陈学森 , 王楠 , 张宗营 , 冯守千 , 陈晓流 , 毛志泉
2019, 20(4):791-800. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190321002
摘要:梨是我国落叶果树的第二大树种。近几年来,在梨种质资源评价挖掘、性状遗传发育机理以及特色多样化品种培育等方面取得了诸多重要进展,主要研究结果如下:①中国原产的东方梨有 13 个种,其中基本种只有中国豆梨、台湾豆梨、川梨、砂梨和秋子梨等 5 个种,而白梨、麻梨和褐梨等 3 个种系杂种起源,不属于基本种;②我国优质早熟梨新品种选育研究取得了突破性进展,成就斐然,早、中、晚熟梨的比例已由 1994 年的 7:23:70 调整到 2006 年的 20:28:52,近 10 年育成的早熟品种比例接近 50%;③新疆库尔勒香梨优质、耐贮的特性遗传能力很强,是梨品质育种不可或缺的珍贵种质,而复杂的遗传背景和丰富的遗传多样性是亲本选择进行梨品质育种的关键;④优质耐贮极晚熟梨品种的选育与推广,是满足优质大梨市场周年供应、提振消费者消费信心、撬动我国梨产业高效发展的关键。针对目前的研究现状,今后应在如下两个研究领域下功夫,一是进一步加强优质耐贮极晚熟梨新品种的选育,构建以优质耐贮极晚熟梨新品种为主、优质早、中晚熟品种配套的品种结构,以满足市场的多样化及周年供应需求;二是利用现代分子生物学技术,从转录、翻译及修饰等多个层面进一步探讨品质性状发育机理,为梨品质育种提供理论支撑。
王楠 , 张静 , 于蕾 , 邹琦 , 郭章文 , 毛作霖 , 王意程 , 姜生辉 , 房鸿成 , 许海峰 , 苏梦雨 , 张宗营 , 冯守千 , 陈晓流 , 王志刚 , 姜召涛 , 东明学 , 徐月华 , 李建明 , 毛志泉 , 陈学森
2019, 20(4):801-812. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190321001
摘要:苹果是世界性果品,也是我国落叶果树的第一大树种。本文对栽培苹果起源演化、新疆野苹果遗传多样性评价挖掘与核心种质构建、苹果果实着色、大小、营养和质地品质性状遗传与发育机理、白肉、红肉与功能型苹果等特色多样化品种培育以及配套高效生产技术研发等方面取得的诸多重要进展进行了综述;针对功能型苹果育种的复杂性及果树科技成果转化慢的共性问题,提出并实施了理论与技术创新并重、良种良法配套的品质形成、品质育种、优质品种和品质维持“四品一线” 及着力解决科技成果转化最后一公里问题的自主推广、多家许可、独家转让、集成示范、网络媒体、技术培训及科普文章“七位一体”的系统创新成果研发和推广体系,显著提高了研究的效率与效益;针对目前的研究现状,今后应在如下两个研究领域下功夫,一是进一步有效利用现代分子生物学技术,从转录、翻译及修饰等多个层面进一步探讨品质性状发育机理,为苹果品质育种提供理论支撑;二是进一步加强优质耐贮晚熟白肉苹果及不同熟期的高类黄酮苹果新品种培育,以满足市场的多样化需求,助力乡村振兴。
范昱 , 丁梦琦 , 张凯旋 , 杨克理 , 唐宇 , 方沩 , 严俊 , 周美亮
2019, 20(4):813-828.
摘要:荞麦是一种重要的药食饲多用的作物,中国是全球最大的苦荞生产国和世界荞麦多样性中心,而我国西南地区是国际公认的荞麦起源地。种质资源是农作物生产利用、品种创新和生物技术研究的物质基础,具有十分重要的价值和意义。自20世纪80年代以来,我国学者收集了约有3000余份栽培荞麦种质资源,其中2200余份保存于我国长期库中这些栽培荞麦经过自然演变、人工培育和传播后,已在全世界范围广泛分布,兼具代表性和多样性。本文综述了我国甜荞和苦荞的产区分布现状、资源收集和保存概况,以及近40年来对我国荞麦资源的农艺性状和营养品质的鉴定评价情况;并简要介绍了世界上其他国家和组织对于荞麦种质资源的的收集和评价现状,以期为荞麦种质资源保护和合理利用提供参考。同时,本文对已报道的荞麦属野生种(含变种、亚种)及分布现状进行了归纳,对其主要性状的特征和变异情况进行了总结,并归纳了了国内外对于野生荞麦资源的开发利用方面的研究进展,结果表明,我国西南地区野生荞麦资源尤为丰富,除个别种如金荞以外,均主要集中于滇黔川边界地区。最后,本文对我国荞麦种质资源利用的不足和展望进行了讨论,提出仍需推进以下工作:(1)全面、系统、量化地建立荞麦的种质资源农艺性状、营养组分、加工品质、食味品质等性状的评价体系,继续完善我国荞麦种质资源评价和品质鉴定工作;(2)大力挖掘荞麦在作物布局和特色经济作物价值潜力,加快推进我国荞麦优质种质的选育和合法引进,推进荞麦产业健康有序快速发展;(3)关注野生荞麦生存环境恶化的问题。特别如岩野野荞、抽葶野荞、皱叶野荞、海螺沟野荞等的生存环境急剧恶劣,其分布区域更加狭隘,急需加大对珍惜野生资源进行抢救性的考察、收集和保护工作;(4)从分子水平进一步解析荞麦黄酮类化合物特别是芦丁的生物合成途径关键基因和调控基因的功能,以及分子调控网络的机理。
2019, 20(4):829-835. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181209001
