为了解析棉花种子质量突变体ims-15千粒质量降低的相关机制,以该突变体和其近等基因系Ji737系为试验材料,利用Illumina平台测定了开花后30 d种胚的转录组,并利用实时荧光定量PCR技术对测序结果进行验证。共筛选获得4 239个差异表达基因,其中,在ims-15中上调表达基因2 229个(52.6%),下调表达基因2 010个(47.4%)。GO功能富集分析表明,差异表达基因显著富集在生物过程中的细胞壁高分子代谢、光合作用-光能捕获、细胞壁高分子代谢、光合作用等7个条目,分子功能中的叶绿素结合、四吡咯结合、铁离子结合等4个条目和细胞组分中的光系统、类囊体、光合膜等9个条目,其中光合作用相关条目注释到的差异基因中下调基因占比达85.11%,且光能捕获、叶绿素结合和光系统Ⅰ等3个条目注释到的差异基因均为下调基因。KEGG富集分析表明,光合作用-天线蛋白、类黄酮生物合成、植物激素信号转导、苯丙素的生物合成、MAPK信号途径、糖酵解/糖异生、淀粉和蔗糖代谢等20个代谢通路显著富集,其中光合作用-天线蛋白通路的富集程度最高且该通路注释到的18个差异表达基因均在ims-15中下调表达,植物激素信号转导通路中富集到的差异基因最多。此外,发现有大量转录因子如WRKY、Dof和AP2/EREBP等家族成员影响种子粒质量的形成。qRT-PCR和RNA-seq数据相关系数R~2=0.955 9,验证了RNA-seq结果的可靠性。基于各项分析结果,明确了一些与种子质量发育密切相关的代谢途径,尤其胚性光合作用途径在种子质量形成中起重要作用;发现了植物激素信号转导途径和转录因子在种子质量形成中起着重要调控作用。

用4个陆地棉纤维突变体、1个亚洲棉纤维突变体及其对应的正常型品种作为研究材料,对纤维发育相关基因结构差异比较。根据GenBank公布的基因序列设计基因特异引物,分别在突变体与正常型棉花品种的基因组DNA中进行PCR扩增。经凝胶电泳检测发现:部分纤维发育相关基因在突变体与正常型材料之间存在显著的结构差异。用脱水诱导蛋白RD22基因、葡聚糖酶基因和肌动蛋白基因为模板设计引物,并将扩增的片段克隆测序,经B last比对后发现克隆的3条序列与设计引物所用的基因序列同源性均在95%以上。该研究结果可为纤维发育相关基因的分子生物学研究提供依据。

【目的】利用棉花无短绒突变体GZnn为材料,分离与棉花纤维发育相关的重要基因,从而揭示棉花纤维发育的分子机理。【方法】通过扫描电镜观察GZnn与其近等基因系TM-1在纤维发育上的差别;采用差异显示RT-PCR方法寻找GZnn与TM-1之间的差异表达片段,并进行相应分析。【结果】用扫描电镜观察突变体GZnn与TM-1的胚珠表面纤维细胞起始发生的情况,发现GZnn不仅在纤维细胞发生和延伸上延迟,而且纤维细胞总数也明显减少。利用差异显示PCR进行比较筛选,获得了12个差异表达的EST片段,其中,DS3只特异性地在GZnn开花前(-3～0DPA)的胚珠中特异表达,而在其近等基因系TM-1中没有表达,推...

用五个芽黄品种(系)作父本,与标准系 TM-1杂交。杂种一代再与轮回亲本 TM-1回交,每一世代都针对芽黄性状进行选择,于1988年得到4个具有相同遗传背景,只有芽黄基因不同的近等基因系材料.对20个性状的方差分析表明:V_1对纤维整齐度,V_9对2.5%跨距长度有负的影响,对其它晶质性状无影响。V_9、V_1使得陆地棉生育期延迟。但 V_9比 V_1影响小。V_1使得霜前花(%)减少,V_9对早熟性无影响。V_1、V_9近等基因系与 TM-1比较,V_1在棉花籽棉产量和皮棉产量两方面都明显减少。达到极显著水平。V_9则分别达到极显著和显著水平。V_1、V_9对株高、单株果枝数、籽指三者产生负...

