潘博文,魏冰心,苏宝峰,鞠延仑,刘崇怀,樊秀彩,张颖,孙磊,姜建福,房玉林
2024, 25(4):668-677.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20231024001
摘要:嫁接有利于增强树体对生物及非生物胁迫的适应能力,提高葡萄产量和品质。葡萄砧木品种多样复杂,识别难度较大,深度学习能够快速提取图像的深层特征,被广泛应用于植物图像分类识别领域。本研究以30份葡萄砧木成龄叶图像作为研究对象,通过采集叶片图像,构建了一个包含13547张的葡萄砧木叶片图像的数据集。采用GoogleNet、ResNet-50、ResNet-101以及VGG-16等4个卷积神经网络对其进行自动识别。结果表明:精度最高的分类网络为ResNet-101,在最优模型参数(学习率:0.005,最小批次:32,迭代次数:50)下精度达到97.5%。ResNet-101模型检测的30个品种中,平均预测精确率为92.59%,有7个品种的预测精确率达到100%;平均召回率为91.08%,有8个品种的召回率达到100%,叶片的叶面纹理、叶脉以及叶缘部分对品种识别的影响最大。以上结果证实,深度学习网络模型可以实现对葡萄砧木的自动实时识别,为葡萄砧木品种的保护、利用、分类研究以及其他农作物的品种识别提供参考。
王环,许艺凡,张江妹,李凤,马小河,黄丽萍,王敏,荀志丽,赵旗峰
2024, 25(7):1092-1105.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20231122002
摘要:为了探究葡萄种质资源果实香气成分的遗传多样性,以62份葡萄种质资源作为试验材料,采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术检测样品中的挥发性物质,进行显著性分析。鉴定葡萄种质资源幼叶上表面颜色、幼叶上表面光泽、幼叶花青素着色和成熟果肉香味等8个农艺性状,将其与挥发性物质进行相关性分析,并进一步通过非度量多维尺度分析(NMDS,non-metric multidimensional scaling,stress<0.2)和正交偏最小二乘-判别分析(OPLS-DA,orthogonal partial least squares-discriminant analysis)筛选出特征挥发性物质。结果表明,在62份葡萄种质资源中共检测到7类99种挥发性物质,主要是醇类、酯类和萜烯类,含量分别为13.83 mg/L、13.53 mg/L、8.99 mg/L。各类挥发性物质之间存在显著的差异。8个农艺性状与香气物质相关性分析结果显示,幼叶上表面颜色、上表面光泽、花青素着色、果皮颜色、果肉香味与萜烯类、酯类及酮类具有显著相关性。非度量多维尺度分析可以明显区分幼叶花青素着色极弱的种质和幼叶花青素着色中的种质。以变量投影重要性VIP(Variable importance in projection)>1,P<0.05为标准,筛选到17种主要的挥发性物质,其中正己酸乙酯的VIP值最高(4.07),萜烯类中橙花醇VIP值最高(2.07)。本研究结果可为改善浆果香气品质性状和葡萄种质资源的创新提供一定的理论参考。
2024, 25(11):1815-1829.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20240222002
摘要:为探究不同果形葡萄的种质特点和性状差异,以国家葡萄种质资源圃(郑州)的666份种质资源为材料,对果实的纵径、横径、单粒重和种子粒数等进行统计分析和综合评价,并对果实形状相关基因的表达量进行分析。结果表明,葡萄栽培品种果形类型丰富,可分为圆形、扁圆形、长圆形、近圆形、长椭圆形、椭圆形、倒卵形、卵圆形、弯形、鸡心形和束腰形11种,野生种质果实基本为圆形,仅刺葡萄中有少量椭圆形和鸡心形种质。欧亚种较欧美杂种果形类型更丰富;酿酒葡萄果实主要为圆形和椭圆形,较鲜食葡萄果形类型少。圆形(3.9 g)和鸡心形(3.4 g)葡萄平均单粒重较小,长圆形(6.3 g)和倒卵形(7.1 g)葡萄平均单粒重较大。葡萄单粒重与纵径、横径呈正相关,不同果形葡萄的单粒重与纵径、横径的一元回归方程存在一定差异;葡萄种子数量以2~3粒居多,其中,具有5~6粒种子的种质多为圆形果,无核品种的果实以椭圆形居多。对葡萄果形候选基因进行实时荧光定量分析,发现基因VvFUL1A、VvSUN在长果(长圆形和弯形)与圆果(椭圆形和近圆形)品种中的表达量有显著差异,可能是调控葡萄果形的重要候选基因。本研究为将来葡萄育种工作以及围绕果形开展的研究工作提供了一定参考。
2023, 24(2):532-549.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220806001
