糜子育成新品种的鉴定与评价

糜子(Panicum miliaceum L.)起源于中国,种质资源丰富,类型繁多,近年来培育出了适应不同生态条件和需求的新品种。对收集到的44个糜子新品种进行了主要农艺性状的鉴定与分析,并根据其形态指标分别对糯性和粳性品种进行了聚类分析。结果表明:各品种间农艺性状表现差异较大,糯性糜子品种中晋黍8号产量(5 766.9 kg/hm2)最高且抗倒伏,粳性品种中陇糜7号产量(5 733.6 kg/hm2)最高、内糜1号表现为极早熟(生育期最短);农艺性状变异丰富,其中糯性和粳性糜子品种农艺性状的变异系数均以分蘖数最高,生育期最低;糯性和粳性糜子品种农艺性状的多样性指数均1.3;基于农艺性状的聚类分析和主成分分析,结果显示,在卡方距离2.75处将20份糯性糜子材料分为3大组群,在卡方距离1.5处将24份粳性糜子材料分为3大组群,而粳性糜子宁糜11号、内糜1号和内糜6号没有被分到任何组群。     

糜子(Panicum miliaceum L.)品种间农艺性状的形态解剖差异

以5个糜子品种为试材,研究糜子品种间8个农艺性状(穗长、千粒重、株高、倒二叶叶夹角、倒二叶叶面积、倒二叶叶脉密度、倒二叶上表皮气孔密度、倒二叶下表皮气孔密度)9项指标的形态解剖差异.结果表明,5个糜子品种间倒二叶叶绿素含量差异显著;株高等其他8项指标差异极显著;糜子的叶脉密度为4.65～5.66条·mm-1;糜子上表皮气孔密度大于下表皮气孔密度.本研究结果可为深入研究糜子品种资源提供理论依据.     

糜子特异性SSR标记的开发

根据山西农业大学农学院植物学实验室前期糜子测序所得的转录组序列,设计70对三碱基重复的SSR引物来扩增6份地域差异较远的糜子品种,筛选出多态性的引物。结果表明,70对引物中,67对可以扩增出条带,3对无扩增结果;67对有扩增结果的引物中,17对具多态性,50对没有多态性。利用17对引物扩增6份试材,共检测到47个等位变异;每个位点的等位变异数为2~4个,平均为2.8个;发现多态性信息含量介于0.239 2~0.671 3,基因多样性指数为0.277 8~0.722 3。该结果可为分子标记辅助育种及进化研究提供理论基础。     

桑树SSR引物的开发及其多态性分析

利用FIASCO磁珠富集法开发出桑树(Morus alba L.)基因组DNA的SSR位点引物46对,选出38对引物用于8份材料的多态性验证。结果表明,38对SSR引物共扩增出清晰谱带210条,不同引物的扩增条带数1~12条,平均每对引物的扩增带数为5.526 3条;每对引物组合可检测到SSR多样性位点数3~9个,共检测到106个多样性位点;所有位点的平均PIC值为0.645 8;8份供试材料在SSR水平上表现出明显的多态性差异,其中野生品种葫芦桑和岩桑聚为Ⅰ组,遗传距离为0.746 0,栽培品种垂桑、荷叶白、剑持、新一之濑、伦教40、鸡桑聚为Ⅱ组,剑持与荷叶白遗传距离最近(0.169 5),亲缘关系最近,葫芦桑和岩桑与荷叶白的亲缘关系最远。     

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 Premier5.0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PowerMarker3.25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■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%。     

基于棉花转录组测序的SSR分子标记的开发

通过对棉花转录组进行测序获得的57 695条Unigenes,利用MISA软件进行搜索,得出简单重复序列(simple sequence repeat,简称SSR)的分布情况,共挖掘检索得到1 886个SSR位点,SSR的出现频率为3.27%。所有SSR位点分布于1 759条Unigenes上,发生频率为3.05%,平均每20.8 kb会出现1个SSR位点。有117条Unigenes含有1个以上SSR位点,含有复合型SSR的Unigenes数目为56条,其中三核苷酸基元类型分布最多,SSR数量为1 582个,占挖掘出总SSR数量的83.88%,而单、二、四、五、六核苷酸重复类型所占的比例较小。最后通过Primer 3程序进行SSR引物设计,得到部分引物序列,可用于棉花遗传多样性分析、分子标记辅助育种以及种质资源的保存等。     

