高飞 , 严勇敢 , 吉万全 , 刘五志 , 翟军海 , 李凤艳 , 高源
2021, 22(5):1175-1183. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210128001
摘要:陕西种质资源丰富,农耕文化历史悠久,经过两次全国种质资源普查及陕西区域性、重点种质资源普查,陕西已入国家库种质资源13828份,其中粮食作物11341份、经济作物1473份、蔬菜687份、果树191份、牧草绿肥等136份,全省累计保存和征集农作物种质资源约1.8万份。通过农作物种质资源研究利用,陕西在小麦、油菜、玉米、苹果、番茄等作物育种中取得了重大进展,在黑米、花椒、核桃、茶叶、猕猴桃等地方品种及野生资源直接应用于生产中,取得了显著的经济效益。但陕西资源保护利用体系有待完善,对不断流失的种质资源现状缺乏有效的资源保护和应对措施,在资源搜集、保护、利用及管理等各环节没能形成紧密的利益机制和管理机制,影响了资源价值的发挥。因此,新形势下筹划建立全省资源保护利用长效机制,对陕西珍稀、特有、独占性的资源开展保护工作,不断发掘利用新资源,服务于生产和育种研究,助力陕西农业追赶超越。
黄咏梅 , 李慧峰 , 李彦青 , 滑金锋 , 廖金秀 , 吴翠荣 , 银捷 , 梁耀文 , 陈天渊
2021, 22(5):1184-1192. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201217004
摘要:截止2020年10月,广西共收集、保存甘薯种质资源825份,包括地方品种479份,选育品种266份,品系69份,近缘野生种2份,以及来源不详的资源9份;编入广西甘薯种质资源圃586份,对这些资源进行了农艺性状、干物率和产量鉴定,对部分资源进行了营养品质鉴定和抗病性鉴定,获得各类优异种质 126 份。建立了“三轨制”保存方法,完善了甘薯种质资源的保存更新技术。获得定性数据 5107 条和定量数据10202条,建立了甘薯种质资源数据信息管理系统,实现资源、数据、信息三共享。对486份种质资源进行遗传多样性分析,构建了122份广西甘薯种质资源核心库,利用核心种质及其衍生材料作亲本,先后育成优良甘薯品种33个,取得了显著的经济、社会和生态效益。
刘方方 , 万映秀 , 曹文昕 , 张琪琪 , 李 耀 , 李 炎 , 张平治
2021, 22(5):1193-1199. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210113001
摘要:倒春寒严重影响小麦的产量和籽粒品质。降低倒春寒危害,采取农业防御技术费时费力且减害效果不明显,培 育抗倒春寒品种是最经济有效的途径。而抗寒育种依赖于科学、准确、快速、系统的倒春寒抗性鉴定评价体系。本文从鉴 定方法、鉴定时期、鉴定指标、评价标准等方面对小麦春季抗寒性研究进行了综述,介绍目前倒春寒抗性鉴定研究现状,并 解析小麦倒春寒抗性鉴定的分子生物学基础;提出应以产量性状为评价指标,在小麦拔节期、孕穗期和开花期分别进行倒 春寒抗性评价,筛选综合抗性强的优异种质资源,解析其分子遗传机理,通过创新再利用,为选育抗倒春寒小麦品种提供新 材料。
武春昊 , 王 强 , 卢明艳 , 闫兴凯 , 胡明玥 , 张茂君
2021, 22(5):1200-1208. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210324001
摘要:梨作为我国大宗果树种类之一,具有较高的营养价值和保健功效,深受国内外消费者的欢迎。梨为伞房花序、多花类型,花序成花数量对果实有一定的影响。在生产中常采用疏花疏果措施,来调控树体坐果量,使梨树达到合理的负载量标准,从而保证梨树的产量及品质。因而,了解花序形成机制,对提高梨果产量及品质有一定的帮助。本文从花序演变趋势、花序发育过程、花序坐果位置、内源激素对花序成花的影响及相关基因对成花的调控等方面进行综合论述,并对今后梨花序形成研究方向提出了设想,旨在为今后梨花序形成研究提供思路。
2021, 22(5):1209-1218. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210315005
摘要:黄精属植物分布广泛、资源丰富、类群复杂、栽培历史悠久,具有重要的药用、经济、观赏与文化价值。随着分子生物学科研究的完善与深入, 先后出现了多种基于DNA水平的分子鉴定技术,加速黄精属相关领域的研究。本文对近年来有关DNA分子鉴定技术(分子标记和DNA条形码)在黄精属植物的应用现状与进展进行了综述,并对进一步研究提出展望,以期在相关研究领域为其资源保护及开发利用提供一定借鉴。
李天菲 , 林田 , 滕小英 , 周丽 , 韩静 , 刘鸿艳 , 罗利军
