杜国锋,谢永盾,郭会君,熊宏春,古佳玉,赵林姝,赵世荣,丁玉萍,隋丽,刘录祥
2023, 24(5):1485-1497.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230329001
摘要:锂(7Li)离子束作为一种新型诱变剂在作物诱变育种中发挥着越来越重要的作用。本研究利用彗星电泳技术探索了7Li离子束辐照小麦诱导的DNA损伤特点,并结合转录组分析初步解析了特异基因表达调控网络。结果表明,与传统诱变因素伽马(γ)射线相比,7Li离子束辐照引起的小麦幼苗生长抑制程度低,幼苗叶脉失绿至开裂。对辐照诱导的差异表达基因进行GO和KEGG功能分析显示,7Li离子束辐照诱导的差异表达基因主要富集在细胞壁合成与代谢和甘油脂类代谢通路,而γ射线辐照诱导的差异表达基因主要富集在光合作用代谢通路中,推测细胞壁合成与代谢和甘油脂类代谢通路途径与响应7Li离子束辐照引起的损伤密切相关,而光合作用代谢途径与响应γ射线辐照引起的损伤密切相关。两种辐射诱导的差异表达基因的转录因子分析结果显示,7Li离子束辐照诱导的MYB、WRKY、bHLH和NAC等转录因子家族可能在响应7Li离子束辐照过程中具有重要作用,7Li离子束辐照特异诱导Whirly家族转录因子调控DNA损伤修复,而γ射线辐照诱导E2F/DP家族转录因子调控DNA损伤修复。
仇 琳, 赵林姝, 谢永盾, 熊宏春, 古佳玉, 毕秀丽, 刘录祥, 郭会君
2022, 23(2):346-357.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210930001
摘要:衰老作为植物自然发育过程中的末期阶段,其发生时期对于作物的最终产量具有重要影响,因此深入解析早衰的调控机制及影响因素对促进作物新品种选育和产量提升具有重要意义。除受自然环境胁迫外,植物自身的遗传网络和代谢途径都会影响衰老发生的时期。本文综述了植物早衰时生理生化的各种变化以及产量变化。植物早衰引起叶绿素和其他大分子被降解,叶片光合作用能力显著降低,衰老组织中的营养物质运输到幼嫩组织和生殖器官中。这个过程常伴随着活性氧(ROS)的积累,以及细胞中抗氧化酶活性的降低,衰老相关基因(SAG)表达量上调,最终导致整个植株过早成熟,产量降低。该过程是一个受多基因调控的复杂且有序过程,本文对不同物种之间调控早衰的基因网络进行了总结,从转录因子调控、激素以及蛋白质代谢 3 种途经介绍了早衰调控机制,对今后早衰机制研究方向和育种利用途径提出了看法建议。
李 慧, 赵林姝, 古佳玉, 郭会君, 谢永盾, 熊宏春, 赵世荣, 丁玉萍, 徐延浩, 刘录祥
2022, 23(3):738-745.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211021003
摘要:目前花药培养白苗再生较多,因此选取不同成分的碳源对花药培养体系进行优化,并利用优化的体系连续 2 年对 22 个小麦品种(系)的培养力进行了鉴定。结果表明,以国药公司蔗糖为碳源进行离体培养的花药没有产生胚状体;以Sigma 公司麦芽糖和 Phytotech 公司麦芽糖为碳源时,花药均可以脱分化形成胚状体并进一步再生植株,绿苗产率在此 2 种麦芽糖间无显著差异,但白苗产率在 2 种麦芽糖间差异显著,Sigma 麦芽糖条件下白苗产率显著高于 Phytotech 麦芽糖,说明利用 Phytotech 麦芽糖能减少白苗的再生。22 个品种(系)的绿苗及白苗产率差异显著,筛选出高绿苗再生力基因型河农 6425(33.97%)、洛麦 28(22.28%)和郑麦 136(15.63%),高白苗再生力基因型小偃 22(39.69%)、郑麦 136(33.99%)、洛麦 28(42.17%)和豫农 903(28.59%),高植株再生力基因型小偃 22(46.69%)、郑麦 136(49.62%)、洛麦 28(64.45%)、河农 6425(41.47%)和豫农 903(31.69%)。本研究鉴定筛选的高再生力基因型可作为单倍体育种、基因定位或遗传转化研究的基础材料。
范小锋, 古佳玉, 赵明辉, 赵林姝, 郭会君, 熊宏春, 谢永盾, 赵世荣, 丁玉萍, 乔文臣, 徐延浩, 刘录祥
2022, 23(3):871-880.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211115001
