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基因组原位杂交技术在甘蔗研究中的应用

分子植物育种 2024年第8期22卷 2639-2647页

作者：张静刘家勇经艳芬林秀琴云南省农业科学院甘蔗研究所云南省甘蔗遗传改良重点实验室开远661699 云南省农业科学院甘蔗研究所瑞丽育种站瑞丽678600

甘蔗野生种和近缘属植物中含有许多抗病和高糖优良性状基因,通过杂交育种将这些基因引入到甘蔗中,以期获得性状优良的突破性甘蔗品种,对甘蔗产业发展具有重要意义。基因组原位杂交技术(GISH)自问世以来,在植物多倍体物种起源、杂交后代... 详细信息

甘蔗野生种和近缘属植物中含有许多抗病和高糖优良性状基因,通过杂交育种将这些基因引入到甘蔗中,以期获得性状优良的突破性甘蔗品种,对甘蔗产业发展具有重要意义。基因组原位杂交技术(GISH)自问世以来,在植物多倍体物种起源、杂交后代亲本染色体来源及组成的鉴定、染色体行为及核型分析等方面应用广泛。应用GISH技术分析甘蔗杂交后代的染色体遗传方式具有重要意义,其结果可为育种家制定甘蔗杂交育种计划和选择好的杂交方式提供细胞学参考依据,进而可以增加甘蔗育种的精确性,提高甘蔗育种效率。本研究概括了基因组原位杂交技术及其与其他技术相结合在植物研究中的应用,简述了GISH技术在甘蔗育种研究中的应用情况,并对该技术可能为甘蔗研究带来的发展应用进行了展望。

关键词：基因组原位杂交甘蔗遗传育种

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卷叶木薯及其突变体叶片的比较转录组分析

作物学报 2024年第8期50卷 2143-2156页

作者：肖明昆严炜宋记明张林辉刘倩段春芳李月仙姜太玲沈绍斌周迎春沈正松熊贤坤罗鑫白丽娜刘光华云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所云南保山678000 热带作物生物育种全国重点实验室云南昆明650205 云南省农业科学院国际农业研究所云南昆明650205

为解析卷叶木薯叶片异常发育的分子调控机制及代谢通路,以正常卷叶木薯叶片(JY)、突变株展叶叶片(ZY)和突变株卷叶叶片(BJ)为试验材料,基于转录组测序(RNA-seq)数据进行生物信息学分析。DESeq差异分析结果显示,ZY vs BJ、JY vs ZY、JY v... 详细信息

为解析卷叶木薯叶片异常发育的分子调控机制及代谢通路,以正常卷叶木薯叶片(JY)、突变株展叶叶片(ZY)和突变株卷叶叶片(BJ)为试验材料,基于转录组测序(RNA-seq)数据进行生物信息学分析。DESeq差异分析结果显示,ZY vs BJ、JY vs ZY、JY vs BJ分别有327(255个上调,72个下调)、1085(337个上调,748个下调)、689(381个上调,308个下调)个DEGs,有19个DEGs是3个比较组共同表达的。GO功能分析显示,DEGs在刺激反应、膜的组成部分、跨膜转运蛋白活性等途径差异显著。KEGG富集分析显示,DEGs在苯丙素的生物合成、植物激素信号转导、内质网中的蛋白加工等通路较为活跃。进一步对变异展叶与同株的卷叶和其他植株正常卷叶的DEGs分析发现集中富集到苯丙素的生物合成途径、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导,这可能是展叶突变体形成的关键因子。展叶与卷叶差异基因的主要KEGG代谢通路有9条,重要差异基因有9个。对不同类型叶片显微分析发现突变后的展叶木薯上表皮细胞层数增加、海绵组织结构变得疏松、维管束细胞减少。研究结果为进一步理解木薯叶片异常发育的分子机制提供了理论指导,为木薯遗传改良、种质创新挖掘提供基因资源和改良策略。