2021, 22(5):1219-1227. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210510002
摘要:水稻种质资源的长期有效保存对于世界粮食安全至关重要,而超低温保存是实现这一目标的最佳方式。本研究以水稻的胚性愈伤组织为材料,利用冻存后恢复培养阶段的新生愈伤率和新生愈伤分化率来评价不同品种不同粒级大小的胚性愈伤组织、不同浓度蔗糖预培养,以及高糖预培养和高糖预培-玻璃化处理2种预处理方式对水稻愈伤组织超低温保存效率的影响,并选用自主开发的15对水稻SSR标记引物,对超低温保存前后的愈伤组织分化的幼苗进行遗传多样性鉴定。研究结果表明,粳稻‘日本晴’和籼稻‘旱恢3号’1.6-3.0 mm和>3.0 mm粒径的愈伤组织超低温保存后的新生愈伤率极显著高于<1.6 mm的愈伤组织;‘旱恢3号’愈伤组织经100 g/L和170 g/L蔗糖预培养后的新生愈伤率极显著高于240 g/L蔗糖预培养。粳稻‘WDR48’、粳稻‘日本晴’和籼稻‘旱恢3号’仅采用高糖预培方法的超低温新生愈伤率都极显著高于玻璃化处理的新生愈伤率。简单序列长度多态性(SSLP)鉴定表明超低温保存前后的愈伤组织生成的幼苗遗传性稳定。本研究表明利用愈伤组织高糖预培养-直接超低温冻存是一种易操作、高通量、稳定可靠的中长期保存水稻种质资源的方法。
李 霞 , 花旺忠 , 王雪松 , 唐书升 , 吴 婷 , 罗 鑫 , 肖宇龙 , 王智权 , 余传源 , 余丽琴 , 王晓玲
2021, 22(5):1228-1239. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210218003
摘要:江西大禾谷资源丰富,品质特异,深受欢迎,但遗传研究与品质改良均未见报道,株型急需改良。本研究利用SNP标记对弋阳大禾谷进行遗传分析,RVA进行品质测定。结果显示,40对SNP引物对20份材料检测出82个等位基因,其中大禾谷具有籼型基因等位频率在0.025~0.100之间,属粳稻类型。大禾谷的RVA黏度性状是稻米成熟的一个积累过程,而AC(amylose content)含量则在稻米成熟前就已定型。RVA参数与一些理化性状密切关联,尤其是米粒长可以负反应崩解值;整精米率和AC含量是主基因性状;与偏软型栽培稻相比,峰值时间是判断大禾谷的一个关键参数。通过SNP和RVA分析,选出了品质接近、性状互补的优良粳稻亲本,如农局Ⅲ号(麻壳)最软,麻壳棉花大品质最稳定,农科所白壳大是育种中的优选长粒资源,皖运粳11036是大禾谷株型改良的优选材料,这些结果将为大禾谷的遗传改良指明了方向。
李金龙 , 范昱 , 赵梦雨 , 康珍 , 杨克理 , 张凯旋 , 周美亮
2021, 22(5):1240-1247. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210308001
摘要:本研究利用各个材料的来源地信息和6个表型性状以及7对SSR标记,对1287份甜荞种质资源的遗传多样性进行了评价。表型性状分析结果表明,6个表型性状在不同的甜荞种质资源中表现出较大的差异,变异系数的变化范围17.13%~33.87%之间,平均为24.25%,其中茎粗的变异系数最大,是造成表型变异的主要因素。表型聚类将所有材料划分为5个亚群,大部分材料集中在第5亚群,其余材料则表现出一定的区域性特征。SSR标记分析表明,1287份材料的相似性系数在0.0477~0.9486,平均值为0.4289。基于SSR分子标记的聚类分析表明,种质资源与其地理分布存在一定的相关性。表型性状和SSR分子标记结果均表明甜荞种质资源具有丰富的遗传多样性,最终构建了530份的甜荞初级核心种质。
张力 , 郭元元 , 陈振东 , 蒋月喜 , 车江旅 , 宋焕忠 , 陈琴 , 李洋
2021, 22(5):1248-1257. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210123002
摘要:2015~2019年通过对广西全区14个地级市75个县级行政区开展种质资源普查与征集工作,同时组织专业调查队对13个地级市的50个县(区、市)开展系统调查与抢救性收集,共征集和收集到蔬菜资源1836份,隶属于19科,51属,81种。结果表明,广西蔬菜种质资源主要分布在桂北和桂西地区,海拔100~300 m的资源占44.28%,来自汉族、壮族、瑶族、苗族、侗族和毛南族6个民族,其中来自少数民族的资源数量占56.97%。通过对各类蔬菜资源开展鉴定评价工作,鉴定评价出优异资源资源511份,瓜类和葱姜蒜类居多,优异特性主要体现在高品质和抗病虫方面。本研究为广西蔬菜资源的保护和新品种选育提供科学依据。
孟珊 , 狄佳春 , 苏彩霞 , 朱银 , 徐婷婷 , 朱小品 , 杨欣 , 邹淑琼 , 汪巧玲 , 颜伟
