水稻过氧化物酶基因OsPOX1遗传变异分析

本研究对来自世界不同稻区的29份亚洲栽培稻和7份野生稻过氧化物酶基因Os POX1编码区序列进行了分析。结果表明Os POX1编码区序列中存在6个变异位点,Tajima's D检验表明符合中性进化规律,所有供试材料可归为六种单倍型。籼稻和粳稻均有优势单倍型,粳稻优势单倍型是H1,籼稻优势单倍型是H3,两个亚种在此位点上已发生明显的遗传分化;所有热带粳稻与温带粳稻共同享有单倍型H1,不存在明显的分化,Os POX1位点的变异与温度并不存在明显的关联;多数香稻(ARO)和AUS型品种具有H1单倍型,偏粳稻;4份O.nivara共享籼稻的优势单倍型H3,而3份O.rufipogon分别独享3个H4、H5、H6单倍型,与栽培稻不同,表明O.nivara与栽培稻亲缘关系更近,而与O.rufipogon较远。进化树分析表明H2单倍型与其他单倍型存在显著的差异。各单倍型编码蛋白并不存在差异,表明该基因功能在水稻进化中比较保守,与各水稻类型的分化形成无关。     

东乡野生稻抗褐飞虱QTL分析

野生稻是水稻抗褐飞虱基因的重要种质资源。应用东乡野生稻与栽培稻协青早B构建的2套材料,开展水稻抗褐飞虱基因鉴定研究。先以协青早B//协青早B/东乡野生稻BC₁F₅群体为材料,应用褐飞虱田间种群进行抗虫鉴定,检测到2个抗褐飞虱QTL,其中,qBph2位于水稻第2染色体RM29–RG157区间,东乡野生稻等位基因可降低死苗率22.2%;qBph7位于第7染色体RM11–RM234区间,东乡野生稻等位基因可降低死苗率43.7%。进一步以协青早B为轮回亲本,构建了BC₃F₃群体,应用褐飞虱生物型I、II和III进行抗虫鉴定,QTL分析表明qBph2抗褐飞虱生物型I和II,qBph7抗褐飞虱生物型I和III。这2个QTL对培育抗褐飞虱水稻品种具有重要应用价值。     

基于SNP标记的穞稻与栽培稻的遗传多样性分析及萌发耐淹性评价

旨在分析穞稻与栽培稻间的遗传多样性,为穞稻的保护和开发利用提供分子依据。以包括穞稻在内的48份水稻种质资源为试验材料,利用1K mGPS SNP芯片进行基因分型,使用PowerMaker 3.25软件进行UPGMA聚类分析。结果表明,4785对多态性SNP标记共检测出9570个等位基因,平均每对标记检测出2个等位变异;多态性信息含量(PIC)变化范围为0.0400~0.5957,平均值为0.3123,基因多样性指数(GD)变化范围为0.0408~0.6667,平均值为0.3839。UPGMA聚类分析将48份参试种质划分为2个亚群,即籼稻亚群和粳稻亚群,其中穞稻分属于粳稻亚群。厌氧萌发耐受性评价表明,穞稻具有很强的耐低氧萌发能力,可为适宜直播水稻的培育提供重要的种质基础,同时本研究为穞稻优异基因的挖掘和利用提供理论基础。     

水稻粒形基因GW8 的功能标记开发和单体型鉴定

水稻粒形性状包含粒长、粒宽、粒厚和长宽比, 是一类影响水稻产量和品质的重要性状。基于基因GW8序列分析, 在该基因启动子区10 bp的Indel和第3外显子A/C和T/G的2个变异位点分别开发了功能标记, 并将其用于294份水稻微核心种质和2007-2013年江苏省审定的65份粳稻品种的基因型鉴定。研究结果表明这3个变异位点的等位变异对主要的粒形性状有着显著或极显著的影响; 其在水稻微核心种质存在的8种单体型对水稻粒形性状有着极显著的影响, 其中分别有126、85和58个代表品种的Hap3、Hap6和Hap1是最主要的单体型, 单体型Hap7对应水稻籽粒的粒长最长、长宽比最大、千粒重最大; 而江苏省审定的粳稻品种中仅发现分别有63个和2个代表品种的单体型是Hap6和Hap2。这些研究结果为水稻产量和品质育种中充分利用基因GW8的优异等位基因或单体型奠定了基础。     

