烤烟上部叶叶面积相关性状的遗传及杂种优势分析

[目的]探讨不同烤烟品种(系)上部叶叶面积相关性状的配合力及其杂种优势表现,为选育上部叶开片良好的烤烟杂交种提供亲本选配依据和组合选择技术.[方法]以叶面积差异明显的8个烤烟品种(系)为亲本,采用NCⅡ遗传设计组配16个杂交组合,打顶前测定各亲本及杂交组合的自然株高和自然叶片数,打顶后7 d测定株高及顶上部往下5片烟叶的叶长和叶宽,计算叶面积,并分析上部叶叶面积相关性状的遗传及其杂种优势表现.[结果]亲本间和杂交组合间的上部叶叶面积及相关性状存在真实的遗传差异.叶面积与自然叶片数、叶长和叶宽呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关,相关系数分别为0.26、0.87和0.94;烤烟自然叶片数、叶长、叶宽及叶面积性状的广义遗传率高,分别为83.91%、66.33%、52.22%、50.67%,其中叶长和叶面积主要受加性效应基因的影响,而叶宽和叶片数受非加性效应基因的影响较大.对于一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA),自然叶片数性状中最大的分别是南江3号(3.64)和G28×南江3号(5.70);叶宽性状中最大的分别是G28(7.06)和G28×韭菜坪2号(10.91);叶面积性状中最大的分别是毕纳1号(12.54)和G28×韭菜坪2号(13.63).G28×韭菜坪2号的叶宽和叶面积性状及G28×南江3号的自然叶片数均表现为正向的超亲优势和超标优势.[结论]通过优势育种改良烤烟上部叶开片时要重视上部叶片叶宽和自然叶片数2个性状的有效利用.毕纳1号、G28和南江3号是改良烤烟上部叶开片度的优良亲本,G28×韭菜坪2号、G28×南江3号和Va116×毕纳1号的特殊配合力、超亲优势和超标优势值大,是上部叶开片较好的优良杂交组合,有较大的应用潜力.     

烟草根系杂种优势表现及相关基因差异表达分析

【目的】探究烟草根系性状的杂种优势表现及相关基因差异表达,为深入解析烟草根系吸收和合成相关物质杂种优势的形成机制提供理论依据。【方法】以烟碱和钾含量性状具有杂种优势的12个杂交种及其7个亲本为材料,通过测定根系长度、数量和体积等性状,分析了烟草根系性状的遗传特点及杂种优势表现,并采用实时荧光定量PCR检测烟草根系发育相关基因的差异表达。【结果】7个亲本材料的根系长度为94.80~476.77 cm,根系数量为343~820条,根系体积为0.18~0.61 cm3;12个杂交组合根系长度为285.56~734.75 cm,根系数量为576~1184条,根系体积为0.41~1.01 cm3,3个性状的变异系数为19.97%~29.68%。烟草根系长度、数量和体积的广义遗传力分别为95.49%、92.12%和85.76%,中亲优势组合率分别为91.67%、91.67%和100.00%。根系长度主要受基因的加性效应控制,根系数量和根系体积主要受基因的非加性效应控制,均表现出明显的杂种优势。不同根系发育相关基因的中亲表达优势与根系性状杂种优势存在一定的相关性,其中,NtAUX1和NtARF16基因的中亲表达优势与根系长度杂种优势呈显著(P<0.05,下同)或极显著(P<0.01,下同)相关;NtFLA18基因基因的中亲表达优势与根系数量和体积的杂种优势呈显著或极显著负相关。NtFLA18基因在K326×韭菜坪2号中的相对表达量较双亲下调表达,NtAUX1基因呈显性表达模式,NtARF16基因的相对表达量较双亲上调表达,这些基因的表达模式与烟草根系杂种优势的形成有关。【结论】烟草根系长度、数量和体积均具有较强的遗传率和普遍的杂种优势,可利用杂种优势选育出根系发达的烟草新种质。GDH88、Va116、南江三号和G70可作为改良根系的优良亲本;K326×GDH88、Va116×毕纳1号、G70×韭菜坪2号、G70×南江三号和K326×韭菜坪2号可作为培育优良根系构型的重要储备材料。     

