摘要:董玉琛院士是我国作物种质资源学科的奠基人之一。本文系统回顾并解析董玉琛院士在考察收集作物种质资源、建立作物种质资源保存体系与规范以及研究利用作物种质资源等方面的突破性工作，并借以揭示我国作物种质资源工作对生物多样性保护的特殊贡献。

摘要:甘薯［Ipomoea batatas （L.） Lam.］作为全球重要的粮食作物，其种质资源的创新与利用对保障粮食安全、提升产业效益和应对环境挑战具有重要意义。然而，当前甘薯种质资源的研究与利用仍面临诸多问题。首先，甘薯种质资源的收集与保存尚未完全覆盖其遗传多样性，部分地方品种和野生近缘种面临流失风险；其次，评价体系尚不完善，传统表型鉴定方法效率较低，难以满足大规模育种需求；此外，尽管分子生物学与基因组学技术发展迅速，但其在甘薯种质资源创新中的应用仍处于起步阶段，重要性状相关基因的挖掘与利用亟待加强。本文系统综述了甘薯种质资源的研究进展，主要内容包括以下三个方面：一是甘薯种质资源的多样性、收集与保存现状，分析了现有种质库的覆盖范围及保护策略；二是鉴定与评价技术体系，重点探讨了表型与基因型相结合的高效鉴定方法；三是新种质的创新与利用，包括远缘杂交、分子标记辅助选择和基因编辑等技术的最新进展及其在育种中的应用。本文通过总结现有研究成果与不足，旨在为甘薯种质资源的精准鉴定与高效利用提供参考。

摘要:甘薯是重要的农作物，其野生近缘种数量庞大，蕴含着丰富的基因变异。本研究利用公开发表的、基因组组装质量较高的两个甘薯野生种进行了比较基因组分析。发掘了覆盖全基因组的1798184个SNP，同时还发掘了2076个易位和84个倒位，倒位中包含2106个基因，富集分析显示这些基因主要富集于次级代谢产物的生物合成等通路。其中34段倒位的断点位于基因内部，可能影响到基因的结构。两个基因组之间存在10226个插入型和11411个缺失型的结构变异，对这些结构变异进行了注释，并对可能影响基因功能或表达的结构变异进行了基因富集分析，结果发现这些可能受影响的基因主要富集于次级代谢产物通路，DNA修复和复制等相关功能的基因也出现了富集。通过统计两个野生种和其他近缘种共线性基因对的同义替换率（Ks）和四倍简并位点颠换率（4DTv），说明番薯属植物的共同祖先在发生了全基因组三倍化事件之后才分化成不同的种。以上研究将为甘薯野生近缘种优异变异的发掘和物种分化研究提供有力支撑。

摘要:苯丙氨酸解氨酶（PAL， phenylalanin ammonia-lyase）是苯丙烷代谢途径中的关键酶和限速酶，在植物生长发育、抗逆等方面发挥重要作用。本研究在甘薯全基因组中筛选PAL基因家族成员，对甘薯PAL基因家族成员的理化性质、系统进化、保守结构域、染色体定位及基因表达进行了分析。结果表明：在甘薯全基因组中共鉴定出33个PAL成员，不均匀地分布于2、6、9和15号染色体上，PAL蛋白理化性质差异小，保守基序和基因结构相近。IbPAL启动子上存在多个逆境胁迫应答、激素响应和生长发育调控相关的顺式作用元件。甘薯IbPAL与拟南芥、三浅裂野牵牛和三裂叶薯PAL基因存在共线性关系。甘薯转录组数据显示，IbPAL基因在甘薯中的表达存在组织特异性，IbPAL19、IbPAL13、IbPAL7在储藏根的表达量明显高于未分化根和须根。qRT-PCR结果显示IbPAL基因受到干旱和盐胁迫的诱导，在不同胁迫处理下表达模式不同。本研究为进一步探明甘薯PAL家族基因的功能提供了参考，为甘薯遗传改良奠定了基础。

