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‘贵紫麦1号’生长素内输基因GzLAX3-1B的克隆及生物信息学分析

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分子植物育种 2024年第6期22卷 1759-1766页

作者：安畅李鲁华杨文荟熊富敏王颖茜任明见徐如宏贵州大学农学院国家小麦改良中心贵州分中心贵阳550025

为了研究小麦生长素内输基因LAX3在小麦生长发育中的功能。本研究利用RT-PCR方法从‘贵紫麦1号’中获取GzLAX3-1B基因cDNA序列全长,并对该基因及其编码蛋白进行生物信息学分析。结果显示:Gz LAX3-1B基因开放阅读框(ORF)为1 587 bp,编码... 详细信息

为了研究小麦生长素内输基因LAX3在小麦生长发育中的功能。本研究利用RT-PCR方法从‘贵紫麦1号’中获取GzLAX3-1B基因cDNA序列全长,并对该基因及其编码蛋白进行生物信息学分析。结果显示:Gz LAX3-1B基因开放阅读框(ORF)为1 587 bp,编码528个氨基酸,具有PLN03074特异性位点,属于SLC5-6-like-sbd超家族。其编码的蛋白含有44个磷酸化位点和10个跨膜结构,是一种无信号肽的不稳定疏水性质膜蛋白。系统进化关系结果表明:‘贵紫麦1号’GzLAX3-1B基因与野生二粒小麦、大麦和油棕的亲缘关系最近。本研究结果为进一步开展小麦LAX3的生物学功能研究提供一定的理论基础和依据。

关键词：贵紫麦1号 GzLAX3-1B 基因克隆生物信息学分析

枳和柠檬低温锻炼相关基因COR8结构比较与低温响应分析

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分子植物育种 2024年

作者：龚玲黄伟王双友王庆刚周潇姜航宋锦羽龙桂友李娜湖南农业大学园艺学院国家柑橘改良中心长沙分中心

为探明耐寒的枳和不耐寒的柠檬COR8基因响应低温胁迫差异的原因，本研究采用PCR技术克隆枳PtCOR8基因及柠檬同源基因ClCOR8的CDS序列和启动子序列，比对分析它们的核酸序列和氨基酸序列差异；同时构建pPtCOR8-PtCOR8::YFP、35S-PtCOR8::... 详细信息

为探明耐寒的枳和不耐寒的柠檬COR8基因响应低温胁迫差异的原因，本研究采用PCR技术克隆枳PtCOR8基因及柠檬同源基因ClCOR8的CDS序列和启动子序列，比对分析它们的核酸序列和氨基酸序列差异；同时构建pPtCOR8-PtCOR8::YFP、35S-PtCOR8::YFP的融合植物表达载体，通过农杆菌介导法遗传转化不耐寒柠檬，观察枳pPtCOR8启动子对低温胁迫的响应情况。结果显示，枳和柠檬COR8基因CDS序列同源性为99.03%；编码氨基酸序列同源性为98.06%；枳和柠檬COR8蛋白均存在5个跨膜结构，具有跨膜功能；二级结构均由α-螺旋、延伸链、无规则卷曲及β-折叠构成，主要为α-螺旋；三级结构相同。枳和柠檬COR8启动子同源性为87.63%，存在较大差异，顺式作用元件分析发现均含有启动子基本元件CAAT-box和TATA-box，但枳比柠檬多了4个抗逆相关的元件，分别是CCAAT-box、TC-rich repeats、CGTCA-motif、TGACG-motif元件。转基因柠檬阳性苗的荧光观察结果显示，转35S::PtCOR8::YFP载体的柠檬在30 ℃和4 ℃均有荧光表达；转pPtCOR8::PtCOR8::YFP载体的柠檬在30 ℃无荧光，只在4 ℃有荧光表达，说明枳pPtCOR8启动子受低温诱导，是低温诱导型启动子，枳PtCOR8基因是冷诱导基因。研究结果表明枳和柠檬COR8基因同源性高，蛋白质三级结构相同，但启动子构成存在差异，推测两者响应低温胁迫差异的原因可能源于启动子，该结果为进一步研究COR8基因的功能奠定了基础。

关键词： COR8基因基因结构顺式作用元件冷诱导启动子

茶树橙花叔醇和芳樟醇樱草糖苷含量全基因组关联分析及候选基因预测

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作物学报 2024年第4期50卷 871-886页

作者：张力岚杨军王让剑福建省农业科学院茶叶研究所福建福州350013 国家茶树改良中心福建分中心福建福州350013

橙花叔醇与芳樟醇是广泛分布于植物中的挥发性萜烯醇类化合物,在茶树新梢中主要以樱草糖苷形式存在,提高其含量对茶叶香气品质改良具有重要意义。为揭示茶树橙花叔醇和芳樟醇樱草糖苷的遗传机制,本研究以169个茶树自然杂交后代单株为关... 详细信息

