2019, 20(6):1355-1371. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190822001
摘要:农作物的驯化过程与农耕文明的发端密切相关,是作物种质资源遗传基础不断丰富衍化,利用价值不断完善的主要途径之一。本文重点从作物驯化的主要性状、基因组遗传区段、重要驯化基因的克隆、作物驯化后的传播与基因渗透、作物驯化理论与研究方法以及作物驯化研究的新趋势等方面评述近年来取得的主要研究进展,讨论研究存在的主要问题并对深入开展作物驯化研究进行展望。
2019, 20(6):1372-1379. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190516001
摘要:地方品种作为种质创新的重要资源,对当前和今后育种具有十分重要的作用。本文从地方品种遗传多样性、育种应用价值、创新利用途径等方面进行了研究现状的评述,并从发展趋势、存在问题、发展方向等方面对未来的地方品种研究与利用进行了展望。
2019, 20(6):1380-1389. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190527001
摘要:作物种质资源中蕴含着大量优异等位基因,如何鉴定并将这些变异应用于作物遗传改良是种质资源研究的中心任务之一。等位基因挖掘对种质资源遗传多样性分析、作物起源与演化研究、重要性状形成的分子基础阐释、种质创新与作物育种具有重要意义,也是作物分子设计育种的基石。因此,未来需要进一步研发更加高效的等位基因挖掘策略与技术方法,加速优异等位基因的发现及其在作物遗传改良中的应用。本文重点评述了等位基因发掘的主要策略与技术途径,提出了今后 的重点任务与发展方向。
2019, 20(6):1390-1398. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190326001
摘要:全长转录组测序(Iso-Seq)是指使用第三代测序(TGS)技术获得mRNA的全长序列。随着以单分子实时(SMRT)测序为代表的TGS技术逐渐发展成熟,以及该技术在基因组和转录组de novo测序等方面的优势,全长转录组测序技术已经广泛被应用于动物、植物、微生物测序研究中,并挖掘出大量相关数据。本文综述了基于Iso-Seq技术的原理及其在模式植物和非模式植物研究中的应用,期望为研究植物全长转录组相关分析提供参考。
2019, 20(6):1399-1407. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190403001
摘要:PRRs 家族基因作为生物钟核心振荡器的主要组分,在植物光周期控制开花途径中起抑制作用,并通过调控 ABA 等方式影响植物抗逆性,对植物生物量的积累有重要影响,在植物生长发育过程中起重要作用。本文综述了 PRRs 家族基因的结构特征、光周期调控作用模型及其对逆境的响应方式,将为进一步研究 PRRs 家族基因的功能和培育优质广适性作物品种提供理论参考。
唐如玉 , 邹玉霞 , 陈 娇 , 雷丽霞 , 唐江红 , 甘 露 , 张佳妮 , 罗 兰 , 沈 航 , 台琳玉 , 赵正武
2019, 20(6):1408-1417. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190218001
摘要:为了阐明三峡库区优异稻种资源的遗传多样性和群体结构,本研究利用25对SSR多态性分子标记对三峡库区不同地理来源和不同类型的81份优异稻种资源进行了遗传多样性和群体结构分析。研究结果显示,上述标记能够高效鉴别参试材料的遗传多样性水平。共检测到56个等位基因,每个位点检测到的等位基因数为2~5,平均为2.44;有效等位基因数变异范围为1.077~ 2.582,平均为1.757;多态性信息量(PIC)为0.069~0.539,平均为0.332; Shannon指数为0.158~ 1.017,平均为0.625; Nei's基因多样性指数为0.071~ 0.665,平均为0.407。进一步分析发现,地方品种的平均有效等位基因数高于选育品种,而选育品种的平均等位基因数和Shannon指数高于地方品种,两者的基因多样性指数、多态信息含量和期望杂合度极为相近。聚类分析、群体结构分析和主成分分析显示供试材料可分为2个类群,3种分类结果大致相同,各类群聚集的地域性规律不明显,品种的聚类关系较复杂。分子方差分析表明居群间的变异和品种间的变异百分率相当,变异来源居群间和品种间。
杨洋 , 郭成 , 孙素丽 , 陈国康 , 朱振东 , 王晓鸣 , 段灿星
2019, 20(6):1418-1427. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190228001