摘要:甘薯［Ipomoea batatas （L.） Lam.］易受多种生物和非生物胁迫影响，导致产量和品质下降，因此挖掘抗逆基因并解析其功能机制，对培育甘薯抗逆新品种、保障产业可持续发展至关重要。SAUR（small auxin up RNA）基因作为生长素信号通路的关键调控因子，在调控植物生长发育和非生物胁迫响应中具有重要作用。本研究首先克隆了IbSAUR76基因，通过烟草瞬时表达发现IbSAUR76基因编码的蛋白定位于细胞核和细胞膜。组织特异性表达分析显示，IbSAUR76基因在甘薯根、茎、叶、叶柄和茎尖组织中均有表达，其中在茎尖中的表达量最高；在60 d、75 d、90 d和105 d 块根中均有表达，其中在90 d块根中的达量最高。IbSAUR76启动子序列分析发现该基因上游区域包含多个逆境和激素响应相关的顺式作用元件。进一步的qRT-PCR分析显示，IbSAUR76响应干旱和盐胁迫，为了深入探究其在甘薯中的分子机制，构建了IbSAUR76的诱饵载体，通过mating法从甘薯cDNA酵母文库中筛选获得27个与IbSAUR76相互作用的候选蛋白，并对其中两个与非生物胁迫相关的互作蛋白IbERF2及IbHOS15进行了酵母双杂交回转验证。本研究丰富了对IbSAUR76基因功能的认识，为深入解析IbSAUR76在甘薯中的功能和作用机制提供了理论基础。

摘要:质体甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPCp，plastid glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase）在植物生长发育、能量代谢和逆境响应中起重要作用。本研究以栗子香为材料，成功克隆了IbGAPCp1基因的开放阅读框（ORF）序列。亚细胞定位研究表明，IbGAPCp1编码的蛋白质定位于叶绿体中。定量PCR分析显示，IbGAPCp1在甘薯不同组织中均有表达，其中叶片中的表达量最高；随着块根的发育，IbGAPCp1基因的表达逐渐升高，在105 d时达到最高水平。为进一步探索IbGAPCp1基因的调控机制，克隆了长为1940 bp的IbGAPCp1基因启动子序列Pro-IbGAPCp1。顺式作用元件预测结果表明，Pro-IbGAPCp1中含有多个与光响应、激素响应及分生组织表达等相关的元件。干旱和盐胁迫处理下IbGAPCp1基因的表达动态结果显示，IbGAPCp1基因对干旱和盐胁迫均有一定的响应。进一步通过构建诱饵载体并利用酵母单杂交技术筛选出了35个与IbGAPCp1启动子区相互作用的上游调控因子，其中包括乙烯不敏感蛋白2、CCCH型锌指蛋白47及MYB44等。这些因子与植物的生长发育、次生代谢、能量产生及多种逆境响应相关。本研究为深入探讨IbGAPCp1在甘薯非生物胁迫中的功能及作用机制提供了理论基础。

摘要:由组培驯化苗或原原种苗直接繁育大田种苗的甘薯脱毒苗生产技术已成为一种新的推广应用技术。为探明不同品种甘薯组培驯化苗和原原种苗的大田长势、产量和品质的差异，本研究以红瑶、鸣门金时、高系14、胜利百号、玛莎莉、烟薯25、普薯32、济薯26、商薯19、金海美秀、蓉粉一号、宁紫薯4号共12个品种的组培驯化苗和原原种苗为试验材料，测定光合指标等数据，并利用方差分析、主成分分析和相关性分析比较光合特性、产量和品质差异。结果表明：（1）光合特性方面，鸣门金时、胜利百号、宁紫薯4号和普薯32组培驯化苗的光合作用和光合色素含量均显著高于相应原原种苗，而商薯19组培驯化苗显著低于相应原原种苗。（2）鲜薯产量方面，鸣门金时、胜利百号和宁紫薯4号组培驯化苗的产量比相应原原种苗分别高30.95%、21.90%和14.67%，但商薯19组培驯化苗的产量比相应原原种苗低10.42%。（3）鲜薯品质方面，宁紫薯4号组培驯化苗的粗淀粉含量、红瑶组培驯化苗的可溶性糖含量、玛莎莉组培驯化苗的可溶性糖含量和粗蛋白含量以及普薯32组培驯化苗的粗蛋白含量均显著低于相应原原种苗；金海美秀组培驯化苗的粗淀粉含量显著高于原原种苗，但还原糖含量和可溶性糖含量显著低于原原种苗；鸣门金时组培驯化苗的干物率显著高于原原种苗。（4）不同等级脱毒苗的光合特性、产量和品质相关性分析结果表明，组培驯化苗中只有水分利用率与干物率呈显著负相关，原原种苗中净光合速率、水分利用率、羧化效率等参数对鲜薯品质都有显著性影响。本研究可为不同的甘薯品种的组培驯化苗和原原种苗的高效利用提供理论依据。