橙花叔醇与芳樟醇是广泛分布于植物中的挥发性萜烯醇类化合物,在茶树新梢中主要以樱草糖苷形式存在,提高其含量对茶叶香气品质改良具有重要意义。为揭示茶树橙花叔醇和芳樟醇樱草糖苷的遗传机制,本研究以169个茶树自然杂交后代单株为关联群体,利用均匀分布在茶树染色体上的675,245个SNP标记,对3个年份下茶树新梢中橙花叔醇与芳樟醇樱草糖苷含量进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。结果表明,橙花叔醇与芳樟醇樱草糖苷含量的表型变异系数为60.83%~80.08%,广义遗传力分别为51.29%与61.87%,基本符合正态分布,具有典型的数量性状遗传特征。全基因组关联分析共检测到50个显著关联位点,各位点分别对橙花叔醇和芳樟醇樱草糖苷含量变化的贡献率均超过20%,其中橙花叔醇樱草糖苷含量(nerolidol primeveroside content,NPC)变化位点最大贡献率为38.73%,芳樟醇樱草糖苷含量(linalool primeveroside content,LPC)变化位点最大贡献率为39.07%。通过等位变异效应分析,鉴定出4个主效SNP位点及其优异等位变异,并发现1个可同时调控NPC和LPC的一因多效位点。结合已有的文献报道和基因的功能注释,筛选出每个显著位点置信区间内最有可能的候选基因共59个,主要涉及茶树的糖类代谢、转录调控、萜烯类生物合成等多个生物学过程,其中26个基因在适制绿茶品种和适制乌龙茶品种单芽中的表达水平存在显著差异。本研究为深入解析茶树橙花叔醇和芳樟醇樱草糖苷含量的遗传机制提供了新的信息,为加速培育高香型优异茶树新品种提供了重要的基因资源。

关键词：茶树橙花叔醇樱草糖苷芳樟醇樱草糖苷全基因组关联分析候选基因

偏凸山羊草染色体的GISH和FISH核型分析

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分子植物育种 2024年第3期22卷 899-904页

作者：杨志芬陆叶王亚熊兴伟穆远航张庆勤张素勤贵州大学农学院贵阳550025 国家小麦改良中心贵州分中心贵阳550025

为了解偏凸山羊草染色体的组成及特点,本试验采用基因组原位杂交(GISH)和荧光原位杂交(FISH)技术对其染色体进行核型分析,以期为其应用于小麦遗传育种研究奠定细胞学基础。结果表明:GISH分析可以将偏凸山羊草的D、N两个染色体组清晰区分... 详细信息

为了解偏凸山羊草染色体的组成及特点,本试验采用基因组原位杂交(GISH)和荧光原位杂交(FISH)技术对其染色体进行核型分析,以期为其应用于小麦遗传育种研究奠定细胞学基础。结果表明:GISH分析可以将偏凸山羊草的D、N两个染色体组清晰区分,发现D、N组染色体之间发生易位的2对染色体。偏凸山羊草染色体上Oligo-pAs1-2红色信号强且丰富,大多数信号分布于染色体端部。N组染色体上Oligo-pSc119.2-1绿色信号多于D组染色体。(GAA)7红色信号强且丰富,主要分布于染色体着丝点附近;N组染色体上的(GAA)7信号明显强于D组染色体,多呈现较大面积的团状信号。根据偏凸山羊草的FISH核型,发现2对易位染色体分别是T5NL·3DL和T5NS·3DS。该偏凸山羊草与前人报道的偏凸山羊草、普通小麦的D组染色体的FISH核型较为一致,但它们的N组染色体差别较大。本试验与前人所报道偏凸山羊草染色体的FISH核型及易位染色体存在差异,因此该材料可能是一种偏凸山羊草新种质。本研究结果将为培育含有偏凸山羊草染色体或其片段的小麦新种质及拓宽小麦遗传背景提供参考。

关键词：偏凸山羊草 GISH FISH 核型易位染色体

基于BSR-Seq分析筛选Y1499条锈病抗性相关基因

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麦类作物学报 2024年第5期44卷 577-584页

作者：蒋雯婷王光浩郭欢黄晨曦张宏吉万全西北农林科技大学农学院/国家小麦改良中心杨陵分中心陕西杨凌712100

条锈病是危害小麦生产安全的重要病害之一,而携带不同抗病基因小麦品种的利用与合理布局是降低病害威胁最经济可靠的途径。为挖掘和丰富小麦条锈病抗性相关基因资源,本研究以筛选到的抗条锈病硬粒小麦种质Y1499和感病材料Gaza为亲本构... 详细信息

