茉莉酸对马铃薯苗期低温胁迫耐性的影响

[目的]研究不同茉莉酸(JA)施用浓度对马铃薯叶片活性氧(ROS)含量及其清除酶活性以及抗寒关键基因CBF表达的影响,初步确定提升马铃薯抗寒性的最适施用浓度,为马铃薯产业的发展提供一定的理论基础.[方法]以马铃薯品种费乌瑞它为研究对象,采用叶面喷施JA的方法,探究正常和低温胁迫条件下,植株叶片的活性氧含量,活性氧清除酶过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶SOD活性,以及抗寒关键基因CBF的表达.[结果]随着JA浓度的增加,马铃薯苗期叶片的活性氧含量逐渐降低,低温胁迫后活性氧含量能维持在较低水平,适宜浓度范围为100～400μmol/L,以200μmol/L JA处理效果最好,ROS含量降低47.6％.JA能够提升活性氧清除酶CAT和POD活性,且随着JA浓度增加效果越显著,低温胁迫后200μmol/L JA处理分别显著提升1.30、2.53倍.正常条件下,JA处理抑制SOD活性最低达70.7％;低温胁迫条件下,JA又可能通过其他途径提升SOD活性,最高达2.11倍.外源JA能诱导CBF1-3基因的表达,而低温胁迫能促进内源JA的合成,诱导CBF1-3基因的表达,提升马铃薯的抗寒性.[结论]马铃薯苗期的抗寒性与外源施加JA的浓度具有明显的相关性,适宜的JA浓度能够促进抗寒关键基因CBF1-3的表达,显著提升CAT、POD、SOD的活性,抑制低温胁胁迫诱导的活性氧生成,提高马铃薯抗寒性.适宜施用JA浓度为100～400μmol/L,以200μmol/L效果最佳.     

基于 ddRADseq 的马铃薯品种遗传多样性分析

[目的]收集国内外马铃薯品种(系)资源,研究马铃薯种质群体结构和遗传多样性,开发SNP分子标记,为马铃薯品种鉴定、分子标记辅助选择育种奠定基础.[方法]提取马铃薯嫩芽基因组DNA,利用限制性内切酶MseI和SacI进行双酶切建库,质量检测合格后用Illumina HiSeq平台进行双末端测序,用BWA软件将测序数据与马铃薯参考基因组进行比对,采用GATK软件进行SNP和InDel变异位点检测,利用ANNOVAR软件进行变异注释,并基于上述变异信息对群体结构进行Structure分析、主成分分析(PCA)和遗传多样性分析.[结果]通过简化基因组测序共获得7.50×108条测序reads和2.04×1011个碱基,共检测到39038个变异位点,其中SNP位点36267个,InDel位点2771个;基于上述变异位点的Structure和PCA分析均将研究群体划分为两个亚群,群体系统发生分析表明,G2亚群中的个体聚类在一起,亲缘关系较近,但与其他个体相比G2亚群中的分枝距离中心较远,积累了更多的变异量;群体的平均多态性信息含量PIC=0.3107,期望杂合度He=0.3932,观测杂合度Ho=0.1852,群体自交系数Fis=0.553,表明马铃薯品种(系)间遗传多样性较低;开发了覆盖马铃薯12条染色体且包含120个SNP标记的SNP-Panel,并选取其中的60个标记在46个样品中进行了验证.[结论]研究结果为马铃薯遗传多样性研究、分子标记辅助选择育种、分子身份证开发、遗传图谱构建奠定了一定基础.     

广东红皮马铃薯引种及筛选试验

【目的】筛选适宜广东地区种植的红皮马铃薯品种(系),丰富广东省马铃薯品种类型。【方法】以费乌瑞它为对照种,对引进的红皮马铃薯品种(系)进行比较试验,并对各品种(系)的物候期、农艺性状、经济性状和产量进行调查。【结果】参试品种在广州地区均能成熟,其中青薯9号、华薯1号、S14-1743、S14-1747较对照种费乌瑞它增产幅度较大,以青薯9号产量最高,为37 500.0 kg/hm~2,较对照种增产37.0%;其次是华薯1号,产量为35 912.7 kg/hm~2,较对照种增产31.2%;S14-1743居第3位,产量为34 722.2 kg/hm~2,较对照种增产26.8%;S14-1747居第4位,产量为33 333.3 kg/hm~2,较对照种增产21.7%。上述4个品种的田间病害发病率较低、生长势强、芽眼浅或中等、商品薯率高。【结论】青薯9号、华薯1号、S14-1743、S14-1747这4个品种(系)均表现出高产、抗病性好,建议进行多点品种比较试验,以确定其地域适应性。     