摘要:多倍体育种是木薯种质创新的重要途径。为探讨木薯多倍化对植株表型、生长势、主要光合生理指标等的影响，本研究对8个木薯二倍体及其诱导获得的同源四倍体资源的28个质量性状和18个数量性状进行了鉴定评价，对植株生长势、光合作用相关生理指标等进行了比较分析。结果表明，8个木薯品种间在40个表型性状上表现差异，裂叶形状在二倍体与同源四倍体间差异明显，同源四倍体较对应二倍体大多表现出裂叶比例降低、株高变矮、块根数量减少等表型性状。8个品种中新选048、华南12号同源四倍体地下部重显著大于对应二倍体，南植199、华南14号同源四倍体干物质含量显著高于对应二倍体。植株生长势指标调查发现，多数同源四倍体株高显著低于对应二倍体；多数同源四倍体同期叶片数少于对应二倍体，并于8月底至10月初达到叶片持有量最高点；染色体加倍对各品种茎粗的影响规律不明显。8个同源四倍体的净光合速率均表现为显著高于对应二倍体。本研究明确了8个木薯二倍体品种及其同源四倍体的表型差异及生长发育特征，解析了染色体加倍对植株的影响和发生规律，为木薯多倍化研究提供了材料和理论基础。

摘要:构建自交分离群体是木薯新品种选育的重要途径之一。对食用木薯桂木薯11号品种自交分离群体的99份资源进行表型性状鉴定，利用变异系数、遗传多样性指数、相关性与主成分分析、SSR分子标记、聚类分析等进行遗传多样性分析，并筛选优异种质。结果表明，食用木薯品种桂木薯11号自交分离群体的99份资源在43个性状指标上表现出差异。33个质量性状在不同类型上均有分布，各类型分布频率分布范围为1.01%~98.99%，其中不结实性的分布频率最高；遗传多样性指数范围为0.06~1.59，其中分叉级别遗传多样性指数最高，结实性最低。10个数量性状变异系数范围为13.49%~62.30%，其中分叉高度变异系数最高，节间距最低；遗传多样性指数范围为1.78~2.09，其中裂叶长度最高，主茎分枝角度最低。主成分分析共提取到15个主成分，主茎内皮颜色、幼茎颜色、叶脉颜色、顶端叶颜色等27个表型性状可作为该自交分离群体鉴定的主要指标。SSR分子标记遗传多样性分析表明，24对引物共扩增出148条条带，多态性比例达83.56%。桂木薯11号品种自交分离群体资源间遗传相似系数范围为0.48~0.91，其中94号与亲本桂木薯11号遗传相似系数最高，为0.78；143号最低，为0.59。本研究通过对桂木薯11号品种自交分离群体的鉴定评价，筛选出一批特异性种质和中间材料，丰富了我国木薯种质资源遗传多样性，为食用型木薯新品种选育提供了研究基础。