条锈病是危害小麦生产安全的重要病害之一,而携带不同抗病基因小麦品种的利用与合理布局是降低病害威胁最经济可靠的途径。为挖掘和丰富小麦条锈病抗性相关基因资源,本研究以筛选到的抗条锈病硬粒小麦种质Y1499和感病材料Gaza为亲本构建遗传群体,在室内对其进行苗期抗性鉴定和统计分析;利用衍生后代中选择的F 3∶4群体构建混池,进行RNA测序,对测序数据进行相关分析。结果表明,Y1499对CYR32的抗性由两个主效基因互补遗传控制。利用BSR-Seq关联分析在鉴定到3个小麦材料Y1499中条锈病抗性基因候选区间。GO富集结果显示,F 3∶4抗感池间差异表达基因涉及多个过氧化物酶等抗氧化反应相关基因。KEGG富集结果表明,显著差异表达基因主要富集于谷胱甘肽代谢和苯丙烷类生物合成等代谢通路。

关键词：硬粒小麦条锈病 BSR-Seq 抗病相关基因

花生含油量全基因组选择及近红外光谱筛选的育种技术探究

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作物学报 2024年第4期50卷 969-980页

作者：鲁清刘浩李海芬王润风黄璐梁炫强陈小平洪彦彬刘海燕李少雄广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室/国家油料作物改良中心南方花生分中心广东广州510640

花生含油量对单位面积产油量至关重要。该性状受多个微效基因控制,但可用的紧密连锁标记十分有限,传统的分子标记辅助选择育种准确性不高。全基因组选择作为一种新的育种方法,可实现对数量性状的早期预测;近红外光谱分析可对作物品质性... 详细信息

花生含油量对单位面积产油量至关重要。该性状受多个微效基因控制,但可用的紧密连锁标记十分有限,传统的分子标记辅助选择育种准确性不高。全基因组选择作为一种新的育种方法,可实现对数量性状的早期预测;近红外光谱分析可对作物品质性状(如含油量等)进行无损检测。通过两者优势互补,建立花生含油量全基因组选择和近红外光谱筛选联合的育种技术,探讨影响花生含油量全基因组选择预测准确性的因素,为花生分子育种奠定理论基础。本研究以216个重组自交系为材料构建训练群体;分别以139、464和505株F_(2)、F_(3)和F_(4)为材料构建育种群体;利用自主开发的“PeanutGBTS40K”液相芯片进行基因分型,开展含油量全基因组选择育种模型分析;通过联合全基因组选择和近红外光谱筛选技术,开展花生含油量性状的育种应用,并评价其育种效果。结果显示,对训练群体进行基因分型后,总共获得30,355个高质量SNPs,并用于11个全基因组预测的模型选择分析。含油量预测准确性最高的模型为rrBLUP,其次是randomforest和svmrbf。以重组自交系为预测群体,F_(2)、F_(3)和F_(4)各世代含油量的预测准确性分别为0.116、0.128和0.119;以重组自交系叠加上一轮的育种群体为预测群体,各世代含油量的预测准确性分别为0.116、0.131和0.160。全基因组选择联合近红外筛选要比单独的全基因组选择对各世代的含油量选择效果提高1.8%、2.7%和3.4%;与单独的近红外筛选相比,差异不显著(0.10%、0.06%和0.07%);而近红外筛选与全基因组选择相比,含油量可显著提高1.7%、2.6%和3.3%。通过联合全基因组选择和近红外光谱筛选育种,F_(3)和F_(4)分别比F_(2)的含油量提高1.2%和1.0%。F_(4)总共获得16个入选改良株系,有10个株系含油量≥55.0%,其中2个株系(SF_(4)_201和SF_(4)_379)的理论产量分别比对照增产7.0%和11.1%。本研究通过建立花生含油量性状的全基因组选择-近红外光谱筛选联合育种技术,可有效实现花生含油量性状的遗传改良。

关键词：花生含油量全基因组选择近红外光谱分析基因组育种值

花生赤霉素3-β-双加氧酶(AhGA3ox)基因家族的全基因组鉴定及表达分析

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作物学报 2024年第4期50卷 932-943页

作者：李海芬鲁清刘浩温世杰王润风黄璐陈小平洪彦彬梁炫强广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室/国家油料作物改良中心南方花生分中心广东广州510640

赤霉素3-β-双加氧酶(gibberellin 3-beta-dioxygenase,GA3ox)是参与赤霉素生物合成的关键酶之一,可通过影响赤霉素的形成调控植物的生长发育,目前在花生中尚无系统研究。本研究利用生物信息学方法在花生栽培种基因组数据库中筛选花生GA... 详细信息

