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水稻糯性突变体r162的鉴定与基因定位

浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第3期50卷 368-381页

作者：何羽喆徐善斌陈彦宇杨雪段二超滕烜王益华董慧万建民南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/江苏省现代作物生产协同创新中心江苏南京210095 中国农业科学院作物科学研究所农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程北京100081

直链淀粉是影响稻米食味品质和外观品质的重要因素,主要由Waxy(Wx)基因编码的颗粒结合淀粉合酶Ⅰ(granule-bound starch synthaseⅠ, GBSSⅠ)介导合成。本研究从宁粳2号的甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate,EMS)诱变材料中筛选到了... 详细信息

直链淀粉是影响稻米食味品质和外观品质的重要因素,主要由Waxy(Wx)基因编码的颗粒结合淀粉合酶Ⅰ(granule-bound starch synthaseⅠ, GBSSⅠ)介导合成。本研究从宁粳2号的甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate,EMS)诱变材料中筛选到了一个糯性突变体r162,与野生型相比,其籽粒外观呈不透明的云雾状,种子和糙米的粒长、粒宽以及千粒重显著下降。通过扫描电镜对淀粉形态进行观察,发现突变体的淀粉颗粒上存在孔洞。半薄切片碘染结果表明,突变体r162发育时期胚乳的造粉体排列结构与野生型相似,但碘染后颜色更浅。理化性质分析发现,突变体r162的总淀粉、总蛋白质和总脂肪含量与野生型相比无显著差异,但是表观直链淀粉含量极显著下降、胶稠度极显著增加,糊化特性发生明显改变,并且淀粉的崩解值、回生值、回复值以及米粉在尿素中的膨胀体积均小于野生型。通过基因定位和测序发现,突变基因Wx位于第6号染色体短臂上,Wx基因第7个内含子的第1个碱基(Int7-1)由鸟嘌呤(G)替换为腺嘌呤(A),造成Wx基因的编码区存在10个碱基的缺失,导致其编码的GBSSⅠ蛋白自第256位氨基酸起出现错误翻译,使蛋白质翻译提前终止,因此将该等位变异命名为Wx-r162。进一步通过蛋白质印迹法检测发现,突变体中的GBSSⅠ蛋白水平极显著下降。酶活性测定也证实,突变体r162中GBSSⅠ活性明显降低。综上所述,Wx-r162基因被视为一个新的等位变异,这种突变导致GBSSⅠ活性下降,进而造成突变体r162表观直链淀粉含量降低和籽粒表现出不透明的表型。

关键词：水稻稻米品质直链淀粉含量 Waxy(Wx)基因颗粒结合淀粉合酶Ⅰ

细胞分裂素受体基因SlHK4突变对番茄开花时间的影响

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南京农业大学学报 2024年第3期47卷 424-434页

作者：刘艳洁赵晓冰王枫丁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/园艺学院江苏南京210095

[目的]本研究旨在解析细胞分裂素受体基因SlHK4突变对番茄开花时间的影响,为揭示细胞分裂素途径调控植物开花的分子机制奠定基础。[方法]以细胞分裂素受体基因SlHK4的2个纯合突变株系slhk4-4和slhk4-5及野生型(WT)番茄为材料,统计各株... 详细信息

[目的]本研究旨在解析细胞分裂素受体基因SlHK4突变对番茄开花时间的影响,为揭示细胞分裂素途径调控植物开花的分子机制奠定基础。[方法]以细胞分裂素受体基因SlHK4的2个纯合突变株系slhk4-4和slhk4-5及野生型(WT)番茄为材料,统计各株系开花时间,并在发芽26 d后取植株茎尖进行石蜡切片显微观察、响应细胞分裂素的荧光信号检测以及转录组测序等分析。[结果]slhk4-4和slhk4-5突变体的始花节位与WT相同,但始花时间分别比WT晚6和4 d。与WT相比,slhk4-5茎尖花分生组织分化推迟,细胞显著减小,细胞数目略少;slhk4-4与细胞分裂素响应启动子TCSn驱动的绿色荧光蛋白基因GFP过表达株系的杂交F 1代茎尖中,响应细胞分裂素的GFP荧光信号显著减弱;slhk4-5茎尖中细胞周期正调控基因Cyclin-B1-2表达下调,开花正调控基因FUL2、SOC1表达上调,而花发育基因AGL12和AGL19表达下调,开花调控相关基因的表达变化趋势与slhk4-5开花推迟的性状变化不完全一致。差异表达基因(DEG)的功能分析显示,57.6%具有功能注释的DEG是富集于光合作用、呼吸作用、蛋白合成和代谢等相关通路中的结构基因,其中88.2%在slhk4-5茎尖中的表达下调,表明slhk4茎尖的细胞活性很可能弱于WT。[结论]细胞分裂素受体SlHK4的功能缺失导致slhk4茎尖细胞分裂素信号减弱,花分生组织细胞减小,活性降低,分化延后,进而导致slhk4开花推迟。SlHK4是番茄开花时间的正调控因子。

