广藿香种质资源及栽培技术研究进展

广藿香为多年生芳香草本或半灌木植物,是我国著名的南药之一。通常以其干燥地上部分入药,具有芳香化浊、开胃止呕、发表解暑等功效,是多种中成药的重要原料。此外,以其提取的广藿香油是世界上医药工业和轻化工业的重要原料,经济价值高,应用市场前景广阔。广藿香为热带地区引入我国栽培,种质类型单一,遗传基础狭窄,资源极为有限。由于长期的自然环境和人工栽培的影响,广藿香种质产生了一些变异和分化,目前主要分布于我国广东、广西、福建和海南等南方省（区）,按照产地将其分为牌香、肇香、湛香和南香4种。广藿香在种植过程中,存在严重的连作障碍现象,且由于田间管理粗放,其产量和品质不稳定,受品种、产地、栽培技术等多方面因素影响。近年来,随着分子生药学的发展,其主要药用成分广藿香醇和广藿香酮的内在分子调控机制相关研究开展顺利,目前关于广藿香的研究大多集中在其有效成分的药效药理、生物合成及代谢调控方面,而对种质资源及栽培技术的系统性研究不足。优良的品种和高效规范的种植技术是药材产量和质量稳定的基础,为充分利用广藿香药材资源,进一步推广广藿香规模化和产业化发展,本文主要综述了广藿香的生物学特性、种质资源研究现状、栽培技术中的瓶颈及产业发展过程中存在的问题,指出了广藿香栽培过程中养分管理技术缺乏,连作障碍问题严重,提出要加强广藿香的繁殖技术和品种选育研究,积极推进广藿香的规范化种植,以期为广藿香的产业发展和开发利用提供参考。     

UV-C处理穿心莲转录组分析及穿心莲内酯合成相关基因挖掘

【目的】对紫外线C（UV-C）处理的穿心莲叶片进行转录组测序分析,挖掘穿心莲内酯合成相关基因,为深入探究穿心莲内酯合成相关基因的调控机制和生物学功能提供理论参考。【方法】选用生长60 d的穿心莲幼苗为材料,经UV-C照射2 h后,利用Illumina HiSeq二代测序平台进行转录组测序,并结合生物信息学软件和实时荧光定量PCR （qRT-PCR）对所得序列进行功能注释和相对表达水平验证,挖掘响应UV-C的穿心莲内酯合成相关基因。【结果】共注释到21545个穿心莲基因,有2137个基因呈显著差异表达模式,其中,1147个基因显著上调表达,990个基因显著下调表达。GO功能注释结果显示,UV-C处理造成了氧化胁迫,线粒体氧化磷酸化电子传递链的NADH脱氢酶基因上调表达。KEGG代谢通路富集结果显示,二萜类物质穿心莲内酯的前体（E,E,E）-香叶基香叶基二磷酸（GGPP）合成途径[甲羟戊酸（MVA）途径和2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸（MEP）途径]差异表达基因显著富集。转录组测序结果和实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测结果均显示,MVA途径的4种合成酶基因HMGS（CXN00016849）、HMGR（CXN00000058）、MVK（CXN00002900）和MVD（CXN00004398）及GGPP合成关键酶基因FPS的表达量显著上调;MEP途径中,仅DXS（CXN00013302）的表达量显著下调。蛋白互作预测结果显示,2个途径中的差异表达基因编码蛋白之间存在互作,HMGS与CYP71家族成员之间,以及FPS1与UGT71、UGT73和UGT76之间的互作网络丰富。【结论】 UV-C照射调控穿心莲重要生命进程,其中,次生代谢、氧化磷酸化、光合作用等途径基因转录本的相对表达量呈UV-C特异性响应模式。合成穿心莲内酯前体GGPP的细胞质MVA途径基因显著上调表达,推测UV-C诱导穿心莲内酯合成的主要场所为细胞质。穿心莲MVA途径基因及CYP71、UGT71、UGT73和UGT76可作为穿心莲内酯合成途径研究的候选分子靶标。     

