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黄瓜-酸黄瓜异附加系鉴定、果实长度变异及其分子机制

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南京农业大学学报 2024年

作者：刘紫薇冯贤波赵勤政夏磊娄群峰南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质创新利用全国重点实验室

[目的]本文旨在通过分析不同黄瓜-酸黄瓜异附加系的果实差异，探究附加系中酸黄瓜6号染色体导入引起黄瓜果实变短的分子机制，为黄瓜近缘野生种优异性状挖掘和利用提供理论依据。[方法]采用分子标记和Oligo-FISH鉴定黄瓜-酸黄瓜异附加... 详细信息

[目的]本文旨在通过分析不同黄瓜-酸黄瓜异附加系的果实差异，探究附加系中酸黄瓜6号染色体导入引起黄瓜果实变短的分子机制，为黄瓜近缘野生种优异性状挖掘和利用提供理论依据。[方法]采用分子标记和Oligo-FISH鉴定黄瓜-酸黄瓜异附加系中的外源染色体，对栽培黄瓜‘北京截头’（CC3）和不同黄瓜-酸黄瓜异附加系的果实性状进行统计，开展石蜡切片和转录组测序分析，并利用实时荧光定量PCR技术（RT-qPCR）验证转录组测序结果。[结果]共鉴定出7种异附加系材料，分别为附加酸黄瓜6号染色体CC-H06、8号染色体CC-H08、9号染色体CC-H09及10号染色体CC-H10的单体附加系；附加酸黄瓜6和10号染色体CC-H06+H10的双单体附加系；附加酸黄瓜6、7和11号染色体CC-H06+H07+H11及附加酸黄瓜6、7、10、11和12号染色体CC-H06+H07+H10+H11+H12的多单体附加系。表型统计发现，CC-H08、CC-H09和CC-H10材料的子房和果实长度均与CC3相似，而CC-H06材料较CC3明显变短，表明酸黄瓜6号染色体导入会引起CC3果实变短。石蜡切片结果显示，CC-H06的果实细胞相对于CC3较大，但细胞数目却明显减少。转录组分析表明，CC-H06中分别有695和2770个酸黄瓜及CC3来源的差异表达基因，主要富集在植物激素信号转导、玉米素生物合成、二萜生物合成、色氨酸代谢等激素合成通路。RT-qPCR验证分析与转录组测定结果一致，说明结果真实可靠。[结论]酸黄瓜6号染色体导入会引起CC3果实变短和果实细胞数量减少，CC-H06的果实变短与生长素、细胞分裂素和赤霉素等植物激素共同调控有关。

关键词：黄瓜酸黄瓜异附加系果实转录组

甜瓜属异源多倍体不同倍性材料内参基因的筛选及评估

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南京农业大学学报 2024年第2期47卷 205-212页

作者：王盼乔虞夏清翟于菲赵勤政孟雅朱早兵李季陈劲枫南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质创新利用全国重点实验室江苏南京210095 河南农业大学园艺学院河南郑州450002

[目的]多倍化是植物界普遍存在的现象,但是内参基因的缺乏限制了多倍化相关基因表达研究的进程。本文旨在建立一组稳定的内参基因,以提高多倍体目标基因定量的准确性和重复性。[方法]以甜瓜属人工异源四倍体、其二倍体双亲和三倍体后代... 详细信息

[目的]多倍化是植物界普遍存在的现象,但是内参基因的缺乏限制了多倍化相关基因表达研究的进程。本文旨在建立一组稳定的内参基因,以提高多倍体目标基因定量的准确性和重复性。[方法]以甜瓜属人工异源四倍体、其二倍体双亲和三倍体后代为材料,通过实时荧光定量反应(qPCR)比较了10个候选内参基因(UBI-ep、ACT、ACT3、TUA、EF-1α、CACS、TIP41、F-box、CYP和UBQ)的表达丰度,并利用geNorm和NormFinder软件对其表达稳定性进行分析。同时,通过转录组测序(RNA-seq)的方法对候选内参基因进行定量,并统计与荧光定量数据的相关性。[结果]荧光定量结果表明,二倍体黄瓜的CYP表达丰度最高,CT值为15.8;四倍体材料的F-box表达量最低,CT值为30.5。结合geNorm和NormFinder软件结果,一共筛选出4个稳定的参考基因F-box、TIP41、ACT3和ACT。其中F-box和TIP41在多倍性水平下稳定性值M比ACT3和ACT基因的小,但表达丰度低。以ACT3为内参时,qPCR与RNA-seq定量结果极显著相关(R^(2)=0.844,P<0.01),F-box为内参时相关性最小。[结论]当比较不同倍性水平或跨物种的转录本丰度时,需要注意内参基因的选择。针对甜瓜属多种倍性材料的低丰度表达基因,可以选择TIP41作为内参基因;对于高表达基因,可采用ACT3作为内参基因。