关键词：木薯转录组分析突变差异基因表达

人类白细胞抗原HLA-A基因多态性与HBV携带的相关性研究

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西安交通大学学报(医学版) 2024年

作者：帅莉杨帅叶峻杰杨景成付晓野许彬刘红伟周律康细林高静昆明医科大学附属延安医院云南农业职业技术学院云南省人口和计划生育科学技术研究所云南开放大学昆明市儿童医院

目的探讨人类白细胞抗原（humanleukocyteantigen， HLA）基因多态性与乙型肝炎病毒（HBV）感染的相关性。方法收集云南省昆明市延安医院健康体检者静脉血样本501例，采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测HBV二对半，根据HBV二对半检测... 详细信息

目的探讨人类白细胞抗原（humanleukocyteantigen， HLA）基因多态性与乙型肝炎病毒（HBV）感染的相关性。方法收集云南省昆明市延安医院健康体检者静脉血样本501例，采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测HBV二对半，根据HBV二对半检测结果分为HBV携带组和既往感染组以及健康对照组3组，用序列特异性引物聚合酶链反应（polymerasechainreactionwithsequencespecificprimers，PCR-SSP）基因分型技术检测HLA-A抗原的基因型，将HBV携带组和健康对照组以及HBV既往感染组和健康对照组的HLA-A基因多态性的分布频率进行比较。采用SPSS17.0软件进行数据统计分析。结果 HBV携带组HLA-A2阳性数占比63.04%，等位基因频率数占比42.23%；而健康对照组HLA-A2阳性数占比47.49%，等位基因频率数占比31.29%；携带者的HLA-A2阳性率和等位基因频率差异有统计学意义（P0.05）。健康对照组基因分布频率总体与中华骨髓库发布的中国常见及确认的HLA-A等位基因表一致。结论：HLA-A2基因可能是慢性乙型肝炎HBV携带者的易感基因。

关键词：人类白细胞抗原(HLA) 基因多态性 HLA-A2 乙型肝炎病毒(HBV)

橡胶树HbHsfB4b基因的克隆、组织特异性表达及亚细胞定位分析

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分子植物育种 2024年第4期22卷 1086-1095页

作者：余文才李言亚华金和丽岗云南省热带作物科学研究所景洪666100 中国热带农业科学院橡胶研究所农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室海口571101

热激转录因子(heat shock transcription factor,Hsf)在植物组织发育、结构发生和非生物胁迫响应等方面具有重要的调控作用。为了研究Hsf在橡胶树抵御逆境中的调控功能,本研究基于橡胶树基因组数据库克隆橡胶树HbHsfB4b基因全长开放阅... 详细信息

热激转录因子(heat shock transcription factor,Hsf)在植物组织发育、结构发生和非生物胁迫响应等方面具有重要的调控作用。为了研究Hsf在橡胶树抵御逆境中的调控功能,本研究基于橡胶树基因组数据库克隆橡胶树HbHsfB4b基因全长开放阅读框序列,通过构建瞬时表达载体,明确亚细胞定位,采用RT-qPCR技术检测其在橡胶树不同发育组织中的表达量。结果显示,HbHsfB4b基因全长开放阅读框为1080 bp,编码359个氨基酸,分子量为40.25 kD,理论等电点为7.28,亲水性蛋白,该蛋白由3个α-螺旋和4个β-折叠组成。序列比对分析显示,橡胶树HbHsfB4b蛋白与麻风树JcHsfB4和蓖麻RcHsfB4蛋白相似性较高,分别为91.99%和87.98%。RT-qPCR分析结果显示,HbHsfB4b在古铜期叶片中表达量最高。HbHsfB4b蛋白定位于细胞核。本试验为进一步研究HbHsfB4b基因在橡胶树中的生物学功能提供参考。

关键词：橡胶树 HbHsfB4b 基因克隆亚细胞定位表达分析

低甲烷排放转基因水稻对土壤微生物群落的影响

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生态学报 2024年第15期44卷 6667-6683页

