紫斑牡丹表型性状与SSR分子标记的关联分析

利用筛选出的11对多态性简单重复序列(SSR) 标记对99份紫斑牡丹材料进行多态性扫描,在分析其遗传多样性和群体结构的基础上,采用TASSEL2.1软件的一般线性模型(GLM)进行标记与32个观赏性状的关联分析。结果表明:11个多态性SSR标记共检测到94个等位变异,平均每个位点检测到等位变异8.5个;引物的多态性信息含量(PIC)变幅为0.146~0.850,平均值为0.593;遗传多样性变幅为0.152~0.862,平均为0.630。群体结构分析将供试材料划分为3个亚群;通过关联分析,发现5个标记位点与6个性状显著关联(P＜0.01),各标记位点对表型变异的解释率为30.4%~55.8%,其中FJ024285和FJ024294标记与株高相关联,FE528073与顶小叶长、柱头颜色和房衣颜色相关联,FJ024287与柄叶比相关联,EU678295与色斑大小相关联。研究表明:所选紫斑牡丹种质资源群体的群体结构简单、遗传变异较为丰富,适用于紫斑牡丹目标性状的关联分析。关联分析能够有效地找到与紫斑牡丹表型性状紧密连锁的SSR标记,用于分子标记辅助育种。      

67份牡丹种质资源表型多样性分析及综合评价

以67份代表性牡丹种质资源为研究对象,选取表型的24个质量性状和26个数量性状进行描述和测定,采用变异分析、聚类分析、相关性分析、主成分分析和表型性状综合评价方法,结合多样性指数,对牡丹表型性状进行多样性分析及综合评价。67份牡丹种质资源的表型呈现出变异类型多、变异程度高等特点,质量性状Shannon-weaver指数为0.183～1.860,数量性状变异系数为6.02%～37.41%,单果种子数变异系数(37.41%)最大。当欧氏距离为17.5时,67份种质资源可分为7个类群,其中类群Ⅱ的种质数量最多(37个),初步明确了各类群的主要特征性状,表明牡丹品种在表型性状上具明显差异,而各数量性状间大部分存在显著相关性。前8个主成分累积贡献率达到80.973%,可综合代表牡丹表型数据的大部分信息。针对油用、观赏、综合利用等不同用途进行评价,共筛选出10份最优种质。牡丹种质资源表型多样性高、变异类型丰富,为牡丹品种选育奠定了物质基础,期待筛选出的不同用途牡丹种质可为牡丹的开发利用及新品种选育提供参考。     

油用牡丹主要表型性状的相关分析

为探讨油用牡丹主要表型性状和单株产量的变异性及相关性,以产油量较好、观赏性较佳的36份牡丹种质为供试材料,对25个表型性状进行变异性、相关性和主成分分析。结果表明,油用牡丹表型数量性状变异系数为9.1%～83.1%,其中,产量性状的变异系数较高,为17.3%～83.1%;25个性状间存在不同程度的相关性,相关系数介于-0.67～0.96;前5个主成分的累积量达到74.816%,第一主成分主要反映植株的产量性状和果实性状。表明单株种子产量、有效聚合蓇葖果数、单株种子粒数和单株花朵数应作为选育油用牡丹的首要指标。     

基于表型聚类和CDDP标记的牡丹花瓣色斑遗传多样性分析

【目的】采用色斑表型性状分析和保守DNA序列多态性（conserved DNA-derived polymorphism,CDDP）分子标记技术相结合的方法,揭示牡丹花瓣基部色斑的遗传起源。【方法】利用19个色斑表型性状和CDDP分子标记对191份牡丹材料的花瓣色斑进行遗传多样性分析,利用Origin软件进行表型性状变异分析和系统聚类,采用PopGene 2.4软件计算分子标记多样性指数和多态性位点率等,利用NTSYS软件非加权组平均法（UPGMA）绘制聚类树状图,并进行一致检测和Mantel检测。【结果】牡丹色斑表型变异分析结果表明：牡丹花瓣色斑性状发生了强变异,尤其是色斑颜色变异系数较大。表型性状聚类结果显示,紫斑牡丹与其他种或品种牡丹交集较多,且与西北牡丹品种关系最为密切。利用17条CDDP引物扩增191份牡丹材料的花瓣DNA,共扩增出401条条带,多态性位点率达到96.91%。在色斑群体水平上,有效等位基因数为1.375 9,Nei’s基因多样性指数为0.212 2,Shannon-Wiener信息指数为0.332 4,说明牡丹花瓣色斑在分子水平上具有丰富的遗传多样性。聚类结果显示,紫斑牡丹和卵叶牡丹、四川牡丹聚在一起,三者亲缘关系较近,紫斑牡丹对现有牡丹栽培品种的色斑性状产生了较大影响,可能是牡丹品种色斑的主要来源。将表型性状聚类和CDDP分子标记聚类的遗传矩阵进行Mantel检验,得出相关系数为0.55,表明两种聚类结果有相似之处,均能很好地体现牡丹花瓣色斑的遗传来源。【结论】紫斑牡丹是牡丹品种色斑的主要来源,卵叶牡丹和四川牡丹也对牡丹品种色斑的形成有影响。     

