水稻重组自交系群体芽期和苗期耐盐性鉴定与评价

【目的】鉴定水稻种质资源芽期和苗期耐盐性,筛选耐盐性优良的种质资源,为挖掘水稻耐盐种质和培育耐盐新品种提供种质资源和参考依据。【方法】采用前期构建稳定的219份重组自交系为试验材料,在水稻的芽期和苗期分别利用1.2%NaCl和0.7%NaCl溶液鉴定和评价耐盐性。【结果】芽期用1.2%NaCl处理后发芽势和发芽率显著降低,筛选出4份耐盐材料和6份敏感材料。耐盐材料的发芽势、发芽率、芽长、根长下降缓慢,敏感材料发芽势、发芽率、芽长、根长显著下降。苗期用0.7%NaCl处理后,群体材料的存活率显著降低;耐盐材料和敏感材料的表型比较发现,耐盐材料株高和存活率有所下降但未达到显著水平,敏感材料株高和存活率显著下降,耐盐材料相比敏感材料受抑制程度较轻。【结论】219份材料的芽期受到盐胁迫后,相对发芽势、相对发芽率和存活率显著降低;耐盐材料和敏感材料的耐盐性不同,耐盐材料受盐胁迫的程度低于敏感材料;筛选出芽期耐盐性强材料18份;苗期耐盐性强材料2份。     

不同种质萝卜肉质根硫苷组分及含量分析

[目的]本文旨在检测萝卜肉质根中硫苷组分与含量,分析硫苷总量与单个硫苷组分含量的相关性,为萝卜种质品质性状评价与优良新品种培育提供理论基础。[方法]通过液质联用(LC-MS)技术和高效液相色谱法(HPLC)对44份萝卜种质肉质根中硫苷组分与含量进行检测,并通过主成分分析研究了总硫苷与单个硫苷含量之间的相关性。[结果]在萝卜肉质根中共检测到12种硫苷,包括8种脂肪族硫苷和4种吲哚族硫苷,其中4-甲硫基-3-丁烯基硫苷(GRH)作为重要的硫苷组分在所有材料中含量最高。44个萝卜种质干样总硫苷平均含量10.73μmol·g~(-1),变化区间1.61～23.23μmol·g~(-1);硫苷含量占干质量的平均比例为0.4%,变化区间为0.14%～0.97%。筛选到4份4-甲基亚磺酰丁基硫苷(RAA)含量较高的种质,4份GRH含量较低的种质。分析单一硫苷相关系数矩阵显示,总硫苷含量与4-甲基亚磺酰基-3-丁烯基硫苷(GRE)、4-戊烯基硫苷(GBN)、4-甲硫基丁基硫苷(GER)的含量呈极显著正相关,且同族硫苷间相关性较强。[结论]萝卜不同种质肉质根中硫苷组分与含量存在较大差异,其中GRH是影响脂肪族硫苷及总硫苷含量差异的关键硫苷,筛选到的高含量RAA与低含量GRH种质可为萝卜品质性状遗传改良提供重要材料。     

