根癌农杆菌介导的甘薯遗传转化及转基因植株的再生

以甘薯优良品种"新大紫”的茎尖培养再生植株为试材,经根癌农杆菌介导将甘薯块根贮藏蛋白启动子(Sporaminpromoter)调控下的10kD玉米醇溶蛋白基因导入到"新大紫”中,并获得了转化植株.甘薯品种"新大紫”再生植株的茎切段,与携带有表达载体质粒pSP10Z的根癌农杆菌菌株LBA4404共培养后,在含75mg/L卡那霉素(Kan)的筛选培养基上可     

高品质转野生荠菜凝集素基因棉花的获得

利用花粉管通道转基因技术,将DE35S启动子驱动的野生荠菜凝集素(WSA)基因导入10个高品质棉花品种(系)。所使用的转基因表达载体还含有选择标记基因NPTⅡ(卡那霉素抗性基因)和Ω序列,以利于转基因植株的筛选以及WSA基因的高效表达。对转化当代3197棵棉苗的检测结果表明,4.88%植株具有卡那霉素抗性(Kan )。根据野生荠菜凝集素基因序列设计一对特异性引物,对156个Kan 植株进行PCR检测,筛选出45个转WSA基因棉花工程植株。45个株系纤维品质测定结果表明,获得了9个高品质转WSA基因棉花株系。并对植物基因工程研究中以NPTⅡ作为标记基因的局限性以及一些转WSA基因棉花株系纤维强度变劣的原因进行了探讨。     

转外源法呢基焦磷酸合酶基因烟草抗赤星病研究

将已克隆的薄荷（Mentha spicata L.）法呢基焦磷酸合酶（farnesyl diphosphate synthase, fps）的cDNA插入载体,构建CaMV35S启动子驱动下的植物表达载体pBinARfps。用捕获该质粒的根癌农杆菌菌株LBA4404与烟草叶片外植体共培养,并在附加30 mg/L Kan的MS＋0.1 mg/L IAA＋1.5 mg/L BA培养基上诱导植株分化,再生芽在附加30 mg/L Kan的MS培养基上生根,再生植株。Kan阳性植株经PCR-Southern检测筛选,得到5株PCR阳性植株（K-4,K-6,K-17,K-19,K-35）,证明外源fps基因在烟草基因组中的整合;Northern blot检测证明外源fps基因在转录水平进行了表达;离体叶片接种实验表明,转基因植株（T₁代）对赤星病抗性明显提高。这表明fps基因在植物抗病基因工程中具有潜在应用价值。     

Myb类基因Ibmyb在甘薯不同品种中的表达

研究Ibmyb基因在不同甘薯品种中的表达情况。目前Soedarjo等已从甘薯紫色块根的cDNA文库中克隆出了一条全长1243bp的cDNA序列,经测序及同源性比较,推测该基因为花青苷Myb类转录因子基因,命名为Ibmyb。本研究根据Ibmyb基因cDNA序列设计了2对引物,分别对紫叶的‘#13’和紫色块根的‘Benihikari’的叶和块根进行了RT-PCR分析;以Ibmyb cDNA为探针对这两个品种进行了Southern杂交分析。结果表明该基因在这两个甘薯品种的叶和块根中都表达,在甘薯基因组中具有多个拷贝且品种间不存在限制性片段长度多态性。表明Ibmyb可能是一种在甘薯中普遍存在的蛋白。     

甘薯潜隐病毒RT-PCR检测方法的建立及初步应用

甘薯是中国重要的旱地作物,具有天然的杂交优势,适应能力强且营养丰富,在中国广泛种植。在甘薯种植过程中,甘薯病毒的感染会导致甘薯产量与品质的下降,其中甘薯潜隐病毒(sweet potato latent virus,SPLV)是甘薯生产上常见的病毒之一,建立甘薯潜隐病毒的快速检测方法,对于该病的诊断及防御极其重要。根据NCBI数据库中甘薯潜隐病毒的全序列,选择保守性较强的外壳蛋白基因(cp基因),设计了一对全长引物与两对特异性引物。利用全长引物构建了甘薯潜隐病毒的阳性标准质粒,完成了特异性引物的筛选,并对其扩增条件进行了退火温度、循环数及引物浓度的优化。对该方法的灵敏度及特异性进行了检测,确定了甘薯潜隐病毒的RT-PCR检测技术体系。利用本体系对采集的15份疑似染病的甘薯样本进行检测,检测结果中有3份为甘薯潜隐病毒阳性。试验证明该检测方法具有很高的特异性与灵敏性,能够在甘薯脱毒薯苗生产中甘薯潜隐病毒的检测提供有力的技术支持。     