烟草叶片数杂种优势表现及其相关基因差异表达分析

【目的】探究烟草叶片数杂交优势表现,并分析烟草叶片数相关基因的差异表达情况及杂种优势形成的原因,为深入研究烟草叶片数的分子遗传基础和选育叶片数较多的杂交种提供理论依据。【方法】以叶片数差异较大的9个烟草品种（系）为亲本,按照NCⅡ遗传交配设计组配20个杂交组合,并测定亲本和杂交组合的叶片数,计算其杂种优势,从中筛选出强、弱优势组合,利用实时荧光定量PCR检测其叶片相关基因BRI1、BSK3、FLC、FPF1和PHYC的相对表达量。最后,对叶片数相关基因中亲表达优势间及其与叶片数中亲优势进行相关分析。【结果】9个亲本材料的叶片数为20.33～33.22片,以GDH94的叶片数最多,其次是南江三号和毕纳1号,三者间无显著差异（P> 0.05,下同）,但GDH94显著高于其余6个亲本（P< 0.05,下同）,表明供试亲本间的叶片数存在真实的遗传差异。20个杂交组合的叶片数存在明显差异,为20.89～31.33片,以GDH94×南江三号的叶片数最多,以NC82×青梗的叶片数最少,说明采用杂种优势育种方法可选育出烟草叶片数较多的杂交种。20个杂交组合叶片数的杂种优势差异较大,其中中亲优势为-14.71%～11.77%,表现为正向中亲优势和负向中亲优势的组合分别占25%和75%,其中,以K326×GDH88叶片数的正向中亲优势最强,为11.77%,以GDH94×湄潭大蛮烟叶片数的负向中亲优势最强,为-14.71%;NC82×南江三号叶片数的中亲优势最弱,为-0.22%,故选择K326×GDH88和GDH94×湄潭大蛮烟为强优势组合、NC82×南江三号为弱优势组合。不同叶片数相关基因的中亲表达优势之间存在一定的相关性,其中BRI1和BSK3基因的中亲表达优势之间存在显著正相关;FPF1和PHYC基因的中亲表达优势与叶片数杂种优势存在显著负相关。FPF1基因在正向强优势杂交组合K326×GDH88和弱优势组合NC82×南江三号中较其相应亲本下调表达,但负向强优势组合GDH94×湄潭大蛮烟较其亲本上调表达。PHYC基因在正向强优势组合K326×GDH88和弱优势组合NC82×南江三号中较其相应亲本下调表达,但在负向强优势组合GDH94×湄潭大蛮烟较其亲本上调表达。【结论】K326×GDH88组合的叶片数杂种优势最大,具有较大的高产潜力。FPF1和PHYC基因参与调控烟草叶片数杂种优势的形成,其下调表达是烟草叶片数性状杂种优势形成的分子基础,可指导亲本选配,提高烟草杂交选育效率。     

基于DIA LC-MS的烟草根尖蛋白质样品检测分析

【目的】分析数据非依赖性采集高分辨率色谱—质谱技术（DIA LC-MS）对根尖差异蛋白质样品检测的适用性,为深入研究烟草蛋白质组学提供技术支撑。【方法】以6个烟草品种（系）移栽后74 d的根尖组织为试验材料,采用DIA LC-MS法对裂解的蛋白质肽段进行扫描,从而分析该方法对根样组织的适用性。【结果】采用TCA/丙酮沉淀+SDT裂解法提取根尖总蛋白质,能得到横向条带平行性好,电泳条带清晰的蛋白质样品,样品等级评价均达到A级。构建的DDA数据库包含28042条肽段,共鉴定出7084个蛋白质。DIA数据的色谱峰平均数据点为7,平均的峰容量达260,主要肽段的保留时间（iRT）均被检测出,且整体较稳定,在Q值为0.01标准下的一致性评分（Cscore）为0.948,变异系数（CV）中值为11.5%（小于20.0%）,相关系数大于0.9。DIA全息扫描模式下从6个烟草品种（系）的根尖组织中鉴定出的蛋白质数目为4149~5069个。【结论】DIA LC-MS分析鉴定的蛋白质范围广、数量大、可信度高,具有一定的可靠性和稳定性,各项质控指标均能达到试验分析要求,说明DIA LC-MS适用于烟草根尖蛋白质组样品的检测分析。     

