2025, 26(3):405-418. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240621002
摘要:杜鹃花是中国十大名花之一,观赏价值极高,深受人们喜爱。杜鹃花属内物种数量多、种间自然杂交频繁、部分种类园艺化程度很高,且品种命名不统一,使得国家和地区间的品种交流受到一定影响。SSR标记在种质鉴定、遗传多样性分析、分子标记辅助育种等方面具有优势。本文综述了近20年来SSR标记在杜鹃花属植物中的研究进展。目前,利用各类生物数据库信息、二代测序技术,及其他方法开发杜鹃花属SSR标记共约509对,部分标记在近缘物种中的引物通用性在50%到100%不等。在杜鹃花属物种保护方面,SSR标记被应用于物种保护策略研究、交配系统研究和基因交流研究,为物种遗传多样性保护提供科学依据。SSR标记还被应用于杜鹃花属杂交后代真实性鉴定和性状-标记关联分析等方面,在叶片褪绿和花色等性状上展开研究。对未来SSR标记的应用前景进行了展望,在以杜鹃花属濒危物种为重点大力开发属内SSR标记、开展重要性状关联辅助育种、构建DNA指纹图谱加强品种鉴定等方面深入研究,以期为杜鹃花属植物的研究、保护和遗传育种提供参考。
2025, 26(3):419-430. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240624001
摘要:镉、铅等重金属对土壤的污染越来越严重,它们不仅干扰植物的生命周期,而且降低作物产量,甚至导致植物死亡。因此,植物自身进化出一系列防御机制来抵抗重金属胁迫。植物的转录因子MYB是逆境胁迫的关键调控因子,它可与下游靶基因共调控来应对重金属胁迫,从而赋予植物对重金属的耐受性,减少重金属对植物的危害。了解植物应对重金属胁迫(尤其是镉胁迫)的分子机制是植物生物技术研究和农业育种的首要目标。本文主要从MYB家族成员的鉴定和特征、MYB的功能及调控靶基因的机制、MYB如何通过光合、激素等调控靶基因参与重金属胁迫应答等方面进行综述;深入探讨在植物对重金属胁迫的适应机制中,MYB转录因子通过信号通路(活性氧稳态、脱落酸、赤霉素信号转导、光合作用等)结合靶基因或启动子元件,参与植物对重金属的吸收调节、运输和螯合的机理。本文为进一步开发和利用MYB转录因子以增强植物对重金属胁迫耐受性提供了理论基础。
胡亮亮,黄宇宁,薛仁风,陈天晓,曹榕,宋倩楠,王素华,葛维德,王丽侠,程须珍,陈红霖
2025, 26(3):431-440. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240615001
摘要:针对辽宁省野生小豆及其近缘野生种濒危情况日趋严重的问题,对辽宁省14个市的36个区(县)开展了野生小豆及其近缘野生种的抢救性搜集,并对搜集的资源进行了豆象抗性鉴定。结果表明,野生小豆Vigna angularis var. nipponensis主要分布于辽中和辽东地区,尤其是在辽东沿海区域,而近缘野生种Vigna radiata var. sublobata和Vigna minima则主要分布于辽西地区;共搜集到262份野生小豆及其近缘野生种种质资源;城市化进程的加快以及人类活动的影响是导致辽宁野生小豆及其近缘野生种濒危的主要原因;野生小豆及其近缘野生种在生长习性、茎秆、荚色和粒色等方面与栽培小豆Vigna angularis var. angularis具有明显差异。此外,本研究还对搜集的野生小豆及其近缘野生种进行了豆象抗性鉴定,筛选出2份高抗豆象和1份抗豆象资源,这是国内外首次发现的抗豆象小豆资源。本研究结果为我国野生小豆及其近缘野生种的珍稀濒危资源保护和利用提供了重要依据,同时为小豆抗豆象育种提供了珍贵的种质资源。
2025, 26(3):441-454. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240613001