摘要:腐霉茎腐病(Pythium stalk rot)是玉米生产上的重要病害。本研究利用 14 个与 8 个抗玉米茎腐病基因连锁的分子标记对 196 份抗腐霉茎腐病玉米种质进行抗病标记基因型鉴定,并采用 42 对多态性 SSR 标记对 54 份抗病自交系进行遗传多样性分析,以期阐明玉米抗腐霉茎腐病种质的标记基因型和遗传背景,并为资源的有效利用、新基因的挖掘和杂种优势模式确定提供参考信息。14 个与抗病基因连锁的分子标记将 196 份抗性种质鉴定为 128 种标记基因型,表明存在多样的抗性基因组合方式。191 份种质获得与齐 319、X178 或 1145 中一个或多个的相同的扩增,表明 97.45%种质可能含有与 3 个抗玉米茎腐病材料相同的抗病基因;粤 61、郑 653、赤 L136、白 53 和 18--14 共 5 份种质均未扩增出与齐 319、X178 和 1145 相同的标记基因型,可能携带其他抗茎腐病基因;遗传背景相近的抗性种质分属不同的标记基因型,表明抗病种质携带的抗病基因可能在育种选择中发生了分离。42 对多态性 SSR 引物在 54 份抗病材料中共检测出 119 个等位基因(Na),多态位点百分率(PPB)为 99.17%,平均有效等位基因数(Ne)为 1.7070,平均 Nei's 基因多样性(H)为 0.3999,平均 Shannon's 信息指数(I)为0.5844,平均多态信息含量(PIC)为 0.5527,变幅为 0.2061~0.7844;通过 UPGMA 聚类分析,54 份抗病材料被划分为 2 个类群,共 6 个亚群中,分别是旅大红骨亚群、BSSS 亚群、塘四平头亚群、PA 亚群、PB 亚群、Lan 亚群,表现出较高的遗传多样性。结果表明我国 6 个杂种优势群中均含有较为丰富的抗腐霉茎腐病种质资源,其中 PA 亚群包含的抗病种质最多。
金柳艳 , 李明顺 , 王志伟 , 石洁 , 郭宁 , 刘树森 , 张海剑
2019, 20(6):1428-1437. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190404002
摘要:对外引玉米种质进行抗病鉴定是对其充分利用并选育抗病品种的基础和前提。本研究于2017-2018年连续2年采用人工接种技术评价了149个美国自交系对分别由禾谷镰孢(Fusarium graminearum schwabe)、拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)、层出镰孢(Fusarium proliferatum)和芒孢腐霉(Pythium aristosporum)4种病原菌引起的茎腐病,并选择30个抗性较好的与6个骨干自交系进行遗传多样性分析。结果表明,149个美国自交系中,对禾谷镰孢、拟轮枝镰孢、层出镰孢和芒孢腐霉表现中抗及以上抗性的自交系分别有62个、44个、41个和54个,其中对4种茎腐病全部表现高抗的自交系有23个,全部表现中抗及以上抗性的自交系有32个,对3种镰孢菌茎腐病全部表现高抗的自交系有27个;所有供试材料中,88个自交系对4种茎腐病的抗性表现一致,61个自交系对4种茎腐病的抗性存在差异;共筛选出20条多态性引物,每个引物可检测出 5~11 个等位基因,平均等位变异数为 7.7个,聚类分析将36个材料划分为6个类群,其中2FACC、J8608、黄早四分别被单独聚为一类,剩余自交系被划分为3个类群,分别包含自交系个数为26、5和2,第Ⅰ类群又分为3个亚群。本研究结果明确了外引美国自交系对不同病原菌引起的玉米茎腐病的抗性差异,为抗病育种中抗源的选择提供参考。
程 成 , 张凯旋 , 唐 宇 , 邵继荣 , 严明理 , 周美亮
2019, 20(6):1438-1446. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190223001
摘要:金荞麦作为蓼科多年生草本植物,因其根茎富含大量黄酮类物质而具有极高的药用价值。野生金荞麦在我国分布 极其广泛,尤其是云贵川等西南地区。野生荞麦资源考察组在云南进行历时 20 天的考察,在丽江、大理、昆明等地采集到 14 份不同地区的野生金荞麦资源。考察过程中发现,野生金荞麦在植株及果实形态上均存在一定的差异,与其所处的地理环 境、海拔、气候条件相关。利用分光光度法和高效液相色谱(HPLC)分别测量采集的块状茎中的总黄酮及黄酮类物质芦丁、 槲皮素含量,发现不同地区的野生金荞麦块状茎之间黄酮类物质的含量存在着很大的差异。使用 ITS、matK 分子标记手段, 进行遗传多样性和亲缘关系分析,发现其分类与地区海拔具有较为明显的关系。
曾宇 , 刘开强 , 车江旅 , 李博胤 , 李丹婷 , 李经成 , 段维兴 , 覃初贤 , 邓国富
2019, 20(6):1447-1455. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190319001
