为了探究高温胁迫诱导水稻活性氧(ROS)产生的基因表达调控机制,在幼苗期、抽穗期和灌浆期设置高温胁迫,分析水稻ROS积累的动态变化,并采用实时荧光定量PCR技术分析不同生育期高温胁迫下水稻中9个NADPH氧化酶(Rboh)编码基因成员(OsRboh1~OsRboh9)的基因表达模式。结果表明:随着高温胁迫时间的延长,水稻叶片和籽粒内ROS积累呈显著增加趋势。幼苗期高温胁迫7 d后水稻叶片ROS含量增加缓慢;抽穗期间和灌浆初期(1~10 d)高温胁迫导致水稻籽粒ROS含量持续增加。幼苗期和抽穗期高温胁迫下,9个Rboh家族基因的表达量随高温胁迫的持续逐渐升高,基因表达量较高的是OsRboh7和OsRboh5。灌浆期高温胁迫下,OsRboh1、OsRboh5和OsRboh9的基因表达量持续增加,其他基因呈先增加后下降的变化趋势。水稻OsRboh基因家族成员中以OsRboh7和OsRboh5在幼苗期、抽穗期和灌浆初期高温胁迫下的表达量较高。此外,OsRboh7和OsRboh5在水稻幼苗叶片、剑叶、小花、外稃、内稃、雄蕊、雌蕊和籽粒等组织器官中具有较高的表达量。高温胁迫对幼苗叶片、小花、雄蕊、雌蕊和籽粒中OsRboh7和OsRboh5的基因表达量诱导幅度较大。综上所述,水稻OsRboh基因家族成员以OsRboh7和OsRboh5对不同生育期高温胁迫的响应最为明显,在高温胁迫诱导水稻ROS生成的代谢通路中发挥关键作用。

为探究氨基酸转运蛋白(AAT)的功能和可能的分子机制,首先,通过建立隐马尔可夫新模型对水稻AAT家族成员进行鉴定,构建系统进化树分析水稻与拟南芥AAT成员之间的进化关系;其次,利用生物信息学手段对水稻多胺转运蛋白基因1(OsPUT1)的启动子、蛋白结构和功能结构域进行了分析;再次,构建了OsPUT1-GFP载体在水稻原生质体中表达以确定其亚细胞定位,利用荧光定量PCR检测OsPUT1基因在不同组织以及不同逆境胁迫下的表达模式;最后,采用水稻OsPUT1基因过表达(OE)、日本晴(Nip)和RNA干扰(RNAi)株系初步研究了基因的功能。结果显示:在水稻中含有96个OsAAT蛋白家族成员,分为13个亚家族;PUT亚家族含有6个OsPUT成员,其中OsPUT1和AtPUT3遗传距离最近且分布在同一个分支;OsPUT1基因启动子中含有涉及生长发育、光调节、植物激素和胁迫响应的顺式作用元件;OsPUT1蛋白含有多胺转运蛋白结构域PotE,亚细胞定位试验表明其位于细胞膜上;在叶片中OsPUT1基因表达量相对较高,在花中表达量相对较低;基因表达受JA、甘露醇和ABA抑制;低温胁迫下,基因表达先下降后恢复正常;在SA、亚精胺和百草枯处理下,基因表达先上升后降低;在氯化钠处理下,基因表达量先上升,在1 h达到最高,之后下降,在12 h达到最低,在24 h恢复到正常水平;OE株系显著降低了对0.2 μmol/L百草枯的抗性,而RNAi株系则显著增强了对0.2 μmol/L百草枯的抗性。综上说明,OsPUT1蛋白可能具有运输多胺和参与胁迫响应的功能。

碱性亮氨酸拉链(bZIP)转录因子蛋白是一类在动植物及微生物中结构和功能均具有保守性的转录调控因子,为明确bZIP类转录因子在植物病原真菌中的功能及作用机制,进一步确定其与病菌生长发育及致病性的关系,以玉米大斑病菌01-23为材料克隆得到了StbZIP9基因(GenBank No.XM_008032179.1),StbZIP9是bZIP转录因子家族成员之一,对该基因结构及蛋白质特征分析结果显示,该基因全长788 bp,开放阅读框为726 bp,编码241个氨基酸,其编码蛋白包含一个在真菌中高度保守的同源结构域BRLZ;对该基因在病菌生长发育及侵染宿主过程的RNA-seq数据进行分析,发现与菌丝时期相比StbZIP9在附着胞和芽管时期表达量升高2~4倍,在侵染玉米叶片24,72 h后基因表达从无到有且持续升高,表明StbZIP9与附着胞发育和芽管形成相关联并在病菌侵染宿主细胞过程中发挥重要作用;进一步利用生物信息学技术预测其结合保守基序及调控的靶基因,结合基序为NNTWACGTNN,包含bZIP 类转录因子识别核心序列ACGT,并根据该序列预测StbZIP9下游靶基因,结合RNA-seq数据进行表达模式分析得到4个下游靶基因(JGI数据库中蛋白ID分别为:132893、163024、162798、40466),功能注释表明,其参与细胞壁组分聚合和运输、侵染宿主、孢子休眠等多种生物过程。为进一步阐明其在参与调控病菌侵染寄主的分子机制提供依据。

为了研究GRAS转录因子在大豆胞囊线虫(SCN)胁迫应答中起到重要的作用,将抗病品种东农L-10和感病品种黑农37分别接种SCN 3号生理小种。品红染色确定接虫成功后,提取植株根部进行转录组测序分析。整理共得到20个与SCN相关的候选基因。对编码蛋白的二、三级结构、磷酸化位点、亲水性和疏水性、启动子信息、基因进化关系等进行生物信息学分析研究。取植株的不同组织部位,根、茎、叶提取mRNA并反转录cDNA,对重点的候选基因进行RT-PCR。结果显示:该家族基因与MYB和MYC转录因子存在密切的关系。基因编码蛋白主要以α-螺旋、无规则卷曲为主,二级结构和三级结构高度一致;蛋白为可溶性蛋白,磷酸化位点以丝氨酸为主,RT-PCR表明在植物的不同组织部位均存在一定的表达量,主要以根部为主,在相同的大豆胞囊线虫胁迫下,抗病品种中GRAS表达量显著高于感病品种。上述结果表明,GRAS转录因子为SCN相关的抗性基因,为抗病胁迫响应应答反应提供了重要的基因来源。

为了促进优质粒型粳稻品种的培育,以295份国内外收集的粳稻品种组成的自然群体为试验材料,对2018-2019年粒长、粒宽、粒厚、长宽比和千粒质量等5个粒型相关性状进行表型分析,结合重测序获得的788,396个多态性SNP,利用TASSEL 5.0的MLM模型进行全基因组关联分析,针对2 a间共同检测到的且控制多个粒型相关性状的QTL区间内所有基因进行单倍型分析,结合前人研究结果和基因功能注释挖掘水稻优质粒型候选基因。结果表明,5个粒型相关性状均存在着广泛的表型变异,且均呈近似正态分布,粒型相关性状之间大多呈显著或极显著相关,在P≤5.46×10^-6阈值条件下,共检测到221个与水稻粒型相关性状显著关联的QTL,在水稻的12条染色体上均有分布,表型贡献率为8.62%~20.73%,其中,2018,2019年共同检测到7个QTL。进一步针对2 a间共同检测到且同时控制多个粒型相关性状的2个QTL区间内的所有基因进行单倍型分析,结合基因功能注释推测LOC_Os12g44290为水稻粒型的新候选基因。综上,利用全基因组关联分析对295个粳稻品种的粒型相关性状进行QTL定位及候选基因分析,为优质粒型的粳稻品种培育提供了理论基础。

植物NADPH氧化酶Rbohs是活性氧(ROS)的主要来源,参与植物的生长、发育、抗逆和植物-微生物的互作等多种生理过程。为探索Rbohs在共生固氮中的功能和作用机制,克隆了1个大豆Rbohs基因家族成员GmRbohL,利用分子生物学、细胞生物学和遗传学等方法,分别对基因的表达模式、蛋白质的亚细胞定位及基因的功能进行了研究。结果显示:GmRbohL基因受根瘤菌诱导,在大豆根和根瘤中特异性高表达。亚细胞定位分析发现,该基因编码蛋白GmRbohL是一种膜蛋白。构建了GmRbohL的植物基因沉默(RNAi)载体,利用发根农杆菌K599介导的大豆毛根转化法,得到转基因毛状根。GmRbohL的基因沉默导致转基因毛状根的根瘤数量明显减少,ROS的产生也受到了抑制。根瘤器官发生阶段根瘤菌的侵染事件明显减少,结瘤标志基因的表达水平也随GmRbohL表达量的降低而降低。根瘤组织切片显示,GmRbohL的基因沉默显著减少了根瘤侵染区共生体的数量,根瘤的固氮酶活性也相应降低。以上数据表明,GmRbohL的基因沉默降低了ROS的产生水平,显著抑制了大豆的共生结瘤过程。推测GmRbohL可能在大豆根瘤的器官发生以及固氮功能调控方面发挥重要的正调控作用。