【目的】对一个同时导致营养和生殖器官发育异常的水稻突变体进行表型鉴定、基因定位和候选基因分析,为下一步的基因克隆与功能分析奠定基础。【方法】在水稻籼型恢复系602组织培养后代中,发现一个矮化并花发育异常突变体dwarf and deformed flower 2(ddf2)。抽穗期,以野生型为对照,对ddf2株高、主穗长、节间和功能叶的长宽等性状进行统计分析;同时利用冷冻切片等技术对茎、叶和花器官进行详细的形态和组织学分析。分别以西农1A和中花11为母本,以DDF2/ddf2杂合株系为父本构建2个F2群体进行遗传分析和基因定位,并对候选基因进行实时荧光定量PCR(real-time PCR)分...

白桦是雌雄同株的单性花树种,已发现的天然的雄花序突变体,其结构和生殖发育均不同于正常雄花序,显示出明显的雄性不育特征。为揭示该雄花突变体的发育机制,采用cDNA-AFLP分子标记技术,分析白桦雄花突变体发育早期的差异基因表达谱,共获得81个ESTs,51个ESTs与GenBank中的基因相似性较低,视为新基因,30个ESTs与已知蛋白具有较高同源性。GO和KEGG对其功能的注释表明,这些蛋白参与催化活性、结合活性、生物调节信号转导、生物合成以及基因编码转录因子和花发育等过程。选择5个与白桦花发育有关的ESTs,分别为MAP激酶、泛素结合酶、纤维素合成酶、热激蛋白和细胞色素P450,应用Real...

为解析玉米籽粒形成的遗传基础，探究Emp35基因在玉米籽粒发育中的作用，对籽粒缺陷突变体empty pericarp35(emp35)进行表型鉴定、胚乳细胞显微观察、胚乳贮藏物质含量测定及图位克隆。结果显示：突变体籽粒发育缓慢，明显小于同期发育的正常籽粒，成熟籽粒干瘪呈空皮状；胚乳细胞显微观察发现emp35的胚和胚乳发育严重滞后，胚乳细胞中线粒体结构异常；淀粉和蛋白质积累减少；F2代分离果穗上正常籽粒与发育缺陷籽粒呈3∶1分离，表明籽粒缺陷表型由单个隐性核基因突变所致。采用集团分离分析法（bulked segregant analysis, BSA）将Emp35定位于第8染色体127.90～163.36 Mb区间，在该区间内开发了4个InDel标记，连锁作图将Emp35精细定位于139 571 117～146 176 858区间。

为解析高粱窄叶的分子调控机制，挖掘影响高粱叶片发育的关键差异表达基因。利用0.1%EMS化学诱变野生型BTX623获得高粱窄叶突变体nal1(narrow leaf1)，以野生型植株BTX623和窄叶突变体nal1为材料，对不同发育时期的叶片长、叶片宽、株高、穗长等性状进行表型分析。结果表明：与野生型BTX623的叶片相比，2叶1心时，窄叶突变体nal1的叶片开始变窄；开花期植株和成熟期植株叶片宽和叶片长差异极显著；成熟期窄叶突变体nal1穗较松散，但植株株高差异不显著。开花期剑叶转录组分析结果表明：高粱窄叶突变体nal1和野生型BTX623开花期剑叶共筛选到差异表达基因1 520个，通过KEGG、GO富集分析得出，功能注释基因显著富集在植物激素信号转导、玉米素生物合成、光合作用天线蛋白、次级代谢产物生物合成等通路上；进一步研究发现参与调控生长素和玉米素信号转导的差异表达基因有17个，参与调控玉米素生物合成的差异表达基因为7个，这些基因在窄叶突变体nal1中差异表达，直接影响生长素、玉米素的信号转导和玉米素的生物合成。因此推测突变体nal1通过调节生长素、玉米素的信号转导和玉米素的生物合成影响窄叶突变体nal1叶片的发育，进而突变体nal1出现叶片变窄的性状。