摘要:睡莲在水景园、水体净化和生态文明建设中,发挥着越来越重要的作用。该文从种质资源、育种目标、育种技术及育种成果等方面综述了中国睡莲育种研究的进展。(1)中国睡莲的物种多样性日渐丰富。中国原产 5 个原生种,仅占全球资源(50 余种)的 10%,花色单一且产地偏远;1980 年前仅有品种 2 个。通过半个世纪来的引种驯化,目前已保存原生种 30余个、园艺品种 400 余个;并摸清了睡莲属各亚属的开花生物学习性,为杂交育种奠定了很好的基础。(2)育种目标以特异花色为主。中国睡莲育种研究始于 1999 年。前 10 年以特异花色为育种目标;近 10 年来,紧跟国际睡莲育种趋势,以蓝紫色耐寒睡莲和亚属间杂交为主。但与中国的市场需求结合不好,缺乏独特的育种目标。(3)育种手段多样化。杂交组合已从种内、种间发展到亚属间;发明了免去雄的睡莲杂交技术,提高了杂交育种效率;初步分析了部分睡莲的遗传规律;物理和化学诱变、倍性育种和转基因等新技术已经应用到睡莲育种中,并取得成效。(4)育种成果显著。在过去的近 20 年间,中国已育成新品种 205 个,其中国内鉴定 18 个、国际登录 187 个。‘红焰焰’、‘蓝剑’、‘天赐’和‘侦探艾力卡’4 个新品种在国际睡莲新品种竞赛中荣获六个奖项。
楚乐乐 , 罗成科 , 田蕾 , 张银霞 , 杨淑琴 , 李培富
2019, 20(4):836-844. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181129004
摘要:碱胁迫包含离子毒害、渗透胁迫和根外高pH值(pH>8.5)伤害等多重胁迫,是一种主要的非生物胁迫,严重危害着植物的生长发育和作物的产量和品质。随着我国盐碱化土地不断扩增,当下生态系统平衡也遭到越来越严重的破坏,而相对于盐胁迫,目前对碱胁迫的认识还比较肤浅,对植物碱胁迫适应机制更是知之甚少。因此,了解并掌握碱胁迫以及植物对碱胁迫做出应答的适应机制,对挖掘耐碱种质资源改善生态环境,以及培育耐碱性作物品种、改良盐碱地具有重要的现实意义。基于近年来国内外研究报道,本文简要概述了盐、碱胁迫的定义与区别;总结了碱胁迫条件下,植物不同器官和细胞器的形态变化;阐述了植物通过细胞代谢,化学物质的合成与积累,以及活性氧的清除等途径响应于碱胁迫的生理适应机制;并从耐碱相关基因的克隆与功能鉴定、利用转录组学技术挖掘耐碱相关候选基因、Ca2+信号系统介导的植物耐碱性等三个方面揭示了植物应答碱胁迫的分子适应机制;指出尽管目前获得的耐碱相关候选基因较多,但真正分离克隆和功能鉴定到的基因较少。本文还对以修饰组学为主的多组学在植物耐碱机制中的研究前景做出展望,以期为挖掘植物新的耐碱相关基因并阐明其耐碱调控机制提供理论依据。
郑永胜 , 张晗 , 王雪梅 , 王东建 , 孙加梅 , 王穆穆 , 王晖 , 王玮 , 李华 , 段丽丽 , 李汝玉
2019, 20(4):845-853. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181029001
摘要:为解决 DUS 测试中特异性测试近似品种筛选难的问题,本研究基于 2256 份 DUS 测试小麦已知品种构建 DNA 指纹数据库。首先利用 81 个 SSR 标记对 96 份小麦品种进行遗传相似度分析。结果表明,在 81个 SSR 标记的 84 个位点上共检测到 731 个等位变异,每个位点的等位变异数在 3-16 之间,多态性信息指数(PIC)变化范围为 0.24-0.82。选取 42 个 SSR 标记构建了 2256 份小麦品种 DNA 指纹数据库,共获得 148493个数据,数据缺失率在 5%以内。对 176 份小麦品种进行 DNA 指纹数据采集和特异性测试,结果表明不具有特异性的申请品种与其最近似品种的遗传相似度都在 90%以上;本研究基于 42 对 SSR 荧光标记引物构建了我国小麦 DUS 测试已知品种的 DNA 指纹数据库,确定近似品种筛选的遗传相似度阈值为 80%,建议将与申请品种遗传相似度高于 80%的已知品种作为近似品种进行田间种植和特异性评价。
郭军 , 卢明娇 , 武智民 , 李豪圣 , 宫文萍 , 王灿国 , 程敦公 , 刘爱峰 , 曹新有 , 刘成 , 翟胜男 , 杨足君 , 刘建军 , 孔令让 , 赵振东 , 宋健民
2019, 20(4):854-860. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181119001
摘要:二倍体长穗偃麦草含有抗条锈病、抗赤霉病和耐盐碱等优异基因,是小麦遗传改良的重要基因源之一。为明确1Ee染色体片段对小麦农艺和品质性状的影响, 利用1Ee(1A)代换系和中国春为试验材料,多年多点鉴定,农艺性状分析结果表明,1Ee取代1A染色体,不仅降低了旗叶长度和旗叶宽度等农艺性状,而且降低了粒长、粒宽、穗粒数、小穗数和千粒重等产量相关性状,但显著增加了穗长。品质相关性状分析结果表明,1Ee染色体可以显著增加面团最大峰值高度和8分钟带宽,但对蛋白质含量、SDS沉降值、湿面筋含量、面筋指数和峰值高度时间等5个指标上没有显著影响。另外,本研究开发了17个1Ee染色体特异分子标记。总之,1Ee染色体可提高小麦品质,但对产量相关性状有不利影响,本研究开发的分子标记对于进一步打破连锁累赘,创制小麦-长穗偃麦草Glu-Ee1短片段易位系具有重要意义。
董昕 , 李淑君 , 杨华 , 官玲 , 付忠军 , 祁志云 , 金川 , 余雪源 , 易红华 , 陈荣丽 , 张丕辉
2019, 20(4):861-870. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181202001