蔗糖是小麦茎秆可溶性碳水化合物的主要运输形式,对小麦生长发育和籽粒灌浆起关键调控作用,属于典型的数量性状,遗传基础复杂。在全基因组水平上挖掘小麦茎秆蔗糖积累转运显著相关的 SNP 位点及候选基因,为相关基因克隆和分子标记辅助选择提供理论依据。在不同环境条件下,通过测定 117 份国内小麦品种开花期、灌浆期和成熟期茎秆蔗糖含量,计算蔗糖花前、花后转运率和对籽粒灌浆的贡献率等 7 个性状的表型,基于 35K SNP 芯片基因型分型,采用混合线性模型 MLM(Q+K)进行全基因组关联分析(GWAS)及候选基因预测。在不同环境条件下,不同小麦品种茎秆蔗糖积累转运相关性状表型变异广泛,变异系数为 9.53%~45.70%,广义遗传力为 0.32~0.49。基因分型表明,SNP 标记多态性信息含量(PIC)为 0.10~0.38,群体结构分析将供试材料分为 4 个亚群。通过 MLM(Q+K)模型检测到 146 个与茎秆蔗糖积累转运相关性状显著关联的 SNP 位点,其中 3 个位点均在 2 个环境中被检测到。对稳定显著关联的 SNP 位点上下游各 200 kb 物理位置范围内进行候选基因挖掘,筛选出 13 个与蔗糖积累转运相关性状有关的候选基因,其中 TraesCS1B02G324100(核苷二磷酸糖转移酶基因)、TraesCS1B02G324200(纤维素合酶基因)、TraesCS1B02G324300(β-1,3-葡聚糖酶基因)与糖代谢相关。

12-氧-植物二烯酸还原酶(OPR)为黄素单核苷酸(FMN)依赖的氧化还原酶,是合成茉莉酸的关键酶,其对植物生长发育及防御调控具有重要作用。为研究OPR基因在玉米中的抗病作用,利用生物信息学方法,在31个玉米不同自交系中对OPR家族成员进行鉴定,并分析受玉米大斑病菌侵染后的表达规律。结果表明,在玉米B73品系中鉴定出了8个OPR基因,这些基因不均匀地分布于7条染色体上,且其表达蛋白富含酸性氨基酸。进一步分析发现,玉米OPR家族只有1种结构域Oxidored_FMN,并且所有成员均包含已鉴定的10个蛋白质保守基序。利用MEGA软件对玉米、小麦、水稻和拟南芥的OPR家族成员进行系统发育关系分析,发现这些植物OPR基因家族进化关系具有明显差异,其中玉米和水稻的进化关系最为接近。运用OrthoFinder软件对其同源组分析发现,玉米OPR基因家族具有高度保守性,所有OPR基因均为核心基因,但其功能略有差别。进一步利用河北省植物生理与分子病理学重点实验室前期的RNA-seq数据,对玉米B73 品系OPR基因响应大斑病菌侵染的表达模式进行分析,并通过qRT-PCR对基因表达模式进行验证,发现这些基因在病菌侵染玉米过程中呈现3种不同的表达模式。本研究系统的鉴定了玉米泛基因组OPR家族基因,以及确定了其在应对玉米大斑病菌侵染后的表达模式。

为探究GhFUL1基因在棉花分枝发育进程中的功能,从棉花中克隆MADS-box家族GhFUL1基因及其启动子,对该基因进行功能研究,并对其启动子进行活性分析。结果表明,棉花中GhFUL1基因开放阅读框726 bp,编码241个氨基酸。进化树分析表明,GhFUL1与其他物种中可可的TcAGL8-1亲缘关系最近。烟草亚细胞定位分析结果表明,GhFUL1定位在细胞核和细胞膜。不同组织材料qRT-PCR分析表明,GhFUL1基因在茎尖中表达量最高。构建过表达载体转化拟南芥,结果表明,转基因拟南芥阳性株系中GhFUL1基因表达量显著增加,转基因株系的开花时间、花器官形态与野生型相比无明显变化,但是开花时侧枝数增加。qRT-PCR结果表明,细胞分裂素氧化/脱氢酶基因AtCTK1和AtCTK6表达量减少,推测GhFUL1基因可能通过调控细胞分裂素合成途径影响分枝。利用启动子分析网站PlantCARE预测可知,GhFUL1启动子区域不仅有TATA-box、CAAT-box核心元件,还有参与光响应、生长素响应以及胁迫应答等顺式作用元件。将GhFUL1启动子构建到表达载体pBI121检测其启动子活性,通过对拟南芥转基因阳性株系进行GUS染色,发现GhFUL1启动子在拟南芥幼苗期的茎尖分生组织和成熟期的花器官中特异性表达。初步揭示GhFUL1基因及其启动子转化拟南芥后在其分枝发育过程中具有一定的功能。

为研究ARP在观赏辣椒低温胁迫下的响应情况,旨在为后续观赏辣椒低温下基因功能研究提供理论基础。通过RT-PCR技术从观赏辣椒中克隆得到与辣椒、番茄、马铃薯的同源ARP基因,命名为CfARP,分析其在观赏辣椒不同组织以及低温处理下的表达情况;通过利用生物信息学分析进行基因蛋白编码情况、理化性质、基因亲缘关系研究,并利用qRT-PCR技术检测CfARP在观赏辣椒不同组织以及低温处理下的表达量。结果表明,CfARP基因CDS序列为342 bp,与辣椒(遵辣1号)同源性为100%,可编码113个氨基酸,含有一个保守的Auxin-repressed结构域;蛋白理化分析发现,CfARP蛋白分子量为12.156 ku,等电点为10.22,亲水性平均系数为-0.913,初步预测CfARP为亲水性蛋白;与其他物种ARP氨基酸序列对比发现,CfARP在茄科植物中高度保守。实时荧光定量PCR结果显示,CfARP基因在观赏辣椒茎中表达量最高,根中次之,叶和花中相对较少;CfARP基因的表达量随着低温处理时长的增加而不断升高。初步推测CfARP在观赏辣椒响应低温胁迫过程中具有一定作用。

为了研究本氏烟草NbEHD1基因的生物学功能,采用生物信息学方法对其基因结构、蛋白保守结构域、磷酸化位点、亚细胞定位及进化关系等多个方面进行预测。结果表明,本氏烟草NbEHD1编码序列全长1 638 bp,其基因组序列包含16个外显子和15个内含子。NbEHD1蛋白大概率定位于细胞质中,无信号肽,无跨膜区,蛋白序列有42个磷酸化位点。NbEHD1属于P-loop_NTPase超家族,具有EHD家族特有保守结构域。系统进化关系结果表明,本氏烟草NbEHD1与马铃薯、番茄的EHD序列亲缘关系较近。经与SGN数据库中本氏烟草测序数据比对,获得NbEHD1预测的全序列并设计基因特异性引物,扩增得到其序列全长。在获得NbEHD1 CRISPR/Cas9基因编辑载体后,采用农杆菌介导的方法,将此载体成功转化到本氏烟草叶片,经鉴定成功获得T₀阳性植株16株,为进一步确定NbEHD1基因的生物学功能提供了研究材料。

穗长是小麦重要的农艺性状,与产量构成因素密切相关。旨在研究小麦穗长遗传基因,筛选与穗长基因连锁的分子标记,为小麦分子标记辅助育种提供分子支撑。以科大116和科大101为亲本构建的F₂群体为试验材料,通过SSR分子标记,构建覆盖小麦基因组的遗传图谱,并结合完备复合区间作图法对穗长进行QTL定位。采用3 234对引物,共筛选出434对在双亲间具有多态性的引物,多态性引物的检出率为13.42%。通过BSA混池分析,共筛选出28个可能与穗长连锁的分子标记,其中16个标记通过262株群体验证与目标基因紧密连锁。通过QTL-IciMapping软件构建小麦染色体组的遗传图谱,标记间的平均遗传距离为38.66 cM,共检测出7个与穗长相关的QTL位点,分别位于3B、4A、4B和6B染色体上,其加性效应值均为正值,对表型性状遗传变异的贡献率在4.01%~23.16%。在4B染色体上定位出2个主效QTL位点,贡献率为17.59%~23.16%。其中,Qsl4B-2距离其最近的分子标记只有3.5 cM,为连锁最紧密的一个QTL位点,分析发现其可能为新的主效QTL位点。因此,4B染色体上可能存在与穗长相关的基因。通过分析预测,在4B染色体的yzu397456~yzu404917和yzu409422~yzu405167标记区间内,可能存在7个调控小麦穗长的候选基因,在穗中持续高表达。