大豆引进种质抗胞囊线虫病、抗花叶病毒病和耐盐基因型鉴定及优异等位基因聚合种质筛选

我国从美国、俄罗斯、日本等26个国家或地区共引进大豆种质3218份, 仅对部分种质进行了大豆胞囊线虫病(Soybean cyst nematode, SCN)、大豆花叶病毒病(Soybean mosaic virus, SMV)和盐敏感性的抗性鉴定, 但基因型的系统分析尚未见报道。本研究针对大豆抗胞囊线虫病3个基因(rhg1、Rhg4、SCN3-11)和耐盐基因(GmSALT3)开发KASP标记5个, 结合与大豆花叶病毒抗性相关的1个SCAR标记(SCN11), 对1489份大豆引进种质进行基因型鉴定。结果表明, 具有优异等位基因的种质共1084份; 携带3个位点优异等位基因的种质19份, 包括抗胞囊线虫病3个位点(rhg1、Rhg4、SCN3-11)叠加(Peking型)种质3份, 聚合抗胞囊线虫病基因和抗花叶病毒病标记7份, 聚合抗胞囊线虫病和耐盐基因2份, 聚合抗胞囊线虫病、抗花叶病毒病和耐盐基因7份; 携带4个位点优异等位基因的种质9份, 包括聚合抗胞囊线虫病基因和抗花叶病毒病标记6份, 聚合抗胞囊线虫病和耐盐基因2份, 聚合抗胞囊线虫病、抗花叶病毒病和耐盐7份; 携带5个位点优异等位基因8份, 聚合了抗胞囊线虫病、抗花叶病毒病和耐盐优异等位变异。在这些携带优异等位变异的种质中, 44份已由前人证明具有相应的抗性。携带3个或3个以上优异等位基因的36份种质中, 有52.78%种质的一种或两种特性已被报道。在不携带抗性优异等位变异的种质中, 93份已证明有耐盐性或对SMV3号株系抗性, 这些种质可能存在新的抗性(等位)基因。本研究利用高通量分子标记筛选出的携带抗病、抗逆优异等位基因的种质为我国大豆资源表型鉴定、抗源的快速筛选及利用提供理论依据和新思路。     

转基因抗虫水稻‘HD2’不同生长发育阶段cry2A*基因表达量

本研究旨在探究转cry2A*基因抗虫水稻‘HD2-1’等独立系在田间生长发育过程中cry2A*基因表达量及糙米Bt蛋白含量(BPC)。利用qRT-PCR方法和酶联免疫吸附法(ELISA)检测水稻‘HD2-1’等独立系田间不同生长发育阶段组织器官及糙米的cry2A*基因表达量。结果显示,不同水稻独立系cry2A*基因表达量及糙米BPC明显不同,叶片、茎鞘及幼穗cry2A*基因表达量在不同生长发育阶段间往往呈正相关,cry2A*基因mRNA表达量和对应的BPC呈极显著的正相关,糙米BPC和各生长发育阶段各器官cry2A*基因表达量存在正相关趋势。水稻‘HD2’cry2A*基因表达量不同生长发育阶段间及其和糙米BPC间呈正相关。cry2A*基因转录表达越高,BPC越高。     

中国栽培稻同工酶的遗传多样性

应用淀粉凝胶电泳法,分析了具有代表性的4408份中国栽培稻种质资源的12个同工酶基因位点的等位基因酶谱(Pgi1,Pgi2,Amp1,Amp2,Amp3,Amp4,Sdh1,Adh1,Est1,Est2,Est5和Est9).结果指出,被测的中国栽培稻含有52个同工酶等位基因,占亚洲栽培稻已鉴定出的54个等位基因的96.3%,其等位基因频率变幅为0.001～0.994,基因多样性指数(Ha)     