摘要:广西十万大山是重要的生物多样性富集地,研究广西十万大山农作物种质资源多样性,对保护当地重要农作物种质资源和挖掘优良基因具有十分重要的意义。本研究以“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”收集的各类种质资源为对象,整理和分析十万大山农作物种质资源的种类、分布及其多样性。结果表明:在十万大山收集的 181 份农作物种质资源中,包括粮食作物 78 份、经济作物 53 份、蔬菜 39 份、果树 11 份,隶属于 22 科 39 属 48 种;按种质类型包括地方品种资源146 份、野生资源 35 份。针对广西十万大山受产业发展不平衡和现代农作物种植结构调整的影响,导致农作物种质资源急剧减少、许多优异种质资源濒临消失的现状,建议实施异位保存和原生境保护相结合的策略,并通过加快资源鉴定评价与开发利用,促进当地优异种质资源在乡村振兴和经济建设中的可持续利用。
2019, 20(6):1456-1464. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190318001
摘要:生态移民可能对当地社区传统食用植物的资源及其利用知识产生重要影响。本研究采用半结构访谈、凭证标本采集与鉴定,并佐以 Jaccard 指数定量分析等方法,对宁夏红寺堡区生态移民迁入地及其迁出地村落传统食用植物利用知识进行比较研究。研究结果表明:(1)6 个调查村落共有传统食用植物 106 种,其中传统粮食作物 8 科 17 种、传统栽培果蔬 16科 44 种、野生食用植物 22 科 45 种。移民迁入地的传统食用植物种类较其迁出地有减少的趋势。(2)森林区域、黄土丘陵区域和半干旱沙化区域搬迁至红寺堡区的移民在传统食用植物利用方面存在差异。移民迁入地与迁出地生态环境差异越小,传统食用植物知识的保留程度越高。(3)三种不同类型区域的移民,所保留的传统食用植物与传统饮食文化关系密切。传统文化在促进移民的农家种质资源保存方面发挥了重要作用。本研究深入讨论了不同村落传统食用植物资源的相似性和差异性,在传统食用植物的定量研究上作出探索,对生态移民的传统食用植物知识保护与传承提出建议。研究结果可为区域生物多样性管理与可持续发展提供参考依据。
王宝祥 , 刘艳 , 邢运高 , 迟铭 , 徐波 , 杨波 , 李健 , 孙志广 , 刘金波 , 陈庭木 , 卢百关 , 方兆伟 , 徐大勇
2019, 20(6):1465-1471. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190218002
摘要:为了探明黄淮稻区 4 个抗稻瘟病基因 Pi-ta、Pi-b、Pi54 和 Pikm 在品种资源中的分布及其不同基因型组合的抗病效性。本研究利用上述 4 个抗病基因的功能标记,对 88 个黄淮稻区育成品种进行抗稻瘟病基因型检测,结果表明:检出最多的抗稻瘟病基因组合是 Pib+Pi54,占总检测材料的 60.2%。经过 2016-2017 连续两年的人工接种鉴定和田间自然鉴定,稻瘟病感病材料比例分别达到 87.5%、77.3%,感病材料的比例增高说明抗性基因的抗性作用在逐渐降低。在检测品种中,抗性较好的 4 个基因型或基因型组合分别是 Pi-ta、Pi-ta+Pi-b、Pi-ta+Pi-b+Pi54 和 Pi-ta+Pi-b+Pi54+Pikm,但检出率很低。本研究结果说明,黄淮稻区品种中,携带 Pi-ta、Pi-ta+Pi-b、Pi-ta+Pi-b+Pi54 和 Pi-ta+Pi-b+Pi54+Pikm 基因型的抗病性较好,应得到加强利用。该研究结果对育成品种抗稻瘟病基因或基因组合跟踪检测和抗病性评价是抗稻瘟病育种的有效途径。
高斌 , 李洪珍 , 崔顺立 , 郭丽果 , 陈焕英 , 穆国俊 , 杨鑫雷 , 刘立峰
2019, 20(6):1472-1485. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181218003
摘要:本研究利用从3964对引物中鉴定筛选到的57对SSR和6对AhTE转座元件引物 对40份骨干亲本和113份北方花生育成品种(系)进行基因型扫描,共检测到267个等位位点,其中209个为多态性位点,多态性比率达78.28% 。引物多态性信息含量(PIC)变幅为0.0754~0.9217,平均值为0.7134。利用基因型数据进行聚类分析,当遗传相似系数(GS)为0.62时,153份花生材料分为Ⅰ(2个亚类亚群,GS为0.67852)、Ⅱ(13个亚类亚群,GS为0.7746)两个类群;当GS为0.99时,63对核心引物可将153份种质资源完全分开,并构建了DNA指纹数据库。通过遗传贡献值分析出北方花生育成品种(系)的骨干亲本主要以伏花生、狮头企和沐阳大站秧为主,其中伏花生遗传贡献值最大(18.26),衍生品种最多(75份),而在河南、河北、山东等地的伏花生衍生品种比率分别为65.12%、70.83%、72.73%,且衍生品种比率与遗传贡献值呈正相关。本研究将为我国北方花生新品种鉴定提供更加科学的理论依据,为花生品种系谱修订奠定基础。
2019, 20(6):1486-1493. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190323001
