摘要:睡莲属植物是重要的水生观赏植物，在水生态修复、园林绿化、园艺康养等方面发挥着重要的作用。本文系统综述了利用形态学、细胞学、孢粉学、分子标记技术等对睡莲属植物类群划分及特点的研究进展，从不同角度深入分析睡莲属植物的系统进化和亲缘关系；并概述了睡莲基因组学及基因家族功能分析与鉴定研究现状、睡莲生理生化及抗性研究进展，为系统研究睡莲属植物的生殖生长及逆境响应机制提供基础；同时，还综述了睡莲属植物的胚胎发育、繁殖过程及育种等方面的相关研究内容；并对睡莲属植物今后的研究方向进行展望，睡莲属植物的研究应持续深入，建立遗传转化体系，加强睡莲育种及全基因组测序工作，以期为利用分子生物学技术进行睡莲新品种选育及繁殖、睡莲属植物的种质资源保存与利用等方面提供重要理论依据。

摘要:蓝莓因其独特的营养和保健价值而享誉国内外，目前已经在全球范围内广泛种植。然而，随着种植时间的延长，蓝莓品种在不同国家和地区出现抗逆能力不足、适应性差以及需冷量不匹配等问题。这些问题部分是因为过度近亲交配导致遗传基础狭窄和近交衰退，限制了蓝莓优质鲜果的生产和种植范围的扩大。因此各国家根据本土的气候环境以及市场需求，开展了一定规模的杂交育种工作。但目前蓝莓育种仍然局限于传统的杂交育种方法，育种周期长，耗费大量人力和物力，并且缺乏现代生物技术育种手段的应用。本文旨在介绍部分开展蓝莓育种的国家及其品种研发历程，同时总结并分析了六大类型蓝莓的选育趋势，并对目前世界蓝莓育种应用的现代生物技术手段和未来育种目标进行了阐述，旨在为我国蓝莓育种工作提供理论依据。

摘要:农作物种质资源是新品种培育的物质基础，高通量表型分析技术的发展为优异种质的挖掘与利用提供了崭新的视角。本研究利用无人机收集了1129份大豆种质的时序性冠层覆盖度数据，对最大冠层覆盖度和封垄速度这两个分属空间维度和时间维度的性状进行了统计分析，旨在揭示不同生态区来源的种质资源在田间的动态生长特征和差异。结果表明，在江西省南昌种植环境下，1129份大豆种质资源的最大冠层覆盖度和封垄速度具有丰富的表型多样性，变异系数分别为16.09%和49.35%。不同结荚习性和生态区的种质在冠层覆盖度和封垄速度上表现不同，有限结荚习性的种质具有更高的冠层覆盖度和更快的封垄速度，来自南方生态区的大豆种质比来自其他生态区的大豆种质具有更高的冠层覆盖度和更快的封垄速度。最终筛选出最大冠层覆盖度在90%以上且封垄速度在0.3 d^-1以上的优异种质21份。这些种质适合南方地区种植，在生长发育前期能够快速封垄，有效抑制杂草生长，从而降低田间管理成本，并且在生育前期能够快速积累较多生物量，从而在生育后期实现高产。研究结果为培育具有优异特性的高产大豆新品种提供材料基础，对于大豆生产具有重要意义。

摘要:水稻淹水直播既可以免去育苗、插秧、排水等人工成本，又可以有效防控杂草和鸟害、鼠害，具有广阔的应用前景。然而，目前水稻栽培品种大多低氧成苗率低，不适宜淹水直播，品种匮乏问题严重制约淹水直播技术发展与推广。鉴定筛选淹水成苗性强的水稻种质资源是培育淹水直播稻新品种的重要基础。本研究利用湖北省农作物种质资源中期库保存的国内外水稻种质材料，通过测定淹水成苗率、发芽势、低氧萌发率、低氧相对萌发率、胚芽鞘长度、低氧胚芽鞘长度、低氧相对胚芽鞘长度等指标，鉴定筛选出淹水成苗率达50%以上的水稻种质17份。相关性分析表明，发芽势、低氧萌发率、胚芽鞘长度、低氧胚芽鞘长度、低氧相对胚芽鞘长度等指标与淹水成苗率呈极显著正相关，其中低氧胚芽鞘长度与淹水成苗率的相关性最高，可作为鉴定评价淹水成苗特性的重要指标。通过对254份水稻种质资源淹水成苗特性重要调控基因OsGF14h的单倍型类型检测分析，鉴定出8份淹水成苗率高（>30%）而OsGF14h单倍型为无功能型的材料，为淹水成苗特性相关新基因的挖掘提供了线索。本研究对于提高耐淹水稻种质资源的筛选鉴定效率，挖掘淹水成苗特性调控基因，进而培育淹水直播稻新品种具有一定的参考价值。

