张福彦 , 陈晓杰 , 范家霖 , 陈锋 , 齐红志 , 王嘉欢 , 程仲杰 , 杨保安 , 张建伟
2020, 21(3):507-516. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20191107002 CSTR:
摘要:粒重是小麦产量构成的三要素之一。该性状是受多基因控制的复杂数量性状,基因型和环境对其均有显著影响,但基因型是最为主要的决定因素。控制粒重及其构成要素的基因广泛分布在小麦3 个基因组的各条染色体上,且已有多个可直接用于小麦粒重辅助选择的分子标记被开发。目前,国内外学者围绕粒重形成的遗传特征、基因定位、分子机理以及影响粒重高低的外界因素等进行了大量研究,并取得了一些重要的研究成果。本文综述了小麦粒重的构成因素以及其影响因素,阐述了近年来粒重形成相关基因的遗传定位、克隆以及其等位变异的挖掘,又系统总结了小麦粒重形成相关基因功能标记的开发及其分子标记辅助育种利用情况,同时展望了小麦粒重的下一步研究前景。
2020, 21(3):517-524. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20191022001 CSTR:
摘要:植物 MicroRNA(miRNA)是一类内源性非编码小分子 RNA,它们参与调节植物的生长、发育和代谢过程中多种基因 的表达。近期的研究发现 miRNA 参与调节磷的吸收和利用,对植物适应低磷胁迫具有重要作用。本文概述了植物磷吸收和转 运的机制,介绍了低磷胁迫下 miRNA 的表达水平变化,重点对 miRNA 在植物响应低磷胁迫中的作用,如改变根系结构、提高 磷的转运和再利用效率、参与花青素和抗氧化物生物合成等进行了综述,以期为揭示植物低磷胁迫响应分子机制,提高植物 对磷的吸收效率提供借鉴。
2020, 21(3):525-531. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190902003 CSTR:
摘要:为了摸清贵州农业生物资源调查所收集资源的地理分布特征,利用空间统计分析、多样性分析等方法对所收集资 源的外在地理环境和内在空间表现进行研究和分析。首先,通过空间叠加和统计确定调查资源所处的海拔、温度、降水等基 本地理环境特点;其次,利用优化热点分析、地理分布中心、空间多样性分析等方法分析调查资源在空间上的聚散分布、不 同调查专题地理分布的方位和差异性、资源的分布密度、丰富程度等特征。结果显示,调查资源所处地区的海拔、气象因素 的区间跨度较大,但大部分资源处在相对集中的地理环境区间内分布,68.7%的资源分布在海拔 600~1400m 之间,65.1%的资 源分布在年均温 15~17℃之间,61.7%的资源分布在年降水 1250~1350mm 之间;本次收集的资源在省域范围呈现随机分布模 式,没有明显的聚集区和离散区域,所选的 21 个调查县从地理空间的角度上能够基本反映贵州农业生物资源的空间分布特 点;不同专题的作物交叉分布,除食用菌集中分布在西南方向外,粮食、经济、蔬菜、果树、药用植物 5 个专题的资源在省 内的分布相对均匀;资源提供者的民族多样,总数多达 14 个,其中苗族提供资源份数最多,占总数的 37%,其次为汉族和 布依族,分别为 16%和 15%,黎族、回族提供者提供的资源比例则不到总数的 1%。通过本研究,基本掌握了贵州农业生物资 源的分布现状和特征,为贵州省生物资源有效保护和高效利用相关政策的制定提供参考。
陈涛 , 胡国平 , 王燕 , 陈清 , 张静 , 王磊 , 汤浩茹 , 王小蓉
2020, 21(3):532-541. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190716001 CSTR:
摘要:我国是樱属植物(Cerasus)的起源中心,拥有最为丰富的野生资源。为了解和掌握我国野生樱属植物种质资源的现存分布状况、保护现状、受威胁因素等情况,2010-2015年持续对我国西部山区6个省(市)31个调查点的野生樱属植物种质资源进行了实地考察和收集。调查发现,我国野生樱属植物种质资源分布广泛,多样性丰富。但在31个调查点中,除了离城镇较远或自然保护区内的13个调查点外,其他野生樱属植物资源都是零星分布,现存资源分布量很小,约84%的调查点都处于一般保护或无保护状态,任其自生自灭,砍伐频繁,在修路或开荒过程中多会消亡。在调查过程中共收集408份种质资源叶样,进行硅胶干燥室内保存。基于对野生樱属植物种质资源的原生境状况分析,讨论了可能的受威胁因素及保护过程中存在的问题,并提出了对未来樱属植物种质资源的保护策略及开发利用建议。
鄂志国 , 孙红伟 , 林海 , 王磊 , 童汉华 , 陈红旗 , 朱练峰
2020, 21(3):542-548. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190806001 CSTR:
摘要:浙江是水稻种植小省,但培育出众多大品种和骨干亲本,及时总结浙江的水稻育种经验和成果,有助于 了解育种历史,对育种家选择亲本具有参考价值。基于VBA,编写程序,分析“中国水稻品种及其系谱数据库”中收 录的浙江育成和审定水稻品种。1980~2019年,浙江省育成品种655个、审定品种514个,生产上大面积应用品种291 个。分析发现审定品种的平均单产逐步提高,蒸煮食味品质有改善,外观品质的垩白度和透明度也有改进,白叶枯 病抗性没有明显变化,稻瘟病抗性有所下降,但优于同期同稻区全国平均水平。