基于谷子测序开发的SSR标记多态性检测

利用谷子和狗尾草属其它种的24个材料,对474对基于谷子基因组测序结果设计的SSR引物进行了多态性鉴定。结果显示,有96对引物在各材料之间表现出了丰富的多态性,多态性率20.25%。本研究结果所筛选的谷子SSR标记丰富了狗尾草属遗传进行分析、种质资源研究、遗传图谱构建、目的基因定位及分子标记辅助选择可利用SSR标记的数量,同时也为谷子SSR标记核心数据库的建立奠定了基础。     

基于非洲菊转录组测序的SSR位点信息分析

为深入开发非洲菊SSR分子标记,进而推动非洲菊遗传多样性研究,以云南红非洲菊的转录组序列为基础,对SSR位点进行挖掘。结果表明:通过MISA软件从60 563条unigenes检测出14 928个SSR位点,分布于11 932条unigenes中,出现频率为24.65%,平均分布距离为3.43kb。优势重复基序为单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸,分别占总SSR位点的63.44%、21.54%和14.06%。14 928个SSR位点由73种重复基序构成,(A/T)、(AG/CT、AC/GT)、(AAT/ATT、AAG/CTT)分别是单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸优势重复基元,分别占总SSR重复类型的62.31%、18.13%和6.93%。利用Primer 3.0对SSR序列设计引物9 535对,成功率为63.87%。非洲菊转录组SSR位点丰富,分布密度大,具有较高的多态性潜能,可作为开发SSR标记的有效来源,为非洲菊遗传多样性研究,分子标记辅助育种、遗传图谱构建以及功能基因挖掘等提供科学依据。     

基于SSR的中国糜子遗传多样性分析

以40份来自中国的糜子种质资源为材料,利用5对糜子特异性SSR引物研究上述试材的遗传多样性,以期为糜子育种提供一定的理论数据。结果表明,40份试材中共检测出14个等位基因位点,每对引物的等位位点数在2~5之间,平均为3.5。PIC值在0.42~0.69之间,平均为0.52。相似性系数分析表明,遗传相似系数在0.61~0.99之间,平均为0.8;聚类分析结果发现,在相似系数0.68处将40个品种分为5大类群,第一类群共12个品种,属于北方春糜子区;第二类群共7个品种,属于西北春夏糜子区;第三类群共16个品种,大多属于华北夏糜子区;第四类群的4个品种来自不同的生态区,包括东北春糜子区、北方春糜子区、黄北高原春夏糜子区和华北夏糜子区;第五类群只有来自山东的1个品种,来源于华北夏糜子生态区。该结果可为中国糜子的分类以及育种提供参考依据。     

光周期变化对糜子形态建成及幼穗发育进程的影响

【目的】糜子是典型的短日照作物,对光周期反应极其敏感,造成了糜子育成品种生长适应区域狭窄、不能跨区域应用的问题。研究探讨不同光照长度对糜子植株形态建成及幼穗发育的影响,为明确糜子对光周期的反应机理,培育广适应性糜子新品种提供研究依据。【方法】以河北省糜子地方品种二紫杆为材料,采用盆栽试验,出苗后每天补充光照至18 h;设光照0(对照)、10、15、20和25 d共5个处理,每个处理重复3次,18 h光照结束后转移到每天12 h光照人工气候室;田间调查抽穗期,成熟后室内调查株高、茎粗、穗长、穗干重和穗粒干重等农艺性状;利用体视显微镜室内观察糜子幼穗的发育进程并照相记录,统计分析不同光照条件的变化对糜子农艺性状和经济产量的影响及对糜子幼穗分化进程的影响。【结果】每天18 h长日照条件下生长25 d的处理植株平均株高115.6 cm,单穗粒重0.647 g,分别比对照提高了109.0%和472.6%;茎、叶和穗的干物质积累分别比对照提高了416.7%、142.9%和412.0%,差异均达到极显著水平。延长光照20 d处理与25 d处理相比较,各器官干物质重差异不显著。在18 h长日照条件下,...     