甘薯（Ipomoea batatas (L.) Lam.）及其近缘野生种原生质体的植株再生

对甘薯品种高系14号及其近缘野生种I.triloba L、和I.lacunosa L,进行原生质体植株再生研究。从离体培养植株的叶柄分离出原生质体,将其培养在含有0.05mg/L 2,4-D和0.5mg/L激动素(KT)的MS培养基中,从原生质体获得了高频率的愈伤组织。培养8-12周后,将直径达2—3mm的小愈伤组织转移到添加0.05mg/L 2,4-D的MS培养基上。转移3-6周后,将愈伤组织进一步转移到添加吲哚乙酸(IAA)和6-苄基嘌呤(BAP)的MS培养基上,一些愈伤组织再生出植株。未再生植株的愈伤组织进一步在MS基本培养基上培养,它们也再生出植株。本研究从I.triloba原生质体获得高频率的植株再生;首次从I.lacunosa原生质体再生出植株;从高系14号原生质体也再生出完整植株。     

导入Chi-linker-Glu和Bar基因获得抗真菌和抗除草剂的转基因烟草

构建重组表达载体pBIb-CG(含有Chi-linker-Glu融合基因和Bar基因),利用农杆菌介导法将其携带的Chi-linke1r-Glu融合基因和Bar基因转化烟草(Nicotiana tobaccum L.)品种红花大金子.经根癌农杆菌侵染和共培养后,用100mg/L Kar+500mg/L Cef筛选抗性芽,获得30株抗性植株,抗性植株再生率为37％;分别对抗性再生植株中Chi-linker-Glu融合基因和Bar基因的特异性引物进行PCR检测,结果27株为阳性,占90％.PCR、Southern杂交结果证明,外源基因已整合到烟草基因组中.离体抑菌试验和除草剂抗性试验表明,转基因烟草植株对木霉菌(Tricho derma viride)、镰刀菌(Fusarium solanif sppisii)和除草剂都表现出一定的抗性.     

甘薯遗传转化研究现状、问题及展望

甘薯是世界上重要的粮食、饲料和工业原料作物，由于遗传改良进展缓慢，转基因技术逐渐成为研究的热点，并应用于常规育种中去。到目前为止，甘薯已利用叶片、叶柄、茎、原生质体、愈伤组织、新鲜块根、胚性愈伤组织和胚性悬浮细胞系作为遗传转化受体材料，其中早期以叶片、叶柄为主，目前利用胚性愈伤组织和胚性悬浮细胞系作为转化受体的研究越来越多。用于甘薯遗传转化的方法有农杆菌介导法、电击法和基因枪法，其中以根癌农杆菌介导法为主。最初甘薯遗传转化外源基因表达频率很低，随着转化条件研究的深入，转化频率得到较大的提高，越来越多的目的基因被应用到甘薯遗传转化中去。到目前已有抗虫、抗病毒、抗病、抗除草剂和品质改良等五大类基因转入甘薯基因组中，并且获得了转基因植株。尽管甘薯遗传转化取得了一定的进展，但目前仍缺乏一个有效的遗传转化体系，获得的转基因植株数量有限，还不能应用于生产。存在转化基因型有限、外源基因匮乏、转化方法单一、标记基因存留的问题，以及还不清楚外源基因在转基因植株中的遗传规律等。因此，本文从甘薯遗传转化受体系统、主要转化方法、转化系统以及有益农艺性状基因的应用等对甘薯遗传转化现状进行了综述，分析了目前存在的问题，以及未来甘薯遗传转化研究方向和发展前景。     

