糜子抗白粉病基因(Mlo)编码蛋白的序列特征及表达分析

[目的]探究糜子抗白粉病基因(Mlo)编码蛋白的序列特征及mRNA表达特性,以期为该基因的克隆提供基础数据。[方法]利用一系列生物信息学软件分析糜子Mlo蛋白理化特性,并采用室内接种和qRT-PCR技术检测在接种白粉菌后,糜子叶片Mlo基因mRNA表达量的变化。[结果]糜子中Mlo蛋白的化学式为C1856H3105N609O756S170,原子总数为6 496个,分子量为51 497.90Da;编码609个氨基酸,含有一个保守结构域(第1～348位氨基酸之间);该蛋白为分泌蛋白,具有信号肽,异亮氨酸为其核输出信号。7种植物Mlo蛋白序列进化树和多重序列比对结果表明糜子与黄瓜的序列一致性为100%,与3种葫芦科植物(西葫芦、苦瓜和南瓜)的一致性超过80%,与陆地棉的一致性为65%,与大豆的一致性为59%。实时定量PCR检测结果表明,在接菌处理后不同时间,糜子Mlo表达水平存在显著差异。随着接种天数增加,Mlo基因相对表达量呈现先增加后降低的趋势。6、9和12d时,mRNA含量与对照组呈极显著差异,9d时表达量最高,为对照的4.33倍,15d时mRNA含量与对照组差异不明显。[结论]糜子Mlo基因可以由接种白粉菌诱导表达。     

植物类病变突变体的研究进展

植物类病变是指在无外界致病因素和逆境因素的影响下,植株叶片、叶鞘等部位自发产生坏死斑的现象。这类突变与植物过敏性反应症状类似,属于程序化细胞死亡。在植物类病变突变体中,植株通常会表现出对某些植物病原物抗性增强。对植物类病变突变体的特点、遗传机制、病斑发生机制、抗病性以及类病变突变体基因的克隆及功能分析等进行整理,可为植物程序化死亡的机制研究和抗性品种的遗传改良提供理论依据。     

耐低氮糜子品种的筛选及农艺性状的综合评价

【目的】探明耐低氮糜子品种的评价方法,筛选耐低氮糜子基因型材料及鉴定指标,为耐低氮品种的选育和耐低氮生理机制的研究提供理论依据。【方法】采用大田试验,以来自国内外100份糜子品种为材料,在低氮胁迫（0纯氮）和正常施氮（150 kg·hm^-2纯氮）处理下,连续2年进行株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、千粒重、叶面积9个主要农艺性状和氮含量、氮素吸收共11个指标的测定,采用隶属函数法计算各指标耐低氮胁迫指数,通过主成分分析、回归分析与聚类分析评价各糜子品种的综合耐低氮能力。【结果】供试品种在不同氮水平条件下的株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、千粒重、叶面积、氮含量、氮素吸收均存在显著差异;低氮胁迫下,糜子的生长、生物量积累和氮素吸收受到抑制,各性状指标明显下降,变化范围幅度降低,各农艺指标降低幅度排序依次为叶面积>草重>单株粒重>单株穗重>茎粗>主茎节数>穗长>千粒重>株高,不同糜子品种籽粒的氮含量和氮素吸收均降低,降低幅度为氮素吸收>氮含量;低氮胁迫下,不同糜子品种的株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重的变异系数大于正常施氮水平各指标的变异系数;不同氮水平下,不同糜子籽粒氮素吸收的变异系数高于氮含量的变异系数,且低氮胁迫的氮素吸收的变异系数高于正常施氮处理。对11个指标的耐低氮胁迫指数进行主成分分析,选择了5个主成分,累积方差贡献率达75.83%;株高、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、单株叶面积、氮吸收量的耐低氮胁迫指数与耐低氮综合评价值（D）的相关性均达极显著水平,其中,单株穗重、单株粒重、氮吸收量的相关性较高,其相关系数分别为0.858、0.812和0.812;根据耐低氮综合评价D值,通过聚类分析将100份糜子品种划分为耐低氮型、中间型和不耐低氮型3种类型。【结论】单株穗重、草重、氮吸收量等指标作为糜子耐低氮能力评价的首选指标;榆糜3号、2058、榆黍1号、雁黍7号4个品种耐低氮能力最强。     