作者：宋亚娜张珊珊胡太蛟吴明基福建省农业科学院生物技术研究所福建省农业遗传工程重点实验室福州350003

低甲烷排放转基因水稻是实现水稻低碳生产的理想材料。土壤微生物驱动了稻田甲烷的产生,低甲烷排放转基因水稻土壤微生物群落组成的变化不仅影响稻田甲烷排放,也关系到土壤微生态系统的稳定性。通过对细菌16S rRNA基因、真菌ITS基因的... 详细信息

低甲烷排放转基因水稻是实现水稻低碳生产的理想材料。土壤微生物驱动了稻田甲烷的产生,低甲烷排放转基因水稻土壤微生物群落组成的变化不仅影响稻田甲烷排放,也关系到土壤微生态系统的稳定性。通过对细菌16S rRNA基因、真菌ITS基因的高通量测序及mcrA、nifH、amoA和nirS等功能基因的荧光定量PCR,分析了低甲烷排放转基因水稻(86R27-3)与野生型水稻(MH86)土壤微生物群落间的差异。结果显示:稻田土壤细菌群落的α-多样性指数在86R27-3与MH86间无明显差异,且仅在水稻分蘖期86R27-3的土壤真菌群落多样性指数Shannon、Simpson及均匀度指数Pielou_e显著高于MH86(P生育期内的其未定义腐生物银耳目、嗜热囊菌科、镰刀菌属及韦斯特氏菌功能群丰度显著降低(P所述,低甲烷排放转基因水稻(86R27-3)对土壤细菌或真菌的群落组成没有影响,但可引起主要细菌或真菌种类的相对丰度及某些细菌或真菌功能群丰度发生变化,并显著降低了稻田土壤微生物功能基因丰度。

关键词：低甲烷排放转基因水稻微生物群落功能基因高通量测序

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中国小麦抗条锈病基因育种利用现状与策略

中国农业科学 2024年第1期57卷 34-51页

作者：刘志勇张怀志白斌李俊黄林徐智斌陈永兴刘旭曹廷杰李淼淼陆平吴秋红董玲丽韩玉林殷贵鸿胡卫国王西成赵虹闫素红杨兆生畅志坚王涛杨武云刘登才李洪杰杜久元中国科学院遗传与发育生物学研究所/植物细胞与染色体工程国家重点实验室/种子创新研究院中国科学院大学现代农业科学学院海南崖州湾种子实验室甘肃省农业科学院小麦研究所四川省农业科学院作物研究所四川农业大学小麦研究所中国科学院成都生物研究所中国农业科学院棉花研究所河南省农业科学院小麦研究所周口市农业科学院河南农业大学农学院山西农业大学农学院/作物科学研究所中国农业科学院作物科学研究所

小麦条锈病是中国重要的流行性真菌病害，严重威胁国家粮食安全。通过持续应用抗病品种和植保措施，小麦条锈病在中国得到了较好的控制。然而，随着全球气候变化、栽培制度的变革、育种方法技术的改进、产量水平的提高及条锈菌群体结构... 详细信息

小麦条锈病是中国重要的流行性真菌病害，严重威胁国家粮食安全。通过持续应用抗病品种和植保措施，小麦条锈病在中国得到了较好的控制。然而，随着全球气候变化、栽培制度的变革、育种方法技术的改进、产量水平的提高及条锈菌群体结构和毒性频率的不断变异，有必要对新时期小麦抗条锈病基因育种利用现状进行科学评估，以期为广谱持久多抗小麦品种的培育提供依据。本文通过对近年来中国西南、西北和黄淮主产区小麦品种（系）的条锈病抗性进行系统的抗病鉴定、遗传分析和抗条锈病基因分子标记的定位和检测，总结了中国小麦育种中主要抗条锈病基因的利用情况，对中国小麦抗条锈病基因发掘与种质创新、小麦育种中利用的主要抗条锈病基因、新时期抗条锈病基因利用的策略、小麦育种中抗条锈病基因选择和鉴定等进行了论述，并对新时期小麦抗条锈病育种发展方向进行了展望。

