烟草根黑腐病抗性位点RBRR1的InDel分子标记开发与分析

  背景和目的  RBRR1是通过远缘杂交与回交导入栽培烟草的一个单显性广谱型根黑腐病抗病位点,为了开发基于该位点的简单高效稳定且成本低的紧密连锁分子标记。  方法  在已有酶切扩增多态性序列（Cleaved amplified polymorphism sequences, CAPS）标记相关序列基础上,利用云晒1号基因组与抗、感根黑腐病材料重测序信息,基于其序列插入/缺失（Insertion/Deletion, InDel）多态性设计抗病相关分子标记,并开展遗传效应和遗传变异分析。  结果  筛选到4对具有良好多态性的引物,在目标单株的分子标记辅助选择中具备便捷、高效且呈共显性的特点。遗传效应分析表明,通过分子标记辅助选择导入RBRR1位点能够极显著提高栽培烟草根黑腐病抗性。遗传变异分析结果显示,在烟草核心种质资源中仅有白肋烟TN90和SoTa2携带有RBRR1抗病基因,并发现4对引物在普通烟草自然群体中呈现2种基因型。  结论  RBRR1抗病位点在我国尚未进行广泛利用,具有较高的利用价值;而开发的4个InDel标记可用于该抗性位点的分子标记辅助选择育种和后续抗病基因的精细定位与克隆。      

烤烟CMV抗性基因QTL定位

利用SSR 技术,在抗CMV 烟草中发掘与抗病基因紧密连锁的分子标记,目的是为抗病基因的定位克隆以及培育抗病新品种奠定基础。本研究以抗CMV 的烤烟品种台烟8 号、感病品种NC82 为亲本,构建BC₁ 代分离群体,对其进行抗性遗传分析。对分布于烟草24 条连锁群上的2317 个SSR 位点进行了多态性筛选,获得了62 个稳定多态性标记,利用这些标记对288 株BC₁群体分型数据,用WinQTLCart2.5 进行分析,找到一个与抗性相关的QTL,LOD 值为2.6。研究结论表明,台烟8 号对CMV 的抗性由多基因控制,标记53735 与抗性QTL 紧密连锁,遗传距离为0.1 cM,该QTL 位于10 号连锁群,贡献率为13%。     

赤星病抗源的抗性比较

国外赤星病抗源Ｂｅｉｎｈａｒｔ１０００－１和国内抗病品种净叶黄及许金４号的抗病性分属两种不同的类型。本文对７个赤星病抗感程度不同的烟草品种的抗病性分别进行了以下测定：１．通过观察病斑数量和病斑大小测定抗侵入和抗扩展能力；２．测定各品种对两种Ａｌｔｅｒｎａｒｉａ毒素、ＡＴ毒素和细交链格孢酮酸（ＴＡ）处理的反应；３．双列杂交法分析抗性遗传规律。重点对Ｂｅｉｎ－ｈａｒｔ１０００－１和净叶黄的抗性特点进行比较。结果表明：供试品种的抗性特点差异显著，为多基因控制的水平抗性。Ｂｅｉｎｈａｒｔ１０００－１的抗病性是由显性基因控制的，主要表现为抗侵入，病斑数少，但病斑面积却显著大于净叶黄和许金４号。国内抗病品种抗扩展的能力强，同时也较抗侵入，它们的抗性基因大部分是隐性的。各品种对ＡＴ毒素和ＴＡ的敏感程度分别与其抗病菌侵入和抗病斑扩展的能力高度相关。文中还就真菌毒素在致病过程中的作用以及它们在赤星病抗性研究中的应用做了讨论。同时，就不同抗性类型的抗源在烟草抗病育种中应用的可能性进行了分析     