为提高不同果肉硬度类型甜瓜材料的选择效率,加速良种培育,以脆肉甜瓜材料19A21、19A75和软肉甜瓜材料N84、20S66为亲本,分别构建F₂与BC₁F₁群体,采用感官测试统计,脆肉材料与软肉材料符合3∶1与1∶1理论值,说明甜瓜果肉硬度性状为单基因遗传,且脆肉相对于软肉为显性;以4份甜瓜亲本为供试材料,分析不同硬度类型果实的ACO活性变化及CmACO1的表达模式,结果显示,软肉甜瓜果实发育中ACO活性出现峰值,而脆肉甜瓜未出现,软肉甜瓜CmACO1表达量显著高于脆肉材料,说明该基因可能参与调控甜瓜果肉硬度。根据CmACO1在不同材料中的插入缺失位点(Insert/Deletion)差异,开发InDel-Pf标记,利用该InDel标记对32份甜瓜材料进行基因型检测,其中脆肉甜瓜表现为缺失带型,软肉甜瓜表现为非缺失带型,标记多态性与果肉硬度共分离。利用2个F₂群体对InDel-Pf标记进行验证,分子标记鉴定与表型鉴定符合率达到95.3%,98.1%。研究结果表明,InDel-Pf标记对甜瓜果肉硬度的实际鉴定有较高准确性,能够有效提高育种选择效率,缩短良种培育周期。

bZIP转录因子广泛存在于植物中,在调节植物生长发育和非生物胁迫应答中起着重要作用。为探究bZIP转录因子在玉米干旱胁迫响应中的功能,在玉米苗期干旱胁迫处理5 d和复水3 d时,利用转录组测序技术对转录因子基因的表达变化进行分析,筛选到一个响应干旱和复水处理的bZIP转录因子(ZmbZIP26),共表达网络分析发现,ZmbZIP26处于网络调节的核心节点位置。ZmbZIP26基因含有558 bp的开放阅读框,编码185个氨基酸,属于亲水性蛋白。蛋白质进化树及保守序列分析发现,ZmbZIP26蛋白与高粱和芒草同源蛋白的同源性较高,而且在同一氨基酸位置上的保守基序相同。启动子顺式作用元件分析表明,ATG上游2 000 bp区域内含有干旱响应元件、激素响应元件和光响应元件等。qRT-PCR分析发现,ZmbZIP26是组成型表达基因,在幼茎、雌穗和根中高表达,且ZmbZIP26基因积极响应干旱、高温、高盐、氮胁迫及恢复正常的过程,可能在植物的抗逆过程中发挥着重要作用。亚细胞定位分析发现,ZmbZIP26属于核蛋白,定位在细胞核上。蛋白质互作预测发现,ZmbZIP26可能与锌指蛋白、丝氨酸蛋白、钙依赖性蛋白、谷胱甘肽转移蛋白等互作构建了一张调控网络,协同调控玉米生长发育和胁迫应答过程。

玉米籽粒发育时期对高温胁迫十分敏感,严重影响玉米的产量和品质。为研究不同耐高温玉米自交系籽粒响应高温胁迫的基因表达差异,在基因水平解析不同玉米种质响应高温胁迫的分子机制,以前期筛选的耐高温自交系XN202和敏感自交系CT110为材料,利用RNA-Seq技术挖掘正常和高温胁迫下授粉后15 d玉米籽粒的差异表达基因(DEG)。与对照相比,XN202和CT110分别检测到1 517,1 012个DEGs,共同的DEGs有142个,包含7个转录因子。不同耐高温玉米自交系的籽粒对高温胁迫的响应存在明显差异,通过基因本体(GO)功能注释和全基因组及代谢途径数据库(KEGG)信号通路富集分析筛选出DNA复制、核小体、微小染色体维持复合物、DNA引物酶-多聚酶α复合体、营养库活性、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等共同参与响应高温胁迫的应答过程。通过生物信息学分析,共有374个DEGs位于已报道的玉米耐高温相关性状QTL区间,其中42个DEGs为已报道的耐高温相关基因。综上所述,高温胁迫下玉米籽粒会形成复杂的细胞保护和防御系统,AP2/ERF、MYB、bHLH、NAC、HSF、HSP等耐高温相关的DEGs可能在分子调控网络中发挥重要作用。

谷胱甘肽硫转移酶基因(GST)可以参与植物应对非生物胁迫的过程。为了解ZmGST在玉米中响应盐和干旱胁迫的能力,以玉米自交系CA66为材料,通过RT-PCR克隆获得ZmGST基因并对该基因进行了生物信息学分析,通过实时荧光定量分析该基因在玉米不同组织以及在模拟干旱和盐胁迫下的相对表达量,构建原核表达载体后进行干旱和盐处理。结果表明,ZmGST基因CDS序列全长为384 bp,编码127 个氨基酸,生物信息学分析结果表明,该基因属于Tau家族,为亲水不稳定蛋白,不存在跨膜结构,存在12 个磷酸化修饰位点,未发现有信号肽,为非分泌型蛋白,亚细胞定位预测ZmGST位于细胞核和细胞质。同源序列结果表明,ZmGST与高粱的亲缘关系最近,与ZmGSTU14基因相似度最高。启动子分析结果发现,含有TC-rich repeats等元件,参与防御和应激反应。实时荧光定量结果显示,ZmGST基因在玉米根中的表达量最高,并受盐胁迫诱导上调表达,在处理24 h 后达到最高。在原核水平的盐和干旱胁迫结果显示,重组质粒pET28a-ZmGST的大肠杆菌菌体在不同盐浓度的培养基中均能正常生长,模拟干旱被抑制。推测ZmGST基因在玉米响应盐胁迫方面有重要作用。

PEPC可催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)生成草酰乙酸(OAA)进入三羧酸循环,对植物的生长发育和逆境适应发挥重要作用。但目前尚无关于PEPC参与植物器官发育的报道。发掘并研究小麦Tappc3A在花发育中的生物学功能,为探究小麦雄蕊同源转化为雌蕊性状的分子机制提供新的线索。通过PCR技术从CM28TP和HTS-1中克隆Tappc3A基因,使用生物信息学工具分析基因序列及系统进化关系,利用qRT-PCR技术分析Tappc3A在小麦幼穗不同发育阶段和不同生殖器官中的表达水平,通过原核表达分析Tappc3A基因编码的蛋白功能是否正常,利用小麦RNA-Seq数据库分析Tappc3A与其他调控花器官发育基因之间的共表达情况。Tappc3A基因的ORF长2 901 bp,编码966个氨基酸残基,具有典型的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPase)保守结构域,N端具有保守的丝氨酸(Ser,S)可逆磷酸化位点(SIDAQLR),C端具有植物型PEPC蛋白特征序列(QNTG),第774位氨基酸为C3植物PEPC典型的丙氨酸。聚类分析也表明,Tappc3A属于C3型PEPC家族。qRT-PCR分析表明,在小麦幼穗发育的3个阶段,二棱期至小花分化期和药隔时期,HTS-1中的Tappc3A基因的表达量高于CM28TP,且Tappc3A在雌蕊(P)和雌蕊化雄蕊(PS)中的表达量显著高于雄蕊(S)。原核表达结果显示,Tappc3A基因编码的蛋白能催化PEP生成OAA,并且在IPTG诱导后活性明显增强。基因共表达分析显示,Tappc3A可能参与了小麦花器官的形态发生。小麦Tappc3A可能参与小麦雌蕊发育,其在雄蕊中的过量表达可能与雄蕊同源转化为雌蕊性状形成有一定的关联。

花色苷是植物次生代谢过程中产生的黄酮类物质,在花色苷合成途径中,花色苷合成酶催化无色花色苷转化成有色的花色苷,在植物器官着色过程中起重要作用。为了解彩色马铃薯花色苷合成途径中关键酶基因ANS的功能,以红皮红肉的彩色马铃薯品种红美为试验材料,利用RT-PCR技术克隆花色苷合成酶基因,通过生物信息学分析其特性,并将其过表达到拟南芥中进行功能验证。结果显示,该基因cDNA序列长为1 406 bp,包含1 368 bp完整的开放阅读框,编码 455个氨基酸残基。通过生物信息学分析克隆到的基因,并将该基因命名为StANS1a,GenBank登录号为ON512347,其氨基酸序列具有保守的结构域DIOX_N和2OG_FeⅡ_Oxy,分别位于氨基酸序列的52~166位和 215~312位。在拟南芥中过表达StANS1a,通过半定量RT-PCR检测其转录水平,转基因株系中都有StANS1a基因的表达,且表达量较非转基因拟南芥高;通过检测转基因植株中花色苷的含量,发现转基因植株花色苷含量比非转基因植株高2.17%~54.61%,表明StANS1a参与了花色苷的生物合成。同时也证明彩色马铃薯StANS1a基因在花色苷代谢途径中起着重要的作用。

GDSL脂解酶是影响角质层发育的重要基因,克隆黄瓜GDSL脂解酶基因,并分析其表达模式,旨在为黄瓜角质层发育及黄瓜果实光泽的研究奠定基础。根据黄瓜基因组数据库中的参考序列,对黄瓜GDSL脂解酶基因进行克隆,并进行生物信息学分析。利用qRT-PCR技术明确该基因在黄瓜各组织部位中的表达情况。以6份光泽性不同的黄瓜为材料,对该基因序列进行克隆,以明确该基因在不同光泽性黄瓜中的作用。对黄瓜GDSL脂解酶基因启动子进行克隆并分析其作用元件。参照黄瓜基因组数据库设计扩增引物进行PCR扩增,获得CsGDSL基因,CDS长度1 059 bp,编码352个氨基酸,二级结构以无规卷曲(45.45%)与α-螺旋(33.24%)为主;该基因在进化过程中较为保守,与甜瓜CmGDSL亲缘关系最为紧密;在黄瓜花后3 d的子房中表达量较开花0 d的子房高;在6个品种中CsGDSL基因CDS序列保守; CsGDSL基因与逆境胁迫、激素及光等具有响应。获得了CsGDSL脂解酶基因,明确了其在黄瓜不同组织部位中的表达情况,该基因在不同材料中较为保守,由此推测,黄瓜CsGDSL可能影响黄瓜果皮光泽。

