烟草骨干亲本主要病毒病抗性鉴定及遗传多样性分析

【目的】评价烟草骨干亲本主要病毒病抗性,分析抗病骨干亲本间的遗传多样性,明确不同抗源间的亲缘关系,为烟草病毒病抗性改良的亲本选择提供理论依据。【方法】在温室条件下采用苗期人工接种方法,对中国烟草育种过程中73份骨干亲本进行CMV、TMV和PVY 3种病毒病抗性鉴定,以CMV高抗、或TMV免疫、或PVY免疫为筛选标准,筛选抗病骨干亲本;并利用条带单一清晰、多态性稳定且分布在烟草24条连锁群上的103对SSR引物,对筛选出的抗病骨干亲本和烟草育种常用的4个主体优质亲本进行遗传多样性、聚类和主坐标分析。【结果】（1）不同供试材料间3种病毒病抗性存在显著性差异。在筛选出的29份病毒病高抗或免疫的烟草种质中,有23份种质对CMV表现为高抗,6份种质对TMV表现为免疫,5份种质对PVY表现为免疫。同时,在29份筛选出的烟草病毒病抗病种质中,龙烟1号和FC8对TMV和PVY都表现为免疫,CV87、T.T.11、抗88、CV91、胎里富1060、革新5号和T.I.245等7份种质对3种病毒病都表现为高抗。（2）对鉴定出的29份抗病骨干亲本以及K326、NC89、Speight G-28和净叶黄等4个烟草育种最常用主体亲本进行基因型分析,共筛选出322个等位位点,每对引物的等位变异为2-6个,平均为3.106个;基因型多样性变化范围是0.059-0.716,平均为0.387;引物多态性信息（PIC）含量为0.057-0.661,平均为0.343。当遗传相似系在0.672取值作切割线时,系统聚类分析将33份供试材料分为7个类群;当遗传相似系数在0.714取值作切割线时,第1类群又被分为4个亚群,其中第1亚群包括了全部供试外引抗病亲本种质和育种最常用外引亲本K326、NC89和Speight G-28,而国内抗病亲本种质分类相对较多。主坐标分析可将33份材料分为6个类群,外引抗病种质被分在第1类群和第2类群中,其中第1类群包括了8份引进抗病亲本种质和3份育种最常用外引亲本K326、NC89和Speight G-28,第2类群有3份外引种质和11份国内种质;而国内抗病亲本种质分类较多。聚类分析结果和主坐标分析结果基本一致,与种质亲缘关系吻合度较高。【结论】苗期人工接种方法对烟草骨干亲本的病毒病抗性鉴定准确,筛选出29份烟草病毒病抗病骨干亲本;外引抗病骨干亲本种质与K326、NC89和Speight G-28的亲缘关系较近,遗传背景狭窄;中国抗病种质地理来源广泛,遗传背景复杂,遗传基础较为丰富。     

利用品质性状的回交选择导入系挖掘水稻抗纹枯病QTL

将优质、抗纹枯病的高秆供体Tarom Molaii和Binam导入半矮秆IR64和特青背景,培育品质性状回交选择构建的4个导入系群体IR64/Tarom Molaii、特青/Tarom Molaii、IR64/Binam和特青/Binam,定位了影响水稻抗纹枯病病级(disease scale, DS)、相对病斑高度(relative lesion height, RH)和株高(plant height, PH)的QTL。结果表明,4个导入系群体的DS与RH高度相关,两者与PH呈显著负相关。导入系后代各性状均呈现超亲分离,出现抗性明显优于双亲的抗病个体,其中40%左右属半矮秆抗病类型。采用单向方差分析,在这4个群体中分别定位到10、8、8和6个影响3个性状的QTL,多数基因座上降低DS和RH即增强抗病性同时增加株高的等位基因均来自两个供体。未在同一供体两个不同背景下检测到影响3个性状的相同QTL,表明抗纹枯病QTL表达有明显的遗传背景效应。PH与DS及PH与RH被定位在同一个显著标记位点的QTL数分别占两个性状QTL总数的38%和52%,表明水稻纹枯病抗性与株高关系密切,两者存在许多连锁位点。与以往相同群体品质性状QTL的定位结果相比,发现品质性状QTL与抗纹枯病QTL大多分布在染色体的不同区域,彼此独立遗传。对利用目标性状选择导入系定位非目标性状QTL的效果、影响因素及育种应用进行了探讨,强调了目标性状选择导入系对非目标性状QTL发掘及育种应用的重要性。     