摘要:为解析小麦叶片直立的分子调控机制,以快中子辐射诱变获得的小麦直立叶突变体 MtHS29 及其野生型衡 S29 为材料,通过转录组分析挖掘与 MtHS29 叶片直立相关的差异表达基因。结果表明,突变体 MtHS29 的叶片相较于野生型衡 S29存在不同程度的缺失,其中旗叶和倒二叶的叶枕、叶舌和叶耳全都缺失,叶片呈直立向上生长的状态。突变体 MtHS29 和野生型衡 S29 倒二叶、倒三叶和倒四叶的叶枕部位存在共同差异表达基因 1567 个,主要富集在植物激素信号转导、淀粉和蔗糖的生物合成、苯丙素的生物合成、内质网的蛋白质加工,以及氨基酸和核苷酸糖代谢等通路。进一步分析发现,参与细胞壁松弛的细胞壁主要成分合成相关基因、参与调控叶舌形成和叶夹角大小的生长素和油菜素内酯合成或信号转导相关基因,以及多个参与植物器官形态建成调控相关基因在突变体 MtHS29 中差异表达,与叶枕处近、远轴面细胞分裂和伸展活动减弱,以及突变体叶舌、叶耳和叶枕等结构的缺失密切相关。本研究为小麦株型育种提供了新的种质资源,也为阐明小麦直立叶形成的分子调控机制提供了一定的理论依据。
孙云云, 古佳玉, 赵林姝, 郭会君, 谢永盾, 赵世荣, 赵紫伟, 宋希云, 刘录祥
2016, 17(2):189-196.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.2016.02.001
摘要:本文以259个小麦微核心种质为材料进行剂量为0、100、150、250 Gy的60Co γ射线辐照处理,探讨小麦微核心种质的γ射线辐射敏感性分布,以及DNA损伤修复基因TaKu70和TaKu80对辐照的应答模式。结果表明,小麦微核心种质的苗高损伤率与γ射线辐照剂量间存在着3种函数关系:对数、线性、幂函数。以苗高损伤率为50%时的辐照剂量HD50作为主要的辐射敏感性分型指标,分别统计不同函数关系的微核心种质落入不同剂量区间的基因型个数,并依此将259份微核心种质分为敏感型(10)、较敏感型(96)、较钝感型(101)、钝感型(52)。对数函数关系中以敏感型和较敏感型为主,随着γ射线辐照剂量的增加TaKu70和TaKu80基因的相对表达量与对照相比总体升高,但变化不明显;线性函数关系中以较敏感型和较钝感型为主,TaKu70和TaKu80基因的相对表达量与对照相比总体升高,随剂量的增加而逐渐递增;幂函数关系中以较钝感型和钝感型为主,TaKu70和TaKu80基因的相对表达量与对照相比总体升高,但随剂量的增加呈现先增加后降低的趋势,一般相对表达量的峰值出现在150 Gy。
韩冰, 古佳玉, 赵林姝, 郭会君, 谢永盾, 赵世荣, 孙云云, 宋希云, 刘录祥
2014, 15(6):1342-1347.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.2014.06.024
摘要:摘 要:本研究以63份小麦品种(系)的风干种子为材料,分别利用0 Gy、100 Gy、150 Gy和250 Gy 剂量的60Coγ射线辐照,通过种子发芽实验和基因表达等方法,探讨不同小麦基因型间辐射敏感性差异及辐射敏感性相关基因的表达模式。结果表明:基于苗高损伤效应,可以将63个不同小麦基因型分为敏感型(核优1号、中优206、太原703等)、较敏感型(旱选10号、济麦20、中麦175等)、较钝感型(德抗961、豫麦68、淮麦20等)和钝感型(衡观136、邯6172、偃展4110等)4类。γ辐照后,敏感基因型中TaKu70和TaKu80基因诱导表达明显,钝感型基因型中TaKu70和TaKu80基因诱导表达不明显。本研究表明不同小麦基因型间辐射敏感性差异明显且与TaKu70和TaKu80基因表达模式有关。
潘 娜, 郭会君, 赵世荣, 赵林姝, 古佳玉, 李军辉, 王广金, 徐荣旗, 刘录祥
2012, 13(5):830-837.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.2012.05.021
摘要:在小麦中建立稳定的基于CEL I酶切的目的基因突变位点检测技术,有助于高通量鉴定目的基因片段的点突变及提高突变检测效率。本研究以冬小麦品种新麦18空间诱变SP2代群体为材料,以小麦糯质基因Waxy为目标片段,通过优化基因组DNA提取方法、调整PCR反应体?系中dNTP、Mg2 及引物浓度、改变目标片段CEL I酶切缓冲液成分,以及调整纯化过程中的空气相对湿度等方式,优化了小麦TILLING技术体系。在利用PVP-40法提取DNA过程中,研磨器振动频率提高到30/s,KAc溶液的反应时间延伸为20min时,基因组DNA质量和纯度最佳;在设定的浓度范围内dNTP和Mg2 浓度对产物影响差异不明显,均能高效扩增出目的条带。引物浓度对产物影响差异显著,最佳引物浓度为0.4umol L-1。20祃酶切体系中,最佳CEL I酶浓度为0.1U且利用超纯水代替CEL I缓冲液。最终在小麦中建立起了基于CEL I酶切的高通量TILLING筛选技术体系。