摘要:通过室内离体接种方法对137份GR891木薯自交后代进行了木薯疫霉根腐病抗性评价，并对其中93份高抗和抗病材料的10个主要性状进行了变异系数、遗传多样性指数等遗传多样性分析。结果表明，137份材料中56份表现高抗（40.88%），37份为抗病（27.01%），33份为中感（24.09%），9份为感病（6.57%），2份为高感（1.46%）。在93份抗性材料中，10个主要性状变异系数在14.46%~77.63%之间，遗传多样性指数为0.60~2.04，说明GR891木薯自交后代中抗性材料具有丰富的遗传变异。相关性分析显示，3对性状呈极显著相关，3对性状呈显著相关，其中单株鲜薯重与茎粗、单株鲜薯数量呈极显著正相关，相关系数分别为0.490和0.680。主成分分析表明株高、茎粗、主茎高、单株鲜薯数量和单株鲜薯产量为木薯表型变异的主要特征，3个主成分的累计贡献率达74.52%。聚类分析将93份抗性材料分为3大类，第Ⅰ类综合性状较差，包含7份材料；第Ⅱ类综合性状优异，在产量性状和抗病性方面表现突出，具有较高的利用价值，包含4份材料；第Ⅲ类包含82份材料，其中Ⅲa在产量性状和抗病性方面表现较好，展现出显著的高产潜力，包含9份材料。本研究结果为木薯抗疫霉根腐病种质的鉴选及抗性遗传分析提供了科学依据。

摘要:“采后生理腐烂”（PPD， postharvest physiological deterioration）严重制约木薯商品化进程。本研究以木薯新选048自交系的166个种质为研究对象，观察评价木薯块根采后贮藏0 d、6 d、12 d、18 d、24 d和30 d的生理腐烂程度，并取样测定块根的相关生理指标。结果显示，X045、X126、X077、X088和X147出现褐化时间较晚，且于贮藏第30 d褐化面积均小于10%（PPD一级），耐贮性较好；而X024、X062、X085、X100和X133出现褐化时间较早，贮藏24 d时褐化面积均达50%以上，30 d褐化面积达100%（PPD六级），耐贮性差；这些种质可作为木薯耐贮性育种的优异资源。耐贮藏种质干物质和淀粉含量较低，β-胡萝卜素含量较高。MDA含量、抗氧化酶（SOD、CAT、POD）活性在贮藏后期显著上升，不耐贮藏种质酶活性增幅更大。相关性分析表明，种质褐化面积与干物质含量、淀粉含量、POD酶活性极显著正相关，与SOD和CAT酶活性、MDA含量显著正相关，与β-胡萝卜素含量显著负相关。可见，木薯块根干物质含量、淀粉含量高的种质较容易发生采后生理腐烂，PPD抗性差。研究结果为木薯耐贮性育种、抗PPD机制解析奠定基础，对于木薯壮大发展具有重要意义。

摘要:木薯（Manihot esculenta Crantz）作为重要的粮食与经济作物，其种质资源保存意义重大。目前小滴玻璃化法是操作最为简便、应用最广的茎尖超低温保存手段，但并未对木薯茎尖小滴玻璃化法进行系统优化。为此本研究首先对木薯茎尖小滴玻璃化法超低温保存过程中的关键步骤进行优化，结果发现，在加载液处理前增加4 h蔗糖预培养搭配PVS2植物玻璃化溶液冰上冷冻保护50~60 min，能显著提升冷冻保存效果，但15个木薯品种的适用性测试结果不理想。因此本研究随后对茎尖超低温保存后的再生培养基进行优化，发现再生培养基中去除奈乙酸（NAA）和添加较低浓度的6-苄氨基嘌呤（6-BA）可避免冷冻后茎尖形成愈伤组织从而提高再生率，最终得到优化再生培养基RMB2：0.09 μmol/L 6-苄氨基嘌呤+0.23 μmol/L赤霉素+4.4 g/L MS培养基+30 g/L蔗糖+7 g/L琼脂。木薯COL777、SC8002经冷冻保存后在RMB2上培养再生率分别为86%和69%。RMB2的7个木薯品种的测试发现，有4个木薯品种经冷冻保存后茎尖再生率达到30%以上。综合来说，80%的木薯品种经优化后超低温保存技术冷冻保存后获得30%以上的再生率，这一结果也使小滴玻璃化法具有更加广泛的品种适用性。本研究构建的小滴玻璃化法超低温保存体系简便高效，可有力推动木薯种质资源超低温保存工作的开展，更好地保护木薯种质资源。

