2023, 24(3):587-598. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221026002 CSTR:
摘要:茶树[Camellia sinensis (L.) O.Kuntze]种质资源是保障茶产业高质量发展的战略性资源,是茶科技原始创新、品种选育和特色新产品研发的物质基础。茶树种质资源研究对推动茶树种业创新和茶产业绿色健康发展具有十分重要的价值和意义。云南地处中国西南部,悠久的种茶历史与低纬高原独特的气候和地理条件孕育了丰富的茶树种质资源,分布有众多的野生型、栽培型古茶树资源,是世界茶树起源中心和中国茶组植物种类最多、数量最大、分布最广的省份。经过60年的研究,在广大科技工作者的辛勤耕耘和有关部门的大力支持下,云南茶树种质资源在考察收集、保存编目、鉴定评价与创新利用等方面取得了丰硕成果,获得了一系列重大进展。本文系统阐述了60年来云南茶树种质资源研究取得的主要进展以及存在的问题,并对云南茶树种质资源未来的发展方向进行了探讨和展望,以期为茶树种质资源学科研究提供参考。
2023, 24(3):599-614. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221115002 CSTR:
摘要:榛子是重要的坚果和木本油料树种,营养价值很高。榛属植物属于壳斗目桦木科植物,世界上公认的榛属植物共有13个种,其中欧洲榛是最具经济价值的栽培种,主要在欧洲各国和美国的西部地区栽培。欧洲榛育种最早开始于20世纪初,现代育种开始于1960年左右。经过几十年的品种选育,欧洲榛中推出了很多具有优良性状的品种,如具有高度抗逆性的仁用或带壳品种、专用授粉品种和观赏品种等。中国第一代榛子杂交育种始于20世纪80年代,在数十个候选单株中先后推出15个优良品种,自2000年后陆续在我国20余个省区引种栽培,目前栽培面积11.2万hm2;第二代榛子杂交育种自2006年开始,育种的目标是在改良现有品种坚果性状的基础上培育高抗寒性、抗抽条性、抗旱性和耐热性品种,以及专用授粉品种。目前世界榛树育种仍主要通过杂交手段实现,对欧洲榛特异资源的引进和高效利用是加快我国榛树育种的有效途径。本文综述了世界欧洲榛栽培现状,欧洲榛的主要性状及其遗传力,欧洲榛品种选育的主要目标性状及其评价标准,以及美国、意大利、西班牙和土耳其推出的主要栽培品种及其主要性状,向国内学者更为全面、系统地介绍欧洲榛这一重要坚果树种;同时,总结了欧洲榛在我国的引种历史、科学研究、各单位资源收集和杂交利用现状;分析了欧洲榛在我国引种和杂交利用中存在的问题,并从引种工作的持续性、资源保护、杂交利用、人员交流和拓展经费来源等方面,提出了欧洲榛资源利用的发展建议;最后,对我国榛子科研和产业发展进行了展望,以期为我国榛树品种选育和栽培推广提供一定参考。
2023, 24(3):615-623. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221024005 CSTR:
摘要:花青素是一种天然色素,可以作为清除自由基的重要天然抗氧化剂,其富含的多种化合物在医疗保健方面十分重要。花青素影响果蔬成熟、口感、色泽,对植物的非生物和生物胁迫产生保护作用,因此优化花青素含量被视为许多园艺作物的育种目标。本研究阐述了乙烯响应因子(ERFs)作为乙烯信号传递的次级转录因子响应植物激素信号并能产生反馈调节,以多种方式介导了乙烯调控植物花青素生物合成的过程。在作用方式上,ERFs主要通过与转录因子互作、激活转录因子、与MBW形成调控复合物或直接激活结构基因启动子的方式调控植物花青素的生物合成。本研究旨在为后续深入阐明ERF调控不同物种花青素生物合成的机制、探究果蔬成熟后期花青素快速积累与乙烯释放量增加之间存在的联系提供理论依据。
邓伟,吕莹,董阳均,徐雨然,杨华涛,张锦文,张建华,奎丽梅,涂建,相罕章,管俊娇,董维,谷安宇,安华,杨丽萍,张笑,李小林
2023, 24(3):624-635. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221014002 CSTR:
摘要:利用基因芯片GSR40K评估了135份来自云南不同海拔地区水稻种质资源的遗传多样性和群体结构。结果显示云南不同海拔地区水稻种质资源具有较丰富的遗传多样性,利用SNP标记进行籼粳特性分型,将种质资源分为籼稻类型、偏籼类型、中间类型、粳稻类型和偏粳类型;利用单倍型标记和功能标记鉴定了与育种相关的82个基因,结果表明135份材料都含有非落粒性相关的基因,接近70%的水稻品种含有稻瘟病抗性基因,含有抗虫基因及香味基因的品种数量较少;利用聚类和主成分分析将135份材料分成7个亚群,通过遗传分化指数GST值评估每一个标记位点在7个亚群之间的分化程度,结果表明7个亚群间存在高度的遗传分化,且135份水稻品种基因组区域上至少有0.09%的区域是完全不一样的,而有0.08%的区域是频繁交流和固定的,因此不同亚群间的基因交流频率极低。利用亚群间海拔高度的差异,分析群体间的差异基因组区域,推测可能是与海拔适应性相关。本研究结果为云南地方水稻资源的有效保护和高效利用提供科学依据。
