斑茅割手密杂种后代真实性鉴定及遗传分析

以斑茅GXA87-36(♀)与割手密GXS79-9(♂)杂交获得的经形态鉴别为真杂种的后代材料GXAS07-6-1 (斑茅割手密杂合体)及其双亲为材料,利用体细胞染色体计数以及SSR、SRAP分子标记对杂种进行真实性鉴定,并利用SRAP分子标记对斑茅GXA87-36、割手密GXS79-9及其杂种后代遗传位点的传递进行分析。结果表明, GXA87-36体细胞染色体数为2n=60,GXS79-9体细胞染色体数为2n=64,其杂种GXAS07-6-1染色体2n=62,其杂交的染色体遗传方式为n+n;筛选出3对SSR引物和5对SRAP引物可分辨后代的真伪;利用71对SRAP引物扩增后代和双亲,检测到1 095个遗传位点,多态性位点数为800;母本有279个位点,其中有 79 %传递给其后代;父本有439个位点,其中有73%传递给后代;用NTSYS-pc2.10e软件计算Jaccard遗传相似系数,双亲间为0.474,后代与母本、父本间分别为0.696、0.752,表明后代GXAS07-6-1偏向父本遗传。     

甘蔗与斑茅杂交后代的SSR标记鉴定方法

为简化甘蔗与斑茅杂交后代鉴定程序、缩短鉴定时间,提高检测准确性,本研究在前期简化基因组调研测序开发的SSR引物基础上,选取部分引物对其在甘蔗DNA混液、斑茅DNA混液、主要栽培种及甘蔗与斑茅杂交后代DNA的扩增情况进行分析。结果表明,选取的381对引物在斑茅DNA混液和10个甘蔗栽培种DNA混液中有363对引物在斑茅混液中检测到扩增产物,其中86对只在斑茅混液检测到扩增产物。将上述86对引物在192个甘蔗栽培种中进行扩增分析,筛选得到4对仅在斑茅及甘蔗与斑茅的后代有特异扩增条带的特异性引物。本研究可实现简单、快速、准确鉴定甘蔗和斑茅杂交后代的斑茅血缘,有利于高效地获得真实的杂种后代,加快甘蔗和斑茅杂交后代育种进程。     

甘蔗割手密高贵化育种中分子细胞遗传学研究进展

甘蔗是世界上主要的糖料和重要的能源作物,通过有性杂交创制优异种质进而获得优异品种是甘蔗种质开发利用的有效途径。甘蔗高贵化是甘蔗野生种质开发利用的重要理论基础,它的提出极大地促进了甘蔗的育种进程。热带种和割手密作为甘蔗杂交的重要起始亲本,在高贵化中占据极其重要的地位。在高贵化过程中,通过不断地杂交与回交富集高贵种的高糖和高产基因,同时渗入野生种质的高抗和耐逆血缘,以获得综合性状优良的甘蔗品种。分子细胞学是鉴定种质高贵化是否成功和解释其遗传机制的主要技术手段,可大大缩短甘蔗育种周期。本研究综述了割手密高贵化的发展过程及其相关的分子细胞学研究进展,并对其发展前景进行了探讨。     

甘蔗与滇蔗茅杂交后代F_1、BC_1表型和GISH分析

滇蔗茅是甘蔗重要的近缘植物资源,在甘蔗种质创新和遗传改良中具有重要利用价值。为了鉴定甘蔗与滇蔗茅远缘杂交F_1、BC_1真实性后代种质并探明其遗传物质组成,本研究对远缘杂交组合亲本和后代材料进行了形态学观察、染色体计数、核型分析和染色体荧光原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)分析。结果:(1)表型鉴定结果显示,F1叶片具父本滇蔗茅特征,BC1后代叶片则趋于甘蔗品种。BC1的节间长度和株高表现出一定的杂种优势,茎径和锤度则逐渐趋于甘蔗品种(ROC10);(2)细胞学鉴定结果显示:父本云南95-20 2n=30,核型属2B类型。F1云野03-316 2n=54,属2B类型;3个BC1后代材料2n均为110,其中云野06-278属2B类型,云野06-277和云野06-279属2C类型。(3)GISH结果:在F1和3个BC1材料中均检测到15条滇蔗茅野生种外源染色体,但没有检测到重组染色体。以上结果表明F1和BC1是真实的杂交后代种质,杂交过程染色体遗传方式分别为n+n和2n+n。本研究可为滇蔗茅有利基因向甘蔗转移提供细胞学证据,为滇蔗茅在甘蔗杂交创新中利用方式的制定提供参考。     