摘要:黑稻种质资源分布广泛，遗传背景较为复杂，揭示黑稻材料的遗传背景、明确材料间的亲缘关系具有重要意义。本研究利用实验室前期筛选的30条SCoT引物对90份水稻材料（包括21份黑叶黑稻、24份紫叶黑稻、30份绿叶黑稻、15份白稻）进行遗传多样性分析。结果显示，SCoT引物共扩增出194个条带，其中多态性条带165条，多态性比例为85%。等位基因数（Na）、有效等位基因数（Ne）、Nei′s基因多样性指数（H）以及Shannon′s信息指数（I）的平均值分别为1.9216、1.3922、0.2445和0.3836。聚类分析结果显示，在遗传相似系数为0.73处，将90份水稻材料分为4类。群体结构分析与聚类分析结果一致性较好，说明SCoT标记适用于黑稻遗传背景及亲缘关系的研究。供试水稻种质间的遗传相似系数主要分布在0.59~0.79之间，遗传相似度较高，分子方差分析显示，91%遗传变异来源于群体内，群体间的遗传变异为9%，说明供试水稻材料间遗传差异较小，应进一步丰富黑稻种质资源遗传多样性。本研究为黑稻杂交育种中的亲本选择提供参考依据，同时为黑稻品种的遗传改良、新品种培育提供理论依据。

摘要:为明确知母（Anemarrhena asphodeloides）种内种质的遗传背景，本研究利用聚类分析和主成分分析等方法，对160份知母种质材料进行了基于表型性状和SSR分子标记的遗传多样性分析。结果表明，21个表型性状的多样性指数变化范围为0.99~7.60，均值为1.99；变异系数的变化范围为17.22%~151.07%，均值为51.49%。采用新开发的27对SSR引物对160份知母种质材料进行毛细管电泳，共检测到143个等位基因，有效等位基因数变幅为0.56~7.40，均值为3.54；Shannon’s信息指数变幅为0.17~0.51，均值为0.36；多态信息含量变幅为0.15~0.50，均值为0.38。聚类分析表明，160份知母种质材料并没有明显的分开，但部分同一来源的知母成簇出现。主成分分析与聚类分析相互验证，也呈现相似的结果，这可能与不同地区的知母种植者频繁交换种子种苗有关。本研究通过卡方检验和T检验筛选出与6个表型性状相关联的9个SSR标记，可用于知母分子标记辅助育种。

摘要:为探究郁金香种质资源花器官表型性状的多样性，以60个郁金香品种为试验材料，测定9个花器官表型性状。利用主成分分析、聚类分析等方法研究其花器官表型性状的遗传多样性，为郁金香种质资源的评价鉴定与利用提供参考依据。结果表明：60个郁金香品种的5个数量性状（花冠纵径、花冠横径、柱头长度、柱头周长和柱头直径）和4个质量性状（花冠主色、花粉颜色、柱头形状和始花期）均存在不同程度的差异。花冠纵径和花冠横径变异系数分别为19.35%、23.41%，品种间的变异较大，离散程度相对较高，而柱头长度、柱头周长和柱头直径的变异相对较小，分布集中且离散程度相对较低。92%的供试品种柱头形状为三棱柱，有5个品种出现柱头形状变异。供试品种中早花、中花、晚花的比例分别为20%、68%、12%。主成分分析共提取到5个主成分，累计贡献率为85.179%。通过构建郁金香表型性状综合评价模型，综合得分大于0.5的品种共有12个，其中‘糖果王子’‘狡猾狐步舞’得分较高，属于中花品种，柱头长且粗，花器官综合性状表现优异。系统聚类分析表明，60个郁金香品种可分为4大类，第Ⅰ类51个品种，主要以花型较大且颜色艳丽、柱头较粗且花器官综合性状表现优异的郁金香品种为主；第Ⅱ类仅‘紫色梦想’1个品种，其花器官特征为花冠细长且柱头粗长；第Ⅲ类6个品种，特征为柱头短小且花器官性状综合表现一般；第Ⅳ类2个品种，特征为柱头形状变异。研究结果可从形态学方面为郁金香品种的分类及其亲缘关系的演化研究提供支撑，为进一步开发郁金香优异花器官观赏性状、种质创新和品种改良提供参考依据。