2023, 24(3):636-647. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221018002 CSTR:
摘要:水稻地方品种蕴藏着许多重要农艺性状的优良基因资源,是水稻遗传改良的重要载体。本研究选用47对SSR标记和16个表型性状对58份水稻优异地方品种进行遗传多样性和聚类分析。结果表明,47对SSR标记在供试材料中共扩增出284条多态性片段,这些标记平均每个可检测出6.04个多态性位点(变幅为3~10个),平均多态性信息含量(PIC)为0.67(变幅为0.38~0.81),平均遗传多样性指数(GDI)为1.36(变幅为0.76~1.88);这在一定程度上反映了本研究选用的微卫星标记多态性比较丰富,对材料的区分能力较强。供试材料在16个表型性状上的变异幅度大,具有不同程度的离散度;其中芒长、剑叶角度、每穗实粒数的变异最为丰富,变异系数分别为2.15、0.73和0.51;而穗长、生育期、千粒重、剑叶宽的变异程度较小,变异系数均在0.2以下。聚类分析表明,供试材料基于标记和表型性状的聚类结果大体吻合,一些具有共同亲本来源的材料(二九南1号、广陆矮4号、陆财号、矮脚南特、金南特、广陆矮15)、亲缘关系较近的姊妹系品种(旱麻稻1号和旱麻稻2号、梅花糯1号和梅花糯2号、木瓜糯1号和木瓜糯2号、香糯1号和香糯2号)在这两种聚类方法上均被聚在一起。客观全面地评价不同种质的遗传多样性,将对杂交育种中合理选配亲本进而培育出优良的新型育种材料发挥积极作用。
2023, 24(3):648-660. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221110001 CSTR:
摘要:南粳46是江苏省农业科学院育成的粳稻品种,食味品质优良、抗条纹叶枯病、丰产性好。本研究采用系谱图法对南粳46的系谱来源及衍生品种进行了总结,测定和分析了南粳46及20个衍生品种的主要农艺性状,并进行重要功能基因的等位基因型分析。作为长江中下游地区首个优良食味粳稻品种,南粳46被作为核心亲本广泛利用,至2022年共衍生出3代29个品种,分别在上海、安徽、湖北、江苏、辽宁、河北通过审定并推广应用,衍生品种在江苏及周边地区优质稻生产中占据重要地位。测定及分析结果表明,南粳46衍生品种在外观品质、籽粒理化特征和淀粉粘滞性特征值上存在较大的变异,其次是米饭食味品质,生育期、株高、产量相关性状和加工品质的变异范围最小。重要功能基因的等位型分析发现,随着和南粳46不同等位型的品质基因数量的增加,品种的米饭食味呈明显的下降趋势。在利用南粳46为核心种质的品种选育过程中,应注重外观品质、籽粒理化特征和淀粉粘滞特性的选择,其次是米饭品质性状和产量,从而达到选育优良后代的目的。同时,在选择亲本时还需要关注稻瘟病抗性基因的互补。
2023, 24(3):661-670. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221031002 CSTR:
摘要:为了挖掘优异糯玉米种质资源,提高糯玉米育种效率,本研究利用10K玉米基因芯片对207个广西糯玉米地方品种和6份参考自交系进行全基因组扫描,解析广西糯玉米地方品种之间的遗传多样性与群体遗传结构。结果表明,广西糯玉米种群总体的遗传多样性较高,平均期望杂合度(He)为0.31,平均观察杂合度(Ho)为0.23,多态信息含量(PIC)平均值为0.25,最小等位基因频率(MAF)平均值为0.23。种群水平上,桂中区域的遗传多样性水平最高(He=0.32,Ho=0.24,MAF=0.24,PIC=0.26)。群体遗传结构分析将地方品种划分为4大类群,种群间遗传关系和类群归属与地理位置不完全相关,品种间总体遗传相似系数偏低,遗传多样性丰富。分子变异方差分析结果显示99%的遗传变异来自种群内。群体间遗传分化系数(FST)为0.008,群体间分化程度较低。研究结果确定了广西不同区域糯玉米地方品种多态性及亲缘关系,为广西糯玉米种质改良和指导新品种培育提供理论依据。
2023, 24(3):671-679. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221010001 CSTR:
摘要:配合“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”项目,本单位共收集到110份广东地方花生种质资源。通过多样性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析对花生资源的14个表型性状进行综合鉴定评价。结果表明,14个表型性状的变异系数介于5.18%~37.34%之间,农艺性状和产量性状的变异系数大于品质性状,其中单株荚果数的变异系数最大,粗脂肪含量的变异系数最小。相关性分析表明单株荚果数与主茎高呈显著负相关,与总分枝数呈极显著正相关。主成分分析将14个表型性状归为6个主成分,累计贡献率为71.074%,能够表征大部分表型变异。聚类分析在欧式距离为15时将110份花生种质分成4个类群,分别具有高粗脂肪含量、高亚油酸含量、高产、高抗锈病和叶斑病等特性。本研究为新收集花生资源的利用提供了参考。
