红三叶遗传图谱构建及抗白粉病基因QTL定位

本研究以感(岷山红三叶)、抗(澳大利亚红三叶品种♀Sensation×Renegade♂杂交新品系“甘农PR1”)白粉病红三叶材料为父母本杂交并种植成苗经人工接菌后筛选出抗、感白粉病的F₁群体为作图群体,利用AFLP标记构建红三叶高密度遗传图谱,并利用区间作图法对抗白粉病QTL进行了定位分析,可以为红三叶抗白粉病基因克隆和转基因等分子辅助育种奠定基础。结果表明,149个AFLP标记构建得到的遗传图谱包含7个连锁群(LG1,LG2,LG3,LG4,LG5,LG6和LG7),遗传图谱的总距离为640.5 cM。其中,LG1连锁群的遗传距离(140.6 cM)和标记间平均距离(9.4 cM)均最大;LG4连锁群的遗传距离(55.2 cM)和标记间平均距离(1.8 cM)最小。应用区间作图法对红三叶抗白粉病基因进行QTL分析定位,共检测到5个抗白粉病相关QTL位点(qrp-1,qrp-2,qrp-3,qrp-4和qrp-5),其中qrp-1、qrp-2、qrp-3和qrp-4位于LG4连锁群上,qrp-5位于LG5连锁群上。5个QTL位点对抗白粉病的贡献率为29%~90%,qrp-1对红三叶白粉病抗性的贡献率最大(90%),为主效QTL。     

AtSOS基因在紫花苜蓿中的表达及其耐盐性研究

本研究采用基因工程技术改良紫花苜蓿耐盐性,通过种植转基因耐盐紫花苜蓿达到改良土壤的目的。以紫花苜蓿子叶节为外植体,通过农杆菌介导法将来源于拟南芥的AtSOS1-AtSOS2-AtSOS3多基因表达载体导入阿尔冈金紫花苜蓿中,经PCR检测、抗除草剂筛选和RT-PCR鉴定,获得了能稳定表达的转基因株系。以转基因的紫花苜蓿和野生型紫花苜蓿为材料进行盐处理,每个处理重复3次,测定其生理生化指标、株高、Na⁺和K⁺含量、细胞膜透性、叶绿素含量。结果显示,在不同盐浓度处理下,所有植株的株高均有所增长,但在100和200 mmol·L^-1的NaCl处理下,转基因植株的长势显著高于野生型植株;随着处理时间的增加,所有植株的叶绿素含量均呈先上升后下降的趋势,且野生型植株叶绿素含量均低于转基因植株;在100和200 mmol·L^-1的NaCl处理下,转基因植株的细胞膜透性、超氧化物歧化酶活性和脯氨酸含量的增加量均小于野生型植株,而过氧化物酶、过氧化氢酶活性和可溶性糖含量的增加量均大于野生型;各植株中丙二醛含量均下降,且野生型植株下降的更为明显;盐处理后,转基因植株根系中Na⁺的积累比野生型植株少,而K⁺的吸收多于野生型植株。转AtSOS基因的紫花苜蓿通过发挥AtSOS途径的作用,促进了植物体将细胞内的Na⁺外排,从而减轻盐胁迫对植物体的伤害,提高了转基因植株的耐盐性。     

羊草叶绿体非编码区多态性标记筛选及群体遗传多样性

为筛选多态性丰富的羊草叶绿体非编码区片段,本研究以9个不同地理位置的羊草居群为材料,通过对12个叶绿体非编码区DNA片段测序及其序列间变异分析试图从中找出有遗传差异的叶绿体DNA(cpDNA)片段,并利用有多态性的cpDNA片段进行遗传多样性分析。结果表明,序列ndhF-rpl32、trnL-trnF、trnC-ycf6、aptI-aptH具有比较丰富的变异,可作为下一步研究野生羊草群体遗传学和谱系地理学较为理想的分子标记。在37个羊草个体4条非编码区片段的合并序列中,共检测到15种单倍型,单倍型多态性(Hd)为0.928,核苷酸多态性(Pi)为0.00101;遗传分化指数(Fst)为0.58884,基因流(Nm)为0.17,基因流较小;中性检验Tajima’s D(-1.08542)和Fu’s Fs(-5.301)均为负值,且差异不显著(P>0.10),推测羊草遵循中性进化理论,可能经历过种群扩张;AMOVA结果显示,65%的分子变异出现在居群间,35%出现在居群内;Mantel检验得到,遗传距离与地理距离具有显著相关性(r=0.449,P<0.05);居群分化值Nst 0.386(0.1865)大于Gst 0.234(0.1506),差异显著(P<0.05),表明羊草居群存在分子谱系地理结构。通过系统发育树分析得到,羊草15个单倍型分为两大分支,H2和H10聚为一支,它们与别的居群个体亲缘关系较远,其余单倍型聚为另一支;单倍型网络图显示,H2和H12、H10和H12亲缘关系较远,与系统发育树分析结果基本一致。本研究为羊草的种质资源保护、谱系地理学研究等工作奠定了基础。     

Innovative layer genetics to handle global challenges in egg production

1. In commercial layer breeding, extensive gene pools are tested and selected for market requirements which must be anticipated at least 5 years ahead. Field results confirm a continuous positive genetic trend in egg output and better feed efficiency which can be converted into land savings.

