豫南地区白菜-西瓜-甘蓝一年三熟高效栽培技术

正新野县地处河南省南阳盆地,土层深厚,温暖湿润,四季分明,光、热、水资源丰富,是全国优质蔬菜生产基地示范县,也是河南省露地蔬菜生产最大县,蔬菜种植面积稳定在2万hm2。该区菜农采用的白菜-西瓜-甘蓝一年三熟高效栽培模式,667m2总产值达12 000元,纯收入近10 000元,目前发展到近1 000km2,因其投入较少,是当地农民收益较高的种植模式。     

大白菜BrCOX11基因的克隆及表达分析

为了研究大白菜中细胞色素C氧化酶的功能,以雄性不育系及保持系、抗感根肿病DH系为材料,在对大白菜BrCOX11基因克隆的基础上,利用生物学软件对其编码蛋白进行分析和构建进化树。结果显示,大白菜BrCOX11基因编码区大小为861 bp,所编码的氨基酸序列与NCBI收录的COX11氨基酸序列相似性非常高,属于COX家族;分子进化树分析表明,大白菜BrCOX11与芸薹属、拟南芥属及萝卜属亲缘关系最近,而与棉花属、胡萝卜属和黄瓜属等亲缘关系较远;大白菜BrCOX11蛋白是亲水性蛋白。通过分析BrCOX11基因表达发现,BrCOX11基因的表达量和大白菜的生长时期有关系,在果荚中表达量最高;在根肿菌侵染后的根部组织中表达上调,而在根肿菌侵染后的叶片组织中表达下调;在保持系中的表达量明显高于不育系。     

大白菜抽薹相关基因BrFLC1的KASP标记开发

为了提高大白菜耐抽薹品种的分子育种效率,本研究针对大白菜抽薹相关基因BrFLC1第6个内含子的第一个碱基(Pi6+1)G-A的SNP变异开发进行高通量检测的竞争性等位基因特异性PCR(KASP)标记。结果表明,开发的KASP标记BrFLC1-KASP1可有效将晚抽薹类型材料Y177-12(G)和早抽薹类型材料Y195-93(A)分为2组。利用BrFLC1-KASP1标记可以对57份大白菜材料的基因型进行有效鉴别,且鉴定结果与酶切扩增多态性标记(CAPS)G-MvaI以及直接测序法的鉴定结果完全一致。综上所述, BrFLC1-KASP1标记在大白菜材料中具有通用性,且具有准确率高、成本低、效率高的特点。本研究结果对大白菜耐抽薹性的分子标记辅助选择具有重要的育种实践价值。     

利用Indel标记鉴定‘豫甘3号’结球甘蓝种子纯度

本研究利用InDel分子标记技术对结球甘蓝"豫甘3号"杂交种进行了纯度快速鉴定。从395对InDel引物中筛选出6对具有双亲互补条带、差异明显的引物,分别是BrID101201,BrID90436,BrID90043,BrID101009,BrID10229和BrID101085。用该6个标记对126株‘豫甘3号’杂交种进行纯度分析,结果表明,杂交种纯度分别为94.4%、96.8%、96%、96%、96%和96%,其中122株的鉴定结果完全相同,鉴定结果一致率达到96.8%。因此,筛选出的6个InDel标记均可用于结球甘蓝‘豫甘3号’种子纯度的快速鉴定。     

辣椒BES1基因家族鉴定及表达分析

BES1基因是油菜素内酯信号途径中的关键转录因子。为了解辣椒中BES1基因家族功能,以已测序辣椒CM334为试验材料,根据已公布辣椒基因组数据,本研究利用生物信息学方法对辣椒BES1基因家族进行鉴定,并对基因结构、结构域、系统进化关系、基因表达模式和生物非生物胁迫表达情况进行分析。结果表明,辣椒中有9个候选BES1基因,根据BES1基因结构可将其分为ClassⅠ和ClassⅡ 2大类,Class Ⅰ 和 Class Ⅱ 在结构上差异较大。辣椒BES1编码蛋白介于181~713个氨基酸范围内,分子量为20.22~78.23 kDa,等电点介于5.48~9.23。转录组数据分析发现,辣椒BES1基因在辣椒中表达具有差异性。在脱落酸、低温、高温、茉莉酸甲酯和疫病胁迫下CA04g20150和CA12g17430均被诱导上调,表明其在生物和非生物胁迫中发挥作用。本研究结果为进一步探究BES1基因家族调控植物抗逆的分子机制奠定了基础。     