关键词：甜瓜属多倍体内参基因实时荧光定量PCR 稳定性

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玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性种质资源鉴定及抗性基因挖掘

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中国农业科学 2024年第13期57卷 2509-2524页

作者：桂翠林马亮王银莹谢富贵赵彩宏王文淼李鑫王青高夕全南京农业大学农学院/作物遗传与种质创新和利用全国重点实验室/江苏省现代作物生产协同创新中心

【目的】玉米茎腐病是我国玉米主产区普遍发生的重要病害之一，自然条件下，玉米茎腐病多由多种病原菌共同侵染造成。筛选抗禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum）和拟轮枝镰孢菌（Fusarium verticillioides）复合侵染的优异玉米种质，鉴... 详细信息

【目的】玉米茎腐病是我国玉米主产区普遍发生的重要病害之一，自然条件下，玉米茎腐病多由多种病原菌共同侵染造成。筛选抗禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum）和拟轮枝镰孢菌（Fusarium verticillioides）复合侵染的优异玉米种质，鉴定与复合病原引起的茎腐病抗性相关数量性状核苷酸（quantitative trait nucleotide,QTN），挖掘抗性候选基因，为玉米抗复合病原抗性分子育种提供基因资源和理论借鉴。【方法】以一个玉米自然群体为试验材料，接种F. graminearum和F. verticillioides复合病原菌，鉴定茎腐病表型；利用全基因组关联分析，筛选显著抗性SNP位点，预测抗病候选基因。【结果】通过田间和室内2个环境下接种复合病原后的茎腐病表型鉴定试验，发现不同来源和亚群的自交系对复合病原侵染的表型差异显著。田间表型鉴定结果表明，收集于中国的自交系普遍抗性较高，而美国的自交系普遍感病性较高；热带及亚热带亚群的自交系抗性较高，混合型亚群的自交系感病性较高。室内表型鉴定结果表明，收集于美国的自交系材料抗性较高，国际玉米小麦改良中心的自交系材料感病性高；硬秆亚群的玉米种质表现较高抗性，混合型亚群的种质表现较高感病性。于田间和室内2个环境下分别筛选出29份和16份对复合病原侵染具有较高抗性水平的种质，2个环境共同筛选到6份抗病种质。基于田间表型GWAS分析，鉴定到18个与复合病原茎腐病抗性显著相关的QTN，挖掘出93个抗病候选基因；有4个基因表现出单倍型变异，且接种后基因表达水平在抗病材料中呈上调趋势。【结论】利用遗传背景丰富的玉米自然群体，在2个环境中共同鉴定出6份玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性材料，可作为潜在的玉米抗茎腐病育种种质资源；挖掘出4个可能参与复合病原菌抗性的候选基因，为玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性育种提供基因资源。

关键词：玉米茎腐病禾谷镰孢菌拟轮枝镰孢菌复合侵染全基因组关联分析抗性基因

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同源四倍体菜薹新材料的创制与品质分析

南京农业大学学报 2024年第4期47卷 643-652页

作者：荆禹铭嵇乐乐肖栋胡春梅侯喜林李英胡君刘同坤南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室/农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室/园艺作物种质创新与利用教育部工程研究中心江苏南京210095 无锡市惠山区洛社镇农业农村局江苏无锡214187

[目的]本文旨在创制优质的菜薹四倍体新材料。[方法]用2 g·L^(-1)秋水仙素溶液点滴二倍体菜薹LCX019幼苗的子叶生长点,通过形态学、解剖学、细胞学与流式细胞仪的方式筛选鉴定出同源四倍体植株,并对二、四倍体植株的农艺性状以及品质... 详细信息

[目的]本文旨在创制优质的菜薹四倍体新材料。[方法]用2 g·L^(-1)秋水仙素溶液点滴二倍体菜薹LCX019幼苗的子叶生长点,通过形态学、解剖学、细胞学与流式细胞仪的方式筛选鉴定出同源四倍体植株,并对二、四倍体植株的农艺性状以及品质特性进行分析比较。[结果]形态学与解剖学结果显示,同源四倍体菜薹在株型、叶片、花、种荚、菜薹等方面表现出“巨大性”的特点;气孔孔径变大,气孔密度下降;花粉粒体积相比二倍体增大,形状呈橄榄球形或不规则形状。细胞学结果显示,四倍体菜薹根尖染色体数目为二倍体的2倍;流式细胞仪的分析结果表明,四倍体的DNA荧光强度约为二倍体的2倍。四倍体菜薹的可溶性糖、有机酸及纤维素含量显著增加76.17%、13.71%和80.34%,叶绿素含量、硝态氮含量显著下降25.01%、45.10%,可溶性蛋白含量无显著变化。通过分析二、四倍体的光响应曲线与光合特性,发现四倍体菜薹LCX019对弱光的利用能力强于二倍体植株。[结论]获得了具有优良品质的菜薹同源四倍体新材料,为菜薹育种提供新的种质资源。