中性/碱性转化酶作为植物蔗糖代谢的关键酶,主要参与植物生长发育、逆境胁迫响应等过程。为探究大蒜AsNI对逆境胁迫的响应模式,以乐都紫皮大蒜为试验材料,克隆得到2个中性/碱性转化酶基因,并进行了生物信息学和表达特性分析。结果表明,AsNI1和AsNI2的开放阅读框分别为522,1 203 bp,编码173,400个氨基酸;AsNI1与AsNI2均为亲水性蛋白,预测定位于细胞质,具有Glyco_hydro_100结构域;但二者的氨基酸序列相似性仅为25.75%,AsNI2含有1个糖基化位点,而AsNI1未检测到糖基化位点,二者的亲缘关系较远。蛋白互作网络分析结果表明,AsNI2与AsNI1可能参与不同的生化过程。启动子序列分析发现,AsNI1和AsNI2的启动子区域含有多个与响应相关的顺式作用元件,其中AsNI2启动子的干旱和低温胁迫响应元件个数显著大于AsNI1。通过对启动子转录因子结合位点进行预测发现,二者含有不同种类及数量的结合位点,表明AsNI1和AsNI2可行使不同的基因功能。qRT-PCR检测发现,AsNI的表达具有明显的组织特异性,AsNI1和AsNI2分别在根和鳞茎中表达量最高。同时,逆境胁迫能够诱导AsNI表达,低温和干旱处理下均以AsNI2的响应程度强于AsNI1。其中,低温胁迫以诱导叶片AsNI2的表达为主,干旱胁迫以诱导根系AsNI2的表达为主。通过分析AsNI的序列特征和表达模式,验证了AsNI的抗逆功能。

为深入研究CIPK基因家族在应对非生物胁迫应答等过程中的分子机制,探究非生物胁迫下草地早熟禾CIPK32基因的作用。以草地早熟禾午夜Ⅱ号为试验材料,应用RT-PCR技术克隆CIPK32基因,分析该基因在不同组织部位及不同非生物胁迫条件下的表达规律。并通过NCBI-CDD、SWISS-MODEL等在线软件对编码氨基酸序列进行蛋白结构、同源比对等生物信息学分析。结果表明:草地早熟禾CIPK32基因序列ORF为1 320 bp,共编码439个氨基酸。预测CIPK32蛋白相对分子质量为50.28 ku,等电点6.82,蛋白质分子式为C₂₂₄₉H₃₅₇₄N₆₀₈O₆₆₅S₁₆,属于不稳定亲水性蛋白。草地早熟禾CIPK32含有典型STKc_SnRK3和CIPK_C结构域,与山羊草(XP_020198391.1)、黑麦草(XP_047091407.1)、大麦(XP_044980943.1)编码氨基酸同源性较高,并含有酰胺化位置、N-糖基化位点、N-肉豆蔻酰化位点等多个结合位点。草地早熟禾CIPK32基因的表达水平呈现组织特异性,叶部>茎部>根部。干旱胁迫下该基因呈现先上调后下降的趋势,10% PEG6000处理16 h为最高值,是0 h的6.2倍;随着NaCl浓度的升高显著促进该基因的表达,200 mmol/L NaCl是0 mmol/L NaCl的6.9倍;低浓度NaNO₃及低浓度KH₂PO₄(0.1 mmol/L KH₂PO₄)环境均可促进CIPK32基因的表达。综上所述,草地早熟禾CIPK32基因具有组织特异性,干旱、盐、氮素和磷素胁迫均能诱导CIPK32基因的表达。CIPK基因家族在非生物胁迫中具有潜在的作用。

为了研究菜用大豆有机酸合成机制并为菜用大豆的品质改良提供一定的理论依据,以含有264份菜用大豆种质资源的自然群体为试验材料,分别在2020,2021年采用HPLC法测定该群体的酒石酸、苹果酸和柠檬酸含量,并结合该群体的基因型数据进行全基因组关联分析,鉴定与有机酸含量显著关联的SNP位点及候选基因。2020,2021年供试群体酒石酸平均含量分别为4.13,4.16 mg/g,苹果酸平均含量分别为7.26,8.99 mg/g,柠檬酸平均含量分别为7.12,10.88 mg/g。相关性分析发现,264份材料柠檬酸含量在2020及2021年2 a间呈显著正相关。同时,苹果酸与柠檬酸间呈显著的正相关,相关系数为0.790^*,酒石酸与苹果酸、柠檬酸均呈显著正相关,相关系数分别为0.695^*,0.739^*。结果表明,供试群体不同品种间存在较大差异,具有丰富的遗传多样性,筛选出6份具有较高有机酸含量的特异种质资源,为菜用大豆有机酸品种改良育种提供优秀的材料。基于混合线性模型的GWAS分析,共检测到54,189,43个分别与酒石酸、苹果酸及柠檬酸含量显著相关的SNP位点,同时根据基因功能注释信息,鉴定到3个及5个分别与酒石酸、苹果酸含量显著相关的候选基因。

为揭示萌发期不同水稻的抗旱性机理,以水稻旱敏感材料(Calrose、京宁10号、山形86)和抗旱性材料(Farry、松粳3号、宁粳36)为研究对象,开展了模拟干旱胁迫(15% PEG-6000)对不同水稻萌发种子生长指标、生理指标及相应基因表达量的影响研究。结果表明:正常条件下,旱敏感和抗旱性材料萌发种子各生长指标、抗逆相关基因表达量之间无显著差异;但生理指标有明显变化,表现为不同材料间超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性、可溶性糖(SS)和过氧化氢(H₂O₂)含量无显著差异,旱敏感性材料山形86的丙二醛(MDA)、超氧阴离子($\mathrm{O}_{2}^{\bar{.}}$)含量显著高于其他材料;抗旱性材料宁粳36的过氧化氢酶(CAT)活性、脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)含量显著高于其他材料。干旱胁迫下,相比于旱敏感性材料,抗旱性材料萌发种子的相对发芽势(RGP)、相对芽长(RSL)、萌发期抗旱指数(GDRI)和活力指数(VI)分别增加了0.03~0.07百分点,0.32~0.39百分点,0.12~0.18百分点和92.41%~108.39%;抗旱性材料萌发种子中MDA和活性氧($\mathrm{O}_{2}^{\bar{.}}$、H₂O₂)含量分别降低了2.54%~61.64%,19.60%~46.30%和35.61%~62.02%;渗透调节物质(Pro、SS、SP)含量分别增加了5.93%~18.29%,1.08%~7.97%和3.47%~6.03%;抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性分别提高17.29%~33.12%,15.24%~76.06%和14.68%~18.61%;脯氨酸合成关键基因OsP5CS、抗氧化酶合成基因(OsALM1、OsPOX1、OsCATC)的相对表达量分别上调了2.66%~182.31%,57.14%~513.27%,0.38%~109.06%和63.39%~184.25%。综合分析表明,干旱胁迫抑制了水稻种子的萌发,影响了萌发期种子中的生理特性及其相应基因的表达。干旱胁迫下,无论是抗旱性材料还是旱敏感性材料,活力指数(VI)、过氧化物酶(POD)以及过氧化物酶合成基因(OsPOX1)是影响水稻种子萌发的关键指标。除以上指标外,可溶性蛋白(SP)、脯氨酸合成基因(OsP5CS)、过氧化氢酶基因(OsCATC)是影响抗旱性材料的其他关键指标,相对芽长(RSL)、过氧化氢(H₂O₂)、超氧化物歧化酶基因(OsALM1)是影响旱敏感性材料的其他关键指标。

植物磺化肽激素受体(PSK receptor,PSKR)在促进植物细胞增殖和非生物胁迫中起着重要作用。为了探讨小麦PSKR的序列特征和生物学功能,采用同源克隆技术,从普通小麦品种晋麦47根组织中克隆出TaPSKR1 3个部分同源基因的cDNA序列,因3个基因分别位于6A、6B和6D染色体上,故分别命名为TaPSKR1-6A、TaPSKR1-6B和TaPSKR1-6D。并且利用生物信息学手段对其基因结构、蛋白理化性质、顺式作用元件、功能结构域及系统进化树进行分析,通过qRT-PCR分析TaPSKR1基因在不同组织以及不同逆境胁迫下的表达模式。结果表明,TaPSKR1-6A、TaPSKR1-6B和TaPSKR1-6D均包含一个外显子,其开放阅读框分别为3 153,3 132,3 156 bp,分别编码1 050,1 043,1 051个氨基酸。生物信息学分析结果表明,TaPSKR1定位在细胞膜上,具有信号肽、跨膜结构域和8个LRRs结构域及胞内激酶结构域,属于PSKR家族成员。系统进化显示,TaPSKR1蛋白与小麦近缘物种及水稻亲缘关系较近,处于同一分支上。实时定量PCR分析结果表明,TaPSKR1基因在根、茎、叶片、穗和种子中均有表达,在根中的表达量极高;逆境胁迫分析表明,干旱和盐胁迫处理下,叶片中TaPSKR1的3个部分同源基因的表达急剧上调,推测TaPSKR1可能在小麦抵抗逆境胁迫过程中起重要的调控作用。

为研究Osp39基因在水稻叶绿体蛋白质输入调控过程中的作用,采用生物信息学方法对水稻的Osp39基因进行了序列搜索和启动子上游元件分析,对其编码的OsP39蛋白进行了同源性比对、结构和性质预测,并分别通过定量PCR和瞬时表达进行了基因的组织表达分析和蛋白质亚细胞定位分析。结果显示,Osp39基因位于水稻5号染色体,基因编码区含11个外显子,无可变剪切方式。Osp39启动子中含有I box、ATCT-motif等多种光响应和叶绿体调节元件,转录分析也显示,在苗期和扬花期,Osp39基因在水稻叶、叶鞘等绿色组织中的转录水平均极显著高于根、花等非绿色组织。OsP39蛋白稳定性好,耐热,分子量约38.7 ku,理论等电点pH值 8.64,共含有361个氨基酸残基,富含甘氨酸,第245-271氨基酸残基形成高度保守的L6 loop区,为OMP85蛋白家族的特征性结构域,空间结构预测显示,OsP39蛋白是富含β-折叠片的β-桶状膜蛋白,亚细胞定位结果显示,OsP39蛋白定位于水稻叶绿体膜。上述结果表明,Osp39是一个叶绿体膜功能相关基因,参与水稻的光响应和叶绿体功能调节。

