甘蔗与斑茅杂交染色体组构成特征研究

斑茅是甘蔗重要的野生种质资源,渗入斑茅血缘来提高甘蔗抗性是目前甘蔗育种的重要途径之一。对甘蔗与斑茅杂交后代进行染色体分型有利于高效利用斑茅的各种优异性状。本研究利用斑茅特异引物鉴定斑茅与甘蔗杂交高世代材料的真实性,通过荧光原位杂交对甘蔗与斑茅染色体进行分型,以探究斑茅和甘蔗染色体在子代中的遗传与分离,并分析其染色体组结构特征。结果表明,杂交群体中有30份为斑茅的真实后代,包含斑茅染色体从1～10条不等,说明其后代群体基本服从n+n的遗传方式,占整个真实后代群体的60%。斑茅与甘蔗发生染色体水平的重组约16.67%,并且斑茅与不同血缘甘蔗重组的概率趋近一致。割手密种特异探针共定位结果表明,斑茅血缘的渗入降低了近现代栽培甘蔗种中热带种血缘与重组血缘的占比,并同时提高了割手密血缘的比例。本研究分析的甘蔗与斑茅杂交后代中不同血缘染色体组的遗传及结构特点,为提高斑茅种质资源在甘蔗育种中的开发利用提供了细胞遗传学基础。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

广东割手密SSR遗传多样性分析

割手密是甘蔗近缘野生种之一,在甘蔗育种中具有重要地位和作用。本研究采用Genomic-SSR和EST-SSR两种类型分子标记对来自广东各个地区的67个割手密种质进行分析。在20对SSR引物上共检测到341个多态性条带,每个引物上的平均多态性为17.05,其中11个Genomic-SSR的平均多态性为20.82,9个EST-SSR的平均多态性为12.44。广东割手密在Genomic-SSR上的多态性显著高于EST-SSR上的多态性。MantelTest分析表明:通过Genomic-SSR、EST-SSR以及Genomic-SSR+EST-SSR三种方法所计算的试验材料的遗传距离矩阵之间都呈极显著相关(p<0.01),说明应用两种类型SSR获得的各个材料间的遗传关系具有较高的一致性。广东割手密在20对SSR引物上的遗传多样性指数介于0.1064~0.2916之间,平均多样性指数为0.1943;各个材料间的遗传距离为0.0063~0.3082之间,平均为0.1935。UPGMA聚类分析表明:广东割手密之间的遗传关系和地理来源存在一定的相关,由南向北存在较为显著的地理分化。     

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。     

甘蔗抗旱丰产高糖优异育种材料的筛选创制

福建农业大学甘蔗综合研究所在甘蔗育种程序中，应用种间杂交和回交方法，将野生种割手密抗旱基因导人甘蔗栽培种，注重抗旱性的早期选择，定向选择抗旱高产株系，通过主成分分析筛选出丙二醛含量和相对质膜透性作为抗旱生理指标，采用聚类回归方法从大量育种中间材料中综合应用MDA含量，质膜透性、叶片形态指标、叶绿素荧光动力学测定等辅助育种选择技术，通过全国性的联合试验、鉴定评价，筛选创制出产量高、品质优、抗旱性强、宿根性强的6份优异育种材料。     

黔蔗自育及引进品种的遗传基础分析

分析了黔蔗系列品种的细胞质源、基础种质和亲缘系数.结果表明:黔蔗系列品种的细胞质源主要是路打士、春尼、班扎马新黑潭和中国种(不祥);遗传组成源主要由甘蔗属的1 1个热带种、2个印度种、2个割手密种和2个中国种共17个原种构成;亲缘关系中,与热带种的亲缘系数为51.65％～68.75％,与割手密的亲缘系数为9.375％～...     