烟草祖先种及重要野生种PDR1基因的生物信息学分析

植物的多向耐药性（Pleiotropic drug resistance, PDR）转运蛋白隶属于ATP结合盒（ATP-binding cassette, ABC）转运蛋白家族的G亚家族。该类蛋白参与植物多种初生、次生代谢物的跨膜运输,在植物的生长发育、响应逆境胁迫、解毒过程中起着重要作用。近年的研究还表明,该蛋白与多种植物对真菌病原的抗性有关。本文以烟草祖先种和重要野生种为研究对象,以拟南芥PDR12蛋白、烟草的PDR1基因为探针,通过搜索同源序列,从数据库中提取烟草及祖先种、重要野生种中的PDR基因、蛋白序列,并通过生物信息学分析手段对其编码蛋白的理化特性、氨基酸序列特征、蛋白结构、功能、启动子序列及表达调控特征进行了分析,并以本氏烟（Nicotiana benthamiana）NbPDR1为代表,预测了该基因启动子的顺式作用元件,以普通烟草（Nicotiana tabacum）NtPDR1基因为例,预测了其基因编辑位点。结果表明,这些PDR基因相似性高,均编码跨膜蛋白,具有典型的跨膜结构域和核酸结合结构域。该基因启动子区有多个与病原真菌诱导、干旱等逆境胁迫响应相关的元件,暗示该基因可能是抗真菌病害、响应逆境胁迫的广谱抗性基因。最后,本文预测的基因编辑位点,为烟草PDR基因的功能研究、基因编辑及抗病育种提供理论基础。      

大豆品种绥农10抗疫霉根腐病遗传分析及抗病基因的SSR标记

用子叶法接种大豆疫霉根腐病1号生理小种,分析抗病亲本绥农10和感病寄主Williams的杂交F1、F2、F3的抗病性。结果表明,F1单株均表现为抗病;F2群体抗感分离比例符合3∶1;由F2感病单株衍生出的F3株系均表现感病,F2抗病单株衍生出的F3株系抗感分离株系比值符合1∶2;说明绥农10中对大豆疫霉根腐病1号生理小种的抗性受1对单显性基因控制,将该抗病基因拟名为RpsSN10。用500对大豆SSR引物和124株绥农10/Wil-liamsF2分离群体对RpsSN10基因进行定位,将RpsSN10基因定位在F连锁群上,其中标记Satt423和Satt149与RpsSN10基因的遗传距离分别为9.8cM和11.2cM,并分别位于目的基因的两侧。     

烟草抗青枯病突变体153-K的抗性遗传及与农艺性状的关系

烟草青枯病是一种细菌性病害,严重影响烟叶生产,筛选抗青枯病的烟草种质并解析其抗性遗传效应对指导抗病育种具有重要意义。本研究选用感病品种翠碧一号（CB-1）和抗青枯病突变体153-K为亲本,构建了F2群体,利用"主基因+多基因"混合遗传模型分析方法,研究其在安徽、福建两个病圃环境下的遗传效应,并对153-K青枯病抗性与农艺性状进行相关分析。结果表明,153-K在安徽病圃中的最优遗传模型为MX2-EEAD-AD,即2对等显性主基因+加性-显性多基因模型;153-K在福建病圃中最优遗传模型为MX2-ADI-AD,即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型。相关分析结果表明,在安徽、福建两个病圃环境下,青枯病抗性与株高呈显著负相关;而与叶片数、节距、茎围相关性均不显著。     

大豆资源抗疫霉根腐病基因分析

采取下胚轴创伤接种法鉴定156份大豆资源对13个不同毒力基因型大豆疫霉菌株的抗性。结果表明,125份资源分别抗1～13个菌株,占鉴定资源总数的80.13%。125份抗性大豆资源与13个大豆疫霉菌株共产生90种反应型。通过与13个鉴别寄主的反应型比较发现,有9份大豆资源产生的5种反应型与含有已知抗病基因的大豆资源的反应型相同;12份大豆资源产生的5种反应型与已知2个抗病基因组合的反应型一致,另外,还有至少抗1个菌株的104份大豆资源产生的80种反应型,既不同于已知单个抗病基因的反应型,也不同于2个已知抗病基因组合的反应型,推测可能含有新的抗病基因或基因组合。     