基于形态学性状和SSR标记的花生品种遗传多样性分析和特异性鉴定

以101份南方花生区试品种为材料,利用形态学性状和SSR标记进行品种遗传多样性分析和特异性鉴定。结果表明, 29个形态学性状中有7个无多样性,其余22个的多样性指数为0.23～0.77,平均为0.43。在相似系数为0.76处,将供试品种划分为七大类群,同一育种单位的品种倾向于聚在一起。用40个SSR标记共检测出167个等位基因,单个标记检测的等位基因数2～6个,平均为4.18个。标记的多态性信息量(PIC)差异较大,最大为0.79,最小为0.26,平均为0.55。在相似系数为0.70处,供试品种可被划分为六大类群,同一省份育成的品种多聚为一类。Mantel检验发现品种间的形态学性状和SSR标记的相似系数矩阵相关性弱(r=0.36),SSR标记无法取代形态学性状单独用于花生品种特异性鉴定,但两者相结合能有效提高花生品种特异性鉴定的准确性。     

甜玉米果皮厚度QTL的定位及上位性互作

果皮厚度是影响甜玉米口感的一个重要因素。发掘果皮厚度的基因资源、了解玉米果皮厚度的遗传机制,是指导其育种的基础。本研究以日超-1(薄果皮,56.57μm)×1021(厚果皮,100.23μm)的190个BC1F2家系为作图群体,分别采用2种遗传模型检测QTL。基于复合区间作图(CIM)共检测到3个影响果皮厚度的QTL,位于3.01、6.01、8.05区段,分别解释8.6%、16.0%和7.2%的表型变异,其中3.01和8.05处QTL以加性效应为主;基于混合线性CIM模型(MCIM)共检测到5个影响果皮厚度的QTL,其中除8.05处QTL为加性QTL外,另有2对加×加上位性互作QTL,1对是2.01和6.05处QTL之间的互作,另1对则是5.06和6.01处QTL间的互作。这2对互作QTL分别解释了6.63%和12.48%的表型变异率。本结果表明,加性效应和上位性互作效应等都在果皮厚度的形成和遗传中起重要作用。能够检测QTL上位互作的MCIM模型更适用于果皮厚度QTL定位。本研究还在其中4个QTL的区域内分别检索到胚乳中色素合成以及细胞转变的相关候选基因,这些基因的表达是否与果皮厚度的变异有关值得进一步研究。     

南方鲜食玉米区不同播期甜玉米的子粒灌浆和产量特性

2014~2015年以粤甜16、粤甜22、新美夏珍为材料,在春、夏、秋播期大田种植,利用Logistic方程比较不同播期子粒灌浆过程,探索南方鲜食玉米区播期对甜玉米子粒灌浆和产量的影响。结果表明,播期显著影响甜玉米鲜穗产量、穗粒数和千粒重,从夏播、春播到秋播,随着抽丝至成熟期日均温渐降,到达最大灌浆速率的天数(Tmax)延长,活跃灌浆期(P)增加,达到最大灌浆速率时的生长量(Wmax)增大,导致粒重、穗粒数和产量增加。甜玉米在南方鲜食玉米区的适宜播期依次为秋播、春播、夏播。品种决定粒重与灌浆参数的关系,同一品种的粒重与Wmax极显著正相关,品种间的粒重差异由P决定。根据播期选择适宜品种,延长P,提高子粒Wmax,是甜玉米周年生产中高产稳产的重要途径。     

Analysis of QTLs for seed low temperature germinability and anoxia germinability in rice (Oryza sativa L.)

Direct seeding instead of transplanting for rice (Oryza sativa L.) has increasingly been used in northern and eastern China because of labor and cost saving. However, poor germinability is still one of the major problems faced in the adoption of direct seeding under low temperature (low temperature germinability: LTG) and anoxia (anoxia germinability: AG) condition. To gain an understanding of the genetic control of seed germinability under these unfavourable conditions, two rice lines, USSR5 (japonica type) and N22 (indica type) and F₂ individuals derived from the cross USSR5 × N22 were tested for LTG and AG. USSR5 and N22 differ significantly for both LTG and AG. The LTG of the F₂ individuals ranged from 0 to 100% after a 10 days incubation. AG ranged from 0.0 to 4.0 cm shoot length. Based on segregation in the F₂ population, a linkage map was constructed using 121 SSR markers. The map covered 1821.5 cM, with a mean inter-marker distance of 16.7 cM. Eleven putative QTLs for LTG were detected, one on each of chromosomes 3–5, 7, 9–11, and four on chromosome 5. The USSR5 alleles in all these QTLs acted to increase LTG. Two QTLs for AG were located on chromosomes 5 and 11, respectively, at both of which the USSR5 alleles acted to increase AG. We propose that USSR5 could make a major contribution to improving LTG and AG in rice breeding programs.     