用改进的SSAP方法克隆抗甘薯茎线虫病相关的RGA

甘薯新品系农大603是从感茎线虫病品种徐薯18的辐照后代中获得的一个抗茎线虫病的突变体。根据已报道的植物线虫抗性基因的核苷酸结合位点(NBS)保守氨基酸序列设计兼并引物，用自行改进的SSAP(modified sequence-specific amplification polymorphisms)方法，对农大603和徐薯18的基因组进行PCR扩增，从农大603中扩增出含有抗性基因NBS保守序列的差异片段2个(片段54和片段72)。在GenBank上序列搜索和比对发现，克隆序列与已报道的植物抗病基因之间同源性较低。根据克隆片段的DNA序列设计引物，以抗、感茎线虫病的甘薯品种的基因组DNA为模板进行PCR扩增，结果显示由片段72设计的引物在抗、感品种上没有扩增出多态性带；由片段54设计的引物在抗病品种和感病品种之间扩增出多态性带，推测片段54是与甘薯抗茎线虫病有关的RGA。     

分子生物学技术在甘薯中的应用

甘薯是重要的粮食作物,它的遗传背景复杂,分子生物学研究进展落后于水稻、玉米等作物。分子标记技术主要应用于甘薯的遗传图谱构建、遗传多样性分析以及亲缘关系分析等方面。目前,已经构建了数张遗传图谱,亲缘关系分析表明三浅裂野牵牛I.trifida与甘薯有很紧密的亲缘性。基因克隆技术已经应用于甘薯在抗逆、品质以及块根发育等相关基因的分离,为甘薯的分子育种带来了有益的目的基因。在栗子香、新大紫等甘薯品种有转基因的报道,采用农杆菌介导的方法,已经取得了少量的转基因植株。     

食用甘薯品种选育及系谱分析

为了探索食用甘薯品种的选育方法,加快优良食用甘薯品种的选育进程。本研究对2001—2020年育成的22个食用型甘薯品种主要性状和亲本系谱进行了分析。结果表明：22个食用甘薯品种的平均鲜薯产量32689.0 kg/hm²,平均干物率28.1%。其中12个苏薯系列红心食用甘薯品种的平均胡萝卜素含量4.77 mg/100g鲜薯,10个宁紫薯系列紫心食用甘薯品种的平均花青素含量24.49 mg/100g鲜薯。系谱分析表明：苏薯系列红心食用甘薯品种基因源主要来自于美国品种,其中大多数品种都具有‘南瑞苕’血统,宁紫薯系列紫心甘薯品种基因源主要来自于日本品种,同时种质创新和桥梁亲本的应用也对紫心甘薯品种选育起到重要作用。外引资源和创新种质都是食用甘薯育种不可或缺的亲本来源,定向配组杂交是选育优良食用甘薯品种的主要方法。     

同一生态环境不同类型甘薯主要性状与粗纤维含量的相关研究

山东是中国甘薯的主产区,如何发挥甘薯优势,增强甘薯及其制品的竞争力已成为当今甘薯研究的首要课题。针对目前甘薯生产上品种繁多的现状,选择北方甘薯生产上正在推广的16个不同类型甘薯品种进行试验,测定甘薯的鲜薯产量、烘干率、薯干产量、薯干淀粉率、粗纤维含量以及它们之间的相关系数。结果表明,鲜薯产量最高的是‘南薯8号’,为74253.25 kg/hm2,烘干率最高的是‘商薯025-6’,为39.19%,薯干产量最高的是‘南薯8号’,为25857.6 kg/hm2,薯干淀粉率最高的是‘商薯025-6’（73.03%）,薯干粗纤维含量最低的是‘商薯025-6’（1.8%）。同一生态环境下食用型品种‘南薯88’的鲜薯产量和薯干产量都最高;‘鲁薯8号’、‘齐宁031’、‘北京553’、‘南薯8号’、‘泰中6号’既可作为食用型品种又可作为淀粉工业型品种;所有供试品种的粗纤维含量均较低;鲜薯产量与薯干产量之间存在极高度的正相关,淀粉率与烘干率之间存在高度正相关;食味总评与薯干淀粉率的相关性不明显。     