基于SNP和表型性状的籼稻种质资源遗传多样性研究

为探究籼稻表型性状遗传多样性信息，以198份籼稻种质资源为试材，进行SNP分子标记和表型性状分析，结果表明:通过2种简化基因组测序技术从198份样本中共识别91 421个SNPs，杂合位点占5.85%。基于Nei’s的遗传距离在0.014~0.596，平均遗传距离为0.284。Bayes算法把198个样本聚为3个亚类。91 421个SNPs构成的总变异中，前3个主成分可分别解释群体变异的10.98%、10.47%、4.81%。15个表型性状的平均变异系数和平均多样性指数分别为30.33%和1.95。15个表型之间的相关性系数在-0.55~0.92。15个表型性状的前3个主成分可分别解释群体变异的29.44%、16.63%、10.59%，对第一主成分贡献大的性状包括穗长、株高、穗总粒数、播始历期、穗实粒数、叶长、垩白粒率和垩白度，8个性状对第一主成分的贡献值绝对值都在0.6以上，是籼稻表型性状变异的主要因素。基于表型的前5个主成分反映总信息量的73.003%，前2个主成分将198份资源分为2个亚组。Mantel检验表明，SNPs和表型性状的遗传距离矩阵之间的r为0.041。综上，SNPs和15个表型性状的多样性分析之间相关性很低，SNPs聚类比表型性状聚类更接近系谱分析。秦巴地区198份籼稻种质资源SNPs构成的群体遗传结构相对简单。表型性状变异较丰富，多样性程度高，群体间性状差异显著。综上，穗长、株高、穗总粒数、播始历期、穗实粒数、叶长、垩白粒率和垩白度这8个性状可作为秦巴地区籼稻种质资源表型性状的综合评定指标。     

蜡梅种质资源表型多样性

以蜡梅全分布区的10个群体为试材,对10个表型性状进行比较分析,讨论群体间和群体内的表型多样性。方差分析表明:蜡梅表型性状在群体间和群体内均存在极其丰富的变异,10个性状在群体间的差异均达显著或极显著水平。10个性状的平均表型分化系数为39.40,群体内变异(55.13%)大于群体间变异(38.18%),说明群体内变异是蜡梅的主要变异来源。蜡梅表型性状与地理生态因子的相关分析表明:除纬度、年降雨量和部分性状有相关性外,其它性状和地理生态因子的相关性均不显著。利用群体间欧氏距离进行的UPGMA聚类分析结果表明,蜡梅野生群体可以划分为3类。     

崂山腺齿越橘居群表型多样性研究

本研究以崂山野生腺齿越橘6个自然居群的27个样本为材料,选取22个表型性状进行综合分析,研究居群间和居群内的表型变异程度及规律。结果表明:6个居群表型性状的变异程度不同,平均变异系数在9%～36%之间,株高和果穗长性状的变异最明显,居群间的变异水平大于居群内;生殖器官性状间具有明显相关性,但与营养器官性状不相关;主成分分析共得到6个主成分,第一主成分的占比最大,为42.878%;表型性状在各居群间的分化不明显,光照在一定程度上影响了性状的表达。     

