花生重组近交系群体的遗传变异与高油种质的创新

花生是世界上食用植物油脂的重要来源之一, 提高含油量是花生育种的重要目标。以不同遗传背景的亲本远杂9102与中花5号杂交构建的花生重组近交系(recombined inbreed lines, RIL)群体, 进行含油量的系统测试和DNA多样性分析。结果表明, RIL群体家系的含油量范围(50.85%~62.11%)大于两个亲本的差异, 最高含油量家系比高油亲本中花5号高5个百分点以上。通过SSR技术分析RIL群体的DNA多样性, 发现家系间存在较大的遗传变异, 杂交重组产生的超亲高油种质分布在不同类群中, 含油量高低与荚果大小和青枯病抗性无明显连锁关系。鉴定获得了3组SSR遗传距离为0、含油量和主要农艺性状相似但青枯病抗性不同的家系。农艺性状和抗病性等鉴定试验筛选出了3份含油量高、农艺性状优良、高抗青枯病的新种质并已进入品种比较试验。     

抗青枯病兼大果和高出仁率的花生新种质创制

青枯病是影响花生产量和品质的重要土传性细菌病害,百果重和出仁率是与花生产量相关的重要性状。本研究利用远杂9102和徐州68-4杂交构建的RIL群体,在B02染色体上定位到青枯病抗性主效QTL qBWRB02。结合前期对百果重和出仁率QTL的定位结果发现,所涉及的3个性状的主效QTL分布在不同的染色体上。以RIL群体基因型数据和多个环境的青枯病抗性、百果重和出仁率表型数据为基础,利用与主效QTL紧密连锁分子标记筛选出6份聚合抗青枯病、荚果大、出仁率高3种优良性状的新种质,可以作为育种中间材料或亲本培育高产抗病新品种。本研究利用分子标记辅助选择和表型鉴定相结合有效筛选抗病高产种质,为未来花生育种提供了新思路。     

利用核心种质发挥及评价花生抗黄曲霉资源

黄曲霉菌极大地限制全世界的花生生产和产业发展,且生产上抗性品种较少,我国花生育种和生产中的抗性资源缺乏,迫切需要发掘抗黄曲霉菌种质。本研究以中国花生核心种质561份和ICRISAT微核心种质155份,鉴定了黄曲霉侵染和产毒抗性,发掘出抗黄曲霉侵染和产毒种质各8份,包括具优良农艺性状的抗黄曲霉产毒种质51002-6。鉴定结果表明,ICRISAT花生微核心种质中抗黄曲霉侵染和产毒种质的频率高于中国花生核心种质;普通型花生资源中抗黄曲霉侵染种质的频率较高,龙生型资源中抗黄曲霉产毒种质的频率较高。根据SSR分析,鉴定出与生产上推广应用的优良品种中花5号、中花6号、中花12和远杂9102遗传距离较远的抗黄曲霉产毒种质ICG12625和抗侵染种质ICG4750,拓宽了我国花生品种改良的遗传基础。根据抗病基因产物的NBS类型保守域设计简并引物对抗黄曲霉种质的DNA进行PCR扩增、克隆、测序和分析,获得了1条RGA片段。     

大豆对SMV抗侵染与抗扩展的遗传分析

大豆花叶病毒（SMV）抗性研究最早着重于系统病症,后来发现感病材料还存在发病程度上的遗传差异,抗侵染与抗扩展并不相同,从而鉴别出一批具不同类型抗性的抗源。本研究利用抗侵染和抗扩展品种（系）配置10个不同类型杂交组合,在分别接种Sa或SC8株系条件下,研究两类抗性的遗传模式。结果表明,大豆对大豆花叶病毒抗侵染和抗扩展分属不同遗传体系,抗侵染由一对主基因控制,抗病对感病表现为显性;抗扩展由一对加性主基因+加性-显性多基因控制,F₂代主基因和多基因遗传率分别为23.91%~74.97% 和18.43%~37.04%,F_2∶3代主基因和多基因遗传率分别为49.46%~82.42% 和17.42%~39.93%,抗性大小依亲本而异。两类抗性都有育种价值。因中抗×高感组合的遗传率明显低于高感×高抗组合,抗扩展育种应尽量选择抗性强的品种作亲本。     