2. Animal welfare and cage-free housing dominate future needs of the market. Nesting behaviour and minimal tendency to develop feather-pecking or cannibalism without beak treatment are key trait complexes. Stronger shells for longer production cycles without moulting have to be combined with better bones.

3. No single big gene effect can be expected to control the multifactorial problem of feather-pecking. Adjusting the shape of the beak, with a heritability of .10–.25, can contribute to reducing the risk of severe cannibalism.

4. For better skeletal integrity, the assessment of bone quality in pedigree birds housed in enriched cages is done by keel bone palpation or ultrasound measurement of the humerus. Both traits show similar heritabilities in the range of .15–.30 and can be included in a balanced selection approach for performance, quality and welfare traits.

5. The combination of performance testing and genome-wide DNA marker analysis is a promising tool to generate more progress for a balanced performance and behaviour profile.     

Single step genomic evaluation for female fertility in Nordic Red dairy cattle

Joint Nordic (Denmark, Finland, Sweden) genetic evaluation of female fertility is currently based on the multiple trait multilactation animal model (BLUP). Here, single step genomic model (ssGBLUP) was applied for the Nordic Red dairy cattle fertility evaluation. The 11 traits comprised of nonreturn rate and days from first to last insemination in heifers and first three parities, and days from calving to first insemination in the first three parities. Traits had low heritabilities (0.015–0.04), but moderately high genetic correlations between the parities (0.60–0.88). Phenotypic data included 4,226,715 animals with records and pedigree 5,445,392 animals. Unknown parents were assigned into 332 phantom parent groups (PPG). In mixed model equations animals were associated with PPG effects through the pedigree or both the pedigree and genomic information. Genotype information of 46,914 SNPs was available for 33,969 animals in the pedigree. When PPG used pedigree information only, BLUP converged after 2,420 iterations whereas the ssGBLUP evaluation needed over ten thousand iterations. When the PPG effects were solved accounting both the pedigree and the genomic information, the ssGBLUP model converged after 2,406 iterations. Also, with the latter model breeding values by ssGBLUP and BLUP became more consistent and genetic trends followed each other well. Models were validated using forward prediction of the young bulls. Reliabilities and variance inflation of predicted genomic breeding values (values for parent averages in brackets) for the 11 traits ranged 0.22–0.31 (0.10–0.27) and 0.81–0.95 (0.83–1.06), respectively. The ssGBLUP model gave always higher validation reliabilities than BLUP, but largest increases were for the cow fertility traits.     

重庆市不同规模灌区农灌水有效利用系数测算与对比研究

通过对重庆市不同规模灌区农田灌溉用水有效利用系数计算结果的比较研究,对出现的中型灌区农田灌溉用水有效利用系数大于小型灌区的结果进行合理性分析,并为重庆市农田灌溉用水有效利用系数的进一步提高,提出相关建议,为政府相关部门的科学决策提供参考.综合考虑重庆的地形、气候、土壤等因素.根据选定灌区的实测数据,采用首尾测算法计算2017年重庆市不同规模灌溉农田灌溉水的有效利用系数,采用单因素和主成分分析法,分析影响农田灌溉水有效灌溉系数的主要因素. 1)通过测算, 2017年重庆市中型灌区农田灌溉水有效利用系数为0.499,小型灌区为0.487,推算全市为0.495; 2)在影响农田灌溉水有效利用系数的主要因素中,当地的节水工程和管理状况所占的比例大于自然因素; 3)中型灌区在节水工程的投资、管理和维护等方面均优于小型灌区; 4)自然因素中,降水量对农田灌溉水有效利用系数具有一定的负面影响.     

