利用花药培养技术创制加工型辣椒细胞质雄性不育恢复系

为快速创制加工型辣椒胞质雄性不育(CMS)恢复系材料,本试验利用分子标记辅助选择和花药培养相结合的方法将完全恢复的恢复系812的恢复基因Rf导入自交系940,创制含恢复基因的新种质。对其中含Rf的5个花培二代苗系与不育系83-3A进行测交,结果表明,测交株系均表现恢复,且测交株系的恢复株率均为100%。本研究说明结合花药培养和分子标记辅助育种可以达到快速有效育种的目的。     

加工型辣椒细胞质雄性不育育性基因分子标记及辅助育种

为准确、高效地利用分子标记辅助选择技术进行加工型辣椒胞质雄性不育(CMS)育性恢复基因的选择,本试验利用已报道的9个与辣椒恢复基因连锁的标记对加工型辣椒CMS不育系83-3A、恢复系812、F_1(83-3A×812)、F_1'(F_1×83-3B)与保持系83-3B回交群体进行试验,发现CRF-SCAR、PR-CAPS和OPP13-CAPS标记与CMS育性恢复基因Rf紧密连锁;用CRF-SCAR标记对BC_6F_1'的75个单株进行分子标记辅助选择验证,结果表明,39株有特异条带,与田间调查结果一致,正确率为100%;并从7份新引进未知育性材料中,检测到4份有恢复基因的材料。本试验结果表明,育种实际应用中可以利用标记CRF-SCAR对加工型辣椒恢复材料进行选择,能显著提高辣椒雄性不育三系育种的效率。     

辣椒砧木种质资源对疫病的抗性及遗传初步分析

以从国外引进的辣椒砧木种质资源为研究对象,采用游动孢子灌根法对幼苗进行疫病抗性鉴定;选择不同抗性水平且抗性表型稳定的5份砧木种质进行完全双列杂交,鉴定F1代对疫病的抗性,以病情指数为表型指标分析抗性杂种优势,通过Griffing法分析抗病性的配合力和遗传参数,探讨砧木种质抗病性状的数量遗传特点.结果表明:15份供试辣椒砧木种质中,3份种质对疫病表现中抗,其余种质均表现感病;20个F1杂交组合中,有2个杂交组合对疫病表现中抗,有3个组合表现杂种优势;辣椒砧木种质抗疫病性状符合“加性-显性-上位性”数量遗传模型,且加性效应占主导地位,同时可能受细胞质基因的影响,表现核质互作效应.本研究筛选出3份辣椒砧木种质和2个F1杂交组合对疫病表现中抗,其中种质D15可作为抗疫病育种骨干亲本,研究结果可为合理利用辣椒砧木种质开展抗疫病育种提供参考.     

籼稻花药培养技术体系优化及高培养力基因型的筛选

本研究选用改良M 8、N 6基本培养基和麦芽糖、蔗糖设置4种不同处理水平的诱导培养基进行花药培养。结果表明，对于大部分籼稻材料，诱导愈伤培养基添加N 6培养基和麦芽糖较为理想。以7个籼稻品种(系)为材料进行花药培养，筛选出高花药培养力基因型农香24、襄中稻3号、禾香1号和襄中稻1号，可作为单倍体育种、构建DH群体以及遗传转化的基础材料。     

水稻抗稻瘟病Pigm(t)基因的分子标记辅助选择与利用

旨在快速改良武运粳29196的稻瘟病抗性。采用定向回交育种策略,运用分子标记辅助选择技术和花药培养技术,快速改良武运粳29196的稻瘟病抗性。以籼稻品种谷梅4号为稻瘟病抗性基因Pigm(t)的供体,以高产易感稻瘟病的品系武运粳29196为受体,在连续回交和自交过程中,利用与Pigm(t)紧密连锁的In Dels标记S95477和S29742进行分子标记辅助选择。在BC2F1世代,进行花药培养,获得185个双单倍体群体(DH群体),从中筛选出82个含有Pigm(t)基因的改良株系。在经过对农艺性状、稻瘟病抗性的系统鉴定与稻米品质性状测定后,发现改良株系DH036和DH158的综合性状与武运粳29196已十分相近,且稻米品质有所提升,保持了武运粳29196丰产性的同时,稻瘟病抗性有了明显的提高。利用定向回交、花药培养和分子标记辅助选择相结合的技术体系,可明显提高稻瘟病抗性改良的预见性和准确性,缩短育种年限、加快育种进程。新育成的武运粳29196抗性改良系,为稻瘟病抗性育种提供了重要的遗传资源。     