耐低钾和钾高效型甘薯品种(系)的筛选及评价指标

甘薯植株生长和块根形成与钾营养吸收利用密切相关。本研究以31份不同类型优质甘薯品种(系)为材料, 利用长期肥料定位试验田2个钾肥水平处理(氮磷处理与氮磷钾处理), 探讨耐低钾与钾高效型甘薯材料的筛选及评价指标。结果表明, 该试验条件下, 不同甘薯品种(系)块根产量差异达显著水平(P<0.05); 供试材料的钾敏感指数变幅在0.40~0.98之间, 差异达显著水平(P<0.05), 经聚类分析, 可分为低敏感型、适度敏感型、敏感型和高度敏感型; 品种(系)两处理下钾累计量与钾浓度差异均达显著或极显著水平; 氮磷钾处理下, 块根钾利用效率与整株钾利用效率变幅分别为58.92~384.9 g g^–1和42.03~ 165.52 g g^–1, 品种(系)差异均达显著水平(P<0.05); 相关性分析显示, 不同甘薯材料间整株总钾累积量、钾浓度、产量性状指标、钾利用效率与钾敏感性间均有一定相关性。长期肥料定位试验田可用于不同钾营养效率甘薯品种(系)的筛选, 块根钾利用效率与钾敏感性可作为筛选耐低钾与钾高效利用型甘薯材料的2个主要指标。     

甘薯国家地理标志的保护现状与发展对策

为了促进甘薯地理标志产业和农业经济发展,对中国甘薯地理标志数量、保护范围、品种种类、专用标志使用现状以及产业现状进行统计分析。结果表明：（1）截至2020年12月31日,共有49种甘薯产品成为国家地理标志产品,分别产于河南、四川、山东等15个省份;（2）在所有甘薯国家地理标志产品中只有铜仁红薯粉丝的保护范围是以地级市级为单位,而其他甘薯地标产品的保护范围均以县（县级市）级或乡（镇）级为单位;（3）在这些甘薯国家地理标志产品中一部分是现有育成品种,而另一部分则为当地传统品种;（4）截至2020年底,共有18家企业已被国家质检总局核准可使用甘薯“地理标志产品专用标志”;（5）甘薯地标产业在中国逐渐发展起来,但仍然存在着一些问题。根据现状所提出的发展对策：（1）强化育种利用;（2）建立国家质量标准;（3）加强原产地保护;（4）规范使用专用标志;（5）打造知名品牌。本研究将为推进中国甘薯地理标志的保护以及产业经济发展提供参考。     

苏薯系列淀粉型甘薯品种系谱与性状分析

为了总结和探究淀粉型甘薯品种选育方法的理论与实践,加快突破性品种的选育进程。笔者统计了2000—2016年育成的16个苏薯系列淀粉型甘薯品种的品种特性和亲本系谱,分析了主要农艺性状和经济性状表现。结果表明:这些甘薯品种产量稳步提升,抗病性逐步增强,淀粉率有待进一步提高。系谱分析来看,苏薯系列淀粉型甘薯品种大多具有南瑞苕和胜利百号的血统,一定程度上还存在遗传多样性程度低,遗传基础狭窄等问题。指出具有中干高产特点的淀粉兼用型品种较专用型品种仍有一定的市场竞争力。性状分析中,最长蔓长趋于缩短,并基本集中在160 cm左右;茎粗变化较大,因品种而异;基部分枝数性状仍有较大提升空间。今后的种质创新与品种选育应当在短蔓(小于150 cm)、多分枝(大于10个)的基础上,将淀粉率含量作为优先育种目标之一,更加注重高淀粉含量种质资源的收集,力争在短期内将淀粉型甘薯品种的淀粉含量提高到25%。     

