26份大豆品种(系)遗传多样性分析及指纹图谱构建

利用53对SSR引物对来自黑龙江、内蒙古和新疆的26份大豆材料进行遗传多样性进行分析。结果表明:53对引物在供试材料间具有稳定的多态性,供试材料共测出137个等位基因,每个位点平均2.58个等位基因。多态信息含量指数在0.074 0~0.701 2之间。根据以上结果采用非加权类平均法进行聚类分析:26份大豆品种(系)间遗传相似系数变异范围为0.64~0.92,在相似系数0.68处可将26份大豆品种(系)分为4大类群,从53对引物中挑选8对多态性好、扩增带型清晰的SSR引物构建了26份大豆品种(系)的指纹图谱。构建的指纹图谱能够将26大豆品种(系)逐一区分。研究结果不仅为供试大豆品种鉴定、开展知识产权保护提供了依据,还为这些品种今后在育种中的应用提供理论指导。     

万寿菊属品种(系)遗传多样性分析及指纹图谱构建

为了快速区分万寿菊属品种(系),鉴定品种(系)的特异性和真实性,构建分子指纹图谱便显得尤为重要。本研究利用SSR标记对32个万寿菊属品种(系)进行遗传多样性分析及指纹图谱构建。结果表明,48对SSR引物组合中筛选出8对多态性较好的引物,利用这8对引物在32个万寿菊属品种(系)中共扩增出23条谱带,其中多态性谱带19条,多态性百分率为82.60%。万寿菊属品种(系)间遗传相似系数为0.46～0.95,UPGMA聚类分析表明,在相似系数0.46处可被分为2大类群。株高相近的万寿菊属品种(系)被优先聚为一类。利用8对SSR引物构建了32个万寿菊属品种(系)的DNA指纹图谱,为万寿菊属品种(系)的特异性和真实性鉴定提供了理论依据。     

四川省2005-2006年区试小麦品种(系)的SSR遗传多样性

为明确四川近年来普通小麦的遗传差异情况,本研究采用微卫星分子标记(SSR)对四川省2005～2006年参加区试的66个小麦品系进行了遗传多样性研究,用18对扩增谱带稳定的SSR引物,共检测到106个等位位点,每对引物等位位点数为2～13个,平均5.89个.SSR引物的PIC介于0.22～0.91之间,平均多态性信息0.498.聚类分析表明,品种间遗传相似系数(GS)变异范围为0.390～0.834,平均值为0.608,品种间遗传相似性变幅较大,表明这次小麦区试品种(系)间存在着不同程度的遗传多样性差异.根据品种间遗传相似系数聚类,66份材料被聚成五类.     

黑龙江省粳稻种质资源遗传结构分析

选用分布于水稻12条染色体上多态性好的44对SSR引物,对黑龙江省近年主栽品种和其他省份粳稻及国外粳稻品种共96份材料进行遗传多样性和群体结构分析,旨在了解黑龙江省水稻品种遗传结构和亲缘关系。结果表明,44对SSR引物共检测到141个等位基因,每个位点1~5个,平均3.2个;遗传相似系数(GS)变化范围为0.46~0.97,平均0.77;试验中第1,2,4,6号染色体SSR位点多态性高,而第12条染色体SSR位点多态性低;利用SSR标记分析数据和STRUCTURE2.2软件分析,全部供试品种可划分为7个亚群,分别命名为POP1,POP2,POPS,POP4,POPS, POPE和POP7;STRUCTURE模型群体结构分析与Nei’s遗传距离构建邻位相连聚类图分析结果基本一致。     

不同类型啤酒大麦品种遗传多样性及遗传差异的SSR分析

利用28对SSR引物对包括22份野生材料,8份耐盐碱材料,21份优质高产甘啤系列品种(系)材料和9份日本早熟材料在内的60份啤酒大麦品种资源的遗传多样性及其亲缘关系进行分析。结果表明,所用28对引物,有25对有多态性;聚类结果表明这些材料遗传相似系数分布在0.4792~0.9948之间。在遗传相似系数0.63的水平上,这些材料聚类为2大类,下分7个亚类。从聚类结果看出,不同类型材料基本各自聚为一类,表明不同类型品种(系)内遗传差异较小;不同类型品种(系)间遗传差异较大,杂交可能会产生较强的杂种优势和较高的产量潜力。     