我国玉米地方种质的单倍体诱导和加倍特性研究

双单倍体(doubled haploid,DH)育种技术具有加速育种进程的突出优势,已成为玉米育种关键性核心技术并在国外广泛应用.本试验选用47份玉米地方种质,进行单倍体诱导和单倍体加倍特性研究.结果表明,47份玉米地方种质材料之间杂交诱导的拟单倍体率有显著差异,介于1.64％～14.50％之间,平均为5.95％.种植12份玉米地方种质的拟单倍体籽粒进行田间鉴定,标记鉴定准确率介于40.2％～82.3％之间,校正单倍体诱导率介于2.33％～6.45％之间,表明玉米遗传背景影响到籽粒标记的表达,单倍体诱导率有明显差异.将15份玉米地方种质拟单倍体于冬季在海南田间种植,加倍授粉株率介于2.7％～27.2％之间,加倍结实株率介于0.7％～8.9％.说明我国玉米地方种质的遗传多样性丰富,单倍体诱导率和加倍率具有明显差异,利用DH育种技术可以拓宽和加强我国玉米地方种质在玉米育种中的利用.     

水稻剑叶性状的遗传分析和基因定位

本研究以水稻籼粳杂交(窄叶青8号×京系17)F1经花药培养, 产生的双单倍体(DH)群体和应用该群体已构建的分子图谱为基础。 采用QTL区间作图法对5个剑叶性状进行定位分析, 结果表明, 在DH群体中, 剑叶长、 宽、 长宽比和叶面积呈连续分布, 受微效多基因控制, 并且各性状均存在一定数量的超亲遗传类型。 4个性状共检测出13     

3个辣椒花药培养再生株群体主要农艺性状及苗期抗病性研究

对3个辣椒花药培养再生株DH-R2群体的主要农艺性状,包括株高、株幅、首花节位、叶色、单果质量、商品果横径、商品果纵径、果形指数、老熟果色等进行了较详细的测量和统计分析。结果表明:辣椒花药培养再生株群体的农艺性状存在基因型偏性;再生株群体的单果质量、商品果纵径、果形指数这3个性状都表现为低于供体,株高、株幅、首花节位、商品果横径这4个性状都表现为近似于供体;通过单倍体培养途径可以得到不同颜色层次的老熟果色的辣椒纯系,证明了该途径是多基因控制性状育种的有效途径;对耐TMV和CMV的亲本与感病亲本的杂种进行花药培养,获得了兼具TMV和CMV抗性的株系,证明了单倍体培养途径可以创造新的超亲抗病种质。     

加工型辣椒花药培养技术研究

为了满足重庆辣椒高效育种与良种创新的需要,以2个加工型辣椒材料578和186及一个甜椒品种‘海丰28’为试材进行花药培养研究。研究了预处理与预培养的时间与温度,并通过正交试验设计,探讨了基本培养基、植物生长调节物质、活性炭、硝酸银、碳源等主要因子对辣椒花药培养的影响。结果表明,高温预培养35℃7天时辣椒578、186、甜椒‘海丰28’的植株诱导率分别为4.86%、2.50%、0.56%,是对3种材料都适合的预培养条件。通过正交试验分析得到对2个基因型特异的优化培养基配方,并且通过比较得到一个对2个基因型都较适合的培养基配方。对花药培养再生的植株进行倍性鉴定,证明3个基因型均得到了具有12条染色体的单倍体植株。以饱和对二氯苯与0.2%秋水仙素浸泡生长点24 h进行加倍,成功获得了双单倍体植株。     