关键词：小麦条锈菌兴衰循环持久抗性基因聚合种质创新

冠层活性相关性状全基因组关联分析及其对产量性状遗传效应的解析

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中国农业科学 2024年第4期57卷 627-637页

作者：李法计程敦公余晓丛闻伟锷刘金栋翟胜男刘爱峰郭军曹新有刘成宋健民刘建军李豪圣山东省农业科学院作物研究所/小麦玉米国家工程研究中心/农业农村部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/山东省小麦技术创新中心/济南市小麦遗传改良重点实验室菏泽学院农业与生物工程学院(牡丹学院) 遵义医科大学细胞生物学教研室中国农业科学院作物科学研究所

【目的】冠层活性是反映作物生长发育的重要指标，发掘小麦冠层活性相关基因并分析其与产量性状的关系，为解析产量遗传结构和辅助育种提供理论支撑。【方法】以166份国内外小麦品种为材料，将其种植于河南安阳和安徽濉溪，结合已构建... 详细信息

【目的】冠层活性是反映作物生长发育的重要指标，发掘小麦冠层活性相关基因并分析其与产量性状的关系，为解析产量遗传结构和辅助育种提供理论支撑。【方法】以166份国内外小麦品种为材料，将其种植于河南安阳和安徽濉溪，结合已构建的包含326 570个来源于小麦90K和660K SNP芯片标记的高密度整合物理图谱，对苗期和花后10 d归一化植被指数(NDVI-S和NDVI-10)及花后10 d旗叶叶绿素含量(Chl-10)进行关联分析，并与前期利用相同材料得到的产量相关性状结果进行比较。【结果】NDVI-S、NDVI-10和Chl-10在基因型、环境及基因型×环境互作间变异方差均达极显著(P遗传力(hb2)分别为0.81、0.81和0.91。分别检测到13、12和15个与NDVI-S、NDVI-10和Chl-10显著相关的位点，其中，有12、11和12个为新位点，5个位点与2个以上性状有关。166份小麦品种含有NDVI-S、NDVI-10和Chl-10优异等位基因数变幅分别为4-11、3-11和4-12，且随着优异等位基因数目增加其对应表型值呈递增趋势。NDVI-S与千粒重、粒长和粒宽显著正相关(P<0.01);Chl-10与产量和旗叶宽显著正相关(P<0.01)，与单位面积穗数、株高和穗下节长显著负相关(P<0.01)。检测到7个同时与产量和冠层活性相关的多效性位点。【结论】NDVI-S可用于品种产量性状的选择，检测到的稳定位点和多效性位点可在开发标记后用于育种材料的检测。

关键词：小麦冠层活性产量归一化植被指数叶绿素含量关联分析

盐胁迫下不同基因型核桃实生幼苗生长及生理响应

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林业科学 2024年第2期60卷 65-77页

作者：姬新颖唐佳莉李敖郑旭王红霞张俊佩林木遗传育种全国重点实验室、国家林业和草原局林木培育重点实验室、中国林业科学研究院林业研究所北京100091 河北农业大学山区研究所、河北省山区农业技术创新中心、国家北方山区农业工程技术研究中心保定071000

【目的】研究不同基因型核桃实生幼苗对盐胁迫的生长及生理响应状况,综合评价其耐盐能力,为盐碱地区耐盐品种的筛选提供参考。【方法】以新新2号(JX2)、温185(JW185)、扎343(JZ343)和辽宁1号(JL1)共4种基因型种子的当年生实生苗为材料,... 详细信息