摘要:为全面了解重庆玉米地方品种的多样性和类群特点,本研究对129份“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”重庆项目组收集的地方品种的31个农艺性状进行两年田间鉴定,并对其表型多样性进行分析,利用聚类分析的方法进行类群划分。结果表明,两年鉴定的农艺性状表型值呈极显著正相关,调查的31个农艺性状中有16个性状多样性指数达2.0以上,其中株高的多样性指数最高,两年鉴定结果分别为2.07和2.08。基于31个性状的聚类分析结果将重庆玉米地方品种划分为3大类群,即早熟小粒型、早熟中杆硬粒型和中熟高杆型。早熟小粒型是食用玉米类型,以糯玉米为主,还包括爆裂玉米和食用硬粒白玉米;早熟中杆硬粒型主要为分布于中高山区的白色早熟硬粒品种;中熟高杆型表现为中熟、高杆、中大果穗。全面分析表明,重庆玉米地方品种多样性水平较高,划分的3大类群表型特征为重庆玉米地方品种资源的保护以及优异资源的进一步开发利用提供了参考。
张凤启 , 张君 , 丁勇 , 赵发欣 , 穆心愿 , 齐建双 , 谷利敏 , 马智艳 , 夏来坤 , 唐保军
2019, 20(4):871-879. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181030001
摘要:优异玉米自交系是玉米商业化育种的基础,配合力是评价自交系遗传力及其育种价值的重要指标。本研究以国内外14份玉米自交系按完全双列杂交设计配制的182 个杂交组合及其亲本自交系为材料,对其籽粒脱水相关性状进行配合力分析,结果表明:(1)籽粒脱水速率、籽粒含水率、苞叶层数、苞叶面积在不同自交系之间差异显著,且均受环境影响;(2)配合力分析,发现Zheng12、Zheng645、PHR55、LH202作为亲本材料易配制出籽粒脱水快或成熟期籽粒含水率低的组合,尤其组合Zheng12×LH202;(3)182 个杂交组合籽粒脱水相关性状的各表型值与其父母本一般配合力效应之和均呈极显著正相关。这为宜机收玉米品种遗传改良提供优异种质资源及理论依据。
王静华 , 王凤敏 , 秦君 , 杨永庆 , 闫龙 , 刘兵强 , 谷峰 , 冯燕 , 张孟臣 , 赵宝华 , 杨春燕
2019, 20(4):880-890. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181119002
摘要:黄淮和长江中下游地区花叶病毒主要流行株系SC3,对大豆产量有很大的影响,本研究利用室内接种鉴定的方法研究217份大豆资源对此流行株系SC3的抗性,同时调查田间接种SC3后,SC3对不同抗病品种的农艺性状和品质性状的影响。为大豆抗花叶病毒病抗病品种的生产应用提供数据支持,同时为选育抗病品种提供抗性亲本。2012-2014连续3年采用人工汁液摩擦法接种SC3,在温室鉴定217份大豆种质的病毒抗性,根据分析结果,随机选取不同抗病类型材料30份,其中抗病品种10份,中感品种10份,高感品种10份,于2013-2014年间在藁城堤上试验站进行田间接种鉴定,研究SC3对不同品种的产量相关性状和品质性状的影响。217份大豆资源SC3的鉴定结果表明:第一类抗病品种,包括免疫品种4份,占1.84%;高抗品种2份,占0.92%;中抗品种35份,占16.13%;第二类中感品种,包括中感品种92份,占42.40%;第三类高感品种,包括感病品种3份,占1.38%;高感品种81份,占37.33%。SC3对不同抗性品种的单株粒重、株高、主茎节数、蛋白和油份影响不同。第一类抗性品种的单株粒重、株高、主茎节数、蛋白和油份含量下降不显著;第二类中感品种的单株粒重、主茎节数、蛋白和油份含量下降不显著,其株高因品种差异表现出不同程度的下降;第三类高感品种的单株粒重、株高、主茎节数、蛋白和油份含量下降显著。研究表明SC3对不同抗性品种的农艺性状和品质性状的影响不同,对同种抗病类型不同品种的农艺性状和品质性状的影响也不同。SC3对抗病品种和中感品种的多数农艺性状和品质性状的影响不显著,这两类品种适合作为育种材料进行抗性育种。
汪明华 , 李佳佳 , 陆少奇 , 邵文韬 , 程安东 , 张文明 , 王晓波 , 邱丽娟
2019, 20(4):891-902. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181027004
摘要:近年来,全球气候变化引起的高温胁迫已严重影响大豆的生长发育,是导致黄淮海大豆产量和品质下降的重要因素之一。为了发掘大豆耐高温种质资源,建立科学的大豆品种耐高温评价方法,本研究从黄淮海生态区大豆主栽品种和中国大豆微核心种质资源中选择35份遗传材料,利用田间人工增温的方法创造高温环境,于大豆花期进行高温胁迫(44.1 ± 1.47 ℃)处理,在综合逆境相关生理生化性状的基础上,构建了一套以花粉活力(花粉萌发率)为主要指标的大豆耐高温评价标准,并利用该标准筛选出耐高温大豆种质资源。结果发现,相较于正常田间生长环境,高温胁迫后大豆叶片相对电导率显著升高,花粉萌发率、单株荚数、有效分枝数显著下降。根据显著性响应高温胁迫性状的耐高温系数,对其进行主成分和隶属函数标准化分析,估算获得大豆响应高温胁迫综合评价值(C),并基于C值对品种进行聚类分析,最终将大豆品种的耐高温特性划分为五个等级,即:I级(敏感型)、II级(较敏感型)、III级(中间型)、IV级(较耐热型)和V级(耐热型),分级标准与田间表型鉴定基本吻合,说明该方法可用于大豆耐高温种质资源的筛选和鉴定,并初步筛选出2个耐高温型大豆品种(冀豆21和南农34),为进一步开展大豆耐高温新品种选育和耐高温分子机理研究奠定了方法和材料基础。
李慧琴 , 于娅 , 王鹏 , 刘记 , 胡伟 , 鲁丽丽 , 秦文强