结球甘蓝游离小孢子热激处理下差异表达基因分析

[目的]本文旨在探讨结球甘蓝游离小孢子培养早期体胚发生的分子机制,分析游离小孢子在热激处理下的基因表达谱。[方法]将易出胚结球甘蓝高代自交系611单核靠边期小孢子分别在体外32.5℃培养1 d(热激处理,E2)、体内正常生长1 d(对照组1,E3)及体外25℃培养1 d(对照组2,E5),利用转录组测序技术(RNA-Seq)对3个处理的小孢子文库进行差异基因表达谱分析,并鉴定热激处理下早期体胚发生的响应基因。[结果]将3个处理的小孢子Uni Gene表达量依次进行两两相比,即E2 vs E3、E2 vs E5以及E3 vs E5,分别鉴定出2 506、1 073和3 322个差异表达基因。基因本体(gene ontology,GO)聚类分析表明,热激处理下的差异表达基因显著富集到细胞组分中的细胞部件、细胞及细胞器;在分子功能中,这些基因在结合、催化活性及核酸结合转录因子活性中的比例最高;在生物过程中的细胞过程、代谢过程及刺激反应等类别中的比例也最高。京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路分析显示,热激处理下的差异表达基因显著富集到植物激素信号转导、植物病原互作、淀粉和糖代谢、抗坏血酸代谢、苯丙氨酸代谢以及多糖降解等途径。进一步对抗坏血酸代谢途径相关基因进行分析,抗坏血酸过氧化物酶基因APX1和APX2,半乳糖脱氢酶基因Gal DH以及乙醛脱氢酶基因AD在体外32.5℃培养1 d后均显著上调表达。[结论]通过转录组学方法揭示了结球甘蓝游离小孢子在热激处理下基因组的表达变化,鉴定了可能与早期体胚发生相关的抗坏血酸代谢途径基因,为进一步研究甘蓝小孢子体胚发生的分子机制奠定了基础。     

大豆类病变皱叶突变体NT301遗传分析和2对基因定位

通过研究类病变突变体,挖掘抗病基因,利用分子设计育种的方法快速培育优良抗病大豆新品种,可减轻化学农药对环境的污染,降低病害的抗药性。本研究以⁶⁰Coγ诱变获得的类病变皱叶突变体NT301为父本,分别与W82、KF1和KF35进行杂交,构建了F₂和F_2:3分离群体,通过SSR标记和SNP分析,将目标基因1(rl1)缩小到18号染色体937kb区间内,包含66个候选基因,将目标基因2(rl2)缩小到8号染色体130kb区间内,包含15个候选基因。接着,本研究利用基因芯片技术对近等基因系进行了基因表达谱研究,得到了差异表达基因参与的KEGG调控通路。另外对8号染色体的15个候选基因进行半定量与荧光定量RT-PCR表达分析发现,只有基因Glyma.08G332500在突变体NT301与野生型中的差异达到了4倍,推测Glyma.08G332500基因是突变体NT301的候选基因。     

植物染色体诱变研究与应用进展

植物染色体工程是通过人工诱致染色体变异进行植物改良的技术。染色体变异在外源基因转移和利用、染色体倍性操作、反向育种等方面发挥着重要作用,促进了染色体基因组学、物理作图和染色体生物学研究。基因组学、分子标记和染色体鉴定技术的发展进一步促进了化学、物理和遗传诱变的深入研究和应用,不断创造和鉴定出更多具有不同用途的染色体变异,为植物改良和遗传研究提供了新工具。本文综述了植物染色体诱变研究与应用进展,并对存在的问题和发展趋势进行了讨论,为有效开展染色体工程提供参考。     

基于寡核苷酸探针套painting的中国春非整倍体高清核型及应用

基于寡核苷酸探针套painting的染色体鉴定技术简单、经济和高效, 可以促进小麦品种及亲缘物种染色体识别和变异体鉴定, 提高染色体工程效率。我们前期开发了寡核苷酸探针套, 包含pAs1-1、pAs1-3、AFA-4、(GAA)₁₀和pSc119.2-1共5个探针。本研究通过一次荧光原位杂交(FISH), 对源于17个非整倍体的18份材料分析发现, 其中14个染色体组成正确, 可以清晰识别相应的缺体、四体和端体。还构建了基于寡核苷酸探针套涂染的、能准确识别3个基因组和7个部分同源群染色体的高清核型, 发现4个非整倍体发生变异, 其中从N5BT5D中鉴定出一个可能的小片段相互易位系T6AS·6AL-6DL和T6DS·6DL-6AL。进一步对7个地方品种、10个栽培品种(系)和1个人工合成小麦分析, 发现15条染色体存在多态性, 涉及6条B组(除4B)、5条A组(除1A和3A)和4条D组(1D、2D、4D和7D)染色体, 可以清晰识别我国小麦生产上广泛应用的3种易位类型(T1RS·1BL、T6VS·6AL及相互易位T1RS·7DL和T7DS·1BL), 省去了基因组原位杂交(GISH)程序。另外, 对5个亲缘物种分析发现, 该探针套可以识别栽培一粒小麦、硬粒小麦Langdon、荆州黑麦、长穗偃麦草(2n=2x=14)全部和中间偃麦草30条染色体, 并构建了这5个物种的核型。本研究结果证实该寡核苷酸探针套可以有效用于小麦及亲缘物种染色体鉴定, 高清晰的中国春非整倍体核型为小麦染色体工程提供了参考标准。     