为筛选出适合快速冷驯化条件下稻水象甲成虫荧光定量PCR的内参基因,并分析快速冷驯化低温胁迫下海藻糖合成酶基因(LoTPS)的表达模式,从稻水象甲转录组数据库中筛选出10个具有完整开放阅读框的待选内参基因,以稻水象甲成虫为试验材料,通过实时荧光定量PCR测定内参基因在不同快速冷驯化条件下的表达水平,通过常用的内参基因稳定性分析方法ΔCt法和geNorm、NormFinder和BestKeeper等软件综合评价待选的10个内参基因表达的稳定性,测定稻水象甲海藻糖合成酶基因在不同快速冷驯化条件下的表达变化,分析其与低温的相关性。试验结果表明,在ΔCt法分析中RPS18表达丰度最高,geNorm软件分析中较稳定表达的内参基因是RPS18和G6DPH,G6DPH在NormFinder软件分析中是表达最稳定的内参基因,BestKeeper软件分析表明,RPL13和α-tubulin表达较稳定,综合以上各分析方法得出RPS18基因在快速冷驯化条件下的稳定性较高。以RPS18为内参基因进一步分析LoTPS基因在快速冷驯化条件下的表达模式发现,LoTPS基因表达量在快速冷驯化条件下有所增加,各冷驯化处理均高于对照。因此,内参基因RPS18在稻水象甲成虫体内表达相对稳定,可以作为稻水象甲不同快速冷驯化条件下的内参基因,低温胁迫促进了在快速冷驯化条件下海藻糖合成酶基因的上调表达,且随着冷驯化时间的延长而表达量增加。

为探究大豆转录因子GRAS家族GmGRAS69基因在植物干旱胁迫中的功能和可能的分子机制。通过氨基酸序列比对和构建系统进化树分析大豆GmGRAS69与其他物种GRAS成员的序列保守性和进化关系。利用荧光定量PCR方法检测GmPP2C69基因在PEG处理的大豆根和叶中的表达模式。接着构建GmPP2C69基因过表达载体,进而利用农杆菌介导的浸花法转化野生型拟南芥;在正常培养和干旱处理条件下观察野生型和转基因拟南芥的生长表型,测定单株鲜质量、叶片相对含水量和地上部可溶性糖含量、抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性及对应的抗氧化酶基因表达水平。结果显示,GmGRAS69基因在PEG处理的大豆植株根和叶中都显著上调,并且在根中响应更显著。此外,成功获得GmGRAS69基因过表达的转基因拟南芥株系,且过表达株系的耐旱性相比野生型拟南芥WT明显增强。干旱处理后,过表达植株鲜质量、叶片相对含水量和可溶性糖含量均显著高于WT;抗氧化酶SOD、POD和CAT活性以及对应基因SOD、POD和CAT的表达水平也显著高于WT。结果表明,大豆GmGRAS69基因在干旱胁迫下表达上调,进而通过激活SOD、POD和CAT抗氧化酶编码基因、增强抗氧化酶活性和增加可溶性糖的积累,赋予转基因植株更强的耐旱性。

Peptaibols是由真菌非核糖体肽合成酶(NRPS)合成的多肽抗菌素,能够抑制多种病原菌,促进植物生长和诱导细胞凋亡。为了深入探究木霉菌非核糖体肽类抗菌素合成的调控机制,为通过基因工程来提高Peptaibols产量提供帮助。通过设计引物,克隆长枝木霉菌非核糖体肽合成酶基因NP249 的上游启动子区域,然后构建到一个具有绿色荧光蛋白基因(GFP)融合表达载体,验证基因NP249的启动子。以长枝木霉菌总DNA为模板,使用引物249-1B和249-4X,通过PCR技术扩增克隆到了NRPS的启动区域,全长1 204 bp。通过启动子NP249替代载体上GFP启动子,分别用BamH Ⅰ和XmaⅠ酶切pCX-62载体和启动子片段,T₄连接酶连接,构建GFP融合载体pCX-62-NP249-GFP。通过限制性内切酶介导的转化技术转化(REMI)木霉菌原生质体,得到的转化子转到含潮霉素的培养基上进行筛选,得到潮霉素抗性转化子Z249,进一步通过荧光显微镜检测转化子,转化子Z249能检测到GFP荧光。克隆到的启动子能启动GFP表达,具备启动子功能。

FLK(Flowering Locus KH Domain)基因在植物开花调控过程中具有重要的作用,其功能在模式植物拟南芥中已经鉴定。为揭示大豆GmFLK基因功能,从大豆Williams 82中克隆获得GmFLK基因,并对其编码蛋白进行结构分析和生物信息学分析。在烟草叶片中检测该蛋白的亚细胞定位情况,在大豆中分析其表达模式。结果表明,GmFLK基因全长6 806 bp,含有6个外显子,5个内含子,CDS序列长1 341 bp,编码446个氨基酸。蛋白分子量大小为47.031 ku,等电点为5.46。GmFLK蛋白中α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲所占比例分别为24.44%,14.80%和60.76%。进化分析结果显示,GmFLK与Glyma.03g248200同源关系最近,其次为苜蓿Medtr7g115340、花生ArahyQL2VNI、 ArahyUPVY9X和拟南芥AtFLK。亚细胞定位结果表明,GmFLK蛋白在细胞核、细胞质和细胞膜中均有表达。GmFLK基因启动子区域含有10类顺式作用元件,其中6类与光反应有关。GmFLK基因在花、叶、根、种子和茎中均有表达,其中在叶和种子中表达相对较高,在花中表达相对较低。GmFLK基因在长日照和短日照条件下表达模式相似,但在一天中不同时间点表达不同,在光照后4 h表达相对较低,在光照后0,12 h表达相对较高,由此推测,大豆GmFLK基因可能参与大豆开花调控途径。

为探究TaTLP8类甜蛋白在小麦抵御叶锈菌侵染过程中的功能,以小麦近等基因系TcLr26及其轮回亲本Thatcher(Tc)为材料,分别与叶锈菌生理小种260组成不亲和与亲和组合。经生物信息学分析、原核表达、亲和层析、动物免疫,制备了TaTLP8的兔源多克隆抗体,并使用制备的抗体,对小麦与叶锈菌互作的不亲和与亲和组合中TaTLP8的表达情况进行了分析。结果表明,小麦TaTLP8与大麦HvTLP8同源性较高且N-端含有信号肽。以无信号肽区段的TaTLP8基因(TaTLP8-nosp)构建重组质粒pET28a-TaTLP8-nosp,并以0.100 mmol/L的最适浓度IPTG对该蛋白在大肠杆菌BL21中进行诱导表达。以纯化后的TaTLP8-nosp重组蛋白免疫新西兰兔制备了抗体。Western Blotting检测发现,该抗体可与小麦中TaTLP8蛋白特异性结合。使用制备的抗体检测了小麦-叶锈菌不同亲和性组合中TaTLP8的表达水平,发现TaTLP8在不亲和组合中自接种叶锈菌8 h后启动表达,其表达量逐渐升高;在亲和组合中,直至叶锈菌接种后48 h才检测到TaTLP8的蛋白信号,并且其表达水平逐渐下降。总体而言,TaTLP8在不亲和组合中的表达水平高于亲和组合,说明TaTLP8在小麦抵御叶锈菌侵染的过程中可能发挥正调控作用。

为进一步探究小麦的TaGAMyb-B不同等位变异基因对茎秆伸长的作用,利用水稻的农杆菌转化体系、RT-qPCR、组织切片和细胞组织特异性分析等方法系统研究TaGAMyb-B基因不同等位变异中84 bp InDel 的功能。结果发现:在TaGAMyb-B超表达的水稻转基因株系中,该基因在种子、根、茎以及叶中均有表达; 转TaGAMyb-Ba-GFP和TaGAMyb-Bb-GFP基因型水稻T₂种子在应对外界NaCl、GA和甘露醇胁迫处理时,其表现的敏感性为TaGAMyb-Bb-GFP大于TaGAMyb-Ba-GFP;转TaGAMyb-Bb-GFP基因型水稻的第一、二和三茎粗,穗长和分蘖数均显著小于转TaGAMyb-Ba-GFP基因型;转基因水稻后代第二茎间的细胞组织切片分析表明:转TaGAMyb-Ba-GFP基因型水稻横切面厚壁组织细胞的平均厚度显著大于转TaGAMyb-Bb-GFP基因型水稻,并且其厚壁细胞的平均长度极显著小于转TaGAMyb-Bb-GFP基因型水稻。以上结果表明,TaGAMyb-B不同等位变异中84 bp序列缺失在转基因水稻中除了增加非生物胁迫抗性和抗倒伏性功能外,还显著增加了穗长和分蘖数。