基于Harris和卡尔曼滤波的农业机器人田间稳像算法

针对田间颠簸环境影响农业机器人采集实时稳定图像问题，提出了基于Harris和卡尔曼滤波的农业机器人田间稳像算法。首先，利用摄像头获取田间抖动视频图像序列，进行图像子区域划分并计算各区域灰度均方差，进而确定各区域Harris角点阈值；通过自适应角点阈值设置，增加角点距离约束，完成图像角点检测。然后，对检测出的角点进行光流跟踪，计算出帧间运动估计参数。最后，利用自适应卡尔曼滤波算法对运动估计参数进行平滑操作并动态调整滤波平滑性能，获得精确运动估计矢量。测试结果表明，改进后的Harris角点检测算法区域平均分布标准差减小；自适应卡尔曼滤波算法在保证平滑随机运动前提下，跟踪主动运动性能平均提升30.75个百分点；稳像后的图像峰间信噪比提升15.93%,单帧处理时间为25.66 ms,满足农业机器人30 f/s高速图像采集时同步稳像对实时性要求。     

番茄萼片形态性状遗传分析

【目的】探索番茄萼片形态性状的遗传规律,为番茄新品种选育过程中萼片形态性状选择提供依据。【方法】以萼片包被(TI1101-1,P_1)和萼片上卷番茄(J53,P_2)材料为亲本,构建4个世代P_1、P_2、F_1和F_2遗传群体,用游标卡尺对4个世代番茄萼片形态及其形态性状(萼片长度、宽度、厚度、面积、上翘度、卷曲度)进行测量和统计,从而对番茄萼片形态性状的遗传规律、中亲优势、遗传模型进行分析。【结果】番茄F_1代正反交萼片形态一致,均为基平,说明萼片形态的遗传属于细胞核遗传。在F_2代分离群体中,萼片形态包被、基平、上翘、上卷的分离比为1∶34.4∶9∶1.6,即不符合孟德尔遗传规律,属于数量性状。萼片长度、宽度、厚度、面积、上翘度、卷曲度的中亲优势率分别为3.55%,-6.77%,-9.90%,0.51%,-32.42%,-62.02%。同时,运用植物数量性状主基因+多基因遗传分析法对6个萼片形态性状测量值的分析得出:萼片长符合2对等加性主基因+加性-显性多基因遗传模型(MX2-EAED-AD),萼片厚度、面积、卷曲度符合2对加性-主基因+加性-显性多基因遗传模型(MX2-ADI-AD),萼片宽度、上翘度符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型(MX2-ADI-ADI)。萼片长度、宽度、厚度、面积、上翘度、卷曲度的主基因遗传率为42.59%～77.15%,多基因遗传率为0%～39.89%。【结论】该组合6个番茄萼片形态性状均受2对主基因控制,且主基因遗传率大于多基因遗传率,以主基因遗传为主。     

18份杨树资源的遗传多样性分析

【目的】正确评价杨树资源的遗传多样性，为其新品种选育和资源利用提供理论依据。【方法】以来自黑杨派和白杨派的18个杨树无性系为试验材料，利用聚丙烯酰胺凝胶电泳从84对SSR引物中初步筛选出多态性较好的12对，再利用12对SSR荧光引物构建18个杨树无性系的指纹图谱并进行遗传多样性分析，同时依据遗传相似系数构建聚类图并进行亲缘关系分析。【结果】筛选出的12对引物共检测到91个多态性位点，每对引物检测到的多态性位点为4~12个，平均为7.6个，观测杂合度平均为0.482 8，Shannon信息指数平均为1.801 5，Nei’s基因多样性指数平均为0.794 8；通过引物PMGC-2385和PMGC-2500构建了18个无性系的指纹图谱，该指纹图谱可将全部无性系区分开。UPGMA聚类分析表明，18个无性系的遗传相似系数在0.549~0.978，平均遗传相似系数为0.764，黑杨派与白杨派无性系遗传相似系数变幅分别在0.681~0.978和0.549~0.912，均具有较高的遗传变异性；18个无性系被分为黑杨与白杨2大类及6个亚群，与传统形态分类学结果基本一致。【结论】18份杨树资源的遗传多样性较为丰富，SSR分子标记技术结合STR分型检测技术在杨树资源的鉴定与分类中具有一定的可靠性。     

湖南省饭豆地方种质资源遗传多样性的RAPD和ISSR分析

为揭示湖南省饭豆地方品种的遗传多样性,促进种质资源的有效保护和利用。本研究利用RAPD和ISSR标记分析了源于湖南省各地36份古老饭豆地方品种的遗传多样性,并采用UPGMA方法进行了遗传聚类分析。结果表明：12个RAPD引物和4个ISSR引物在供试材料中共扩增产生81条带型清晰的条带,平均每个引物扩增产生5.06个条带;其中59个为多态性条带,占总扩增条带的72.84%,具有多态性引物的PIC值在0.397~0.968之间;通过UPGMA法进行聚类分析表明供试材料的遗传相似系数在0.605~0.877之间,供试材料被分为4大类,且聚类结果表现明显的地域特征。本研究结果可为本省饭豆种质资源保护和育种研究提供理论依据。