摘要:细胞质遗传影响作物正反杂交 F1 代性状。印度南瓜×中国南瓜不存在生殖隔离,而其反交:中国南瓜×印度南瓜存在杂交不亲和性障碍,制约了中国南瓜和印度南瓜正反远缘杂交细胞质遗传效应的研究和中国南瓜优良细胞质基因的转育进程。本文选用抗病中国南瓜高代自交材料 MO 与核心印度南瓜亲本 MA 配置中×印南瓜杂交组合,以幼胚为试材,筛选外植体最佳接种时期、最佳灭菌接种方式,以及最适培养基成分,建立中印南瓜杂种幼胚培养体系,并对杂种后代进行分子标记 真实性鉴定。通过试验,确定中印南瓜 MO×MA 亚种间杂交胚胎拯救的最佳接种时期为授粉后 25d。果实采收之后,先在室内剥出幼胚,用 2% NaClO 浸泡 5min,除去内种皮;再将幼胚转移至超净工作台内,先用 75%酒精消毒幼胚 30s,无菌水清洗 1次,再利用 2% NaClO 浸泡 5min,之后用无菌水清洗 3 次,准备接种。该外植体灭菌流程,幼胚接种后污染率低(39%)、萌发率高(24%)、接种操作方便。幼胚接种于 No.8 培养基:MS 基础培养基 + 3.0 mg/L 6-BA + 0.5 mg/L 2,4-D + 0.2 mg/LNAA + 20 g/L 蔗糖 + 0.68% 琼脂,胚萌发效果最好,萌发率为 25%。暗培养在培养过程中作用不明显。选择在双亲中显示共显性差异的 SSR 标记,对再生植株进行杂种真实性鉴定,分别有 23 个差异引物和 8 个差异引物在 6 个 E0 单株中表现为杂合带型和父本 MA 带型,表明父本 DNA 已渗入杂种,6 个 E0 单株为真杂种,为通过中国南瓜和印度南瓜远缘杂交转育中国南瓜细胞质基因奠定基础。
陈琼 , 王兰芬 , 唐浩 , 邓超 , 马莹雪 , 赵艳杰 , 冯艳芳 , 韩瑞玺 , 刘明月
2019, 20(6):1494-1505. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190702001
摘要:近年来,普通菜豆新品种选育工作快速发展,新选育的品种和品种权申请数量不断增加。为了保护育种家合法权益、规范种业市场、提高种子市场监管效率等,本研究拟建立一套普通菜豆品种 SSR 分子标记鉴定体系。首先,遴选 12 个产地不同、植物学形态差异较大的普通菜豆品种,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选出 120 个多态性高、条带清晰的 SSR 引物;然后,利用荧光毛细管电泳技术对筛选出的引物多态性在 96 个普通菜豆品种中进一步检测,最终获得在菜豆基因组上均匀分布、多态性高、峰型稳定的 33 个 SSR 核心引物。在此基础上,依据扩增片段长度和荧光标记颜色对核心引物进行分组,并设置参照品种以校正不同实验批次和平台之间的误差,建立了基于 SSR 标记的品种鉴定体系。同时,构建了包含申请品种、保护品种、主栽品种和地方品系在内的 161 个普通菜豆品种的指纹数据库。这套核心引物能够将其中的 140 个品种区分开,遗传相似系数平均值为 0.33,表明这些品种遗传多样性较丰富;未区分开的 21 个品种在产地、父母本、植物学性状等方面极其相似,但能通过部分性状加以区分,表明该套核心引物在辅助近似品种筛选方面非常有效。本研究建立的基于 SSR 分子标记的普通菜豆品种鉴定体系将为其真实性鉴定及 DUS 测试近似品种辅助筛选提供有力支撑。
向妮艳 , 湛蔚 , 陈贤军 , 黄稳 , 覃尔岱 , 李刚 , 严兴初 , 覃瑞
2019, 20(6):1506-1516. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190329001
摘要:红花(Carthamus tinotorius L.)是一种富含不饱和脂肪酸的重要油料作物。为寻找与红花油脂性状相关联的分子标记,本研究利用已经开发的多态性良好的48对SSR引物,系统分析了来自27个国家74份红花种质资源的遗传多样性和群体结构,并结合红花油脂相关性状的表型数据,应用TASSEL3.0中的一般线性模型(GLM, general linear model)和混合线性模型(MLM, mixed linear model)对红花油脂性状和标记进行关联分析。研究结果显示:48对SSR分子标记的多态性信息含量( PIC )变异范围为0.0632~0.3750,平均值为0.2937;基因多样性指数变异范围为0.0653~0.5000,平均值为0.3700。UPGMA聚类将74份红花分为3个亚类群,分别包括7、52和15份材料。群体结构分析结果显示,74份红花可分为3个亚群 ,各亚群 分别包括7、55和12份材料。在显著水平P < 0.05条件下,通过GLM和MLM两种模型都检测到了18个与油脂性状相关联的分子标记,各标记对表型变异的解释率变幅分别为5.42 %~20.69 %和4.35 %~20.69 %。两种分析方法相比,除标记Ct589和Ct178不同外,剩余16个标记在两种分析方法中都能检测到。研究表明:所选74份红花种质资源的群体遗传多样性丰富,结构差异性显著,适合用于红花油脂相关性状的关联分析。本研究为高含油量红花辅助育种提供了新的分子标记资源。