2019, 20(4):903-910. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181025003
摘要:本研究对270份陆地棉种质资源的7个农艺性状和5个纤维品质性状进行遗传多样性、相关性、主成分和聚类分析,进而筛选适宜优良性状的棉花种质资源材料,为棉花育种工作中亲本选配与品种选育提供一定的理论参考依据。结果表明该批棉花种质资源具有丰富的遗传多样性,12个农艺性状的变异系数从大到小依次为结铃数(24.2%)、第一果枝长度(17.5%)、第一果枝节位(14.1%)、单铃重(13.3%)、马克隆值(11.1%)、株高(11.0%)、衣分(10.9%)、果枝数(9.6%)、断裂比强度(8.6%)、上半部平均长度(6.3%)、伸长率(2.0%)和整齐度指数(1.6%);相关分析表明上半部平均长度与株高呈显著正相关,与马克隆值呈显著负相关,衣分与株高和断裂比强度呈显著正相关,与果枝数呈显著负相关,马克隆值与伸长率呈极显著正相关,结铃数与第一果枝节位呈显著正相关;主成分分析表明前4个主成分累计贡献率达到67.358%,第一主成分主要和纤维品质有关,第二主成分主要与结铃数、第一果枝长度有关,第三主成分主要与果枝数有关,第四主成分主要与第一果枝节位有关;聚类分析将270份陆地棉种质资源在遗传距离为7.5时划分为6类,第1类群的棉花材料可作为改良棉花断裂比强度的材料加以利用,泗棉2号、南丹巴地大花、鄂抗棉8号和Qik可作为改良棉花产量构成的材料加以利用,聊113、军棉1号、辽阳绿绒棉和保2367可作为改良棉花马克隆值的材料加以利用,陕三原78-782可作为株型改良的材料加以利用,育种工作中可以结合性状之间的关系,培育新品种与新品系,为棉花品种选育提供理论依据。
陈煜 , 霍雪寒 , 宋章强 , 张传云 , 杜召海 , 周娟 , 张景霞 , 王芙蓉 , 张军
2019, 20(4):911-919. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181025002
摘要:突变体是进行基因功能研究的遗传学材料。本研究利用浓度为0 ~ 1.5% EMS 溶液处理已萌发露白的鲁6269 种子4 ~ 12 h,分析不同浓度的EMS 溶液处理不同时间对棉花出苗率和生长的影响,并在M2 和M3 代对突变体进行了初步的形态学 鉴定。结果表明,1.0% EMS 溶液处理10h,鲁6269 的出苗率为49%(用原始记录的数据),为该材料的半致死浓度,诱变效 果最佳。为了获得大量的突变体,利用该浓度,处理鲁6269 萌发的种子(约10000 粒)10h,在M2 代发现一株纤维发育异 常(纤维成熟脱水后不蓬松)的突变体,收获该突变体自交种子,M3 代跟踪调查,发现该突变体纤维发育异常表型与M2 代 相同,种子解剖观察发现,该突变体种胚与外种皮之间存在一个大空腔,种胚弱小且扁瘪,影响种子的出土。本研究优化建 立了陆地棉品种鲁6269 种子EMS 诱变体系,在M3 代筛选获得一个种子与纤维发育异常的突变体sfm-1,为研究棉花种子及 纤维发育提供了遗传学材料。
刘娜 , 乔妹 , 孙嘉伟 , 陈琰 , 侯春燕 , 韩胜芳 , 王冬梅
2019, 20(4):911-1000. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181023001
摘要:本研究选取小麦近等基因系 TcLr26 与其轮回亲本 Thatcher (Tc),与叶锈菌生理小种 260 分别组成不亲和及亲和组合, 通过 Illumina/Solexa 平台的 HiSeqTM2000 高通量测序技术对接种叶锈菌后的小麦转录组进行测序,利用 Trinity 软件将数据组 装形成转录本,对所有转录本进行 COG、GO 和 KEGG 分类和功能注释、Pathway 注释以及蛋白编码区的预测。结果表明,转 录组测序片段经 de novo 拼接共得到 87,291 条平均长度 866 bp 的 Unigenes;通过功能聚类,分别获得 25 个 COG 分类、55 个 GO 功能亚类和 128 条 KEGG 通路;差异表达基因分析显示,相对于亲和组合,不亲和组合在接种叶锈菌后 8h 上调 Unigenes 4,037 条,下调 Unigenes 1,949 条;接种后 24h,上调 Unigenes 2,122 条,下调 Unigenes 3,248 条。其中植物与病原物互作过 程中的钙信号通路,活性氧爆发及 SA 信号通路相关基因在不同时间有差异表达,在接种后 8h 所表达的差异基因可能与基础 防卫反应诱发密切相关,而在接种后 24h 的差异表达基因可能与 Lr26 介导的过敏性防卫反应表达有紧密联系。这为深入分析 和发掘小麦抗叶锈病相关基因及系统研究小麦抗锈病分子机制奠定了坚实基础。
2019, 20(4):920-931. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181109001
摘要:为探究我国库存大麦种质资源的表型多样性及其变异规律,同时挑选高生物产量的大麦遗传资源发展饲草大麦,本研究以来源于全国不同地区的102份库存高秆大麦种质为材料,通过Shannon-Weaver多样性指数、相关分析、聚类分析、主成分分析等方法对15个表型性状进行综合评价。结果表明:15个性状中拔节期底部叶片黄化、倒伏性、灌浆期底部叶片黄化、千粒重变异较大,粒宽、株高变异较小,表型多样性指数范围为0.729 - 0.957,皮裸性、千粒重、籽粒周长、灌浆期株高等性状的遗传多样性较高。不同来源种质间表型多样性比较结果表明,冬大麦生态区表型多样性(0.721)高于西南及青藏高原裸大麦生态区(0.706)。相关分析、主成分分析、聚类分析均表明,皮裸性是影响大麦种质表型差异的重要影响因素,而倒伏、拔节期和灌浆期底部叶片黄化等饲草相关性状相对独立。聚类分析将102份种质分为4类,相同来源地的种质聚在一起。本研究结果表明我国库存大麦种质资源具有丰富的表型多样性,从中筛选的高秆、大叶、抗倒伏等优异性状的大麦资源,为后续培育青饲、青贮专用型大麦品种提供了资源保障。