2021, 22(5):1258-1272. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210302002
摘要:依托 2016-2019 年“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”,从江苏省 29 个县(市/区)收集到 87 份扁豆地 方种质资源。本研究对 87 份资源的 19 个性状进行了调查评价,同时结合由 39 对 SSR 标记鉴定的群体基因型信息研究了江 苏省扁豆地方资源的遗传多样性。结果表明上述资源在 19 个性状上均具有丰富的表型变异,其中,12 个形态特征性状多样 性指数范围为 0.4773-1.3695,7 个农艺性状多样性指数范围为 1.8064-2.0260。利用 SSR 标记进行聚类分析将所有材料划分为 4 个群集,各群集内材料均存在一定的表型变异,群集 IV 内材料在产量性状方面的综合表现较好。从早熟、高产和大粒三个 方面,共筛选出 12 份江苏省优异扁豆地方种质资源。本研究从表型和基因型两方面系统评价了江苏省扁豆地方种质资源的遗 传多样性,为后续扁豆种质创新和新品种选育提供了科学依据。
庞夫花 , 石光农 , 陈晓东 , 袁华招 , 王静 , 蔡伟建 , 王珑静 , 赵密珍 ,
2021, 22(5):1273-1280. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210121002
摘要:国家果树种质南京草莓资源圃中引自甘肃临夏的一类野生草莓资源种类尚未确定,通过对其原生境下的植株姿态、叶型、匍匐茎抽生习性、花性、果实以及染色体数目等特性进行观察以确定其分类归属,结果表明:植株矮小、三出复叶,偶有五叶,聚伞花序,3~5朵/序,两性花;果实红色,卵圆形、短圆柱形,种子凹,萼片平展或略反折;单轴分枝;二倍体(2n=2x=14),通过比对分类目录检索表,该野生资源属于中国草莓(F.chinensis)。中国草莓在原生境下,3月开始萌动,5月初现蕾,6月中旬果实成熟,7月中旬开始花芽分化,历时约60 d,平均温度为10~25℃,分化前30 d分化率达75%,期间抽生匍匐茎,9月下旬,叶片发黄,11月叶片干枯,植株进入休眠;通过原生境(甘肃临夏)与南京气候因子的比较分析,探讨了影响草莓花芽分化的气候因子,初步确定了中国草莓引入南京不开花的原因。
严娟 , 张明昊 , 蔡志翔 , 沈志军 , 马瑞娟 , 徐子媛 , 宿子文 , 俞明亮
2021, 22(5):1281-1292. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210225001
摘要:为了明确桃开花展叶先后的花叶物候进程,花芽与叶芽需冷量和需热量差异对花叶物候进程的影响规律,本文首先评价了257份桃种质花芽叶芽的需冷量和需热量,并调查了盛花期和展叶期,将所试桃材料按花芽需冷量高低分为极低、低、中和高4种不同需冷量类型,系统讨论不同年度不同类型桃花叶物候进程,以及各进程的花芽与叶芽需冷量和需热量差异表现模式。结果发现,极低和低需冷量桃呈现出“先花后叶”、“花叶同放”和“先叶后花”3种花叶物候进程,同一种质的花叶物候进程会因年度不同而改变,其需冷量和需热量差异表现模式种类复杂且年度间有变动;中和高需冷量桃仅呈现出“先花后叶”1种花叶物候进程,其需冷量和需热量差异表现模式种类简单且年度间保持不变。桃花叶物候进程与需冷量和需热量差异模式相关,并主要取决于需热量的差异。表现为无论花芽需冷量是等于、小于还是大于叶芽,只要花芽需热量小于叶芽,则为“先花后叶”;二者需热量相等,则为“花叶同放”;花芽需热量大于叶芽,则为“先叶后花”。结果表明,花芽与叶芽的需热量差异是形成桃多样易变的花叶物候进程的重要因素。
周 敏 , 胡方志 , 杜 强 , 王 琴 , 石伟杰 , 肖秀文 , 韩玲玲 , 陈秋红
2021, 22(5):1293-1303. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210310001
摘要:自噬途径广泛参与调控植物的生长发育、营养物质的循环利用、多种生物与非生物逆境的耐受性,但其在水稻中功能研究还处在初始阶段。本研究克隆了水稻自噬相关基因OsATG12,构建了OsATG12基因的超表达载体、基因编辑载体,进行水稻遗传转化后获得了相应的转基因材料。进一步通过分子鉴定获得了OsATG12超表达转基因株系和atg12s突变体株系;通过对这些转基因株系材料进行稻瘟病抗性鉴定发现,OsATG12基因负调控水稻对稻瘟病的抗性。这为揭示水稻自噬途径及自噬基因的功能提供了新思路。
宋远辉 , 花 芹 , 林泉祥 , 郑思怡 , 欧阳晨林 , 杨 晔 , 孙家猛 , 陈庆全 , 李金才 , 张海涛
2021, 22(5):1304-1313. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210316003