海南甘蔗野生种资源的收集与遗传多样性初析

为了进一步丰富中国甘蔗野生资源库,充分了解和发掘具有良好品性的野生材料,对海南省海口、澄迈、临高、儋州、白沙等16个县（市）的甘蔗野生种质资源进行了采集,共采集白茅8份、斑茅39份、荻7份、割手密26份、芒14份（其中五节芒4份）,涉及5个属6个种,共94份。测定株高、茎粗、锤度、叶长和叶宽5个主要农艺性状,并对斑茅和割手密进行了相关性和遗传多样性分析。初步研究表明,海南甘蔗野生种资源性状差异显著,株高、茎粗、叶长和叶宽存在较大相关性,而锤度与其他指标不相关;斑茅和割手密具有较大的遗传多样性,变异系数分别为0.187~0.558及0.206~0.432;斑茅和割手密分别分为四类群和三类群,其中斑茅Ⅱ和Ⅳ类群具有较大的生物量,而割手密Ⅰ和Ⅲ类群具有良好的锤度品质潜力,可推荐作为甘蔗育种的上游材料。     

用基因组原位杂交方法分析甘蔗-斑茅杂种及回交后代的染色体组成

斑茅(Erianthus arundinaceus Retz)是甘蔗的近缘属植物,具有多种优良特性,是甘蔗育种的重要种质资源之一。本实验使用基因组原位杂交(GISH)技术分析了甘蔗-斑茅杂种及回交后代F1、BC1和BC2的染色体构成与传递行为。结果表明:在F1代,来自斑茅HN92-77的染色体数目介于28～30条,来自热带种Badila的染色体数目介于38～40条,体细胞染色体数为2n=68～70,基本符合n+n的染色体传递方式;在BC1和BC2代,来自斑茅的染色体数分别为22～28条和13～15条,来自甘蔗的染色体数分别是87～94条和98～101条,其体细胞染色体数2n分别为110～121条和112～115条,基本上分别符合2n+n和n+n的染色体传递方式。在所观察的渐渗系中,均存在有染色体丢失的现象,但未观察到染色体发生交换与重组。     

割手密与甘蔗杂交F1群体构建及遗传多样性分子检测

为了获得更多割手密优良野生血缘的杂交后代,本研究利用割手密‘云南82-116’作为母本与父本‘桂糖05-3595’进行杂交。通过SSR引物MSSCIR1结合毛细管电泳技术,对48个杂交后代进行真假杂种鉴定,并分析遗传多样性。实验扩增出28个SSR片段,多态性条带比例67.9%,F1代均为真杂种。父母本及子代遗传相似系数在0.00~0.97之间,平均为0.58,后代遗传相似性整体较高,但遗传差异较大。UPGMA聚类分析显示,37份子代同父本聚为一类,遗传距离较近,遗传相似性较高。后期可将该结果用于指导杂交选育过程,提高育种效率,有效引入割手密的优质血缘。     

甘蔗野生种质资源抗褐锈病基因Bru1的分子检测

在甘蔗栽培品种‘R570’上发现和定位的甘蔗抗褐锈病主效基因Bru1对世界上不同国家和不同地区的黑顶柄锈菌具有广谱抗性。针对该基因开发的两个分子标记能有效、稳定地检测和筛选含有该基因的种质资源。为筛选甘蔗野生种抗源种质,利用R12H16和9O20-F4两个标记对云南农业大学甘蔗种质资源圃保存的部分野生种质资源进行抗褐锈病基因Bru1的分子检测,包括割手密96份、蔗茅15份、滇蔗茅1份、斑茅11份、河八王4份、金茅2份、五节芒9份,共计138份。结果表明,有7份割手密含抗褐锈病基因Bru1,占参试材料的5.1%。本研究为甘蔗的转基因育种和抗褐锈病杂交育种提供优良抗源材料,为进一步开展甘蔗育种研究提供了科学依据。     

甘蔗复合体种质资源野生种的组织培养比较研究

本文比较了割手密、斑茅、蔗茅、五节芒、河八王等甘蔗种质资源野生种的幼叶组织培养条件, 首次建立了五节芒和河八王的组织培养体系。结果表明, 不同的野生种在愈伤组织诱导率、继代培养再分化能力及再生苗分化率方面均表现出不同, 说明甘蔗近缘野生种间在生理和遗传上存在着对培养条件反应的差异, 不同的资源材料要选择各自适合的培养体系。     