[目的]植物促生细菌的根际生物膜形成过程是其功能发挥的关键因素,本研究利用转录组技术遴选参与这一过程的相关基因。[方法]利用转录组技术分析解淀粉芽孢杆菌SQR9的突变体SQR9M1和野生型SQR9生物膜形成24 h时基因的表达差异,并用定量Real-time PCR验证;通过电感耦合等离子质谱(ICP-MS)的方法比较突变体SQR9M1和野生型SQR9的胞内铁离子浓度的差异;细胞培养板结合定量PCR监测外源添加铁离子后对突变体SQR9M1生物膜形成表型和相关基因表达的影响。[结果]突变体SQR9M1的生物

【目的】为了探究矮化突变体AS98发生变异的分子生物学机制,【方法】本研究利用正常陆地棉品种LHF10W99(简称LHF)与AS98杂交后代分离出的正常表现型植株和极端矮化表现型植株,在现蕾期提取2种株型的茎尖、茎和根的RNA,利用cDNA-AFLP技术分析2种植株茎尖的表达差异。【结果】筛选到差异表达的片段32条,对这32条片段进行克隆测序,利用生物信息学进行分析发现其中一条(HD61)与拟南芥的阿拉伯半乳聚糖蛋白的同源性较高。用棉花的阿拉伯半乳聚糖蛋白(Gh AGP)的序列设计引物,用RT-PCR方法

以早熟直播棉品种JX0010为试验材料，采用木薯改良性淀粉、膨润土、硅藻土、凹凸棒土和育苗基质对棉花种子进行球化处理，以未球化处理的种子为对照，进行盆栽试验，探究球化育苗技术对棉花出苗及幼苗生长特性的影响。结果表明：球化处理后的棉花种子出苗率为95.83%～100%，出苗穴率为100%，出苗速率为33.33%～50%，出苗率、出苗穴率和出苗速率较对照分别提高16.67%～33.33%、8.33%～33.33%和16.66%～25.00%；球化处理后的棉花幼苗SPAD值为42.48，与对照差异不显著；球化处理棉苗的SOD活性、POD活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、硝酸还原酶活性、根系脱氢酶活性、株高以及根、茎、叶的干质量和鲜质量等指标相较对照都有显著提高；种子球化处理棉花幼苗丙二醛的含量相较对照显著降低。综合分析，棉花种子球化处理能显著提高棉花的出苗率，改善棉苗生长素质。

以早熟直播棉品种JX0010为试验材料，采用木薯改良性淀粉、膨润土、硅藻土、凹凸棒土和育苗基质对棉花种子进行球化处理，以未球化处理的种子为对照，进行盆栽试验，探究球化育苗技术对棉花出苗及幼苗生长特性的影响。结果表明：球化处理后的棉花种子出苗率为95.83%～100%，出苗穴率为100%，出苗速率为33.33%～50%，出苗率、出苗穴率和出苗速率较对照分别提高16.67%～33.33%、8.33%～33.33%和16.66%～25.00%；球化处理后的棉花幼苗SPAD值为42.48，与对照差异不显著；球化处理棉苗的SOD活性、POD活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、硝酸还原酶活性、根系脱氢酶活性、株高以及根、茎、叶的干质量和鲜质量等指标相较对照都有显著提高；种子球化处理棉花幼苗丙二醛的含量相较对照显著降低。综合分析，棉花种子球化处理能显著提高棉花的出苗率，改善棉苗生长素质。

比较小麦耐盐突变体近等基因系的钾离子含量及其与SOD活性的相关性分析,结果表明:耐盐性不同的近等基因系之间钾离子含量存在着显著差异,耐盐性强的RH8706-49含钾量最高;分别为耐盐性差的H8706-34、H8706-58的3.572倍和3.167倍。小麦功能叶片的SOD活性与钾含量呈极显著线性正相关。进而表明,小麦耐盐性强弱与旗叶叶片含钾量的多少在一定范围内呈正相关,钾可能参与了SOD的活性调节。