中国黍稷核心种质的构建

【目的】构建黍稷种质资源的核心种质。【方法】以中国黍稷种质资源数据库中记录的8 016份黍稷资源为材料,按地理来源划分成23个组。各组内在11个表型性状聚类的基础上,按比例法取样,并依各组的遗传多样性指数进行适当调整,构建黍稷核心种质。通过对核心种质各性状特征值、符合率、遗传多样性指数的t检验来检测核心种质。【结果】780份资源组成的初选核心种质占原始材料的9.73%。对构建的核心种质多项参数进行了评价。【结论】本研究建立的核心种质是有效的,初选种质较好地代表了供试种质。     

基于SSR标记的黍稷种质资源遗传多样性及亲缘关系研究

【目的】利用SSR标记,分析黍稷种质资源（野生材料和地方品种）的遗传多样性水平,揭示不同来源黍稷种质资源的亲缘关系和遗传群体结构差异,为黍稷起源进化研究奠定基础。【方法】用6份地理差异显著的黍稷种质资源对137对小宗作物课题组开发的具有多态性的SSR引物进行初步筛选,最终筛选103对条带清晰、扩增良好且多态性稳定的SSR引物,利用这103对多态性SSR标记对146份黍稷材料进行PCR扩增,通过遗传参数、聚类、遗传结构等分析,评估不同个体间及不同群体间的遗传多样性,探讨遗传结构差异。【结果】103对SSR标记共检测出308个等位基因（Na）,平均值为2.99,平均Shannon-Weaver指数（I）为0.8478,平均期望杂合度为0.3642,平均多态性信息含量指数（PIC）为0.5544。103对SSR标记的分布区间为0-1、1-2、2-3、3-4和4-5,分辨率范围为0.334-4.002,77.67%的标记分布于区间1-4,具有适度分辨力。国内资源的观测等位基因数（2.9126）、多样性指数（0.8302）、期望杂合度（0.5023）、多态性信息含量指数（0.5278）均高于国外资源,遗传多样性更丰富。12个群体的遗传距离的变化范围为0.0783-0.5762,均值为0.2938;遗传一致度变化范围为0.5620-0.9247,均值为0.75,遗传相似性与地理分布具有一定相关性,地理分布越近,遗传距离越小,遗传一致度越高。聚类分析在遗传距离为0.15处可以把12个群体分为4个组群,其中南美洲和山西资源各自独立分为一支,与其他资源亲缘关系较远。个体间聚类中,国内外资源划分非常显著,在遗传距离为0.63处,146份黍稷资源可分为3大组群,组群Ⅰ和组群Ⅱ为国外资源,组群Ⅲ为国内资源。组群Ⅱ在遗传距离为0.39处又分为3个亚群,组群Ⅲ在遗传距离为0.45处分为5个亚群,其中亚洲与欧洲资源、中国河北与中国山西、中国内蒙古资源的遗传关系较近。遗传结构分析结果显示国内外群体间存在明显的遗传分化,其中5个组群（组群2、组群5、组群6、组群7和组群9）为国内野生资源特有基因型,分布较为分散;2个组群（组群1和组群4）为国外资源特有基因型,分布较为集中。中国宁夏、南美洲资源的群体结构趋向单一化,中国河北、中国黑龙江、亚洲资源的群体结构趋向多元化。UPGMA聚类结果与遗传结构分析结果一致,且不同地区黍稷资源群体间遗传关系远近均与其地理分布相关。【结论】野生资源的遗传多样性高于国外资源,其中中国河北群体的遗传多样性最丰富,中国河北可能是黍稷的起源中心。     

