不多见。本研究对‘世纪无核梨’品种进行了果实无籽率的调查统计,并以‘世纪无核梨’以及其亲本‘巴梨’和‘鸭梨’为试材,研究了三者在形态解剖学、激素含量以及生殖器官上的异同,确定了‘世纪无核梨’种子败育的关键时期,从转录水平上以其亲本‘巴梨’和‘鸭梨’为对照,分析了‘世纪无核梨’种子败育过程中的差异表达基因,并成功克隆了其中的两个关键基因,且构建了超表达载体,为进一步从分子水平深入研究种子败育现象提供基础,也为蔷薇科其它无籽水果的选育提供一定的基因资源。主要结果如下:1.为了解‘世纪无核梨’种子败育发生情况,本研究对其果实的种子败育率进行调查统计,并通过SRAP分子标记鉴定了其亲本,结果表明‘世纪无核梨’无籽率达100%,仅有核的形状,但是无籽,可全部食用;‘巴梨’与‘鸭梨’为‘世纪无核梨’的亲本。为探讨‘世纪无核梨’种子败育的原因,设置了一系列授粉、观察花柱和胚珠发育的试验,结果表明:‘世纪无核梨’种子败育来源于雌性器官,但该品种在生产过程中需要配置授粉品种才能保证它的坐果率。此外通过与其亲本正常有籽梨‘巴梨’和‘鸭梨’的形态解剖结构的观察比较发现:授粉后8d是‘世纪无核梨’果实胚珠开始发生败育的关键时期,与正常亲本比较,胚珠颜色开始变黑,体积开始缩小;授粉12d后胚珠完全变黑变瘪,此时完全败育。选取幼果时期‘世纪无核梨’与其亲本的果肉,并对这些样品的激素含量进行测定,结果发现,与其亲本相比,‘世纪无核梨’果肉中有较高含量的生长素及赤霉素类物质,这是导致其种子败育的原因之一,此外在种子中也可以产生促进果实发育的激素,‘世纪无核梨’果肉中较高含量的生长素及赤霉素类物质弥补了该品种无籽的缺陷,保证了其果实的正常发育。2.为深入探究无籽品种‘世纪无核梨’与其亲本有籽品种‘巴梨’、‘鸭梨’在转录水平上的差异,以‘世纪无核梨’种子发生败育关键时期以及败育前后共三个时期的胚珠组织为试验材料,并以‘巴梨’、‘鸭梨’同时期的材料作为对照,对无籽梨和有籽梨进行转录组研究,并对测序结果进行分析。共18个样品,使用HiSeq 2000测序平台进行测序获得 26,658,800-39,250,026 的clean reads,79.81%-93.35%的 clean reads可以唯一地比对到参考基因组(‘砀山酥梨’和‘巴梨’)。在获得的差异表达基因中,将与种子成熟、胚胎发生和激素信号转导相关基因作为参与种子败育反应的候选基因。我们推测MYB,bHLH,WRKY和NAC等有显著差异表达的转录因子家族在种子败育过程中也起重要作用,并重点分析了 MYB和bHLH转录因子的相互作用。KEGG富集分析发现差异基因多数富集在与脂质代谢和碳水化合物代谢的途径。为验证转录组测序结果的真实可靠性,本研究采用qRT-PCR方法,随机选择了 14个差异表达的基因进行检测,其qRT-PCR的结果与转录组中的表达丰度的变化基本一致。以上结果为进一步揭示‘世纪无核梨’种子败育现象的分子机理奠定了基础,也给蔷薇科其它无籽果实的分子育种提供了一定的基因资源。3.通过RNA-seq以及qRT-PCR结果,我们对一系列具有显著差异表达的候选基因进行克隆并构建表达载体,以期通过转基因试验验证这些基因是否影响种子异常发育。目前在RNA-seq测序结果及qRT-PCR中均有显著上调表达的两个关键基因PbrMYB108(Pbr038922.1)和PbrWRKY75(Pbr042883.1)已克隆并成功构建过表达载体。这为后续验证这两个转录因子是否调控‘世纪无核梨’种子的发育提供一定的基础。

关键词：世纪无核梨生物学特性激素转录组基因发掘

第二届热带亚热带植物资源的遗传多样性与基因发掘利用研讨会 2006年11月23-26日在海南省三亚市召开

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分子植物育种 2006年第3期4卷 392-392,424页

关于召开“热带亚热带植物生物多样性与基因发掘和利用”大会会议通知(详细会议通知请向秘书处索取)

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分子植物育种 2003年第3期 406-426页

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基于种间渐渗的甜瓜属野生优异基因发掘研究

中国瓜菜 2008年第6期21卷 1-3页

作者：陈劲枫作物遗传与种质创新国家重点实验室.南京农业大学园艺学院南京210095

作物近缘野生种中含有诸多栽培作物中所迫切需要的优异基因,通过种间杂交发掘利用这些基因是作物遗传改良的重要途径。本文回顾了栽培黄瓜种间杂交研究相关历史背景,介绍了近年来特异资源创制取得的进展,着重阐述了基于种间渐渗途经发... 详细信息

作物近缘野生种中含有诸多栽培作物中所迫切需要的优异基因,通过种间杂交发掘利用这些基因是作物遗传改良的重要途径。本文回顾了栽培黄瓜种间杂交研究相关历史背景,介绍了近年来特异资源创制取得的进展,着重阐述了基于种间渐渗途经发掘野生优异基因所涉及的科学问题和方法,展望了对黄瓜基因组研究和品种改良的巨大前景。本文对葫芦科其他作物基因发掘具有重要的借鉴和指导意义。

关键词：甜瓜属黄瓜种间杂交基因发掘

第二届热带亚热带植物资源的遗传多样性与基因发掘利用研讨会2006年11月21-24日在海南省三亚市召开

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分子植物育种 2006年第S1期 66-66页