甘蓝型油菜DH系在不同生态区SPAD值的差异分析

以甘蓝型油菜纯合双单倍体(DH)为材料,研究不同生态环境下油菜叶绿素SPAD值的变化状况,揭示叶绿素含量遗传表现规律,创制更高叶绿素含量种质资源,以期为油菜高光效育种奠定方法和理论基础。选取了170份甘蓝型油菜DH系,连续3年分别种植在冬油菜区(陕西大荔)和春油菜区(甘肃张掖)。结果表明:无论是不同遗传背景的DH系、还是同一亲本下的不同DH系材料,油菜DH系叶绿素含量在田间既表现出遗传稳定性,又容易受到外界环境影响,即在相似的生态条件下,同一区域即便不同年份的各DH系材料,叶绿素SPAD值的表现基本一致,但在不同生态区,油菜DH系的SPAD值差异很大。通过对油菜DH系亲本和DH系叶绿素SPAD值频数分布分析,叶绿素含量连续3年在2个生态环境具有广泛的连续分布,并且服从正态或者近似于正态分布,以及超亲分离的特点。这些都表明油菜叶绿素含量是一个典型的数量性状,受到多对基因的控制。     

重庆丘陵山地耐密宜机玉米品种筛选

针对重庆地区玉米生产劳动强度大,生产效益低,亟需玉米的全程机械化生产,本研究选用市面上常用的18个玉米品种,在密植情况下,以人工实种、实收为对照,通过宜机性状调查(重播率,漏播率,灌浆速度,脱水速度,籽粒含水量,倒伏率,抗性,穗位整齐度,苞叶情况等),筛选适宜重庆丘陵山地耐密机械化生产品种。结果表明抗倒性与机收产量呈正相关,籽粒灌浆停止增长在吐丝后35~42 d之间,籽粒灌浆高峰期在前35 d左右,品种鲜重停止增长越早,籽粒脱水时间越早、成熟籽粒含水量越低。按照抗病性强、抗倒好、籽粒灌浆脱水快、含水量低、实收产量与机收产量均高的综合指标来看,渝单30、中单808、渝单8号可作为目前重庆丘陵春玉米宜机品种推荐。     

花生DNA的五种改良CTAB提取方法的比较分析及其应用

花生是世界上重要的油料作物和经济作物之一,也是最重要的植物食用油来源之一,但花生分子标记和功能基因组学等分子生物学研究较落后。因此,本研究旨在建立适合自身的花生基因组DNA的提取方法,为开展花生分子标记研究和分子生物学研究提供帮助。本研究使用了5种改良CTAB法提取花生基因组DNA,所得DNA的纯度和浓度分别通过琼脂糖凝胶电泳和紫外分光光度计检测,再利用8种分子标记技术的48条单引物和4对转座子保守区扩增引物对提取获得的花生基因组DNA的质量进行扩增验证和应用。结果表明:(1)综合花生基因组DNA的质量检测数据以及花生分子标记技术和转座子保守区的扩增验证结果来看,五种改良CTAB法的DNA提取效果表现依次为:方法一>方法五>方法四>方法三>方法二,其中方法一为最佳首选,方法五和方法四的提取效果也好,但是由于其有利用到强腐蚀性的平衡酚,不安全且不环保,所以不推荐;(2)在花生上建立了8种分子标记技术和4类转座子保守区的扩增体系;(3)克隆获得了花生4类转座子保守区序列。本研究为今后开展花生分子标记研究及转座子的克隆鉴定利用提供了帮助。     