摘要:对1307份江西地方食用豆种质资源进行调查分析,江西食用豆种质资分布在11个地级市的89个县(市、区),其中上饶市、宜春市、赣州市、九江市、吉安市和抚州市资源数量较多;江西食用豆资源分布数量随着海拔的升高而减少。江西食用豆种质资源涵盖7个属12个种,豇豆资源生态适应性强、分布区间广、数量最多;除豇豆外,江西低海拔地区绿豆、藊豆、小豆资源较为丰富,中高海拔地区普通菜豆、利马豆资源较为丰富。各地市食用豆多样性指数较高的集中在海拔0~500 m;上饶市、宜春市、九江市、吉安市和萍乡市的豇豆、绿豆、饭豆和豌豆资源较为丰富,鹰潭市、新余市、景德镇市和南昌市的豇豆、绿豆资源较为丰富,赣州市的豇豆、藊豆、黎豆资源较为丰富,抚州市的豇豆、饭豆、普通菜豆资源较为丰富。着重对数量最多的449份豇豆资源进行了质量性状和数量性状分析,8个质量性状的遗传多样性指数依次为粒色>嫩荚色>花色>叶片形状>荚形>成熟荚色>粒形>生长习性;数量性状中荚长和百粒重的变异系数最大,具有较大的改良潜力。根据农艺性状、品质、抗性和产量等综合表现,筛选出不同作物种类的优异种质资源30份。这些食用豆优异种质资源具有较大的挖掘潜力,对于加速江西食用豆种质资源的创新利用具有重要意义。
2025, 26(3):455-469. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240614001
摘要:分析江西省芝麻种质资源表型性状的多样性,构建可靠的芝麻核心种质,为促进芝麻种质资源高效利用提供参考。以736份来源于江西省各县(市)的芝麻种质资源为试验材料,对24个表型性状进行多样性分析;从3种取样方法,6种取样比例和8种聚类方法中筛选出最佳方案构建初始核心种质;对原始种质和初始核心种质的多个参数进行均值T检测和方差F检测,同时通过主成分分析比较两个群体的特征值、贡献率和累计贡献率;在此基础上,选取吉安地区的核心种质进行分子验证,利用12对多态性标记对吉安地区64份原始种质及其16份核心种质进行基因型数据分析。结果显示,736份江西省芝麻地方种质的表型变异较大,遗传多样性较丰富,表型性状的遗传多样性指数范围为0.5129~2.0833,变异范围为4.83%~41.52%,且数量性状的遗传多样性指数(1.7140~2.0833)整体高于质量性状(0.5129~1.1054);“多次聚类优先取样法+15%取样比例+可变类平均法+欧式距离”构建的110份初始核心种质能够代表原始种质的多样性;原始种质和初始核心种质的主成分比较分析显示,两者的累计贡献率分别为80.533%和82.631%,表明初始核心种质可解释原始种质80%以上的遗传信息。抽样开展的分子分析结果显示,16份核心种质保留了64份原始种质96.25%的多态性位点,两者多态性参数值基本接近,且均值T检测均无显著性差异,遗传相似程度基本接近,说明16份核心种质在分子水平上可代表64份原始种质的遗传多样性。因此,进一步表明110份核心种质可以代表736份江西省芝麻种质资源的遗传多样性加以利用。
王世壮,聂亚敏,黄婧芬,张巧玲,郑崇珂,谢先芝,王艳艳,邢梦,陈文熹,陈子易,郑晓明,王文生,杨庆文,乔卫华
2025, 26(3):470-480. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240602001
摘要:水稻是盐敏感植物,土壤盐渍化对水稻产量影响巨大。发掘并聚合耐盐基因的优异单倍型,创制耐盐种质,对于水稻耐盐品种选育及我国盐碱地的高效利用都具有重要意义。本研究首先对水稻3K数据库的236份核心种质进行苗期及大田耐盐鉴定,筛选出一份来自澳大利亚的强耐盐种质‘71011’,其在150 mmol/L NaCl处理条件下存活天数25.5 d,耐盐等级5.2, 大田盐胁迫浓度为0.3%~0.5%条件下耐盐存活率100%;利用236份核心种质对已报道的、功能清晰的20个耐盐基因进行单倍型分析,筛选出AKT1、CPK12、MYB48、P5CS1、SIK1、SKC1、SNAC1、HKT1共8个与耐盐性状相关联的基因单倍型。然后利用耐盐品种‘盐丰47’与普通品种‘农垦57’作为亲本,分析序列差异、验证表达量并构建重组自交系,最终开发出AKT1、MYB48以及HKT1三个耐盐相关基因的分子标记,并利用分子标记聚合耐盐基因优异单倍型,创制出强耐盐的新品系。研究结果为水稻耐盐育种提供了可利用的分子标记、耐盐品种资源与创新种质。