崔翠 , 孙建蓉 , 赵愉风 , 郜欢欢 , 程闯 , 王瑞莉 , 王刘艳 , 周清元
2019, 20(4):932-948. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181024002
摘要:豌豆尖是我国的一种传统蔬菜,筛选适于豌豆尖用的菜用豌豆种质对豌豆栽培和育种具有重要意义。本文以 97 份 不同来源豌豆为研究材料,测定其豌豆尖中可溶性蛋白、维生素 C、淀粉、纤维素、可溶性糖、含水量共 7 个主要品质性状, 通过遗传多样性指数、频次分布、相关性、平均隶属函数和聚类,分析其遗传多样性,进行种质资源综合评价。研究结果表 明,97 份菜用豌豆种质的豌豆尖材料各品质性状的变异系数介于 2.80%到 38.64%之间,其中纤维素含量变异系数最大 (38.64%);各性状遗传多样性指数介于 2.02 到 2.94 之间,其中可溶性糖遗传多样性指数最高。利用隶属函数法进行综合 评价,平均隶属函数排名前 5 个品种分别为澳引 3 号、韩国甜脆豆、SWU-6、改良永盛珍宝、和 B-61。将各品质性状标准化 后进行系统聚类,采用离差平方和法在欧式遗传距离 D=18.480 可以将 97 份菜用豌豆按照豌豆尖品质分为 3 个类群,第 I 类 群包含 35 个品系,第 II 类群包含 26 个品系,第 III 类群包含 36 个品系。本研究 97 份豌豆嫩尖的 7 个品质性状均表现出 广泛的遗传变异和丰富的遗传多样性,平均隶属函数值较高的 5 份豌豆种质分布在不同类群,研究结果可为豌豆嫩尖用品种选 育和遗传研究提供参考。
盛小光 , 赵振卿 , 王建升 , 虞慧芳 , 沈钰森 , 王宣怀
2019, 20(4):949-959. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181026001
摘要:本研究选用30对SSR引物,利用毛细管电泳荧光检测技术对收集和引进的花椰菜、青花菜、宝塔菜(又叫罗马花椰菜)和近缘野生种及地方种共计187份材料的遗传多样性进行分析,进一步明确了花椰菜、青花菜地方种和近缘野生种与如今栽培种间的遗传差异和亲缘关系,可为优异种质创新和新品种选育提供参考。研究结果表明:30对SSR引物在187份材料的DNA样品中共扩增出313个等位位点,平均每对引物为10.43个。依据材料的花球性状,将其分为4个亚群即花椰菜(亚群1,P1~P81),青花菜(亚群2,P82~P147),宝塔菜(亚群3,P148~P154)和近缘野生种及地方种(亚群4,P155~P187)。总体来说,群体1、2和3之间的遗传多样性差异较小,群体4的遗传多样性最丰富。系统发育树和群体结构分析较为统一的将187份材料分为了3大组,即花椰菜(G1)和青花菜(G2)被清晰的分到了两个极端,而宝塔菜与野生种聚在了一起,和地方种一起归为第3组(G3)。
项晓冬 , 高玉坤 , 崔江慧 , 任根增 , 魏世林 , Zakeyeldinn E. A. Khalid , 常金华
2019, 20(4):960-974. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181204003
摘要:多倍体杂交育种已成为葡萄新品种选育的重要途径,本研究使用20个形态学性状和25对SSR分子标记,对二倍体玫瑰香、四倍体玫瑰香、巨峰、四倍体玫瑰香与巨峰杂交F1巨玫和F2群体进行遗传变异分析。形态学性状分析表明,在F2群体中14个形态学性状变异系数高于20%,F2群体平均Shannon信息指数为1.14,平均Nei’s遗传多样性指数为0.62,群体有丰富的遗传多样性。性状之间表现出显著的相关性,幼叶叶背绒毛密度与新梢节间绒毛密度(r=0.203)极显著相关,与成龄叶下表面绒毛密度(r=0.128)显著相关,主成分分析可以在二维上直观反映出F2单株与亲本表型的相似程度。25对SSR标记共扩增出127条带,平均多态性信息含量(PIC)为0.26,后代群体平均Shannon信息指数为0.49,平均Nei’s遗传多样性指数为0.32。形态学性状和SSR聚类分析发现,F2群体中大部分单株与F1巨玫相似,同时也出现一些与父母本遗传距离较远的单株,为未来葡萄四倍体品种选育提供了良好材料。
陈智慧 , 王芳权 , 许扬 , 王军 , 李文奇 , 范方军 , 仲维功 , 杨杰
2019, 20(4):975-981. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181121002
摘要:携带Wx-mp基因的水稻材料直链淀粉含量约为10%,其米饭柔软,富有弹性,深受市场欢迎。为探明该基因在水稻品种资源中的分布情况以及加快该基因利用进程,我们开发了该基因的功能标记,对我国南方242份粳稻品种资源进行了检测,发现26份品种资源携带Wx-mp基因,其中25份来源于江苏品种和育种中间材料,1份来源于上海;为验证标记检测的准确性,对26份材料进行了重测序,测序结果与标记检测结果完全吻合;对26份材料的直链淀粉含量进行测定,直链淀粉平均含量为9.2%,变异幅度3.3%,直链淀粉含量最低的品种为南粳505,含量为7.3%,直链淀粉含量最高的品种是南粳46,含量为10.6%,以上结果表明,软米基因Wx-mp主要分布在江沪一带。