山西省马铃薯主栽品种遗传多样性的SSR分析

利用SSR标记技术对山西省12份马铃薯主栽品种进行了遗传多样性分析。从60对SSR引物中筛选出11对多态性高、谱带清晰的引物,共检测到79个等位位点,其中,77个多态性位点,多态性比率达97.5%;S189、S151和STM001这3个引物扩增的DNA指纹图谱差异明显,可作为12份马铃薯品种间鉴别的分子依据;12份材料的遗传距离介于0.209 2～0.626 9之间,平均值为0.421 7。在遗传相似系数为0.632处,将12份材料划分为4类,第Ⅰ类有3个品种(费乌瑞它、大西洋和冀张薯8号),同薯24和紫花白分别归为第Ⅲ类和第Ⅳ类,其余7个品种归为第Ⅱ类(其中全部为山西省选育的马铃薯品种,亲缘关系比较近)。结果说明,山西省现有马铃薯主栽品种遗传基础比较狭窄,种间差异不大。     

云南粳稻和韩国粳稻的遗传差异分析

采用134对SSR引物对11个云南粳稻和10个韩国粳稻进行遗传差异分析。结果表明,112对引物具有多态性,共检测到370个等位基因,每对引物检测到2-7个等位基因,平均为3.3个,SSR多态信息量（PIC）分布范围为0.091-0.807,平均为0.466。韩国粳稻比云南粳稻反映出较高的遗传多样性,10个韩国粳稻有96对引物具有多态性,共检测到273个等位基因,每对引物检测到2-5个等位基因,平均为2.84个,SSR多态信息量（PIC）分布范围为0.180-0.780,平均为0.482,遗传相似系数变幅为0.66-0.93,平均为0.79;11个云南粳稻有93对引物具有多态性,共检测到235个等位基因,每对引物检测到2-5个等位基因,平均为2.53个,SSR多态信息量（PIC）分布范围为0.165-0.744,平均为0.406,遗传相似系数变幅为0.73-0.98,平均为0.85。聚类分析表明,云南和韩国粳稻的遗传差异较大,在今后的云南粳稻品种选育中,利用韩国粳稻拓展云南粳稻的遗传基础和改善稻米品质显得十分必要。     

利用SSR分析四倍体棉种多态性

利用SSR标记对60份四倍体棉种材料进行遗传多样性分析,其中包括42份陆地棉野生种系。结果显示, 从1 050对SSR引物筛选出的95对SSR引物均能在60份材料间扩增出稳定明显的多态性条带,共检测出660个片段,其中多态性片段584个,占88.5%。每个位点的等位基因为2~12个,平均每对引物6.1个。UPGMA聚类分析显示, 42份材料的相似性系数(GS)在0.306~1.000之间,平均成对相似系数为0.493。95对引物的多态信息含量(PIC)的变幅为0.278~0.905,基因多样性(H¢)的变幅为0.451~2.451, 有效等位基因数(Ne)在1.385~10.490之间变动。SSR标记在陆地棉野生种系及四倍体棉种间均可反映丰富的遗传多样性信息,其中陆地棉与陆地棉野生种系中阔叶棉的亲缘关系最近,海岛棉和达尔文棉的亲缘关系非常相近,黄褐棉和毛棉相对较近,陆地棉与其他4个棉种的亲缘关系最远。     

东北地区部分马铃薯品种遗传多样性的SSR分析

为对东北地区马铃薯品种鉴定提供分子水平上的依据,选用部分主栽品种（系）18 份,利用筛选出的18对多态性较好的马铃薯SSR引物进行扩增,对供试材料进行遗传多样性分析并构建指纹图谱。结果表明,供试材料共扩增出156个等位位点,其中146个为多态性位点,多态性比率达92.4%,扩增产物片段在100~800bp。利用STM1021、STI051、S170、S7、STI030、STPATP1和STM2023这7对引物构建了供试品种（系）的SSR指纹图谱。其中引物S7可以将18份品种（系）完全区分开。经聚类分析,在遗传相似系数0.61处,所有供试材可明显分为2个类群,其中14个品种（系）聚在一类,表明,聚类分析结果与供试材料来源有较好的一致性。从分子水平上表明供试材料的遗传基础较狭窄。     