棉花导入系耐盐性鉴定及耐盐基因QTL定位

【目的】筛选棉花耐盐、抗盐种质。【方法】以148份陆地棉背景的海岛棉染色体片断导入系为研究对象,利用苗期植株相对生长量进行耐盐性鉴定。【结果】148个导入系材料的平均盐害系数为61.22%,耐盐性差异较大;以2个亲本的盐害系数为界线,将盐害系数分成3组,盐害系数0~29.35%的占23.65%,29.35%~71.70%的占39.19%,71.70%~100%的占37.16%。【结论】通过对耐盐性状的QTL(Quantitative trait locus)定位,检测到了23个耐盐相关的QTL,其中12个耐盐QTL分布在A05、A12、D05和D11染色体上,说明从陆地棉背景的海岛棉染色体片段导入系中进行耐盐材料筛选是可行的,对特定染色体的筛选会具有更高的效率。     

小麦株高QTL Qph.nau-5B的效应评价

株高直接影响小麦的产量潜力,也是植株抗倒伏性的重要组成部分。目前虽有大量株高相关QTL被鉴定到,但大多QTL的遗传效应仍不清楚。本研究前期利用小麦品种群体,通过关联分析鉴定到一个小麦株高主效QTL Qph.nau-5B。为了评价该QTL的效应,通过分子标记辅助选择分别构建了以南大2419、吉春1016和郑麦9023为供体亲本,中优9507为背景的3种等位变异的近等基因系,背景回复率均高于93%。在7个独立的试验环境中,所有近等基因系的株高较轮回亲本均显著降低,平均降幅为11.1 cm(10.3%)。Qph.nau-5B不同等位变异效应强弱不同,其中来源于吉春1016和郑麦9023的等位变异平均降秆效应相似(12.4 cm),显著大于南大2419的等位变异(8.6 cm),但各等位变异相对降秆效应大小受环境影响。此外,Qph.nau-5B对单株穗数、穗长、千粒重等农艺性状无明显负效应。本研究结果表明Qph.nau-5B具有重要的育种价值,可为小麦的株型分子设计育种提供基因资源。     

全雌黄瓜单性结实性遗传分析

 采用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对黄瓜强单性结实雌性系‘6401’ 与非单性结实自交系‘6429’、‘6426’杂交组合多世代群体的单性结实性进行联合分析,结果表明：全雌黄瓜单性结实性在不同遗传背景下遗传表现基本一致,单性结实性遗传均表现为不完全隐性基因遗传,符合E-1-1模型,受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制。两组合第1主基因显性效应、主基因显性×显性互作效应以及多基因效应较大。‘6401×6429’组合的B₁、B₂、F₂群体（主基因+多基因）遗传率分别为51.36%、72.31%和76.78%;‘6401×6426’组合的B₁、B₂、F₂群体（主基因+多基因）遗传率分别为20.50%、75.39%和74.58%。强单性结实全雌黄瓜品种选育以双亲均为强单性结实为宜。     

甘蓝型油菜雌性不育突变体FS-M1的细胞学观察

1996年我们在油菜育种圃的宁油10号株系中发现了甘蓝型油菜(Brassicanapus)雌性不育突变体FS M1,并初步研究了其形态特征和生物学特性[1,2]。结果显示,FS M1雌性不育性状稳定且可遗传,花器官中子房扁平,柱头顶部分叉,柱头乳突细胞干瘪。结合对FS M1胚胎学研究结果,初步认为其柱