基于小麦外引种质资源的粒质量基因分子标记检测及组合分析

为了有效利用外引小麦种质资源和探讨部分小麦粒质量基因的育种应用价值,以48份小麦外引种质为材料,测定种质千粒质量,并利用4个粒质量基因(TaGW2-6A、TaCwi-A1、TaGS2-D1和TaSus2-2B)的功能分子标记进行高千粒质量等位变异类型和分布检测。结果表明,外引种质材料的平均千粒质量为30.15 g,变异范围为20.13～43.19 g,超平均值种质材料占45.8%。外引小麦种质中4个粒质量相关基因存在8种单倍型,TaCwi-A1基因、TaGW2-6A基因的高千粒质量单倍型TaCwi-A1a和Hap-6A-A的平均千粒质量均显著高于对应的低千粒质量单倍型TaCwi-A1b和Hap-6A-G。而TaSus2-2B基因、TaGS2-D1基因的低千粒质量单倍型TaSus2-2Bb和TaGS2-D1b的平均千粒质量均显著高于对应的高千粒质量单倍型TaSus2-2Ba和TaGS2-D1a。含有相同单倍型组合的种质在供试材料中占比较高的,其平均千粒质量也相对较高。研究表明,这些外引小麦种质的粒质量相关性状具有较好的遗传改良潜力,在小麦育种中对多个相关粒质量基因进行综合遗传效应分析十分必要。     

鄂西南地区稻瘟病菌AVR-Pia动态变化研究

为了解鄂西南地区稻瘟病菌AVR-Pia的分布和动态变化,于2017—2020年在鄂西南9个地点同时种植特定100个水稻品种,采集感病稻杆并分离稻瘟病菌;利用水稻单基因系IRBLa-A进行致病性鉴定,设计无毒基因AVR-Pia特异性引物进行PCR扩增和序列分析。结果表明2017—2020年分离保存的661株稻瘟病菌菌株中,有49株含有无毒基因AVR-Pia（占7.4%）,不同年份及不同地点AVR-Pia出现频率差异明显,2017—2020年分别为7.5%、16.0%、3.1%、5.0%,AVR-Pia出现频率最高的是野三关(15.8%),其次是柏杨和来凤（都是14.6%）,咸丰、建始和太平未出现。含Pia的单基因系IRBLa-A对其中91个菌株(13.8%)具有抗性。49个菌株能扩增出463 bp的特异性条带,序列分析发现其CDS区域未发现突变,起始密码子上游109 bp位点发生碱基突变G/T,该位点变异是否与表达相关有待进一步研究。说明鄂西南地区无毒基因AVR-Pia存在较少,抗性基因Pia不适合在鄂西南地区作为主效抗病基因来选择育种。     

非洲栽培稻基因渗入系的稻米品质鉴定与筛选

稻米品质改良越来越成为现代水稻育种工作的重要目标,探明新选育非洲栽培稻基因渗入系的稻米品质潜力将为其在水稻优质育种工作中的进一步应用奠定基础。对50份非洲栽培稻基因渗入系的12个稻米品质性状进行了考察鉴定,并结合相关性分析、聚类分析和判别分析方法对其综合品质表现进行了分类评价。供试材料均表现较高的糙米率(≥74.19%)、精米率(≥67.83%)、较大的长宽比(≥2.79)和低水分含量(≤13.03%),多数选系具有适宜的直链淀粉含量(17.00-22.00%)。聚类分析将供试材料分为5组,其中第I组的综合米质性状最优;典型判别分析获得2个典型判别函数,分别可解释89.5%和7.2%的方差变异,主要反映垩白粒率和长宽比等指标。新选育的非洲栽培稻基因渗入系在糙米率、精米率、长宽比和直链淀粉含量方面具有优势,垩白粒率和长宽比是非洲栽培稻基因渗入系品质改良的重要指标；本研究将为非洲栽培稻基因渗入系在高产优质水稻新品种选育中的研究应用提供依据。     