田玲 , 王康恺 , 王迎超 , 杨治伟 , 马嘉欣 , 赵娜 , 田普江 , 田蕾 , 张银霞 , 杨淑琴 , 李培富
2019, 20(6):1517-1522. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190217003
摘要:本研究以低含量γ-氨基丁酸的宁农黑粳为母本,高含量γ-氨基丁酸的高粱稻-1 为父本,构建 F2群体,获得了 216个 F2 单株。利用 130 个 SSR 标记构建了一张 F2 群体的 SSR 标记连锁图谱,覆盖基因组长度为 2406.9cM,连锁群长度在129.5-360.7 cM,标记间的平均距离为 18.5 cM,并进一步开展控制水稻γ-氨基丁酸含量的 QTL 定位研究。结果表明:共检测到 7 个 QTL 位点,分别位于第 8 号和第 9 号染色体上,其中 qGABA8-2、qGABA8-3、qGABA9-1 的贡献率依次为 10%、11%和9%。对 3 个贡献率大的 QTL 位点进行复合区间作图,当 LRS 为 25.6 时,在 RM342-RM515 处可能存在较为可靠的 QTL,初步将qGABA8 定位在标记 RM342 与 RM515 之间的 326Kb 区间内。利用 InDel 标记对目标区间加密,将该区间进一步缩小到 183 Kb区间内,位于标记 RM342 和 G121 之间。本研究结果可进一步通过构建次级群体对该基因进行精细定位及图为克隆,同时,研究中筛选出的 SSR 标记和设计的 InDel 标记可快速筛选水稻育种材料中富γ-氨基丁酸的基因型,加快育种进程。
周丽 , 张兴 , 徐 蕊 , 徐蕊 , 岳思君 , 杨淑娟 , 姚新灵 , 郑 蕊
2019, 20(6):1523-1534. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190506005
摘要:在开花植物中,14-3-3蛋白对植物生长发育具有重要的调控作用。本试验利用逆转录PCR( RT-PCR) 技术,从宁夏枸杞宁杞1号花药中克隆了一个14-3-3蛋白家族基因Lb14-3-3c。利用荧光定量PCR技术分析Lb14-3-3c基因在花药发育不同时期的表达特征,构建Lb14-3-3c基因的植物过表达载体 pCambia1305.1-35s-Lb14-3-3c(+)及植物抑制表达载体pCambia1305.1-35s-Lb14-3-3c(-),并用冻融法将构建好的表达载体分别转入农杆菌 GV3101中,继而经农杆菌介导法转化马铃薯紫花白幼茎,并分析了Lb14-3-3c基因在阳性转化苗中的表达情况及叶片淀粉含量。生物信息学分析表明,Lb14-3-3c基因的完整开放阅读框(ORF)长777 bp,具有14-3-3蛋白家族保守结构域,蛋白质分子量为64.14 kD,等电点为4.95,其二级结构主要为α-螺旋。其氨基酸序列与烟草14-3-3c-1的相似度为90.04%,Lb14-3-3c基因编码的蛋白与番茄处于进化树同一分枝上,亲缘关系最近。荧光定量PCR分析表明,该基因在枸杞各器官都有表达,在雄蕊中的表达量最高。在花药发育的各个时期均表达,且在小孢子母细胞时期表达量最高。成功将外源基因Lb14-3-3c载入含强启动子CaMV35s的植物表达载体中,并将该基因的植物过表达载体转化马铃薯,通过表型观察与PCR阳性鉴定得到5株转基因植株,发现转基因植株长势优于野生型植株,苗期野生型与转基因型淀粉含量相差不大,结薯期和成熟期转基因型马铃薯的叶片淀粉含量均高于野生型,且差异显著,且差异显著,本研究为进一步探讨Lb14-3-3c基因对枸杞花药发育过程中淀粉供能的调控提供了参考依据,并且为阐明Lb14-3-3c基因在植物发育过程中的功能及枸杞的分子遗传改良提供了研究基础。
徐长兵 , 牛风娟 , 孙现军 , 胡正 , 张学杰 , 樊守金 , 姜奇彦 , 张辉
2019, 20(6):1535-1541. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181217001
摘要:大豆是中度耐盐植物,土壤盐碱化会对大豆产量及品质造成严重影响。因此挖掘耐盐基因,提高大豆耐盐能力十分必要。真核生物中,转录因子 TFIIIC 作为 RNA 聚合酶 III 转录机制的辅助因子,其转录活性易受到外部因素的影响,进而影响 tRNA 基因转录效率和蛋白质的合成。本课题组前期研究发现大豆 GmTFIIIC 在盐胁迫下上调表达,但目前大豆 GmTFIIIC的抗逆功能还不清楚。本研究通过大豆发状根体系,将 GmTFIIIC 基因过表达,进行盐胁迫下转基因复合体植株表型及生理 指标分析,研究大豆 GmTFIIIC 基因在盐胁迫下的功能。结果表明:GmTFIIIC 基因过表达,盐胁迫条件下,大豆转基因复合体根、茎的 Na+/K+要低于野生型空载对照;叶片叶绿素相对含量高于野生型空载对照;叶片 H2O2和 O2-含量低于野生型空载对照;叶片含水率高于空载对照,表明大豆发状根中过表达 GmTFIIIC 基因提高了大豆转基因复合体的耐盐能力。研究结果为大豆 GmTFIIIC 基因耐盐功能研究提供理论基础。