大豆品种Maple Arrow耐菌核病生化机制

以世界公认的菌核病抗性品种Maple Arrow以及感病品种合丰25为材料,在大豆V1期进行活体接种,比较不同抗感材料在接种核盘菌后的72h内6个时间点的菌丝扩展速度和4种生化酶活性,旨在明确MapleArrow抗菌核病的生化机制,为抗病育种提供依据.扫描电镜结果表明,抗感品种在侵染后0～72h对病原菌的抗性差异明显,接种前期病原菌在Maple Arrow叶片上的扩展速度明显低于合丰25.接种后期,Maple Arrow叶片病健交界明显,菌丝体周围寄主组织结构保持相对完整;合丰25叶片布满菌丝体,叶片结构崩溃.动态生化指标测定结果表明抗感品种在过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性均不同程度的高于对照组.接种后24h Maple Arrow的PPO活性显著高于感病品种;接种后48h Maple Arrow的POD和PAL的活性增加幅度显著高于合丰25.由此得出结论,抗病品种Maple Arrow的保护酶系统对核盘菌侵染的响应比感病品种合丰25更为活跃,四种保护酶中的PPO、POD和PAL是两种抗性差异的关键因子,其中PPO主要作用于感染前期,POD和PAL主要作用于后期.     

烟草青枯病抗性的全基因组关联分析

为发掘并定位烟草青枯病抗性遗传位点,利用RAD简化基因组重测序技术（RAD-seq）,以219份遗传多样性较高的国内外烟草品种作为供试自然群体,利用田间病圃鉴定供试材料的青枯病抗性,通过全基因组关联分析（GWAS）,发掘抗病基因组区段,并进行抗病候选基因预测。结果表明,筛选鉴定到8个高抗青枯病的烟草品种,获得了384 904个高质量的SNP位点,对烤烟群体的基因组连锁不平衡衰减（LD）距离进行了估算,平均为256 kb。在烟草基因组内发掘到1个与烟草青枯病抗性变异显著关联的区段,峰值SNP在17号染色体的23 977 382 bp处,p=6.196×10^-7,能解释14.29%的表型变异,在该区段内预测到4个抗病候选基因。本研究为烟草青枯病抗病基因克隆及分子育种提供了较为明确的基因组定位信息。     

大豆对SMV1号株系的抗性遗传分析及抗病基因的SSR标记

利用杂交组合合丰25（S）×东农93-046（R）的F1、F2和F2∶3群体进行了抗病性鉴定,结果表明：F1在接种后表现抗病,F2群体分离比例为3（抗）∶1（感）,对F2衍生的F2∶3家系接种鉴定,纯合抗病家系、抗感分离家系和纯合感病家系的比率符合1∶2∶1,表明东农93-046对SMV1号株系的抗性由一对显性基因（RSMV1）控制。并利用东农93-046（R）×Conrad（S）的正反交组合F2进行抗性鉴定,结果正反交后代均表现为3∶1的分离比例,无细胞质效应,进一步证明了东农93-046是受一对基因控制的抗性种质。经改良的分离群体组群分析法研究发现,东农93-046抗SMV1的位点（RSMV1）位于F连锁群上,与SSR标记的连锁顺序为HSP176、Satt114、RSMV1、Satt510、Sct_033、Satt334、Satt362,标记与RSMV1之间的遗传距离分别为10.9cM、4.3cM、6.6cM、11.7cM、18.0cM和35.3cM。根据标记HSP176选择基因型纯合和杂合的抗病植株,其符合率分别达到100.0%和94.5%。     

大豆对胞囊线虫抗性与主要农艺性状的相关性分析

以Peking×7605组合分别在南京和济南衍生的重组自交系群体为材料,在抗病性鉴定和考察主要农艺性状的基础上,对抗病性和主要农艺性状进行了相关性分析。结果表明：NJ（RN）P7群体家系抗病性与除粒色外其余质量性状无明显相关关系;与主茎节数和百粒重等数量性状有极显著的正向相关关系,而与不育荚数和生育期则有显著的负向相关关系。JN（RN）P7群体家系的抗病性与4个质量性状均存在显著的相关关系;而与所有考察的数量性状都不存在显著的相关性。由此可见,自然选择效应使得群体遗传结构产生差异,进而导致不同地点衍生的群体其抗病性与农艺性状之间相关性有明显的差异。     