张晓玲 , 张换换 , 徐新玉 , 杨华丽 , 段振盈 , 姚占军
2019, 20(4):982-990. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181108001
摘要:为明确河北省12个小麦主栽品种(系)的抗叶锈性及抗叶锈基因,在苗期选用20个不同毒性谱的小麦叶锈菌菌系接种12个小麦品种(系)以及37个含有已知抗叶锈病基因的载体品种以进行基因推导,同时利用11个与已知抗叶锈病基因紧密连锁的分子标记对12个品种(系)进行标记检测。为进一步鉴定成株期抗性,2014-2015和2015-2016连续2年分别在河北保定和河南周口对供试材料进行田间严重度调查。结果表明,在12个品种(系)中检测到Lr1、Lr26、LrB和Lr46 共4个抗叶锈病基因,其中8个品种(系)推测含有Lr26,石新618可能含有Lr1,藁优2018可能含有LrB,冀5265可能含有Lr46。2年2点的田间鉴定结果表明,石新733、藁优2018和石优17为慢锈品种(系),可作为抗源材料加以利用。
郭栋 , 杜媚 , 周宝元 , 高卓晗 , 曹哲统 , 赵明
2019, 20(4):1001-1010. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181107001
摘要:CCT(CO、COL、和 TOC1)家族基因广泛参与植物花期的调控过程, 对植物的生长与发育起着至关重要的作用。本研究以玉米为材料,共鉴定出 57 个 CCT 基因,命名为 ZmCCT ,利用生物信息学方法开展玉米 ZmCCTs 基因的结构、氨基酸特点、染色体定位及基因进化分析,还与其他物种的 CCT 基因家族进行对比分析。结果表明,CCT 基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中 5 号染色体分布最多(11 个)3、7、10 等染色体分布最少(均只有 3 个)。CCT 基因家族具有相对保守的结构,即每个基因都包含保守的 CCT DNA 结构,其他少数基因含有其他 DNA 结构,CCT 蛋白的 3D 结构含有 1 个α螺旋与 3 个?折叠。根据多物种 CCT 蛋白的进化树分析根据相似性将其分为 8 个分支,分析结果显示单子叶植物玉米与谷子、二穗短柄草 CCT 基因保守性更强、亲缘关系更近。本研究为进一步揭示玉米 CCT 基因家族的功能机制提供了相应的参考。
张雅文 , 沈祥娟 , 张静 , 朱美娇 , 张海玲 , 王全伟
2019, 20(4):1011-1019. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181114003
摘要:E3 泛素连接酶在植物抵御高盐及干旱等非生物胁迫过程中发挥重要作用。本研究克隆获得大豆 E3 泛素连接酶基 因 GmAIRP1,该基因 cDNA 全长为 642bp,编码 213 个氨基酸。蛋白结构域分析表明,GmAIRP1 具有典型的 RING-finger 结构 域。系统进化树分析表明,GmAIRP1 与蒺藜苜蓿 MtAIRP1 同源性最高,亲缘关系最近。表达分析显示,GmAIRP1 可被高盐、干 旱和 ABA 诱导表达,并在胁迫 1h 或 3h 表达量达到最大。抗逆表型分析表明,GmAIRP1 转基因烟草在高盐和干旱胁迫 21d 后, 生长状态优于野生型,提高了植株对高盐和干旱胁迫的耐受性。生理指标测定结果显示,在高盐和干旱胁迫下,GmAIRP1 转 基因烟草的 POD 和 CAT 活性提高,整体高于对照,MDA 含量始终低于对照。以上研究结果表明 GmAIRP1 能够通过激活抗氧化 酶活性、提高渗透调节物质的积累来增强植物抵御高盐和干旱胁迫的能力,在植物响应高盐和干旱胁迫中发挥正调控作用。
杨文静 , 巩檑 , 张丽 , 甘晓燕 , 聂峰杰 , 刘璇 , 宋玉霞
2019, 20(4):1020-1025. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181015002
摘要:NAC转录因子参与植物非生物胁迫反应,是改良植物抗旱耐盐性的重要基因资源。本研究利用农杆菌介导法对马铃薯栽培种“大西洋”进行遗传转化,并用PEG-6000模拟干旱处理转基因和受体植株,初步从逆境应答基因和内源激素2方面对转基因株系进行了抗旱性分析。结果表明,在3个转基因株系中转HaNAC1基因马铃薯生长素(IAA、IBA)、细胞分裂素(IP、cZ)、茉莉酸(MEJA、JA-ILE)、水杨酸(MESA)、赤霉素(GA3)含量均显著或极显著高于受体(p<0.01,p<0.05),而脱落酸(ABA)含量显著低于受体(p<0.05)。抗逆相关基因荧光定量PCR分析表明,HaNAC1基因过表达植株中与胁迫应答相关的LEA3、DREB2A、RD29a、NCED1、KIN1和ERD11基因表达量与受体存在显著差异(p<0.01,p<0.05)。现有实验数据表明,转基因马铃薯中HaNAC1可能通过调节与胁迫响应相关的一系列基因表达,调控激素表达水平变化从而提高受体的抗旱性。研究结果为深入解析HaNAC1响应干旱胁迫的分子机制提供基础理论依据。
袁欣捷 , 方荣 , 周坤华 , 马辉刚 , 何烈干 , 陈学军