通过优化gRNA设计提高CRISPR/Cas9系统中基因编辑效率的方法

CRISPR/Cas9系统是一种广泛应用于动物、植物、真菌、细菌的新一代基因定点编辑技术,如何提高g RNA的编辑效率是该技术的关键点也是许多研究者关注的焦点。本研究利用CRISPR/Cas9技术对番茄miR167a前体序列进行基因编辑,根据番茄miR167a前体序列在线设计候选g RNA,同时结合体外编辑检测的方法筛选出能够在体外成功编辑的g RNA-G1,把其连接到含有荧光标记的pP1C.1C表达载体,转化番茄子叶,产生愈伤组织数116个,得到5个含有表达载体的材料,经测序发现,其中3个材料发生了编辑。结果表明,通过体外检测和在线软件设计相结合的方法来快速检测g RNA的编辑效率,能筛选出最优的g RNA用于载体的构建,与未采用体外编辑检测来设计g RNA的方法相比,显著提高了CRISPR/Cas9的编辑效率。本研究通过优化g RNA,创新了一种高效利用CRISPR/Cas9进行基因编辑的方法。     

陆地棉低世代群体纤维品质QTL定位及候选基因功能注释

【目的】通过对纤维品质数量性状位点(Quantitative trait loci,QTLs)定位及其基因功能注释,为分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以2个纤维品质有差异的陆地棉品种(系)中棉所49和396289为亲本构建F2群体,以高密度遗传图谱为基础,对3个环境的F2:3家系做包括细度和成熟度等在内的7个纤维品质性状QTLs定位,利用直系同源基因簇(Clusters of orthologous groups,COG)、基因本体(Gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)等数据库对QTLs做基因功能注释。【结果】获得157个与纤维品质有关的QTLs,分布于20条染色体上,A03、A04、D02、A11和D07等有较多性状的QTLs聚集,可能是控制纤维品质性状的关键染色体。共获得13个稳定QTLs,其中qFL-A03-1和qFin-A11-4在3个环境中重复出现,另有9个QTLs则在2个环境中重复出现。通过COG、GO和KEGG对QTLs进行基因功能注释,共获得4 763个候选基因,3个数据库分别注释到2 416、4 188和2 512个基因,在稳定QTLs中共注释到429个基因,其中一些基因可能与纤维品质关系密切。【结论】利用高通量测序获得的高密度遗传图谱有助于获得较多QTLs,有利于纤维品质相关候选基因的筛选及性状的改良,提高育种效率。     

芒果种质对炭疽病、蒂腐病、疮痂病的抗性评价

芒果炭疽病、蒂腐病和疮痂病是芒果种质的重要病害,给中国各芒果产区造成严重的危害,而抗病品种选育是防治芒果病害最经济有效的途径。为评价新引进的芒果种质对炭疽病、蒂腐病、疮痂病的抗性水平,采用田间抗病性鉴定方法对56份芒果种质果实的3种病害进行抗性评价。结果表明,56份种质资源中,高抗炭疽病种质5份、中抗炭疽病19份、高感炭疽病4份,高抗蒂腐病16份、中抗蒂腐病26份、高感蒂腐病1份,高抗疮痂病1份、中抗疮痂病17份、高感疮痂病4份,对3种病害均有抗性的种质资源7份。本研究结果初步揭示新引进的一些种质资源对芒果炭疽病、蒂腐病、疮痂病的抗性情况,为进一步地依托供试种质开展抗病性育种提供参考。     

菠萝蜜锈病分级标准及田间病害调查

海南省是菠萝蜜的重要产区之一。自2016年起对海南省11个菠萝蜜规模化种植地区的果园进行了菠萝蜜锈病普查,对发病较严重的5个市县进行了连续两年的固定点监测。结果表明:万宁、定安、澄迈、琼海等地的菠萝蜜锈病发病率极显著高于其他地区;除琼海外,其它市县菠萝蜜果锈病发病率4～6月的均高于9～11月;发病率最高的是2017年五指山,达20.00%,最低的是2018年澄迈,为9.33%;病情指数方面五个监测点2017年均大于2018年。单苞和单果锈病严重度均为5级。综上,4～6月是菠萝蜜锈病发病的高峰期;综合两年比较,各地区的平均发病率与平均病情指数均有所下降,病果数量也在下降。通过提出锈病分级标准,为明确锈病害发生规律,提高防治水平提供参考依据。     