马铃薯抗寒研究进展

马铃薯富含淀粉、蛋白质和维生素等，是我国第四大粮食作物，对于保障国家粮食安全、改善国人膳食营养和促进区域经济发展发挥重要作用。我国马铃薯种植区域主要分为北方一季作区、西南一二季混作区、中原二季作区和南方冬作区，几乎所有生产区域种植都面临低温胁迫的影响，导致减产甚至绝收。低温胁迫分为冷害胁迫和冻害胁迫，冷害胁迫影响马铃薯的光合作用、根的活性和块茎形成；冻害胁迫导致马铃薯叶茎萎蔫甚至死亡，主茎分枝丛生，长势不齐，易感病菌，严重影响产量。目前关于马铃薯抗寒的研究主要集中在抗寒性评价体系的建立、资源抗寒性评价、抗寒基因的初步挖掘以及抗寒栽培技术等方面，在马铃薯抗寒机制的解析和育种等方面研究进展较为缓慢。从马铃薯抗寒种质资源、生理机制、分子机制以及栽培技术等方面对马铃薯的抗寒性研究进行综述，以期为马铃薯抗寒新品种的选育和产业的高质量发展提供理论依据。     

化肥减施和施肥方式对马铃薯产量和块茎氮素积累的影响

为提高广东省冬种马铃薯化肥施用效率,以马铃薯费乌瑞它为材料,设置不施肥（CK）、一次性基施化肥100%用量（TCF100）、一次性基施化肥80%用量（TCF80）、水肥一体化滴灌施化肥100%用量（WCF100）、水肥一体化滴灌施化肥80%用量（WCF80）和水肥一体化滴灌施化肥60%用量（WCF60）共6个施肥处理,研究不同处理下马铃薯的产量、农艺性状、匍匐茎特性、植株氮含量和氮肥偏生产力。结果表明,化肥减量20%对马铃薯产量无显著影响。在水肥一体化滴灌施肥方式下,WCF80处理的株高和匍匐茎数较WCF100分别显著增加15.32%和33.3%;氮肥偏生产力（PFPT、PFPC、PFPTN、PFPCN）分别显著增加13.93、21.54、44.75、64.63 kg·kg^-1。等量养分下,WCF80处理的产量较TCF80 处理显著增加11 267.38 kg·hm^-2,且马铃薯的株高、分枝数、生物量、块茎干物质积累、氮肥偏生产力和土壤pH均显著增加。化肥减施后更符合马铃薯的需肥规律,减肥20%的TCF80和WCF80处理块茎中氮含量分别比TCF100和WCF100处理减少了19.87%和10.20%,而马铃薯地上部氮含量分别显著增加39.55%和46.15%,化肥减施后地上部氮含量的增加有利于氮素循环利用和下茬作物的氮肥减施,为广东省合理使用化肥和发展绿色农业提供参考依据。     

月季扩张素蛋白基因在花朵开放过程中的表达及功能分析

以切花月季‘Samantha’为试材,明确了外层花瓣主要在花朵开放前期扩展。从花瓣中克隆鉴定了3个具有α亚族扩张素保守特征域的基因：RhEXPA5、RhEXPA6和RhEXPA7。在月季花朵1 ~ 6级的开放过程中,3个扩张素蛋白基因都有表达,其中RhEXPA7的表达与花瓣快速扩展密切关联;在2级花朵花瓣中RhEXPA5和RhEXPA6的表达几乎不受乙烯影响,而RhEXPA7的表达被乙烯显著抑制。进一步利用35S启动子在拟南芥中过表达RhEXPA7,采用外源ACC处理可明显增加转基因植株幼苗的根毛密度;转RhEXPA7基因种子萌发对ABA的敏感性明显降低,而对NaCl的胁迫耐性明显增加。RhEXPA7与月季花朵开放中花瓣快速扩展进程密切关联,参与了乙烯信号的响应,并可以提高过表达拟南芥的胁迫耐性。     