2019, 20(4):1026-1040. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181010003
摘要:基于SSR标记技术,对194份辣椒核心种质疫病抗性进行关联分析。58对SSR标记共检测到178个等位变异,Shannon指数平均值为0.6732,多态信息量(PIC)平均值为0.3859,基因多样性平均值为0.4400,说明供试材料具有较高的遗传多样性。群体结构分析将194份材料划分为两个亚群,亚群1的疫病抗性水平高于亚群2。关联分析结果表明,共有12个SSR位点与辣椒疫病病情指数显著关联(P < 0.05),表型贡献率为2.98%~16.05%,15个SSR位点与辣椒病株率显著关联,表型贡献率为2.95%~21.29%;表型贡献率最大的位点为CM0005,位于第7号染色体,其余位点分布于第2、3、7、8、9和11号染色体,与已有报道有所差异,说明供试种质可能含有新的疫病抗性基因。根据关联位点表型效应值,发掘出CM0005c、ge35-141pmH0135Cd和Hpms1-139c等12个疫病抗性优异等位变异及种质171、55、161、65、132、128、91、106、125、127、169等优良抗性载体材料。本研究结果为辣椒疫病抗性基因发掘和分子标记辅助选择抗性育种提供了理论指导和材料基础。
2019, 20(4):1041-1051. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181205001
摘要:利用同源比对和 RT-PCR 技术,从‘紫弘富士’苹果(Malus domestica cv. Zihong Fuji)中克隆了 13 个 NAC 转录因 子基因:MdNAC40-45,MdNAC47-53(GenBank 登录号为 MG099877-MG099882,MG099884-MG099890)。序列分析表明, 其开放阅读框(open reading frame,ORF)分别为 1 470、1 065、912、885、948、1 041、1 182、639、705、1 830、1 980、 747 和1 137 bp。进化分析表明,MdNAC41属于AtNAC3组,MdNAC40、MdNAC42-43 和MdNAC45-53 属于NAM组,MdNAC44 属于 VND 组。亚细胞定位预测结果显示,MdNAC40-45、MdNAC47-50 和 MdNAC52-53 可能定位于细胞核中;MdNAC51 可能定位在细胞质或细胞核中。Array 结果显示,13 个 MdNAC 基因在 16 个被检测组织中均有不同程度的相对表达水平。 RNA-seq 结果显示,MdNAC43、MdNAC45、MdNAC47、MdNAC49 和 MdNAC51 的表达明显受斑点落叶病菌(Alternaria alternata apple pathotype, AAAP)侵染的诱导。实时荧光定量 PCR 分析表明,在 150 mmol/L NaCl 处理下,‘嘎啦’组培苗中 MdNAC45、 MdNAC47 和 MdNAC52 的转录水平受到诱导,而 MdNAC40、MdNAC48 和 MdNAC51 的转录水平下调;在 300 mmol/L 甘露醇 处理下,MdNAC50 转录水平受到诱导,MdNAC41 转录水平下调。这表明 MdNAC 基因多呈组成型表达,并受斑点落叶病菌 (AAAP)、NaCl 和甘露醇诱导或下调,可能参与调控苹果生长发育和逆境胁迫等过程。
徐礼羿 , 王丽鸳 , 苏静静 , 吴立赟 , 戎玉廷 , 刘福桥 , 阮丽 , 韦康 , 成浩
2019, 20(4):1052-1065. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181022001
摘要:大叶种茶树在长期的自然演化的过程中,形成了众多表型且表型的变异非常大,是研究茶树进化关系和育种的重要材料。云南省独特的地理和生态环境使其具有丰富大叶种茶树资源。勐库大叶茶 (Camellia sinensis var. assamica cv. Mengku-dayecha) 是原产于云南省双江县勐库镇的有性系国家良种,具有芽叶生育力强、持嫩性强等特点,作为主栽品种之一广泛栽培于云南西部、南部各产茶县。本研究收集取自云南省双江县11个区域的235份勐库大叶种茶树资源,结合SSR标记评估这些资源的遗传多样性及个体间的遗传关系,筛选合适的核心标记组合,并分析种群遗传结构。结果显示: SSR标记在待测样本中具有多态性,每个SSR位点的等位基因数为2~7个,平均等位基因数为3.84,观察杂合度Ho范围为0.18 ~0.74,均值0.47; 25个SSR位点的基因分型组合能精确的识别出每份种质资源,赋予每份资源唯一的指纹码,并成功筛选出8个核心SSR位点作为简化的组合,以该组合检测235份种质资源,样本组两个随机样本存在同一基因型组合的概率仅为8.1 e-5 ~ 7.7 e-3; 结合群体遗传结构分析,11个区域的235个样本被分为5个亚群 (Sub-population R, G, Y, Pi, Pu) 和3个组 (Group Pu +Y, R + G, Pi + Y) ,并初步推测慕烈和冰岛区域的R亚群血统主要由南榔区域茶树资源向北部区域迁徙引入;Group Pu +Y 和 Group Pi +Y 两个组所在区域的原生血统为Y亚群,且由于懂过区域茶树资源的迁徙而引入Pu和Pi亚群的血统。
2019, 20(4):1065-1073. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181128001