黑龙江省主栽水稻品种的遗传多样性分析

选用分布于水稻12条染色体上的42对SSR引物,对80份黑龙江省主栽水稻品种进行SSR遗传多样性分析。结果表明,42对SSR标记共检测到139个等位基因,每个位点2~8个,平均3.31个。遗传相似系数(GS)的变化范围为0.564~0.984,平均0.753。根据供试品种的遗传相似系数,按UPGMA法进行聚类分析,在遗传相似系数0.5处可聚为6个类群,利用42对SSR标记能将80份供试品种完全区分开。通过SSR标记的遗传多样性分析的结果表明,黑龙江省水稻种质资源的亲缘关系较近、遗传基础狭窄,大部分供试品种具有相似的遗传背景。     

喜马拉雅樱花嫩枝扦插影响因子探究

扦插是一种简单并且常用的樱花苗木繁殖方法,喜马拉雅樱花作为一种优秀的樱花种类,关于其扦插繁殖的研究还未见报道。本研究开展了喜马拉雅樱花的嫩枝扦插试验,主要目的是研究栽培基质和同一枝条不同部位的插穗等因子对喜马拉雅樱花生根率、成活率以及新梢生长的影响。研究结果表明:栽培基质对插穗生根、成活和新梢生长影响显著,以细河沙、珍珠岩(1∶1)为栽培基质插穗平均生根率最高为92.0%,以草炭土、珍珠岩(2∶1)为栽培基质插穗成活率最高,可达到85.3%,插穗在草炭土、珍珠岩(3∶1)基质中新梢生长最快,平均长度可达11.5 cm;插穗部位方面,中部插穗平均生根率和平均成活率最高分别可达97.3%和92.7%。本研究对促进喜马拉雅樱花的规模化繁殖,加速该樱花种类在中国的普及应用,具有重要的实践意义。     

红肉猕猴桃果实发育期不同果肉部位比较转录组分析

红肉猕猴桃中果皮和内果皮在果实发育不同时期色泽变化模式有显著差异,但目前对于其内在的分子调控机制尚不清楚。本研究中,利用高通量测序技术,对红肉猕猴桃(‘红实2号’)中果皮与内果皮4个不同发育时期(开花后0 d, 28 d, 75 d, 157 d,分别标注为T1时期, T2时期, T3时期, T4时期)的样本进行转录组测序。经去除低质量数据后,得到Clean reads数目为2 192～4 331万,检测到的基因数目为24 607～29 170个。在(log2 Ratio)≥1和FDR<0.05阈值下,中果皮和内果皮在T2、T3、T4时期检测到的差异基因数目分别为1 880个、4 799个、7 346个和4 31个、1 493个、7 700个。KEGG分析显示这些差异表达基因被富集到68个代谢途径,包括DNA复制、RNA转运、蛋白质输出、植物激素信号转导、类黄酮生物合成、花青素合成、淀粉与蔗糖的代谢等。此外我们还鉴定到13个花青素合成相关基因差异表达,大部分基因的表达量随果实的发育呈现下降趋势,这一结果与花青素含量变化模式相吻合。本研究不仅深化了对猕猴桃果实成色差异机理的认识,还对今后的彩色猕猴桃选育种工作有一定的帮助。     

梨ERF超家族全基因组鉴定及表达分析

中国南方地区普遍存在的由于干旱等原因提早落叶导致的梨二次花现象给生产带来了很大的损失,且该过程可以通过人工摘叶处理进行模拟诱导。乙烯响应因子ERF成员被认为参与了植物的激素应答、生物和非生物胁迫以及生长发育调控过程。本研究基于公开的白梨基因组序列,利用生物信息学方法对其中的ERF因子进行鉴定,并对其分组及各组结构域进行了详细分析。结合课题组采用摘叶诱导二次花形成过程中的梨转录组数据,分析了响应该过程的ERF成员。结果表明,共获得了 211个白梨ERF家族编码基因,并可根据系统进化关系和结构域保守性分为11个组,其中种特有组一个。砂梨摘叶诱导二次花过程的转录组数据分析表明,有37个ERF因子差异表达,摘叶初期(摘叶后7 d)无响应,中期(摘叶后17 d)以下调表达为主,后期上调。对其中的4个差异表达基因进行了实时荧光定量PCR分析验证,结果与转录组分析结果吻合。此研究进一步丰富了梨响应胁迫反应的ERF基因资源,为进一步探讨ERF在成花过程中的作用提供了理论依据。     