金京花,李淑芳,赵亚东,王迪,张妤,金国光,李鹤南,全成哲,张强
2025, 26(3):481-495. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240602002
摘要:水稻种质资源是水稻遗传改良及新品种选育的重要基础,研究水稻种质资源遗传多样性对拓宽稻种资源的遗传背景具有重要作用。本研究采用多种分析方法对1775份水稻种质资源的20个重要农艺性状进行了遗传多样性分析,发现所有种质资源农艺性状的变异系数差异较大,范围为4.42%(谷粒厚度)~89.75%(空粒数),空粒数具有较丰富的遗传变异;遗传多样性指数的变化范围为1.585(空粒数)~2.069(抽穗期),抽穗期具有较丰富的多样性。通过对11个省(市)种质的单独分析发现,吉林省种质的有效穗数及穗粒数等7个性状具有较丰富的多样性;云南省种质的始穗期及穗长等4个性状具有较丰富的多样性;黑龙江省种质的抽穗期等3个性状具有较丰富的多样性。对不同类型种质的分析发现,地方品种的剑叶长度、株高等11个性状具有较丰富的多样性,选育品种的生育期性状、有效穗数等9个性状具有较丰富的多样性。相关分析表明,149个相关系数达到极显著(P<0.01)水平,其中始穗期等3个生育期性状与其他农艺性状相关程度较高。主成分分析发现,前6个主成分累积贡献率达79.309%,且与生育期相关的性状贡献率最大。通过聚类分析,1775份水稻种质被划分成3个类群,其中东北三省及北京和杭州的种质为类群Ⅰ,该群种质的始穗期、分蘖数及有效穗数等10个性状的遗传多样性较丰富,可为今后水稻种质资源创新及新品种选育提供优异种质。第Ⅱ类群仅包含宁夏种质,说明宁夏种质资源与其他省(市)的种质资源亲缘关系较远,可为今后拓宽水稻种质资源遗传基础起到重要作用。第Ⅲ类群包含河北、山东、云南、江苏及新疆种质,此类群种质谷粒长度的遗传多样性较丰富,可为今后水稻品质育种提供丰富的种质。
2025, 26(3):496-506. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240924001
摘要:从国家水稻数据中心审定公告中提取 2000-2023年间福建省审定水稻品种的主要农艺性状、稻瘟病抗性及稻米品质性状等数据进行统计分析,揭示不同年份这些性状的演化趋势及品种的分布频次,为今后福建省水稻新品种的选育提供思路和参考。结果表明, 24年间福建省共审定609个水稻品种,按亚种类型分为籼稻593个、籼粳交14个、粳稻2个,按育种方式分为杂交稻580个、常规稻29个。福建选育和种植的品种以籼稻为主,三系杂交稻育种是福建育种的强项。609个品种的产量主要集中在450~650 kg/667 m2,随着年份的推进,产量总体呈上升趋势;4个产量构成性状年际间变化趋势为:2000-2013年,亩有效穗总体呈下降趋势,每穗粒数、千粒重总体呈上升趋势,2014-2023年,亩有效穗、每穗粒数和千粒重总体比较平稳,结实率年际间呈波动状态。产量与穗长、每穗粒数、结实率和千粒重呈极显著正相关,与亩有效穗呈极显著负相关。稻瘟病抗性表现为中抗及以上的水稻品种有228个,优质稻品种有310个;6个稻米品质性状年际间呈波动状态,2019-2023年审定的水稻品种整精米率、碱消值、胶稠度呈上升趋势,垩白度、透明度呈下降趋势,直链淀粉含量比较平稳,稻米品质性状优质达标率逐步提高。
赵娟莹,李金彪,李皓翔,王绘艳,张晓娟,范昕琦,梁笃,郭琦,柳青山,张一中
2025, 26(3):507-518. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240621001