烟草航天诱变突变体叶形遗传分析及基因定位

利用航天诱变方法获得烟草品种NC89的突变体NC89-M,与野生型相比,NC89-M叶形呈宽椭圆,叶面褶皱,叶缘呈锯齿状。为明确烟草航天诱变突变体NC89-M叶形突变机理,挖掘突变体叶形突变基因,利用NC89-M与烟草品系2014-168杂交获得F2群体,对F2群体遗传分析表明突变体叶形性状受1对显性主效基因控制。通过混合集团分离法,确定SSR标记PT60795与叶形性状连锁。利用已有的突变体基因组序列信息,开发InDel标记最终将突变基因nc89m定位于标记PT60795与InDel5之间,遗传距离分别为2.9 cM和4.4 cM。在该区间内发现在叶片中高表达的基因Nitab4.5_0000008g0880.1编码区第1 294个核苷酸发生突变,由腺嘌呤突变为胞嘧啶,其编码氨基酸由酪氨酸突变为天冬氨酸,因此将其作为nc89m的候选基因。本研究为Nitab4.5_0000008g0880.1的基因克隆及功能验证打下基础。     

影响水稻株高和剑叶宽主效QTL对人工选择的响应

 利用粳稻Lemont导入籼稻特青背景构建的高代回交导入系和重组自交系群体,在北京和海南两地检测影响株高和剑叶宽的稳定表达的主效QTL,分析这些主效QTL在导入系和重组自交系群体的不同选择强度（5%、10%和20%）的极端群体中的等位基因偏离,研究不同性状的主效QTL对不同选择强度的响应及不同遗传结构群体对主效QTL人工选择响应的影响。结果表明,导入系的选择群体中所有主效QTL等位基因的偏离方向都使得供体等位基因频率增加,等位基因产生偏离的性状选择方向及供体等位基因的偏离方向与基因的加性效应方向完全一致,而重组自交系的选择群体中主效QTL等位基因的偏离既有供体等位基因增加的,也有等位基因降低的,两种群体中不同性状的主效QTL等位基因偏离与选择强度密切相关。通过比较不同群体结构的主效QTL定位及对选择响应的异同,发现一些假阳性QTL和在随机作图群体中漏检的QTL,强调作图群体QTL定位结果验证的重要性。鉴于不同群体、不同性状和不同主效QTL的选择响应特点,对不同主效QTL在基于常规表型选择和分子标记辅助选择回交育种中的利用价值及注意事项进行了探讨。     

山东部分地区烟草赤星病病原菌的形态学与分子生物学鉴定

烟草赤星病是由链格孢菌引起的叶部真菌病害,对烟叶产量和质量影响较大。收集山东诸城、即墨、高密3个地区的烟草赤星病病原菌,通过病原菌菌落和分生孢子形态特征研究,明确所收集的12株病原菌均属于链格孢属真菌。利用DNAMAN软件和NCBI数据库进行真菌r DNA-ITS区域序列分析,初步确定:A3、A4、A7为Alternaria sp.;A1、A2、A5、A6、A9、A10、A11、A12为链格孢Alternaria alternata;A8为细极链格孢Alternaria tenuissima。表明山东部分地区烟草赤星病的病原菌主要为链格孢菌Alternaria alternata。此研究为链格孢菌致病机制研究和烟草赤星病防治提供理论依据。     

一个抗赤星病基因的SSR标记连锁群

为筛选到与抗赤星病基因连锁更加紧密的SSR标记,并绘制出抗病基因的SSR标记连锁图。本研究以一个位于M号连锁群上且与净叶黄抗赤星病基因有连锁关系的SSR标记为基础,将高密度遗传连锁图谱中位于M号连锁群上的130对SSR引物进行合成及扩增筛选,通过数据分析,获得了一个抗赤星病基因的SSR标记连锁群。该连锁群包括12个标记,全长181.5cM,平均间距15.1cM,抗性基因被定位在标记J4与J9之间,其中与J9的遗传距离仅为4cM,为下一步抗性基因的精细定位奠定了良好的基础。     