关键词：菜薹同源四倍体秋水仙素光合特性品质鉴定

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茶树NAC转录因子CsNAC79和CsNAC9鉴定及其对非生物胁迫的响应

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西北植物学报 2024年

作者：孔洁玙杨妮罗微胡志航王雅慧庄静南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室南京农业大学园艺学院茶叶科学研究所农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室

[目的]鉴定茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9,并分析它们在干旱、盐、高温、低温、外施ABA和外施GA3胁迫下的表达模式,为进一步解析CsNAC79和CsNAC9转录因子的生物学功能提供参考。[方法]以茶树‘龙井43’为材料,用RT-PCR扩增NAC转... 详细信息

[目的]鉴定茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9,并分析它们在干旱、盐、高温、低温、外施ABA和外施GA3胁迫下的表达模式,为进一步解析CsNAC79和CsNAC9转录因子的生物学功能提供参考。[方法]以茶树‘龙井43’为材料,用RT-PCR扩增NAC转录因子家族基因CsNAC79和CsNAC9,并进行生物信息学分析;用qRT-PCR检测CsNAC79和CsNAC9在茶树6种非生物胁迫下的相对表达量。[结果](1)CsNAC79和CsNAC9分别编码409个和282个氨基酸,且分别在15—150氨基酸位点、11—134氨基酸位点含有NAC家族成员典型的NAM保守结构域。(2)CsNAC79蛋白与中华猕猴桃、柿、洋蓟亲缘关系较近,CsNAC9蛋白与桃、荔枝、榴莲亲缘关系较近;2个NAC转录因子均是亲水性蛋白,皆不含信号肽和跨膜结构;CsNAC79和CsNAC9的启动子区域都含有非生物胁迫响应元件;蛋白质空间结构分析显示,CsNAC79和CsNAC9蛋白主要是由不规则卷曲和α-螺旋组成。(3)表达分析表明:CsNAC79和CsNAC9基因在6种不同非生物胁迫下均上调表达。[结论]茶树CsNAC79和CsNAC9基因响应多种非生物胁迫。

关键词：茶树 NAC转录因子 ABA GA 非生物胁迫表达分析

农杆菌介导的体外萌发花粉玉米转基因方法研究

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玉米科学 2024年第3期32卷 42-52页

作者：韩雅利焦宏业王磊史明山范子洋刘康南京农业大学/作物遗传与种质创新利用全国重点实验室南京210095 邯郸市农业科学院玉米研究室河北邯郸056001

目前,玉米转基因方法主要采用农杆菌介导法和基因枪法,但是这两种方法都需要经过组织培养,实验条件要求较高、耗时长,且受转基因受体的基因型限制。选取杂交种苏玉19为材料,在优化玉米花粉离体萌发培养基的基础上,探索通过农杆菌侵染萌... 详细信息

目前,玉米转基因方法主要采用农杆菌介导法和基因枪法,但是这两种方法都需要经过组织培养,实验条件要求较高、耗时长,且受转基因受体的基因型限制。选取杂交种苏玉19为材料,在优化玉米花粉离体萌发培养基的基础上,探索通过农杆菌侵染萌发花粉将外源基因导入玉米花粉,再将农杆菌侵染后的花粉给雌穗授粉从而获得转基因玉米。通过对培养基配方、培养温度、萌发时间、农杆菌浸染时间等技术因子的优化,建立农杆菌介导的外源基因导入离体萌发花粉的玉米转基因新方法,转化率最高可达7.27%。Southern杂交试验结果表明,外源基因整合到了玉米基因组中,该方法为外源基因导入,具有操作简单、成本低、快速培育高产新品种等优点,为玉米转基因提供技术支撑。

关键词：玉米转基因农杆菌介导花粉离体培养

茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9鉴定及其对非生物胁迫的响应

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西北植物学报 2024年第4期44卷 572-581页

作者：孔洁玙杨妮罗微胡志航王雅慧庄静南京农业大学园艺学院茶叶科学研究所农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室南京210095 南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室南京210095

【目的】鉴定茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9,并分析它们在干旱、盐、高温、低温、外施ABA和外施GA3胁迫下的表达模式,为进一步解析CsNAC79和CsNAC9转录因子的生物学功能提供参考。【方法】以茶树‘龙井43’为材料,用RT-PCR扩增NA... 详细信息