基于叶绿体SSR分子标记的苦参种质资源遗传多样性分析

以来自15个不同产地的150份苦参为材料，采用cpSSR分子标记技术探究不同产地苦参种质资源的遗传多样性。结果表明，18对cpSSR引物共扩增出311个条带，检测出97.47个等位基因，平均每对cpSSR引物扩增出17.28个条带。平均检测到的等位基因数（Na）为5.415，有效等位基因数（Ne）为4.395,Shannon?s信息指数（I）为1.535，多样性指数（h）为0.748，无偏多样性指数（uh）为0.832，多态信息含量（PIC）为0.886,PIC>0.5说明18对cpSSR引物具有较高的多态性。不同产地的苦参遗传多样性丰富，其中山西武乡土河坪种质（THP）的I为1.600,Ne为4.786，其他遗传多样性指数均较大，是遗传多样性较丰富的苦参产地。居群分子方差分析（AMOVA）表明，苦参种质内个体间差异大，苦参种质内遗传变异率大于种质间的。聚类分析、主坐标分析（PCoA）和STRUCTURE软件进行的遗传结构分析结果均将不同产地的苦参分为2个类群，并且分类结果有明显的地理相关性。第1类群中的9个苦参种质主要来自山西、河北、陕西和内蒙古等地，第2类群主要来自山东、河南...     

基于SSR分子标记的龙眼种质资源遗传多样性分析及其指纹图谱构建

旨在为龙眼资源的分子鉴定和变异分析提供技术支持。以85份龙眼种资资源为试材，利用荧光标记的毛细管电泳技术对龙眼资源进行SSR检测、群体多样性和指纹图谱分析。7对SSR引物检测到29个等位基因，每对引物的等位基因数在3~7之间，平均为4.14个。有效等位基因数(Ne)范围在1.52~3.133之间，平均2.175，有效等位基因所占比例为52.49%。群体平均Shannon遗传多样性指数(I)为0.877；观测杂合度(Ho)的变化范围为0.341~0.782，平均值为0.51，期望杂合度(He)的变化范围为0.342~0.681，平均值为0.514，He的平均值大于0.5。85份龙眼资源遗传距离范围为0.00~0.635，平均为0.299。85份龙眼资源指纹图谱的构建，为生产上同名异物或同物异名的乱象鉴定提供了有效手段。     

稻种资源苗期氮素营养效率的分类、鉴定与评价

在低氮(20 mg/kg)、中氮(40 mg/kg)和高氮(60 mg/kg)3个水平下，调查了88份稻种资源的苗期性状并测定了氮素营养效率，包括氮素利用效率(NUE)、氮素吸收效率(NAE)和氮素利用效率响应度(NUER)。结果表明，苗期不同性状对低氮、中氮和高氮的敏感性不同，不同氮素水平间的单株根体积、地上部干重、吸氮量和根干重等性状变异较大，低氮胁迫加大了种质间的差异。不同水稻苗期性状对氮素的响应度不同，性状在种质间的变异服从正态分布。通过分类、 鉴定和评价，供试稻种资源分为13种氮素营养效率类型，它们存在明显的基因型差异，呈典型的正态分布，即低效和高效的较少，以NUE、NAE和NUER中效类型最多。NUE、NAE和NUER三指标间还存在很强的互补性和拮抗性，极少存在两个以上指标同为低效或高效的稻种资源类型。水稻氮素营养效率类型较陆稻丰富，但分布较分散，总体分布明显偏向于低氮素利用效率一侧。籼稻氮素营养效率的类型略多于粳稻，而粳稻类型的总体分布明显偏向于低氟素利用效率一侧。地方晶种氮素营养效亭类型较多、分布较集中，总体分布明显偏向于高氮素利用效率一侧：杂交稻氟素营养效率的类型最少、分布最集中，而常规稻氮素营养效率类型最多、分布较分散，常规稻和杂交稻品种的总体分布明显偏向于低氮素利用效率一侧。上述研究结果对探讨稻种资源蓖素营养效率的遗传特性、选育高效氮素营养的新型种质及阐明高效氮素营养的生理机制等具一定参考价值。     