摘要:为了研究朱砂根（Ardisia crenata Sims）种质资源表型多样性，利用变异分析、相关性分析、主成分分析以及聚类分析等方法对56份朱砂根种质资源的32个表型性状进行了分析。多样性分析结果表明56份朱砂根种质存在丰富的变异，18个质量性状的Shannon-Wiener多样性指数变化范围为0.300~1.247，均值为0.734；14个数量性状Shannon-Wiener多样性指数1.931~2.071，均值2.007，变异系数8.98%~46.32%，均值23.3%。相关性分析结果表明，果实横径和纵径相关性最大，果皮颜色与果枝总轴颜色、果枝分轴颜色、果柄颜色均呈极显著正相关，节间长度与株高、当年生主干高均呈极显著正相关。主成分分析结果表明，8个主成分累计贡献率达到76.34%，主要为植株与果枝长度，果实、叶片等颜色，是朱砂根种质表型差异的主要因素；筛选获得4个综合得分高的朱砂根优良种质资源。聚类分析可将56份朱砂根种质分为6个类群，不同类群间表型性状存在较大差异。丰富的表型多样性和变异类型为朱砂根优良种质资源的选育、开发和利用奠定了基础。

摘要:小麦白粉病是一种严重危害小麦生产的真菌病害，从现有资源中鉴定抗病种质并挖掘新的抗病基因是持续改良小麦抗病性的重要途径。四月黄是课题组前期从山西省小麦种质资源中鉴定出的一个抗白粉病小麦地方品种，本研究采用苗期单小种人工接种的方法对四月黄与晋麦47以及二者构建的遗传群体进行抗性鉴定和遗传分析，并采用分离群体分组分析法和90K SNP芯片扫描对四月黄携带的抗病基因进行定位。结果表明：四月黄对白粉病的抗性受一对显性核基因控制，遗传方式符合孟德尔遗传规律，暂命名为PmSYH。SNP芯片结果显示，多态性SNP标记主要富集在小麦7D染色体110~140 Mb区段和570~610 Mb区段。在上述区段分别开发SSR分子标记并利用抗、感病小群体进行连锁性筛选，结果从110~140 Mb区段筛选出6个与抗病基因连锁的SSR标记，从570~610 Mb区段未筛选出连锁标记。利用6个与PmSYH连锁的SSR标记对晋麦47/四月黄的F₂群体进行基因分型，将PmSYH定位于位于7D染色体上132.6 Mb~137.5 Mb的物理区段，两侧标记分别为Sxau7DS-37和Sxau7DS-48，遗传距离分别为1.8 cM和3.1 cM。与前人定位结果比较分析表明，PmSYH是一个新的抗白粉病基因。本研究为小麦抗白粉病育种提供了新的基因资源，在北部冬麦区小麦白粉病抗性改良中具有一定的利用价值。

摘要:光合作用是植物生存的基础，叶色突变体往往伴随着叶绿体结构异常、光合色素合成受阻等表型，因此，研究叶色突变体可为光合作用和光形态建成提供实验数据和理论支撑。本研究以2.48 Gy辐照剂量的快中子辐射诱变玉米自交系PH6WC筛选得到的玉米黄化突变体et9为材料，通过表型鉴定、叶片内叶绿素含量测定、叶绿体结构显微观察、光合特性等分析，与野生型PH6WC相比突变体et9株高、穗位高极显著降低，剑叶长、剑叶宽和倒三叶宽极显著减小，抽雄、散粉、吐丝期均比野生型推迟10~12 d；叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量都显著低于野生型；叶绿体结构松散，类囊体分布混乱，垛堞基粒数量较少；净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均极显著低于野生型，胞间二氧化碳浓度极显著高于野生型，叶绿体荧光参数除非光化学淬灭外均极显著低于野生型，遗传模式分析表明其黄化表型受一个核隐性基因所控制，命名为Zmet9。将其与玉米自交系B73杂交构建F₂分离群体，通过BSR-seq方法将突变位点初步定位在玉米第9染色体20~22 Mb区间内。进一步在初定位区间内开发4个KASP标记及2个InDel标记，利用约1100个F₂突变表型单株进行精细定位，最终将Zmet9精细定位于玉米第9染色体标记KASP19和2040之间约160 kb的区间内。该区间内含有5个候选基因，其中Zm00001d045384编码一个铁超氧化物歧化酶，与拟南芥中的同源基因FSD2、FSD3突变后出现叶色漂白的表型类似，推测Zm00001d045384可能是Zmet9的候选基因。

