芸薹属作物分子连锁图及QTL研究进展

本文综述了分子标记、作图群体及图谱构建在芸薹属作物中的发展现状,详细介绍了芸薹属作物重要功能性状相关QTL定位的研究进展,讨论了芸薹属作物在分子遗传领域的研究方向和存在问题。     

芸薹属VFB4基因家族的生物信息学分析

为了探究芸薹属甘蓝型油菜(B.napus)、白菜(B.rapa)、甘蓝(B.oleracea)3个物种的进化关系,本研究利用生物信息分析学的方法,测定芸薹属VFB4基因成员的氨基酸序列,染色体定位和二级结构.利用VFB4基因在染色体上的位置,绘制出染色体定位图和3个物种的进化系统发育树,并对3个物种的亲缘关系进行讨论....     

石斛属植物SSR分子标记的研究进展

笔者综述了SSR分子标记在国内石斛属植物中遗传多样性分析、亲缘关系比较、指纹图谱和遗传连锁图谱构建、品种鉴定、种质纯度鉴定等方面的应用进展,从开发范围、开发深度与标准化应用3个方面分析了目前SSR分子标记在石斛属植物研究中存在的主要问题,并提出后期SSR分子标记开发应针对更多石斛属下组别和品种,结合最新三代测序技术挖掘性状关联标记,制定品种鉴定的国家或行业统一标准,以期为该标记在石斛属植物中的深入应用提供更多参考。     

甘蓝型油菜抗根肿病KASP标记开发和利用

为了准确高效的筛选抗根肿病材料,提高甘蓝型油菜根肿病抗性育种效率。通过对甘蓝型油菜抗病亲本的Crr1基因与感病亲本中相应的同源基因LOC103834349进行测序,寻找SNP位点,针对第1 486-1 487上的非同义突变位点,开发了一套精准检测抗感根肿病基因型的竞争性等位基因特异性PCR(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)标记。利用该KASP标记对来自42个F_2群体的771个单株进行分型检测,其中315个单株含有纯合感病基因型GG,322个单株含有纯合抗病基因型AA,134个单株含有杂合等位基因型GA。其中对编号为2033的F_2群体中125株材料的KASP分型情况进行χ~2检测,其中纯合抗病基因型AA 30株,纯合感病基因型GG 33株,杂合基因型GA 62株,经χ~2检测,抗病材料与感病材料符合3∶1理论值,抗病纯合基因型、抗病杂合基因型与感病纯合基因型的比值符合1∶2∶1理论值,说明该抗病位点为显性单基因抗病位点。结合田间表型检测鉴定,AA分型和杂合的GA分型单株田间检测均为抗病表型,GG分型均为感病表型,KASP分型结果与田间鉴定结果一致。比对结果说明该KASP标记对根肿病抗、感植株进行正确分型,表明基于Crr1基因和LOC103834349的SNP位点开发的KASP标记可以准确高效的应用于油菜抗根肿病材料的分子标记辅助选择育种。     

芸薹属作物基因组研究进展及其在育种中的意义

芸薹属是芸薹科(旧称十字花科)中最为重要的一个属,属内包含许多重要的蔬菜、油料及饲料作物。有鉴于此,几十年来人们对芸薹属栽培种基因组进行了广泛、细致而深入的研究。这些基于普通细胞学、分子细胞遗传学以及比较基因组学的研究结果不仅在宏观和微观水平上初步揭示了芸薹属不同基因组的结构及相互关系,也在芸薹属作物的传统和现代分子育种中得到了广泛应用。可以预见,芸薹属作物基因组的研究,将随着芸薹属作物的基因组测序和芸薹科植物比较基因组项目(BMAP)的开展,以及表观基因组、转录组及蛋白组研究的介入而得到进一步的深化,也必将把芸薹属作物的遗传改良推向一个新台阶。     