为了研究棉花中AOP2-like(GhAOP2-like)与抗旱耐盐的相关性,根据河北省农林科学院棉花研究所遗传育种研究室前期获得的蛋白质组数据,利用同源克隆法得到了GhAOP2-like的基因序列,用生物信息学方法对GhAOP2-like蛋白的理化性质、结构、亚细胞定位等进行了分析,利用qRT-PCR技术检测了GhAOP2-like的组织特异性表达以及在干旱、盐和激素处理下的表达量变化。结果显示,GhAOP2-like位于D13染色体上,CDS序列长972 bp,编码323个氨基酸。生物信息学分析发现,GhAOP2-like蛋白的分子式为C₁₆₅₄H₂₅₂₅N₄₂₉O₄₇₈S₁₉,理论等电点为5.20,不含信号肽和跨膜结构域,定位于细胞质中。聚类分析结果显示,棉花与其他物种中的AOP序列被明显分成2组,但与木槿中AOP序列关系最近。根据qRT-PCR的结果,发现GhAOP2-like在根、茎、叶和发育中的种子中都表达,但在根中表达量最高,并且在干旱、盐、GA₃、MeJA和ABA处理下上调表达,但在MeJA处理下表达变化最强烈,说明GhAOP2-like可能通过参与茉莉酸信号通路调节根系的生长从而提高陆地棉的抗逆性。

为进一步探究水稻多胚候选基因OsPE的生物学功能,以粳稻品种日本晴和籼稻品种巴斯马蒂370为研究材料,选取正常生长条件下供试材料的成熟叶片,综合运用生物信息学、RT-PCR、TA克隆、半定量及qPCR等技术鉴定并分析水稻多胚候选基因OsPE的可变剪接体。结果表明,虽然生物信息学分析显示OsPE基因在粳稻中存在3种可变剪接体,在籼稻中无可变剪接体,但通过特异引物进行RT-PCR扩增,结合TA克隆及测序验证,在粳稻品种日本晴中鉴定到了OsPE基因3种可变剪接体的真实存在;在籼稻品种巴斯马蒂370中鉴定到2种新的可变剪接体。同时,半定量及qPCR结果显示:正常生长条件下,供试材料成熟叶片中OsPE基因可变剪接体存在表达差异,依次为OsPEc>OsPEa>OsPEb,且该基因在不同水稻品种中存在相同的表达趋势。最后,水稻OsPE基因编码蛋白进化分析及功能预测分析结果显示:OsPE蛋白在禾本科,尤其是稻属中高度保守(蛋白序列一致性普遍高于99%),有待于进一步研究该基因是否参与调控水稻抗逆响应、细胞分裂及细胞凋亡等生物学功能,而不是调控水稻多胚产生。综上所述,OsPE基因在禾本科,尤其是稻属中高度保守,该基因在粳稻和籼稻中可能有着相同的剪接模式,其可变剪接体在正常生长条件下存在表达差异,但表达趋势相同,OsPEc剪接体在OsPE基因功能发挥中占主导,有待于进一步研究该基因是否参与调控水稻抗逆响应、细胞分裂及细胞凋亡等生物学功能,而不是调控水稻多胚产生。

为探究航天诱变小麦突变体的真伪,以实践十号卫星搭载创制的周麦18 SP₅突变群体为材料,对其籽粒表型进行分析,同时采用42对SSR标记和55K SNP芯片技术对籽粒表型差异较为显著的4个突变体进行真实性鉴定。籽粒表型分析发现,突变群体的千粒质量、粒长差异显著,其中千粒质量变异最为丰富,粒宽差异不显著,且突变群体的平均粒长、粒宽和千粒质量均显著高于野生型,说明航天诱变的有益突变频率较高。SSR标记鉴定发现,突变体ZM18-112与野生型的差异标记为18个,多态性比例高达42.85%,而ZM18-105、ZM18-26和ZM18-7与其野生型的差异标记均不超过3个。SNP芯片鉴定发现,ZM18-112与野生型的差异SNP位点所占比例高达13.3012%,而其他3个突变体与野生型的差异SNP位点所占比例不超过0.7689%。认为突变体ZM18-112是由于异花授粉或机械混杂产生的假突变体,而ZM18-105、ZM18-26和ZM18-7与野生型的遗传背景基本一致,是经过航天诱变而产生的真实突变体。

为了阐明不同抗旱基因对小麦粒质量的影响,以352份黄淮麦区主栽品种(或品系)为试验材料,设置正常灌溉和干旱2个试验处理,从2019-2021年连续3 a进行小麦粒质量数据调查。分别利用1-fehw3、TaDreb-B1和Cwi-4A 3个抗旱基因的KASP标记对试验材料进行检测,研究不同抗旱基因对小麦粒质量的影响。结果显示,3个基因的KASP标记可以对试验材料进行很好的基因分型,1-fehw3和Cwi-4A基因的KASP标记分型效果比TaDreb-B1基因标记更优。1-fehw3、TaDreb-B1和Cwi-4A 3个基因的优势等位基因型分布频率分别为36.9%,41.1%,35.1%。利用1-fehw3、TaDreb-B1和Cwi-4A 3个基因进行单独检测时,在不同年份和不同条件下,抗旱基因型与不抗旱基因型品种间千粒质量均未达到显著水平。当以2个基因进行联合检测时,1-fehw3+TaDreb-B1在2019年正常灌溉和2020年干旱2个环境下抗旱基因型较不抗旱基因型千粒质量达到显著水平;1-fehw3+Cwi-4A在2019干旱和2020干旱2个环境下千粒质量达到显著水平;TaDreb-B1+Cwi-4A在2020年干旱环境下千粒质量达到显著水平。当以1-fehw3、TaDreb-B1和Cwi-4A 3个基因进行联合检测时,除2020年正常灌溉条件之外其余5个环境下抗旱基因型千粒质量均显著高于不抗旱基因型。结果表明,由于抗旱性是由多基因控制的复杂性状,单个抗旱基因对小麦抗旱性的贡献率较小,但通过分子标记辅助选择手段进行多个基因聚合育种,可以显著提高小麦抗旱性。

前期通过矮秆高粱和本地玉米远缘杂交成功选育出矮秆dwarf-12,经过前人研究该矮秆基因可能由br2控制,由于无不良性状,为了利用、发掘优良的矮秆自交系,又将dwarf-12和本地白玉米杂交,选育出优良矮秆自交系d8227,前人将得到的矮秆玉米材料d8227经过与不同高度的玉米组合,鉴定出具有较好的配合力,为增加矮秆玉米种质资源,提高玉米产量,对其进行深入的研究。以d8227和dwarf-12为研究材料,比较矮秆亲本和子代之间的主要农艺性状差异,观察茎秆细胞学差异;用d8227和4个不同背景自交系进行遗传交配设计,分析矮秆基因的遗传模式;构建定位群体,用BSA方法,进行高通量测序,对矮秆基因进行初步定位,并对定位区间已知的矮秆材料进行等位性鉴定,明确目标基因与已知基因的关系。结果表明,d8227株高比亲本株高增加9.35%,穗位增加31.50%,d8227叶片减少,茎节长度增加,d8227的穗质量、行粒数、百粒质量、穗长、粒深比dwarf-12增加52.21%,5.26%,23.76%,6.93%,12.02%;利用石蜡切片方法,用显微镜观察d8227和dwarf-12穗上、穗位、穗下的横切、纵切细胞特征,d8227纵切细胞排列松散,细胞明显伸长;dwarf-12细胞排列有规则、紧凑,经过测量细胞面积,d8227穗位、穗下细胞面积显著高于dwarf-12,这主要是由于d8227细胞伸长导致。通过遗传分析,矮秆基因为隐性单基因,基因初步定位,将矮秆基因定位于1号染色体190~215 Mb,选取区间已经定位的矮秆玉米进行等位性鉴定,2 a种植结果表明,d8227与123d、Na360不是等位基因,可能与125d、123d为等位基因,需要后续精细定位和深入研究。综合来看,d8227是一个性状优良的中等矮秆材料,具有育种潜力,但还需进行精细定位等深入研究来判断其利用价值。

朱砂根是紫金牛科中药植物,主要活性成分为齐墩果烷型三萜类化合物朱砂根皂苷。为探索朱砂根三萜皂苷生物合成的分子基础,采用Illunima HiseqTM 4000对无菌水、2 mmol/L SA处理的3年生朱砂根植株进行转录组测序,基于Blast完成Unigene分类、功能注释、代谢通路分析、蛋白功能注释、差异表达基因分析、代谢途径关键基因挖掘等。共获得41.63 Gb数据,拼接组装获得102 491条Unigenes,平均长度831 bp,注释率50.21%。筛选出3 417个SA应答差异表达基因,其中2 725个基因上调,692个基因下调。差异表达基因显著富集于次生代谢物生物合成、代谢途径、氨基糖和核苷酸糖代谢、糖酵解/糖异生、碳代谢等通路。与朱砂根三萜皂苷相关的代谢通路,包括萜类骨架生物合成(ko00900)和倍半萜与三萜生物合成(ko00909),共筛选出8个关键酶、11条差异表达Unigenes。SA处理后萜类骨架生物合成MVA途径HMGR、HMGS、MVK、GGPS、SS、SQE基因差异表达显著,MEP途径DXS、DXR、MCT、CMK、MDS、HDR基因差异表达不显著。催化生成齐墩果烷型五环三萜前体的关键酶β-香树素合成酶基因(β-AS)表达量下调,后修饰基因CYP450s(CYP72A67)表达量也下调。荧光定量qPCR值与RNA-seq表达量FPKM值变化趋势一致。推测SA通过诱导MVA 途径的关键酶基因表达影响朱砂根三萜皂苷的积累,MEP途径中的酶基因可能参与其他支路次生代谢产物的合成。