高丹草重组自交系群体的遗传变异与高产种质的创新

高丹草是一年生禾本科新型饲用牧草,提高其饲草产量是高丹草育种的重要目标.以高粱314A×棕壳苏丹草的F2:3遗传作图群体的后代材料建立的重组自交系(Recombinant inbred line,RIL)群体为材料, 对后代进行遗传变异和DNA多样性分析.结果表明:通过采用两种方法(性状和分子标记)进行同时选择,获得了9个高产的超亲重组后代.通过SSR标记分析RIL群体的DNA多样性,可知家系间存在较大的遗传变异,杂交重组产生的超亲高产种质分布在不同类群中.鉴定获得了2组SSR遗传距离接近0而且在主要农艺性状和产量等方面相似,只在抗性方面有差异的不同家系.农艺性状和抗性等鉴定试验筛选了4份性状优良的高丹草新种质并已有2份进入区域试验.     

烟草青枯病抗性的主基因+多基因混合遗传分析

烟草青枯病是一种破坏性极强的土传性细菌病害,可造成巨大的经济损失,并严重威胁烟草安全生产。为揭示烟草青枯病的抗性遗传规律,本研究以抗病品种‘岩烟97’、感病品种‘云烟87’为亲本配制杂交组合,连续2年采用主基因+多基因混合遗传模型方法对该组合P₁、P₂和F₆/F₇世代的青枯病抗性进行遗传分析。结果表明,‘岩烟97’的青枯病抗性表型值在烟草重组自交系群体(RILs,F₆/F₇)中均呈连续性正态分布,属于典型的数量性状遗传。‘岩烟97’青枯病抗性的最优遗传模型为4MG-AI,即受4对加性-上位性主基因模型控制,加性效应中以第1对主基因的加性效应值最大(14.751),上位性效应中以加性×加性上位性互作效应为主,主基因遗传效率为87.585%,表明‘岩烟97’的青枯病抗性遗传方式以主基因效应为主,环境效应影响较小。本研究结果为烟草抗青枯病主效基因的定位、克隆及紧密连锁标记的开发提供参考。     

水稻稻曲病抗性的主基因+多基因混合遗传模型分析

稻曲病是由稻曲病菌引起的水稻真菌病害, 目前已上升为我国水稻主要病害之一, 探明水稻稻曲病的抗性遗传机制对制定抗病育种策略具有现实指导意义。本研究以病情指数为指标, 利用高效引发稻曲病人工接种方法对来自抗病亲本IR28(籼稻)与感病亲本大关稻(粳稻)组合的亲本及其衍生的F₁₀代重组自交系群体(RIL)进行抗病性评价, 采用数量性状的主基因+多基因混合遗传模型对抗性的遗传模型进行判别与遗传参数的估计。结果表明, 水稻稻曲病抗性的遗传除受主基因控制外还受多基因的影响, 符合E-1-3遗传模型, 即2对主基因+多基因混合遗传模型, 2对主基因间表现为等加性作用, 加性效应为11.41; 主基因遗传率为76.67%, 多基因遗传率为22.86%, 抗性遗传存在明显的主基因效应。提示抗稻曲病育种时不仅要考虑主基因对抗病性的作用, 也不能忽视基因对抗性的影响。     

