Climate change impacts and potential benefits of drought and heat tolerance in chickpea in South Asia and East Africa

Using CROPGRO-Chickpea model (revised version), we investigated the impacts of climate change on the productivity of chickpea (Cicer arietinum L.) at selected sites in South Asia (Hisar, Indore and Nandhyal in India and Zaloke in Myanmar) and East Africa (Debre Zeit in Ethiopia, Kabete in Kenya and Ukiriguru in Tanzania). We also investigated the potential benefits of incorporating drought and heat tolerance traits in chickpea using the chickpea model and the virtual cultivars approach. As compared to the baseline climate, the climate change by 2050 (including CO₂) increased the yield of chickpea by 17% both at Hisar and Indore, 18% at Zaloke, 25% at Debre Zeit and 18% at Kabete; whereas the yields decreased by 16% at Nandhyal and 7% at Ukiriguru. The yield benefit due to increased CO₂ by 2050 ranged from 7 to 20% across sites as compared to the yields under current atmospheric CO₂ concentration; while the changes in temperature and rainfall had either positive or negative impact on yield at the sites. Yield potential traits (maximum leaf photosynthesis rate, partitioning of daily growth to pods and seed-filling duration each increased by 10%) increased the yield of virtual cultivars up to 12%. Yield benefit due to drought tolerance across sites was up to 22% under both baseline and climate change scenarios. Heat tolerance increased the yield of chickpea up to 9% at Hisar and Indore under baseline climate, and up to 13% at Hisar, Indore, Nandhyal and Ukiriguru under climate change. At other sites (Zaloke, Debre Zeit and Kabete) the incorporation of heat tolerance under climate change had no beneficial effect on yield. Considering varied crop responses to each plant trait across sites, this study was useful in prioritizing the plant traits for location-specific breeding of chickpea cultivars for higher yields under climate change at the selected sites in South Asia and East Africa.     

普通豇豆应用核心种质的SSR指纹图谱构建及多样性分析

不同种质资源群体的多样性及遗传背景分析可为种质资源收集保存及创新利用提供有效信息。对不同来源的88份普通豇豆应用核心种质资源进行了14个SSR位点的指纹图谱构建及多样性分析,共检测到39个等位变异,每对引物检测到2~5个,平均为2.79。多态信息含量（PIC）变幅为0.25~0.72,平均为0.58。UPGMA聚类结果显示,除了3对种质外,39个等位变异可将其他材料有效区分,且在遗传相似系数为0.63时,88份种质可分为4个类群,地理来源相同的材料有聚在一起的趋势。     

不同生态区粳稻资源表型遗传多样性综合评价

为探究粳稻种质资源遗传多样性,提高粳稻育种组合选配的针对性和育种效率,通过变异系数、遗传多样性指数、聚类分析、相关分析、主成分分析、二维排序分析和逐步回归分析方法对不同生态区80份粳稻种质资源的8个表型性状的多样性水平进行了分析。结果表明：8个表型性状的变异系数为11.06%~36.97%,其中,千粒重的变异系数最小,每穗总粒数的变异系数最大;8个表型性状的遗传多样性指数为1.54~2.06,其中,单株有效穗数的遗传多样性指数最高,结实率的遗传多样性指数最低;在欧式距离9.0处,可将80份参试材料分为4类,各类表型性状差异明显;根据主成分分析和综合评价结果,80份粳稻种质资源中贵州的毕大香6号综合性状排名第1位,同时筛选到每穗实粒数、千粒重、株高、穗长和单株有效穗数性状可作为粳稻种质资源综合评价的关键指标;利用主成分二维排序分析筛选到矮秆、大穗、分蘖能力强及结实率高的4类优异种质资源,结合二维排序结果,大方晚糯是在二维排序重叠种质,可作为育种中间材料。同时基于主成分构建了粳稻种质资源的综合评价方程。     