线粒体蛋白组解析烟草雄性不育分子机制

目前我国烟草杂交种种植越发广泛,不育系作为制备烟草杂交种的有利材料,在我国烟草种植中具有重要地位。为了探究烟草胞质雄性不育形成的分子机制,选用烟草不育系及其保持系,在花芽分化时期利用石蜡切片和线粒体蛋白组学技术结合生物信息学分析方法进行研究。结果表明,烟草雄性不育系的败育过程发生在发芽分化的雌雄蕊原基分化时期;蛋白组学分析共筛选出线粒体差异表达蛋白113个,呼吸代谢过程中的焦磷酸酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶和磷酸己糖异构酶等关键调控蛋白酶的表达显著下调,ATP合酶的δ和α亚基表达上调;在线粒体蛋白的合成、修饰和运输过程中,核糖体RNA大亚基中L4e、L7和小亚基中SAe的表达下调,烯醇酶、内质网蛋白加工酶、蛋白二硫键异构酶等功能蛋白结构修饰酶表达下调,蛋白酶复合体的Rpt3和α5亚基表达下调。由上述结果推测,烟草胞质雄性不育由于线粒体蛋白的合成、修饰及导入过程受阻使线粒体功能紊乱,具体表现在线粒体呼吸代谢途径的蛋白酶表达下调及合成ATP受阻,不能为其在花粉形成时期小孢子的快速分裂分化提供充足的能量,抑制了小孢子的形成和发育,从而表现为雄性不育。本研究结果为进一步开展烟草雄性不育机理研究奠定了重要基础。     

烟叶含梗率的配合力及杂种优势表现

以13个烟草材料(K326、VA116、G70、NC82、GDH94、GDH88、韭菜坪2号、TN90、南江三号、青梗、巴斯玛、毕纳1号、湄潭大蛮烟)为亲本,采用NCII不完全双列杂交设计,组配40个杂交组合,测定亲本和杂种F1代的烟叶含梗率,分析烟叶含梗率的配合力和杂种优势表现。结果表明:杂交组合间的烟叶含梗率存在显著或极显著差异;烟叶含梗率广义遗传力为96.11%,狭义遗传力为72.32%,表明其性状传递力强,由表型选择基因型的可靠性大;一般配合力方差和特殊配合力方差均达极显著水平,说明烟叶含梗率受加性效应和非加性效应的共同控制,且一般配合力方差大于特殊配合力方差:DGH88、青梗和湄潭大蛮烟3个亲本一般配合力负向效应值小,是改良烟叶含梗率的优良亲本;烟叶含梗率杂种优势表现以负向中亲优势和负向超亲优势为主,占所有杂交组合的77.5%,VA116×GDH88、K326×GDH88、VA116×韭菜坪2号的特殊配合力和杂种优势的表现较好,是选育低烟叶含梗率的优良杂交组合。     

黔西县适宜烤烟品种筛选研究

为筛选适宜在黔西县种植的烤烟品种,促进烟叶产业可持续发展,选用近年育成的贵烟201等10个品种,测定其植物学、农艺、经济和品质等性状,采用灰色关联度分析法进行综合分析。结果表明:贵烟201、贵烟202、PVH1452、毕纳1号的株高、节距、茎围适宜,顶叶开片好;贵烟201的经济性状最好,产值达55169.34元/hm~2,其次是贵烟202、毕纳1号和贵烟4号,均显著优于对照品种K326;金海1号、贵烟202、贵烟201的化学成分含量和协调性略优于对照;云烟110、云烟87、金海1号的感官质量优于对照品种。灰色关联度分析结果表明:贵烟201(0.8835)、KRK26(0.8835)和贵烟202(0.8524)的综合表现明显优于对照品种K326(0.7891)和云烟87(0.7621);贵烟4号(0.8068)和毕纳1号(0.8032)的综合表现略优于对照。可见,贵烟201、KRK26、贵烟202适宜在黔西县示范推广,贵烟4号、毕纳1号宜进一步进行较大面积的示范验证。