基于高通量测序的藜麦连作根际土壤微生物多样性研究

为了揭示连作藜麦土壤细菌群落结构和多样性的变化,采用高通量测序技术(Illumina-MiSeq)对不同处理(种植1 a、种植2 a)的连作藜麦根际土壤细菌进行16S rRNA基因V4区测序。结果表明,种植1 a较种植2 a的藜麦根际土壤细菌群落丰度和多样性指数都要高,其中,种植1 a较种植2 a的藜麦Chao1指数平均值增加16.4%,ACE指数平均值增加22.9%,Shannon指数平均值增加2.3%;菌群的分类学组成分析结果表明,重茬种植后,伦茨氏菌属、溶杆菌属、中慢生根瘤菌属、丛毛单菌属多样性增多;分枝杆菌属、藤黄单胞菌属、芽单胞菌属、浮霉状菌属等细菌多样性减少。功能预测分析表明,重茬种植后,编码细胞膜转运的功能基因、编码翻译、复制和修复的功能基因、编码外源性物质降解和代谢、多糖生物合成和代谢的功能基因大量减少,编码核苷酸代谢、萜类化合物的代谢、辅因子和维生素的代谢等功能基因少量减少;而编码信号转导和脂类代谢的功能基因有少量增加。     

SSR分子标记技术在苹果种质资源及遗传育种研究中的应用

简要介绍了SSR分子标记技术的基本原理及其优点,综述了SSR分子标记技术在苹果种质资源和遗传育种研究中的广泛应用,如在苹果品种鉴定、种质资源评价、亲缘关系和遗传多样性分析、遗传连锁图谱构建、基因标记及定位等方面的应用,并对其在苹果研究中存在的问题和应用前景进行了讨论,可为开展苹果分子遗传育种提供参考。     

‘嘎啦’苹果花药培养种质创新

【目的】单倍体花药离体培养是农作物包括果树育种中种质资源创新的最有效方法之一,苹果是染色体高度杂合且自交不亲和树种之一。在当前苹果主栽品种中,‘嘎啦’具有早熟、丰产、稳产、多抗的优良性状,是苹果育种的重要种质资源之一。花药单倍体育种也是苹果新品种培育的重要手段。本研究通过‘嘎啦’苹果花药培养诱导胚状体并获得纯合再生植株,为创制新的纯合体种质资源,加速苹果新品种培育进程提供材料。【方法】采集‘嘎啦’苹果单核靠边期到双核早期的花药(未开放的花蕾),低温处理后进行离体培养,经胚状体诱导,分化培养形成再生苗,再经生根培养获得花药再生植株。之后利用FACS流式细胞仪对再生植株进行倍性分析。取再生植株叶片分离DNA,选用80个来源于苹果HIDRAS数据库的SSR标记对所有植株进行PCR扩增,经过凝胶电泳和荧光毛细管电泳鉴定再生植株纯合基因型。移栽成活后,对每个再生株系进行形态学特征观察及统计分析。【结果】过去3年中,共接种的74 200个‘嘎啦’花药,从未被污染的5万多个花药中成功诱导形成386个胚状体(胚状体诱导率0.7%),经分化培养获得64株再生苗(植株再生率16.6%),最终经生根培养、移栽获得30个成活再生株系。其中包括28个二倍体株系,1个单倍体株系和1个四倍体株系。SSR标记用于纯合性鉴定,PAGE结果表明再生株系均为花粉(小孢子)单倍体细胞来源。为了鉴定这些再生植株基因型,从80个SSR中筛选出17个SSR标记(其余SSR标记不具有多态性或带型杂乱)对所获得的30个再生株系进行基因型鉴定。17个SSR标记所对应的PCR扩增物能有效区分鉴定不同再生植株基因型。继代培养60 d后的形态学观察显示不同再生株系的株高、叶长、叶宽等特征差异明显。不同二倍体纯合植株的植物学特征也存在差异:Gala 5植株相对较高,叶基变宽,叶尖渐尖;Gala 7叶片变小、变厚,叶柄变短且基部宽大,叶色深且有很强的光泽度;Gala 18叶片较小,叶数较多。纯合二倍体再生植株长势弱于‘嘎啦’杂合供体,但强于单倍体和纯合四倍体。【结论】采用优化花药培养技术,成功获得了一批苹果纯合体再生植株种质并建立了SSR标记鉴定体系。这些新的种质很大程度丰富了苹果育种亲本种质资源,为挖掘‘嘎啦’苹果优良性状基因提供了重要材料,为后期的田间性状筛选,杂交育种奠定了基础。     

藜麦育种技术研究进展

藜麦为近年引进我国的一种抗逆性强、营养全面的杂粮作物,一经引进就得到了快速的发展,但是品种的更新换代速度却无法满足产业发展的需求。结合国内外研究进展,概述了藜麦种质资源的收集及应用、常规育种、杂交育种、分子辅助育种等技术研究进展,并对未来藜麦育种工作中需要开展的工作提出了展望,以期为育种工作者提供借鉴。     

丹霞苹果纯合基因型株系形态学分析

丹霞苹果花药培养获得来自不同花粉粒的纯合基因型株系,这些纯合基因型株系的叶片形态特征、根系形态特征等具有差异性,选育出具有优良性状的株系对苹果种质创新具有重要意义。苹果花药培养试管苗与供体试管苗相比更加脆弱,在移栽过程中不容易存活。因此,探究丹霞苹果纯合基因型株系的移栽条件是进行新种质选育的关键性一步。以8个丹霞苹果纯合基因型株系为材料,通过观察分析根系生长特性、叶片形态特征,选出具有优良性状的株系,同时筛选再生株系的移栽条件。结果表明,丹霞苹果纯合基因型株系的根长、根数、叶长度、叶宽度、叶柄长度、叶缘、叶色等表现出明显差异,DH3-3,DH3-4,DH3-8株系的根系生长状态,叶宽度、叶长度、叶柄长度显著优于其他株系;丹霞苹果纯合基因型株系直接移栽的植株生长状态良好。     