摘要:油菜素内酯(BRs,brassinosteroids)是植物体内存在的一种重要激素,在调控植物生长发育及抵抗多种环境胁迫过程中发挥作用。BZRs转录因子是BRs信号途径中的关键调节因子,通过调控靶基因的表达传递BRs信号。为了深入研究高粱BZRs基因的生物学特性及功能,本研究从高粱基因组中鉴定获得10个BZR基因。组织特异性表达分析显示,SbBZR3、SbBZR4和SbBZR10在多个组织中高表达,且均在籽粒发育过程中的表达量较高。同时,基于340份高粱种质资源的重测序结果及籽粒性状表型数据,鉴定SbBZRs的优异等位变异,结果表明,SbBZR3的优异等位变异SbBZR3-SNP404(T)与粒长显著相关,SbBZR10的优异等位变异SbBZR10-SNP660(A)与粒长、粒宽和千粒重显著相关,且在进化过程中SbBZR3-SNP404(T)和SbBZR10-SNP660(A)均受到了人工选择。本研究不仅为揭示高粱BZRs基因的作用机制奠定了基础,也将为利用优异等位基因改良籽粒大小、促进高产高粱新种质的创制提供参考。
2025, 26(3):519-529. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240619001
摘要:干旱是青藏高原地区影响青稞稳产增产的最主要逆境因子之一。鉴定青稞抗旱代表性种质资源、培育抗逆新品种,是提高青稞抗旱性的有效措施。本研究对由246份青稞种质组成的自然群体开展苗期与成株期抗旱性鉴定,系统分析了青稞种质资源不同发育阶段的抗旱性特征。在苗期通过相对离子渗漏率对群体抗旱性进行逐级分类;在成株期测定株高、穗长、单穗粒数、千粒重4个产量相关性状,利用多种分析方法综合评价成株期抗旱性,并建立了成株期抗旱性综合评价模型和筛选指标。结果表明,成株期干旱胁迫导致抗旱相关指标显著降低5.39%~18.87%,其中穗长对干旱胁迫最为敏感和显著相关。此外,4个成株期抗旱性状的种质间变异系数范围在11.98%~24.96%之间,说明不同种质间的抗旱性也存在明显差异。苗期和成株期分别鉴定到21份和36份极强抗旱或强抗旱材料,84份和71份极弱抗旱或弱抗旱材料。结合苗期和成株期抗旱性鉴定结果,共鉴定出3份均表现极强抗旱或强抗旱材料,26份均表现为极弱抗旱或弱抗旱材料。相关性分析表明,苗期的相对离子渗漏率和成株期的综合抗旱性评价D值之间相关性不显著。以上鉴定到的抗性材料,可为抗旱育种提供亲本材料,并为解析青稞关键生长时期抗旱作用机制提供基础研究材料。
2025, 26(3):530-538. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240619002
摘要:为更好地保护、开发和利用乌饭树资源,采用基因分型测序(GBS,genotyping by sequencing)技术对采集于5个地区的70份乌饭树野生种质进行了SNP分子标记开发,利用开发的标记研究了乌饭树种质的遗传多样性和群体遗传结构。结果显示,通过测序数据分析共筛选得到9752个高质量SNP标记用于后续研究;乌饭树5个群体均具有丰富的遗传多样性,平均有效等位基因数为1.523,平均期望杂合度为0.219,平均观测杂合度为0.231,其中江苏溧阳群体的遗传多样性最高。分子方差分析显示整个群体的遗传变异主要来自个体间(65.45%)。群体间遗传分化系数显示5个群体间遗传分化程度高,其中江苏溧阳与江西上犹群体间的遗传分化系数最高,为0.406。系统进化树(邻接法)显示乌饭树种质聚类为3个进化分支,种质的聚集与其地理来源无确定性关系;群体结构分析将乌饭树种质分为3个亚群,主成分分析结果与群体结构的结果类似,不同地区的乌饭树种质在3个亚群中均有分布,显示了乌饭树资源存在着广泛的基因交流。本研究可为今后乌饭树良种选育和资源保护提供参考。
王碧君,章秋平,刘威生,刘硕,刘宁,张玉萍,张玉君,徐铭,马小雪,刘家成,赵海娟
2025, 26(3):539-553. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240616001