关键词：番茄细胞分裂素受体 SlHK4 开花时间

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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

大豆类病变皱叶突变体NT301遗传分析和2对基因定位

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作物学报 2024年第4期50卷 808-819页

作者：王亚琪徐海风李曙光傅蒙蒙余希文赵志鑫杨加银赵团结江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所/淮安市农业生物技术重点实验室/农业农村部淮河下游种质创制重点实验室江苏淮安223001 南京农业大学大豆研究所/国家大豆改良中心(南京)/农业农村部大豆生物学与遗传育种重点实验室(综合)/作物遗传与种质创新国家重点实验室江苏南京210095

通过研究类病变突变体,挖掘抗病基因,利用分子设计育种的方法快速培育优良抗病大豆新品种,可减轻化学农药对环境的污染,降低病害的抗药性。本研究以^(60)Coγ诱变获得的类病变皱叶突变体NT301为父本,分别与W82、KF1和KF35进行杂交,构建... 详细信息

通过研究类病变突变体,挖掘抗病基因,利用分子设计育种的方法快速培育优良抗病大豆新品种,可减轻化学农药对环境的污染,降低病害的抗药性。本研究以^(60)Coγ诱变获得的类病变皱叶突变体NT301为父本,分别与W82、KF1和KF35进行杂交,构建了F_(2)和F_(2:3)分离群体,通过SSR标记和SNP分析,将目标基因1(rl1)缩小到18号染色体937 kb区间内,包含66个候选基因,将目标基因2(rl2)缩小到8号染色体130 kb区间内,包含15个候选基因。接着,本研究利用基因芯片技术对近等基因系进行了基因表达谱研究,得到了差异表达基因参与的KEGG调控通路。另外对8号染色体的15个候选基因进行半定量与荧光定量RT-PCR表达分析发现,只有基因Glyma.08G332500在突变体NT301与野生型中的差异达到了4倍,推测Glyma.08G332500基因是突变体NT301的候选基因。

关键词：大豆类病变突变体皱叶基因表达谱

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不结球白菜GST基因家族的全基因组鉴定及花青素相关基因Bc GSTF6的功能分析

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中国农业科学 2024年第16期57卷 3234-3249页

作者：尹雨钦徐欢欢唐丽萍王欣雅胡春梅侯喜林李英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/园艺作物种质创新与利用教育部工程研究中心

【背景】花青素是紫色不结球白菜中重要的营养成分之一，谷胱甘肽转移酶（glutathione S-transferase,GST）在花青素转运中发挥着重要功能。【目的】鉴定不结球白菜中编码GST的基因，并通过转录组和分子生物学手段揭示BcGSTF6在不结球... 详细信息

【背景】花青素是紫色不结球白菜中重要的营养成分之一，谷胱甘肽转移酶（glutathione S-transferase,GST）在花青素转运中发挥着重要功能。【目的】鉴定不结球白菜中编码GST的基因，并通过转录组和分子生物学手段揭示BcGSTF6在不结球白菜花青素转运中的作用，解析不结球白菜花青素积累的分子机制。【方法】通过生物信息学方法，鉴定GST基因家族成员并分析其在染色体上的位置和基序；在紫色和绿色的不结球白菜中进行转录组分析，筛选不结球白菜中参与花青素转运的基因，并通过表达模式分析、亚细胞定位、拟南芥突变体tt19的异源回补试验进一步验证BcGSTF6和BcTT19的功能；通过将BcGSTF6和BcTT19与其他物种中参与花青素转运基因的氨基酸序列进行比较，分析BcGSTF6存在的差异；并通过BcGSTF6蛋白与矢车菊素（Cya）的体外结合和基因沉默试验验证BcGSTF6是否为参与不结球白菜花青素转运和积累的重要基因。【结果】从不结球白菜中鉴定得到83个GST基因家族成员，分为8个亚家族，分布在10条染色体上。转录组分析结果表明BcGSTF6和BcTT19可能是参与不结球白菜花青素转运的基因，进一步利用qRT-PCR发现BcGSTF6与BcTT19都在不结球白菜花青素积累阶段高度表达；亚细胞定位结果表明BcGSTF6和BcTT19都定位于内质网和液泡膜中。氨基酸序列多重比较发现BcTT19与其他物种中参与花青素转运的蛋白存在高度同源性，而BcGSTF6则在保守结构域中存在较大差异。在拟南芥突变体tt19中对BcGSTF6和BcTT19进行过表达均可恢复拟南芥幼苗tt19积累花青素的表型，但不能恢复其种皮棕色的表型，表明BcGSTF6和BcTT19都参与了花青素的转运但不能转运原花青素（PAs）。体外结合试验发现BcGSTF6蛋白在室温下可增加Cya的可溶性；对BcGSTF6在不结球白菜中进行基因沉默发现叶片中花青素含量显著下降，同时也导致参与花青素合成与调控相关基因表达量降低。证明BcGSTF6参与了花青素的转运和积累，在不结球白菜叶片着色过程中发挥重要功能。【结论】本研究鉴定了不结球白菜GST基因家族，并进一步解析了BcTT19和BcGSTF6在不结球白菜花青素转运和积累中的功能，阐明了BcGSTs在不结球白菜中花青素转运调控的部分机制。