小冰麦附加系高代材料中染色体的组成和变异研究

[目的]中间偃麦草因含有许多有益基因,在小麦育种工作中经常用来和普通小麦杂交改良小麦。[方法]在本研究中,以小冰麦附加系的高代材料为研究对象,应用FISH、GISH、Mc-GISH技术检测小冰麦异附加系高代材料TAI系列的染色体组成和变异情况。[结果]细胞学检测结果表明:在TAI-I和TAI-II系列高代材料中,均检测到后代染色体发生重构和染色体变异,包括置换、断裂、易位以及着丝粒变异。[结论]这些细胞学水平的染色体结构变异更进一步验证了通过创制育种中间材料实现将有益基因转移到普通小麦中的可行性,同时,这些新材料的创制也为异源新种质的创制奠定基础。     

苹果纯合基因型新种质的性状鉴定与培养

【目的】苹果花药培养获得的纯合基因型株系来自不同的花粉粒,因此不同株系的植物学特征、生物学特性,以及诱导培养、生根的条件等都存在差异。本研究对不同个株系试管苗的倍性、表型特征、生根培养条件进行观察分析,选出苹果纯合基因型株系适宜的生根条件及综合性状较好的株系,加强苹果种质资源创新。【方法】采用花药培养获得的‘嘎啦’‘富士’‘红星’纯合基因型株系,利用流式细胞仪分析每个株系倍性,探索组培苗的生根培养条件,观察每个株系的根系、叶片形态特征。【结果】经苹果花药培养获得32个纯合基因型株系,其中单倍体1株、三倍体1株、四倍体3株、二倍体27株,‘红星’苹果纯合基因型株系的倍性分化率最大,为28.57%。IBA浓度影响再生株系的生根率、根长及根数,苹果纯合基因型株系的最适宜生根浓度为IBA 2—3 mg·L-1。各个株系的叶数、根长、根数、株高、叶形指数(叶长度/叶宽度)、叶柄有一定差异。‘红星’纯合基因型DH0-1、DH0-3、DH0-4、DH0-7株系,‘富士’纯合基因型DH1-3株系,‘嘎啦’纯合基因型DH2-2、DH2-4、DH2-12、DH2-20株系综合性状较好(植株高、根系长、叶数和根数多)。‘红星’纯合基因型株系的移栽成活率最高,为28.57%。【结论】苹果纯合基因型株系的主要倍性为二倍体。与二倍体株系相比,单倍体株系叶基窄、叶柄细、叶色和叶缘锯齿较浅,而多倍体株系表现为叶基更阔、叶柄较粗、叶色和叶缘锯齿变深。     

藜麦抗旱性研究进展与展望

干旱是造成农作物产量损失最大的非生物胁迫.藜麦作为一种新型的粮食作物,对干旱、盐胁迫、土壤贫瘠和冻害等非生物胁迫均有较好的耐受能力,可以作为土壤与气候逆境条件下的优选作物.筛选、培育耐旱藜麦品种并探明藜麦抗旱相关机制对保障粮食安全、提高藜麦产量与品质,以及提供抗旱基因资源将产生重要的影响.笔者从藜麦在干旱胁迫条件下的抗旱机制、生理生化指标和基因及转录组研究等方面分别进行概述,为藜麦抗旱性鉴定工作提供借鉴,并对今后藜麦抗旱性研究方向进行了展望.     

小麦–中间偃麦草隐形渗入系抗白粉病基因pmCH83分子定位

小麦新种质CH09W83为八倍体小偃麦TAI7047与高感小麦品种晋太170杂交、回交后代衍生而来的高代选系,在苗期免疫或高抗我国白粉病菌株E09、E20、E21、E23、E26、Bg1和Bg2。为定位CH09W83中的抗病基因,将CH09W83与感病亲本杂交和回交,通过对F₁、F₂、F_2:3和BC₁代的接种鉴定和遗传分析,证实CH09W83成株期对E09的抗性由1对隐性核基因控制,暂命名为pmCH83。采用分离群体分组分析法(bulked segregant analysis, BSA),以658对SSR标记对台长29(感病)× CH09W83的F₂群体分析发现,抗性基因pmCH83与SSR标记Xgpw7272、Xwmc652、Xgwm251、Xgwm193连锁,与两翼邻近标记Xwmc652和Xgwm251的遗传距离分别为3.8 cM和4.3 cM。利用中国春缺体–四体、双端体将pmCH83及其连锁标记定位在4BL染色体上。原位杂交、染色体配对及连锁标记分析结果表明,CH09W83可能是一个小麦与中间偃麦草的隐形异源渗入系。系谱和图谱位置分析表明,pmCH83很可能是来自中间偃麦草一个新的抗白粉病基因。     

两个水稻抗褐飞虱隐性基因的遗传分析与初步定位

选用抗褐飞虱的海南普通野生稻渗入系WB01与感虫品种9311杂交,构建F2群体。采用141个具有多态性的SSR标记对303个F2:3株系进行分析,并应用MapMaker/EXP3.0和Windows QTL Cartographer2.0对水稻抗褐飞虱的数量性状基因座进行检测和遗传效应分析。共检测到2个抗性QTL,分别位于第4和第8染色体上,LOD值分别为2.92和3.15,贡献率分别为11.3%和14.9%。