为分析DEP1等位变异对水稻籽粒品质和籽粒代谢轮廓的影响。以优质粳稻品种稻花香及其直立穗型突变体dep1-1为试材,通过测定籽粒的品质性状及差异代谢产物。结果表明,突变体dep1-1在DEP1基因第5外显子处存在1个单碱基A插入,导致翻译提前终止,从而使G蛋白γ亚基富含半胱氨酸的区域缺失。与野生型品种相比,突变体dep1-1的粒长、外观、黏度、平衡度、食味值、峰值、回复值和峰值时间等指标显著降低,而直链淀粉含量和硬度显著提高。与野生型相比,突变体dep1-1中37个代谢物含量显著上调,而45个代谢物含量显著下调。KEGG分析表明,该些差异代谢物主要富集于半乳糖代谢、脂肪酸生物合成、淀粉蔗糖代谢、亚油酸代谢、ABC转运蛋白、类苯基丙烷生物合成等途径。其中,与野生型品种相比,突变体dep1-1籽粒的蔗糖、D-棉子糖、棉子糖、D-(+)-麦芽糖、甜菜碱、吲哚含量显著提高,而硬脂酸、软脂酸、L-亮氨酸、吲哚乙酸含量显著下降。上述的差异代谢物初步解释了突变体dep1-1籽粒品质变化的生理生化机制。

【目的】硬实是种子物理休眠的表现特征，也是大豆驯化的一个重要性状。硬实性虽然有利于种子在不良环境中生存，但是在生产实践中会严重降低大豆出苗率，同时影响产量和加工品质。采用混合群体分离测序（bulked segregant analysis sequencing,BSA-Seq）解析大豆种子硬实性状的遗传基础及候选基因，为大豆硬实的分子机理研究提供理论依据。【方法】经甲基磺酸乙酯（ethyl methane sulfonate,EMS）诱变大豆中品661种子获得硬实突变体M_(zp661)，将其与栽培大豆中黄13（父本）杂交构建重组自交系（recombinant inbred line,RIL）群体，对不同株系的种子进行硬实性、吸水率和种皮解剖结构鉴定。选取RIL群体中硬实型和正常吸胀型2种极端材料分别构建混池，利用BSA-Seq技术检测不同极端材料及亲本基因型，结合欧式距离（euclidean distance,ED）和delta SNP-index、delta InDel-index关联分析方法，开展大豆种子硬实遗传位点的挖掘，进一步利用生物信息学分析、大豆不同组织的转录组数据和基因注释信息挖掘显著关联区域的候选基因。【结果】突变体M_(zp661)后代中，吸胀型种子各部位均具有吸水能力，种子体积随浸水时间延长不断增大，然而，硬实型种子浸水36 h内体积未发生变化，随着浸水时间的持续延长，种皮开始局部出现皱缩，并逐渐向其他部位扩散，子叶恢复吸胀能力。硬实型种子种皮表面光滑且结构紧密、角质层呈规则的网状结构、栅栏层较厚，而吸胀型种子表皮有气孔且结构松散、角质层有微小的裂缝、栅栏层较薄，表明突变体M_(zp661)种子硬实与种皮不透水/气相关；ED和delta SNP-index、delta InDel-index关联分析方法不仅鉴定到已报道种子物理休眠遗传位点qHS1，而且检测到1个一致性关联区域Chr.06:45897227—47746047，该区间共含有189个基因，转录组数据及基因注释挖掘到种子中特异高表达的Glyma.06G275300可能为该关联区域调控大豆种子硬实的关键候选基因。【结论】大豆突变体M_(zp661)种子硬实由种皮不透水/气所致，利用BSA-Seq法鉴定到Glyma.06G275300可能为影响种皮结构的候选基因。