2023, 24(3):680-691. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221104001 CSTR:
摘要:兜兰属植物花型奇特、色彩绚丽、观赏期长,极具观赏价值和经济价值。兜兰属的分类存在较大争议。本研究对迁地保存的29个兜兰属物种的27个表型性状进行了多样性分析和相关性分析,并在此基础上分析了29个兜兰属物种的亲缘关系。结果表明,兜兰属植物表型性状多样性十分丰富。17个数量性状的遗传多样性指数(H')变化范围为0.7834~2.0318,其中遗传多样性指数大于2.0的强变异性状是花自然长度和花自然宽度,遗传多样性指数小于1.0的弱变异性状是着花数;10个质量性状的遗传多样性指数变化范围为0.5098~1.1241,其中花瓣形态和唇瓣主色多样性指数较高,均超过了1.0,较小的是假雄蕊底部有无凹缺和花药特征。从多样性分析结果可以看出,29个兜兰属物种的表型性状种间差异较大,具有较高的多样性。17个数量性状的变异系数(CV)在18.22%~59.09%之间,其中花瓣长/花瓣宽和花葶长变异系数均超50%,说明兜兰种间表型性状的离散程度较大。相关性分析表明不同种各个表型性状关系密切且复杂。主成分分析筛选出5个特征值大于1的主成分,累计贡献率达84.176%,能够反映兜兰表型性状的绝大部分信息,且花部器官的性状和指标对表型多样性影响很大。亲缘关系分析表明,29种兜兰被分为6大类群,与前人其他分类方法结果相似,但也存在一定的差异。
2023, 24(3):692-700. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221031001 CSTR:
摘要:君子兰是石蒜科(Amaryllidaceae)君子兰属(Clivia)植物,原产南非,是世界著名常绿观赏植物。近些年来,君子兰属植物几个新种被陆续发现,另外还新发现了自然杂种雾居君子兰(Clivia×nimbicola),雾居君子兰的中文名称为首次赋予。目前君子兰属植物已公认有6个种和3个变种。我国是世界上最大的君子兰生产基地之一,但我国对君子兰属植物资源和育种的研究起步较晚、研究较少,对君子兰种和品种的分类混乱,甚至出现错误,有些品种类型已经在生产上大量出现,但还未见相关文献报道,仅在君子兰种植者和爱好者间私下流传。本文全面系统介绍了君子兰属植物的种、变种、品种及一些近些年新出现的品种类型,编制了君子兰属植物的分种检索表,介绍了君子兰相近种如何区分,结合我国生产和科研实际将君子兰商业化品种分为10个系列,并对我国君子兰种质资源创新、花艺育种、离体快繁、分子育种等方面进行了展望,为我国君子兰产业发展和科学研究提供可靠依据。
权威,马锦绣,华正蓉,左静红,王伟伟,王俊稳,张立平,庞斌双,赵昌平
2023, 24(3):701-718. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221031003 CSTR:
摘要:为了解我国小麦品种的品质相关基因分布及品质性状表现,本研究针对近年来我国审定的530份小麦品种,进行容重、粗蛋白质含量、湿面筋含量、吸水率和稳定时间等性状的分析,同时利用13个品质相关的KASP标记检测基因型,明析不同的品质种植区域内的审定品种优异品质基因等位变异的分布及聚合情况。检测的优异品质基因等位变异在不同区域间的分布不均衡,其中1BL/1RS(-)、1Ax 1/1Ax 2* 、Pinb-D1b 和Pinb-B2b优异等位变异在品质区域间分布频率呈显著性差异,而1Bx17+1By18、TaPsy-D1a和TaPod-A1b等优异等位变异的分布在区域间无差异;同时进行多个优异等位变异聚合情况分析发现:5个面筋质量相关基因中筛选出同时含有1B/1R(-)、1Ax 1/1Ax 2*,1Dx5+1Dy10、glu-B3g+ 4个优异等位变异的材料12份;3个籽粒硬度相关基因中未检测到同时含有Pina-D1b 、Pinb-D1b 和Pinb-B2b的材料,检测到含有Pina-D1b/Pinb-B2b组合的材料16份,含有Pinb-D1b/Pinb-B2b组合的材料88份。5个籽粒颜色相关基因中同时聚合5个优异等位变异的材料10份。检测的13个品质相关基因KASP标记中,未发现聚合11个以上优异等位变异基因的材料,聚合10个优异等位变异基因的材料有4份,聚合9个优异等位变异的材料有16份。品质分析结果显示:不同区域间品质指标值也存在区域性的差异,且稳定时间与蛋白质含量和湿面筋含量指标不协调。面筋品质相关基因优异等位变异1BL/1RS(-)、1Ax1/1Ax2*和1Dx5+1Dy10在强筋,中强筋和中筋品种间的分布频率呈极显著差异,且与品质表现呈极显著正相关。