摘要:水稻穗异常退化现象在水稻的生长发育过程中经常发生。穗部退化可引起穗长、枝梗数、每穗粒数和结实率下降影响单株产量。穗退化性状因其遗传基础复杂、受环境和生理因素影响较大,其分子机制及其遗传网络仍知之甚少。tutou4是一个来自于组织培养的穗异常退化突变体,突变体表现为穗部部分颖花退化,总穗粒数和枝梗数减少,单株产量降低。遗传分析表明,该性状由一对隐性核基因控制,通过图位克隆的方法最终将候选基因定位在水稻8号染色体短臂端Os8-3-2和Os8-3-3之间,遗传距离为39.09 kb的范围内。该区间包括3个编码基因,通过测序发现tutou4突变体中基因LOC_Os08g06480的起始密码子上游有4325 bp的片段缺失,且最后一个外显子(7538 bp)上碱基A被替换成碱基G,但氨基酸未改变。荧光定量PCR的结果表明,该基因在突变体中表达量显著下降。因此,tutou4穂异常性状可能是由Tutou4启动子缺失或外显子碱基替换造成的基因表达量降低引起的表型突变。Tutou4为已报道基因OsLIS-L1/OsREL2/ASP1的等位基因。Tutou4表达量变化引起穗发育异常的表型为研究穗部发育的分子机制提供新的材料基础。
杨义强 , 朱林峰 , 李晓芳 , 付 杰 , 黄道强 , 邱先进 , 周少川 , 王重荣
2021, 22(5):1314-1321. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210327001
摘要:水稻稻瘟病抗性基因Pi2是一个对稻瘟病生理小种具有广谱抗性的基因,对于水稻的稻瘟病抗性育种具有非常重要的应用价值。为提高Pi2的选择效率,本研究根据高抗稻瘟病品种黄广油占与高感稻瘟病品种广陆矮4号在Pi2基因的第787位、第788位密码子上的变异GCA GGA/GTG TTA,基于竞争性等位基因PCR(kompetitive allele specific PCR,KASP)标记技术原理,开发Pi2的基因特异性KASP标记。对40个水稻品种的检测结果表明,所开发的基因特异性KASP标记可准确区分Pi2基因的抗性等位基因型、感病等位基因型和杂合基因型,并且与抗病表型具有高度关联,是一种鉴定Pi2基因的抗性等位基因的有效方法。在F2分离群体的应用结果表明,该标记可在苗期检测育种材料的稻瘟病抗性基因Pi2的等位基因型,不需要将育种材料种到病圃鉴定,可用于预测育种材料的稻瘟病抗性,提高育种效率。本研究鉴定出了27个携带Pi2抗稻瘟病基因的广东抗病水稻品种,并提供了可快速鉴定的分子标记,对提高品种培育效率,促进抗稻瘟病水稻品种的遗传改良,具有重要应用价值。
敬银钦 , 高方远 , 刘利平 , 苏相文 , 任明鑫 , 陆贤军 , 吕建群 , 金文杰 , 胡运高 , 任鄄胜 , 任光俊
2021, 22(5):1322-1333. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210219001
摘要:辐射诱变是作物种质创新的有效途径之一。本研究利用碳离子束诱变‘津稻565’,获得穗下垂及穗部其他性状发生变异的突变体,命名为‘JD-1’。对突变体及野生型的主要农艺性状进行调察,结果表明JD-1的主穗颈穗弯曲度、着粒数和着粒密度都较‘津稻565’极显著增加,增幅分别为305.90%、66.86%和47.79%;其主穗穗长、实粒数和二次枝梗数显著性增加,增幅分别为12.11%、63.06%和74.19%,而千粒重显著性降低11.54%。基因组序列比对表明,在突变体JD-1和野生型‘津稻565’之间有18639个单核苷酸多态性位点(SNP,single nucleotide polymorphism),转换/颠换比值为2.34;有3428个小片段插入缺失(InDel,insertion-deletion)。这些突变表现为成簇分布,主要发生在第5和第11染色体上,占比分别为25.19%和22.98%。在基因结构变异中,基因间区的变异数占比较高,为45.22%;剪切位点的变异数占比较低,为0.08%。变异基因GO注释表明,参与细胞生理过程的变异基因数较多。变异基因中与株高、千粒重、穗长、二次枝梗数相关的已克隆基因有16个;根据变异位点设计了16个已克隆基因的分子标记,有12个SNP标记和9个InDel标记在9个基因上鉴定出多态性。该研究创制出新的水稻种质资源并发掘出与产量性状相关基因的等位变异。
郑福兴 , 颜 安 , 高 雪 , 严勇亮 , 王 睿 , 耿洪伟
2021, 22(5):1334-1347. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210309003
