切花菊苗期抗寒性评价及相关的分子标记挖掘

为明确切花菊抗寒性的遗传变异,挖掘优异基因资源,本研究利用电导率结合Logistic方程评价83个切花菊品种苗期叶片的低温半致死温度(LT₅₀),通过关联分析探究抗寒性相关的优异等位变异位点并筛选抗性品种资源。结果表明,83个切花菊品种的LT₅₀在-10.99～1.86℃之间,变异系数为79.81%,说明切花菊抗寒性差异较大;依据LT₅₀的聚类分析将83份供试品种分为抗寒、中抗寒、低抗寒和不抗寒4种类型,分别占21.67%、22.89%、32.53%和22.89%。基于混合线性模型进行关联分析,共检测到11个等位变异位点(P<0.01),表型效应值为-3.51～0.83,表型变异贡献率为11.54%～18.83%;其中8个变异位点表现为增效,特别是携带E7M12-13位点品种的耐寒性显著(P<0.01)高于未携带该位点的品种。此外,根据增效位点挖掘到南农金柠檬、Qx097、QD028、Qx049、Qx153和Qx008等6个抗寒性强的品种资源。本研究结果为今后菊花耐寒性的遗传改良和分子标记辅助育种奠定了重要基础。     

Evaluation of Nitric Acid Extraction of Elements from Soils and Sediments in Two watersheds in East Tennessee

Determining the total elemental concentrations of soils requires a total dissolution method, in which hydrofluoric acid (HF) is commonly used. However, this method is tedious and risky due to the dangerous reagent HF. This study compared a single acid extraction technique using a nitric acid (HNO₃) extraction method to total dissolution (HF + microwave assisted aqua regia) for evaluating the total elemental concentrations in soils and sediments. The two methods were used to analyze the elemental content of soils and sediments from the Oostanaula Creek and Pond Creek watersheds in East Tennessee. Twenty-one elements (Al, Ba, Ca, Co, Cr, Cu, Fe, K, La, Li, Mg, Mn, Nd, P, S, Si, Sr, Ti, V, Zn, and Zr) were subsequently measured using inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). The extraction efficiency for HNO₃ relative to the total was compared and discussed. In general, HNO₃ can extract the elements in absorbed phases and those residing in non-silicate minerals. Six elements (Ba, Co, Fe, Ca, Mn, and P) generated significant correlations between total and HNO₃ in both OC and PC watersheds. Finally, the elements were grouped according to the interrelationships of their total elemental concentrations based on the dendrogram plots, suggesting their geochemical association in soils and sediment forming minerals.     

基于像元尺度耕地质量局部空间自相关的基本农田划定

划定永久基本农田保护区是我国农业可持续发展的战略要求,耕地质量是保护区位置选择的重要依据。以湖北省嘉鱼县为例,引入植被指数信息,完善耕地质量综合评价指标体系,通过网络层次分析法确定指标权重,结合局部空间自相关分析结果,分别对基于耕地质量与莫兰指数的基本农田逐像元补划结果进行了分析。研究结果表明,嘉鱼县耕地综合质量在空间上表现出较强的相关性,全域和耕地范围的局部自相关系数分别为0. 864 5和0. 991 6;基于耕地质量和莫兰指数的划定结果在空间上保持高度的一致性,两种方法均优先将空间上呈HH型聚集的99. 97%的像元划入了基本农田保护区;两种方法互为补充,可以为最终决策提供参考。     

水稻耐淹成苗率相关性状全基因组的关联分析

背景 耐淹成苗率低是限制直播稻产量的重要因素,挖掘高种子活力、低氧萌发能力强的水稻材料是提高耐淹成苗率的关键,但控制耐淹成苗率的遗传位点的挖掘仍然比较有限。目的 利用来源广泛的自然种质,分析影响耐淹成苗率的关键表型性状,挖掘相关的遗传位点和候选基因,为直播稻耐淹成苗机理研究提供一定的理论和材料基础。方法 以200份来源广泛的水稻种质为材料,在有氧环境下进行发芽试验,测量种子发芽率、发芽指数和活力指数;在低氧条件下测量芽鞘长和芽鞘直径;进行耐淹成苗试验,水深10 cm,20 d后测量耐淹成苗率。分析各性状间的相关性,挖掘影响耐淹成苗率的关键性状;利用简化基因组测序对以上6个表型进行全基因组关联分析,鉴定与性状显著关联的SNP位点,并在关联区间内筛选候选基因;对02428和YZX 2份材料进行有氧、无氧以及氧气含量转换条件下的转录组检测,结合全基因组关联分析结果,分析候选基因的表达模式差异。结果 种子活力、芽鞘表型和耐淹成苗率在200份材料间存在广泛的遗传变异,其中,芽鞘长和活力指数的变异系数最大;相关分析结果表明,芽鞘长、活力指数与耐淹成苗率呈极显著正相关;通过全基因组关联分析,共鉴定出8个与活力指数显著关联的位点,15个与芽鞘长显著关联的位点;结合基因组注释,在关联区间筛选出6个与活力指数相关的候选基因,7个与芽鞘长度相关的候选基因;进一步比较13个基因在有氧、无氧及氧气转换条件下的表达模式以及表达量的变化,发现Os02g0657000、Os03g0592500、Os08g0380100表达量变化显著,表现出对氧气处理的敏感性。结论 种子活力、芽鞘长与耐淹成苗率密切相关,可作为筛选高耐淹成苗水稻材料的重要性状。全基因组关联分析、转录组分析与基因表达模式比较的联合应用可提高候选基因的筛选效率。水稻耐淹成苗过程可能受到与逆境胁迫、光合作用相关基因的调控。     