陈红霖 , 胡亮亮 , 杨勇 , 郝曦煜 , 李姝彤 , 王素华 , 王丽侠 , 程须珍
2020, 21(3):549-559. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190717003 CSTR:
摘要:以来自 21个国家和地区的481份绿豆种质资源为试验材料,通过3个年度4个试点的主要农艺性状评价,分析了9个质量性状和12个数量性状的遗传变异水平。结果表明:481份绿豆种质资源的主要表型性状变异丰富。不同环境条件下12个数量性状变异系数介于5.32%~76.18%之间,其中小区产量、单株荚数等性状变异系数较高;遗传多样性指数介于1.573~2.078之间,其中株高、百粒重等性状遗传多样性指数较高;相关性分析发现生育期与株高、主茎节数和主茎分枝均呈显著或极显著的正相关,说明生育期对绿豆形态建成具有重要的作用;聚类分析将481份种质材料聚为4大类群,其中第Ⅰ类群多为矮秆、直立、大籽粒以及早熟种质,可作为育种的优异亲本材料。如大粒种质C06287、洮绿3号、VC4059A和苏绿1号的百粒重均在6.50g以上,可作为改良绿豆籽粒大小的材料加以利用;早熟种质C01075、C01234、C01249在4个试点都表现出生育期较短,可作为发掘早熟基因的亲本材料;矮秆种质辽绿28号、VC1562A和潍9002-341,可作为抗倒伏育种研究的亲本材料;高抗豆象种质如C05199、C05202和C05528,可作为绿豆抗豆象育种的亲本材料。通过对数量性状进行主成分分析,6个主成分因子对表型变异的累计贡献率达到了83.41%。本文通过综合评价481份绿豆种质资源的遗传多样性,旨在为绿豆的遗传育种和种质创新提供理论基础。
刘月 , 齐广勋 , 桑永生 , 王英男 , 李玉秋 , 王玉民 , 刘晓冬 , 赵洪锟 , 袁翠平 , 董英山
2020, 21(3):560-567. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190909001 CSTR:
摘要:以来自山东省 3 个居群的 137 份野生大豆种质资源为试验材料,利用等位基因特异性 DNA 标记进行生育期 E1-E4 基因型鉴定及遗传多样性分析。结果表明,山东省野生大豆生育期基因 E1-E4 基因中,E1、E4 位点上,只检测出 1 个等位 变异,皆为显性基因型 E1、E4;E2、E3 位点上变异较为丰富,分别以 E2-in、E3-Ha 为主;共发现 5 种基因型组合,其中 E1E2-dlE3-HaE4 基因型为优势组合。三个居群遗传变异不尽相同,临沂居群 E2、E3 位点以 E2-in、E3-Mi 为主,共有 4 种 基因型组合,基因型组合以 E1E2-inE3-MiE4 为主。蓬莱和荣成居群,E2、E3 位点以 E2-dl、E3-Ha 为主,共有 3 种基因型 组合,以 E1E2-dlE3-HaE4 为主。在遗传多样性方面,山东荣成和蓬莱的亲缘关系较近,与临沂亲缘关系较远。遗传多样性 最高的为临沂居群,其次是蓬莱居群,荣成居群。本研究结果可为山东省野生大豆种质资源利用提供理论依据,具有重要的 应用价值。
徐小军 , 刘海英 , 梁长志 , 王吉明 , 张桂兰 , 杨路明 , 胡建斌
2020, 21(3):568-578. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190729002 CSTR:
摘要:从国家西瓜甜瓜种质中期库(郑州)和美国农业部国家种质资源中心选取厚皮、薄皮和野生甜瓜种质共 191 份, 利用在甜瓜染色体上均匀分布的 43 个 SSR 标记鉴定其基因型,评价其遗传多样性,并利用 4℃恒温条件下种质幼苗的冷害指 数和低温处理前后的叶肉组织超微结构变化评价不同类型种质的耐冷性。结果显示,SSR 标记共检测到 366 个等位基因,平 均 8.512,平均观测杂合度和期望杂合度分别为 0.074 和 0.704,平均多态性信息含量为 0.668。UPGMA 法将所有种质聚为 4 个类群(I、II、III 和 IV),I 群仅有 2 份印度野生种质,II 群包含来自印度的 34 份野生和 15 份薄皮种质,III 群含有地理分布 广泛的 51 份厚皮和 1 份野生种质,IV 群由来自东亚的 75 份薄皮、7 份厚皮和 6 份野生种质组成。Bayesian 算法将所有种质 分为 3 个亚群(P1、P2 和 P3),主要对应厚皮、野生和薄皮 3 类种质。通过计算 3 类种质间的分化系数和雷氏距离,结果发 现厚皮种质与薄皮种质间的分化最大,野生种质与薄皮或厚皮种质间的分化相对较小,不同类型种质多样性水平表现为:野 生种质 > 厚皮种质 > 薄皮种质。3 类种质幼苗的冷害指数趋向正态分布,薄皮种质的耐冷性要优于野生和厚皮种质。叶肉 组织超微观察显示,薄皮种质‘蛤蟆酥 5’在低温处理前后的细胞超微结构变化不大,其耐冷性较强,而厚皮种质“凤凰”在低温 处理后,叶绿体大量解体,细胞超微结构遭到破坏,其耐冷性较弱。
高源 , 王大江 , 王昆 , 丛佩华 , 张彩霞 , 李连文 , 朴继成
2020, 21(3):579-587. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190719002 CSTR:
摘要:利用 4 对叶绿体 DNA 引物扩增新疆巩留、霍城和新源 3 个来源地区的 242 份新疆野苹果种质资源的 4 个非编码区 trnH-psbA、trnS-trnG spacer + intron、trnT-5'trnL 和 5'trnL-trnF,基于 4 个叶绿体基因间区的序列变异,从母系遗传的角度评价遗传变异和不同居群的遗传进化关系。结果表明:4 个叶绿体 DNA 非编码区经测序、拼接、比对和合并之后的片段长度为 3812bp,共有 171 个多态性变异位点,其中包含 6 个单一突变位点、16 个简约信息位点和 149 个插入-缺失位点。在 242份新疆野苹果种质中,trnH-psbA、trnS-trnG spacer + intron、trnT-5'trnL 和 5'trnL-trnF 区域的变异位点的数量分别为 68 个、25 个、77 个和 1 个,单倍型数量分别为 36 个、6 个、6 个和 2 个,合并之后的叶绿体 DNA 片段的单倍型为 52 个。核苷酸多样性和单倍型多样性最高的区域均为 trnH-psbA(Hd=0.773,Pi=0.01982),最低的为 5'trnL-trnF(Hd=0.025,Pi=0.00002)。242 份新疆野苹果种质 4 个叶绿体 DNA 区域合并后的遗传多样性较高(Hd=0.806,Pi=0.00291)。Tajima’s D 检验中,4 个cpDNA 区域合并后片段在 P<0.05 水平上显著,4 个 cpDNA 区域整体不遵循中性进化模型,自然选择的压力是新疆野苹果遗传进化的主要动力。新疆野苹果的遗传变异主要存在于居群内部,新疆巩留和新源居群间的遗传距离较近,与霍城居群间遗传距离相对较远,居群间的遗传分化与地理距离相关。3 个地区的新疆野苹果各自经历着遗传分化但又存在频繁的基因交流,有向新疆新源的新疆野苹果演化的趋势。
耿雷跃 , 张薇 , 马小定 , 崔迪 , 韩冰 , 张启星 , 韩龙植
2020, 21(3):588-598. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20191231005 CSTR:
摘要:分蘖期是水稻由秧田生长向本田生长过渡的营养生长关键时期。在盐渍化土壤上种植水稻,分蘖期耐盐性对水稻能否正常生长至关重要。合适的耐盐性鉴定方法是水稻耐盐种质筛选的前提。本研究目的在于通过水稻分蘖期盐浓度梯度筛选试验,明确水稻分蘖期耐盐性鉴定最适盐胁迫浓度和调查时间;利用确立的鉴定方法,筛选出水稻分蘖期耐盐种质。本研究选取具有不同程度耐盐性的 26 份水稻品种,于 2015 年和 2016 年分别在 10 个和 7 个盐浓度梯度下,以盐害等级为分蘖期耐盐评价指标,开展水稻分蘖期耐盐性鉴定评价试验。结果表明,在 0.5%盐浓度下,处理 4-6 周后供试种质的盐害等级差异表现为最大,因此认为 0.5%盐浓度是水稻分蘖期耐盐性鉴定的最适盐胁迫浓度,盐处理后 4-6 周是水稻分蘖期盐害等级调查的最佳调查时间。参照国际水稻所提出的水稻分蘖期耐盐性评价标准,本研究对其进行了改进,提出以单株为单位进行水稻分蘖期耐盐性评价方法,利用平均盐害等级评估分蘖期耐盐性。该方法能够方便、准确的评价水稻耐盐性强弱。依据上述确立的水稻分蘖期耐盐性鉴定评价方法,本研究于 2017-2019 年期间对 2886 份来自不同生态区域水稻种质进行分蘖期耐盐性鉴定评价,鉴定筛选 137 份耐盐种质。这些种质可为水稻耐盐遗传机制和育种研究提供资源支撑。
彭泽 , 杨春苗 , 耿广东 , 杨锐 , 冯周 , 张军 , 张庆勤 , 张素勤
2020, 21(3):597-604. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190829001 CSTR:
摘要:本试验对 121 份小麦等材料的耐盐性进行综合评价,以期为小麦耐盐生理、遗传育种等研究提供参考。结果表明, 根据耐盐性将供试材料分为五类:高耐盐材料(P13、C1009、1710、1713 和 082-1,D 值 0.5877~0.6616);耐盐材料(1706、 081、0819-1、PSR3628 和 TB1 等 9 份种质,D 值 0.4222~0.5331);中耐盐材料(1707、1805、TPF8、1704 和 1712 等 41 份 种质,D 值 0.2684~0.3940);盐敏感材料(45 份种质,D 值 0.1922~0.2640);高盐敏感材料(21 份种质,D 值 0.0504~ 0.1848)。偏凸山羊草×硬粒小麦衍生系中 P13、082-1、081、082-2 材料的 D 值分布在 0.4231~0.6616,表现为高耐或耐 盐。一粒小麦×葡萄牙野燕麦衍生系,提莫菲维小麦×葡萄牙野燕麦衍生系的 D 值均值分别为 0.4145 和 0.4106,显著大于 普通小麦群体,它们总体上表现耐盐。8 个小麦远缘杂交后代群体 D 值均值大于普通小麦群体,筛选出 P13、1713、082-1、 1706 和 081 等耐盐新种质。
李念念 , 王义波 , 徐国平 , 易黎 , 王爱方 , 李婷 , 曹刚强
2020, 21(3):605-615. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190618003 CSTR:
摘要:随着高通量测序技术的不断进步带来的SNP 标记成本的持续下降,可用于种质资源分群和分子育种应用中基因型鉴定的SNP位点数越来越多,亟需系统地比较不同分群方法以便找到最合适的分群法和最可靠的分群功效评估指标。 本研究比较了4个分群方法(包括目前常用的邻接算法(NJ法)、SNPhylo法、ADMIXTURE + SNPs 和在ADMIXTURE +SNPs基础上开发的ADMIXTURE+TagSNPs分群法),以及4个分群功效评估指标(PCA散点图、群体遗传指标GD和PIC及贝叶斯统计指标BIC)在利用GBS简化基因组测序产生的525,141个SNPs位点数据将490份玉米自交系划分成3个和6个亚群时的表现。 结果表明:4个评估指标中的PCA散点图和BIC指标(BICBW,SBIC)探测亚群间变异的能力强,是评估不同分群方法分群功效的可靠指标,而GD和 PIC探测亚群间变异的能力差,不适合用作分群功效的评估。结果还表明,4个分群法均为有效分群法,所以都可用于种质资源分群,但ADMIXTURE+TagSNPs分群法划分的亚群边界清晰,亚群间个体混杂少,相对群间变异度大,综合表现最好,而SNPhylo法的综合表现最差。考虑到ADMIXTURE+TagSNPs需要输入的SNP标记数显著少于其他3种分群法,因而实际应用中基因型鉴定的成本最低,所以建议在遗传资源研究和分子育种应用中首选该分群法。
黎杰强 , 陈舜权 , 严维 , 陈舒静 , 陈竹锋 , 高彩吉 , 唐晓艳
2020, 21(3):616-624. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190730001 CSTR:
摘要:优异的种质资源是培育丰产、优质农作物新品种选育的基础和首要条件,创制甜玉米突变体材料对优良甜玉米新品种选育和玉米分子育种研究具有重要的意义。本研究中,采用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变剂对甜玉米自交系‘华甜选H-16-2-2-3’的花粉进行诱变并进行人工授粉,构建甜玉米EMS诱变突变体资源库。通过田间筛选与表型考察,共获得影响生育期、散粉抽丝间隔期、植株叶夹角、叶片大小、雄穗姿态、雄性育性、植株高、穗位高、穗行数、子粒顶端颜色、子粒大小、子粒皱缩程度等重要农艺性状的M2代突变体材料24363份。对其中2000份M2代突变体进行田间初步表型筛选,并借助高通量测序分析对部分单隐性核基因突变引起的突变体进行基因定位分析。在上述工作基础上,提出构建国内甜玉米种质资源共享库,为甜玉米育种及基因功能研究提供宝贵的实验材料和基因资源,促进甜玉米育种相关资源的共享。
石有太 , 李忠旺 , 陈玉梁 , 冯克云 , 王红梅 , 刘新星
2020, 21(3):625-636. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190709001 CSTR:
摘要:为了鉴定陆地棉的抗旱性与丰产性,在年降雨量不足40 mm的敦煌市,设干旱胁迫和正常灌溉两个处理,通过测定102份棉花品种的15个形态与产量指标,应用相关分析的方法确定抗旱指标,采用直接抗旱鉴定评价法与综合抗旱鉴定法对其进行抗旱性评价,结果显示,棉花抗旱性综合评价应选择年际间变异较小的单铃重、株高、主茎节间长度、果枝数、单株铃数、单株产量和茎干重7个指标,基于这7个单项指标计算的综合抗旱性评价指标之间相关性较高,都能评价棉花品种的抗旱性,抗旱丰产棉花种质的筛选需要综合考虑多种因素的影响,在综合评价品种抗旱性的基础上,结合单株籽棉产量计算的改进抗旱指数和抗旱系数,可筛选出抗旱丰产品种金垦1号和金垦108,不抗旱丰产品种中21371和巴西012、石远321、冀丰1056和新陆早33号,两年鉴定结果一致,品种抗旱丰产性表现稳定,适合西北内陆棉区种植,可作为抗旱鉴定标准品种。
火国涛 , 葛国军 , 张兆辉 , 杨华 , 刘鸿艳 , 罗利军 , 魏仕伟 , 龙萍
2020, 21(3):637-647. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190911001 CSTR:
摘要:通过在夏季大棚中连续两年的鉴定与评价,对从美国农业部、世界蔬菜中心和上海市农业生物基因中心保存的 253 份莴苣材料的 28 个性状进行多样性分析。结果表明叶姿态,叶裂刻,叶缘波状度,叶泡程度,叶片颜色,叶片形状等性状遗 传多样性高。28 个性状的变异系数在 0.0315-2.7366 之间,平均值为 0.7444,其中变异系数最小的性状为叶片光泽(0.0315), 叶片花青苷显色强度的变异系数最大(2.7366)。28 个性状的多样性指数在 0.0258-1.9700 之间,平均值为 0.7663,地上部鲜 重的多样性指数最高(1.9700),叶片光泽度的多样性指数最低(0.0258)。通过聚类分析将 253 份材料分为 6 大组群,组群 Ⅰ含 99 份材料,组群Ⅱ含 38 份材料,组群Ⅲ含 84 份材料,组群Ⅳ含 5 份材料,组群Ⅴ含 9 份材料,组群Ⅵ含 18 份材料。 本研究通过对 253 份材料在夏季高温下进行田间综合鉴定,结合热害情况和抽薹时间的调查,初步筛选出 14 份耐热性较强, 抽薹较晚的优良材料。本研究为耐热莴苣种质创新提供多样性丰富的研究材料,同时为今后耐热相关基因的克隆与耐热机理 的解析奠定了基础。
武亚红 , 王海平 , 李锡香 , 宋江萍 , 赵青 , 张晓辉 , 阳文龙
2020, 21(3):648-654. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190711002 CSTR:
摘要:葱属蔬菜种类丰富,在蔬菜生产中占有重要地位。葱属蔬菜种子寿命短,在储存中生活力易下降甚至丧失。本试验以国家蔬菜资源中期库中保存的 6 种葱属蔬菜共 610 份资源为研究对象,其中包括韭菜 267 份、大葱 226 份、分葱 40 份、洋葱 67 份、韭葱 8 份、南欧蒜 2 份。对其发芽率测定,结果表明:经过 21~30 年的储存后,6 种葱属蔬菜种子的生活力均呈现显著下降趋势,其中以分葱和洋葱最为严重;入库时的种子发芽率严重影响着种子在贮存期间的生活力;同一种葱属的不同基因型间也表现出寿命长短差异。
任婷婷 , 任宏伟 , 杜海娜 , 张成省 , 李义强 , 高婷 , 徐宗昌
2020, 21(3):655-662. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190903001 CSTR:
摘要:罗布麻(Apocynum venetum)突变体的获得是人工创新种质资源的有效途径,也是开展品种选育、功能基因组研 究的基础。本研究以采自东营野生罗布麻种子作为材料,预实验结果表明 0.7%的甲基磺酸乙酯(ethylmethylsulfone,EMS) 溶液诱变罗布麻种子 13 h 能够达到半致死剂量。在此浓度和处理时间下构建了一个 1452 株的突变体群体,对获得的 M1代植 株进行农艺性状和总黄酮含量性状筛选,初步获得 125 份农艺性状突变材料,其中包括 8 株白化植株,23 株叶型变异株,16 株叶色黄纹突变体,32 株苗期分枝植株以及 46 株叶位变异突变体,突变频率分别为 0.55%,1.6%,1.1%,2.2%和 3.2%。此 外,还筛选到两株总黄酮含量明显高于野生型和一株低于野生型的材料。在突变群体中对黄酮代谢途径中编码黄烷酮-3-羟化 酶的基因(flavanone 3-hydroxylase gene,F3H)进行测序鉴定,结果发现群体中约 6.7 株就会出现一个 F3H 基因的突变体。 本研究构建的罗布麻突变体库表型丰富且突变位点可以鉴定,是罗布麻新种质筛选、品种选育以及基因功能研究的良好材料。
朱双兵 , 吕文恺 , 何丽萍 , 邢丹英 , 杨隆维 , 邱先进 , 徐建龙
2020, 21(3):663-673. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20191230002 CSTR:
摘要:剑叶是水稻主要的源器官,剑叶大小与产量呈极显著的正相关,揭示剑叶大小和单株产量的遗传基础对于选育株 型适宜的水稻高产品种具有重要意义。本研究以来源广泛、多样性丰富的 1016 份全球水稻核心种质资源为材料,在湖北荆州 连续两年考察了种质资源的剑叶大小和单株产量。结果显示,剑叶长、宽、面积和单株产量在两年变异丰富,受环境影响大; 剑叶长、宽和剑叶面积与单株产量相关性程度较低,说明这些性状的遗传基础不同。利用 4.8M 高密度 SNP 基因型数据进行 全基因组关联分析,共定位到 31 个影响水稻剑叶相关性状和单株产量的 QTL,其中 1 个 QTL(qFLW4)在两年均定位到,3 个位点同时影响多个性状(qFLW4 和 qFLA4、qFLL6 和 qFLA6、qFLL10 和 qFLA10)。结合候选区间单倍型分析和生物信息 学分析,鉴定到 7 个候选基因和 10 个有利等位基因。研究结果为克隆水稻剑叶性状新基因和通过分子标记辅助选择配置不同 剑叶相关基因塑造理想株型提供基因资源。
黄婧芬 , 康敏 , 殷勤 , 王艳艳 , 杨子怡 , 郑晓明 , 乔卫华 , 杨庆文 , 孙希平
2020, 21(3):674-682. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20191011002 CSTR:
摘要:普通野生稻是栽培稻的祖先种,从野生稻中挖掘栽培稻中已丢失或削弱了的优异基因是保证水稻高产稳产的一个 重要手段。本研究以茶陵野生稻染色体片段导入系群体为研究材料,使用均匀分布于 12 条水稻染色体上的 136 个多态性分子 标记,对其遗传背景进行检测。平均每个导入系携带 24 个导入片段,每个片段的遗传距离平均为 16.1cM,导入片段覆盖野 生稻基因组的 87.89%。结合 2 个环境中的性状调查,鉴定到与 6 个产量性状相关的 18 个 QTL,其中 6 号染色体上与粒宽有 关的 QTL 在两个环境中被连续检测到。除此之外,还鉴定到 5 个与发芽期耐冷有关的 QTL。
延荣 , 耿妙苗 , 李晓静 , 安浩军 , 温树敏 , 刘桂茹 , 王睿辉
2020, 21(3):683-694. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190902001 CSTR:
摘要:白粉病是河北省小麦生产的重要常发病害,明确小麦审定品种和高代品系中所携带的抗病基因对合理利用和布局 已知抗源、实现对小麦白粉病的有效防控具有重要意义。本研究结合人工接种白粉病菌株 E09 和 E20 与抗病基因连锁(或共 分离)标记对 1956-2018 年间河北省 371 份小麦材料(含审定品种 256 份,高代品系 115 份)进行苗期抗白粉病鉴定和抗病 基因检测。结果表明:供试材料中,抗 E09 的材料占 6.2%,抗 E20 的占 11.9%,兼抗两个菌株的材料占 4.9%;部分材料携 带 Pm1c、Pm2、Pm4b、Pm21、Pm24 和 Pm35 基因,未检测到 Pm12 基因。Pm8 基因在供试材料中所占比例较高,接近 50.0%。 供试材料中抗病审定品种比例远大于高代品系,说明小麦抗白粉病种质创新仍为当务之急,需要引起重视。在用连锁或共分 离标记进行抗病基因检测时,通过计算某基因对两个菌株抗病反应型与标记检测结果一致的材料比例,发现 Pm12、Pm21 和 Pm35 等基因的标记检测效率较高,同时这些基因的标记也方便使用,可优先考虑用这些标记检测目的基因。