摘要:为了探讨杏叶片形态的遗传多样性,方便杏种质资源收集和品种识别,本研究以142份杏种质资源为材料,对杏叶片的28个表型性状进行了调查,基于图片识别技术对杏品种资源叶片形态特征进行快速评价。表型性状多样性分析结果表明,28个表型性状中13个质量性状和8个数量性状的变异系数均高于10%,表明142份杏品种资源的叶片表型存在丰富的遗传多样性。相关性分析发现叶片面积、叶片周长、叶片长度、叶片宽度4个性状间存在极显著的正相关;叶基形状、叶基角度与叶片长/宽呈极显著负相关;叶片圆度与叶尖长短呈显著负相关。主成分分析结果显示第1主成分由叶片大小相关性状组成;第2主成分为叶片颜色相关性状;第3和4主成分分别反映了叶片形状与叶片锯齿高度。根据聚类分析将杏种质资源大致划分为大叶-楔形类、小叶-浅绿类、大叶-深绿类、小叶-深绿类、小叶-圆形类、大叶-心形类、大叶-截形类和混杂类群等8个类群,第Ⅷ类群被分为6个亚群。本研究增加叶尖长短、叶缘锯齿深浅、叶片最宽处位置3个叶片质量性状作为识别不同杏品种的依据,对于今后我国杏种质资源的叶片形态评价与品种识别具有一定的参考价值。
2025, 26(3):554-565. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240620004
摘要:探讨燕山板栗(Castanea mollissima Bl.)资源表型多样性,并运用多种分析方法对其重要坚果表型性状进行靶向性评价。采集118份燕山板栗品种资源的坚果表型性状数据(11个描述型性状和15个数值型性状),结合遗传多样性指数、主成分分析、隶属函数、聚类分析等方法进行评价,旨在依据各品种坚果表型特性匹配适宜的利用方式。结果表明,11个描述型性状的多样性指数范围为0.33(茸毛多少)~1.14(坚果颜色),变异系数范围为11.63%(筋线明显程度)~51.07%(接线形状)。15个数值型性状变异系数范围为3.09%(出仁率)~24.69%(种壳重),其中种壳重、单蓬重、种仁重和单粒重的变异系数大于20%;遗传多样性指数范围为1.85(底座宽)~2.09(坚果长);大多数值型性状之间存在显著或极显著的相关性。主成分分析结果显示前4个主成分的累积贡献率达80.768%,其中第1主成分的贡献率最大,可作为坚果大小相关的综合指标。坚果经济性状综合得分较高的品种资源包括尖栗、南垂5号、兴隆1号、马兴栗、燕栗1号、大板红、燕丽、平泉(葛)、抚宁薄皮和替码实生。
2025, 26(3):566-574. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240618001
摘要:浙江楠是我国珍稀濒危物种,研究浙江楠群体的遗传多样性和遗传结构,可为有效保护和利用浙江楠种质资源提供科学依据。本研究采用自主开发的15对SSR引物,对浙江楠10个群体共计175份种质资源进行毛细管电泳检测,解析浙江楠群体的遗传多样性和遗传结构。15对引物在175份浙江楠种质中共检测到113个等位基因位点(Na),平均每对引物含2.371个有效等位基因(Ne),多态引物信息含量(PIC)为0.323~0.844,平均值为0.629。浙江楠群体表现出中等程度的遗传多样性(平均观测杂合度=0.621,平均期望杂合度=0.478),平均群体内近交系数(Fis)为-0.237,平均群体近交系数(Fit)为0.082,杂合率较高,群体间表现出较高的遗传分化系数(Fst=0.275)和低水平的平均基因流(Nm=0.763)。分子方差分析表明浙江楠种群内个体间差异是主要的遗传变异来源,占总变异的78.7%(P<0.001)。群体结构分析与聚类分析将10个不同种源的浙江楠群体分为3个类群,群体间存在一定的基因渐渗。生境破碎化和人为干扰可能是造成浙江楠濒危的主要原因,应采取就地保护和迁地保护相结合的措施,保护浙江楠的遗传多样性。
2025, 26(3):575-588. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240626001