摘要:以天然陆海种间杂交株为材料,采用株行杂交方法,打破不良连锁,选育优质半鸡脚叶棉花种质—ZKY-1。并以ZKY-1为研究材料,探究其农艺和品质性状、生理生化特性以及半鸡脚叶性状的遗传特点,为该种质的利用与推广提供理论依据。研究结果表明,ZKY-1产量略低于陆地棉对照品种中棉所49,但纤维品质优异,纤维长度为34.5 mm,断裂比强度为38.4 cN·tex-1。ZKY-1的优异纤维品质性状遗传力强,用ZKY-1与不同类型陆地棉品种杂交得到的杂种,其纤维品质性状如纤维比强度和纤维长度均表现出较大的中亲优势,个别组合甚至具有较大的超亲优势。ZKY-1叶片的裂口指数为0.75±0.01,为半鸡脚叶,与正常叶型陆地棉杂交得到的杂种F1叶型为中间类型,F2出现分离,卡方检测结果表明,半鸡脚叶性状符合一对显性基因控制的分离比。ZKY-1的株高、果枝始节位、果枝数、发芽率和发芽势等明显高于对照中棉所49。净光合速率在蕾期和铃期与对照组无明显差异,在花期显著低于对照。叶绿素总量在蕾期和花期与对照组无显著差异,铃期显著高于对照组。在蕾期和花期,ZKY-1的 SOD酶和POD酶的活性都显著高于中棉所49,MDA含量无显著差异;在铃期,POD酶的活性显著低于对照,MDA含量显著高于对照,SOD酶的活性无显著差异。ZKY-1具有特有的稳定遗传的半鸡脚叶叶型和优异的纤维品质,是棉花纤维品质改良和高光效育种的种质资源。
2019, 20(4):1074-1079. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181105002
摘要:本研究利用植物常规压片法对青藏高原地区的石竹科3种蝇子草属植物首次进行了核型分析,针对核型不对称系数(AI)与染色体倍性开展了讨论,并结合前人研究结果进行亲缘关系聚类分析,结果如下:道孚蝇子草(Silene dawoensis)核型公式为2n = 2x = 24 = 20m + 2sm + 2st,核型不对称性为2A,AI值为3.09,为二倍体植物;印度蝇子草(S. indica)核型公式为2n = 4x = 48 = 48m,核型不对称性为1B,AI值为0.88,为同源四倍体植物;狭果蝇子草(S. huguettiae)核型公式为2n = 6x = 72 = 72m,核型不对称性为1A,AI值为0.82,为同源六倍体植物。其中,道孚蝇子草的AI值和不对称系数最高,在3种蝇子草属物种中处于更为进化的位置。同时结合前人蝇子草属染色体报道数据,验证了蝇子草属植物主要基于染色体数目为2n=24二倍体水平的进化趋势。上述3种蝇子草属植物的染色体数目及核型均为首次报道,补充了青藏高原蝇子草属植物的细胞学资料,可为该属提供细胞学分类信息,并为探讨石竹科植物在该区域的系统演化关系积累基础资料。
2019, 20(4):1080-1086. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181030002
摘要:甜瓜是国内外重要的园艺经济作物。目前,生产上推广甜瓜品种性型绝大多数为雄花两性花同株,杂交种生产中需人工去雄且易混杂,而利用全雌系做母本可降低人工成本,提高制种效率,对于保证杂交种纯度具有重要意义。全雌系基因型为AAgg,利用常规方法合成全雌系较为困难,急需开发实用的分子标记并进行辅助选择育种来培育优异的全雌系。本研究根据g基因下游存在一个Gyno-hAT转座子插入,开发了可特异鉴定该基因的g-FR标记。利用该标记对全两性花B15与雄花两性花054构建的F2代分离群体进行性型分子鉴定,辅以上下游两对InDel标记C5-9和C5-10对鉴定结果进行验证,表明g-FR标记检测准确率几乎可达100%。此外,利用该分子标记对 36 份甜瓜材料进行基因型检测,可特异鉴定出携带g基因的两份全两性花材料B15和B18。本研究结果为通过分子育种手段高效利用g基因培育新的甜瓜全雌系提供了手段。
杨亚飞 , 黎丹 , 黄东益 , 符晓 , 吴文嫱 , 夏薇
2019, 20(4):1087-1092. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181027002
摘要:硒代半胱氨酸甲基转移酶(SMT,Selenocysteine methyltransferase)是植物硒代谢的关键酶,在植物硒积累的过程中发挥着重要作用。为了探究毛薯中SMT基因的功能,本研究以优质富硒毛薯Ds148为研究对象,利用 RT-PCR 技术从中克隆到了毛薯SMT基因,命名为DsSMT。DsSMT(登录号:MH046782)包含 1038 bp完整开放阅读框(OFR),预测编码 345 个氨基酸,理论分子量(Mw)为37.24 kD,等电点(pI)为5.01,编码的蛋白与其他植物的SMT蛋白同源性较高,具有较高的保守性。系统进化树分析显示,毛薯与海枣和菠萝的SMT蛋白的亲缘关系较近,聚为同一类。利用 PSORTⅡ在线软件对 DsSMT 蛋白进行预测,结果表明其可能定位于细胞质中。实时荧光定量PCR分析显示,DsSMT基因在毛薯生长发育的各个时期的根、茎、叶、块茎以及块茎的皮组织中均有所表达,其中在毛薯的根和成熟期表达量最高。本研究从毛薯中克隆出了硒代谢相关酶DsSMT基因的 cDNA序列,并对其进行了生物信息学分析;同时又对DsSMT基因在毛薯块茎形成的不同时期、不同组织中的表达情况进行相对定量的研究和分析,为深入研究DsSMT 基因的调控机理提供分子依据,同时也为毛薯硒吸收、同化的分子机理研究奠定基础。