基于SSR标记的不同染色体数目割手密资源遗传多样性分析

甘蔗野生种割手密抗逆性强,是一种重要的甘蔗种质资源。本研究用23对简单重复序列标记(SSR)引物及优化后的降落PCR体系,对采自中国、缅甸、尼泊尔、印度4国不同地区的100份割手密材料(染色体数目2n=40~106),进行了遗传多样性分析。结果表明供试材料均显示出良好的多态性:共扩增出937条带,其中有920条多态性标记,多态率达97.77%,多态信息量(PIC)为89.87%;供试材料的遗传相似性系数在0.41~0.94之间,平均为0.68。经UPGMA聚类将供试材料划分为4个类群10个亚类,其聚类方式呈现出明显的区域性,群体可分为高海拔地区割手密(云南,贵州,四川,西藏,尼泊尔)、低海拔沿海地区割手密(福建,广东,海南)、缅甸地区割手密,并对割手密的染色体数、分布范围和亲缘关系进行了讨论。     

甘蔗野生种质植物光合特性与原生长地年平均光强的关系

测定了原生长地不同的割手密、斑茅、蔗茅和五节芒等甘蔗野生种质植物的单叶净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间隙CO2浓度和水分利用效率,并探讨了与其原生长地年平均光强的关系.结果表明:各野生种光合特性与原生长地年平均光强关系密切,各野生种光合特性及水分利用效率均随原生长地年平均光强的变化而变化.其中割手密变化最大,蔗茅变化最小,斑茅和五节芒居于其间.由此认为,在甘蔗野生种质植物中,割手密可能是比较新的种,具有较强的生态适应性,蔗茅则可能是比较古老的种,生态适应性较弱.     

甘蔗与蔗茅杂交F2BC1代的染色体遗传分析

为更有效的将蔗茅杂交后代应用于现代甘蔗新品种的选育及对旧有甘蔗品种进行改良提供科学依据,采用压片法制备甘蔗与蔗茅(2n=20)杂交的F2及F2BC1子代及其亲本材料的染色体玻片,对其杂交获得的F2及F2BC1世代材料进行染色体数目的传递分析,以探索其染色体传递机制。结果表明,各后代材料的体细胞染色体数目均不恒定;双亲染色体在F2代04/14中以“2n+n”方式进行传递,在F2BC1代中均以“n+n”的方式进行传递。研究结果可为这些材料在甘蔗育种中的进一步利用提供细胞学依据。     

含斑茅血缘的甘蔗回交后代遗传多样性SSR分析

利用SSR分子标记对44个含斑茅血缘的甘蔗回交后代和38个常规甘蔗栽培种进行遗传多样性分析。结果显示,在80对SSR引物中筛选出17对扩增带型清晰、多态性较好的引物,共扩增出40条多态性条带,每对引物的扩增条带数介于1～5条之间,平均2.4条。引物检测到的有效等位基因数(Ne)介于1～3.1,平均值为1.809 8;多态性信息量(PIC)介于0～0.611,平均值为0.307 9;Shanoon指数(I)介于0～1.238 2,平均值为0.591 2;Ne's基因多样性指数(H)介于0～0.677 8,平均值为0.357 4。82份试验材料之间的遗传相似系数介于0.425～0.975之间,平均值为0.679,含斑茅血缘甘蔗回交后代品系间的平均遗传相似系数为0.700,常规甘蔗栽培种间的平均遗传相似系数为0.673,而含斑茅血缘甘蔗回交后代与常规甘蔗栽培种间的平均遗传相似系数为0.666。采用非加权组平均法(UPGMA)聚类分析表明,在遗传相似系数为0.59处,所有材料被划分为2个类群,‘台糖95-8899’独成一类,其他81个材料划分为另外一个类群,定为A类群;在遗传相似系数0.612处,A类群被划分为2个亚类群,‘崖城03-191’独成一类,其余80个材料划分为另外一个亚类群。本研究基于SSR分子标记技术,揭示了含斑茅血缘的甘蔗回交后代的遗传多样性,为含斑茅血缘的甘蔗回交后代的杂交利用提供了一定的参考依据。     

具有斑茅种质的耐旱甘蔗品系的选育

经过固定光照(12h, 25min)和随后的递减光照(递减率15s或30 s/d)等处理, 诱导甘蔗属热带种的Badila、 IJ76-315等品系和甘蔗属中国种的广东竹蔗、江西竹蔗等品系开花, 用作母本; 采取调整种植期、剪叶等措施, 延迟甘蔗属的割手密和蔗茅属的斑茅开花, 用作父本. 实施热带种与割手密, 热带种与斑茅, 中国种与割手密, 中国种与斑     