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。     

利用分子标记数据逐步聚类取样构建甘蔗杂交品种核心种质库

甘蔗杂交品种是商业品种选育的重要亲本资源,为了有效管理和评价这类资源,本研究使用SSR分子标记数据,依据不同相似性系数,采用逐步UPGMA聚类法对161份甘蔗杂交品种(136份来自前期构建的初级核心种质库和25份为新引入国家甘蔗种质资源圃的材料)构建核心种质库,以随机取样方法为对照。在核心种质库质量检测中,用Nei’s多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数、总条带数、多态性条带数、多态性条带比例、变异系数符合率、极差符合率、方差差异百分率和均值差异百分率评价分析。结果表明,161份材料在20个SSR位点上具有丰富的多态性,获得294个条带,其中290个为多态性条带,平均多态性条带比例达98.64%;依据3种相似性系数(Jaccard、SM、Dice)和2种取样方法获得8个核心种质库,在核心种质库质量检测中Shannon-Wiener多样性指数、总条带数、多态性条带数表现出较高的检测效率,而其他指标相对较低,8个库中依据Jaccard或Dice相似性系数构建的核心种质库质量最优,该库由107份材料组成,Nei’s多样性指数(0.9785)和Shannon-Wiener多样性指数(4.1854)在P<0.05概率条件下与原库(分别为0.9801和4.4074)无显著差异,而且与原库的均值差异百分率为0 (<20.00%),极差符合率为94.32% (>80.00%),对原库分子和农艺性状遗传多样性都具有较好的代表性,可为后续甘蔗杂交品种资源的准确评价、优异基因发掘和开发利用提供重要的前期基础。     

野生割手密种质生产性能评价

为野生割手密资源的合理利用以及中国草本能源植物的开发与利用提供参考,以21份野生割手密种质为材料,对21份野生割手密种质的生产性能进行评价。结果表明：所有供试材料均能完成整个生长发育周期,材料SAGS08081生育期最长,长达167天,材料SAGS08068生育期最短,为127天,前后相差达40天;供试的21份割手密种质材料生长高度以及速度变化规律基本一致,拔节期至开花期生长速度最快;生产性能指标中,变异幅度较大的是单株干重和分蘖数,变异系数分别为52.39%和46.30%;变异幅度最小的指标是茎节数,变异系数仅为14.99%;不同割手密材料单株产量差异较大,单株鲜草产量为98.30~1238.90 g,平均单株鲜重为481.27 g,单株干草产量为45.39~335.62 g,平均单株干重为165.51 g;聚类分析可将所有材料分为两大类,Ⅰ类材料的各项指标明显优于Ⅱ类材料。     

不同基因型甘蔗组织中ATP酶活性的研究

不同基因型甘蔗叶片中的Mg~(2+)-ATP酶和Ca~(2+)-ATP酶活性与早熟高糖特性有密切的联系。原种中的春尼酶活性最高,其次是黑车里本,蔗糖分很低的野生种晋江割手密酶活性最低。五个杂交品种的这两种ATP酶活性介于春尼和晋江割手密之间;其中,早熟品种的酶活性明显较高,尤以最早熟的福引79/8最高。 在福引79/8和POJ2878幼苗的幼茎     

棉属野生棉与栽培棉种间杂交新种质创造研究

棉属(Gpssypium)野生资源具有的抗病、虫,抗旱及优质纤维等遗传特性,通过种间杂交可转育到栽培棉,以丰富和改善现有栽培棉品种的遗传特性或创造新的优异种质材料供育种利用。本文报道用23个棉属的野生种与4个栽培种的品种杂交,获得不同世代的47个组合杂种,并从一部分杂种后代培育出一批抗病、虫,抗旱和纤维高强优质等遗传特性的新种质。同时研究了有关种间杂交的不亲和性、杂种F_1的遗传性状以及细胞遗传学、胚胎学等问题。     

它们不是转基因

<正>紫薯"目前我国甘薯育种正处在以常规育种为主、生物技术育种为辅的阶段,主要利用分子手段,在基因水平上开发与甘薯重要性状相关的分子标记,用于辅助品种的选择鉴定,以期缩短鉴定时间、提高育种效率等。而转基因品种则是指通过分子手段将目标基因导入目的作物,目标基因既有可能来自其他生物,也有可能来自作物本身。目前市场上出现的紫薯品种都是通过常规育种手段育成,主要是在已有的研究基础上广泛引进优异种质资源、筛选     