大白菜根肿病的遗传规律及抗病基因定位研究

为探究根肿病抗病遗传规律,采用根肿病抗性差异的材料G57和G70,构建了包含500个单株的F2分离群体。通过对父母本、F1及F2分离群体的人工接种表型鉴定结果进行统计分析,结果发现,材料中的根肿病抗性由显性单基因控制。为进一步定位试验材料中的抗病基因,利用678个分子标记对双亲、F1及F2群体进行了筛选验证,初步将抗病基因定位在分子标记KBRH129J18和TCR02-F。并基于2个连锁标记,开发设计了更紧密连锁的分子标记,最终获得与抗病基因连锁的5对SSR分子标记,分别为Bra0345-1、Bra0235-2、Bra0235-1、Bra19317、Bra019392。其与抗病基因的遗传距离依次为2.4,2.4,2.4,2.5,3.3 c M。开发设计的多态性标记经验证在大白菜中具有较好的适用性。     

不同品种芸薹属蔬菜吸收累积镉的差异

采用温室土培盆栽试验方法,研究北京地区普遍种植的18种十字花科芸薹属蔬菜在模拟镉污染土壤上吸收累积镉的特征,结果表明：在土壤镉浓度为20mg/kg时,芸薹属不同类蔬菜及同类蔬菜的不同品种之间吸收和累积镉能力存在显著差异,大白菜北京小杂55地上部镉含量最高,达61.4mg/kg,而芥蓝香港白花中只有18.6 mg/kg,两者之间相差3倍以上;不同品种蔬菜地上部吸镉量和对土壤镉的富积系数也差异显著,最高吸镉量是最低吸镉量的5倍,大白菜北京小杂55的富积系数高达3.07,而芥蓝香港白花和菜薹金秋红2号只有0.93和0.97,均小于1。在镉污染的蔬菜地上选择种植低积累镉的蔬菜品种是生产符合食品安全农产品的重要措施。     

海甘蓝与芸薹属属间杂交的受精和胚胎发育

本文首先对海甘蓝和芸薹属属间杂交的花粉粒萌发、花粉管生长以及珠孔受精情况进行了观察,结果表明,甘蓝型油菜和白菜型油菜与海甘蓝杂交存在受精前不亲和,而芥菜型油菜与海甘蓝属间杂交时,花粉管生长正常,授粉后3～4天可通过珠孔受精。通过对芥菜型油菜×海甘蓝属间杂种胚与芥菜型油菜自交胚的发育过程的比较研究,发现杂种胚败育的原因是:①对于较早败育的胚囊,胚在2细胞原胚时,珠心组织开始解体,珠被绒毡层开始退化,胚在发育过程中呈饥饿状态。②对于较晚败育的胚囊,杂种后代的胚要比自交胚发育延迟,在32～64细胞原胚或多细胞球形胚阶段,胚体停止发育,胚乳细胞开始形成,要比自交提前4天形成胚乳细胞;到授粉25天后,球形胚体开始解体,胚乳细胞开始退化。这和前人观察到的杂种胚的败育的结论有所不同。     

利用原位杂交及CAPS标记分析芸薹属A、B和C基因组间的关系

以来源于Brassica rapa基因组(AA)的重复序列(151 bp)为探针, 分别同二倍体白菜型油菜(AA, 2n=20)、甘蓝(CC, 2n=18)和异源四倍体芥菜型油菜(AABB, 2n=36)的中期染色体杂交, 白菜型油菜和甘蓝的所有染色体上都有杂交信号, 芥菜型油菜的染色体上显示出20个明显的信号, 其余染色体上信号很弱或无, 可以区分出A和B基因组。对来源于油菜3个基本种与3个复合种FAE1基因进行CAPS分析表明, 3个基本种表现出不同的酶切式样, 用Mbo I和Msp I酶切表现出多态性, 基因组A和C非常相似, 而基因组B与A、C关系较远, 同时3个复合种也并不是2个基本种的简单相加, 表明异源四倍体在长期进化过程中可能发生了重排和重组。     

大白菜抗根肿病基因位点CRa和CRb的分子标记鉴定

利用大白菜抗根肿病基因CRa和CRb分子标记(SC2930和KBr H129J18R)引物组,对78份大白菜材料进行抗根肿病分子标记鉴定。结果表明,在这78份材料中,有34份材料含有SC2930-T(CRa抗病标记)标记,其中杂合抗病位点材料17份,纯合抗病位点材料17份。有37份材料含有KBr H129J18R抗病标记,其中纯合抗病位点材料15份,杂合抗病位点材料22份。有20份材料不含有CRa和CRb所对应的抗病标记,23份材料含有2个抗病标记。该研究初步明确了78份参试大白菜材料所含抗根肿病基因CRa和CRb类型,为大白菜抗根肿病育种提供材料选择依据。     