甜玉米双单倍体系的纯度鉴定

采用17对多态性SSR引物对"粤甜13"的79个DH系进行分子鉴定,并与DH系表型性状鉴定结果进行比较。结果表明,基于SSR标记检测技术是鉴定甜玉米DH系材料是否纯合的有效手段,仅通过田间表型鉴定很难准确判断材料是否纯合。规范加倍及扩繁程序是解决DH系混杂的根本措施。     

甜玉米单倍体浸种方法优化研究

以"粤甜13号"单倍体种子为材料,利用不同浓度秋水仙素直接浸泡单倍体种子,同时设置加倍时间及加倍温度两个因素,并对单倍体浸种方法进行优化。结果表明,秋水仙素浓度、加倍时间和加倍温度均会影响甜玉米单倍体加倍效果,通过秋水仙素直接浸泡甜玉米单倍体种子,可显著提高甜玉米单倍体加倍率。如不考虑各因素间互作,最适加倍浓度、处理时间及加倍温度分别为0.02%、30 h、32℃;若考虑各因素间互作,0.02%浓度,24℃处理32 h可获得较高的单倍体结实率,药害率低,且均优于自然加倍和常规秋水仙素处理。     

甘薯茎腐病菌的遗传多样性及致病力差异分析

为了解不同地区甘薯茎腐病菌Dickeya dadantii种群遗传多样性水平及致病力差异,采用重复序列PCR基因指纹(repetitive element palindromic PCR,REP-PCR)技术和薯片接种方法,对采自广东省、广西壮族自治区和重庆市的6个市区县的59株菌株进行分析。结果表明,5对引物对59株菌株扩增出41个清晰的条带,其中36个为多态性条带,每对引物的扩增条带数在4～10之间,平均为7.2。在物种水平上,有效等位基因数、Nei’s基因多样性指数和Shannon信息指数分别为1.4768、0.2801和0.4186,其中湛江种群多样性最高,南宁种群多样性最低;当遗传相似系数为0.79时,59株菌株可被划分为5个类群,类群划分与菌株来源地间有一定的相关性。此外,不同地区病菌种群间存在明显的致病力差异,其中合浦种群与湛江种群致病力最强,万州种群致病力较弱。表明甘薯茎腐病菌种群具有丰富的遗传多样性,不同地区的病菌种群存在明显的遗传多样性与致病力差异。     

海藻渣与镁配施对红壤理化性质和烟草生长的影响

针对部分红壤地区土壤酸性强、有效养分含量低及透气性差等特性,研究了硫酸镁和海藻渣配施对红壤理化性质及烟草生长的影响,为烟区红壤改良提供理论基础。采用盆栽试验,设置6个处理,CK：对照,不加镁和海藻渣;MS：单独施用硫酸镁,每千克土施用0.375 g;SF：单独施用海藻渣,每千克土施用50 g;C₁：每千克土施用MgSO₄ 0.375 g+海藻渣50 g;C₂：每千克土施用MgSO₄ 0.563 g+海藻渣75 g;C₃：每千克土施用MgSO₄ 0.75 g+海藻渣100 g。烟草收获时,测定并分析不同处理对土壤pH、有机碳、矿质养分含量、土壤容重、总孔隙度,以及烟草农艺性状、烟叶矿质养分含量等的影响。结果表明：单独施用硫酸镁或海藻渣以及硫酸镁与海藻渣配施后,烟草株高、茎粗和叶片数等农艺性状明显改善,生物量比对照显著提高;硫酸镁单施处理中烟叶的P和Mg含量比对照显著提高,海藻渣单施及硫酸镁与海藻渣配施的烟叶P、K和Mg含量比对照显著提高;C₃处理土壤pH比对照提高0.38个单位,碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁含量分别比对照提高了42.85%、60.01%、33.73%、253.02%和689.07%;C₁、C₂和C₃处理土壤有机碳含量分别比对照提高了212.9%、385.7%和540.7%;海藻渣单施及与镁配施对土壤有效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁含量显著提高;海藻渣单施或与镁配施能显著降低土壤容重并提高土壤总孔隙度;C₃处理土壤容重比对照显著降低9.78%,总孔隙度比对照显著提高8.87%。因此,海藻渣和硫酸镁配施能促进红壤中烟草的生长,并有效改善红壤的理化性状。