谈天斌 , 卢晓玲 , 张凯旋 , 丁梦琦 , 廖志勇 , 周美亮
2019, 20(6):1542-1553. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190412003
摘要:MYB 类转录因子广泛参与调控植物的生长发育过程,对植物次生代谢也具有重要调控作用。前期研究以 V 型紫斑白三叶为材料,通过 RNA-Seq 技术,筛选出与类黄酮合成相关的转录因子 TrMYB308。在此基础上从 V 型紫斑白三叶中克隆出 TrMYB308 基因,该基因的 CDS 全长为 921bp,编码 306 个氨基酸。亚细胞定位结果表明,TrMYB308 定位于细胞核。多序列比对和系统发育分析表明,TrMYB308 属于典型的 R2R3-MYB 转录因子,且该蛋白与红三叶 TaMYB308 和苜蓿 MtMYB308 等蛋白亲缘关系较近。表达特性分析结果表明,TrMYB308 基因在紫斑白三叶各个组织中均有表达,且其表达量受 JA 的诱导。在苦荞毛状根中异源表达 TrMYB308,结果发现转基因根系中的类黄酮代谢途径部分关键酶基因(如 FtF3H 和FtFLS)的表达量明显增加;转基因根系总黄酮的含量明显高于对照组。基于以上结果,推测 TrMYB308 可能参与类黄酮次生代谢生物合成调控。本研究为荞麦类黄酮合成分子机制探索及荞麦品质改良提供了理论依据。
王元东 , 赵久然 , 张华生 , 陈传永 , 吴珊珊 , 张春原 , 刘新香 , 郭成恩 , 陈明 , 陈绍江
2019, 20(6):1554-1565. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190408001
摘要:黄旅群种质是我国重要的地方种质,具有较强的生态适应性。20世纪80、90年代以来我国育种家对黄改群和旅大红骨群种质进行了大量创新研究工作,通过相互改良,聚积了丰富的有利基因,通过导入外源种质,拓宽了遗传基础,为品种更新换代做出了突出贡献。机械粒收是未来我国玉米生产的重要方向,黄旅群种质急需提升籽粒脱水速度、成熟后抗倒伏(折)和抗茎腐病等农艺性状以适应机械化粒收,而在黄旅群种质内部缺少这些关键性状基因。本文利用欧洲早熟种质硬粒种质UH004F和欧洲早熟Iodent种质UH004M改良黄旅群种质的机收特性,通过系谱法和回交转育法获得宜机械粒收黄旅群后代系,称之为“黄欧系”。通过对其农艺性状的观察研究,发现:(1)抽雄日数、吐丝日数和生育期缩短,表现出良好的早熟性;ASI值增大;株高有增加趋势;穗位高有降低趋势;雄穗主支长有增加趋势;雄穗分支数在6~9个之间,与原有黄旅系相比互有增减;茎粗变细;穗位上节间长有增加趋势;田间倒伏(折)率大幅度降低,抗倒伏(折)能力进一步提高;穗长有增加趋势;穗行数略有减少的趋势;穗粗和轴粗均有下降趋势,其中轴粗下降趋势更加明显;籽粒长度有增加的趋势;在百粒重方面,除昌7-2后代系外,黄旅系后代系均有所降低;穗粒重有降低趋势;出籽率有增加趋势;籽粒含水量明显降低;(2)导入25%和50%比例的UH004F和UH004M的黄欧系在大多数性状上都有一定的变化趋势,主要表现在抽雄吐丝和生育期提早、ASI值增大、株高增高、穗位降低、雄穗主支长变长、雄穗分支数增加、茎粗变细、穗位上节间长拉长、抗倒伏(折)能力提高、穗长增加、穗行数减少、穗粗和轴粗降低、百粒重和穗粒重降低和收获时籽粒含水量降低等趋势。上述大多数性状都是在导入50%比例的欧洲早熟硬粒种质UH004F的变化趋势进一步增强。本研究表明,欧洲早熟种质含有适合创新改良黄旅群种质在机械粒收性状方面的优良等位基因,利用欧洲早熟种质改良黄旅群种质在宜机械粒收农艺性状的效果明显,可为后续大规模“黄欧系”的选育和应用提供理论指导。
周健 , 崔迪 , 赵洙敏 , 孙建昌 , 黎毛毛 , 马小定 , 王先俱 , 李相奎 , 赵埈贤 , 朴东洙 , 郭晓红 , 韩龙植
2019, 20(6):1566-1578. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190306003
