基于2b-RAD测序的四倍体马铃薯熟性相关的分子标记开发

马铃薯熟性是由多基因控制的数量性状,是我国不同栽培区划选择适宜品种的重要指标之一。本研究以晚熟品种中薯18号和早熟品种中薯5号及其F₁分离群体为材料, 2018—2019年连续2年对“中薯18号(母本)×中薯5号(父本)”杂交分离群体进行熟性评价,从中筛选出极端晚熟和极端早熟的基因型各30个,并分别构建极端晚熟和极端早熟基因组DNA混池。利用简化基因组2b-RAD (2b-restriction site-associated DNA)技术测序,寻找差异标签开发出3个与熟性连锁的分子标记SCARA2-2、SCARA4-21和SCARA5-16,3个分子标记联合使用对熟性分离群体子代进行验证,晚、早熟表型符合率分别到达了87.5%和93.0%,这些分子标记的开发和联合使用对辅助马铃薯熟性选择具有重要的参考价值。     

水氮耦合对马铃薯光合特性、块茎形成和品质的影响

采用抗旱棚盆栽试验,以‘中薯18号’‘中薯28号’为材料,设定3种施氮与灌溉水平（低氮、中氮、高氮;水分亏缺、水分正常、水分过量）,研究不同水氮处理对株高、块茎形成、光合特性、块茎质量和品质的影响,筛选最佳水氮组合。结果表明,不同水分处理下,低氮促进了匍匐茎次顶端膨大,使块茎形成期提前,但最终未能形成高产。正常和过量水分下,两品种叶片气孔导度、净光合速率、叶绿素相对含量、株高均随着施氮量的增加而增加。同一水分处理下,地下部（地下茎和根）鲜质量、茎和叶的鲜质量均随施氮量的增加而增加。两品种在水分正常高氮处理下单株块茎质量为711.1 g、637.2 g,且此处理下两品种的净光合速率、产量水分利用效率、块茎淀粉与粗蛋白含量均达到最高水平。因此,马铃薯生育期宜采用水分正常高氮处理。     

不同夜间温度处理对马铃薯试管薯及块茎形成相关基因表达的影响

为探究不同夜间温度处理对马铃薯试管薯形成的影响,以7个马铃薯品种或材料的试管苗为试材,在昼/夜温度分别为23℃/13℃、23℃/18℃和23℃/23℃条件下进行试管薯的诱导培养,调查记录试管薯初始结薯时间、结薯率和结薯方式变化,并分析不同夜间温度处理下试管薯初始形成植株及同期未形成试管薯植株参与块茎形成相关基因的表达量变化。结果表明,对于大多数基因型,与其他处理相比,23℃/13℃处理显著延长试管薯初始结薯时间,23℃/23℃处理降低结薯率,而23℃/18℃处理结薯较早且试管薯结薯率平均达84.3%,最利于试管薯形成。夜间温度可通过影响生物钟、糖代谢和光周期通路中StFKF1、StCO1和StSWEET1等相关基因的表达而调控块茎形成。     

基于元分析的抗玉米灰斑病QTL比较定位

以玉米遗传连锁图谱IBM2 2008 Neighbors为参考图谱,整合65个抗玉米灰斑病QTL,构建QTL综合图谱。采用元分析方法优化65个QTL,获得11个"一致性"QTL区间,分别位于染色体bin区的1.05、1.06、2.03、2.07、3.02、4.05、5.03、5.05、7.02、8.07、9.03位置,其在遗传连锁图谱上对应的位置分别为442.21、528.27、228.10、478.00、74.65、311.59、169.62、302.35、252.19、422.70、257.93 cM。对两个具有较多报道和较高表型贡献的"一致性"QTL区间bin1.05和bin1.06,从MaizeGDB网站搜索得到324个基因。因抗病基因在结构上具有高度保守性,将324个基因分别与水稻和拟南芥基因组进行同源比对,在bin1.05和bin1.06内分别确定了7个和3个基因作为玉米抗灰斑病候选基因。     

水分胁迫对不同熟性马铃薯生理特性的影响

为了明确水分亏缺对不同熟性马铃薯生长发育的影响。采用盆栽试验,研究4种土壤相对含水量(W1,75%～85%;W2,55%～65%;W3,35%～45%;W4,15%～25%)对不同熟性的7个马铃薯品种株高、叶绿素相对含量、各器官鲜质量、光合特性、产量及水分利用率的影响。结果表明,所有水分胁迫下,早熟品种株高、胞间CO₂浓度平均下降幅度均大于晚熟品种。重度干旱胁迫(土壤相对含水量15%～25%)下早熟品种单株结薯数量与单株产量平均下降幅度均大于晚熟品种,而净光合速率、蒸腾速率、气孔导度平均下降幅度均小于晚熟品种。综合各指标可知,在轻中度干旱胁迫(土壤相对含水量35%～85%)下早熟和晚熟马铃薯品种均可种植;重度干旱胁迫下,更适宜栽培晚熟马铃薯品种。     

适合马铃薯块茎计算机断层扫描原位观察的栽培基质筛选

土壤的不透明性阻碍了马铃薯块茎生长过程的直接可视化，而计算机断层扫描（Computed tomography,CT）技术可避免破坏性取样，实现植株地下生长过程实时连续观测。为了筛选马铃薯块茎CT成像效果好的栽培基质，对6种不同含水量基质的CT成像效果、数据提取效果和植株生长状态进行了对比分析。结果显示，过筛草炭的植株地上部分生长状况最佳，过筛草炭、蛭石与过筛草炭混合两种类型基质中块茎干、鲜质量最高。除蛭石基质以外，其他基质成像效果均随含水量降低而改善，但基质含水量过低导致植株无法正常生长。相同含水量条件下，过筛草炭的扫描背景杂质最少、成像效果最佳，可获得更清晰的CT图像。因此，在适宜植株正常生长的含水量条件下，即20%左右含水量条件下，过筛草炭是适合CT扫描观测马铃薯块茎生长发育的栽培基质。     

基于RGB颜色空间评价马铃薯块茎绿化程度

马铃薯是世界上最重要的作物之一,块茎作为马铃薯的商品器官,块茎绿化严重影响马铃薯商品品质,造成大量的资源浪费。建立一种方便快捷的块茎绿化评价方法,对于马铃薯种质资源鉴定和块茎品质评价具有重要意义。本研究基于提取块茎颜色空间特征,结合RGB颜色空间色差分析,对15个马铃薯四倍体和二倍体品种(系)材料的绿化趋势和绿化程度进行了系统评价。供试材料块茎在25℃条件下, 125μmolm^–2s^–1光照强度下,中薯2号、中薯18号、中薯19号、Atlantic、Favorita和Kondor的绿化速度较快, HS66的绿化速度较慢。在光照处理9 d后,块茎色差值趋于稳定,在光照处理13d后,不同品种绿化程度差异明显,其中Favorita的绿化程度最大,中薯28号的绿化程度最小。本研究建立的基于RGB颜色空间的马铃薯块茎绿化评价方法能够准确区分不同品种(系)的绿化速度和绿化程度,该方法简便、高效,结果可靠,为精准评价块茎绿化程度并进行相关分析提供了技术方法参考。