‘正午’牡丹染色体预处理方法优化和在核型分析中的应用

  目的   染色体核型信息是植物遗传育种研究的重要基础。亚组间远缘杂交育种是现代牡丹育种的重要方向。牡丹组植物染色体形态相似度高,远缘杂种的核型分析需要大量高质量的染色体制片。预处理是影响染色体制片质量的关键环节,通过改良预处理方法,提高染色体制片质量和效率,对获得牡丹远缘杂种准确的核型数据、研究牡丹远缘杂交育种的遗传规律具有重要意义。   方法   本研究以‘正午’牡丹幼嫩花蕾中的雌蕊为材料,量化分析了4 ℃条件下不同预处理液和预处理时间对染色体收缩程度和分散程度的影响,统计了不同预处理效果下核型数据的差异。   结果   用对二氯苯饱和水溶液或对二氯苯-α-溴萘混合液进行预处理,均能取得良好的效果。在4 ℃下用对二氯苯饱和水溶液预处理36 ~ 72 h,或对二氯苯-α-溴萘混合液预处理24 ~ 48 h,可稳定获得大量收缩适度、分散良好的染色体制片。利用大量高质量的染色体制片获得了‘正午’牡丹更多的核型信息:其核型公式为2n = 2x = 10 = 8m（2SAT） + 2st（2SAT）,随体位于第4、8、9、10号染色体短臂上,其中9、10号染色体上的随体比4、8号染色体上的随体更容易观察到。   结论   通过改进预处理效果能有效提高‘正午’牡丹染色体制片质量和效率,获得更加丰富、准确的核型信息。本研究采用的量化方法能从染色体收缩程度和分散程度两个方面有效评价染色体制片质量,筛选出的预处理方法稳定、高效,为远缘杂种牡丹染色体核型分析和进一步遗传学研究奠定了良好的基础。      

中国历史上的第一次酒后驾车肇事——慈禧太后坐汽车

1901年慈禧太后66岁诞辰时,直隶总督袁世凯特地从美国进口一辆小汽车,作为寿礼敬献给慈禧。据说这个洋玩意儿是美国马萨诸塞州的查理森利和法兰西兄弟两设计并采     

‘正午’牡丹核型分析及减数分裂的染色体行为观察

目的芍药属牡丹组革质花盘亚组与肉质花盘亚组间的远缘杂交是现代牡丹育种的重要方向之一。然而,亚组间杂种普遍高度不育,很难继续用于杂交育种。‘正午’牡丹是一个观赏性好、适应性强的亚组间杂交品种,虽然其通常高度不育,但仍被用作亲本培育出一些优异的杂交后代,表现出一定的育性。研究其减数分裂的染色体行为,可为揭示其极低育性的形成机制提供重要的信息。方法本研究以‘正午’幼嫩花蕾中的雌蕊为材料,进行体细胞染色体核型分析;以花药为材料进行花粉母细胞减数分裂观察。结果‘正午’牡丹为二倍体,核型公式为2n = 2x = 10 = 7m + 1sm + 2st（1SAT）。其花粉母细胞可通过正常的减数分裂形成四分体及小孢子,减数第一次分裂中约有70%的花粉母细胞发生染色体行为异常,包括单价体及多价体、染色体桥、断片、落后染色体、不等分裂等,其中染色体桥出现频率最高;减数第二次分裂中,染色体行为异常率同样高达70%,常见的异常类型包括纺锤体定位异常、不同步分裂、染色体桥、断片、落后染色体等,最后形成二分体、三分体、微核或特小的额外小孢子。结论‘正午’减数分裂存在大量异常可能与其高度杂合的核型有关。普遍存在的单价体及多价体引起的不等分裂和染色体桥及断片造成的染色体片段缺失等染色体行为异常可能是导致‘正午’牡丹高度不育的重要原因。同时,仍有一小部分花粉母细胞能够顺利完成减数分裂,形成小孢子。其中一部分通过二分体或三分体形成未减数小孢子,表明其具有用于培育多倍体牡丹的潜力。      