黍和稷种质资源主要农艺性状的差异

为了进一步摸清黍种质和稷种质在主要农艺性状表现上的差异,以山西省1 192份黍、稷种质的主要农艺性状鉴定数据为基础进行了统计比较。结果表明,在质量性状上,黍种质的穗型以侧穗和密穗为主,稷种质以散穗型为主;不论是绿色花序还是紫色花序均以黍种质占有优势,尤以紫色花序种质优势最大;黍种质在生物学产量、经济产量性状上比稷种质占有优势。研究结果可为黍、稷种质资源在育种、生产和食品加工利用方面提供参考依据。     

基于转录组测序开发糜子SSR标记

【目的】 以6份不同地理来源的糜子资源为试验材料,基于前期转录组测序获得的1 000对SSR引物,选出200对进行多态性检测,以期构建一批可以准确评估糜子种质遗传差异的分子标记。【方法】 用Primer Premier 5.0软件设计引物,改良CTAB法提取DNA,PCR扩增DNA和聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选引物多态性;用PowerMarker 3.25和PopGen 1.32计算遗传多样性参数。【结果】 200对引物中97对呈单态性,80对呈多态性。单碱基序列重复引物有20对,10对具多态性,其重复基元是A（50%）和T（50%）。二碱基序列重复引物有36对,15对具多态性,其碱基重复类型有7种（AG最多,TC、GC和GA次之,CA、TA和AC最少）。三碱基序列重复引物有144对,55对具多态性,其碱基重复类型有24种（GGC、GCG和GCC最多,GAA、GCT和CGC等次之,ACC、AGG、CAG、CGT、AAG、AAC、TCG、CGA、ATT、CAA和CCA最少）。就引物分辨率(Rp)值而言,1—3碱基序列重复引物分别为0.67—4.67（平均2.07）、1.33—4.33（平均2.73）和0.67—4.00（平均1.83）。基于Rp值分析SSR分布频次,发现80个标记分布在5个区间：0—1、1—2、2—3、3—4和4—5,分别包含17（21.25%）、36（45.00%）、11（13.75%）、14（17.50%）和2个（2.50%）。就$\overline{\text{Rp}}$值而言,1—3碱基序列重复引物分别为0.33—0.67（平均0.51）、0.40—0.78（平均0.59）和0.33—0.83（平均0.59）。单碱基序列重复标记共检测到22个等位变异,每个位点为2—3个（平均2.2000）,其中8个和2个位点分别具2和3个变异;二碱基序列重复标记共检测到38个等位变异,每个位点为2—3个（平均2.5333）,其中7个和8个位点分别具2和3个变异;三碱基重复标记共检测到136个等位变异,每个位点为2—3个（平均2.4727）,其中29个和26个位点分别具2和3个变异。就多态性信息含量而言,1—3碱基序列重复引物分别为0.3750—0.5355（平均0.4293）、0.2392—0.7438（平均0.4293）和0.2392—0.7438（平均0.3989）。就多样性指数而言,1—3碱基序列重复分别为0.6365—1.0776（平均0.7497）、0.5623—1.0986（平均0.8339）和0.5623—1.0889（平均0.8312）。【结论】 基于转录组测序结果,检测200对SSR引物的多态性,发现177对（88.5%）可以扩增出完整条带,其中80对具多态性,多态率为40%。     

山西谷子地方品种初选核心种质构建

为了构建山西谷子地方品种核心种质，提高资源利用效率，采用离差平方和法进行系统聚类后随机取样，构建的初选核心种质保留了原始种质11.34%的遗传资源。分析结果显示：核心种质与原始种质表型性状均值差异百分率为5.9%，极差符合率为87.4%，方差差异百分率为35.3%，变异系数变化率为102.0%；经多样性指数t检验，表明初选核心种质能够代表原始种质的遗传多样性。     