120份大豆种质资源遗传多样性和亲缘关系分析

采用覆盖20条染色体的68对多态性引物在120个大豆品种（系）[包括67个中国大豆品种（系）和53个引自美国的品种（系）]进行遗传多样性及亲缘关系分析。结果表明,120份大豆材料具有丰富的遗传多样性（N_a=1.9852,N_e=1.4343,H=0.2776,I=0.4361）;中国大豆比美国引进大豆遗传多样性水平高;7个群体遗传多样性由高到低为,黄淮海地区组>引种资源组>热带亚热带地区组>长江流域地区组>北方春大豆组>西南山区组>鲜食大豆组;7个群体间总遗传多样度（H_t）为0.2807,群体内遗传多样度（H_s）为0.2361,群体间遗传分化系数（G_st）为0.1589,基因流（N_m）为2.6468,群体间存在中低度遗传分化,遗传变异主要存在于群体内部,群体间N_m较丰富;以群体和单个品种（系）为单位进行UPGMA聚类的结果基本一致,部分材料相互交错。大豆种质遗传多样性与地理来源具有一定相关性的同时,不同地区间存在丰富的基因交流;黄淮海地区、西南山区、热带亚热带地区和长江流域地区的大豆材料遗传距离较近;引进大豆、北方春大豆和鲜食大豆与其他群体遗传距离较远,可作为拓宽中国栽培大豆遗传背景的物质遗传基础。     

江苏和东北粳稻稻米理化特性及Wx和OsSSIIa基因序列分析

依据地理来源和直链淀粉含量将87份供试粳稻品种(系)划分为江苏普通粳稻、东北粳稻和江苏半糯粳稻3种类型,系统比较了稻米理化性状及淀粉合成主效基因Wx和OsSSIIa序列的差异,以探究其食味品质特征及其形成的分子基础。与东北粳稻相比,江苏普通粳稻的直链淀粉含量偏低,蛋白质含量和糊化温度偏高,而胶稠度和RVA谱特征值相当。与江苏普通粳稻和东北粳稻相比,江苏半糯粳稻具有较低的直链淀粉含量、较大的胶稠度及独特的RVA谱特征。大多数性状变异系数在3种类型粳稻中均较小,仅消减值变异系数较大,说明品种(系)间的稻米回生性存在较大差异而其他性状较为一致。各性状间的相关性在3种类型粳稻中表现不尽相同,说明地理来源和品种特性影响食味品质性状间的相关程度。聚类分析将87份粳稻分为4个类群,江苏普通粳稻与东北粳稻主要分布于类群I和II,且品种间相互交错;类群III由2个江苏普通粳稻品系和1个江苏半糯粳稻(徐稻9号)组成,多数性状值位于普通粳稻与半糯粳稻之间;类群IV中均为江苏半糯粳稻。序列分析表明江苏普通粳稻和东北粳稻中Wxb基因无序列差异,而江苏半糯粳稻在Wxb第4外显子上发生G/A替换,属Wxmp等位基因型;江苏省部分粳稻品种(系)携带OsSSIIa(G-GC)等位基因,从而导致高糊化温度。     