小麦材料CH7034中成株期抗白粉病QTL定位

小麦生长过程中常因白粉病侵扰而造成产量和品质损失,发掘新抗源、鉴定新位点是小麦品种抗性改良的基础。CH7034是本实验室选育的一份抗白粉病材料。本研究利用芯片技术对CH7034与感病品种SY95-71的重组自交系(recombinant inbred lines, RIL)群体进行扫描,结合3年成株抗白粉病鉴定数据,鉴定出5个QTL-Pm,之后开发SSR标记对主效位点QPm.sac-2B.1 (表型变异解释率为30.6%~33.6%)进行图谱加密,进一步将其定位在小麦2B染色体长臂683 034 934~703 889 622基因组区段内,侧翼标记为X2BL-NRM12和X2BL-NRM17。本研究结果为小麦抗病育种提供了新抗源和可用于PCR检测的常规分子标记。     

强筋抗旱高产小麦新品种‘晋麦101号’的选育

本研究重点围绕聚合抗旱强筋优质高产广适的育种目标,以广适性优质‘晋麦79号’为母本,以抗旱抗冻优质F14005为父本进行杂交,以期实现性状互补,优质基因累积。采用系谱杂交育种法,通过水旱地交替选择,异地生态抗逆鉴定、分子标记辅助选择育种等手段选育而成小麦新品种‘晋麦101号’。分子遗传试验鉴定结果表明:该品种含有8个抗旱节水相关基因和10个与水分高效利用紧密连锁的标记。2015年、2016年在山西省南部旱地区域试验中,2年区试平均产量5 260.5 kg/hm^2,比对照品种‘晋麦47号’增产8.7%;2017年参加山西省南部旱地生产试验中,平均产量4 822.5 kg/hm^2,比对照‘晋麦47号’增产8.0%,株高82~92 cm左右,穗长7.3 cm左右,千粒重36.8 g,生育期234~236 d,容重778 g/L、粗蛋白15.52%、湿面筋31.85%、稳定时间10.0 min,是近年来中国黄淮旱地难得的强筋型优质抗旱品种。2017年通过山西省农作物品种审定委员会审定(审定编号:晋审麦20170003号),该品种具有品质优、产量高、稳产性好、抗旱抗逆性强、适应性广等特点,适宜山西省南部和宁夏旱塬等北部旱地麦区引种种植。     

文山州滴灌条件下减施氮肥用量对烤烟生长发育及产质量的影响

通过2年田间试验,研究了滴灌条件下不同施氮量对烤烟生长发育、经济性状、外观质量、内在品质及感官质量的影响。结果表明,滴灌条件下减施氮肥能够促进烤烟生长,提高中部叶烤烟还原糖、总糖、糖碱比和钾含量。降低总氮含量、总植物碱含量,协调中部叶内在化学成分,增加烤烟产值及产量,改善了烟叶的感官质量。2015、2016年度内在化学成分及感官质量均以采用滴灌施用纯氮60 kg/hm2处理最佳。在滴灌条件下,施用纯氮60 kg/hm2是文山地区烤烟生长、品质及产值方面最佳的组合,达到了节水、节肥与最佳种烟收益双重目的。     