滇牡丹天然群体的表型多样性

为揭示滇牡丹天然居群的表型变异程度和变异规律,利用31个形态学指标对9个滇牡丹(Paeonia delavayi)的天然居群进行表型多样性研究。结果表明,31个表型性状的变异系数(c.v.)为3.22%~76.12%,种群间的平均变异系数为25.24%,表明滇牡丹居群的表型性状离散程度较高。在研究的9个居群中,纳帕海居群(NPH)和梁王山居群(LWS)分别具有最大和最小的变异系数,其变异系数分别为31.03%和20.11%。滇牡丹表型性状在居群间和居群内存在着丰富的表型多样性,31个表型性状的平均表型分化系数为73.62%,群体间的变异是其表型变异的主要来源。利用居群间欧氏距离进行的UPGMA聚类分析结果表明,滇牡丹9个天然居群可以聚为3类,且表型性状没有严格依地理距离而聚类。基于滇牡丹的表型多样性及变异特征,应尽可能地保护较多的居群;从资源利用的角度则应尽量保护群体的完整性以保存其群体内所蕴藏的观赏性状。     

芝麻种质资源成株期抗旱性关联分析

【目的】利用33个多态性SSR分子标记分别与18个不同的抗旱性状进行关联分析,发掘与抗旱相关的主要基因位点,为抗旱基因定位和功能标记开发提供基础;通过对100份芝麻种质资源进行抗旱性鉴定,发掘优异的耐旱种质,为芝麻抗旱育种提供指导。【方法】采用盆栽和反复干旱法,对芝麻种质资源群体进行成株期抗旱性鉴定获得表型指标测定值,利用SAS、SPSS和隶属函数等进行统计分析,综合评价其抗旱性,利用GLM模型和MLM模型,将表型数据与分子标记进行关联分析。【结果】研究群体干旱胁迫处理后,材料间响应差异明显,考察的表型性状测定值均小于对照;干旱胁迫条件下18个性状值的变异系数平均为0.31,高于对照(平均为0.19);处理与对照间各性状指标经配对t检验,均达极显著水平;通过连续变数的次数分布统计方法、主成分分析和隶属函数分析,筛选出10个与抗旱性响应关系密切的指标,并筛选出12份高抗旱种质;基于芝麻基因组筛选出的33个多态性SSR标记扫描供试材料,共检测到170个等位变异,平均每个标记5.15个;利用structure数学模型对供试群体进行遗传结构分析,可分为2个亚群;利用GLM模型和MLM模型分别检测到120个和63个标记位点与供试群体抗旱系数显著关联(P0.05),表型变异解释率分别为3.85%—14.30%和4.00%—12.5%,解释率大于10%的标记位点分别有12个和3个,其中,位点4033-3和4033-2均与第一主成分因子第2次复水前萎蔫叶片数显著关联,且变异解释率均为最高,分别达14.3%和12.5%,2个模型共同检测到的标记位点有5个。通过引物序列在基因组上的位置比对,发现3个可能存在芝麻抗旱相关基因的基因组区段。【结论】利用综合评价方法,筛选出柳林芝麻3号、g80、8602-2等12份高抗旱芝麻种质,同时利用GLM和MLM2个模型检测到与第2次复水前萎蔫叶片数显著关联的标记位点(位点4033-3和位点4033-2),且变异解释率最高,分别达14.3%和12.5%。     

五节芒种质资源的表型多样性分析

为了解中国五节芒的形态多样性和分布特点，为五节芒种质资源的开发和利用提供参考依据，对采集自安徽、福建、广东、广西、贵州、湖北、湖南、江苏、江西、浙江等10个省份117份材料的12个与茎杆、叶片、花序相关的表型性状进行表型多样性分析。结果表明：(1)五节芒群体的表型性状在群体间和群体内都存在丰富的变异，各性状变异系数范围为2.80%～73.43%；(2)主成分分析显示，前3个主成分累积贡献率为87.75%，其中第1主成分反映叶片特征，第2主成分反映茎杆特征，第3主成分反映花序特征；(3)聚类分析表明，10个群体可以分为3类，第1类为湖南和江西2个群体，第2类包括福建、广东、广西、湖北和贵州5个群体，第3类包括安徽、江苏和浙江3个群体。     

赤峰地区紫斑牡丹的引种与抗寒性研究

从甘肃兰州引入赤峰地区紫斑牡丹11个品种的2年生嫁接苗和5年生实生苗,进行了3年驯化栽培与适应性观察,并与中原牡丹‘洛阳红'对比,开展了抗寒性研究.结果表明:1)紫斑牡丹能够适应赤峰地区的气候环境,经适当防寒后能够止常露地越冬生长,其生长量从引种后第2年迅速增加,第3年除个别品种外均能正常开花,与原产地相比,萌动期(3...     