利用荧光SSR分析中国糜子遗传多样性

分析糜子种质资源的遗传多样性,有助于了解糜子起源与进化,可为糜子优异种质发掘及资源高效利用提供理论基础。本研究利用15个糜子特异性荧光SSR标记检测来源于中国11个省(区)的132份糜子种质资源,检测到107个等位变异,每个位点等位变异数为2~14个,平均7个;基因多样性指数为0.0936~0.8676,平均0.5298;多态性信息含量为0.0893~0.8538,平均0.4864。采用遗传距离的聚类将试验材料分为4类,类群I来自东北春糜子区,类群II来自黄土高原春、夏糜子区,类群III来自于北方春糜子区,类群IV来自北方春糜子区和黄土高原春、夏糜子区。分析模型的遗传结构表明,中国糜子资源来自4个(东北地区、黄土高原、北方地区和西北地区)基因库,与基于遗传距离的聚类结果基本一致,均与材料的地理起源相关。糜子遗传变异丰富,主要存在于糜子材料间。该结果从分子水平上准确揭示了中国糜子的遗传多样性。     

甘蔗黄叶病毒与花叶病毒CP基因RNAi载体构建与转化甘蔗研究

甘蔗黄叶病和甘蔗花叶病是我国甘蔗最主要的病毒病,感病品种产量下降和品质变劣,传统方法难以防治。RNA干扰技术使培育抗病毒甘蔗品种成为可能。本研究根据甘蔗黄叶病毒和侵染甘蔗的高粱花叶病毒结构与功能特性,广泛收集不同来源病毒分离物CP基因序列,经过比对选取保守序列作为干扰序列。通过在序列两端添加酶切位点,合成并连接成双价甘蔗黄叶病和花叶病毒干扰序列,然后构建到中间载体p HANNIBAL上,形成双价RNAi干扰结构,最后插入到p ART27上形成干扰表达载体。利用基因枪轰击甘蔗品种福农15号愈伤组织进行转化,经G418筛选获得抗性再生植株。通过提取DNA和RNA分析,证实双价RNAi干扰结构不仅以不同拷贝整合到甘蔗基因组中,而且得到了转录表达。     

改进RBF神经网络在我国大豆价格预测中的应用研究

我国大豆价格受国内外多种因素共同影响,具有非线性、随机性和高噪音等特点,采用传统数学模型进行预测,不仅分析难度大,预测误差也很大。RBF神经网络以其优良的逼近性能而被广泛应用于非线性时间序列预测之中。本文提出一种基于遗传算法优化RBF神经网络的我国大豆价格预测模型,该模型为多维输入单维输出的多变量预测模型,模型的初始输入由大豆价格的历史数据和相关影响因素数据组成。采用遗传算法对RBF神经网络输入层节点数、基函数中心、扩展常数和输出层权值进行优化,模型可以从初始输入变量中自主选择最合适的输入变量组合作为模型的输入。采用2009-2014年的大豆价格数据进行预测研究,用2009-2013年的数据作为训练集,2014年的数据作为测试集,改进RBF神经网络通过自主识别和选取中国大豆进口量、中国消费者信心指数和进口大豆到港分销价格3个因素作为相关影响因素的输入。结果表明:模型预测精度较高、泛化能力较强,能够很好捕捉大豆价格变化规律,可为大豆市场价格的准确预报提供参考借鉴。     

超高产大豆砧木对不同年代育成品种农艺性状的影响

以超高产大豆品种为砧木嫁接不同年代育成品种,旨在明确超高产品种砧木对农艺性状的影响,从而揭示根系改良在大豆育种中的重要作用。以来自相同的祖先亲本(Williams和Amsoy)且地理纬度相同的美国俄亥俄州和中国辽宁省不同年代育成的代表性大豆品种为接穗,分别与超高产大豆品种辽豆14和中黄35进行嫁接,成熟期测定植株农艺性状。结果表明:嫁接处理对大豆品种的农艺性状存在显著影响。自身嫁接的植株与不嫁接植株相比,其农艺性状没有显著变化。与品种自身作砧木的植株相比,嫁接到超高产品种辽豆14或中黄35砧木上时,不同年代育成品种的株高、主茎节数、分枝数等性状没有显著变化,但单株荚数、百粒重、粒茎比和单株粒重会显著提高。其中,与品种自身作砧木的植株相比,嫁接到超高产品种砧木上,共同亲本、俄亥俄中期、辽宁中期、俄亥俄当代、辽宁当代的大豆品种单株产量分别提高了4.5%、6.9%、9.4%、15.7%、19.9%。由此说明,根系改良会带来大豆品种产量的大幅度提高。     