摘要:为明晰淀粉专用型马铃薯性状表现差异及亲缘关系远近，进而为淀粉专用型马铃薯新品种的选育与品质改良提供参考及育种材料。本研究以26份淀粉专用型马铃薯为材料，通过田间农艺性状、品质性状测定以及简单重复序列（SSR）标记分析，基于表型以及分子标记进行遗传多样性分析。结果表明，供试材料表型性状的变异系数介于9.15%~94.14%之间，其中分枝数最大，干物质含量最小；遗传多样性指数在1.71~2.09之间，其中主茎数最高，分枝数最低；基于表型性状将供试材料分为4类，类群Ⅰ表现为淀粉含量高，类群Ⅱ株高和主茎数较高，类群Ⅲ的干物质和淀粉含量较低，类群Ⅳ的茎粗和分枝数表现最佳。31对SSR引物扩增出408个多态性位点，多态性位点比率为85.18%，平均每对引物扩增出13.16个多态性位点，各引物的多态性信息含量介于0.1016~0.4024之间。基于SSR标记检测结果将供试材料分为4个类群，类群Ⅰ仅包括红色薯皮的青薯9号；类群Ⅱ包含22份马铃薯材料，其中21份由甘肃、宁夏、山西、黑龙江省选育，均来源于北方一作区；类群Ⅲ为定薯4号，表现为紫红色芽眼；类群Ⅳ为2份引进材料。两种聚类结果在群的划分上有一致性，但亚类的划分上有差异，其中有17份材料在两种聚类条件下均被划分到同一类群。本研究结合表型和SSR标记，可以更全面真实地反映种质资源之间的遗传差异。

摘要:马铃薯晚疫病数量抗性受微效多基因控制，通过表型评价选择效率低下。为创制马铃薯数量抗性种质资源，本研究选用8个亲本材料杂交构建了9个杂交群体，在基于离体叶片抗性鉴定评价晚疫病抗性的基础上，结合SNP位点检测进行分子辅助选择。基于数量抗性基因PCR产物测序，检测了60个抗、感杂交后代材料8个数量抗性基因的19个单核苷酸多态性（SNP）位点，结果表明StAOS2-SNP691、StAOS2-SNP692、StGP28-SNP794、PLOX1-SNP8344有利等位基因与抗性存在正向关联，杂交后代群体中抗病材料的有利等位基因纯合基因型占比为9.56%，高于后代群体中的感病材料（5.65%），同时高于亲本材料（7.89%），联合8个基因19个SNP标记的系统发育分析可将60份材料聚类为3个抗病分支和3个感病分支。结合表型、育种系谱和数量抗性基因分子标记计算与抗晚疫病相关的育种值，筛选出育种值高且具有有利等位基因纯合基因型的PC2312-3、PC2312-15、PC2313-19等优异单株，为马铃薯数量抗性群体遗传改良提供了材料。

摘要:马铃薯是世界第四大主粮作物，拥有较高的产量潜力，为应对未来的粮食安全挑战，需要选育具有稳定抗病性的早熟高产马铃薯品种。为助力马铃薯新品种选育，明确目前中国马铃薯选育品种现状，以中国知网（CNKI）数据库中227篇马铃薯选育文献为研究对象，利用GraphRAG和Qwen2-70B-instruct构建知识图谱并使用Gephi实现可视化。基于所构建的知识图谱，分析近几年中国选育的马铃薯新品种的系谱、抗性和生育期，结果表明2004-2024年马铃薯新品种选育使用较多的亲本为冀张薯8号、斯凡特、费乌瑞它和早大白等，马铃薯选育品种大多对晚疫病有抗性，且生育期大多为中晚熟、晚熟。本研究探索了使用大语言模型快速构建马铃薯新品种选育研究知识图谱的实现路径，并对227个马铃薯选育品种进行分析，为马铃薯种质资源未来的发掘利用提供参考。