粒用高粱F2群体农艺性状数量遗传分析

通过对高粱F_2群体农艺性状进行数量遗传分析,确定各性状的最适遗传模型并掌握其遗传规律,为田间选育遗传稳定的农艺性状提供参考。以粒用高粱品种忻粱52和美引-20的杂交F_2分离群体为试验材料,根据单个分离世代群体的遗传模型方法 -主-多基因遗传分析模型对F_2世代6个数量性状进行遗传分析。结果表明,6个农艺性状中株高、穗柄长、主茎茎节数、平均茎节长符合遗传模型,受主效基因控制;而穗长和旗叶鞘长不存在主基因,受微效多基因遗传。株高符合Model B_1,受2对主基因控制,为加性-显性-上位性混合遗传模型,主基因遗传率为88. 65%;穗柄长和主茎茎节数符合Model A_1,为受1对主基因控制的加性-显性混合遗传模型,遗传率分别为61. 58%和68. 94%;平均茎节长符合Model A_4,受1对主基因控制,符合负向完全显性遗传模型,主基因遗传率为49. 24%。株高、穗柄长和主茎茎节数的主基因遗传率较高,说明这3个性状在后代遗传中受环境影响较小,遗传较稳定,可以在育种早代直接进行选择;而平均茎节长的遗传率较低,说明该性状在后代中遗传不稳定,受环境影响较大,需在育种高代进行选择。     

花生AFLP遗传图谱构建及青枯病抗性QTL分析

青枯病抗性分子标记能为花生抗青枯病育种提供辅助选择技术,以抗青枯病品种远杂9102与感病品种Chico杂交构建的重组自交系群体(RIL)为材料,用66对具多态性的引物(EcoR I/MseI引物组合35对,MluI/MseI引物组合14对,PstI/MseI引物组合17对)对其进行扩增,共检测到324个多态性位点。应用JoinMap(3.0软件对这些多态性位点进行遗传连锁分析,构建了一张栽培种花生的AFLP遗传连锁图。该图谱包含98个AFLP标记,涉及20个连锁群,覆盖总距离285 cM,标记间平均图距为2.90 cM。结合RIL群体的青枯病抗性鉴定结果,利用分析软件QTLNetwork(2.0共检测到与青枯病抗性相关的3个QTL(qBWr1、qBWr2和qBWr3)。其中,qBWr1和qBWr2均位于第4连锁群,qBWr3位于第14连锁群。这3个QTL形成2对具有加性×加性上位性互作效应的QTL区段(qBWr1/qBWr3和qBWr2/qBWr3),贡献率分别为12.81%和16.56%,共解释青枯病抗性总变异的21.62%。     

花生4种重要病害抗性育种研究进展

花生是中国重要的油料作物、经济作物和食用作物,叶斑病、锈病、青枯病和黄曲霉病是花生生产上的4种重要病害,严重制约着中国花生产业的发展。本研究对这4种重要病害发生和危害、抗性资源筛选鉴定和遗传改良、抗性基因挖掘和应用等方面的最新研究进展进行总结,提出了这4种重要病害抗性育种中存在的问题：(1)抗性品种抗源狭窄;(2)抗性与不良性状连锁;(3)辅助育种分子标记缺乏,并展望了这4种重要病害的抗性育种的研究方向,以期为花生叶斑病、锈病、青枯病和黄曲霉病抗性育种提供参考。     

花生黄曲霉侵染抗性持久性及种皮完整性对产毒的影响

花生种子及制品极易受黄曲霉菌侵染。利用不同的抗病种质为材料,对黄曲霉菌侵染抗性的持久性以及种皮完整性对产毒的影响进行了研究。结果表明,在常温条件下,抗黄曲霉侵染的花生种子至少可以安全贮藏7个月,其与新鲜种子受黄曲霉菌侵染后的发病率和发病指数差异不显著。但是,贮藏9个月的花生种子其抗病能力明显降低。完整种皮对黄曲霉菌产毒能力的影响在抗侵染与感病种质之间存在较大差异。对于抗黄曲霉侵染种质,受黄曲霉菌侵染后,具备完整种皮的种子比破损种皮种子的毒素含量低;对于感病种质,受黄曲霉菌侵染后,具备完整种皮的种子比破损种皮种子的毒素含量高。有关成分分析表明,高含油量、高蛋白质含量和高油酸资源对黄曲霉菌侵染和产毒的抗性较差。相关分析表明,不同花生品种对黄曲霉菌的侵染抗性与油酸含量呈显著负相关,与亚油酸含量呈显著正相关;不同花生品种对黄曲霉菌产毒的抗性与含油量呈显著负相关。通过鉴定和筛选,发掘出2份优质抗病资源G845和G8。     