天山北坡不同区域及海拔对天然草地鸭茅群落物种种间关系影响

以天山北坡不同区域与海拔地段鸭茅群落主要物种为研究对象,采用邻接格子样方法测定鸭茅群落物种优势度,通过方差比率计算、χ²检验、联结指数即秩相关分析种间联结性,分析鸭茅群落主要优势物种在群落中的分布及优势物种鸭茅与其他物种之间的关系,探讨区域与海拔梯度变化对鸭茅群落物稳定性的影响。结果表明,1)东、西两段山地鸭茅群落主要物种种间联结性在海拔1800~2200 m间呈现出由正关联逐渐向负关联过渡,群落稳定性有随海拔升高呈逐渐减弱趋势。2)联结系数及联结指数结果均说明不同区域与海拔梯度对的鸭茅群落物种间的联结程度有一定影响,但均表现不强,而处于弱联结的较多或无联结,群落中各物种间较松散。3)鸭茅种群与群落内其他种之间的相关性有时呈正联结,有时呈负联结,这与区域与海拔地段所处的环境因素存在异质性有关。研究结果为揭示影响鸭茅群落物稳定性因素,预测鸭茅种群动态和种间竞争与共存机制提供重要的理论依据。     

桂西南喀斯特山地木本植物群落种间关系及CCA排序

基于桂西南喀斯特山地木本植物群落11个样方(20 m×20 m)取样调查,运用生态位理论、种间关系原理、双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)方法,探讨主要木本植物间的种间联结性和相关性及其与环境因子之间的关系。结果表明:桂西南喀斯特山地木本植物群落中麻栎、枫香、蚬木占优势地位,罗伞树-鹅掌柴、九节-琴叶榕、澄广花-鱼骨木的生态位重叠度分别在3种木本植物群落中最大。麻栎次生林群落总体种间关系表现为不显著正关联,χ2检验统计显示正关联种对数有50对,负关联种对数有52对,无关联种对数有3对,正负关联比为0.96,检验显著率为6.67%。枫香次生林群落总体种间关系表现为不显著负关联,χ2检验统计显示正关联种对数有96对,负关联种对数有113对,无关联种对数有1对,正负关联比为0.85,检验显著率为8.10%。蚬木次生林群落总体种间关系表现为显著正关联,正关联种对数有19对,负关联种对数有17对,正负关联比为1.12,检验显著率为8.33%。CCA前瞻选择显示土壤pH值、全磷、坡向、土壤全钾、海拔是影响桂西南喀斯特山地木本植物群落物种组成与分布最重要的因子,总体上可以对76.95%的环境因子进行解释。物种间的正联结性越显著,其生态位重叠程度越高,反之,物种间的负联结性越显著,其生态位重叠程度则越低。      

小麦骨干亲本繁6产量相关性状关键基因组区段的遗传效应

繁6是中国小麦育种最重要的骨干亲本之一, 明确其优良特性的遗传机制对小麦育种具有重要意义。本研究鉴定了39个繁6衍生品种的7个产量相关性状, 并利用全基因组SSR标记分析了繁6中控制这些性状重要遗传区段和基因位点在子代中的遗传效应。表型鉴定结果表明, 繁6产量相关性状在不同世代衍生品种中表现无显著差异, 表明这些性状在衍生品种选育过程中受到选择并稳定遗传。利用已获得的控制小麦产量相关“一致性” QTL区段的417个SSR标记进行分子扫描, 发现11个繁6特异SSR标记在其衍生后代中被高频率遗传。性状-标记关联分析表明, 21个来自繁6的特异SSR标记与产量相关性状极显著关联(P < 0.01)。同时鉴定出分别位于2A和5A染色体的Xgdm93.3-Xgwm526.2和Xbarc100-Xgwm156.1区段, 前者控制株高和小穗数, 后者控制千粒重。本研究证实, 上述两个与小麦产量相关性状关联的位点或区段在小麦产量育种进程中受到强烈的人为定向连续选择, 并在四川乃至西南麦区小麦产量育种中发挥了重要作用。     

油菜种子含油量GWAS分析及位点整合系统构建

含油量是油菜最重要的性状之一, 目前已有较多的油菜种子含油量定位研究, 然而各研究系统相对独立, 群体与标记的差别使得难以比较不同研究结果。本研究连续4年种植了一个含308份材料的油菜自然群体, 结合60K SNP芯片数据对种子含油量进行了全基因组关联分析(GWAS), 并将所鉴定的显著位点与早前2个自然群体及10个分离群体鉴定到的位点进行全基因组比较与整合。结果显示, 通过GWAS共检测到8个与种子含油量显著关联的位点, 单个位点解释的表型变异度为3.22%~5.13%; 结合其他12个群体的定位结果, 共获得193个油菜含油量整合位点, 分布于油菜的所有19条染色体, A亚基因组平均每条染色体有13个位点, 显著高于C亚基因组(7个)。对不同群体鉴定结果的比较发现, 7个整合区间能在至少3个群体中被检测到, 均位于A亚基因组染色体(A01、A02、A03、A06、A08、A09和A10)上, 其中有3个与C亚基因组上的区间存在同源性, 在这3个区间中共鉴定到26个已知的油脂代谢相关基因。本研究将193个位点锚定到法国公布的甘蓝型油菜参考基因组, 构建了一个可视的油菜种子含油量位点全基因组整合系统, 可为油菜种子含油量重要位点的确定提供帮助, 并为制定提高油菜种子含油量的育种方案提供参考。