为研究蓝莓3-O-葡萄糖基转移酶基因(3GT)的性质和功能,探明3-O-葡萄糖基转移酶在花青素合成过程中发挥的作用,以成熟的蓝莓果实为材料,利用同源克隆获得了3GT基因的单一拷贝,运用生物信息学软件分析预测蓝莓3GT的序列特征。结果表明:3GT基因长度为1 371 bp,编码456个氨基酸,位于蓝莓的4号染色体末端,含有3个外显子和2个内含子。蛋白的分子式为C₂₂₇₉H₃₅₂₁N₅₉₅O₆₅₀S₁₅,理论等电点(pI)为6.14。信息分析预测3GT蛋白有37个磷酸化位点,亲水指数小于0为亲水性蛋白,不稳定系数大于40为不稳定蛋白,无跨膜区和信号肽;蛋白质二级结构由α-螺旋(Hh)、延伸链(Ee)、β-转角(Tt)和无规则卷曲(Cc)4种结构形式组成,其中α-螺旋占比最高,达40%;3GT属植物糖基转移酶家族(GTB-型),PSPG结构域中第44位是组氨酸,糖基供体可能为UDP-半乳糖;与猕猴桃亲缘关系最近,同源性为67%;分子对接显示蓝莓3GT与矢车菊素分子存在4种相互作用力;蓝莓3GT启动子上游可能具有与光响应、抗胁迫响应及特定激素响应相关的顺式作用元件。本研究克隆得到了蓝莓3GT基因,通过在线网站和预测软件对其进行了生物信息学分析和功能预测。

为将雄性不育基因应用于甜玉米杂交制种中,达到降低劳动成本且保证种子纯度的目的。以来源于甜玉米自交系K78的雄性不育自发突变体male sterility 2020 (ms2020)为材料,构建ms2020与甜玉米自交系M08的F₁及相应的F₂遗传群体,通过表型鉴定、遗传分析和基因定位研究ms2020甜玉米雄性不育突变体。表型鉴定结果表明:F₁群体均表现为雄性可育,F₂群体出现了育性分离。不育植株能够正常抽雄,但花药不开裂、散粉异常,花药变小且颜色淡黄;1% I₂-KI染色发现不育植株的花药内包含不能正常着色的败育花粉粒。遗传分析结果表明:育性正常植株与不育植株的比例符合3∶1,表明ms2020雄性不育突变体是由单基因控制的隐性突变体。利用BSA技术,初步将目的基因定位在7号染色体短臂上;随后利用初定位区间内的20对SSR标记对不育基因进行定位,将不育基因精细定位在标记S1和W10之间,物理距离为11.30 kb。该区间内包含Zm00001d018802和Zm00001d018803 2个注释基因;通过候选基因功能分析,推测已报道为玉米雄性不育基因的编码谷氧还蛋白的Zm00001d018802 (ZmMs22/ZmMSCA1)基因可能是导致ms2020雄性不育的关键候选基因。本研究鉴定了ms2020甜玉米雄性不育突变体的败育特征和遗传特性,为甜玉米雄性不育化杂交制种提供了材料;同时,本研究定位到突变体的关键候选基因,为进一步解析其雄性不育的分子机制奠定了基础。

元江普通野生稻(YP)是一份被称为植物活化石的种质材料,同时其也拥有大量的抗性(R)基因。为了鉴定元江普通野生稻中含有目前已知白叶枯病抗性基因的情况。以元江普通野生稻(YP)、渗入系后代(L214和G252)及其渗入系的感病亲本栽培稻合系35(HX35)作为供试材料,通过接菌鉴定、功能标记检测、同源克隆和实时荧光定量(qRT-PCR)技术来评价这些材料对白叶枯病的抗性。接菌鉴定结果显示,YP、L214、G252对供试的白叶枯病菌C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C9和PXO99^A均表现出抗性且病斑长度均小于2 cm;而HX35对供试的9个菌株均表现出感病且病斑长度远超6 cm。白叶枯病抗性基因检测结果显示,YP中含有Xa10的同源基因,HX35、L214、G252中含有xa23的感病同源基因。序列比对结果显示,抗病基因Xa10与YP中的Xa10启动子的效应因子结合元件(EBE_AvrXa10)区域序列差异较大。同样地,隐性感病基因xa23与HX35、L214和G252中的xa23启动子的效应因子结合元件(EBE_AvrXa23)区域序列一致。qRT-PCR结果显示,在接了PXO99^A菌株24 h后,YP、HX35、L214和G252中的免疫反应被激活,而YP中的Xa10和HX35、L214、G252中的xa23在所有处理时间段内均未被诱导表达。由此推测,YP、L214和G252中可能含有新的抗白叶枯病基因。

高转录活性籽粒特异性启动子可调控目的基因在植物籽粒中特异性、高水平表达。为发掘玉米籽粒特异性启动子,以公开发表的玉米表达谱芯片数据为切入点,筛选出籽粒优势表达基因GRMZM2G006585,克隆其编码区上游约2 000 bp的DNA序列,命名为PZm2G006585。利用在线网站New PLACE和PlantCARE对其进行启动子顺式作用元件分析,发现其含有E-box、P-box等多个籽粒特异性相关元件,初步认为所克隆编码区上游序列为玉米来源的籽粒特异性启动子。为验证其功能,构建该启动子驱动β-葡萄糖苷酸酶基因(GUS)的表达载体并进行植物遗传转化。转基因水稻的GUS组织化学染色结果表明,该启动子驱动外源基因表达模式为籽粒特异、胚优势表达;转基因拟南芥单拷贝株系T₃种子中GUS活性检测结果显示,PZm2G006585驱动的GUS活性为909.52 nmol/(min·mg)。籽粒特异性启动子PZm2G006585的发掘和功能验证为驱动目标基因在玉米、水稻等单子叶植物籽粒中特异性表达提供了候选启动子资源。

为深入探究甜玉米果皮厚度发育的分子机制,利用华南农业大学甜玉米课题组选育的果皮厚度差异较大的甜玉米自交系M03和M08为试验材料,对其授粉后15,19,23 d的果皮进行转录组测序。联合差异表达基因分析与加权基因共表达网络(WGCNA)分析,鉴定甜玉米乳熟期果皮厚度相关的共表达基因模块,根据模块内基因的连接度鉴定核心基因,利用qRT-PCR验证核心基因表达量的可靠性。比较M03和M08不同时期果皮转录组数据共筛选出4 748个差异表达基因(DEGs),DEGs主要富集到碳水化合物代谢过程、植物-病原体相互作用、植物MAPK信号通路。WGCNA分析共构建了18个共表达模块,通过筛选得到4个具有生物学意义且与果皮厚度显著相关(相关系数的绝对值>0.60)的特异性共表达模块,分别是Turquoise、Yellow、Magenta和Pink模块。GO和KEGG功能富集分析结果均表明,特异性模块富集到的天冬氨酸、丙氨酸和谷氨酸代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢以及植物MAPK信号通路在甜玉米果皮厚度发育中具有重要的作用。选取连接度最高的前20个基因进行核心基因筛选,通过基因功能注释最终筛选到包括MYB转录因子、细胞周期蛋白(CYC15)、β-淀粉酶、细胞凋亡调节基因(BCL-2)在内的13个核心基因。以核心基因为节点构建的共表达网络中还包括生长素转录因子(ARF、AUX/IAA)、乙烯反应元件结合因子(ERF)、亮氨酸拉链(bZIP)等转录因子,功能预测表明,这些基因可能在甜玉米果皮厚度调控中发挥重要作用。

分蘖高于主茎是困扰高粱品种整齐度和机械化生产的重要原因之一,为了阐明高粱调控分蘖高度基因的作用机制,提高高粱品种整齐度、选育适宜机械化生产高粱品种,依据前期的定位结果,利用15份分蘖与主茎整齐一致和17份分蘖高于主茎的高粱品种组成自然群体对候选基因进行验证,发现SNP3位点影响分蘖高度,所属基因为Sobic.009G213300.1.v3.2,命名为SbTH,位于水解酶_4保守区域。以分蘖高度与主茎一致的K35-Y5和分蘖高于主茎的1383为材料,通过实时荧光定量PCR分析SbTH基因在高粱不同组织中的表达模式。结果表明,2个材料SbTH基因在根和叶中均有表达,虽然表达量有差异,但趋势基本一致;1383主茎和分蘖茎基因表达量和趋势也基本一致,而K35-Y5在主茎开花期时呈反向表达,主茎表达量达到最高,同期的分蘖茎表达量降到最低。分析认为,SbTH在K35-Y5分蘖中表达量低,控制了分蘖节间的过度生长,形成主茎与分蘖高度一致的株型,而在1383分蘖中表达量高,促进分蘖节间的生长,使得分蘖比主茎高,SbTH基因在主茎开花期的差异表达是影响分蘖株高的关键。

SEPALLATA1(SEP1)基因是重要的MADS-box家族基因,在植物开花时间调控中发挥重要作用。为明确牡丹中PlSEP1基因在牡丹开花过程中的生物学功能及表达特性,进一步了解其参与开花时间调控的机制,基于前期得到的牡丹二次开花品种海黄花芽发育过程转录组数据中筛选到的一个MADS-box家族基因PlSEP1,应用实时荧光定量PCR检测PlSEP1基因在牡丹花芽发育过程中的相对表达量,通过在拟南芥中过量表达PlSEP1基因探究其发挥的功能。结果显示,获得的PlSEP1基因具有735 bp的CDS序列,共编码244个氨基酸。经生物信息学分析得知,PlSEP1编码的蛋白具有稳定的亲水性,并且不含信号肽。进化分析显示,PlSEP1与拟南芥、大豆亲缘关系较近;亚细胞定位发现,PlSEP1蛋白在细胞核中表达;实时荧光定量PCR结果表明,PlSEP1在花芽中表达量最高,且在分化期达到最高。拟南芥中过量表达PlSEP1会导致开花时间提前,表明PlSEP1参与调控开花过程。