花生种子白藜芦醇含量与黄曲霉产毒抗性的关系

选用抗黄曲霉产毒的花生品种(系)和高产毒品种(系), 采用强产毒菌株AF2202人工接种水分吸涨的花生种子, 培养7 d后,测定接种和未接种的花生种子中白藜芦醇及黄曲霉毒素含量,探讨白藜芦醇与花生种子黄曲霉产毒抗性之间的关系。结果表明,抗黄曲霉产毒花生品种(系)的白藜芦醇含量较高,平均为37.3 µg kg^–1,高产毒品种含量相对较低,平均为13.3 µg kg^–1,抗、感品种之间存在显著差异。吸胀处理后抗产毒花生品种(系)白藜芦醇含量提高2.0倍,感病品种(系)仅提高1.6倍,对不同品种(系)处理后的种子二次接种,令黄曲霉毒素含量下降37.6%~75.8%,但吸胀处理后抗产毒品种(系)的黄曲霉毒素含量仍低于感病品种(系)。相关分析表明,花生白藜芦醇含量与黄曲霉毒素含量呈显著负相关,并且在离体培养基中添加浓度大于3.0 μg mL^–1的白藜芦醇可导致黄曲霉菌产毒量大幅下降,说明白藜芦醇对黄曲霉产毒具有抑制作用。     

花生黄曲霉侵染抗性的AFLP标记

本研究利用抗、感黄曲霉菌侵染的花生品种为亲本配制杂交组合“J11×中花5号”,以其F₂分离群体为研究材料，采用AFLP技术和BSA分析方法，获得了与花生黄曲霉菌侵染抗性连锁的2个分子标记，标记与抗性间的遗传距离分别为8.8 cM和6.6 cM;利用获得的分子标记对抗、感黄曲霉的花生种质资源进行了分子鉴定，实验结果表明分子标记与抗性鉴定结果具有较高的一致性，证实了两标记应用于研究群体之外的育种潜力。该抗侵染分子标记的建立为开展花生抗黄曲霉辅助选择育种提供了有效的筛选技术。     

利用RIL群体和自然群体检测与花生含油量相关的SSR标记

以远杂9102×中花5号杂交后代衍生的重组近交系F₈代家系为材料，在含油量测试的基础上，选用10份低油材料(平均含油量52.91%)、12份高油材料(平均含油量58.85%)以及亲本进行SSR引物筛选，通过631对SSR引物扩增，筛选出来源于7对引物的13个有显著差异的片段可以有效区分低油材料和高油材料。以这7对差异引物在F₈ RIL群体中扩增，对20份低油家系材料(含油量<55%)和45份高油家系材料(含油量>56%)进行统计分析，获得1个与花生含油量相关的分子标记2A5-250/240，其中，标记2A5-250为低油材料(含油量<55%)所拥有，相符率为95.0%，标记2A5-240为高油材料(含油量>56%)所拥有，相符率为88.9%。用SSR标记2A5-250/240检测11份高油(平均含油量为55.93%)栽培种花生和11份低油(平均含油量为48.41%)栽培种花生，结果表明，标记2A5-240与高油栽培种花生的符合率为63.6%，2A5-250与低油栽培种花生的符合率为90.9%。在19份高油(平均含油量为58.60%)野生花生中，10份野生花生能检测到标记2A5-240。综合分析RIL群体和自然群体的研究结果表明，标记2A5-250/240可用于花生含油量分子标记辅助选择。     