2023, 24(3):719-731. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220703001 CSTR:
摘要:为系统了解黄淮冬麦区不同来源地(南片、北片)小麦性状多样性现状,以黄淮冬麦区新育成的109份小麦为材料,采用Shannon-Wiener多样性指数(H′)、聚类分析、主成分分析、回归模型构建等方法,对黄淮冬麦区新育成小麦的12个农艺及品质性状进行性状多样性分析及综合评价。结果表明,109份小麦中,南片、北片各有84、25个品种,分别占比77.1%、22.9%。强筋、中强筋小麦分别占比11.9%、16.5%,合计占比28.4%。12个性状变异系数在1.66%~76.64%,平均为11.37%,稳定时间的变异系数最大,容重的最小。12个性状的H′在1.50~4.65,平均为3.78,基本苗的H′最小,其余均在3.00以上。北片小麦12个性状的H′均高于南片,增幅为24.7%~188.6%,生育期的增幅最小,基本苗的最大。在平方欧氏距离10.0处,黄淮冬麦区109个小麦被聚为六大类,大部分小麦按来源地聚在同一大类。不同来源地的小麦容重、生育期、穗数、吸水率差异达显著或极显著水平,南片比北片分别低0.9%、3.5%、11.0%、4.1%。不同来源地小麦前6个主成分累计贡献率差别较小,南片为80.25%,北片为83.33%。不同来源地综合得分均表现为强筋小麦>中强筋和中筋小麦。北片小麦性状的丰富度、均匀性高于南片,进化潜力较高,穗数、穗粒数、容重、蛋白质含量、吸水率5个性状可用于评价小麦的综合表现;南片小麦应积极改良品种,注重品种农艺及品质性状的多样性,拓宽遗传基础,生育期、穗数、产量、容重、蛋白质含量、湿面筋含量6个性状可用于评价小麦的综合表现。
王矗,殷岩,王昊,李诗慧,赵春华,秦冉,孙晗,吴永振,慕岩君,孔军杰,许玲,黄小梅,辛庆国,王江春,崔法
2023, 24(3):732-743. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221213004 CSTR:
摘要:小麦品种烟农999具有高产、稳产、广适等特性,明确烟农999的遗传特性,挖掘其高产关键区段,可为烟农999育种及生产应用提供理论支撑。本研究利用55K小麦SNP芯片对烟农999及其46份衍生品种(系)、243份育成的小麦品种(系)为材料组成的自然群体进行了全基因组基因型鉴定,解析了其关键育种选择区段及其遗传效应,基于产量三要素优异等位基因位点组成系统解析了其高产形成的关键遗传基础。表型结果表明,烟农999高千粒重优异性状在其后代中得以优先选择保留。46份烟农999衍生品种(系)平均遗传相似系数为0.87。在全基因组水平,烟农999对F3、F5、F6及F7以上衍生品系遗传贡献率分别为84.94%、86.19%、86.67%和87.65%。46份烟农999衍生品种(系)中共检测到222个传递率在95%以上的烟农999高频率选择区段,长度变幅为5.04~108.75 Mb,其中2A包含高频率选择区段总长度最长,约为483.37 Mb;7D最短,约为13.84 Mb。222个高频率选择区段内包含135个已知的与产量性状相关的QTL,其中A基因组为80个,B和D基因组分别为48个和7个。基于自然群体单标记QTL分析共检测到1195个控制单株产量、267个控制穗粒数、790个控制千粒重和678个控制单株穗数的显著性关联SNP位点,其中烟农999基因型为增效的位点占比分别为84.02%、51.69%、94.18%和13.42%,说明烟农999已富集了单株产量和千粒重优异等位基因位点,是其高产、稳产的重要遗传基础。本研究为烟农999的分子育种亲本应用与烟农999高产基因挖掘提供理论参考。
蒋云,郝明,刘登才,吕季娟,汤述尧,宣朴,郭元林,陈谦,王颖,肖俊,张洁
2023, 24(3):744-757. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220908001 CSTR:
摘要:分析了1949—2018年间,四川省的184个小麦育成品种、1个引进品种和2个地方品种的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成和品质指标的演变。结果表明,Glu-1A位点有1、N、2*等3种亚基类型;Glu-1B位点有7、20、22、7+8、7+9、6+8、14+15和23+18等8种亚基类型;Glu-1D位点有5+10、2+12和3.1t+11*t等3种亚基类型。共检测到23种亚基组合类型,“N/7+9/5+10”组合出现频率最高,为12.30%。随着育种进程的发展,四川小麦育成品种的HMW-GS组成多样性有所增加,优质强筋亚基1和5+10的比率逐渐上升。四川小麦品种整体上属于中、弱筋类型,除容重、沉降值上升外,其余品质指标呈先上升后缓慢下降的趋势。本研究可为四川小麦品质的进一步改良提供参考。
2023, 24(3):758-766. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220909001 CSTR:
摘要:以红色深浅不一的红肉桃种质为材料,探讨影响其花色素苷含量的分子机理,为高效选育红色深浅不等的红肉桃品种提供理论依据。利用GUS染色测定桃果肉花色素苷重要基因PpMYB10.1的启动子活性,利用DNA-pulldown鉴定结合于PpMYB10.1启动子上的转录抑制因子,利用双荧光素酶及酵母双杂交验证转录抑制因子的功能。结果表明:(1)具有深红、红、浅红的桃果肉,其对应的PpMYB10.1表达量及花色素苷含量依次下降。(2)具有483 bp序列的PpMYB10.1启动子,其启动活性弱于缺失该序列的启动子。(3)利用该483 bp序列鉴定到的转录抑制子基因Prupe.2G302800,虽然不能直接抑制PpMYB10.1的转录,但能够结合花色素苷合成的主效基因PpBL,并抑制其转录活性,可能对降低PpMYB10.1表达具有一定功能。本研究通过483 bp缺失序列鉴定到的转录抑制子Prupe.2G302800,虽然不是红肉变浅的直接因素,但通过抑制PpBL转录活性,对于红肉桃红色变浅,可能具有一定作用。
2023, 24(3):767-779. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221104002 CSTR:
摘要:探索枣杂交F1代果实糖酸组分性状遗传变异规律,将为枣杂交育种亲本选配和优异种质筛选提供理论依据。本研究以枣JMS2×交城5号的140株F1代及亲本为试材,利用高效液相色谱(HPLC)测定杂交果实糖组分和酸组分的含量。结果表明:杂交后代果实中糖主要是由蔗糖、果糖、葡萄糖组成,其中蔗糖占比52.5%。糖组分变异系数范围为26.74%~35.45%,其中葡萄糖变异系数最大,蔗糖变异系数最小。果糖、葡萄糖的F1均值大于中亲值,蔗糖则低于中亲值。酸主要由苹果酸、奎宁酸和柠檬酸组成,其中苹果酸占比35.10%。酸组分的变异系数范围为29.67%~42.86%,苹果酸F1均值小于中亲值,草酸和富马酸的F1均值高于中亲值,其他酸组分受环境影响较大。糖组分、酸组分均呈现出正态分布特征,均是由多基因控制的数量性状。筛选出高糖杂交优系J17和J70。
李岩哲,熊雅文,许亚男,唐威,张红梅,张威,刘晓庆,王琼,许文静,张群,陈华涛
2023, 24(3):780-789. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221028001 CSTR:
摘要:大豆中含有丰富的营养物质和活性物质,其中低聚糖有许多对人体健康有益的功能,大范围的鉴定评价并筛选大豆低聚糖特异种质具有重要的育种意义。本研究利用高效液相色谱法(HPLC,high performance liquid chromatography),测量了包含264份大豆材料的自然群体的蔗糖含量、棉子糖含量、水苏糖含量以及总低聚糖含量。结果表明3种低聚糖中蔗糖占总低聚糖的比例最高,棉子糖占比最低,海南三亚和江苏南京两个环境下大豆的总低聚糖含量范围分别为6.18%~11.46%和4.19%~13.80%,共筛选出不同环境下表现稳定的10份大豆低聚糖特异种质。结合大豆自然群体的低聚糖含量表型数据和基因型数据进行了全基因组关联分析,在不同环境下分别鉴定到与低聚糖显著关联的SNPs,并挖掘目的性状候选基因。本研究为特用大豆品种选育提供了材料支撑,为发掘大豆低聚糖候选基因和开发分子标记提供了较好的基础。
2023, 24(3):790-800. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221025005 CSTR:
摘要:种皮颜色是作物重要的驯化性状和形态标记,绿豆种皮颜色与黄酮类化合物含量有关。挖掘绿豆种皮颜色相关基因有助于开发新品种,提高绿豆种皮的应用价值。本研究以冀绿9号(黑色种皮)和资源330(黄色种皮)为亲本构建F2分离群体,采用BSA-seq方法进行定位。结果表明,SNPs和InDels关联区域交集位于4号染色体共3.26 Mb的区段,包含324个基因,其中非同义突变基因共49个,移码突变基因15个。进一步开发KASP分子标记进行精细定位,筛选出高质量KASP引物11对。最终将绿豆种皮色位点定位于4号染色体上的KA330~KA421之间,物理距离为16、302、330~18、013、421 bp(1.71 Mb)。结合转录组数据分析和qRT-PCR表达分析共筛选出6个候选基因,其中LOC106758748基因注释为MYB90,其功能为参与调控黄酮类化合物生物合成,故可能是调控绿豆种皮颜色的关键基因。本研究结果可为绿豆种皮色相关基因的克隆和在育种中的利用提供一定的理论依据。
张万年,杨静,杨绪磊,高萌萌,林春晶,刘鹏,李志刚,杨向东,张春宝
2023, 24(3):801-807. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221030001 CSTR:
摘要:杂种优势利用是显著提高作物产量的有效途径之一,其中不育系的创制与利用,对作物杂交种的选育及生产起着至关重要的作用。基于细胞核雄性不育基因的作物杂交育种技术与传统杂交育种技术相比,具有制种安全、组合自由、杂交种育性稳定等优点,已在玉米、水稻等作物中广泛应用,这为大豆杂种优势利用提供了新思路。前期在大豆中图位克隆了1个编码R2R3-MYB转录因子的细胞核雄性不育基因MS6,本研究在此基础上,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,设计两个基因编辑靶点,在大豆品种Williams82中对MS6基因进行敲除;进一步通过对转基因后代植株的表型观察、花粉及育性鉴定、基因敲除位点分析,验证MS6基因调控大豆花粉形成及雄性育性的功能,最终获得稳定遗传的大豆ms6核不育新种质。这为进一步建立基于MS6基因的大豆第3代杂交育种技术系统,实现强优势杂交种的高效创制,提供了理论和技术参考。
2023, 24(3):808-816. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221108001 CSTR:
摘要:水稻分蘖角度是水稻株型建成的重要性状之一,对水稻产量有着重要的贡献。目前水稻中可利用的分蘖角度调控基因主要有TAC1(Tiller Angle Control 1)和TIG1 (Tiller Inclided Growth 1),需进一步挖掘新的可用基因资源和分子标记以促进水稻理想株型育种。本研究中以大角度的野生稻为供体,小角度的栽培稻珍汕97为受体构建了BC3F2群体,在第54号家系中分蘖角度存在分离,利用QTL-seq技术进行水稻分蘖角度的QTL定位,在8号染色体上检测到一个QTL位点。通过对区间内已知基因的序列比对提出TIG1为候选基因。根据TIG1启动子-449 bp处C?T的关键变异设计KASP功能性分子标记,并在定位群体和育成品种中进行了验证,证实利用该KASP标记可以准确地鉴定出TIG1位点的基因型。TIG1在粳稻中以大角度基因型TIG1占绝对优势,而在籼稻中61.40%的品种为小角度基因型tig1,38.40%的品种为大角度基因型TIG1,对水稻株型改良有着重要的潜在利用价值。该KASP标记的开发为水稻分蘖角度的分子标记辅助改良提供了新工具,有望加快水稻理想株型的育种进程。
2023, 24(3):817-828. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221204002 CSTR:
摘要:马铃薯(Solanum tuberosum L.)是云南省的第三大粮食作物,晚疫病严重威胁马铃薯的生产,防治晚疫病最好的策略是种植抗性品种。本研究对255份马铃薯种质检测已报道的6个广谱Rpi基因分子标记,并鉴定田间晚疫病抗性。结果表明,含R8、RB、Rpi-blb2、Rpi-sto1、Rpi-sto1、Rpi-vnt1.1基因的材料分别有69、53、51、12、23、75份;81份材料聚合了多个广谱Rpi基因,其中77份来源于国际马铃薯中心(CIP)。田间抗性鉴定结果表明:255份材料中,高抗、中抗、中感和高感材料分别有67、31、67、90份,高抗与中抗材料分别有58份和29份源于CIP。国内种质与CIP种质相比,缺乏抗病与聚合多个广谱Rpi基因的种质。结果还表明,R8基因在晚疫病田间抗性中起主要贡献,R8分子标记田间抗性符合程度较高,并在聚合其他广谱Rpi基因时,符合程度与抗性会随之提高。本研究检测了255份材料的6个广谱Rpi基因分子标记组成,筛选出一批抗性材料,证明了R8分子标记具有较高的晚疫病田间抗性符合程度,可用于选择抗性材料或单株,能为抗病育种与分子标记辅助选择育种提供科学依据。
2023, 24(3):829-842. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220924002 CSTR:
摘要:本研究以银腺杨成年树木为对象,测定了不同类型叶片形态、生理和基因表达差异,为揭示银腺杨的成熟效应提供参考。主要研究结果如下:(1)长枝叶和短枝叶的叶片形态差异显著,不同部位的叶片有很大程度的重叠。(2)不同部位叶片所含化合物差异显著,即:下部叶片的叶绿素a和叶绿素总含量显著大于上部和中部;下部叶片的SOD酶活性显著高于上部和中部,MDA含量表现为中部>上部>下部;下部叶片的淀粉含量显著低于上部和中部;不同部位叶片的IAA含量随着高度的降低而上升,ABA含量表现为中部>上部>下部;长枝叶的IAA和IAA/ABA显著大于短枝叶,ZR含量呈现相反的变化趋势。(3)基于转录组数据对差异显著基因进行筛选,不同部位叶片之间的差异显著基因数量少于不同类型叶片之间差异显著基因数量。(4)对各比较组的差异显著基因进行GO和KEGG富集分析,结果显示上部长枝叶相对于下部长枝叶(SC-vs-XC)、上部短枝叶相对于下部短枝叶(SD-vs-XD)差异显著基因显著富集到光合作用通路上,对其中的2个基因进行基因注释,发现这2个基因均编码PsbR蛋白,且下部叶片中基因表达量上调;对生长素转导过程进行分析,发现短枝叶中相关基因表达量均上调。