基于黄地老虎转录组测序的SSR和SNP特征分析

【目的】基于黄地老虎转录组测序结果,对其SSR及SNP位点信息进行分析。【方法】对黄地老虎总RNA进行提取,使用Illumina平台对转录组进行测序,利用MISA和GATK软件分别对黄地老虎转录组的SSR和SNP位点特征信息进行分析。【结果】黄地老虎转录组数据库包含66 469条Unigene序列。利用MISA对Unigene序列进行搜索,得到SSR位点4 438个,分布于4 048条Unigene序列上,占总序列的6.09%。其中,以单碱基和三碱基重复为主,分别占总重复类型的54.73%和29.29%。A/T基元是黄地老虎SSR的优势基元。SSR基元包含4～24次重复,以5次重复（21.67%）为主。SSR位点序列长度为12～127 bp,包含3 493个中等多态性位点、820个高度多态性位点。利用GATK对Unigene序列SNP位点进行搜索,得到转换类型（237 619个）和颠换类型（133 529个）共371 148个。C/T占SNP位点总数的18.61%,比率最高;G/A位居其次（18.28%）,均属于转换类型。转换类型（64.02%）显著高于颠换类型（35.98%）。【结论...     

用高基元微卫星标记分析中国糜子遗传多样性

【目的】开发高基元(4—6)碱基重复微卫星标记,分析种质资源遗传多样性,为糜子遗传和进化研究提供理论基础。【方法】用隶属函数、主成分分析和聚类分析综合评价糜子资源表型多样性,用前期糜子转录组测序获得高基元SSR引物对地理来源差异大的糜子材料进行PCR扩增检测其多态性,用Power Marker 3.25计算遗传多样性参数,用Pop Gen 1.32计算Nei’s遗传距离,用MEGA 5.0进行聚类分析,用Structure 2.2鉴定遗传类群。【结果】96份糜子资源株高和穗长变异最丰富,多样性指数分别为2.08和1.91。PCR扩增发现,占56.29%的85对引物具多态性,其中四、五和六碱基重复引物分别为71对(83.53%)、10对(11.76%)和4对(4.7%)。85个标记扩增产物大小分布为100—450 bp,PIC值平均为0.51,Rp值为1.00—5.75,平均为3.15。四、五和六碱基重复SSR的平均Rp值分别为3.15、2.8和4.0。基于Rp值分析SSR的分布频次,发现85个标记分布区间为0—1、1—2、2—3、3—4、4—5和5—6,分别包含1(1.18%)、15(17.65%)、31(36.47%)、20(23.53%)、12(14.12%)和6(7.06%)个标记,60%(51个)的标记分布在区间2—3和3—4。用85个SSR扩增96份糜子资源,共检测到232个等位变异,每个位点检测到等位变异2—3个,平均2.7294个;62个位点产生3个变异,23个位点产生2个变异;多样性指数为0.2842—1.0633,平均为0.7708;PIC值为0.0400—0.7281,平均为0.4723。不同生态区糜子种质间的遗传距离为0.0093—0.5052(平均为0.1798),遗传一致度为0.6034—0.9907(平均为0.8485)。基于UPGMA将96个糜子基因型聚为4个群组,第一群组主要属于北方春糜子区;第二群主要属于东北春糜子区;第三群组主要属于华北夏糜子区;第四群组主要属于黄土高原春夏糜子区。遗传结构分析将96份试材划分为4个类群,分别代表黄土高原、华北、东北和北方基因库。UPGMA聚类分析和遗传结构分析结果基本一致,均与地理起源相关。【结论】在糜子中构建了85个四、五和六碱基重复微卫星标记,这些高基元SSR的引物分辨率(Rp)高,对不同基因型分辨能力强,PCR扩增多态性好;用其评估中国糜子资源的遗传差异发现,黄土高原春夏糜子区和北方春糜子区资源遗传多样性最丰富。     

