科研产出
缺钙大白菜的光合特征
《植物生理学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：为系统研究缺钙对大白菜幼苗生长的影响,本文采用水培法分析了不同缺钙程度下,大白菜幼苗的生长、生化和光合指标的特征性变化。研究结果显示,与对照Hoagland完全营养液的100%Ca(4 mmol·L~(-1) Ca~(2+))相比,50%Ca(2 mmol·L~(-1) Ca~(2+))培养4周虽然没有显著抑制大白菜幼苗的生长和净光合速率(P_n),但其叶绿素含量已显著下降;随着缺钙程度的加重,大白菜幼苗的整株鲜重和P_n逐渐下降,叶片叶绿素a/b比值逐渐增大,叶绿素含量和可溶性糖含量则呈先降低后增大的趋势。缺钙大白菜的叶绿素荧光动力学ΔV_t和ΔW_t曲线上最明显的特征是在100 ms处明显出现一个凹峰(G相);此外在缺钙大白菜ΔW_t曲线的K相上(300μs)也出现了特征性的凹峰,且随着缺钙程度的加重,凹峰值下降。两处凹峰的出现说明缺钙导致供体侧电子供应相对减少,但光反应中心的结构和功能未受影响。缺钙条件下,大白菜叶片叶绿素荧光参数的主要特征是由于放氧复合体电子供应能力减弱,导致到达最大荧光的时间(T_(fm))显著延长,单个反应中心的光化学效率(ABS/RC、TR_o/RC、ET_o/RC)下降,质体醌库(S_m)相对增大。上述结果为了解缺钙对大白菜幼苗的胁迫效应和伤害机制以及大白菜缺钙的诊断提供了数据支撑。
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主要大白菜品种及种质资源在eIF(iso)4E.a和eIF(iso)4E.c位点的基因型精准鉴定
《农业生物技术学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：由芜菁花叶病毒(Turnip mosaic virus,Tu MV)引起的病毒病是大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)主要病害之一。大白菜中野生型eIF(iso)4E.a(A)和eIF(iso)4E.c(C)共同介导病毒的早期侵染,单个或两个基因发生功能缺失突变将使病毒难以侵染植株,大白菜表现为抗病毒表型。前人已筛选出eIF(iso)4E.a的可变剪切突变(a~1)和假基因突变(a~2)、eIF(iso)4E.c的移码突变(c~1)和转座子插入突变(c~2)。本研究对3种eIF(iso)4E.a等位基因序列进行了重新分析和评估,优化了检测标记,结合本课题组已经获得的鉴定eIF(iso)4E.c等位突变的标记,对中国市场销售的38个大白菜品种和本课题组创制的96份叠抱类大白菜种质资源进行了筛查。结果表明,A、a~1和a~2基因型在市售大白菜杂交种和叠抱类种质资源中的检出频率分别是36.8%、40.8%、22.4%和26.1%、28.1%、45.8%。a1和a2两种突变等位基因的检出频率总体达71.3%。相比之下,在eIF(iso)4E.c位点,供试的134份材料中仅有1份种质是c~1c~1基因型、13份种质是c~2c~2基因型,两种突变等位基因所占的比例仅为10.4%。本研究结果为利用抗病毒功能基因进行种质鉴定和新品种培育提供了可选的标记,对已有品种的推广提供了抗病毒分子证据。
关键词： 大白菜 主栽品种 种质资源 eIF(iso)4E.a和eIF(iso)4E.c位点 等位变异
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基于HRM技术的大白菜InDel标记高效检测技术构建及其应用
《山东农业科学 》 2018