摘要:叶绿素含量的高低决定了光合作用效率的强弱。为探究影响小麦叶绿素含量的遗传机理,挖掘与小麦叶绿素含量显著相关的SNP位点以及候选基因,本研究对119份冬小麦品种(系)开花期和灌浆期水旱处理下的叶绿素含量进行了测定,结合50K芯片,采用Q+K模型对水旱两种处理下小麦叶绿素含量进行全基因组关联分析(GWAS,Genome- Wide Association Studies)。研究结果表明,119份小麦品种(系)当K=3时,?K达到最大,因此供试材料可分为三个亚群,亚群1、2、3分别占比48.74%、23.53%和27.73%。50K芯片的多态性信息含量(PIC,Polymorphic Information Content)为0.091~0.375,全基因组LD衰减距离为4.27Mb。水旱处理下小麦灌浆期叶绿素含量均高于开花期。通过全基因组关联分析,在P<0.001的阈值下,水旱两处理下共筛选出88个与叶绿素含量显著关联的位点,分布于除4B、5A、7A以外的18条染色体上,贡献率为9.39%~15.69%。水旱两种处理下在开花期共检测到41个与叶绿素含量显著关联的位点,其中水处理下检测到40个位点,旱处理下检测到1个位点;灌浆期共检测到51个与叶绿素含量显著关联的位点,其中水处理下检测到42个位点,旱处理下检测到9个位点;在开花期和灌浆期均存在的位点共有4个,分布在3A和6A染色体上,贡献率为11.44%~14.71%。位于4A上的1个位点在开花期的2个环境下同时发现,贡献率分别为12.01%和12.26%,是稳定的位点。水处理下共筛选到21个可能影响叶绿素含量的候选基因,其中包含编码叶绿素酶、镁离子转运体、磷脂/甘油酰基转移酶家族蛋白、GATA转录因子的基因等;旱处理下共筛选到3个可能影响叶绿素含量的基因,包含叶绿素a-b结合蛋白、F-box蛋白、脱水应激蛋白。上述基因参与叶绿素合成与分解,调控作物生长发育。本研究可为基因克隆与标记开发提供参考。
惠 建 , 白海波 , 马斯霜 , 陈晓军 , 吕学莲 , 李树华
2021, 22(5):1348-1354. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210531001
摘要:基于高感白粉病小麦品种宁春4号和高抗白粉病品种宁春27号构建的重组自交系群体(RIL),以及简化基因组测序方法获得的遗传连锁图谱,通过QTL定位分析了小麦成株期白粉病抗性基因。结果表明:4对主基因控制的加性-上位性遗传模型适合于RIL群体的成株期白粉病抗性;2个稳定的抗病QTL QPm.naafs-4D和QPm.naafs-7D的分别来自宁春27号和宁春4号,其中在不同环境下QPm.naafs-4D的LOD为5.9 ~ 15.4、加性效应为-1.1 ~ -1.2、表型变异解释率为18.6% ~ 34.5%,该位点与侧翼标记的遗传距离为4 cM。通过序列比对确认QPm.naafs-4D的抗性基因即为持久多抗基因Pm46/Lr67/Yr46/Sr55,它可直接应用于小麦抗白粉病分子辅助育种。
张洁 , 蒋云 , 郭元林 , 王颖 , 杨燕 , 李小燕 , 邓自圆 , 邓光兵 , 宣朴 , 龙海
2021, 22(5):1355-1364. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210427003
摘要:本研究前期创制了一份高抗小麦条锈病的新型中国春(CS)-簇毛麦3V(3D)代换系,CD-3,并将该条锈抗性初步定位于簇毛麦3V染色体上。为进一步探索簇毛麦3V染色体在不同小麦背景中的传递特性,对其育种利用提供依据,本研究将CD-3与地方小麦品种开县罗汉麦(KL)和推广小麦品种川麦42(CM42)分别进行正反交,F1代杂种自交后获得F2代群体。随后使用荧光原位杂交技术(FISH)研究了F2代群体3V的传递行为并调查了F2代植株的条锈抗性。结果显示:(1)四个组合中(CD-3/KL、KL/CD-3、CD-3/CM42和CM42/CD-3)F2代3V传递率为20.45%-34.94%,都极显著低于理论值(75%),组合之间无显著性差异,表明3V传递率在CM42和KL背景中传递率较低,且二者遗传背景对其传递率无影响。(2)组合CD-3/CM42 3V变异频率最高,与组合CD-3/KL和CM42/CD-3存在显著性差异,表明遗传背景对染色体结构稳定性有一定影响。(3)四个组合中,携带2条3V的植株均有较好的条锈抗性,携带1条3V的植株则表现感病或中抗,与亲本CM42或KL抗性一致,表明3V上的条锈抗性基因能在CM42和KL两种不同的遗传背景中能正常表达。本研究为深入研究该条锈抗性基因提供了理论依据,为小麦改良提供了材料基础。
章悦 , 王伊瑾 , 梁虹 , 张力菁 , 耿妙苗 , 刘桂茹 , 王睿辉
2021, 22(5):1365-1374. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210211003