摘要:水稻对异地环境的生态适应性与水稻产量和广适性密切相关。为了明确不同环境下不同年代水稻品种主要农艺性状的表型及稳定性差异,并为育种筛选异地生态适应性强的水稻品种,本研究以 284 份来源于中国黑龙江、吉林、辽宁、宁夏、新疆等省和日本的不同年代水稻品种为试验材料,通过在沈阳、北京、银川、临沂、南昌和三亚等 6 个鉴定点的异地环境鉴定,进行了不同年代水稻品种抽穗天数、株高、穗长、穗数、穗粒数、结实率和千粒重等 7 个农艺性状的表型评价与稳定性分析。结果表明,异地环境下不同年代水稻品种主要农艺性状呈明显的表型差异,总体上从纬度较高的沈阳到纬度较低的南昌各性状的表型值明显趋于减小,然后在三亚冬季环境下各性状表型值又有增加;从年代Ⅰ品种(1960 年前)到年代Ⅳ品种(2000 年以后)水稻生育期延长、株高降低、穗数减少、穗粒数增加、结实率和千粒重变化不大,水稻性状的总体变化趋势是从多穗型向大穗重穗型发展。黑龙江、吉林和日本品种间的亲缘关系相对较近,而辽宁品种与黑龙江、吉林和日本品种间的亲缘关系相对较远;年代 II 品种(1960-1970 年代)与年代 III 品种(1980-1990 年代)品种间的亲缘关系较近,其次为年代 II 和年代 III 与年代 I 间,年代 IV 品种与其他年代品种间的亲缘关系较远。在异地环境下千粒重、穗长和穗数的表型值相对较稳定,其次为抽穗天数和株高,结实率和穗粒数的稳定性最差。抽穗天数的稳定性参数与株高和穗长的稳定性参数呈极显著的正相关,与穗数的稳定性参数呈显著的正相关;株高的稳定性参数与穗长、穗粒数和千粒重的稳定性参数呈极显著的正相关。不同年代品种抽穗天数的稳定性参数大小顺序为年代Ⅰ>年代Ⅱ>年代Ⅳ>年代Ⅲ,随着年代的进展,选育品种的生态适应性逐渐趋于增强。在异地环境下辽粳 931、辽粳 454 等 20 个品种表现为较强的生态适应性,这些材料可作为亲本材料利用于水稻育种。
2019, 20(6):1579-1587. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190424005
摘要:大豆是重要的植物蛋白来源,高蛋白大豆种质创新对于我国食用大豆育种及优异基因发掘具有重要意义。为获得优异高蛋白大豆资源,本研究利用NIR法测定EMS诱变“Zp661”M2~M7籽粒的蛋白质含量,系统分析连续选择对蛋白变异的影响,旨在创制高蛋白优异种质,为大豆品质改良育种提供优异资源。结果表明,1971个M2单株籽粒蛋白质含量变异幅度为34.96%~50.16%,平均值为42.97%,较野生型(40.88%)提高5.11%,其中17.65%的M2单株籽粒蛋白质含量高于45%。M2高蛋白含量个体在经过定向连续选择,整体呈下降趋势;相比之下,M2低蛋白含量个体定向选出的高蛋白含量种质遗传增益效果明显。在M7获得9个高蛋白含量稳定种质(m1~m9),平均蛋白质含量为48.17%,较野生型(41.19%)平均提高16.94%,遗传增益为7.23%。其中m1~m7来自M2高蛋白质含量个体20722(47.21%),而m8~m9来自M2低蛋白质含量个体3442(38.51%)。这些高蛋白纯合种质的农艺性状相关性分析发现,m2、m4和m5的蛋白质含量分别与百粒重和单株粒重呈显著正相关,说明通过选择可以实现蛋白质含量与产量的同时提高,获得高产优质的优异种质。
郑云霄 , 刘文斯 , 赵永锋 , 贾晓艳 , 祝丽英 , 黄亚群 , 陈景堂 , 郭晋杰
2019, 20(6):1588-1596. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190418001
摘要:倒伏是影响玉米高产稳产的主要问题之一。本研究以 181 份玉米自交系为试验材料,对 22 个与抗倒伏性紧密相关的性状进行测定,采用相关性分析、主成分分析、聚类分析、逐步判别分析和岭回归分析等方法,综合评价玉米自交系的抗倒伏性。相关性分析的结果表明,22 个性状间存在不同程度的相关性。主成分分析的结果表明,前 7 个主成分代表了 181 份玉米自交系的 22 个性状 74.460%的信息,其贡献率分别为 25.700%、12.369%、9.782%、8.159%、7.782%、5.490%和 5.177%。聚类分析的结果表明,当遗传距离为 3.5 时,181 份玉米自交系被聚为 4 大类,第Ⅰ类有 35 份自交系、第Ⅱ类有 47 份自交系、第Ⅲ类有 49 份自交系、第Ⅳ类有 50 份自交系。逐步判别分析的结果表明,175 份玉米自交系被正确判别,判对概率为96.69%;6 份玉米自交系被误判,误判率为3.31%,这说明聚类分析的结果是准确可靠的。进一步利用岭回归方法筛选出半纤维素含量、穿刺强度、第三节间长度、第三节间直径、穗位高和维管束总面积 6 个性状,建立了可靠的玉米自交系抗倒伏性评价回归模型。在 181 份玉米自交系中,以 AHU24、e220、7026B 等 35 份自交系的抗倒伏能力最强。本研究结果为玉米抗倒伏种质资源的遗传改良和组配抗倒伏杂交种提供借鉴。
张源源 , 岳秦伊 , 濮寿琴 , 郑瑶 , 祝青 , 方家林 , 黄肖 , 李维国
2019, 20(6):1597-1605. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190304001