玉米杂交种穗部性状的全基因组关联分析

【目的】玉米穗部性状是产量的重要构成因子,利用全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）方法解析玉米杂交种穗部性状的遗传基础、挖掘与穗部性状相关的位点,为功能基因克隆和高产玉米品种培育提供参考。【方法】选用115份来源于陕A群和陕B群的优良玉米自交系和4份国内骨干作为亲本,以基于NCⅡ遗传交配设计获得的442份玉米杂交种为材料构建关联群体,调查2个环境中群体材料的穗长、穗粗、穗行数等8个穗部性状;利用tGBS技术检测亲本基因型,推测出F₁杂交种的19 461个高质量SNP,结合杂交种表型和基因型开展基于加性、显性及上位性模型的穗部性状的全基因组关联分析,并利用公共数据库中玉米穗发育相关组织的转录组数据和基因的注释信息预测候选基因。【结果】表型数据分析结果显示,试验群体的8个穗部性状均符合正态分布,表型变异为3.78%—45.25%。方差分析表明,8个穗部性状的环境效应和基因型效应均呈现极显著水平（P<0.001）,广义遗传力为54.15%—68.89%。同时玉米杂交种穗部性状间呈现显著正相关或显著负相关。利用加性和显性模型分别检测到16个和3个显著SNP,上位性模型检测到79个上位性位点。3种模型检测的显著位点累积解释各性状38.21%—60.69%的表型变异,其中,加性模型检测到的显著SNP累积解释的表型变异为0.00—41.26%,上位性模型检测到的位点累积解释的表型变异为15.18%—45.36%。基于加性和显性模型检测的显著SNP的效应分析发现多数位点呈现加性和部分显性效应,仅2个为超显性。进一步分析发现,7个单SNP和5个上位性位点能够解释5%以上的表型变异。根据SNP的位置以及基因的表达信息预测了17个候选基因。【结论】玉米杂交种穗部性状主要受加性、上位性效应影响,显性效应影响较小;加性和显性模型检测的SNP主要表现为加性和部分显性效应,可通过聚合有利等位基因改良目标性状。     

17份黄金菊茶树自然杂交单株的表型变异与资源价值评价

黄化茶树品种黄金菊自然杂交后代的表型性状差异大,为探究其表型变异与多样性,从中筛选优异单株。以17份黄金菊自然杂交后代单株为材料,分析其23项表型性状的变异与多样性,从中筛选表型优良单株,最终利用主成分分析进行生化品质评价。结果表明:17份黄金菊自然杂交后代的描述型性状变异系数范围为0~57.23%,均值为33.88%,多样性指数范围为0~1.78,均值为0.81;其中树型与树姿未发生变异,芽叶色泽变异最大;数量型性状变异系数范围为10.33%~19.82%,均值为14.68%;多样性指数范围为1.14~1.95,均值为1.75。自然杂交显著提高了部分单株的游离氨基酸和简单儿茶素含量,显著降低了茶多酚、总儿茶素、酯型儿茶素含量。咖啡碱含量在各表型优良单株中无显著性差异。利用主成分分析筛选出了5份表型与生化品质较好的单株,其中HJJ-12和HJJ-1芽叶为绿色,HJJ-7和HJJ-11芽叶为黄色,HJJ-17芽叶为紫色。     

菊花品种表型性状与SRAP分子标记的关联分析

【目的】寻找与菊花重要园艺性状相关联的分子标记,为菊花复杂数量性状的研究以及分子标记辅助育种奠定遗传学基础。【方法】利用筛选出的19对SRAP引物组合对58个典型大菊品种进行多位点扫描分析。在对供试材料进行群体结构分析的基础上,利用TASSEL软件,对获得的分子标记与这些品种的18个重要表型性状进行关联分析。【结果】群体遗传结构分析将58个大菊品种划分为5个亚群结构：平瓣类、管瓣类、畸瓣类、桂瓣类和日本品种亚群;通过关联分析,发现有6个标记位点与5个性状关联(P＜0.01),其中与花部性状（花梗粗度、花瓣宽度、筒状小花数量）相关位点共5个,与茎部（茎粗度）相关位点1个,与叶部性状（叶厚度）相关位点1个,各位点对表型变异的解释率在0.0738-0.4791。【结论】利用SRAP标记可有效地对菊花进行群体结构的判断和划分。关联分析能够有效地找到与菊花表型性状关联的SRAP标记,用于分子标记辅助育种。     