摘要:麦红吸浆虫(Sitodiplosis mosellana Géhin)是严重威胁小麦生产的重要害虫,其生活习性隐蔽,防治困难,筛选抗虫 小麦种质及可用于抗虫性辅助选择的分子标记意义重大。本研究对我国不同麦区、不同时期的 566 份小麦种质资源进行了吸 浆虫抗性鉴定,并尝试从抗虫性主效 QTL 所在基因组区段开发新的 SSR 标记。结果表明,27.03% 的供试小麦种质对吸浆虫 高抗或免疫,那些早期选育的抗虫品种依然具有很好的吸浆虫抗性。同时,从前期定位的抗麦红吸浆虫主效位点 Qsm.hbau- 4A 所在区段中开发出 565 个 SSR 标记,并以 11 个具有较好多态性的 SSR 标记,在 566 份小麦种质资源中对这些标记的检测 效率进行了验证,其中标记 Xhs87201bp 的扩增效果好、检测效率较高(平均 65.37%),可以用于抗虫种质资源筛选和分子标记辅 助选择。
何田利 , 杨悦 , 张红伟 , 杨宗莹 , 卢雨晴 , 李润植 , 郑军
2021, 22(5):1375-1382. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210303001
摘要:本研究在田间发现了一个自然突变的玉米褐色叶中脉突变体,并命名为bm-like1。多代自交后发现bm-like1的褐色叶中脉性状能够稳定遗传。通过突变体bm-like1和自交系B73杂交构建了F2群体进行遗传分析发现,bm-like1的褐色叶中脉表型由隐性单基因控制,利用BSA-Seq和精细定位方法,对有褐色叶中脉表型的F2代植株进行定位,将目标区段定位在玉米第4号染色体32 Mb?36 Mb之间。通过玉米数据库检索发现,该定位区间内存在一个已报道的BM3基因。BM3基因编码咖啡酸-O-甲基转移酶,是玉米木质素生物合成途径中一个重要的酶。利用纯合突变体bm-like1与bm3突变体杂交进行等位测验,发现杂交后代表现出褐色叶中脉的表型。经序列分析发现突变体bm-like1中BM3基因在起始密码子ATG上游144 bp处有一个1439-bp的hAT转座子插入,而bm3突变体在BM3基因第2外显子上有一个5452-bp的序列插入。利用实时荧光定量PCR实验和转录组分析发现,突变体bm-like1中BM3基因的表达量显著低于自交系B73,突变体bm-like1与野生型之间的差异表达基因主要集中在次生代谢物的合成和代谢途径。
代资举 , 张莹莹 , 王新涛 , 杨青 , 王艳 , 李保全
2021, 22(5):1383-1393. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210217001
摘要:为解析玉米花丝颜色性状的遗传机理,挖掘其候选基因及等位变异,本研究以郑58和昌7-2为亲本构建的重组自交系(RIL)群体为材料,对控制玉米花丝颜色QTL进行定位。利用郑58与控制玉米粉色花丝主效位点qSC10的近等基因系qSC10-NIL杂交构建F3作图群体,对主效位点qSC10进行精细定位,根据qSC10定位区间和NCBI数据库中B73 RefGen-v4玉米参考基因组序列预测候选基因。结果表明,利用郑58和昌7-2构建的RIL群体共鉴定出4个控制玉米花色的主效QTL,分别位于第 1、8、9、10染色体上,可解释3.34%~12.28%的表型变异。位于第10染色体上的主效显性位点qSC10精细定位在374.2 Kb区间之内。参考B73基因组序列,在定位区间内包含14个预测基因,其中包括1个影响玉米种皮颜色基因R-S(GRMZM5G822829)。 基因表达分析结果表明R-S基因在花丝、根、茎、叶和雄穗中均有表达,qSC10-NIL花丝中表达量极显著高于郑58,推测该基 因可以正向调控花色素合成相关基因表达,影响花色素在玉米花丝中的积累。
涂 亮 , 高 媛 , 刘鹏飞 , 郭向阳 , 王安贵 , 何 兵 , 刘 颖 , 祝云芳 , 吴 迅 , 陈泽辉
2021, 22(5):1394-1401. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210302001
摘要:穗长作为玉米产量的重要构成因子之一,具有较产量性状遗传力高的优势。研究穗长性状变异的遗传基础对于进一步解析玉米产量性状形成的遗传机制具有重要意义。本研究以课题组前期定位到的一个穗长主效QTL q21EL-GZ为研究对象,以黄早四作轮回亲本构建的携带目标区段的次级分离群体为材料,利用Sequenom SNP技术对含目标区段的BC1F2群体进行基因型鉴定,完成了BC1F2和BC1F2:3群体的穗长表型鉴定。结合基因和表型鉴定结果,利用成组t测验分析方法进一步缩小目标区段,将穗长主效QTL q21EL-GZ由1Mb缩小到195 kb范围内。基于公共表达谱数据,利用生物信息学分析法筛选出q21EL-GZ的3个候选基因MTD1、RSH2和APK1B,为下一步的候选基因克隆和功能研究提供了基础靶标。
