玉米茎秆抗倒伏遗传的研究进展

茎秆倒伏严重影响玉米产量、品质和机械化收获,是当前玉米生产和育种亟待解决的主要问题之一。加强对玉米茎秆抗倒伏性的研究,对提高品种抗倒伏能力具有重要意义。本文综述了玉米茎秆倒伏的主要影响因素及其遗传特征。茎秆倒伏与茎秆自身的强度密切相关。茎秆强度越高,抗倒伏性越强。茎秆强度受茎秆所处的发育阶段、茎秆内部结构和外部形态,及其细胞壁成分等影响。处于分生组织的茎秆细胞分裂旺盛,较易折断,而进入生殖生长后,茎秆表皮、厚壁组织增厚,维管束发育成熟,对茎秆的支撑作用增强。茎秆细胞壁的主要成分——纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖、无机物等均可提升茎秆强度。目前,研究者借助高通量表型平台,利用玉米连锁群体和自交系群体,采用各种定位方法,鉴定到一系列影响茎秆形态、强度、细胞壁成分的相关QTL和候选基因。研究表明,基于单倍型的QTL定位方法比基于单个SNP的定位效果好。一致性QTL分析将不同遗传群体的研究整合到一起,能够提高QTL结果的通用性。茎秆强度的遗传基础复杂,受微效多基因控制,位点间具有加性效应。茎秆成分QTL中的候选基因涉及细胞壁代谢、转录因子、蛋白激酶等。MAIZEWALL是玉米细胞壁相关基因的重要数据库。目前该数据库包含1 156个玉米细胞壁生物学相关的候选基因,为该领域的深入研究提供强大的资源。已鉴定到一系列影响玉米茎秆细胞壁成分、茎秆形态和强度的基因,其功能涉及纤维素合成路径,如纤维素合成酶类、Cobra类、糖基转移酶和核糖转运蛋白类;苯丙烷路径基因,如控制bm1—bm5的相关基因;植物激素类,如赤霉素、生长素、油菜素甾醇相关基因;转录因子如NAC、MYB;miRNA（ZmmiR528）以及F-box基因（stiff1）等。今后应积极探索不同发育时期玉米茎秆倒伏的力学机制;广泛发展自然群体或育种群体进行遗传分析;采取多种定位策略,提高抗倒伏相关基因鉴定的功效;针对优良等位基因,开发各类分子标记,加强抗倒伏分子标记辅助选择。本文将为玉米茎秆抗倒伏遗传机制解析及抗倒伏玉米品种的分子育种提供参考。     

考虑水头损失的管道灌溉分水口轮灌分组优化模型

【目的】优化灌溉系统中分水口轮灌分组的灌溉制度,在满足流量要求的条件下节约电能。【方法】提出了在考虑水头损失时不同分水口状态与管道进口压力的关系模型,该模型利用分水口开关0,1状态作为自变量,从管道末端起利用推导的递推公式求出管道进水口的等效水头损失系数。依据该模型,在定流量分组轮灌优化中得到为使分组轮灌功率最小的目标函数。利用遗传算法对上述问题进行了优化求解,并给出了编码方案。【结果】在分水口等间隔布置时,轮灌分组按轮灌分组数等间隔安排所需功率最小,优化后的水头损失系数可以减小到没有优化前的0.772倍。【结论】本研究模型不仅适用于恒定流量的组合优化,也可应用于不同分水口的所需水量不同的随机灌溉以及恒压供水的优化中。     

Genetic analysis and QTL mapping of growth period traits and plant height traits in soybean recombinant inbred lines from Dongnong 47 × PI 317334-B

High and stable yield is the main goal of soybean genetic improvement. In this study, association analysis was used to detect the quantitative trait loci (QTL) for the plant height, and soybean growth period using 182 SSR markers in the RIL population of 136 F_4:8 lines, which developed from a cross between photoperiod-insensitive cultivar ‘Dongnong 47’ and photoperiod-sensitive variety PI317334–B. The results showed that 33 QTLs related to soybean growth period and plant height traits were detected by compound interval mapping, and were located on 12 linkage groups including N, C1, C2, J, D1a, B2, E, G, A2, O, L, I, with the contribution rate of 7.85–33.84%. These QTL loci and linkage markers related to soybean photoperiod sensitivity, would be helpful to identify key genes that control soybean photoperiod sensitivity, and provide an important basis for the breeding of new photoperiod-insensitive soybean varieties based on molecular design breeding.     

基于高通量测序及分离培养初步研究美国大豆中真菌多样性

中国是全球最大的大豆进口国,进境大豆所携带的病原真菌传入我国的风险极高。基于高通量测序技术对6批美国大豆真菌多样性进行分析,同时采用分离培养获得单一菌株,依据菌落形态、显微结构及分子技术进行鉴定。高通量测序结果显示,大豆中所有真菌共计5门15纲35目63科112属155种,主要为链格孢属(Alternaria)、球腔菌科(Mycosphaerellaceae)、小戴卫霉科(Davidiellaceae)、小囊菌科(Plectosphaerellaceae)、赤霉属(Gibberella)、附球霉属(Epicoccum)、间座壳属(Diaporthe)、隐球菌属(Cryptococcus)。分离培养结果显示,得到真菌共计40株10种,分别是大豆北方茎溃疡病菌(Diaporthe phaseolorum var.caulivora)、大豆南方茎溃疡病菌(Diaporthe phaseolorum var.meridionalis)、大豆拟茎点种腐病菌(Diaporthe longicolla/Phomopsis longicolla)、大豆炭腐病菌(Macrophomina phaseolina)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、菌核菌(Sclerotinia sclerotiorum)、镰刀菌(Fusarium sp.)、附球菌(Epicoccum sp.)、交链孢菌(Alternaria sp.)、小双胞腔菌(Didymella sp.)。     