摘要：高分辨率熔解曲线(high-resolution melting,HRM)分析技术是基于核酸小片段之间的GC含量差异而导致双链核酸解链温度差异的一门检测技术,更多地被用于特定类型的单碱基突变筛查,很少见用于插入/缺失突变的检测。本研究从前期鉴定的可以有效区分大白菜自交系He102与06-247的593对多态性InDel引物中筛选到271对特异性好、呈共显性分布的InDel引物,采用软件TMUtility_1.5预测了差异目标片段的熔解温度(Tm)值,发现63对标记的Tm差值满足HRM分型的灵敏度(差值绝对值≥0.2℃)要求,进一步采用梯度PCR技术对上述63对引物进行PCR扩增和HRM分型,从中鉴定出20对适宜进行HRM分型的InDel标记。构建了适宜LightScanner-96高分辨率熔解曲线分析仪分析的高效检测体系,并在大白菜种质基因型精准鉴定、杂交种纯度高效鉴定方面得到成功应用。本研究开发的适宜HRM分型的InDel标记还可以作为一种标记储备用于构建遗传连锁图谱和DNA指纹图谱、鉴定杂交种纯度和真实性、关联分析、分子标记辅助育种等。基于此构建的高通量检测方法也为其它动植物材料InDel标记的高通量检测和应用提供借鉴。
关键词： 大白菜 插入/缺失标记 高分辨率熔解曲线分析 高效检测技术
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基于InDels标记的大白菜育种材料的亲缘关系鉴定
《植物遗传资源学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：采用86对InDels引物对105份大白菜育种材料进行了鉴定,共得到189个多态性位点。每对引物所能检测到的等位基因为2~4个,其中82.6%的引物仅能检测到2个等位基因位点;杂合度指数0~0.1880,平均为0.0511;主要等位基因频率为0.3277~0.9664,平均为0.6638;每对引物的多态性信息含量为0.0629~0.6654,平均为0.3444。94.2%的引物杂合度低于0.1,表明所选材料纯合度较高。采用NTSYS软件对供试材料进行UPGMA聚类分析,当相似系数为0.60时所有试材料分为合抱型(类群Ⅰ)与叠抱型(类群Ⅱ)明显的两个类群。叠抱型所在的类群Ⅱ在相似系数0.63时又进一步分为4个亚群。4个杂种优势非常明显的叠抱型品种的亲本材料分别处于不同的亚群或同一亚群中的不同分支。对双亲标记检测结果的进一步分析后挖掘了一批适宜4个杂交种纯度鉴定的引物,从中筛选了3对适宜4个杂交种纯度鉴定的通用引物。研究结果不仅提供了大白菜杂种优势育种的分子证据,同时也为育种实践中杂交组合的高效选配提供了帮助。
关键词： 大白菜 育种材料 亲缘关系 杂种优势 插入/缺失标记
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大白菜eIF(iso)4E.c基因hAT超家族活性转座子插入突变体的鉴别（英文）
《农业生物技术学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：转座子是基因组中一段可移动的DNA序列,其有时可以创造突变,也可以使突变回复。在检测12份大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)材料的真核生物翻译起始因子异构体(isoform of eukaryotic translation initiation factor 4E,eIF(iso)4E.c)的基因组序列多样性时,从两份材料即大秦白(DaQinBai)和826的eIF(iso)4E.c第3内含子中发现了1个长达3 195 bp的大插入片段。生物信息学比对发现,该大片段插入导致插入靶位点两侧有8 bp的正向重复、同时大片段两侧有17 bp的反向重复,这一结构特征与h AT超家族转座子非常吻合。在线工具预测发现,该大片段包含1个由两个外显子组成的编码框,预测的编码产物是1个含DUF659结构域的蛋白,该结构域出现在很多具有转座酶功能的蛋白中,由此推测该大片段是1个活动的转座子,由于其来自大白菜自交系大秦白和826,故将其命名为BraD8。将BraD8的全序列在大白菜基因组数据库(the Brassica database,BRAD)比对,发现在A04和A09上有很多同源性高达80%以上的片段,长度介于200~600 bp,这种组织结构非常类似于玉米(Zea mays)的Ac/Ds(activator/dissociation)转座系统。鉴于Ac/Ds转座系统中Ds以多拷贝存在于基因组中的事实,本研究分别在BraD8的5'和3'端设计特异引物,以大白菜单拷贝基因为内参,采用qRT-PCR方法,测定了12份大白菜材料中BraD8的5'和3'端的拷贝数。