朱学海 , 贾小平 , 魏玮 , 刘洋 , 张帅 , 郭英杰 , 武永祯 , 王瑶 , 寇淑君
2021, 22(5):1402-1410. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210213001
摘要:创制糜子矮秆种质,开展糜子矮化育种,具有重要的理论意义和应用价值。利用 EMS (甲基磺酸乙酯)诱变石湖千斤糜(种植序号260),获得一个稳定遗传的糜子矮杆突变体819,本研究从形态学、细胞学、分子生物学的角度对其农艺性状、生理特性及矮化机制进行研究。结果发现:该突变体苗期即表现矮化,一直保持到成熟,株高仅57.1cm。与其野生型相比,突变体的各茎节均极显著地缩短,茎节数差异不显著,突变体分蘖数显著增加达到极显著水平,穗柄长、穗长、千粒重下降达到极显著水平,茎粗、叶长无明显变化,叶宽变宽达到极显著水平,突变体叶色深绿,抽穗期剑叶、倒二叶、成熟期剑叶叶绿素含量均高于野生型,其中抽穗期倒二叶叶绿素含量与野生型差异达到极显著水平。通过主茎剖面细胞学观察发现,造成矮化的主要原因是茎节纵向细胞数目减少。突变体与高秆材料J12构建的F2分离群体株高频次呈单峰分布,说明矮秆突变体819属于多基因控制的数量性状。突变体成熟期植株叶片内源 GA3+1含量显著高于野生型,突变体对外源噴施GA3反应不敏感,说明本突变体属于GA信号传导缺陷型矮秆突变体。利用BSA-Seq法鉴定矮杆候选基因,发现一个赤霉酸不敏感基因(登录号:PM01G30960),推测该基因是矮杆突变体819形成的关键基因,这为糜子矮杆新品种的开发及应用奠定了基础。
贾顺耕 , 郭凤兰 , 林春晶 , 孙妍妍 , 张 颖 , 雷 蕾 , 彭 宝 , 赵丽梅 , 张春宝
2021, 22(5):1411-1417. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210204003
摘要:在植物细胞质雄性不育/恢复系统中,一个不育基因能够被不同的恢复基因所恢复。在利用“三系”法进行杂交大豆选育过程中同样发现,作为父本的恢复系恢复能力不尽相同,可能存在不同的育性恢复基因。本研究以大豆细胞质雄性不育系JLCMS84A为母本,以恢复系JLR1为父本配制杂交组合所获得的F2代分离群体为试验材料,在大豆盛花期(R2期)根据花粉育性鉴定及显著性分析结果,明确其为显性单基因遗传模式;结合集群分离分析法(BSA,bulked segregant analysis)和高通量测序技术,将JLR1所含恢复基因定位在9号染色体上;进一步利用简单重复序列(SSR,simple sequence repeat)分子标记将该基因定位在分子标记BARCSOYSSR_09_1151和BARCSOYSSR_09_1183之间,遗传距离分别为0.6 cM和0.5 cM。其在ZH13 v2.0参考基因组中的物理位置位于9号染色体上的41.152 Mb~41.674 Mb区间,物理距离约为522 kb。研究结果表明该基因是一个不同于已有研究的新恢复基因,将其命名为Rf3。对定位区间进行分析发现,区间内的51个基因中SoyZH13_09G151700、SoyZH13_09G152000和SoyZH13_09G154200具备恢复基因典型特征,即为PPR蛋白家族编码基因。对上述三个PPR基因进行单拷贝克隆和测序分析发现,SoyZH13_09G152000在亲本基因序列间有3处单核苷酸突变,2处发生单核苷酸插入缺失,产生了移码突变,SoyZH13_09G154200在亲本基因序列间有47处单核苷酸突变,推测这两个基因中的一个可能为Rf3基因的候选基因。本研究为Rf3基因的精细定位及鉴定提供了研究基础,同时也为开发与该基因紧密连锁的分子标记,并利用分子标记辅助选择(MAS,marker-assisted selection)含有此恢复基因的新恢复系提供了可靠的理论依据。
2021, 22(5):1418-1429. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210316004
摘要:本实验从川荞1号中克隆到FtHSFA6b。基因结构分析表明:FtHSFA6b基因由2个外显子和1个内含子组成,其CDS全长1047bp,编码349个氨基酸。进化关系分析表明:FtHSFA6b蛋白与藜麦和棉花亲缘关系较近。启动子顺式作用元件分析表明:该基因启动子顺式作用元件分为5类。qRT-PCR分析表明:FtHSFA6b基因在根茎叶中均有表达,而在茎中表达量最高;用MeJA和NaCl处理,显示FtHSFA6b基因的表达量活性明显受茉莉酸(Methyl Jasmonate,MeJA)和NaCl诱导。毛状根中总黄酮含量分析表明:FtHSFA6b的过表达可增加毛状根对盐处理的耐受性,其总黄酮含量也明显增加;为了进一步研究FtHSFA6b主要影响毛状根类黄酮合成中的具体途径,选择5中关键酶基因C4H、4CL、FLS、F3’、RT1进行qRT-PCR分析,结果显示过表达FtHSFA6b通过影响类黄酮合成途径中的芦丁合成途径,以提高对盐的耐受性。转基因拟南芥中,FtHSFA6b的过表达通过降低MDA含量、增加CAT和POD的活性,来提高拟南芥萌发过程中对盐处理的耐受性。