基于关联分析的新陆早棉花品种农艺和纤维品质性状优异等位基因挖掘

【目的】寻找与新陆早棉花品种农艺和纤维品质性状相关联的分子标记,鉴别与这些性状相关的优异等位变异及携带优异等位变异基因的典型载体材料,为新陆早棉花品种分子设计育种奠定基础。【方法】利用筛选出分布于26条染色体且多态性高的75对SSR标记对51份新陆早棉花品种进行多态性扫描;采用R语言编程软件对多环境的表型性状绘制boxplot图;在对供试材料进行群体结构和连锁不平衡分析的基础上,利用TASSEL软件中MLM（mixed linear model）方法进行分子标记与15个性状的关联分析;依据计算的表型效应值,鉴别和统计优异等位变异的位点及典型材料。【结果】通过群体遗传结构分析将51份新陆早棉花品种划分为4个亚群结构。针对15个表现型性状的BLUP（best linear unbiased prediction）结果进行统计和分析,鉴别出极显著和显著相关的性状。分析结果显示,在4种环境条件下,棉花5个性状（果枝始节高、果枝始节数、衣分、纤维上半部长度和短纤维率）变化趋势稳定,10个性状（株高、果枝数、叶枝数、有效铃数、单铃籽棉重、单铃皮棉重、马克隆值、比强度、纤维整齐度和纤维伸长率）较稳定。通过关联分析,获得与农艺性状相关的等位变异位点117个（P＜0.05）,其中对9个农艺性状贡献率（R²）最大的等位变异位点分别为：BNL3650b（株高,R²=11.78;果枝始节高,R²=20.80;果枝始节数,R²=11.54）、NAU3995c（果枝数,R²=14.86）、BNL119b（叶枝数,R²=9.7）、NAU3995d（有效铃数,R²=14.98）、BNL3255a （单铃籽棉重,R²=11.11）、NAU1071a（单铃皮棉重,R²=10.15）和BNL663a（衣分,R²=12.42）。与纤维品质相关的等位变异位点55个（P＜0.05）,其中分别对6个纤维品质性状贡献率最大的等位变异位点为：NAU1103b（纤维上半部长度,R²=6.4）、NAU1071a（纤维比强度,R²=7.57）、BNL3140b（马克隆值,R²=12.06）、BNL3650b(纤维整齐度,R²=13.47)、BNL1421a（短纤维率,R²=13.04）和BNL2960b（纤维伸长率,R²=11.67）。共检测到39个与农艺（29个）和纤维品质（10个）性状相关的位点（P＜0.01）,对表型变异解释率范围为6.45%-20.8%,平均值为11.14%,同时检测到与2个以上性状相关联的位点47个。携带优异等位变异基因的典型材料共计17份。通过与已经报道的棉花农艺和纤维品质性状相关的QTL（quantitative trait loci）比较,检测的27个QTL在前人研究中已经报道,其中BNL3650（纤维整齐度）、BNL3033（马克隆值）、NAU3254（纤维伸长率）、GH132（衣分）、TMB1618（比强度）、BNL1421（比强度和纤维整齐度）和BNL119（纤维伸长率）7个QTL具有相同的关联性状。【结论】51份原种新陆早棉花品种的群体遗传结构简单,连锁不平衡水平低,表型性状在2种环境条件下变化趋势较稳定。基于SSR的关联分析,发掘了一些与农艺和纤维品质相关的优异等位变异基因及典型材料。     

牡丹绿化油用品种繁殖栽培技术

本文述及绿化油用的牡丹品种及其生物学特性、繁育技术和立地造林措施。‘凤丹’和紫斑牡丹抗逆性强,具有抗旱关键基因DREB2A、WRKY和XET,而‘凤丹’适应性更广。牡丹籽油在5个种和芍药2个居群中不饱和脂肪酸含量为84%以上,其中‘凤丹’、紫斑牡丹、牡丹、四川牡丹的α-亚麻酸和大花黄牡丹的油酸含量超过40%,食品卫生指标均符合国家标准。‘凤丹’种籽发育根据转录组差异表达基因功能差异划分为3个时期,即有丝分裂期、细胞扩展与物质积累期和成熟期,α-亚麻酸合成关键基因为SAD、FAD2/FAD6和FAD3;其繁殖栽培与管理技术对绿化油用牡丹产业发展有启示。      