关键词：不结球白菜花青素谷胱甘肽S-转移酶 BcGSTF6 转运

望春玉兰种质资源遗传多样性分析与核心种质构建

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园艺学报 2024年第8期51卷 1823-1832页

作者：秦子璐徐正康戴晓港陈赢男南京林业大学林木遗传育种国家重点实验室现代南方林业协同创新中心林木遗传与生物技术教育部重点实验室江苏省林木遗传和高效培育重点实验室南京210037

对河南省南召县917份望春玉兰(Magnolia biondii)种质材料利用细胞流式仪进行基因组倍性分析,并采用SSR标记分析其遗传多样性和遗传结构。此外,采用模拟退火法分别基于遗传多样性最大化(simulated annealing algorithm based on the max... 详细信息

对河南省南召县917份望春玉兰(Magnolia biondii)种质材料利用细胞流式仪进行基因组倍性分析,并采用SSR标记分析其遗传多样性和遗传结构。此外,采用模拟退火法分别基于遗传多样性最大化(simulated annealing algorithm based on the maximizing genetic diversity,SAGD)和等位基因最大化(simulated annealing algorithm based on maximizing allelic richness,SANA)构建望春玉兰核心种质。结果显示:所检测的望春玉兰种质材料全部为二倍体植株;10对SSR引物共检测到57个等位基因(N_(a)),平均有效等位基因数(N_(e))为2.667,Shannon’s信息指数(I)、观测杂合度(H_(o))、期望杂合度(H_(e))和多态性指数(PIC)分别为1.124、0.422、0.586和0.547,表明望春玉兰种质资源具有丰富的遗传多样性。群体遗传结构和聚类分析均显示,917份望春玉兰种质材料可以分为4个亚群,不同亚群之间存在明显的基因交流和渗透。基于SAGD方法构建核心种质的各遗传参数基本都高于SANA法。利用SAGD方法筛选得到183份望春玉兰核心种质,占原有种质的20%,N_(a)、N_(e)、I、H_(o)和H_(e)的保留率分别为94.74%、105.40%、103.38%、104.27%和104.61%;主坐标分析(principal coordinate analysis,PCoA)表明构建的望春玉兰核心种质在整个原始种质的主坐标图内均匀分布,具有良好的代表性,可以为种质资源收集保存及创新利用提供科学依据。

关键词：望春玉兰微卫星标记遗传多样性遗传结构核心种质

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逆境与赤霉素调控下茶树BRX同源基因的系统性鉴定与响应模式

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西北植物学报 2024年

作者：陈益杨妮罗微李静文刘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农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室

【目的】鉴定茶树BRX家族基因,分析其在不同组织和逆境下的表达模式,为探究BRX基因功能奠定基础。【方法】基于茶树基因组数据库及TBtools等软件对BRX基因进行鉴定分析;以‘舒茶早’为材料,对其进行不同时间的盐、干旱、高温、低温及外... 详细信息

【目的】鉴定茶树BRX家族基因,分析其在不同组织和逆境下的表达模式,为探究BRX基因功能奠定基础。【方法】基于茶树基因组数据库及TBtools等软件对BRX基因进行鉴定分析;以‘舒茶早’为材料,对其进行不同时间的盐、干旱、高温、低温及外源GA3处理;用RT-q PCR检测Cs BRXs基因在不同组织和处理下的转录水平。【结果】共鉴定到5个Cs BRXs基因,其编码蛋白由313～370个氨基酸组成,该家族基因结构相似且高度保守,启动子区域含激素和逆境响应元件,根据进化关系BRX蛋白被分为4个亚族。Cs BRX1、Cs BRX3和Cs BRX5在嫩叶中均有表达,Cs BRX4仅在老叶中表达;盐胁迫12 h时,Cs BRX1、Cs BRX2和Cs BRX4的转录水平最高;CsBRX2快速响应低温胁迫,在1 h时表达量达峰值;Cs BRX2对外源GA3信号积极响应,在24 h时表达量最高。【结论】Cs BRXs基因在茶树中的表达具有组织特异性,并差异化响应多种逆境胁迫和GA信号,为研究其抗逆机制提供指导。