结果表明,不同材料中5'和3'端的拷贝数存在显著差异,在大秦白中,BraD8的5'和3'仅有少数几个拷贝,而在826中BraD8的5'和3'端则大约分别有19和45个拷贝;另外,在73和06-247中只有3'端、而322,8407,71-3-62和T03基因组中则5'和3'端都没有检测到。这些结果暗示,大白菜中的BraD8及类似结构就是属于h AT超家族的Ac/Ds转座系统,该研究将为今后BraD8及类似结构在大白菜转座子标签方面的研究提供借鉴。
关键词： 大白菜 活动hAT超家族转座子 BraD8/BraD8-类元件 转座子插入突变 真核生物翻译起始因子异构体(eIF(iso)4E.c)
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大白菜BrTILs基因鉴定及功能分析
《山东农业科学 》 2017
摘要：温度诱导载脂蛋白(temperature induced lipocalin,TIL)在调控植物生长发育以及抗逆境胁迫方面具有重要作用。本研究利用生物信息学方法,从大白菜基因组中鉴定获得4个TILs基因(被命名为Br TILs),它们不均匀分布在大白菜2、3、10号染色体上。通过对其基因和蛋白特征的分析发现,Br TILs基因编码区序列长414~750 bp,预测编码蛋白氨基酸长度为137~249 aa,分子量15.71~28.41 k D,等电点4.90~9.25。通过多重序列比对发现,Br TILs基因不同成员的DNA序列存在高度的相似性,但不同成员的exon/intron结构存在较大差异。利用RT-q PCR技术对Br TILs基因的表达模式进行分析发现,不同成员在不同组织中的表达以及对温度胁迫的响应模式方面存在较大差异,这可能与它们的启动子区具有不同的顺式响应元件有关。在拟南芥中过量表达Br TIL2和Br TIL4基因发现,虽然它们的表达模式存在较大差异,但是二者在抗温度和盐胁迫中的功能相似。过量表达Br TIL2和Br TIL4基因都不能提高转基因植株对温度胁迫的基础抗性,但二者均可提高转基因植株对盐胁迫的抗性。本研究不仅为我们全面了解大白菜TILs基因功能奠定基础,也为大白菜抗逆分子育种提供了重要参考。
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优质桔红心大白菜种质创新与新品种选育
《山东农业科学 》 2017
摘要：本试验利用分子育种手段开展了优质桔红心大白菜(Brassica rapa L.ssp.pekinensis)种质创新与新品种选育研究。我们克隆了控制大白菜桔红心的关键基因BrCRTISO,分析了桔红心、白心大白菜之间BrCRTISO基因的结构差异。根据启动子和编码区序列的差异,筛选出了与桔红心紧密连锁的SNP和InDel分子标记。在传统有性杂交的基础上,利用上述SNP和InDel标记对后代分离群体进行辅助选择,筛选出了早熟、优质、抗病的桔红心优异纯系种质08428、08460、08468、08469自交不亲和系。利用上述4个纯系配置组合,选育出了早熟优质抗病的特色大白菜新品种"天正桔红65"、"天正桔红62"。连续多年(2010—2016)种植试验及抗病性鉴定的结果表明:这两个新品种抗病性强,适宜春秋种植,早熟(55~60天);叶球中小型,桔红色。其中"天正桔红65"β-胡萝卜素含量高达26.163 mg/g DW,是普通大白菜的11.15倍;可溶性固形物含量高,口感品质极佳。2014年,"天正桔红62"成为泰安市岱岳区地理标志性产品(商标注册号:13066669)。2015—2016年,两个品种通过了国家、省(市)农作物品种审定委员会的审定(鉴定)。本研究是利用分子育种手段快速培育优良大白菜新品种的成功范例,可为其它生物分子育种工作提供参考。
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大白菜抗TuMV分子标记辅助选择技术研究
《山东农业科学 》 2017