魏春茹 , 孟钰玉 , 范润侨 , 赵梦伊 , 于秀梅 , 赵伟全 , 康振生 , 刘大群
2020, 21(3):695-705. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190626002 CSTR:
摘要:F-box 蛋白在泛素介导的蛋白质降解过程中负责待降解底物的识别,近年来,其在植物抵御逆境中的作用已引起愈 来愈广泛的关注。为了解 F-box 成员在小麦中响应生物和非生物逆境的表达情况及作用机制,本研究从小麦抗叶锈病近等基 因系 TcLr15 中克隆了 F-box 基因 TaFKOR23 的完整编码区序列,该基因编码一个有 421 个氨基酸残基的蛋白,N 端具有 F-box 结构域,C 端带有 2 个明显的 Kelch 结构域,属于 F-box/Kelch 类型基因。系统进化分析表明,TaFKOR23 与粗山羊草(Aegilops tauschii)中的 F-box/Kelch-repeat protein OR23同源性最高,其次与二穗短柄草(Brachypodium distachyon)中的 F-box/Kelch-repeat protein OR23 同源性也较高。利用 qRT-PCR 对接种亲和及非亲和叶锈菌、激素处理、非生物逆境胁迫后 TcLr15 植株中该基因 的表达模式进行分析。研究结果表明,TaFKOR23 基因表达受叶锈菌侵染的诱导,但在亲和与非亲和组合间的表达量无明显差 异;受 ABA、SA 和 MeJA 3 种激素及盐处理后,该基因表达量均呈上调表达趋势,但受 PEG 处理的影响较小;该基因在旗叶 中的表达量远高于其他部位。利用酵母双杂交文库筛选并验证与该基因编码蛋白互作的下游靶蛋白。经文库筛选得到 11 种可 能与 TaFKOR23 互作的靶蛋白,进一步回转验证及β-半乳糖苷酶检测结果表明 TaFKOR23 与 TaSKP1、TaSLY 和 TaChitinase 均存在 相互作用。研究结果为深入解析小麦中 Kelch 类 F-box 基因的功能及代谢网络奠定了基础,并拓宽了对植物中 Kelch 类 F-box 基因的功能认识。
刘文童 , 监立强 , 郭晋杰 , 赵永锋 , 黄亚群 , 陈景堂 , 祝丽英
2020, 21(3):706-715. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190801001 CSTR:
摘要:穗部性状是影响玉米产量的重要性状,一般配合力是评价玉米自交系利用价值的重要指标。为解析穗部性状及其一般配合力的遗传基础,本研究对248份玉米自交系组成的自然群体和以其中100份自交系为母本按照NCⅡ遗传交配设计与4个测验种(Mo17、昌7-2、E28和郑58)组配的400份F1杂交组合的穗部性状进行研究,并利用分布于全基因组的83057个SNP标记进行穗部性状及其一般配合力的关联分析。结果表明,穗长、穗粗2个穗部性状基因型间、环境间差异达极显著水平,其广义遗传率分别为81.22%和87.70%。母本间、父本间及不同杂交组合间穗长、穗粗差异均达极显著水平,在基因型方差中特殊配合力方差贡献率较大。利用2年2点4个环境下的数据分别进行关联分析,检测到34个性状SNP关联,利用BLUP值检测到7个性状SNP关联。这些性状SNP关联可解释的表型变异为0.01%~19.42%,其中有5个性状SNP关联的表型贡献率大于10%,未检测到穗部性状本身与一般配合力性状的相同SNP位点。基于该群体的LD衰减距离在显著关联SNP位点上下游各120 kb范围内进行候选基因搜素,共发现158个候选基因,推测可能候选基因涉及泛素代谢相关基因(GRMZM2G360374、GRMZM2G049568、GRMZM2G178120),β半乳糖苷酶(GRMZM2G178106),丝氨酸苏氨酸蛋白激酶(GRMZM2G127050),赖氨酸和组氨酸特异性转运体(GRMZM2G116004)。研究结果为解析玉米穗长和穗粗及其一般配合力的遗传基础和分子辅助选择育种提供了参考。
焦梦佳 , 陈煜 , 宋章强 , 霍雪寒 , 高阳 , 周娟 , 王静静 , 潘奥 , 赵程杰 , 王芙蓉 , 张军
2020, 21(3):716-726. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190919001 CSTR:
摘要:纤维品质和衣分是棉花育种改良的主要目标性状。为充分挖掘与纤维品质和衣分相关的优异基因资源,利用海岛棉优异纤维渐渗系Sealand(Se)和高产抗逆的陆地棉品种鲁棉研37号(L37)为亲本,构建了包含372个单株的F2群体,进行遗传图谱的构建和QTL定位的研究。从9628对引物中筛选到320对在亲本中具有多态的标记,多态率约为3.32%;连锁分析表明(LOD=6.5),有248个标记位点进入连锁群,分布在26条染色体上,覆盖区间为2347.63 cM,约占棉花基因组的52.76%,平均每条染色体9.54个标记,标记间平均间距为9.50 cM;利用F2群体的棉花纤维品质和衣分数据,共定位到20个与纤维品质性状和衣分相关的QTLs,其中纤维上半部平均长度和整齐度指数各2个,断裂比强度5个,马克隆值和伸长率各4个,衣分3个,贡献率为3.50%~16.82%;与纤维上半部平均长度、断裂比强度和伸长率相关的11个QTLs,增效基因均来自亲本Se,与马克隆值、整齐度指数和衣分相关的9个QTLs,增效基因均来自亲本L37。在D6染色体上鉴定到一个含有纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值的QTL簇,该区间包含有148个基因,通过GO富集分析和KEGG富集分析,并结合TM-1的转录组数据,获得了3个可能与纤维发育相关的基因:Gh_D06G0039、Gh_D06G0142和Gh_D06G0145。本研究为棉花纤维品质和衣分性状QTL的精细定位及相关候选基因的筛选奠定了基础。
石欣玥 , 贾丝俏 , 李思峰 , 孙嘉鑫 , 韩烈保 , 晁跃辉
2020, 21(3):727-733. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190828001 CSTR:
摘要:紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是多年生豆科牧草。为研究 UFO(Unusual Floral Organs)基因相关功能,以紫花 苜蓿中苜 1 号为实验材料,利用 PCR 技术在紫花苜蓿中克隆出 UFO 基因。通过 DNA 重组技术成功构建 3302-3flag-UFO 植物表 达载体,利用农杆菌介导法对紫花苜蓿进行转基因操作,最终获得转基因紫花苜蓿。实验过程中激素浓度配比与植物表达载 体的改良,提高了紫花苜蓿转基因过程中的转化率。而激素种类与配比则影响抗性愈伤的形成与愈伤组织的玻璃化程度,该 条件下共获得 67 个抗性愈伤,最终有 56 个分化成幼嫩紫花苜蓿转基因植株,炼苗入土获得 17 株转基因植株。遗传转化过程 中,获得的转基因植株为进一步研究 UFO 基因功能提供材料。
岳璇璇 , 王庆鹏 , 房鸿成 , 胡甲飞 , 苏梦雨 , 张宗营 , 王楠 , , 陈学森
2020, 21(3):734-742. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190731001 CSTR:
摘要:脂氧合酶是脂肪酸代谢途径中的关键酶,在植物生长发育、响应环境胁迫、合成香气物质等方面起着重要作用。 本试验以‘紫红 3 号’叶片诱导出的红色愈伤组织为试材,对 MdLOX1a 基因及其部分启动子序列进行扩增。测序发现 MdLOX1a 的开放阅读框为 2592 bp,编码 863 个氨基酸,预测其蛋白分子量为 97.69 KDa,等电点为 5.14。MdLOX1a 定位于苹果基因组 的第 9 号染色体,由 8 个外显子与 7 个内含子构成。氨基酸序列进化树分析表明,MdLOX1a 与 Pb9S-LOX5 在同一进化枝。此 外,克隆获得 MdLOX1a 启动子序列 1058 bp,启动子元件预测表明该启动子包括响应多种胁迫的顺式作用元件。亚细胞定位发 现,MdLOX1a 在细胞膜与细胞核上均有定位。组织差异分析表明,MdLOX1a 基因在果皮中的表达量最高,在花和果肉中次之; 同时随着果实成熟 MdLOX1a 基因的表达量上调并且持续光照能够诱导 MdLOX1a 基因表达,低温(16 ℃)以及不同浓度的外源 ABA 处理后,MdLOX1a 基因的表达量均明显降低。过表达 MdLOX1a 验证发现较于对照组,实验组香气各成分有不同程度增加, 说 明 MdLOX1a 与香气物质的合成有关。
李丽淑 , 罗聪 , 安振宇 , 刘召亮 , 董龙 , 何新华
2020, 21(3):743-752. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190813002 CSTR:
摘要:翻译起始因子 eIF1A 是蛋白合成重要的调控因子之一,在植物响应非生物胁迫过程中发挥重要的调控作用。本研 究通过克隆获得了 1 个 eIF1A 基因 MieIF1A-a(GenBank 登录号:KP271044),对其进行了信息学分析,并通过表达模式、拟 南芥转化来研究其功能,研究结果发现,MieIF1A-a 基因的 cDNA 全长为 604 bp,包含 1 个 435 bp 开放阅读框(ORF),编码 144 个氨基酸,分子量为 16.45 kDa;与葡萄中 VveIF1A 基因相似性最高;在成熟果实中表达量显著高于其它组织,在盐和干 旱胁迫条件下均能诱导该基因在芒果中的上调表达;在盐和干旱胁迫下,与野生型相比,转基因植株的结荚数量多,以及转 基因植株生长良好,受影响较小;且在干旱胁迫下,芒果的相对含水量、叶绿素和脯氨酸含量较高,SOD、POD 和 CAT 酶活 性较强,MDA 含量相对较低。综上,本研究初步阐明了 MieIF1A-a 基因参与芒果果实发育和逆境胁迫调控作用,为后续深入 芒果抗逆研究工作奠定了研究基础。
李赛君 , 雷雨 , 段继华 , 黄飞毅 , 罗意 , 康彦凯 , 丁玎 , 陈宇宏 , 董丽娟
2020, 21(3):753-759. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190916002 CSTR:
摘要:本研究选择主要经济性状优良的福鼎大白茶等 6 个茶树品种为母本、具“黄金韵”但适应性一般的保靖黄金茶 1 号为父本,采用人工杂交方法,开展资源创新利用研究,以期达到品种改良目的。试验通过研究保靖黄金茶 1 号花粉生活力、 不同杂交组合结实率、杂种 F1代成苗率、F1代优良单株选择率等,发现保靖黄金茶 1 号花粉生活力强,当天新鲜花粉生活力 达 94.22%,在常温、4℃和-20℃条件下最长分别可以存放 7d、30d 和 40d;6 个杂交组合结实率为 15.25%(碧香早)~31.32% (福鼎大白茶),平均结实率 21.88%,成苗率为 50.77%(碧香早)~66.65%(铁观音),平均成苗率 59.62%,不同组合及不 同年份间结实率和成苗率均无显著差异;三次优株选择和无性繁殖能力鉴定后,共获得 60 个新株系,选优率为 2.35%,远高 于优异资源自然杂交后代选优率(0.04%)。经生化成分、产量、品质等综合评价后选择布置区域试验的 3 个新品系,生长势 均优于父本保靖黄金茶 1 号,感官品质优异,尤以香气突出,达到“扬长补短”种质创新目的。
顾雅坤 , 吴怡 , 符丽 , 郑希龙 , 曾琳 , 魏建和
2020, 21(3):760-766. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190701003 CSTR:
摘要:研究旨在探索适于九里香(Murraya?exotica?L.)种子的液氮超低温保存条件,为采用液氮超低温保存方法长期保存九里香种子提供依据。以九里香成熟种子为材料,采用快速干燥法获得不同含水量的种子,分别用玻璃化法、分步冷冻法和直接冷冻法对其进行液氮超低温保存,结合石蜡切片法观察种子显微性状,并测定种子生理生化活性指标。结果发现,种子含水量由30%降至7%,其对照组生活力由98%缓慢降至82%;经不同冷冻方法处理后其生活力随含水量的降低呈先降后升的趋势,在含水量7%时各冷冻组生活力均升至最高,且此时冻存前后生活力最接近;分步冷冻处理后的种子生活力普遍高于玻璃化冷冻和直接冷冻处理;含水量18%~30%时种子分步冷冻处理后切面颜色较其他组偏深,含水量30%的种子分步冷冻处理后部分细胞出现空腔或较严重的质壁分离,含水量7%的种子经不同冷冻处理后其活力和结构与对照组相比基本无变化;分步冷冻处理后种子丙二醛含量、蛋白质含量、过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性下降,脱氢酶活性升高。九里香种子可用液氮超低温保存,采用含水量为7%的种子分步冷冻处理为佳。
吴涛 , 陈少瑜 , 肖良俊 , 宁德鲁 , 潘莉 , 贺娜 , 朱云凤
2020, 21(3):767-774. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190813001 CSTR:
摘要:利用 SSR 分子标记技术对云南省 14 州市 1061 份核桃种质资源进行遗传多样性分析,在此基础上,通过最小距离 逐步取样法构建核心种质并进行了核心种质的多样性检测。结果表明,19 对 SSR 引物共检测到 322 个等位基因,每对引物平 均 16.95 个,基因多样性指数(I)平均为 1.3375,期望杂合度(He)平均为 0.6040,Nei’s 遗传多样性指数 (Nei)平均为 0.6043,数据表明云南核桃种质资源具有较为丰富的遗传多样性。遗传多样性在各州市分布不均,其中迪庆州核桃资源的遗 传多样性相对最高,相对最低的是临沧地区。基于遗传距离的 UPGMA 聚类结果,以 30%~5%的取样比例分别构建初级种质(PC)、 次级种质(SC)、核心种质-1(CC-1)、核心种质-2(CC-2)等 4 个核心种质,经遗传多样性分析及 t 检验,最终确定 10.84% 取样比例、115 份样本量的核心种质-1(CC-1)为云南核桃资源的核心种质。
胡福初 , 陈哲 , 赵杰堂 , 冯学杰 , 吴凤芝 , 范鸿雁 , 王祥和 , 胡桂兵
2020, 21(3):775-784. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190918002 CSTR:
摘要:为建立准确、可靠的荔枝矮化性状鉴定评价方法,并对部分荔枝种质资源的矮化程度进行综合评价。以 120 份荔 枝种质资源为研究材料,测定了可能与矮化性状相关的枝梢长度、枝梢直径、复叶柄长度、复叶柄直径、节间长度、叶片长 度、叶片宽度和叶片厚度等 8 个形态指标,采用相关性分析、正态分布检验、隶属函数、主成分分析相结合的方法,对 120 份 荔枝矮化相关形态指标进行鉴定、筛选以及矮化程度的综合评价。结果表明:枝梢长度等 8 个相关形态指标均具有较好的遗 传多样性,符合或近似符合正态分布特点;除了叶片厚度之外,其余 7 个指标之间几乎都存在着显著或极显著的相关性,进 一步经主成分分析,获得 2 个主成分可解释相关指标 72.738%的原始数据信息量,初步明确了枝梢长度等(叶片厚度除外)7 个相关性状作为荔枝矮化综合评价的主要形态指标,可用于有效评价荔枝种质的矮化性状;矮化综合评价结果将 120 份荔枝 种质划分为 5 个等级,其中 Ⅰ 级(矮化)9 份,Ⅱ 级(半矮化)10 份,Ⅲ 级(亚乔化)69 份,Ⅳ 级(乔化)25 份,Ⅴ 级 (极乔化)7 份,筛选出‘糯米糍’、‘庙种糯’、‘紫娘喜’、‘鸭姆笼’、‘农美 12 号’、‘KOM’等一批矮化或半矮 化的种质资源。以上结果说明采用枝梢长度等 7 个主要形态指标为测定参数,基于主成分分析的综合评价方法进行荔枝矮化 性状的鉴定评价是准确可靠的,为荔枝矮化资源的深入发掘和开发利用提供了科学依据。