氮肥对玉米籽粒发育的影响还未得到充分研究。microRNAs与mRNAs联合分析有助于加深我们对氮素调控玉米籽粒发育的理解。在本研究中,我们分析了不同施氮量(0 kg ha-1、100 kg ha-1,200 kg ha-1和300 kg ha-1)下玉米籽粒的形态、生理和转录组变化。结果表明,增加施氮显著增加了玉米籽粒的鲜重和干重,但施氮量超过200 kg ha-1时,籽粒的鲜重和干重没有显著增加。总体来说,生长素、细胞分裂素和赤霉素的含量随着施氮量的增加而增加,而乙烯的含量降低。我们在激素合成和传导过程中获得了31个差异表达基因(DEGs),其中9个DEGs由14个差异表达microRNAs(DEMIs)调节,共形成26个表达对。本研究中候选的DEGs和DEMIs为不同施氮量下的玉米籽粒发育提供了有价值的见解。
3',5'-环磷酸腺苷(cAMP)是一种重要的代谢产物,特别在枣中高效积累。然而,cAMP在枣细胞中的功能尚未得到系统研究。因此,我们通过枣细胞悬浮系的建立、原生质体分离及荧光强度分析研究了cAMP与钙离子信号的关系。首先,外源cAMP处理可以促进枣的生长和内源cAMP的积累。通过对过表达腺苷酸环化酶(ZjAC)的转基因拟南芥转录组分析鉴定出60个与钙离子信号相关的差异表达基因(DEG),发现这些基因参与钙离子信号转导及细胞间/内的反应。另外,外源cAMP和钙离子促进剂A23187等药物处理可以诱导枣细胞中ZjAC的表达、cAMP的积累及钙离子向细胞质中的流入,而钙离子螯合剂EGTA或腺苷酸环化酶抑制剂bithionol处理抑制了这种增加。此外,外源cAMP处理可以激活钙离子通道及相关下游基因,如ZjCNGC2和ZjMAPK2、ZjMAPKK2、ZjMAPKK4。总之,该研究结果表明cAMP的合成依赖于钙离子信号内流,钙离子信号和cAMP之间的级联放大效应参与细胞内信号转导从而促进枣的生长发育。
甜瓜果肉硬度(Flesh firmness, FF)是农业生产者和消费者关注的一个复杂且重要的性状,但目前针对甜瓜果肉硬度性状的遗传机制尚不清楚。本研究以软果肉甜瓜“P5”和硬果肉甜瓜“P10”配置杂交组合,构建F2分离群体,通过QTL-SLAF测序和分子标记连锁分析,共鉴定112,844个SLAF位点,使用5,919个SNP标记构建了总遗传距离为1356.49 cM的连锁图谱。结合两年田间表型分析显示,控制果实长度(Fruit Length, FL)和宽度(Fruit Diameter, FD)的QTLs位点位于同一区间,控制单果重(Single-Fruit Weight, SFW)性状的QTL位于两条不同的染色体上。对于果肉硬度检测到一个主要QTL位点ff2.1,位于甜瓜2号染色体0.17 Mb的候选区域。利用429个F2单株,将ff2.1候选区间缩小到28.3 kb区域,包含3个候选基因。本研究不仅鉴定了一个控制甜瓜果肉硬度的QTLs位点,同时也为甜瓜基因功能基因的研究提供了理论基础。
芝麻(Sesamum indicum L.)是一种具有较高营养价值和收益的经济作物,种植在世界80多个国家。在世界范围内,芝麻籽不仅是一种重要的食用油料,而且富含其他作物所缺少的抗氧化木脂素类化合物芝麻素和芝麻林素等。随着芝麻素等成分越来越多的的药理、保健功能被发现和证实,国际芝麻需求不断增加。当前,培育高芝麻素或高木酯素品种已成为主要育种目标之一,总结芝麻素和芝麻林素研究进展,探讨研究热点和存在的问题,对促进广大研究人员协同开展相关研究具有重要意义。本文系统梳理总结了芝麻素和芝麻林素在芝麻品种资源中的含量变异、生物合成途径、关联分子标记、调控基因位点等方面研究进展,并对其在芝麻自身生长发育中潜在的功能作用和最新研究发现的药理作用进行了论述。此外,综述还提出并讨论了未来对于开展分子育种,选育高芝麻素或高木酯素新品种急需开展的一些研究任务。芝麻素和芝麻林素在芝麻应对外界胁迫,包括生物和非生物逆境方面都表现出积极作用。芝麻素和芝麻林素还具有多种药理作用,对人民健康有益,如抗氧化、抗癌、抗炎、抗增殖、抗高血压等作用。尽管已报道有40多种植物中存在芝麻素或木酯素,但因含量较低或分子结构差异,未能像在芝麻中获得重视。芝麻中芝麻素和芝麻林素含量变异范围较大,一般在0.05~12.17mg/g和0 ~10mg/g之间,但多数含量仍比较低。尽管芝麻素和芝麻林素的合成代谢途径已基本清楚,但对于其含量变异的调控基因位点研究仍旧不足,目前尚未有调控功能明确的基因被鉴定,高含量育种仍旧缺乏高效的生物技术手段。
杂交水稻为世界粮食的供应做出了重大贡献,而骨干亲本在杂交水稻品种选育中发挥着重要作用。为明确水稻骨干亲本蜀恢527(SH527,Oryza sativa)在育种过程中所利用的关键基因组区域,本研究对其进行了基于系谱的全基因组分析。利用高密度单核苷酸多态性(SNP)阵列对包括SH527、6个亲本品种及17个衍生恢复系在内的24个品种进行了扫描,分析了上游亲本对SH527基因组的独特贡献,确定了SH527及其衍生品种中保守的关键基因组区域。同时,利用多年的产量性状数据和SNP 芯片结果进行全基因组关联分析,发现了一些可能的已知或新的产量性状的关联位点。这项研究初步揭示了SH527育种的关键区域,将为后续育种提供参考。杂交水稻为世界粮食的供应做出了重大贡献,而骨干亲本在杂交水稻品种选育中发挥着重要作用。为明确水稻骨干亲本蜀恢527(SH527,Oryza sativa)在育种过程中所利用的关键基因组区域,本研究对其进行了基于系谱的全基因组分析。利用高密度单核苷酸多态性(SNP)阵列对包括SH527、6个亲本品种及17个衍生恢复系在内的24个品种进行了扫描,分析了上游亲本对SH527基因组的独特贡献,确定了SH527及其衍生品种中保守的关键基因组区域。同时,利用多年的产量性状数据和SNP 芯片结果进行全基因组关联分析,发现了一些可能的已知或新的产量性状的关联位点。这项研究初步揭示了SH527育种的关键区域,将为后续育种提供参考。