糖信号调控马铃薯块茎发育的研究进展

马铃薯是全球最大的非谷类粮食作物,在全球经济和粮食安全中发挥重要作用。块茎是马铃薯的经济器官和繁殖器官,存储了大量淀粉,其发育过程受糖信号调控。糖信号调控马铃薯块茎形态建成及库源关系。本文概述了植物糖信号途径,糖信号调控马铃薯块茎形态建成、淀粉积累及其与光周期、植物激素等信号途径的关系等方面的研究进展,并在此基础上提出了糖信号调控马铃薯块茎发育的模式,旨在为进一步阐明糖信号调控马铃薯块茎发育的机制提供借鉴。     

马铃薯类胡萝卜素研究进展

马铃薯是我国第四大粮食作物,也是重要的粮菜兼用经济作物,对保障国家粮食安全、丰富菜篮子和增加农民收入意义重大.自然界中马铃薯的薯肉颜色呈现出从白色到奶油色、黄色到橙色以及红色到紫色等颜色的变化,而类胡萝卜素物质作为天然着色剂,是形成黄色、橙色、红色的主要色素物质,具有重要的生物学功能,不仅对马铃薯生长发育过程中块茎的颜色变化具有重要作用,而且还会影响其营养品质及商品价值.近几年,马铃薯遗传育种的目标正向着改善块茎的营养品质方向发展,高类胡萝卜素含量马铃薯品种的培育逐渐成为育种的重要方向.概述了马铃薯种质(包括栽培种四倍体和野生种二倍体)中所含类胡萝卜素的种类和含量、类胡萝卜素合成代谢途径中关键基因〔包括β-羟化酶(Chy)、玉米黄质环氧化酶(zep)、番茄红素ε-环化酶基因(LCYe)〕的克隆及其等位基因和单倍型的功能分析、利用常规育种和基因强化等手段提高马铃薯类胡萝卜素含量等方面的研究进展,并从马铃薯类胡萝卜素合成代谢途径调控基因的鉴定和富含高类胡萝卜素含量的野生型二倍体资源的利用方面展望马铃薯类胡萝卜素的研究方向,对今后马铃薯类胡萝卜素合成代谢相关基因调控表达调控、马铃薯高类胡萝卜素品种选育以及马铃薯营养品质改良改善方面的研究具有重要意义.     

马铃薯锌转运蛋白基因StZIP12调控锌吸收功能

马铃薯作为世界第四大粮食作物,是全球2/3人口的主食,是锌生物强化策略的重要目标作物,因此研究马铃薯锌吸收具有重要作用。锌转运蛋白调节植物锌吸收过程。本研究在前期研究基础上克隆了马铃薯锌转运蛋白基因StZIP12,定量PCR结果表明该基因在马铃薯各组织中均有表达,在新叶中表达量显著高于其他组织,且受到低锌诱导表达;利用异源酵母互补试验证实了StZIP12能够恢复锌吸收障碍酵母突变体ZHY3(zrt1zrt2)的锌吸收功能;利用转基因手段过表达StZIP12于马铃薯品种鄂薯3号,在缺锌处理下,与非转基因对照植株相比较,过表达StZIP12提高了转基因马铃薯株高,转基因组培苗的根长和总锌含量以及盆栽转基因植株块茎的锌含量增加,其中2个株系块茎锌含量分别比对照提高22.00%和32.95%。以上结果证明了StZIP12在马铃薯锌的吸收过程中起着重要调节作用,为马铃薯锌生物强化提供了理论依据。     

马铃薯GA2ox家族基因响应赤霉素(GA)和低温胁迫表达分析

本研究基于结构域筛选马铃薯(Solanum tuberosum)基因组，获得13个StGA2ox基因家族成员。生物信息学分析结果显示，StGA2ox家族基因分为C19和C20 2个家族，其中C19又分为2个亚族，13个StGA2ox基因不均匀得分布于8条染色体上，其中有5对共线性基因对，7号染色体上有3个基因形成1个串联重复基因簇。此外，StGA2ox启动子区域存在响应低温胁迫、植物激素等多种顺式作用元件。利用实时荧光定量PCR方法分析外源GA₃和低温胁迫处理条件下StGA2ox表达模式，所有StGA2ox基因均能够被外源GA₃诱导表达，其中StGA2ox2、StGA2ox4、StGA2ox8、StGA2ox9和StGA2ox10受低温胁迫诱导表达显著上调，暗示着这5个基因在调节马铃薯低温胁迫耐性中发挥重要功能，可以作为进一步开展马铃薯耐低温研究的候选基因。