关键词：茶树 BRX基因家族生物信息学组织特异性非生物胁迫表达分析

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菊花茎部腐烂类病害病原菌分离与鉴定

南京农业大学学报 2024年

作者：罗梦熙姜奕丰何宇凡房伟民陈发棣管志勇刘晔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/农业农村部景观设计重点实验室

[目的]本文旨在明确造成菊花茎部腐烂类病害（茎腐病）的主要病原菌。[方法]以采集的茎部出现腐烂症状的菊花作为研究对象，取病健交界处的组织，采用组织分离法进行病原真菌分离与纯化。随后，通过聚合酶链式反应克隆病菌基因组rDNA-IT... 详细信息

[目的]本文旨在明确造成菊花茎部腐烂类病害（茎腐病）的主要病原菌。[方法]以采集的茎部出现腐烂症状的菊花作为研究对象，取病健交界处的组织，采用组织分离法进行病原真菌分离与纯化。随后，通过聚合酶链式反应克隆病菌基因组rDNA-ITS和EF-1α部分序列并测序，以测序序列为基础构建系统发育树对病原真菌进行分子生物学鉴定；并通过观察菌丝及孢子形态进一步确认病原菌类型。致病性测定试验和和科赫法则试验证实本试验所分离菌株为菊花茎部腐烂病害的致病菌。[结果]本试验采集10株茎部腐烂的发病植株，经分离鉴定获得病原真菌19株，其中，茄腐镰刀菌（Fusarium solani）9株、共享镰刀菌（Fusarium commune）8株，尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）2株，皆属于镰刀菌属。致病性试验表明分离获得的菌株对菊花均有致病力，不同菌株对菊花致病力存在差异，其中，菌株FN3-3为茄腐镰刀菌中致病力最强的菌株，菌株DT3-3是尖孢镰刀菌中致病力最强的菌株，共享镰刀菌中菌株HY1-3致病力最强。[结论]本研究明确了造成菊花茎部腐烂的主要病原真菌类型，为茎部病害有效防治措施的制定、抗茎腐病品种筛选与育种提供了重要线索与依据。

关键词：菊花茎部腐烂镰刀菌属病原菌

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不结球白菜BcAP1的克隆及其启动子分析

南京农业大学学报 2024年

作者：米闵渠天慧徐新凤李英侯喜林王建军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/园艺学院南京农业大学三亚研究院

[目的] 本文旨在探究BcAP1基因在不结球白菜早、晚开花品种中是否存在结构和表达差异。[方法] 以早开花品种‘菜心’以及晚开花品种‘五月慢’为试验材料，通过同源克隆2个品种中的BcAP1基因和启动子序列，对2个品种的氨基酸序列进行比... 详细信息

[目的] 本文旨在探究BcAP1基因在不结球白菜早、晚开花品种中是否存在结构和表达差异。[方法] 以早开花品种‘菜心’以及晚开花品种‘五月慢’为试验材料，通过同源克隆2个品种中的BcAP1基因和启动子序列，对2个品种的氨基酸序列进行比对和系统进化分析；利用亚细胞定位技术研究BcAP1基因的空间表达；利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）分别对2个品种花蕾期和开花期BcAP1的表达量进行分析；通过双荧光素酶试验对2个品种中BcAP1启动子的活性进行分析；此外对转基因拟南芥进行β-D-葡糖醛酸酶(GUS)染色以及利用PlantCARE 在线软件预测了‘菜心’BcAP1启动子插入片段结构域。[结果] ‘菜心’和‘五月慢’BcAP1 CDS序列仅有1个碱基不同，但两端序列翻译所得氨基酸序列完全一致。系统进化分析表明，BcAP1与拟南芥之间同源性最高。亚细胞定位显示其表达位置在细胞核上。定量结果显示，在花蕾期和开花期，早抽薹品种‘菜心’中的BcAP1基因表达量显著高于同期的晚抽薹品种‘五月慢’。2个品种的BcAP1基因启动子序列上存在较大差异且‘菜心’的启动子序列存在896 bp插入序列。双荧光素酶试验结果表明，‘菜心’BcAP1启动子的活性远高于‘五月慢’BcAP1启动子的活性。GUS染色结果显示，GUS蛋白在pCXBcAP1-BcAP1-GUS转基因拟南芥表达更强。‘菜心’BcAP1启动子插入片段结构域分析发现BcAP1启动子插入片段有参与生物钟调控的顺式作用元件和赤霉素反应因子。[结论] 克隆的BcAP1基因定位于细胞核，与拟南芥的同源性最高，‘菜心’BcAP1启动子比‘五月慢’BcAP1启动子多一段长度为896 bp插入序列，插入片段中有与开花相关的元件，且‘菜心’BcAP1启动子活性比‘五月慢’高。

关键词：不结球白菜 BcAP1基因克隆启动子分析