摘要：分别以大白菜TuMV国家级抗源材料8407和高感TuMV的核心种质材料冠291为亲本构建分离群体,为验证TuMV抗性基因TuRBCS01两侧紧密连锁的分子标记m Br4055和Br ID10723的检测准确率,对上述两个亲本F_2代分离群体的107个单株进行自交构建F_(2∶3)家系,并对每个家系的TuMV抗性进行鉴定,以判断原F_2单株的TuMV抗性及基因型,同时利用上述两个标记引物对F_2代107个单株进行检测,根据检测结果及抗病性鉴定结果计算标记检测的准确率。结果表明,两标记均检测为纯合抗病的株系有22株,其中有2株经抗病性验证为杂合抗病,其余均为纯合抗病,检测准确率为90.9%;两标记均检测为杂合抗病的有48株,经抗病性验证,其中5株为纯合抗病,5株为纯合感病,其余均为杂合抗病,检测准确率为79.2%;两标记均检测为纯合感病的有23株,经抗病性验证,其中4株为杂合抗病,1株为纯合抗病,鉴定准确率为78.3%。上述检测结果为更好地利用标记mBr4055和BrID10723进行分子标记辅助选择奠定了基础。
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大白菜抗/感干烧心材料CNGCs编码基因的差异解析
《山东农业科学 》 2017
摘要：在植物中,环腺苷酸门通道(CNGCs)蛋白由一个大的基因家族编码,其参与K+、Na+和Ca2+等阳离子的非选择性吸收和转运,其中钙离子(Ca2+)是植物生长发育必需的营养元素和信号调节因子。在大白菜中,Ca2+缺乏易造成干烧心的发生,不同大白菜品种对干烧心的易感程度存在显著差异。本研究以极端抗/感干烧心大白菜自交系He102与06-247为试材,采用全基因组重测序的方法筛选到了6个编码CNGCs的结构变异基因,分别是Bra003081、Bra022702、Bra032132、Bra024067、Bra021265、Bra031529,其分别与拟南芥CNGCs成员1、4、6、9、19、20同源。对6个大白菜CNGCs的潜在跨膜区进行了预测,发现这些CNGCs包含5~8个跨膜区域,C-端均位于胞质一侧。对编码蛋白氨基酸序列进行了比较,结果表明,来自06-247的Bra003081和Bra031529的C-端分别缺失389个氨基酸残基和多出43个氨基酸残基;Bra032132和Bra024067的变异也发生在06-247中,它们的C-端发生了2~3个氨基酸残基的插入或缺失;Bra021265和Bra022702的变异发生在He102中,前者是可变剪切,后者在N-端第31和第49氨基酸残基处分别缺失和插入一个氨基酸残基。易感干烧心材料06-247中四个突变CNGCs的突变位点都在编码蛋白的C-端,这有可能影响CNGCs的功能。该试验结果为下一步研究CNGCs基因功能、开发特异性标记、鉴定大白菜干烧心与CNGCs突变的关系奠定了基础。
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大白菜重组自交系群体构建过程中剩余杂合位点的变化趋势
《分子植物育种 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：剩余杂合系是QTL精细定位的较好衍生群体,它是在重组自交系构建过程中形成的。本研究均匀选择了遍布大白菜全基因组的51对前景/背景标记,随机选择了重组自交系群体构建过程中的57个家系,从中选株系的F_5跟踪检测至F_8。研究数据表明:从F_5至F_8,特定位点的平均剩余杂合率分别是7.06%、3.51%、1.38%和0.38%;剩余杂合位点在所选株系内的基因组覆盖率分别是90.19%、76.47%、52.94%和21.57%,覆盖率迅速降低。值得关注的是:在F_5代时,剩余杂合位点不仅覆盖了90%以上的基因组范围,且特定家系多个杂合位点多位于不同的染色体上,在接下来F_6代的筛选中很容易得到单位点剩余杂合单株。因此,本研究基于前景/背景标记的检测数据认为,高效率筛选剩余杂合单株的时期是F_5~F_6世代。这为提高作物农艺性状精细解析和精准定位提供了参考依据。
关键词： 大白菜 重组自交系群体 前景/背景标记 剩余杂合位点 基因组覆盖率
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