摘要:葡萄是世界上栽培范围最广的果树之一,种质资源丰富。种质资源圃长期进行种质资源的收集与保存工作,积累野生种、地方品种、育成品种、育种材料、珍稀资源和近缘植物等资源,但传统的种质资源信息常以纸质形式呈现,并不便于信息管理,随着互联网技术的发展,线上种质数据库在信息共享、性状评价、种质保护与利用等方面逐渐展现出了明显优势。在国内外的种质资源数据库中,有各种类型的葡萄相关数据库。数据库不仅向决策部门、品种审定机构等提供数据信息,也为种质资源和生物技术研究人员、种质库管理以及种子、饲料、酿酒等企业服务。本文主要选取了覆盖范围较广的欧洲葡萄数据库(The European Vitis Database)、国际粮食和农业植物遗传资源数据库(Genesys PGR)、美国农业部种质资源信息网(GRIN,Germplasm Resources Information Network)、中国作物种质资源信息系统(CGRIS,Chinese Crop Germplasm Resources Information System) 4个数据库进行功能介绍与信息统计,对数据库收录的原产地、属种、果色、用途、香气、植物学特性等进行数据分析,以期促进种质创新技术研发,提高种质资源的共享效率,为在线数据库的高效利用以及我国数据库未来的建设提供参考。
2023, 24(5):1355-1366.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230301001
摘要:对吐鲁番地区核心葡萄品种资源的香味性状进行综合评价研究,为葡萄香味品种选育提供可靠数据,以提高育种效率。以27份葡萄品种资源为试验材料,通过果实香味表型鉴定、萜类物质测定、主要萜类物质调控基因位点分型测定研究,对资源进行综合鉴定,研究品种间的香味性状差异,筛选优异香味育种材料。27份品种表现草莓香、无香、玫瑰香、混合香等4种香型。共检测到26种萜类物质,在4种香型品种中均有分布,但在物质种类和含量上存在显著差异,玫瑰香型品种的萜类物质种类和含量高于草莓香型和无香型品种;玫瑰香型品种间也存在显著差异,香味浓郁品种的萜类物质种类和含量高于香味清淡品种;混合香型品种的橙花醇、香茅醇、玫瑰醚含量高于其他3种香型品种的平均含量。里那醇、香叶醇、橙花醇、香茅醇、玫瑰醚等为玫瑰香型品种的主要萜类物质。27份品种的主要萜类物质调控基因位点基因型表现为显性纯合型T/T、显性杂合型G/T、隐性纯合型G/G。阳光玫瑰和早康宝为T/T型,无核白、红地球、巨峰、白香蕉、无核白鸡心、SP1153为G/G型,其他品种均为G/T型。研究认为阳光玫瑰、早康宝是理想的玫瑰香味育种材料,早收麝香、香妃、贵妃玫瑰、意大利、绿洲宝石、无核翠宝等品种具有浓郁或较浓郁的玫瑰香味且携带香味显性杂合基因G/T,可以考虑用作育种材料,通过自交或品种间杂交,选育香味品种,将能提高育种效率。葡萄DXS基因KASP SNP分型检测是鉴定玫瑰香型品种或杂交后代单株的有效手段。
高鹏华, 张 颢, 晏慧君, 陈宇春, 范元兰, 鄢 波, 邱显钦
2021, 22(4):1157-1166.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201212001
摘要:TGA(TGACG motif-binding factor)转录因子是bZIP转录因子家族中重要的一组,对植物病原菌侵染具有广谱抗性。本研究鉴定了‘月月粉’月季(Rosa chinensis ‘Old Blush’)TGA家族成员,并对其理化性质、亚细胞定位、进化特征和表达模式进行分析。鉴定获得7个RcTGAs,均包含bZIP1(cl21462)和DOG1(pfam14144)的保守结构域,氨基酸大小为324~545aa,分子量在36.68~60.17KD之间,等电点在5.52~8.96之间,二级结构主要为α-螺旋,均为亲水性蛋白,主要位于细胞核内。进化分析将来自‘月月粉’月季、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、野草莓(Fragaria vesca)、水蜜桃(Prunus persica)、苹果(Malus domestica)的TGAs分为6个亚组。qPCR实验表明,灰葡萄孢菌侵染月季花瓣RcTGA4表达量无显著变化,RcTGA6随侵染时间的延长表达量呈下降趋势。RcTGA1/2表达呈显著上升的趋势,RcTGA3/5/7呈现先上升后下降的趋势,表明RcTGA1/2/3/5/7可能在月季-灰霉菌互作过程中发挥了重要作用,这5个基因可作为进一步抗病研究和功能分析的候选基因。通过VIGS沉默RcTGA2基因,灰葡萄孢菌侵染48 h后,月季花瓣病斑直径显著增大,表明RcTGA2与月季对灰葡萄孢菌的抗性有关。
秦晗, 张文姗, 王猛, 熊思灿, 胡丹丹, 孙秀丽, 胡莲莲, 孟金陵, 邹珺
2020, 21(1):94-104.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20191024003