摘要:蛋氨酸是畜禽类玉米-豆粕型日粮的第一限制性氨基酸，氨基酸不平衡会导致机体蛋白质合成受到抑制从而影响肉和奶的品质。为解析玉米籽粒蛋氨酸积累的调控机制，本研究利用同源克隆方法获得了影响蛋氨酸含量的候选基因ZmTS1（Threonine synthase1），通过玉米突变体材料验证ZmTS1基因功能，发现与野生型相比，Zmts1突变体籽粒中蛋氨酸含量提高了60%，SDS-PAGE凝胶电泳结果表明Zmts1突变体成熟籽粒中富含蛋氨酸残基的10 kDa δ醇溶蛋白较野生型有了显著提高，验证了该基因可显著提高玉米籽粒中蛋氨酸含量。生物学信息分析结果表明，该蛋白含有一个苏氨酸合酶结构域，属于亲水性蛋白。通过转录组分析挖掘与蛋氨酸代谢相关的差异表达基因，共筛选到1144个差异表达基因， 其中571个基因表达上调， 573个基因表达下调。GO和KEGG富集通路分析表明，差异表达基因主要参与氨基酸的生物合成和代谢途径。利用qRT-PCR进一步验证了7个可能参与蛋氨酸代谢途径的关键候选基因，RNA-Seq与qRT-PCR的表达模式一致，表明7个基因能间接调控蛋氨酸代谢途径。本研究为高蛋氨酸玉米育种提供了新的种质资源，也为玉米蛋氨酸调控机制提供一定的理论依据。

摘要:苦荞（Fagopyrum tataricum）是蓼科荞麦属的一年生草本植物，是一种药食同源的优质作物。荞麦立枯病的发生严重影响苦荞种植的推广与发展。本研究对茉莉酸或水杨酸处理后的苦荞进行转录组分析，发现天冬氨酸蛋白酶基因FtAPDSLX1的表达模式受到茉莉酸或水杨酸的诱导。对不同抗性水平苦荞中的FtAPDSLX1表达量分析结果显示，立枯丝核菌抗性材料中FtAPDSLX1的表达量显著高于立枯丝核菌易感材料。以苦荞代表性品种川荞一号为材料，克隆得到FtAPDSLX1基因。生物信息学分析结果显示，FtAPDSLX1基因的CDS序列中包含1143 个碱基对，编码380个氨基酸构成的蛋白质，该基因启动子具有多个与抗病相关的顺式元件。对FtAPDSLX1的表达模式进行分析发现，苦荞幼苗中的FtAPDSLX1基因表达量受到立枯丝核菌侵染的诱导，且具有显著的组织特异性。对转FtAPDSLX1基因拟南芥株系进行抗病表型分析，结果表明FtAPDSLX1提高了转基因拟南芥的立枯丝核菌抗性，同时病菌胁迫下转基因拟南芥中FtAPDSLX1的表达量显著提高，并且FtAPDSLX1提高了转基因拟南芥中超氧化物歧化酶、过氧化物酶的酶活性。以上结果显示，苦荞受到立枯丝核菌侵染时，FtAPDSLX1可能参与了对立枯丝核菌的防御机制。FtAPDSLX1的功能验证及相关研究为苦荞抗立枯丝核菌的分子机制解析以及抗病种质资源的筛选奠定了工作基础。

摘要:梅花（Prunus mume Siebold & Zucc.）品种丰富，花香香型多样，其中肉桂醇和乙酸肉桂酯是梅花粉色花品种特有的花香成分。在植物体内，肉桂醛在肉桂醇脱氢酶 （CAD） 的催化下还原生成肉桂醇，肉桂醇又在乙酰转移酶的催化下生成乙酸肉桂酯。因此，肉桂醇不仅是梅花重要的特征花香成分，还是合成乙酸肉桂酯的重要前体。本研究基于梅花二代基因组数据鉴定了56个PmCAD同源基因，发现梅花PmCAD家族成员可分为5个亚组，第I、II和III亚组的蛋白保守基序组成较相似，与第IV和V亚组的差别较大，推测它们之间可能存在功能分化。染色体片段复制和串联复制是PmCAD在基因组中复制进化的两种形式。梅花PmCAD基因启动子区域广泛存在脱落酸、茉莉酸甲酯、水杨酸响应元件和分生组织表达相关元件，推测PmCAD基因主要参与梅花的生长发育和抗逆响应。分析与多物种来源CAD蛋白共建树，结果表明位于第III亚组的3个PmCAD可能参与梅花花香合成过程。不同组织器官热图分析表明这3个PmCAD基因都在花器官中表达。基因相对表达量分析发现它们在花开放不同阶段的表达规律不同，在花开放后表达水平较高。体外酶活试验验证了这3个PmCAD都具有肉桂醇脱氢酶活性，因此认为它们共同参与梅花重要花香成分肉桂醇的合成。亚细胞定位分析发现它们在细胞内的分布存在差异，推测它们可能在细胞的不同部位发挥作用。本研究揭示了梅花PmCAD基因的进化和功能分化，为梅花重要花香成分的合成研究奠定了理论基础和为花香分子育种提供了理论依据。