转录组学在储粮害虫研究中的进展

转录组测序技术能将组织或细胞在不同生理条件下的差异基因量化,是探索基因功能和揭示特定生物学过程中分子机理的必要手段。储粮害虫是严重危害储藏粮食的一类害虫,从转录组水平揭示储粮害虫生长发育、关键基因功能、抗药性分子机制等成为研究热点,极大促进了对储粮害虫特别是无参考基因组信息的害虫的研究。因此,本文系统性从生长发育相关基因的挖掘、组织特异性基因、与微生物互作机制、对环境胁迫的响应机制、磷化氢抗性机理和植物精油杀虫机理研究六个方面综述了转录组学在储粮害虫研究中的应用,旨在为储粮害虫的深入研究提供参考,对进一步进行储粮害虫防治技术开发提供理论依据。     

大豆种质资源对东北SMV1号和3号株系的抗性鉴定

采用556份大豆种质资源为供试材料,在2006和2007年连续两年分别接种SMV1号和3号株系,对其成株抗性和种粒斑驳抗性均进行了鉴定。结果表明,接种1号株系的成株抗病资源446份,占80．2％;抗种粒斑驳资源107份,占19．2％;对成株和种粒斑驳均表现抗性的资源103份,占18．5％。接种3号株系的成株抗病资源151份,占27．2％;抗种粒斑驳资源87份,占15．7％;对成株和种粒斑驳均表现为抗性的资源76份,占13．7％。对1号和3号株系,在成株和种粒抗性上均表现抗病的资源69份,占12．4％。以上资源特别是兼抗资源在大豆生产和抗病育种中应予以重视。研究还显示,来自辽宁和吉林的供试资源对1号和3号株系的成株和种粒抗性均较好;来自中国农科院作物所和黑龙江的供试资源对1号株系的成株抗性较好,但对1号和3号株系的种粒抗性相对较差。     

褪黑素诱导果实采后抗病性研究进展

褪黑素作为一种微量、高效的天然植物信号分子,在植物生长发育、非生物胁迫、采后保鲜等方面已被广泛报道。近年来研究发现褪黑素在诱导果实抗病性方面发挥着积极作用。本文阐述了褪黑素在离体与果实中对病原菌的影响,重点总结了褪黑素诱导果实抗侵染性病害机制,初步揭示了褪黑素通过与植物各信号转导途径组成的调控网络来介导果实抗病反应。同时展望了未来研究方向,为之后深入研究褪黑素的抗病机理提供理论参考。     

基于群体感应的弧菌生物膜形成、耐药性及其控制研究进展

弧菌属是一种水生革兰氏阴性致病菌，既可引起人类食物中毒和伤口感染，还容易导致海产品腐败变质。由群体感应调控的生物被膜形成是造成弧菌产生耐药性和感染的重要原因。本文针对弧菌的群体感应、生物膜形成和耐药性产生之间的机制进行综述，概述了弧菌群体感应系统，论述了弧菌群体感应系统与其生物膜形成的相关性，从限制杀菌剂渗透、引发细菌表型适应性和耐药基因水平传递三方面重点阐述了弧菌生物膜形成对其耐药性的影响，并进一步总结了化学合成类、植物源和微生物源等群体感应抑制剂控制弧菌生物膜的研究现状，旨在为解决弧菌引起腐败和食源性疾病控制提供借鉴与参考。     