基于ISSR标记的割手密种质资源遗传多样性分析

割手密(Saccharum spontaneum L.)是甘蔗栽培品种的原始亲本之一,当前仍是甘蔗遗传改良的重要种质资源,为了对割手密的遗传多样性进行鉴定,本研究运用ISSR分子标记的方法,测定了24份割手密的遗传多样性,结果表明:14个ISSR引物共扩增出227条带,其中多态性条带为224条,多态性百分率为98.67%;24份材料的Nei指数(h)介于0.27~0.94,遗传相似系数集中在0.3~0.5之间;基于UPGMA聚类分析,在遗传距离0.70处,可以将24个材料分成4个类群;说明割手密有着相对丰富的遗传多样性,能够广泛用于甘蔗的遗传育种改良。     

甘蔗野生种质植物光合特性与原生长地年平均气温关系

测定了原生长地不同的割手密、斑茅、蔗茅和五节芒等甘蔗野生种质植物的单叶净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间隙CO2浓度和水分利用效率,并探讨了与其原生长地年平均气温的关系.结果表明:各野生种光合特性与原生长地年平均气温关系密切,光合特性及水分利用效率均随原生长地年平均气温的变化而变化,其中割手密变化最大,蔗茅变化最小.由此认为,割手密气孔调节能力强,适应性也最强,可能是4种甘蔗野生种质植物中比较新的种,而蔗茅气孔调节能力弱,适应范围较窄,可能是比较古老的种.     

甘蔗斑茅的杂交利用及其杂种后代鉴定系列研究Ⅲ.甘蔗斑茅远缘杂交后代细胞遗传分析

以甘蔗与斑茅杂交和回交后代为供试材料，进行染色体计数与核型分析，结果表明，在5个供试材料中，海南斑茅92-105的体细胞染色体数2n＝60=60m，属原始的1A型染色体，其他材料的核型均属2B型。以拔地拉（2n=80=70m+10sm）为母本、海南斑茅92-105为父本的杂交后代崖城96-66的体细胞染色体数目为2n=70=68m+2sm；以崖城96-66为母     

基于5S rDNA-FISH定位的缅甸割手密倍性鉴定

割手密抗逆性强、染色体数目变化范围广、倍性水平丰富,是甘蔗改良育种中重要的亲本材料。为探究缅甸割手密的倍性关系,本研究选取5个不同染色体数目类型的缅甸割手密材料进行荧光原位杂交5S r DNA定位。研究结果表明材料2015-95(2n=48)有6个杂交位点,材料2015-61(2n=56)有7个杂交位点,材料2015-25(2n=64)有8个杂交位点,材料2015-68(2n=80)有10个杂交位点,材料2015-31(2n=96)有12个杂交位点。说明缅甸割手密的染色体基数是x=8,5份材料分别是六倍体(6x)、七倍体(7x)、八倍体(8x)、十倍体(10x)和十二倍体(12x)。研究结果对缅甸割手密的采集、保存及利用具有一定参考价值。     

斑茅野生种质资源遗传多样性的ISSR分析

斑茅具有抗病、抗虫、抗逆等有利基因,是甘蔗遗传改良的重要种质资源,为了对斑茅的遗传多样性进行鉴定,本研究运用ISSR分子标记的方法对24份斑茅无性系材料的遗传多样性进行鉴定,结果表明:14个ISSR引物共扩增出210条带,其中多态性条带为201条,多态性百分率为95.71%;24份材料的Nei指数(h)介于0.30~0.79,遗传相似系数集中在0.3~0.5之间;基于UPGMA聚类分析,在遗传距离0.77处,可以将24个材料分成5个类群,在24份材料中找到44条特异带;说明斑茅有着相对丰富的遗传多样性,能够广泛用于甘蔗的遗传育种改良。     

应用降落PCR和正交设计优化甘蔗“割手密”SSR-PCR反应体系

甘蔗野生种割手密抗逆性强,在甘蔗抗逆育种中具有较好的应用前景;割手密SSR分子标记技术体系的建立及优化可为割手密指纹图谱绘制、种质鉴定、遗传多样性及亲缘关系分析提供技术支持。本研究以21份割手密材料用改良CTAB法提取DNA,采用降落PCR和正交试验设计对扩增反应体系主要成分的浓度(DNA模板,引物,Mg2+,d NTPs,Taq聚合酶)进行了优化。结果表明建立的割手密Touchdown SSR-PCR分子标记技术体系操作简便,扩增条带清晰且多态性丰富,有较强的稳定性和可重复性,可为割手密资源的相关研究提供技术支持。