摘要:菊花（Chrysanthemum morifolium）具有重要的观赏与经济价值，干旱会降低其产量和品质，造成巨大经济损失。挖掘菊花中的抗旱基因，培育抗旱品种是解决上述问题的重要手段。MYB转录因子参与植物生长发育和响应非生物胁迫。本研究在拟南芥中异源表达菊花CmMYB15-like基因，通过观察干旱胁迫后的表型变化，测定相对含水量、丙二醛含量、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性、木质素含量等指标，探究该基因的抗旱性功能。结果显示，过表达CmMYB15-like拟南芥的存活率、相对含水量、超氧化物歧化酶活性、可溶性糖含量较野生型显著升高，丙二醛含量较野生型显著下降；幼苗主根长度及侧根数目较野生型显著升高。此外，AtPAL2、AtPAL4、At4CL1等木质素合成相关基因表达显著上调，木质素含量显著提高。这些结果表明，CmMYB15-like参与拟南芥干旱胁迫反应，为菊花抗旱基因资源筛选和品种培育提供一定理论依据。

摘要:宁夏枸杞为著名耐盐药用植物，本研究以宁夏枸杞为材料，采用RACE方法克隆LbALDH3F1基因并进行序列分析，PCR法克隆LbALDH3F1基因启动子序列，构建过表达载体pCAMBIA 2300 EGFP- LbALDH3F1进行拟南芥遗传转化和亚细胞定位，并进行转LbALDH3F1拟南芥耐NaCl胁迫检验及PCR鉴定。结果表明，宁夏枸杞LbALDH3F1基因全长1700 bp，编码序列为1446 bp，编码481个氨基酸残基；上游启动子序列为1850 bp；LbALDH3F1二级结构以 α 螺旋和无规则卷曲为主，定位于细胞核和细胞膜中。随着NaCl胁迫程度加深，宁夏枸杞的LbALDH3F1表达量呈先升后降的趋势，且在200 mmol/L NaCl胁迫时表达量最高。对LbALDH3F1进行遗传转化，发现转基因拟南芥对NaCl胁迫的耐受能力明显增强，超氧化物歧化酶表现出更高的活性，脯氨酸及叶绿素a含量在300 mmol/L NaCl胁迫下显著升高，而过氧化氢及丙二醛等含量在高盐胁迫下显著低于野生型拟南芥，表明LbALDH3F1具有提高植物抗氧化能力从而增强耐NaCl胁迫的能力。该研究结果为深入探讨宁夏枸杞LbALDH3F1基因功能及其在响应盐胁迫过程中的应答机制奠定了基础。

摘要:工业大麻（Cannabis sativa L.）是一种应用在造纸、医疗保健、纺织等领域的高价值经济作物。创制工业大麻新种质是开展品种选育和功能基因组研究的重要基础。本研究利用甲基磺酸乙酯（EMS）构建了中大麻资4号的突变体群体。通过设置8个EMS诱变剂浓度梯度处理，明确了0.8% EMS处理浓度对中大麻资4号诱变效果最好。对2000粒中大麻资4号种子进行诱变后，M₁共成苗644株，萌发率为32.2%，其中包括叶色、花序和株高变异单株90株，突变率为13.98%。对M₁突变体进行大麻二酚含量测定，获得3个高大麻二酚和2个低大麻二酚含量突变株；通过测序发现大麻二酚含量突变体中5个大麻素关键催化酶基因（CsPT4、CsOAC1、CsOLS1、CsCBDAS和CsTHCA）及其启动子区域DNA序列均未发生突变，但是大麻二酚含量突变体中以上5个催化酶基因的表达水平较对照出现显著变化。由此推断，EMS处理导致了突变体中影响大麻二酚代谢途径的调控基因突变进而调控大麻二酚合成途径催化酶的表达，最终表现为突变体花头中大麻二酚含量显著变化。本研究通过创制EMS突变体群体为工业大麻育种提供了优异种质资源，也为进一步解析大麻素合成代谢途径的调控机制及挖掘相关基因提供良好材料和基础。