杨迪 , 张凯旋 , 赵辉 , 伍小方 , 杨克理 , 周美亮 , 张金林
2021, 22(5):1430-1441. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210218004
摘要:NAC(NAM, ATAF1/2, CUC2)转录因子在植物响应非生物胁中发挥着重要的作用。本研究以苦荞品苦1号为材料,从中克隆得到FtNAC11基因。其cDNA全长为774 bp,编码257个氨基酸,分子量为 28954.58 Da,等电点为5.91。氨基酸序列比对和系统进化树分析表明,FtNAC11与拟南芥AtNAC61有较高的同源性。qRT-PCR显示FtNAC11在苦荞中的表达受NaCl和PEG的诱导。转录激活活性分析表明,FtNAC11的C末端具有转录激活活性。亚细胞定位显示,该基因定位于细胞核中。利用根癌农杆菌介导法将FtNAC11基因转入拟南芥,过表达FtNAC11基因显著提高了拟南芥植株的耐盐性和抗旱性。以上结果表明,FtNAC11参与苦荞非生物胁迫适应过程,为进一步研究FtNAC11调控苦荞抗旱和耐盐的分子机制奠定了前期工作基础。
余倩文 , 李明娜 , 龙瑞才 , 杨青川 , 康俊梅 , 郭长虹
2021, 22(5):1442-1451. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210309001
摘要:盐胁迫是影响植物生长发育的主要非生物胁迫之一。金属蛋白酶FtsH(Filamentation Temperature-Sensitive H)是一种ATP和Zn2+依赖型蛋白酶,广泛存在于真核生物和原核生物中,属于AAA蛋白酶家族(ATPase associated with various cellular activities),在植物叶绿体发育、光合系统蛋白合成和修复、对非生物胁迫的应答和抵抗、植物叶片杂色的调控等重要植物生长发育过程中起到了重要的作用。FtsH在拟南芥、油菜、大豆等植物中多有研究,但在紫花苜蓿中的功能还尚未有详细报导。本研究克隆且分析了紫花苜蓿MsFtsH8基因的表达模式,并对该基因进行生物信息学分析,通过在拟南芥中过表达发现,过表达的拟南芥植株在盐胁迫条件下,种子发芽率、根长和鲜重显著提高。研究结果表明,MsFtsH8具有调控耐盐的功能。本研究为苜蓿耐盐分子育种提供重要候选基因和理论参考。
杨楠 , 孙瑞青 , 孙宇 , 夏煜琪 , 刘志鑫 , 高庆远 , 蒲金基 , 党志国 , 张贺
2021, 22(5):1452-1462. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210319001
摘要:为了探索杧果(Mangifera indica)CPP(cysteine-rich polycomb-like protein)基因家族的序列特征与表达特征,通过生物信息学的方法对杧果CPP基因家族进行序列分析,并通过qRT-PCR技术研究杧果细菌性黑斑病菌(Xanthomonas campestris pv. mangiferaeindicae,Xcm)和胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides,Cg)侵染过程中杧果CPP家族基因的转录水平和组织特异性表达水平。结果表明,从杧果基因组中鉴定了10个CPP基因家族成员,均含有保守的CRC结构域,均为不稳定疏水的酸性蛋白,与梨、长春花、胡杨、水稻、葡萄和拟南芥等6个物种69个CPP转录因子成员构建系统进化树,分为7个进化分支,杧果的10个CPPs基因分布在5个进化分支中,多和梨的CPP家族成员聚类在一起。qRT-PCR分析表明,在杧果细菌性黑斑病菌(Xcm)侵染过程中,MiCPP1和MiCPP2在侵染3 h、6 h、12 h后上调表达;杧果胶孢炭疽菌(Cg)侵染的0-72 h时,MiCPP8呈上调表达,而MiCPP9则为下调表达;为后续开展杧果CPP基因家族成员响应病原菌侵染的机制研究奠定基础。qRT-PCR分析表明,MiCPP8在幼叶、花、芽的相对表达量均很高而MiCPP7在幼叶、花、芽中的相对表达很低,MiCPP4与MiCPP9在幼叶、花中的相对表达量高而在芽中的表达量却很低,MiCPP6在花中的相对表达量很低,说明杧果MiCPPs基因家族成员在不同组织中具有表达的特异性。