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。      

水氮耦合下小粒咖啡幼树生理特性与水氮利用效率

为探明经济热作小粒咖啡幼树的水氮精准管理模式,研究了4个灌水水平(WS,75%~85%田间持水量;WH,65%~75%田间持水量;WM,55%~65%田间持水量;WL,45%~55%田间持水量)和4个施氮水平(NH,0.60 g/kg;NM,0.40 g/kg;NL,0.20 g/kg;NZ,0 g/kg)对小粒咖啡幼树生理特性及水氮吸收利用的影响。结果表明:与WL相比,增加灌水使叶绿素、类胡萝卜素、丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量分别降低5.8%~15.5%、6.0%~14.4%、14.2%~30.3%、27.6%~60.0%和22.6%~57.5%,使根系活力和水分利用效率分别提高15.8%~63.8%和21.6%~29.6%,降低土壤硝态氮均值21.5%~36.2%。与NZ相比,增加施氮使丙二醛降低23.8%~49.8%,叶绿素、类胡萝卜素、脯氨酸、可溶性糖、根系活力和水分利用效率分别提高49.0%~88.4%、21.9%~60.9%、509%~703%、20.7%~52.3%、23.5%~41.8%和21.6%~53.9%,同时土壤硝态氮均值增加2.73~14.44倍。NZ和NL时氮素吸收总量与灌水量显著正相关;NM和NH时水分利用效率和氮素吸收总量均随灌水量先增后减。不同灌水条件下,水分利用效率、氮素吸收总量均与施氮量呈显著二次曲线关系。NMWH组合的水分利用效率最大,同时NM和NH处理的氮素表观利用效率和氮素吸收效率最大,因此NMWH为水氮高效利用组合。     

低温和赤霉素对紫斑牡丹种子萌发和幼苗生长的影响

本文研究了在容器栽培条件下,赤霉素(GA3)处理对紫斑牡丹种子生根的影响,不同主根长度、低温((3±1)℃)时间、赤霉素(GA3)浓度对种子发芽和幼苗生长的影响。结果表明:GA3能够促进种子生根,其中质量浓度为100mg/L的处理效果最好;种子发芽过程中,主根长度与低温时间的交互效应对初萌期和发芽率存在极显著的影响;只有在主根生长超过40mm时,低温和GA3处理才能有效地促进种子发芽,在此基础上,低温14d结合100、200mg/L 或者500mg/L GA3处理为促进发芽的较好组合。当主根长度超过40mm时,低温和GA3处理才能有效地促进幼苗的生长,以低温14d结合500mg/L GA3处理为最佳组合。综合分析表明,紫斑牡丹优化的种子播种育苗程序为:用100mg/L GA3处理种子24h后室温沙藏,待主根生长超过40mm时播种,并置于低温(3±1)℃下处理14d,再用500mg/L 的GA3处理后,于温室中培养成苗。      

牡丹遗传作图最适F1分离群体的选择

以3株‘凤丹’植株M24、M49、M68为母本,分别以中原牡丹‘红乔’、日本牡丹‘花王’和‘黑龙锦’为父本,采用控制授粉杂交方式,制备了3个规模较大的F1杂交分离群体(个体数量分别为366、233、197)。采用简单重复序列(SSR)标记技术,对这3个分离群体亲本进行多态性检测,结果表明,‘凤丹’M24ב红乔’分离群体亲本间的多态性水平最高,19对SSR引物共检测到27个多态性位点,亲本间遗传距离为0.707 0;因此,选取了该分离群体作为构建牡丹遗传图谱的作图群体。在此基础上,利用SSR标记技术对作图群体中随机抽取的195株子代个体进行了基因型检测,结果显示19对SSR引物在作图群体中有15对具有多态性,其中13对引物在P0.01水平上符合孟德尔期望分离比,占多态性标记总数的86.7%;测量分析了这195株子代个体的苗高、地径、当年生枝长、复叶长、复叶宽和叶柄长等6个表型性状,结果显示这6个表型性状在作图群体中变异明显,表型值的变异系数均超过15%。综上所述,‘凤丹’M24ב红乔’F1分离群体适合作为构建牡丹遗传连锁图谱的作图群体。      

基于多模态多目标优化的端元束提取方法研究

为解决高光谱影像受传感器及分辨率的影响所产生的光谱变化给解混造成的困扰，提出基于多模态多目标优化的端元束提取方法(MOPSOSCD)。对高光谱图像进行标号编码，采用基于索引的环形拓扑结构进行邻域的个体交互，通过邻域最优改进粒子群速度更新方式并整数化粒子位置更新。同时，根据高光谱图像空间特征，通过改进决策空间拥挤距离提高决策空间的多样性，再结合目标空间的拥挤距离进行综合排序，实现多模态多目标优化的粒子筛选。当粒子定向移动概率p_m为0.2、粒子数P为30及迭代次数M为400时，算法在MUUFL数据集上均方根误差(RMSE)及平均光谱角距离(mSAD)分别为0.008 8、0.111 2。通过对比试验，本文方法相较于VCA、DPSO等方法具有更高的提取精度和效率，为高光谱解混提供了更加准确的端元束提取方法。