淀粉型甘薯品种直链淀粉含量、糊化特性和乙醇发酵特性的关系

以15个淀粉型甘薯品种为试验材料,测定其直链淀粉含量、糊化特性和乙醇发酵特性,并分析它们之间的差异和相互关系。结果表明,不同甘薯品种的干物率、淀粉含量和直链淀粉含量(AC)均存在较大差异,相关分析表明,AC与干物率、淀粉含量之间呈极显著正相关;不同品种甘薯的糊化特性之间存在一定差异,但RVA谱特征值之间关系密切;不同甘薯品种的乙醇发酵特性之间也存在较大差异,乙醇含量与发酵强度之间呈极显著正相关。进一步分析表明,AC与RVA各特征值之间相关性不显著,而干物率、淀粉含量与糊化温度(PT)均呈极显著正相关(相关系数分别为r=0.661, P<0.01; r=0.670, P<0.01);AC与乙醇含量、发酵强度之间有显著正相关关系(相关系数分别为r=0.653, P<0.01; r=0.698, P<0.01),但与发酵效率、发酵黏度的相关性不显著;发酵黏度与崩解值(BDV)呈显著负相关(r= –0.563, P<0.05),与消减值(SBV)显著正相关(r=0.639, P<0.05),而乙醇含量、发酵效率和发酵强度与淀粉RVA各特征值之间的相关性均不显著。聚类分析将15个品种分为3大类,第I类品种AC和BDV均较高,第II类品种的AC最高、BDV最低,而第III类品种AC最低、BDV最高。甘薯的AC和BDV可以作为评价甘薯乙醇发酵特性的指标,同时较高AC和BDV值应是燃料乙醇专用甘薯品种的选育方向。     

甘薯小象甲对不同甘薯品种的趋性反应试验

成虫取食主要取决于气味诱导和对物体性状的偏好,为了解小象甲对不同品种甘薯气味的选择性与品种抗虫的相关性;选取14个甘薯品种,利用Y型嗅觉仪测定小象甲对14个甘薯品种进行气味选择试验,并计算各品种的抗性。结果显示,小象甲对14个不同品种甘薯的反应率、诱集率以及选择系数都具有差异显著性,小象甲对14个甘薯品种的反应率在0.3~1之间,不同品种对甘薯小象甲的诱集率在0.2~0.9556之间,小象甲对不同甘薯品种之间的选择系数在-0.03~0.91之间,其中‘鄂薯15’选择系数最小为-0.03,表现为最抗小象甲;‘鄂薯6号’和‘商薯19’的选择系数最大且都为0.91,表现为最感小象甲。本研究为甘薯小象甲的防治奠定了基础,对今后完善抗甘薯小象甲品种的鉴定工作有很大帮助。     

30个中国甘薯主栽品种的RAPD指纹图谱构建及遗传变异分析

研究以中国30个甘薯主栽品种为材料,对甘薯RAPD指纹图谱的构建进行了探讨。从102个RAPD引物中筛选出26个多态性丰富的引物用于PCR扩增,共扩增出255条多态性条带,平均每个引物扩增的多态性带数为9.8条。其中S32和S39多态性最高,仅用其中1个引物即能将这30个甘薯品种完全区分开,且由此构建的指纹图谱出现的概率很小,分别为4.77&#215;10^-7（1/221）和1.91&#215;10^-6（1/219）。结果进一步表明,这30个甘薯品种的遗传距离变异幅度较大,为0.0390～0.4306,平均遗传距离为0.3086。RAPD聚类分析表明,地域分布相近的甘薯品种和具有同一亲本的甘薯品种聚在一起,与这些甘薯品种的系谱图一致。     

腐植酸提高食用型甘薯块根可溶性糖含量的生理基础

选用典型的食用型甘薯品种北京553,设置施用腐植酸和对照处理,于2008-2009年2个生长季在山东农业大学农学试验站进行试验。在甘薯块根膨大过程中定期取样,测定块根可溶性糖和淀粉含量及相关酶活性、功能叶蔗糖含量及相关酶活性变化。结果表明, 与对照比较,施用腐植酸显著提高了功能叶磷酸蔗糖合酶活性和蔗糖含量,生育期内平均增幅分别为30.90%和9.48%,显著降低了块根蔗糖合酶活性,平均降幅为11.04%,促进了蔗糖、果聚糖等在块根中的积累;同时,施用腐植酸还显著提高了块根中淀粉酶活性,α-淀粉酶和β-淀粉酶平均增幅分别为11.33%、15.70%,促进了后期葡萄糖、果糖等在块根中的积累。在甘薯收获期,块根可溶性总糖含量提高了15.49%、淀粉含量降低了3.56%。总之,施用腐植酸能够增加块根中蔗糖的供应量、抑制可溶性糖向淀粉转化、促进淀粉水解,这些是提高块根可溶性总糖含量的生理基础。