基于SSR标记的山西野生大豆种质资源遗传多样性分析

分析山西野生大豆资源的遗传多样性和遗传结构有助于了解山西野生大豆起源与进化,为野生大豆优异种质挖掘及资源高效利用等提供理论基础。本研究采用52对SSR分子标记对来自于山西省9个地区32个县市的70份野生大豆资源进行了遗传多样性分析。结果表明:共扩增出450个等位基因,平均每对引物扩增出8.7个等位基因,变幅为3～19。等位基因频率为0.185 7～0.885 7,平均0.421 0;基因遗传多样性指数为0.210 2～0.871 8,平均0.710 0;多态性信息含量为0.201 9～0.858 4,平均0.679 7。将所有供试材料按地理来源分类,并进行遗传多样性分析。结果表明,中部野生大豆资源的平均等位基因数、平均基因多样性指数和平均多态信息含量最高,北部次之,南部最低。而各组的平均主要等位基因频率结果与之相反。基于遗传结构和基于遗传距离的聚类分析都可将试验材料分为3个类群,两种分类结果基本相同。第一类群主要包括山西中部部分资源,第二类群主要包括山西中部部分资源和山西北部资源,第三类群主要包括山西南部资源。聚类结果与地理来源较为一致。山西野生大豆资源遗传多样性较高。中部野生大豆资源的遗传多样性最高,北部资源次之,南部资源最低。推测山西中部和北部曾经发生过种质交流,导致中部资源遗传多样性最高,该区域可能为山西野生大豆的遗传多样性中心。     

利用荧光SSR分析中国糜子遗传多样性

分析糜子种质资源的遗传多样性,有助于了解糜子起源与进化,可为糜子优异种质发掘及资源高效利用提供理论基础。本研究利用15个糜子特异性荧光SSR标记检测来源于中国11个省(区)的132份糜子种质资源,检测到107个等位变异,每个位点等位变异数为2~14个,平均7个;基因多样性指数为0.0936~0.8676,平均0.5298;多态性信息含量为0.0893~0.8538,平均0.4864。采用遗传距离的聚类将试验材料分为4类,类群I来自东北春糜子区,类群II来自黄土高原春、夏糜子区,类群III来自于北方春糜子区,类群IV来自北方春糜子区和黄土高原春、夏糜子区。分析模型的遗传结构表明,中国糜子资源来自4个(东北地区、黄土高原、北方地区和西北地区)基因库,与基于遗传距离的聚类结果基本一致,均与材料的地理起源相关。糜子遗传变异丰富,主要存在于糜子材料间。该结果从分子水平上准确揭示了中国糜子的遗传多样性。     

不同氮肥处理对糜子产量及品质的影响

以晋黍9号为材料,研究了普通尿素和缓释尿素对糜子产量和品质的影响。结果表明:施氮处理的糜子蛋白质含量都显著大于对照,而淀粉含量都显著小于对照;产量以PN2(普通尿素150 kg·hm-2)最高,增产幅度为28.48%;产量与穗数和单株粒重达到极显著正相关,相关系数分别为0.81和0.62;糜子产量与籽粒蛋白质含量呈极显著正相关,相关系数为0.83,与籽粒淀粉含量呈显著负相关,相关系数为-0.44。本试验条件下,糜子产量的增加主要是通过增加穗数和单株粒重来实现的。以普通肥料N150 kg·hm-2为最适施氮量。研究表明不是所有土壤类型都适合施用缓释尿素,研究区为砂质土,保水保肥能力差,通气性好,施用普通尿素比缓释尿素效果好。     

我国三系杂交稻主要不育系的微卫星标记多样性和遗传结构分析

 选取均匀分布在水稻12条染色体上的48对SSR引物，对28份我国杂交水稻主要不育系进行了多样性和遗传结构分析。 在所分析的48个位点中，多态性位点41个，多态性位点百分率（P）为85.4%；每1个位点平均等位基因数（A）为3.5，变幅2～6个；平均基因多样性指数（He）和平均多态性信息含量指数（PIC）分别为0.40和0.36。AMOVA分析表明，不育系遗传变异主要存在于各选育时期内，时期间的遗传变异仅占总变异的3.3%，且未达到显著水平。基于模型的遗传结构分析表明，我国三系杂交稻主要不育系多数含有相近血缘，背景单一。