基于SSR标记的太湖流域粳稻地方品种遗传多样性研究

【目的】评价太湖流域粳稻地方品种的遗传多样性。【方法】利用58对SSR引物,对基于主要农艺性状构建的太湖流域粳稻地方品种核心种质库的122个品种进行DNA水平的多态性分析,并与15个现代育成品种做比较。【结果】（1）地方品种群体中53个SSR位点共检测到216个等位片段,每个多态性位点等位片段数的变化范围为2～7个,平均为4.08个;71.7%的SSR位点具有3个以上等位片段;53个位点PIC值的变化范围为0.031～0.773,平均为0.413;Nei’s基因多样性指数He为0.378;品种间遗传距离平均为0.419;12条染色体中,第5染色体平均等位片段数最多,第11染色体平均PIC值最大。（2）现代育成品种群体检测到的等位片段数、位点PIC值、Nei’s基因多样性指数和品种间遗传距离均比地方品种群体相应值小,地方品种的遗传多样性大于现代育成品种。（3）聚类分析显示,在遗传相似系数0.63处,地方品种和现代育成品种可以明确区分开来。【结论】太湖流域粳稻地方品种具有丰富的遗传多样性,且与现代育成品种有较大的遗传差异,可用以拓宽育成品种的遗传基础。     

利用SSR标记分析45份爆裂玉米自交系遗传多样性

利用SSR分子标记分析了45份爆裂玉米自交系的遗传多样性。结果表明:所选取SSR引物的扩增带型均清晰稳定。利用80对SSR引物在45份爆裂玉米自交系间共检测出334个等位基因变异,多态性信息量(PIC)变化为0.10~0.83,平均为0.53。其PIC为0.4~0.8,以0.6~0.7的标记数为最多,占标记总数的20.96%。本试验结果说明爆裂玉米种质具有较高遗传多样性。根据SSR数据,计算分子标记遗传距离,供试自交系遗传距离(GD)为0.095~0.931,平均为0.512。通过聚类分析,以遗传距离0.55为标准,供试自交系可划分为5个类群。群间遗传距离均大于群内遗传距离,分类合理。     

糜子幼胚愈伤组织的诱导及植株再生

为研究影响糜子幼胚愈伤组织诱导分化的因素,优化培养条件,提高糜子幼胚培养效率。以‘陕糜1号’和‘陕糜2号’为材料,研究低温预处理时间、激素种类及质量浓度对糜子幼胚愈伤组织诱导、分化和再生的影响。结果表明,4 ℃低温预处理3 d能显著提高糜子的幼胚愈伤组织诱导率;2种糜子最适宜的诱导培养基均为MS+3.0 mg/L 2,4-D。添加一定质量浓度的KT,可以改善愈伤组织质量,但是2种糜子的愈伤组织诱导率有显著的基因型差异。可见,2种糜子最适宜的分化培养基均为MS+1.0 mg/L 6-BA +0.1 mg/L NAA,且绿点率均在80%以上。     

Construction of Genetic Linkage Map Based on SSR Markers in Peanut(Arachis hypogaea L.)

Molecular genetic maps of crop species can be used in a variety of ways in breeding and genomic research such as identification and mapping of genes and quantitative trait loci (QTLs) for morphological, physiological and economic traits of crop species. However, a comprehensive genetic linkage map for cultivated peanut has not yet been developed due to the extremely low frequency of DNA polymorphism in cultivated peanut. In this study, 142 recombinant inbred lines (RILs) derived from a cross between Yueyou 13 and Zhenzhuhei were used as mapping population in peanut (Arachis hypogaea L.). A total 652 pairs of genomic-SSR primer and 392 pairs of EST-SSR primer were used to detect the polymorphisms between the two parents. 141 SSR primer pairs, 127 genomic-SSR and 14 EST-SSR ones, which can be used to detect polymorphisms between the two parents, were selected to analyze the RILs population. Thus, a linkage genetic map which consists of 131 SSR loci in 20 linkage groups, with a coverage of 679 cM and an average of 6.12 cM of inter-maker distance was constructed. The putative functions of 12 EST-SSR markers located on the map were analyzed. Eleven showed homology to gene sequences deposited in GenBank. This is the first report of construction of a comprehensive genetic map with SSR markers in peanut (Arachis hypogaea L.). The map presented here will provide a genetic framework for mapping the qualitative and quantitative trait in peanut.