辣椒Whirly基因家族的鉴定及表达分析

为了探索辣椒Whirly基因家族成员的功能和进化关系,通过生物信息学分析了其基因结构、保守基序、进化关系及表达模式,通过荧光定量PCR测定其在脱落酸、高温、低温、疫病等胁迫下的表达量。结果表明,从辣椒CM334中鉴定了2个Whirly基因家族成员,CaWHY1和CaWHY2。辣椒CaWHY1和CaWHY2同其他物种Whirly基因理化性质相比,差别不大,结构相似性高,CaWHY2基因和番茄的SlWHY2基因结构完全一样,在系统进化树中聚在一起。CaWHY1与SlWHY1聚在一起,但它们的基因结构不同,说明Whirly蛋白在进化过程中,结构保守。表达模式分析发现,CaWHY1和CaWHY2在辣椒CM334中均能表达,但在不同组织和果实发育时期的表达水平存在差异。CaWHY1和CaWHY2在不同胁迫处理下受到不同程度的诱导,其中CaWHY1明显受疫病的诱导,CaWHY2在低温处理和脱落酸胁迫下的表达量变化趋势相反。由此可知,Whirly基因家族在辣椒的生长发育中起调控作用,在各种逆境胁迫中也发挥一定作用。     

12个辣椒microRNA的靶标预测及表达分析

为了探索12个辣椒microRNA的时空表达及胁迫响应。根据辣椒中已鉴定和注释的microRNA信息,进行靶标预测和时空表达分析。靶标除转录因子外,还有ABC transporter、WD40和锌指结构等。辣椒中miRNA表达具有组织特异性,并且miRNA在果实发育中也起作用。同时,对辣椒进行脱落酸、茉莉酸甲酯、高温、低温、盐和辣椒疫病病原菌处理。采用实时荧光定量PCR检测12个miRNA在不同处理下的表达情况。结果发现micro RNA对胁迫有响应,对胁迫呈现出显著性表达差异,miR4414b受疫病胁迫上调表达,miR167在脱落酸胁迫下下调表达,miR396d经脱落酸、茉莉酸甲酯和疫病诱导后,显著上调表达。miR156在高温和低温胁迫下下调,靶标转录因子SBP可能上调,适应胁迫反应。但miR156a经NaCl诱导后显著上调表达,可能导致靶标下调表达。miR171c经脱落酸、茉莉酸甲酯和疫病处理显著下调,靶标GRAS基因可能上调抵抗胁迫,本研究对辣椒中miRNA的进一步研究提供帮助。     

大白菜KASP反应体系的优化与建立

以大白菜基因组DNA为模板,对影响竞争性等位基因特异性PCR（Kompetitive allele specific PCR,KASP）的反应体积、引物浓度和DNA模板用量等3个参数进行优化,建立了适用于大白菜的KASP反应体系。96孔模块最佳反应体系中,总反应体积为8 μL,其中模板DNA（60 ~ 80 ng · μL-1）1 μL,KASP Master mix（2×）4 μL,引物混合物（50 μmol · L-1）0.14 μL,ddH2O 3 μL。384孔模块最佳反应体系中,总反应体积为4 μL,其中模板DNA（60 ~ 80 ng · μL-1）1 μL,KASP Master mix（2×）2 μL,引物混合物（50 μmol · L-1）0.07 μL,ddH2O 1 μL。利用不同引物和不同的大白菜材料对优化的反应体系进行验证,均获得了较好的KASP-SNP分型,验证了该优化体系的稳定性。该反应体系可以用于大白菜遗传多样性研究、基因定位、遗传图谱构建等遗传学研究。     

河南省大白菜根肿病菌生理小种鉴定

为了明确河南省大白菜根肿病菌的生理小种类型,从新野县十字花科蔬菜种植基地采集2份大白菜根肿病菌样品(XY-1为原始菌,XY-2为新引菌),采用菌液注射接种法,利用Williams和ECD 2套鉴别系统分别对其进行生理小种鉴定。结果显示,采用Williams鉴别系统鉴定的2份大白菜根肿病菌生理小种相同,均为4号生理小种;采用ECD鉴别系统鉴定的大白菜根肿病菌生理小种明显不同,原始菌XY-1为ECD16/15/31,新引菌XY-2为ECD21/31/31,后者较前者的致病性更强。以上结果表明,Willams鉴别系统有一定的局限性,当病原菌致病力强于4号生理小种时无法区分,而ECD鉴别系统由于所用寄主数量及种类较多,可以将4号生理小种进一步区分为不同的类型,鉴定结果更为精确。