贺兰山野生大型真菌孢子多样性分析

为探讨贺兰山野生大型真菌孢子的多样性,2012-2016年在内蒙古贺兰山南寺和哈拉乌沟两地进行取样,每个样地分别由5人从沟谷入口处进行拉网式调查,共获得4 000余份样品,经过微观形态观察和基因ITS序列比对,鉴定出8目25科69属189种大型真菌,主要对其孢子形态特征、表面特征及长宽比进行分析,得到如下结论:质量性状上,孢子形态特征和表面特征相互独立;数量性状上,大小孢子长宽比、孢子极端比和平均比均具有一致性和关联性,显示孢子数量特征的稳定性;菌种间孢子质量性状和数量性状具有很强的多样性;按照孢子多样性低、中、高分类,贺兰山野生大型真菌物种数分别为152种、26种和11种;孢子多样性分类为大型真菌鉴别、分类提供了基本依据。     

马尾松叶表微生物多样性

为发掘对林木生长发育有利的优良微生物资源,并筛选适合叶表微生物的收集方法,以马尾松针叶为试验材料,分别用悬摇法和超声波法收集马尾松叶表微生物,用扩增子高通量测序技术、MUSCLE和Qiime软件研究马尾松叶表微生物的多样性。结果表明:扫描电镜观测结果显示,马尾松针叶表面定殖有大量微生物,包括真菌(菌丝及孢子)和细菌。扩增子高通量测序结果表明,马尾松叶表微生物物种丰富,包含细菌运算分类单位(OTUs)490个,真菌OTUs 1273个。马尾松叶表细菌以未分类的蓝细菌属(unidentified_Cyanobacteria)(36.53%)、未分类的拜叶林克氏菌属(unidentified_Beijerinckia)(28.60%)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)(2.35%)为优势属;叶表真菌以枝孢属(Cladosporium)(2.45%)、拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis)(0.92%)、无头孢菌属(Capnobotryella)(0.91%)为优势属。针对叶表细菌多样性的研究表明,悬摇法和超声波法均有较高的物种检出度;在叶表真菌多样性的研究中超声波法优于悬摇法,但超声波法样品间数据变异性较大,测定结果不稳定。     

沙蒿多糖组合制剂对滩羊羔羊瘤胃菌群多样性的影响

本试验旨在研究沙蒿多糖不同组合制剂对滩羊羔羊瘤胃菌群多样性的影响。选择健康、体重相近的断奶滩羊公羔60只,按体重随机分为4个组,每组15只羊。对照组饲喂基础饲粮,试验1组、试验2组和试验3组分别饲喂在基础饲粮中添加5.5 g/d沙蒿多糖+5.5 g/d包被丁酸钠、5.5 g/d沙蒿多糖+5.5 g/d丁酸甘油酯和5.5 g/d沙蒿多糖+1.1 g/d莫能菌素的试验饲粮。预试期为15 d,正试期为60 d。结果表明:1)与对照组相比,试验1组和试验2组滩羊瘤胃液乙酸、丁酸、总挥发性脂肪酸浓度和乙酸比例显著提高(P<0.05)。2)试验2组的Chao1指数显著高于对照组(P<0.05),试验2组的Shannon指数和Simpson指数有高于对照组的趋势(0.05≤P<0.10)。3)门水平上,与对照组相比,试验1组瘤胃液中软壁菌门的相对丰度显著升高(P<0.05),厚壁菌门和丝状杆菌门的相对丰度有升高的趋势(0.05≤P<0.10);试验2组瘤胃液中绿弯菌门的相对丰度显著升高(P<0.05),而疣微菌门的相对丰度有升高的趋势(0.05≤P<0.10);试验3组瘤胃液中蓝藻菌门和互养菌门的相对丰度显著升高(P<0.05)。4)属水平上,与对照组相比,试验1组瘤胃液中理研菌科RC9的相对丰度显著降低(P<0.05),解琥珀酸菌属和丹毒丝菌属的相对丰度显著升高(P<0.05);试验2组瘤胃液中Sharpea的相对丰度显著降低(P<0.05),假丁酸弧菌属的相对丰度显著升高(P<0.05);试验3组瘤胃液中理研菌科RC9和Sharpea的相对丰度显著降低(P<0.05),互营球菌属的相对丰度有增加的趋势(0.05≤P<0.10)。由此可见,饲粮添加沙蒿多糖组合制剂均可提高滩羊羔羊菌群多样性,改善瘤胃微生物区系,且以添加沙蒿多糖+包被丁酸钠的效果最好。     

小麦骨干亲本临汾5064单元型区段的遗传解析

利用分子标记解析骨干亲本临汾5064单元型区段在其衍生后代中的遗传规律,可以为小麦分子育种提供依据。在临汾5064及其21个衍生品种(系)中,395个SSR标记共检测出895个等位变异,不同位点的等位变异为1~8个,平均2.27个,平均多态性指数为0.25。临汾5064及衍生后代中146个位点具有相同等位变异,遗传贡献超过80%的位点有30个。实验结果表明,临汾5064对衍生子一代和子二代的遗传贡献率分别为65.30%和64.24%,且未随着世代的增加而明显下降。所有衍生后代与亲本完全相同的单元型区段有16个,贡献率大于80%的染色体区段分布在所有染色体上。关联分析发现这些单元型区段存在重要农艺性状的QTL簇,几乎都与重要农艺性状显著相关,表明这些区段在育种过程中受到强烈选择。