烟草抗赤星病主效QTL的候选基因初步筛选

为克隆烟草赤星病主效抗性QTL,在本实验室对抗性基因初步定位的基础上,以净叶黄与NC82组合产生的回交导入系群体BC3F2为材料,在目标区间内加密26个SNP分子标记,利用Mass ARRAY飞行质谱技术检测基因型,进一步缩小目标区间。进而利用生物信息学、RT-PCR等方法在DNA水平和RNA水平对候选基因进行了初步筛选。分析表明,主效抗病QTL所在区间被进一步定位在1.6 c M范围内,对抗感品种主效区间内基因进行DNA序列及生物信息学分析,最终将53M-1和54M-3基因确定为候选基因。两个候选基因在抗感品种中表达差异明显,分别为O-甲基转移酶和谷胱甘肽过氧化物酶类基因,与植物抗逆性相关,与烟草抗病性过程关系紧密。相关结果为进一步挖掘抗赤星病主效基因提供帮助,同时也对烟草赤星病抗性分子辅助改良具有重要意义。     

开花后不同光周期条件下大豆农艺性状和品质性状的QTL分析

以开花期相近的181个大豆重组自交系(RIL)为材料,研究开花后不同光照长度对大豆主要农艺性状的影响,并在利用SSR标记构建大豆遗传图谱的基础上,分别在长日(16 h)和短日(12 h)条件下检测与主要农艺性状及其光周期敏感度(PS)相关的QTL。结果表明,开花后光照处理对大豆农艺性状和品质性状有较大影响,不同性状的光周期敏感度差异明显,株高＞主茎节数＞蛋白质含量、脂肪含量＞百粒重＞单株荚数＞蛋白质和脂肪总量。利用复合区间作图法检测到12个与株高、主茎节数、单株荚数、百粒重、蛋白质和脂肪总量等性状及各性状对开花后光周期处理的敏感度相关的QTL,分别定位于A1、A2、B1、B2、C1、D1a、F、L等8个连锁群上。其中,在短日条件下检测到4个QTL,可解释的遗传变异范围在11.37%~26.63%之间;在长日条件下检测到3个QTL,可解释的遗传变异范围在11.84%~27.85%之间;检测到5个与不同性状光周期敏感度有关的QTL,可解释相对应性状表型变异的范围在6.15%~21.44%之间。针对同一性状,未检测到在长日和短日条件下均起作用的主效QTL, 说明开花后光周期对大豆产量和品质性状相关基因的表达有较大影响。     

近30年四川省什邡市晾晒烟区气候因子变化规律研究

系统分析四川晒黄烟区农业气候要素年变化规律和特征对优质烟叶生产具有一定理论指导意义。笔者系统分析了四川省什邡市近30年温度、日照时数和降雨量等主要气候因子变化趋势,研究了当地烟草生育时期和烟叶调制时期主要气候因子对烟草生长和烟叶调制的影响。结果表明,四川什邡晒黄烟区近30年温度逐年升高,降雨量逐年增加;日照时数变异幅度较大;从总体来看,温度、降雨量以及日照时数等主要气候因子可以满足优质烟叶生产要求,但是在烟草生育时期明显存在温度过低和降雨偏少的问题,在烟叶调制时期又存在日照时数太少和降雨量过多的问题。因此,根据该地区气候要素变化规律和特征,适当调整栽培措施,可使烟草各生育时期处于更有利的气候条件下,提高优质烟叶生产水平。     

水稻铁生物强化育种中稻米加工与铁浓度的快速测定方法

铁对人体的健康十分重要,缺铁已对人类健康和世界经济造成巨大影响。针对我国水稻生物强化育种工作中存在的样品加工过程铁污染严重,以及缺少适合育种群体大规模简便、快速的铁浓度检测手段,本研究发展了一种振荡研磨加工方法和基于邻二氮菲染色的比色测定方法。在研磨程度相同的情况下,经铁制精米机械加工的18个样品中有一半样品的铁浓度显著高于振荡研磨加工的,表明铁制精米加工机械对水稻精米加工存在明显的铁污染。本研究发明的精米振荡研磨加工方法,可以消除加工机械对样品加工过程中的铁污染。尽管对59个铁生物强化后代的测定平均铁浓度邻二氮菲比色法要比ICP-MS高出2.98mgkg-1,但两者的相关系数高达0.87,表明该测定方法适用于大批量育种群体精米铁浓度的初步筛选。与ICP-MS相比,邻二氮菲比色法具有简便、快速和低成本的特点。以铁浓度高的水稻种质为供体,导入广西本地高产品种背景,对分离后代采用上述加工和检测方法进行筛选,育成新品系精米的铁浓度比原品种提高了3倍。