赤霉素3-β-双加氧酶(gibberellin 3-beta-dioxygenase,GA3ox)是参与赤霉素生物合成的关键酶之一,可通过影响赤霉素的形成调控植物的生长发育,目前在花生中尚无系统研究。本研究利用生物信息学方法在花生栽培种基因组数据库中筛选花生GA3ox家族基因,对鉴定出的7个AhGA3ox在栽培种花生基因组中的分布、结构及进化特征、理化性质、启动子顺式作用元件进行分析,并利用qRT-PCR技术对其进行花生组织结构表达模式分析,同时对AhGA3ox家族基因在不同荚果大小的2个花生品系中的表达量进行分析。结果表明,7个AhGA3ox基因分布在7条染色体上,均由1个内含子和2个外显子组成。花生AhGA3ox蛋白中均包含1个DIOX_N结构域和1个2OG-FeII_Oxy结构域,系统进化分析表明与大豆的亲缘关系较近,在根、茎、叶、花、果针5个组织中呈现出不同表达模式,不仅在花生果壳不同发育时期的表达量不同,在2个荚果大小不同的花生品系果壳相同发育时期的表达量也不相同,但多数发育时期在大果品系中的表达量均显著高于小果品系,推测该家族基因的表达可能对荚果的形成具有促进作用。

关键词：花生 GA3ox 表达分析生物信息学功能分析

小麦TaMICU1-6A基因的克隆、生物信息学及表达分析

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江苏农业科学 2024年第5期52卷 42-51页

作者：李欣李鲁华任明见安畅洪鼎立赵鹏鹏徐如宏贵州大学农学院贵州贵阳550025 国家小麦改良中心贵阳分中心贵州贵阳550025

为了探讨线粒体稳态调节蛋白TaMICU1基因在小麦生长发育中的功能,以小麦中国春为材料,对其TaMICU1-6A基因进行克隆、生物信息学分析、表达分析研究,结果表明,小麦TaMICU1-6A基因全长为1 398 bp,编码465个氨基酸,定位于线粒体,具有2个EF-... 详细信息

为了探讨线粒体稳态调节蛋白TaMICU1基因在小麦生长发育中的功能,以小麦中国春为材料,对其TaMICU1-6A基因进行克隆、生物信息学分析、表达分析研究,结果表明,小麦TaMICU1-6A基因全长为1 398 bp,编码465个氨基酸,定位于线粒体,具有2个EF-hand家族的保守结构域,启动子含3种激素响应元件、3种光响应相关反应元件、1个缺氧特异性诱导相关元件;多重序列比对发现,其与野生二粒小麦、乌拉尔图小麦、小麦中的同源蛋白或同源基因的亲缘关系比较近。RT-PCR结果表明,TaMICU1-6A基因具有组织特异性,不同非生物胁迫、不同激素处理下在根、茎、叶中的表达水平不同。黑暗处理下,TaMICU1-6A基因在根、茎、叶中的表达水平均在6 h时达到最低;低温处理下,TaMICU1-6A基因在根、茎中的表达水平呈先降后升的趋势;在赤霉素处理下,TaMICU1-6A基因在叶片中的表达水平在6 h时达到最高。综上所述,推测TaMICU1-6A基因通过激素介导的信号途径参与不同的非生物胁迫。期待本研究结果可为进一步探讨小麦TaMICU1基因在逆境下的生物学功能提供一定的参考价值。

关键词：小麦 TaMICU1基因基因克隆生物信息学分析基因表达

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不同叶果比对设施‘红美人’杂柑秋梢叶片生理生化特征的影响

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华中农业大学学报 2024年第1期43卷 133-140页

作者：王鹏金龙飞黄贝刘烽温明霞吴韶辉徐建国浙江省农业科学院柑橘研究所台州318026 国家柑橘品种改良中心浙江分中心台州318026

为探究不同叶果比(leaffruitratio,LFR)对设施柑橘秋梢叶片生理生化特征的影响,以设施栽培‘红美人’杂柑为试材,设置高(LFR=100)、中(LFR=80)、低(LFR=60)3个叶果比,测定秋梢叶片中矿质元素、碳氮代谢物、碳氮代谢的关键酶、抗氧化酶... 详细信息

为探究不同叶果比(leaffruitratio,LFR)对设施柑橘秋梢叶片生理生化特征的影响,以设施栽培‘红美人’杂柑为试材,设置高(LFR=100)、中(LFR=80)、低(LFR=60)3个叶果比,测定秋梢叶片中矿质元素、碳氮代谢物、碳氮代谢的关键酶、抗氧化酶活性等生理指标的变化。结果显示,LFR80和LFR100秋梢叶片的磷、钾、镁、淀粉含量较高;丙二醛、脯氨酸、抗坏血酸含量较低;β-淀粉酶、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性较高;LFR80和LFR100秋梢叶片整体养分含量充足,受胁迫程度较低。结果表明,设施栽培‘红美人’杂柑的叶果比控制在80~100有利用于平衡营养生长和生殖生长,延缓叶片衰老,维持树势强健。

关键词：柑橘设施栽培叶果比生理生化