安吉白茶阶段性白化过程中光合特性的变化

为阐明安吉白茶阶段性白化过程中光合特性的变化,本研究以特殊茶树资源安吉白茶为材料,研究其阶段性白化过程中叶绿体超微结构、光合作用、光合色素和生化成分的变化。结果表明,安吉白茶白化阶段叶绿体发育受阻,已发育的叶绿体超微结构被破坏,复绿阶段则逐渐恢复正常;净光合速率、气孔导度和蒸腾作用在阶段性白化过程中整体呈上升趋势,而在白化期显著下降;胞间CO2浓度在阶段性白化过程中整体呈下降趋势,而在白化期有所升高;光合色素和茶多酚含量在阶段性白化过程中整体逐渐上升,而在白化期显著降低;总氨基酸和茶氨酸含量在阶段性白化过程中整体逐渐下降,而在白化期显著升高。为安吉白茶叶色突变和高氨基酸含量形成机制研究提供了一定的理论基础。     

柑橘R2R3-MYB类转录因子CitMYB20的克隆与表达分析

为解析柑橘R2R3-MYB转录因子家族成员CitMYB20基因的分子生物学特征及受柑橘黄龙病病菌和溃疡病病菌的诱导表达情况。本研究同源克隆了不同柑橘品种中CitMYB20基因的开放阅读框序列,利用生物信息学方法预测其生物学功能并分析比较该基因在不同品种间的序列差异。在洋葱表皮细胞中瞬时表达观察CitMYB20的亚细胞定位。利用qRT-PCR技术分析黄龙病病菌胁迫和溃疡病病菌胁迫时CitMYB20的表达量变化。研究结果显示柑橘CitMYB20基因在晚锦橙、酸柚、纽荷尔脐橙和四季橘中的相似度达到99.01%,高度保守。晚锦橙中该基因含有3个外显子和2个内含子,其开放阅读框为804 bp,编码267个氨基酸残基。CitMYB20蛋白的N端高度保守,具有两个R结构域,属于典型的R2R3类型的MYB转录因子家族的成员。洋葱表皮细胞亚细胞定位分析结果表明该基因定位于细胞核中。CitMYB20基因受黄龙病病菌胁迫时,在黄龙病敏感品种晚锦橙和耐性品种酸柚中均显著上调表达,其中在耐病品种酸柚中上调表达24倍,在感病品种晚锦橙中上调表达34倍;而在溃疡病病菌胁迫时,CitMYB20基因仅在溃疡病抗性品种四季橘中显著差异表达,感病后上调表达3倍。推测该基因对黄龙病和溃疡病的应答差异可能是因为不同的调控机制造成的,构建CitMYB20基因过表达载体拟对不同病原的应答情况进行深入研究。     

崇明岛地方菜用大豆指纹图谱构建及遗传多样性分析

利用大豆的13对核心SSR引物,对来自上海市崇明岛的61份菜用大豆品种(系)的基因组DNA进行PCR扩增。结果表明,有7对引物在61份菜用大豆之间具有稳定的多态性。一共有31个等位基因被这7对多态性引物检测到,每对引物检测到的等位基因为3～7个,其平均变异数为4.43个。利用这7对SSR引物对61份菜用大豆品种(系)进行遗传相似性分析,构建了每份品种(系)的遗传图谱。根据非加权类平均法进行聚类分析,61份菜用大豆品种(系)间遗传相似系数为0.57～1.0,以相似系数0.79为划分标准,可将其分为9个类别。并根据其主要植物学特性和籽粒特征,将这61份菜用大豆也分为9大类型,但是基于农艺性状和SSR多态性所分类群间存在较大的差异。本研究在一定程度上反映了崇明岛的菜用大豆品种资源之间的亲缘关系,为充分利用崇明岛菜用大豆地方品种资源、拓宽育种遗传基础提供了理论依据。     

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。