白木香倍半萜合酶基因AsVS的克隆与表达分析

法尼基焦磷酸(farnesyl diphosphate, FPP)是植物萜类化合物合成途径的重要前体之一,经不同的酶催化可形成各类萜类化合物,Vetispiradiene合酶可催化FPP形成Solavetivone和Lubimin的前体Vetispiradiene。本研究利用白木香转录组数据,首次克隆了编码白木香Vetispiradiene合酶的基因(命名为As VS, Genbank登录号为MH378283),AsVS基因序列全长为1 632 bp,编码543个氨基酸,该氨基酸序列与马来沉香倍半萜合酶聚类于同一分支,具有较近的亲缘关系,该蛋白植物倍半萜的保守性结构域DDXXD,NST/DTE和R(R)X8W,相对分子量为62.73 kD,理论等电点为5.51,包含40个磷酸化位点;二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主;不含跨膜结构域。RT-qPCR分析结果表明AsVS基因在结香剂处理过程中于白木香茎干样品中持续上调表达,其第6天及第9天的表达量分别为对照处理的2.36和5.02倍。此结果为进一步研究As VS基因在白木香萜类化合物的合成及沉香致香成分富集中的功能提供了理论基础。     

利用花药培养技术创制加工型辣椒抗疫病新种质

为培育抗疫病加工型辣椒品种,本研究利用花药培养与分子标记辅助选择(molecular assisted selection,MAS)相结合的方法将抗疫病材料PPTC54和PI201234的抗性基因导入优良自交系939、812、83-3、968和花培双单倍体(doubled haploid, DH) H12-11,进行抗疫病新种质创制的研究。结果表明,在5个加工型辣椒基因型中以(PPTC54×83-3) F1诱导出的胚状体成苗率最高,可达87.1%;流式细胞仪测定36个花培再生株的DNA含量分布,其中单倍体株数占80.6%;经PCR检测,筛选出14个抗疫病DH系,且聚合抗疫病基因的各株系间农艺性状存在差异。本研究说明结合花药培养与MAS可快速创制特异育种新种质,加速育种进程。     

甘蔗抗旱性及抗旱育种研究进展

甘蔗(Saccharum officinarum)是主要的糖料作物,具有重大的经济价值。世界各国在甘蔗种植面积相对稳定的情况下,通过遗传改良来选育和推广优良甘蔗新品种是保持甘蔗生产可持续发展的重要科技手段。甘蔗生产面临许多制约因素,干旱是影响甘蔗生产的主要非生物胁迫之一,对甘蔗的生长发育有重大影响,选育高产高糖抗旱新品种是甘蔗育种的主要目标之一。甘蔗抗旱性是由多种机理共同起作用的复杂过程,为了更好地了解甘蔗抗旱机制和抗旱育种进展,本研究主要从甘蔗的形态特征(叶片和根系的形态结构特征)、生理生化指标(质膜透性,渗透调节,抗氧化酶活性)、甘蔗抗旱相关基因、甘蔗抗旱相关蛋白以及抗旱种质资源鉴定评价等方面对甘蔗抗旱生理基础及其分子机制研究进展进行概述,以及对甘蔗传统抗旱育种和现代分子抗旱育种(转基因育种, DNA甲基化育种)进行概述,以期为中国甘蔗抗旱研究与抗旱遗传育种提供一些思路。     

玉米苯丙氨酸解氨酶家族基因的鉴定与纹枯病的抗病分析

玉米纹枯病是中国西南玉米产区的主要病害之一,苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性变化在不同纹枯病抗性的玉米材料中存在差异,目前对PAL家族基因还缺乏系统深入的研究,尤其是参与玉米-纹枯病菌互作的研究甚少。本研究利用RT-qPCR方法,结合芯片数据库和转录组测序结果,鉴定了玉米PAL家族基因和组织表达特征,并分析了其在纹枯病菌诱导前后抗病和感病自交系中的表达情况。结果显示,玉米基因组中共有13个PAL基因,Zm PAL2、ZmPAL3、ZmPAL5、ZmPAL8、ZmPAL9和ZmPAL10均为组成性高表达,ZmPAL1、ZmPAL4、ZmPAL6和ZmPAL7均为组织特异性低表达,而同源度极高的ZmPAL11、ZmPAL12和ZmPAL13在所有检测组织中均不表达。在强致病力纹枯病菌诱导前,10个PAL基因的本底表达量在抗病和感病自交系的叶鞘中均无明显差异,但在诱导后都增强高表达,以应对纹枯病菌的侵染。这些结果说明不同抗性的玉米材料中可能存在类似但响应程度不同的PAL家族基因参与玉米-纹枯病菌互作的机制。