2023, 24(3):843-853. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221010006 CSTR:
摘要:辣椒果色作为辣椒重要的农艺性状直接影响辣椒商品价值,其遗传机制的解析可对辣椒果实外观品质改良提供指导。本研究利用全基因组关联分析(GWAS)挖掘辣椒果色显著关联的SΝP位点及候选基因。以195份一年生辣椒构成的自然群体为试验材料,分别在2020年和2021年调查辣椒果色(青果色和熟果色)性状,通过DNA测序和SNP变异检测,质控得到的高质量SNP位点用于GWAS分析。结果表明:两年间辣椒果色性状表型完全一致,性状遗传稳定,其中青果色为绿的分布频率最高,达89.74%,熟果色为鲜红的分布频率最高,达60.51%;GWAS分析后共筛选出8个与辣椒果色相关的SNPs,这些位点分布在0、1、3、4号等4条染色体上;对显著SNP位点进行LD block分析并筛选候选基因,共注释到31个基因,预测呼吸爆发氧化酶同源蛋白A(Capana01g000138)、类异黄酮2′-羟化酶(Capana04g000616、Capana04g000617、Capana04g000618、Capana04g000619、Capana04g000620、Capana04g000621和Capana04g000622)和F-box-like/WD重复类蛋白TBL1Y(Capana04g000624)可能与辣椒果色相关。这些结果将为开展辣椒果色相关分子辅助育种提供参考依据。
2023, 24(3):854-863. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221018001 CSTR:
摘要:灌浆速率是水稻重要而复杂的农艺性状之一,直接影响产量和品质。淮稻5号是由7208×武育粳3号杂交后代选育而成的粳稻优良品种,具有较高的灌浆速率,但其重要的分子特征尚不清楚。对淮稻5号和武育粳3号受精后14 d的种子提取RNA进行转录组分析。采用实时荧光定量PCR分析籽粒灌浆速率相关基因的表达水平,采用Sanger测序法分析淮稻5号和武育粳3号中已克隆的灌浆速率相关基因序列差异。在淮稻5号和武育粳3号之间检测到3230个上调基因和1171个下调基因。GO富集分析表明,这些基因主要参与淀粉和蔗糖生物合成、光合作用、碳同化、激素生物合成和信号转导途径。与武育粳3号相比,淮稻5号激活了较多参与淀粉和蔗糖生物合成的基因。共检测到63个激素相关差异表达基因,其中38个基因参与生长素途径,表明生长素在水稻籽粒灌浆过程中起着重要作用。一些已知的灌浆速率相关基因(GFR1、OsPFP1、OsPHO1;2、OsSWEET13、OsCIN2)在淮稻5号中显著上调。Sanger测序表明GFR1Huaidao5可能是控制灌浆速率的优异单倍型。
2023, 24(3):864-874. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221025003 CSTR:
摘要:对乌头子根进行转录组测序,探讨调控乌头子根膨大的分子机制。选取乌头膨大过程的3个时间点即S1(1 d)、S2(31 d)、S3(61 d)进行转录组测序,筛选调控乌头子根膨大过程的相关差异表达基因,使用实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)进行验证。转录组测序组装获得73600条单基因(Unigenes);通过比较转录组分析,得到差异表达基因(DEGs)一共7555条。S2/S1(S2相对于S1)、S3/S2(S3相对于S2)、S3/S1(S3相对于S1)比较组中分别得到2560、2171、6320条DEGs。KEGG富集分析显示差异表达基因主要参与了淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导、植物-病原体作用和苯丙烷生物合成等代谢途径;其中淀粉生物合成途径上调而木质素生物合成下调是膨大过程的主要事件。植物激素信号转导中生长素、脱落酸、细胞分裂素和赤霉素这些途径相关基因参与调控乌头子根膨大过程。筛选这些膨大相关途径的差异表达基因进行qRT-PCR,结果与转录组数据表达模式具有一致性。本研究首次探讨乌头子根膨大过程的动态转录变化,挖掘参与调控乌头子根膨大过程的相关候选基因,为进一步研究乌头子根发育调控分子机制提供线索。
叶沈华,马晓伟,杨杰,李嘉欣,赵伦,易斌,马朝芝,涂金星,沈金雄,傅廷栋,文静
2023, 24(3):875-888. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221215002 CSTR:
摘要:叶色突变体是研究色素代谢和叶绿体发育机制的重要种质资源。为解析甘蓝型油菜温度敏感型白叶突变体形成的分子机制,本研究对两个甘蓝型油菜人工合成种姊妹系绿叶株系G7097和白叶株系W7105进行了生理指标测定和转录组分析。在冬季低温条件下,W7105白叶的叶绿素和类胡萝卜素含量显著减少,叶绿体发育异常。与绿叶相比,白叶的净光合速率(Pn)显著降低,细胞间CO2浓度(Ci)显著升高。在3个不同发育时期摘取G7097和W7105叶片进行转录组测序,共检测到1532个与叶色相关的差异表达基因(DEGs),包括540个上调的差异表达基因和992个下调的差异表达基因。GO和KEGG富集分析结果显示,W7105白化叶片中上调的差异表达基因显著富集在蛋白酶体、翻译过程、碳水化合物和能量代谢途径;而下调的差异表达基因则与叶绿体、光合作用和电子传递链显著相关。参与叶绿素和类胡萝卜素生物合成的多个基因在W7105白叶中下调表达,证实白化叶片中叶绿素和类胡萝卜素代谢也受到了影响。研究结果为进一步定位和克隆甘蓝型油菜叶片白化关键基因以及阐述油菜白叶形成的分子机制提供了一定参考。
沈伦豪,赖弟利,唐宇,王俊珍,李基光,李伟,严明理,张凯旋,刘丽莉,周美亮
2023, 24(3):889-895. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221012001 CSTR:
摘要:野生金荞麦(Fagopyrum cymosum)是野生荞麦资源中分布区域最为广泛和应用价值最大的野生种,具有较高遗传多样性。但受环境及人为因素影响,金荞麦野生资源流失严重,急需开展资源保护工作。本研究以考察搜集的野生金荞麦资源为材料,比较了有性繁殖和无性繁殖对野生金荞麦异地繁殖的差异,探讨了不同地理环境下采用块茎繁殖、枝条扦插繁殖和种子繁殖3种方式对野生金荞麦异地繁殖的影响。结果显示,块茎繁殖相对更好,异地繁殖构成较大群体后利于其异交结实,原生境海拔高度与气候条件与繁殖地的差异对野生金荞麦的萌发及生长繁殖存在影响,昭觉县的地理条件适合开展野生金荞麦异地繁殖。该研究结果对金荞麦的异地繁殖和保护策略的制定具有一定的参考价值。
2023, 24(3):896-902. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221102001 CSTR:
摘要:采用人工接种技术,2019-2020年对美国、印度、澳大利亚及中国的高粱雄性不育系(A)及相应的保持系(B)共166份材料进行高粱靶斑病(Bipolaris sorghicola)和高粱炭疽病(Colletotrichum sublineolum)抗性鉴定。结果表明,对高粱靶斑病表现高抗(HR)的资源26份,占总数的15.66%;抗病(R)资源34份,占总数20.48%;中抗(MR)资源42份,占总数的25.30%;感病(S)资源 46份,占总数的27.71%;高感(HS)资源18份,占总数的10.84%。对高粱炭疽病表现高抗 (HR)的资源8份,占总数的4.82%;抗病(R)资源84份,占总数的50.60%;中抗(MR)资源56份,占总数33.73%;感病(S)资源14份,占总数的8.43%;高感(HS)资源4份,占总数的2.41%。由结果可知,雄性不育系与其相应的保持系对高粱靶斑病的抗感特性不存在差异,但极少数品系(Tx2790、91NF18、KSP335)对高粱炭疽病的抗感特性存在差异。供试材料中美国的抗高粱靶斑病和炭疽病资源所占比例较大,因此应加强国外种质资源的引进和改良。本研究共鉴定出兼抗高粱靶斑病和炭疽病的材料38份,包括美国20份,中国16份,印度2份,丰富了我国高粱抗病基因资源,有助于加快高粱抗病资源创新和品种选育进程。
2023, 24(3):903-910. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221107004 CSTR:
摘要:云南栘[木衣]是云南省的著名野生果树,其果实营养丰富,是理想的绿色水果,由于其果实中富含单宁、粗纤维和黄酮类化合物,导致大多数果实口感酸涩难以直接食用。课题组在前期资源调查过程发现云南栘[木衣]果实自然变异丰富,部分个体的果实汁甜肉脆口感较好,受到大众的喜爱,因此本研究期望筛选出鲜食型优树。本研究以云南省澜沧县糯扎渡镇的100株鲜食型候选单株为研究对象,对其果实表型(单果重、果实横径、果实纵径)进行测定分析,以平均果重(61.28 g)为指标,共筛选出66株初选优株;在此基础上,对初选优株的品质性状(总糖、总酸、维生素C、黄酮、单宁、粗蛋白、粗纤维)进行测定及分析。结果表明,各性状均存在一定变异,其中维生素C含量变异最大,变异系数为0.318,总糖含量最为稳定,总体一致性较高,变异系数为0.064;相关性分析结果表明,除粗蛋白含量与黄酮含量呈显著负相关,其余指标间呈正或负相关,且均未达到显著水平。采用综合评分法对初选优株进行打分并排名,排名越高说明其综合品质越好,最终根据单样本平均数假设检验确定显著低于平均分数的下限值,最终筛选出总得分高于最低下限值(56.13)的13株鲜食型优良个体,其中综合排名第一的为98号,得分66,综合表现最好,其余优株按照综合评分从高到低依次为:1、15、34、12、76、9、77、8、71、7、99、6号。本研究共筛选出了13个优良单株,为鲜食型云南栘[木衣]良种选育提供了宝贵材料。