东北大豆种质群体在克山的表现及其潜在的育种意义

东北是我国大豆的主要生态区,克山是东北北部重要产区。本研究于2012-2014年,以搜集到的东北地区各单位现存的361份大豆地方品种和育成品种作为东北现存的本地种质,观察该群体在克山地区的表现,研究其在克山的潜在育种意义。获得以下主要结果:(1)东北大豆种质群体平均表现为全生育期133 d(103.8~157.0 d)、蛋白质含量39.69%(35.6%~44.38%)、油脂含量20.58%(17.47%~22.84%)、蛋脂总量60.27%(54.00%~63.97%)、百粒重17.61 g(6.13~28.17 g)、株高约96 cm(54.92~146.8 cm)、主茎19节(11.23~25.83)、分枝2.75个(0.22~7.63)、倒伏2级左右(1.00~4.00);(2)当地适合熟期组为MG 0和MG I,各性状的平均值与群体平均相近,其它熟期组在当地的表现与之不同。MG 000和MG 00的生育天数集中在110~120 d,比当地无霜期早约10~20 d,不能充分利用当地的自然条件;而品质性状表现则略优于MG 0和MG I,特别是油脂含量和蛋脂总量分别高约1%、1.5%;株高、节数均低于MG 0和MG I,分别低约10~40 cm、2~8节。MG II的生育天数在当地高达150 d,不能稳定正常成熟,不适合当地种植;品质性状表现低于当地品种水平,特别是蛋白质、蛋脂总量均低约2%,油脂低约0.5%;而株高、节数高于当地品种,分别高约10 cm、2节,倒伏程度则高达3级。MG III在克山不能正常成熟,导致其它性状表达不正常,生长量和倒伏度增加;(3)根据各农艺品质性状在克山表现的遗传进度估计,虽然油脂和蛋白质含量相对小些,但均有一定的改良潜力。克山地区利用东北大豆资源育成了许多适于东北北部的优异品种,体现了东北种质的重要作用。根据当地品种的表现,从供试的东北资源中提出了各农艺、品质性状改良可用的亲本品种名单,供育种工作者参考。     

基于果实品质与EST-SSR标记的刺梨居群遗传多样性分析及核心种质构建

通过分析评价野生刺梨(Rosa roxburghii Tratt.)资源居群遗传多样性和遗传结构,同时构建核心种质,为刺梨资源的保护和发掘利用提供科学依据。本研究利用10对EST-SSR引物和9个果实品质性状指标对收集的12个刺梨自然居群(共102份种质)的遗传多样性及遗传结构进行分析,同时结合原贵州省32份初级核心种质,采用位点优先取样策略进一步构建西南地区核心种质。结果表明,黔西(QX)居群拥有最高的Shannon信息指数I=0.6965,基因多样性指数h=0.3935,多态位点百分率p=84.62%;而古丈(GZ)居群则无论在分子数据还是表型数据都表现为遗传多样性最低;AMOVA分析表明刺梨居群内遗传变异在87%以上,居群间基因流Nem在3.5以上、平均Nei’s遗传距离(GD)0.223。构建的19份核心种质等位基因保留率和稀有等位基因保留率均为100%,能够代表原种质的遗传多样性。西南地区野生刺梨的遗传变异主要发生在居群内,居群间具有基因交流频繁、Nei’s遗传距离小等特点,构建的19份核心种质从等位基因保留率、稀有等位基因保留率及地理分布均能够较好地代表原种质的遗传多样性。自然居群以黔西(QX)居群遗传多样性最高。因此,野生刺梨的保护策略可采用就地保护黔西(QX)居群与迁地保护19份核心种质相结合的方法进行。     

南瓜银叶突变体48a的表型特征及其遗传学分析

南瓜银叶突变体48a是在嫩食型中国南瓜中分离筛选到的稳定遗传自交系,银色叶不仅可以作为标记性状应用到育种中,还可为南瓜抗虫、抗病、耐寒等一系列研究提供重要的材料基础。笔者对银叶突变体的表型特征及叶片的解剖结构进行鉴定分析,发现植株整体长势、熟性与野生型无明显差异;成熟叶片正面全部呈银灰色,叶绿素含量明显降低,叶片上表皮细胞与栅栏细胞间明显剥离,存在明显的空隙。利用突变体48a和野生型49a南瓜自交系构建的六世代遗传群体,调查发现F2的绿叶与银叶符合3∶1的分离比,回交群体BC1P1分离比符合1∶1,表明南瓜银色叶性状由单隐性基因控制。