【目的】研究不同基因型核桃实生幼苗对盐胁迫的生长及生理响应状况,综合评价其耐盐能力,为盐碱地区耐盐品种的筛选提供参考。【方法】以新新2号(JX2)、温185(JW185)、扎343(JZ343)和辽宁1号(JL1)共4种基因型种子的当年生实生苗为材料,以不同浓度NaCl溶液(0、50、100、200和300 mmol·L^(-1))进行胁迫处理,观测幼苗生长状况,测定处理不同天数(6、12、18和24天)的光合参数、膜透性、渗透调节物质、酶活性和内源激素含量等相关生理指标,对4种基因型的耐盐能力进行综合评价。【结果】1)盐胁迫条件下,4种基因型幼苗的生长受到不同程度的影响,各基因型的叶片均表现出了不同程度的枯黄、卷曲和脱落等盐害症状,苗高增量、地径增量及植株干质量等生长指标随NaCl浓度的增加呈下降趋势,其中,JX2生长状况相对较好,受抑制程度较轻。2)随盐浓度的增加和胁迫时间的延长,各基因型的叶绿素含量和光合参数总体呈下降趋势,JX2较对照的降幅较小,表现较好。3)随盐浓度的增加和胁迫时间的延长,相对电导率(REC)和丙二醛(MDA)含量总体呈上升趋势,其中,JX2的REC值和MDA含量较低,较对照增幅较小,JZ343则相反。4)随盐浓度的增加和胁迫时间的延长,脯氨酸(Pro)含量总体呈上升趋势,可溶性糖(SS)和酶活性总体表现为先增加后减少,其中,JX2积累的Pro和SS较多,并且JX2的酶活性较高。5)在内源激素方面,促进脱落酸(ABA)生成的同时抑制了生长素(IAA)等的合成。【结论】盐胁迫显著影响各基因型幼苗的生长和光合作用,使其叶片细胞光合活性降低,植株生长减缓,幼苗能够通过增加渗透调节物质含量、提高酶活性、调节自身激素平衡等机制来应对盐胁迫。通过综合评价可知,4种基因型耐盐能力的大小顺序为:JX2>JW185>JL1>JZ343。

关键词：核桃盐胁迫生长指标生理响应主成分分析

基于全长转录组的蚕豆WRKY基因家族分析及耐盐胁迫相关候选基因挖掘

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江苏农业学报 2024年第1期40卷 14-30页

作者：周恩强周瑶姚梦楠王学军赵娜缪亚梅王永强薛冬李波汪凯华顾春燕魏利斌江苏沿江地区农业科学研究所江苏南通226012

WRKY基因是植物特有的转录因子基因,能够调控植物的生长发育和胁迫响应。为了鉴定蚕豆WRKY基因家族成员,揭示其进化关系并挖掘与盐胁迫相关的候选WRKY基因,本研究在完成蚕豆全长转录组测序(9个样品)和二代转录组测序(27个样品)的基础上... 详细信息

WRKY基因是植物特有的转录因子基因,能够调控植物的生长发育和胁迫响应。为了鉴定蚕豆WRKY基因家族成员,揭示其进化关系并挖掘与盐胁迫相关的候选WRKY基因,本研究在完成蚕豆全长转录组测序(9个样品)和二代转录组测序(27个样品)的基础上,利用生物信息学方法对WRKY转录因子基因进行鉴定与分析,并通过拟南芥同源基因比对挖掘盐胁迫相关的候选VfWRKY基因。结果表明,蚕豆全长转录组测序共获得53.84 Gb数据量,通过比对和校正最终获得58885条转录本序列信息;基于蚕豆全长转录组共鉴定出113个WRKY家族成员,氨基酸数目为153~737 aa,等电点为4.84~9.87,113个WRKY家族蛋白质全部定位于细胞核中;根据拟南芥WRKY家族系统发育特征,VfWRKY基因家族可分为3组,分别为group 1(38个VfWRKY)、group 2(61个VfWRKY)、group 3(14个VfWRKY);Motif 1和Motif 3是VfWRKY基因家族的特征基序,并对应WRKY保守结构域,在进化过程中较为保守;VfWRKY基因家族主要富集在植物MAPK信号通路、植物与病原菌相互作用和剪接体3个通路中;通过同源比对,在蚕豆中发现14个盐胁迫相关候选WRKY基因,且主要在根中高表达。该研究结果为蚕豆的遗传学研究提供了丰富的参考数据,也为创制耐盐蚕豆新品种提供了基因信息。

关键词： WRKY基因蚕豆全长转录组盐胁迫进化分析