摘要:硫代葡萄糖苷(简称硫苷)是在十字花科植物中广泛存在的一类次级代谢物,在植物防御体系中发挥着重要的作用。在本研究中,通过高效液相色谱(HPLC)技术,我们检测分析了十字花科芸薹属4个油用物种(甘蓝型油菜、埃塞俄比亚芥、芥菜型油菜、白菜型油菜)67个代表性品种3个器官(根、叶、种子)3个环境(2014年湖北武汉、2016年湖北武汉、2016年湖北襄阳)下的硫苷种类及含量。共检测到11种主要的硫苷,显著性检验结果显示:不同年份间硫苷含量分布差异极显著、但在同一年武汉与襄阳两个地点间差异不显著;不同物种间硫苷的类型差异明显;甘蓝型油菜、埃塞俄比亚芥不同品种间硫苷含量分布差异极显著,但受测的芥菜型油菜、白菜型油菜不同品种间硫苷含量分布差异不显著;同一个品种不同器官间的硫苷总量差异极显著,同一器官不同硫苷的含量差异也极为显著。这些结果表明硫苷在不同物种、不同器官、不同品种间都展现了丰富的变异,同时硫苷也受到了极显著的环境影响。每个物种或物种的不同器官内都有其代表性的特殊硫苷成分,如甘蓝型油菜中的2-羟基-3-丁烯基硫苷, 埃塞比亚芥以及芥菜型油菜中的2-丙烯基硫苷,白菜型油菜中的3-丁烯基硫苷。其中一些特殊硫苷成分具有有益的生物学功能,它们的存在为通过种间杂交的方式将其向甘蓝型油菜中聚集提供了可能性。我们以在埃塞俄比亚芥与芥菜型油菜中所显著检测到的具有抗病功能的2-丙烯基硫苷为例进行展示,这种硫苷成分在高、中、低硫苷的甘蓝型油菜品种材料中含量都几乎为0,而在含有埃塞俄比亚芥与白菜型油菜亚基因组导入片段的包含3个世代183个株系的再合成甘蓝型油菜(新型甘蓝型油菜)中,有170个株系检测到了显著高于品种材料的2-丙烯基硫苷成分,这展示了通过种间交流的方式向目标物种中导入特殊硫苷成分的可行性。以上这些结果将为分析利用芸薹属不同油用作物中的硫苷并创建具有特殊硫苷成分的芸薹属作物提供信息和新的视角。
2020, 21(2):275-286.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190430002
摘要:葡萄属野生资源在整个葡萄属(Vitis L.)的系统演化中占有十分重要的地位。葡萄属野生资源分布广泛,种间杂交容易,形态变异较为复杂,造成分类工作难度较大。长期以来,部分野生种的分类一直存在争议。本文从世界葡萄属植物的分类历史出发,对葡萄属野生种分类研究进展进行了综述,指出研究过程中存在的问题并提出相应建议,以期为葡萄属野生资源的保护、利用,以及分类、起源进化研究等提供参考。
孟聚星, 张国海, 樊秀彩, 张颖, 张晓利, 刘崇怀, 姜建福
2020, 21(6):1539-1548.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200422002
摘要:我国是葡萄属植物的起源地之一,也是世界上葡萄属植物种类最丰富的国家之一。栽培葡萄遗传基础狭窄,而葡萄野生近缘种中含有大量栽培葡萄所迫切需要的优异基因,是拓宽栽培葡萄遗传基础的重要基因库。由于生态环境被破坏,一些重要野生葡萄居群濒临灭绝。本文通过实地调查和查阅标本及文献资料,对我国葡萄野生种植物的分布特征进行研究。结果表明,我国葡萄野生种类有 42 个种、1 个亚种和 13 个变种,区系特有种类占所有种类总数的 26.8%。大部分种类分布在中国-日本森林植物亚区。其中,华东地区种类最多,并以此为中心向四周扩散,种类逐渐减少。各区系葡萄野生种物种组成相似性较高,地域性不强,其中江汉平原亚地区与秦岭-巴山亚地区的葡萄野生种物种组成相似性最高。毛葡萄在 29 个地区、亚地区中均有分布,是分布最广的种类,但部分种类分布狭窄。本结果对于开展中国葡萄野生种保护和利用具有一定意义。
项晓冬, 高玉坤, 崔江慧, 任根增, 魏世林, Zakeyeldinn E. A. Khalid, 常金华
2019, 20(4):960-974.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181204003
摘要:多倍体杂交育种已成为葡萄新品种选育的重要途径,本研究使用20个形态学性状和25对SSR分子标记,对二倍体玫瑰香、四倍体玫瑰香、巨峰、四倍体玫瑰香与巨峰杂交F1巨玫和F2群体进行遗传变异分析。形态学性状分析表明,在F2群体中14个形态学性状变异系数高于20%,F2群体平均Shannon信息指数为1.14,平均Nei’s遗传多样性指数为0.62,群体有丰富的遗传多样性。性状之间表现出显著的相关性,幼叶叶背绒毛密度与新梢节间绒毛密度(r=0.203)极显著相关,与成龄叶下表面绒毛密度(r=0.128)显著相关,主成分分析可以在二维上直观反映出F2单株与亲本表型的相似程度。25对SSR标记共扩增出127条带,平均多态性信息含量(PIC)为0.26,后代群体平均Shannon信息指数为0.49,平均Nei’s遗传多样性指数为0.32。形态学性状和SSR聚类分析发现,F2群体中大部分单株与F1巨玫相似,同时也出现一些与父母本遗传距离较远的单株,为未来葡萄四倍体品种选育提供了良好材料。