小麦粒重相关基因TaCYP78A5功能标记开发及验证

为了开发小麦粒重相关基因TaCYP78A5 (Triticum aestivum Cytochrome P450 78A5)的功能标记,挖掘与千粒重性状相关的优异等位变异,本研究通过对30份不同品种小麦TaCYP78A5启动子区测序及比对鉴定,并根据SNP位点差异开发TaCYP78A5-2A启动子区功能标记CAPS-5Ap。结果表明,在30份不同小麦品种中TaCYP78A5-2A启动子区域出现5个SNP位点差异,可将30份不同品种小麦分为TaCYP78A5-2Ap-HapI和TaCYP78A5-2Ap-HapII两种单倍型;以323份现代育成小麦品种验证发现,TaCYP78A5-2Ap-HapI的分布频率为17.96%,TaCYP78A5-2Ap-HapII的分布频率为82.04%,表明CAPS-5Ap标记可用于小麦TaCYP78A5-2A启动子序列2种单倍型的鉴定。此外,关联分析发现, CAPS-5Ap标记与粒重相关,且TaCYP78A5-2Ap-HapII是提高千粒重的优异单倍型。研究结果为小麦分子标记辅助选择和性状改良提供理论依据。     

香蕉种质资源叶片表型性状多样性分析

为了解香蕉种质资源叶片表型性状的多样性,提高云南香蕉优异种质的保护和利用。对49份香蕉种质的18个叶片表型性状进行观测和描述,并对数据进行变异分析、Shannon-weaver多样性指数分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析。香蕉种质叶片表型数量性状的遗传多样性指数高于质量性状;数量性状变异程度高,香蕉种质间差异明显。相关性分析发现31对性状相关性达到极显著水平(P<0.01),18对性状相关性达到显著水平(P<0.05),叶片表型性状间互相影响,关系密切。进一步进行主成分分析,将18个叶片表型性状简化为6个主成分,前6个主成分累计贡献率为78.80%,反映了香蕉种质叶片表型性状的大部分信息。对49份香蕉种质进行聚类分析,在欧式遗传距离为10时香蕉种质分为4个类群,分别为丛生野生蕉、大蕉和粉蕉、野生蕉、香芽蕉,同时发现叶姿、叶柄基部边缘形状、叶柄基部斑块颜色、叶柄槽形状是区分不同类群的主要性状。香蕉种质资源叶片表型多样性丰富,分析筛选得到的11个性状为香蕉种质资源叶片表型性状多样性分析的关键指标。     

甜菜品种SSR指纹图谱的构建及遗传多样性分析

筛选出20对多态性高、带型清晰、重复性好的SSR标记引物对供试甜菜品种进行PCR扩增,根据扩增产物构建SSR指纹图谱,并分析其遗传多样性。结果显示,共检测出112个等位基因,平均每对引物5.6个,利用获得的等位基因计算遗传距离,107个品种的遗传距离变化范围在0.065~0.467之间,平均遗传距离0.298。Shannon’s多样性指数变异范围0.78~2.90;PIC值介于0.08~0.83;Nei’s指数介于0.39~1.87。利用类平均法（UPGMA）进行聚类分析,可将107个甜菜品种分为2个类群。类群Ⅰ29个品种,类群Ⅱ78个品种。类群Ⅰ和Ⅱ又可分为多个亚群。结果表明,每个甜菜品种有区别于其他品种唯一的数字指纹,说明用于试验的20对SSR标记适用于甜菜品种真实性的鉴定,同时甜菜品种指纹图谱库的构建也为甜菜品种鉴定提供技术基础。     

基于SSR标记的胡麻粗脂肪及脂肪酸组分的关联分析

为了深入了解胡麻种质粗脂肪及脂肪酸组分的遗传变异,以230份胡麻种质为研究对象,利用广义线性模型（GLM）进行关联分析,结果表明,粗脂肪和5种脂肪酸含量的变异系数为7.39%~22.67%,遗传多样性指数为2.66~2.80;粗脂肪和亚麻酸含量的相关系数（0.669）最大;筛选出了30对SSR引物,共扩增出365个条带,有效等位基因数在1.2168~1.8320,引物多态性含量为0.2489~0.6257;在群体结构K=4时,230份胡麻资源可分为4个类群;5种脂肪酸显著关联的SSR位点22个,粗脂肪含量相关的SSR位点4个,说明230份胡麻种质的遗传多样性丰富,5种脂肪酸和粗脂肪含量与SSR标记显著关联。