2021 年 6 期目录

  目的   基于表型和生理性状对美洲黑杨种质资源的多样性和群体结构进行研究,为美洲黑杨种质资源的科学管理、高效利用和有效保护提供理论依据。   方法   对6个种源群体27个采样点的258个美洲黑杨无性系的1年生植株的22个表型和生理性状进行测定,通过方差分析、多重比较、相关性分析、主成分分析和聚类分析等方法研究美洲黑杨种质资源表型和生理性状的多样性和相关性、种源群体间的差异及分化水平、群体的遗传结构,采用模糊数学隶属函数的方法对无性系的表型和生理性状进行综合评价。   结果   美洲黑杨种质资源22个表型和生理性状的变异系数在0.56% ~ 53.48%之间,茎段和根系生物量性状的变异较大,叶绿素荧光参数（F_v/F_m）的变异最小;Shannon-Wiener指数在1.844 ~ 2.097之间;方差分析结果表明,除叶绿素荧光参数外,其他21个性状在种源群体内无性系间和种源群体间均存在极显著的差异（P < 0.01）,表型分化系数（V_st）在1.37% ~ 31.40%之间。与生理性状相比,种源群体间表型性状表现出更大的遗传变异。相关性分析结果表明美洲黑杨植株的株高、地径、根系生物量、茎生物量、叶片生物量、净光合速率（P_n）、叶片形状和叶片碳、氮含量之间均存在较强的正相关关系,胞间CO₂浓度（C_i）和蒸腾速率（T_r）与植株生长量相关性状指标之间表现为负相关关系。通过主成分分析提取了5个主成分因子,累计贡献率达到80.51%。构建了表型生理性状评价模型,将美洲黑杨无性系分为优、良、中和差4个等级。基于种源群体间的平方欧式距离将6个种源群体划分为3类:位于南方密西西比河中下游流域的密苏里州（Mis）、田纳西州（Ten）与路易斯安那州（Lou）种源群体的无性系为一类;分布在密西西比河上游流域的艾奥瓦州（Iow）种源群体的无性系和圣劳伦斯河流域的魁北克省（Que）种源群体的无性系为一类;位于西北方向的哥伦比亚河流域的华盛顿州（Was）种源群体无性系单独分为一类。   结论   美洲黑杨表型和生理性状具有丰富的多样性,种源群体间和种源群体内无性系间植株的表型和生理性状发生了变异,同时其表型和生理性状的特征与种源群体的分布和气候类型有一定的关联。本研究的结果为美洲黑杨种质资源的保护、管理和利用及优良种质的选育和评价提供了科学依据。      

山西小麦育成品种农艺性状演变趋势及关联分析

为了解山西省小麦种质资源的产量和农艺性状特征，以山西省建国以来审定品种为材料，在系统获得抽穗期、小穗数、千粒重、穗粒数、株高、穗长、穗颈长、穗下节间、沟数、分蘖、旗叶面积、旗叶长、旗叶宽等17个农艺性状表型数据基础上，进行农艺性状演变趋势及关联分析。结果表明，在育种过程中不同性状的变异程度不同，其中穗颈长的变异系数最高，小穗数的变异系数最低；随着品种选育时间变化，农艺性状也随之发生变化。株型方面，平均株高由110～120 cm降低到75～90 cm，整体株型得到明显改进，由高秆披叶变为矮杆直叶，受光状态显著改善；产量性状方面，分蘖数趋于稳定，千粒重、穗粒数和小穗数不断提高；小穗数和穗粒数与千粒重相关性未达到显著水平，穗粒数与小穗数呈显著正相关，说明在山西省小麦发展历程中小穗数和穗粒数有协同提高趋势。关联分析发现33个SSR标记与农艺性状显著关联，单个标记对表型变异的解释率为5.6%～25.3%，这些标记可为分子标记辅助育种提供理论参考。