甘蔗割手密种PIN基因家族的鉴定与表达分析

PIN (PIN-FORMED)作为生长素输出载体,在生长素极性运输过程中起重要作用,但是目前在甘蔗中还没有相关研究。本研究结合甘蔗割手密种基因组数据、非生物胁迫和生物胁迫下的甘蔗栽培种转录组数据,通过生物信息学分析技术,对甘蔗割手密种PIN基因进行了基因家族鉴定、基因结构及功能分析。分析结果表明,甘蔗割手密种中共有22个SsPIN基因,其中包括15对串联重复基因,启动子包含16类顺式元件,外显子和内含子数目差别明显,分布于14条染色体。SsPINs氨基酸长度在305～791之间,其编码蛋白质分子量在33.20～84.62 kD之间,跨膜结构数目在4～17之间,具有保守基序2,绝大多数属于稳定的碱性蛋白。SsPIN基因家族成员响应低氮、高粱花叶病毒和黑穗病菌胁迫,推测生长素和非生物胁迫及生物胁迫信号通路间存在交叉。本研究为揭示PIN基因在甘蔗逆境适应中的生物学作用奠定了基础,为未来抗性品种开发和选择提供依据。     

甘蔗β-胡萝卜素异构酶基因家族的鉴定、定位和表达分析

独脚金内酯(strigolactones, SLs)是一种广泛存在、能够抑制植物分蘖或分枝的植物激素。β-胡萝卜素异构酶(D27)是SLs合成中的关键酶,但是目前关于甘蔗D27基因家族的鉴定与分析鲜有报道。本研究通过挖掘甘蔗原始亲本之一的割手密种基因组数据鉴定了5个割手密种D27基因家族成员。系统进化树分析发现,割手密种D27s分处在3个不同系统发育分支,与高粱D27s高度同源。保守结构域预测揭示,割手密种D27s包含β-胡萝卜素异构酶的典型结构域Pfam:DUF4033。顺式元件分析结果显示,割手密种D27s主要参与调控激素和胁迫响应,以及植物生长发育等。基于甘蔗栽培种转录组数据分析发现,甘蔗割手密种D27基因家族成员(Sspon.06G0012830-1A)的同源基因同时参与甘蔗分蘖调控及黑穗病菌胁迫响应。在此基础上,我们克隆获得了甘蔗栽培种ROC22中的同源基因cDNA序列,命名为ScD27.1 (GenBank登录号为MT499895)。生物信息学分析结果显示, ScD27.1编码266个氨基酸,其蛋白等电点为8.91,分子量为30.00 kD,是不稳定蛋白且定位于叶绿体。二级结构主要包括α-螺旋和无规则卷曲,具有叶绿体转运肽,包含4个泛素化位点和18个磷酸化位点。qRT-PCR表达分析表明,ScD27.1基因受ABA及H2O2显著诱导表达,但对MeJA、SA胁迫响应不明显。亚细胞定位结果显示, ScD27.1蛋白可能定位于细胞膜和叶绿体,参与细胞内膜泡运输或由液泡前体、胞内运输小泡分拣运输。以上研究表明, ScD27.1基因可能参与黑穗病菌侵染诱导的甘蔗分蘖及ABA和H2O2相关信号通路。本研究为了解甘蔗ScD27.1蛋白在胞内运输和分蘖中的作用及其参与甘蔗-黑穗病菌互作提供一定的基础理论。     

高粱SSR和EST-SSR标记在割手密中的通用性分析

目前, 割手密中开发的分子标记有限, 为增加其分子标记数量, 本研究对高粱分子标记在割手密中的通用性进行分析。选用高粱的 29对基因组 SSR标记和 20对 EST-SSR标记在割手密种质 GSM39中进行筛选, 以评价其通用性。进一步利用 14份割手密材料评价标记的多态性和遗传多样性。结果显示： 70%的 EST-SSR引物在割手密中得到成功扩增, 可用的 EST-SSR引物中多态性比率占 50%。SSR引物在割手密中的通用性比率只有 34.5%, 但多态性比率为 70%。14对多态性引物在 14份割手密中共检测到33个等位基因, 平均观测等位基因数为2.4286, 平均有效等位基因数为1.7, 平均观测表观杂合度为0.544, 平均期望杂合度为 0.3858, Nei’ s基因多样性指数平均值为 0.3716。结果表明, EST-SSR引物的通用性高于 SSR引物, 但 SSR引物的多态性更高。这对割手密遗传多样性研究和比较基因组学研究具有重要意义。