Plant biotechnology--genetic engineering to enhance plant salt tolerance

Plants not only provide food to humans and animals, but also provide a large number of non-food products of industrial and chemical importance. Moreover, they have the ability to purify the air, soil and water on the earth. Various trials to genetically improve the potential of plants are actively in progress. Salt-tolerance would be an especially important ability to bestow upon plants for agricultural and industrial purposes, because high salinity conditions are ubiquitous on earth and represent major barriers to growth. Enhancement of resistance against both hyper-osmotic stress and Na+ toxity is necessary for successful molecular breeding of salt tolerant plants. Introduction of genes for osmolyte bio-synthesis is useful to increase hyperosmotic tolerance of plant cells. It is introduced in this review that genetically engineered ectoine synthesis results in increased hyperosmotic tolerance of tobacco cells. High concentrations of Na+ reduce cellular activity by interfering with vital Na+-sensitive enzymes and by affecting K+ transport. Understanding the regulation of K+ and Na+ homeostasis is thus indispensable for enhancement of plant Na+ tolerance. My research group is investigating the Na+ efflux activity of the yeast Na+-ATPase (Ena1) when installed in the plasma membrane of plant cells, and the rice K+-Na+ co-transporters (HKT) that contribute to the regulation of K+ and Na+ uptake in root cells.     

晒烟品种塘蓬烟抗白粉病基因的等位性测定和序列分析

[背景和目的]广东连江县晒烟品种"塘蓬烟"是我国特有的烟草隐性遗传白粉病抗性种质资源,但到目前为止对其抗病机制未见深入报道.[方法]利用塘蓬烟花粉与抗白粉病烟草品种Kutsaga E1及感病品种K326杂交进行抗病基因的等位性检测;利用等位基因分子标记检测塘蓬烟中感白粉病基因NtMLO1/2的突变情况;利用PCR克隆技...     

大豆短日照诱导下新ESTs序列的筛选和功能推测

对大豆短日照诱导的基因表达差异进行了比较基因组分析,在细胞分子水平上从基因差异表达的角度研究短日照诱导衰老过程中基因转录物丰度的变化,探索大豆衰老的复杂机制。利用本实验室已经获得的抑制性消减杂交第二次PCR扩增产物重新构建新的cDNA文库,继续筛选差异表达的ESTs。利用BLAST软件在GenBank数据库进行序列相似性比对,发现28个与暗诱导相关的差异表达新ESTs,归类并推测其参与机体暗适应上调表达的蛋白质功能,为进一步分离暗处理诱导表达的基因,揭示短日照加速衰老的作用机理提供基础数据。     

β-1,3-葡聚糖酶的结构与催化性质研究进展

β-1,3-葡聚糖酶广泛存在于细菌、真菌、植物和无脊椎动物中,因来源的差异,β-1,3葡聚糖酶的生理功能多样,如参与植物生长发育、提高或诱导抗病性、提供菌体营养、调节真菌细胞壁稳定性和刚性、参与病毒释放和入侵等。酶的结构研究是探索酶催化反应机理、挖掘酶催化特性以及酶理性设计改造的基础。本文对晶体结构研究最充分的GH16家族细菌β-1,3-葡聚糖酶的结构特征及催化机理进行综述,并通过与GH17家族植物来源β-1,3-葡聚糖酶的结构比较,揭示细菌β-1,3-葡聚糖酶的作用机制,为进一步改造和利用该酶,实现其在植物保护、食品和制药等领域的应用提供重要参考。      

吉林、辽宁大豆品种（系）对大豆疫病的抗病基因鉴定

采用下胚轴伤口接种法评价了吉林和辽宁省49个主栽品种（系）对Phytophthora sojae13个不同致病型标准菌系的抗性。与鉴别寄主的比较分析表明,铁丰29,吉育67,沈农9号,吉育80推导含有Rps3a基因;铁丰31,吉育45,吉育90,九农34,铁豆42,铁豆43,铁豆44推导含有Rps3a和Rps1d双基因;辽豆18推导含有Rps3a和Rps1k双基因;辽豆17推导含有Rps1d和Rps6双基因;辽豆21,辽豆22和辽豆24推导含有Rps1a基因;九农29和九农35推导含有Rps1k基因。