摘要:多倍体育种是橡胶树新品种选育的有效方法之一。本研究利用 25 对 SSR 引物,采用基于 PCR 的毛细管电泳法鉴定 14 株人工诱导四倍体的来源,并采用两种切片方法比较橡胶树不同倍性叶片的厚度差异。结果表明,14 株四倍体中 9 株为同一无性系,另有 5 株为同一无性系或全同胞子代,14 株四倍体的同源二倍体的亲本之一为热研 73397。橡胶树二、三、四倍体间的叶片、上表皮、栅栏组织、海绵组织的厚度差异极显著(P<0.01),且随着倍性的增加而增加。二、三、四倍体鲜叶厚度范围分别为 122.63~195.68 μm、163.49~232.96 μm、169.16~239.30 μm,叶片石蜡切片厚度范围分别为 110.04~161.18μm。140.34~198.59 μm、136.78~240.95 μm。以鲜叶厚度 177.81 μm 或石蜡切片厚度 160.70 μm 为临界值可以区分人工体细胞诱导四倍体橡胶树获得的二、四倍混合群体中的二倍体和四倍体。不同倍性的叶片结构紧密度和栅海比大小排序均为:三倍体>四倍体>二倍体,叶片结构疏松度大小排序为:二倍体>四倍体>三倍体。本研究结果为橡胶树多倍体资源的鉴定和多倍体育种策略选择提供了参考。
王伟平 , 宋子超 , 薄凯亮 , 董邵云 , 魏爽 , 苗晗 , 李锦斌 , 张圣平 , 顾兴芳
2019, 20(6):1606-1612. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190225001
摘要:本研究以黄瓜核心种质为材料开展苗期耐低温鉴定和材料筛选,并进行全基因组关联分析,挖掘候选基因。在苗期(两叶一心时期),分两批播种,进行自然低温胁迫,两次处理平均温度分别为12℃和19.3℃,分别处理14 d和11 d,根据子叶和真叶的黄化症状进行分级和分组。处理后幼苗差异显著,两批次苗期调查变异系数分别为23.2%和31.7%。将供试核心种质划分为4个组,从87份核心种质材料中筛选出苗期耐低温材料CG45、CG61、CG88和CG104等。对苗期的低温鉴定数据,利用核心种质重测序信息进行GWAS分析,在Chr.1、Chr.3、Chr.4和Chr.5上分别检测到苗期耐低温位点gLTS1.1、gLTS3.1、gLTS4.1和gLTS5.1。其中,位点gLTS5.1对低温敏感,可以被重复检测到。本研究结果对耐低温黄瓜种质的选育及耐低温后续基因挖掘及功能验证具有一定的参考意义。
付亚娟 , 侯荟玲 , 乔 洁 , 耿晓进 , 王聪艳 , 侯晓强
2019, 20(6):1613-1620. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190329002
摘要:RT-PCR 结合 RACE 技术,克隆到 1 个全长 2079 bp 的大花杓兰钙依赖蛋白激酶基因 CmCDPK,cDNA 为 1491 bp,编码 496 个氨基酸。CmCDPK 是 1 个具有 CDPKs 典型的 Ser/Thr 蛋白激酶保守结构域、含 1 个跨膜结构域、无信号肽、稳定的亲水性蛋白。CmCDPK 二级结构主要由α-螺旋和无规卷曲构成。相对于其他植物 CDPKs,CmCDPK 与小兰屿蝴蝶兰和铁皮石斛的亲缘关系更近。通过 DNA 重组技术将 CmCDPK 片段克隆到 pBI121 质粒上。PCR、酶切及 DNA 测序的结果表明,重组质粒pBI-CmCDPK 包含 1 个 1491 bp 的 CmCDPK 片段,且核苷酸序列及插入方向完全正确。本研究首次克隆了大花杓兰 CmCDPK 基因,并成功构建了植物过表达载体 pBI-CmCDPK,为 CmCDPK 基因在烟草中实现遗传转化和功能研究奠定基础。
任陪娣 , 谢碧玉 , 陈翠 , 贾彩红 , 王静毅 , 张建斌 , 徐碧玉 , 王卓 , 金志强
2019, 20(6):1621-1629. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190416002
摘要:以拟南芥 NPR1 基因家族成员蛋白序列为查询序列,在香蕉基因组数据库中鉴定香蕉 NPR1 基因家族成员,并对其进行生物信息学分析及在枯萎病菌侵染下的表达分析。共鉴定得到 15 个成员,将其命名为 MaNPR1-MaNPR15。理化性质、保守功能结构域、重要的氨基酸残基及 motif 分析结果与其他物种所报道的有较高的一致度。香蕉 NPR1 基因家族成员种内进化树、基因结构及结构域的分类情况呈现出高度一致,表明了香蕉 NPR1 基因家族成员间有着明确的分工。种间进化树显示香蕉的 NPR1 基因分为 3 个分组,每个分组都含有拟南芥 NPR1 成员。主栽品种巴西蕉(Musa acuminata L.AAA group ‘Brazilian’)易感香蕉枯萎病,从巴西蕉 CK 及巴西蕉受枯萎病侵染 2 天的根系转录组数据中综合表达量及表达趋势选定 8 个成员,并在巴西蕉与抗(耐)Foc TR4 品种 GCTCV-119 中验证其表达模式。基因 MaNPR4 及 MaNPR11 在抗感品种中表现出明显的差异表达,在抗病品种 GCTCV-119 中随着 Foc TR4 侵染时间延长表达量不断增加,而在感病品种巴西蕉中表达量呈下降趋势。表明 MaNPR4及 MaNPR11 参与香蕉抗枯萎病过程。本研究结果为进一步利用香蕉 NPR1 基因进行香蕉抗枯萎病遗传改良奠定基础。