【目的】鉴定茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9,并分析它们在干旱、盐、高温、低温、外施ABA和外施GA3胁迫下的表达模式,为进一步解析CsNAC79和CsNAC9转录因子的生物学功能提供参考。【方法】以茶树‘龙井43’为材料,用RT-PCR扩增NAC转录因子家族基因CsNAC79和CsNAC9,并进行生物信息学分析;用qRT-PCR检测CsNAC79和CsNAC9在茶树6种非生物胁迫下的相对表达量。【结果】(1)CsNAC79和CsNAC9分别编码409个和282个氨基酸,且分别在15—150氨基酸位点、11—134氨基酸位点含有NAC家族成员典型的NAM保守结构域。(2)CsNAC79蛋白与中华猕猴桃、柿、洋蓟亲缘关系较近,CsNAC9蛋白与桃、荔枝、榴莲亲缘关系较近;2个NAC转录因子均是亲水性蛋白,皆不含信号肽和跨膜结构;CsNAC79和CsNAC9的启动子区域都含有非生物胁迫响应元件;蛋白质空间结构分析显示,CsNAC79和CsNAC9蛋白主要是由不规则卷曲和α-螺旋组成。(3)表达分析表明:CsNAC79和CsNAC9基因在6种不同非生物胁迫下均上调表达。【结论】茶树CsNAC79和CsNAC9基因响应多种非生物胁迫。

关键词：茶树 NAC转录因子 ABA GA_(3) 非生物胁迫表达分析

辣椒NRT基因家族的系统鉴定、进化与表达分析

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南京农业大学学报 2024年第4期47卷 653-664页

作者：牛佳斌唐凯夏迎萌刘同坤孙小川段伟科黄志楠淮阴工学院生命科学与食品工程学院江苏淮安223003 南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室/农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室/园艺学院江苏南京210095

[目的]本研究旨在鉴定辣椒硝酸盐转运蛋白(NRT)基因家族成员,分析其基本性质、染色体定位、进化关系以及在不同组织、不同果实发育阶段和不同非生物胁迫下的表达特征。[方法]利用生物信息学方法在辣椒‘遵辣1号’基因组中鉴定NRT基因家... 详细信息

[目的]本研究旨在鉴定辣椒硝酸盐转运蛋白(NRT)基因家族成员,分析其基本性质、染色体定位、进化关系以及在不同组织、不同果实发育阶段和不同非生物胁迫下的表达特征。[方法]利用生物信息学方法在辣椒‘遵辣1号’基因组中鉴定NRT基因家族并分析其理化性质、基因结构、染色体定位、共线性、顺式作用元件分布和进化关系等;利用转录组数据分析辣椒NRT(CaNRT)基因在不同组织和不同果实发育阶段中的表达特征,并利用RT-qPCR技术分析在不同非生物胁迫下的表达模式。[结果]辣椒中共包含73个CaNRT基因,不均匀分布在10条染色体上。系统进化分析表明,CaNRT基因可分为3个亚家族,同一亚家族具有相似基因结构和保守基序。顺式作用元件分析结果表明CaNRT可能受光、激素、逆境胁迫等多种因素调控。CaNRT1亚家族成员主要在根、茎、叶中表达量较高,CaNRT2亚家族在任何时期表达量都较低,CaNRT3亚家族存在组织表达差异性,主要在根中高表达。逆境胁迫数据表明,CaNRT1.18、CaNRT3.3、CaNRT3.1、CaNRT2.1、CaNRT1.23在低温、高温、干旱、盐和氧化处理下明显响应,所有CaNRT基因在低温处理时均有不同程度的正向响应。[结论]在辣椒基因组中共鉴定获得73个CaNRT基因,筛选出多个在辣椒生长发育和逆境胁迫中具有重要作用的关键基因。

关键词：辣椒硝酸盐转运蛋白(NRT) 系统进化表达分析非生物胁迫

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柑橘多组学研究进展与展望

基因组学与应用生物学 2024年第5期43卷 729-737页

作者：刘思诗陈春丽张建伟华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室武汉430070 华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室武汉430070

多组学已成为柑橘植物基础研究领域的主要手段之一。系统化高通量组学技术与生物信息学分析有助于深入回答柑橘的遗传机制、基因调控、代谢途径、生长发育和应对逆境等生物学问题,从而为柑橘分子育种和品质改良提供信息支撑。本文介绍... 详细信息

多组学已成为柑橘植物基础研究领域的主要手段之一。系统化高通量组学技术与生物信息学分析有助于深入回答柑橘的遗传机制、基因调控、代谢途径、生长发育和应对逆境等生物学问题,从而为柑橘分子育种和品质改良提供信息支撑。本文介绍柑橘植物在基因组、转录组、蛋白质组、代谢组、表观基因组、表型组和微生物组的研究进展及应用,并讨论相关研究的发展前景。

关键词：柑橘多组学基因家族

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