农作物收获前黄曲霉毒素污染与控制措施

黄曲霉毒素(aflatoxin,AFT)是曲霉属真菌产生的一大类生物毒素,是危及食品安全和人类健康的主要物质之一。农产品收获前黄曲霉毒素污染是热带、亚热带地区普遍存在的问题,其中在玉米、花生、棉籽、辣椒籽和一些木本坚果及其产品中尤为严重。国内外现有研究结果表明,多种因素可影响作物收获前黄曲霉毒素污染,其中干旱和高温的综合胁迫是最主要的环境因素。作物抗性对降低毒素污染具有重要作用。综合运用分子生物学及常规育种技术改良作物品种对黄曲霉菌侵染或产毒的抗性以及对其他病虫害及干旱的抗(耐)性,是解决黄曲霉毒素污染问题的重要途径。作物生产过程中病虫害的防治和合理的田间管理是作物收获前黄曲霉毒素污染的有效防控措施。     

ICRISAT花生微核心种质农艺性状和黄曲霉抗性关联分析

以国际半干旱热带地区作物研究所(ICRISAT)花生微核心种质146份资源为品种,鉴定农艺性状和黄曲霉抗性,用26对SSR引物检测多态性位点,在分析连锁不平衡、群体结构和Kinship的基础上进行关联分析。连锁不平衡的分布显示R²平均值为0.185,表明26对SSR引物扩增的120个位点之间具有较低的连锁不平衡程度。群体结构分析结果将146份花生品种分为2个亚群,分别对应疏枝亚种和密枝亚种,与植物学分类和遗传分化分析的结果基本一致。关联分析表明,共有39个位点与10个农艺性状(株高、总分枝数、第一分枝数、小叶宽、结果分枝数、百果重、出仁率、单株生产力、种子长、种子宽)相关联,表型变异解释率为1.50%~20.34%,16个SSR位点与黄曲霉侵染病情指数、黄曲霉产毒量相关联,表型变异解释率为5.23%~17.19%,与农艺性状、黄曲霉抗性同时相关联的SSR位点有13个。关联位点的等位变异效应分析表明,10个农艺性状和2个黄曲霉抗性性状共有63个增效等位变异和47个减效等位变异,并发掘了ICG6022等携有优良等位变异的载体品种。     

转抗菌肽基因辣椒株系的青枯病抗性鉴定及系统选育

利用通过农杆菌介导技术获得的T0代转抗菌肽基因辣椒植株为试材,对其自交株系世代群体连续进行抗青枯病鉴定筛选、分子生物学检测和系统选育,首次获得了具有抗青枯病能力的转抗菌肽基因辣椒稳定株系。同时,对其主要果实性状、青枯病抗性进行的对比试验结果表明,转抗菌肽辣椒株系除抗青枯病能力明显提高外,果实性状基本不变。上述结果显示,外源目的基因主要特性的遗传是稳定的、表达是忠实的,从实践上验证了转抗菌肽基因工程操作的实用性。     

九种植物精油对黄曲霉抑制作用的比较

为筛选高效抑制黄曲霉的植物精油,采用固体培养和液体培养相结合的方式从黄曲霉生长速率及延滞期、菌体超微结构、黄曲霉毒素B1合成量等方面比较了9种植物精油（川穹、肉桂、大茴香、安息香、丁香、香茅、芫荽、百里香、柠檬草精油）对黄曲霉的抑制效果。结果表明：肉桂精油的抑菌效果最强,对黄曲霉生长和产毒的抑制率达100%,其次为柠檬草、丁香、百里香精油,能使黄曲霉生长的延滞期从(0.02±0.01) d延长至(11.27±0.34)~(12.64±0.08) d,并使生长速率降低了91.43%~97.83%,黄曲霉毒素B1合成量下降了86.74%~88.40%,同时观察到这4种精油对黄曲霉菌丝体和孢子造成严重损伤,引起细胞塌陷收缩,内容物泄漏。说明肉桂、柠檬草、丁香、百里香精油能有效抑制黄曲霉类真菌,可用于食品中黄曲霉类真菌及其毒素的控制。