为了探讨柑橘MYB96基因在柑橘抗逆过程中的作用,以甜橙、柠檬、金柑、芦柑为试验材料,克隆得到4个柑橘MYB转录因子家族基因,分别命名为CsMYB96、ClMYB96、FmMYB96、CrMYB96,并对其生物信息学以及不同非生物胁迫处理下的表达模式进行分析。结果表明,CsMYB96、ClMYB96、FmMYB96和CrMYB96的开放阅读框长度分别为1 032,1 035,1 035和1 032 bp,其编码的蛋白分别由343,344,344,343个氨基酸组成,分子量分别约为38.16,38.27,38.22,38.13 ku,等电点分别为6.31,6.35,6.35,6.31,均为不稳定亲水性蛋白;亚细胞定位预测结果均定位于细胞核。这4个基因编码的蛋白二级结构相似,主要由α螺旋和无规卷曲构成;具有高度保守的R2和R3结构域;在进化关系上,与克莱门氏小柑橘CcMYB96亲缘关系最近。CsMYB96基因的启动子中含有脱落酸响应元件(ABRE)、低温响应元件(LTR)、厌氧响应元件(ARE)、参与干旱诱导的MYB结合位点(MBS)等非生物胁迫响应相关顺式作用元件。qRT-PCR结果分析表明,甜橙CsMYB96能被低温和干旱胁迫诱导表达;柠檬ClMYB96和金柑FmMYB96在高盐胁迫下被诱导表达;而芦柑CrMYB96的表达量在低温、干旱和高盐胁迫下都有不同程度的下调表达。

了解与刺槐不同根系分隔方式下的花魔芋生物学过程及代谢通路,为间作花魔芋根系中相关基因的表达调控及响应机制提供分子基础。采用高通量测序平台Illumina NovaSeq 6000,对不同盆栽根系分隔(塑料膜分隔FS、尼龙网分隔MS和不分隔NS)方式下的花魔芋根系进行转录组测序分析。测序共获得59.82 Gb数据,组装后得到92 358条Transcript和40 122条Unigene序列,其中Nr数据库注释的信息最多(23 960条Unigene),占总Unigene的59.72%。将各样本获得的转录组数据进行两两比较,FS_vs_MS、FS_vs_NS和MS_vs_NS的差异表达基因数分别为1 776,733,896个,其中上调表达基因数量占差异表达基因比例分别为33.1%,22.8%和50.8%。GO功能富集分析显示,差异表达基因主要涉及细胞质膜、细胞膜、细胞外围、细胞壁、外部囊状结构、细胞膜内在成分及质膜内在成分等。KEGG富集分析表明,尼龙网分隔和未分隔间作花魔芋根系相对于塑料膜分隔单作花魔芋较显著的差异代谢通路在于核糖体、氧化磷酸化和植物激素信号转导。本研究通过花魔芋根系转录组分析,为研究间作花魔芋根系基因的表达调控机制提供 基础数据资料。

钙调蛋白是植物体内一种重要的Ca²⁺受体蛋白,在钙信号途径及抗逆反应中发挥着重要作用。为研究番茄CaM蛋白在低温胁迫下的作用机制,以番茄品种Heinz1706、LA3969、冀粉2号、冀粉3号和农博粉霸15为材料,克隆得到了番茄钙调蛋白基因SlCaM3、SlCaM4和SlCaM5,并进行序列分析和启动子区顺式作用元件分析;利用qRT-PCR技术分析SlCaM3、SlCaM4和SlCaM5在不同番茄品种中15,5 ℃低温胁迫下的表达模式,并结合RNA-seq数据分析组织特异性表达情况。结果显示,SlCaM3、SlCaM4和SlCaM5的CDS序列均为450 bp,三者相似度为93.63%;所编码的氨基酸序列完全相同,属酸性稳定亲水蛋白,具有典型的CaM蛋白保守结构域。启动子顺式作用元件分析表明,3个基因的启动子区除含有必需的核心元件外,还含有多种生物及非生物胁迫响应元件,并呈现互补模式分布。不同程度低温胁迫表达模式分析表明,15 ℃胁迫下,SlCaM3、SlCaM4和SlCaM5基因在5种番茄材料中的表达模式均呈现出先降低后升高的趋势,其中SlCaM5基因的表达量升高更为显著;5 ℃胁迫下,SlCaM3、SlCaM4基因的表达水平变化不明显,而SlCaM5基因在处理后期表达量显著升高;表明SlCaM5在低温下维持着CaM蛋白的翻译水平。SlCaM3、SlCaM4和SlCaM5基因在Heinz1706不同组织中的特异性表达情况显示,SlCaM3和SlCaM4在分生组织中具有较高的表达,而SlCaM5基因在不同组织中表达水平差异不明显。

为探讨蓖麻钙依赖蛋白激酶29基因(RcCDPK29)在蓖麻耐盐中的作用,以蓖麻叶片为材料,设计特异性引物,克隆蓖麻钙依赖蛋白激酶29基因(RcCDPK29),并对所得序列进行生物信息学分析。结果表明,蓖麻钙依赖蛋白激酶29基因(RcCDPK29)序列全长1 590 bp;编码528个氨基酸;蛋白分子量为59.74 ku;等电点(pI)值6.21;是典型的非跨膜蛋白;亲水性数值为负值,属于亲水性蛋白;RcCDPK29蛋白α-螺旋占比最高有228个;RcCDPK29与拟南芥CDPK(SMTL ID: 3q5i.1)相似度为40.41%,具有较高可信度(>30%)。将木薯、麻枫树、巴西橡胶树、柑橘、石榴、毛果杨与蓖麻RcCDPK29氨基酸序列进行同源性比对。其中,与麻枫树的同源性最高,为82.29%。RcCDPK29蛋白包含1个Ser/Thr蛋白激酶催化结构域和4个与Ca²⁺结合的EF-hand型结构域。通过qRT-PCR技术,分析RcCDPK29在不同水平盐胁迫下蓖麻不同组织中的表达,结果表明,RcCDPK29基因主要在茎中表达,盐处理12 h表达量最高。随着盐处理时间的延长,RcCDPK29基因根的表达量逐渐下降,分别在2,8,24 h达到最低,与0 h差异显著;叶的表达量在2 h的表达量最低且与0 h相比差异显著。根据RcCDPK29全长设计带有Sma Ⅰ和Xba Ⅰ酶切位点的引物扩增出序列全长,用Sma Ⅰ和Xba Ⅰ进行双酶切后与表达载体 pCG-3300连接。成功构建了CRcCDPK29的表达载体。因此,RcCDPK29在蓖麻受到盐胁迫时起重要作用。

NPF转运蛋白家族在植物转运硝态氮过程中起重要作用。为明确茶树中NPF基因的序列特征,用PCR扩增的方法在茶树中分别扩增出一个茶树氮转蛋白基因CsNPF5的DNA和cDNA全长,为2 096,1 440 bp。序列分析指出,该基因含有3个外显子和2个内含子,开放阅读框(ORF)为1 440 bp。序列分析结果显示,该基因编码479个氨基酸,相对分子质量约为53.12 ku,等电点为7.13,其编码蛋白的N端含有一个PTR2 Pfam结构域;亚细胞定位分析指出该基因编码蛋白定位于细胞质内;CsNPF5蛋白与中华猕猴桃NPF蛋白具有较高的同源性,相似度为79.54%;聚类分析指出,CsNPF5及其同源蛋白分别聚类成3个进化分支,且与来自中华猕猴桃NPF18同源蛋白聚到同一进化支上。同时qRT-PCR分析结果表明,在0~48 h氮素处理下CsNPF5在叶中的表达存在不同程度的上调表达,且基因上调表达丰度随NO₃^-浓度升高,响应时间更快,且在2 mmol/L NO₃^-处理24 h后,CsNPF5在茶树叶片中表达量出现峰值,这表明该基因表达受氮素诱导。

为明确小麦茎秆基部第2节形态及结构特征与抗倒伏关系,发掘抗倒伏关键茎秆形态指标及数量性状基因座位点(QTL)。以120份RILs家系为研究材料,分别测定2020,2021年茎秆强度及基部第2节间长度、茎粗、壁厚、纤维素含量和木质素含量等指标,开展多元回归分析,并结合55K SNP芯片进行QTL定位分析。结果表明,茎秆强度与基部第2节间茎粗和壁厚呈显著或极显著(P<0.01)正相关(P<0.05),与基部第2节间纤维素含量和木质素含量呈极显著正相关(P<0.01)。多元回归分析表明,基部第2节间纤维素含量是影响小麦茎秆强度的关键指标。基于55K芯片关联分析结果,在1A、1D、2B、2D、4D、5A、5B、5D和7B等染色体上共检测到19个与茎秆性状相关的QTLs,解释了7.67%~65.33%的表型变异。在1D染色体上,与标记AX-110771095和AX-109431570连锁的QTL位点同时控制基部第2节间长、壁厚及纤维素含量3个性状,解释了7.96%~10.76%的表型贡献率。