摘要:InDel标记已广泛用于果树分子标记辅助育种等研究领域,然而针对我国传统特色果树杨梅的相关研究报道甚少。本研究通过103份杨梅核心种质全基因组重测序及生物信息学分析,共获得了大小分布在1~50 bp 范围内的25831 个InDel。不同染色体上的InDel变异频率介于1/11297~1/8903;其中,CM025856.1染色体上发生InDel变异频率最高。通过注释分析发现有1312个InDel 分布在基因外显子区域,另有21055和6659个InDel分别分布在基因间区和内含子区域。经GO注释,上述InDel生物过程主要涉及细胞过程(Cellular process)和代谢过程(Metabolic process);分子功能主要包括结合(Binding)和催化活性(Catalytic activity)。经KEGG 通路分析发现,InDel 所在的基因区域的功能主要为次生代谢、碳代谢和核质运输等。通过全基因组关联分析,获得20个与杨梅果实成熟期性状显著关联的InDel,其功能注释主要涉及线粒体、质体结构基因,三磷酸核苷水解酶和细胞分裂素信号蛋白等。进一步验证显示InDel EP-18标记对杨梅果实成熟期性状鉴定准确率较高,达89.25%;通过基因预测结果发现该位点注释为早期结瘤素家族(Early nodulin)基因。本研究筛选获得的InDel EP-18标记将为杨梅分子辅助育种提供重要的理论依据。
2025, 26(3):589-601. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240619003
摘要:为挖掘油茶含油量及脂肪酸代谢的关键基因,对3个关键发育时期的油茶种仁进行转录组分析,并对富集的脂肪酸代谢关键基因表达量、含油量和各脂肪酸组分比例进行相关性分析。转录组分析表明,共获得17772个差异表达基因,其中11006个基因上调表达,6766个基因下调表达。GO分析表明,3个比较组共有的1302个差异表达基因富集到195个GO条目,每个比较组特有的差异表达基因分别富集到14个、1个和17个GO条目。KEGG分析显示,3个比较组共有的差异表达基因富集在类黄酮生物合成、苯丙烷生物合成、二芳基庚烷和姜酚生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成以及谷胱甘肽代谢5条通路中。此外,在脂肪酸合成关键时期的Em0707vsEm1003比较组中,差异表达基因富集在脂肪酸生物合成、脂肪酸代谢、生物素代谢和丙酮酸代谢4条通路中,其中12个差异表达基因参与脂肪酸代谢通路;进一步测定不同时期种仁含油量和脂肪酸组分,并进行相关性分析,表明ACC、KASIII、PATE、KAT2和SAD基因的表达量与种仁含油量和油酸呈极显著正相关,KASIII、ACC、PATE和KAT2基因与棕榈酸呈极显著负相关,可能是调控油茶含油量及脂肪酸代谢相关的关键基因。上述研究为油茶遗传改良提供了科学依据。
2025, 26(3):602-610. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240604001
摘要:大豆对光周期的敏感性限制了优良大豆品种的推广种植。本研究通过降低大豆对光周期的敏感性,创制早熟且产量稳定的大豆新品种,扩大优良品种的种植范围。利用CRISPR/Cas9技术获得3个大豆GmphyA2基因纯合突变体。创制的GmphyA2突变体由于碱基缺失导致移码突变,均编码无PHY结构域的截短蛋白。本研究比较了GmphyA2突变体和野生型‘Jack’的生育期、株系和产量相关性状。与野生型相比,GmphyA2突变体在开花前期的GmFT2a和GmFT5a基因表达量显著提高,导致其开花时间提前5~6 d,成熟期也提前了6~11 d。尽管整体生育期有所缩短,但GmphyA2突变体的有效分枝数和单株粒数都显著增加,且单株粒重与野生型相比没有明显差异。这些结果表明,利用CRISPR/Cas9技术编辑GmphyA2创制了生育期缩短单株产量不变的大豆新种质,为早熟高产育种提供了新的基因资源。