芸薹属物种(B.napus,B.rapa,B.oleracea)CAMTA4基因家族的鉴定与进化分析

钙调蛋白在植物的生理代谢中起着重要作用,而钙调蛋白的转录翻译过程需要CAMTA的参与。为研究芸薹属植物中CAMTA4位点的分子进化,本研究利用生物信息学的方法,分析了甘蓝型油菜、白菜和甘蓝的CAMTA4家族核苷酸序列的基本特征和基因结构、蛋白序列的基本特征和功能域,以及它们的系统发生关系。结果显示,这3个物种的CAMTA4都具有CAMTA保守的结构域,且它们的进化符合禹氏三角理论和三倍化学说。本研究明确了甘蓝型油菜、白菜和甘蓝CAMTA4位点的进化历程,并且为研究芸薹属植物CAMTA的功能提供了生物信息学参考。     

十字花科芸薹属种间杂种营养优势的利用研究

选用4个油菜雄性不育系和三种类型十字花科芸薹属种, 研究了不同杂交组合的亲和性, 杂种一代的营养优势表现和杂种营养优势的生理基础以及品质性状表现. 结果表明: 利用油菜雄性不育系与其它十字花科芸薹属种间杂交可以显著提高种间杂交的亲和性, 并具有细胞质遗传效应. 通过杂交制种可以获得大量的杂种应用于生产. 十字花科     

芸薹属种间远缘杂交结实的特异性观察

通过对甘蓝型油菜与白菜、白菜与甘蓝型油菜进行种间远缘杂交,观察杂交当代结荚、结籽以及种子发育的特异性。采用特定的芸薹属甘蓝型油菜、白菜不育系材料和白菜、甘蓝型油菜自交材料进行配组,选用染色体数目不同的甘蓝型油菜不育系和白菜薹不育系分别与白菜薹和甘蓝型油菜进行杂交,观察分析杂交后的种子发育过程,分析不同组合的结荚、结籽以及种子发育的特异性。结果表明:以染色体数目多的油菜不育系为母本,杂交亲和力明显高于以染色体数量少的白菜型不育系做母本的杂交组合;虽然其结实率远低于非远缘杂交组合,但所结的种子大多发育正常;而以染色体数量少的白菜型不育系为母本同染色体数目多的甘蓝型油菜进行杂交,在种胚的发育过程中,出现严重的遗传紊乱,致使杂交结实过程中出现授粉困难,授粉后绝大部分受精不良,甚至胚发育死亡,特别是部分种子尚未发育成熟即在荚内发芽等特异情况的发生得到了反复验证,但其内在机理尚不清楚。     

油菜抗根肿病资源创新与利用的研究进展与展望

根肿病是原生动物界根肿菌门根肿菌属芸薹根肿菌( Plasmodiophora brassicae Wor.)侵染引起, 并专性危害十字花科作物的一种传染性强的土传病害。近些年来, 加拿大和我国油菜的安全生产均受到根肿病的严重威胁。本文简要介绍了根肿菌的生物学特性、分类及主要防治途径, 重点总结了在根肿病抗性资源发掘、抗病基因遗传定位和克隆以及抗病育种等方面的进展, 分析了目前我国油菜根肿病综合防控过程中存在的主要问题, 并探讨与展望了相应的对策, 旨在为油菜抗根肿病遗传育种的高效顺利开展提供技术支持, 进而保障油菜产业的可持续发展。     

芸薹属CesA基因家族在AC基因组中的进化及其多态性分析

植物细胞壁在保持细胞完整和维持功能等方面发挥了极其重要的作用,纤维素合成酶(CesA)基因家族编码了参与细胞壁多糖生物合成的许多酶.为了系统地了解CesA基因家族在芸薹属AC基因组的基本情况及CesA多态性与抗菌核病之间的关系,本研究利用拟南芥CesA1基因AT4G32410的蛋白种子序列对白菜、甘蓝和甘蓝型油菜全基因...     

芸芥(Eruca sativa Mill.)与芸薹属(Brassica L.) 3个油用种的远缘杂交

采用芸芥(Eruca sativa Mill.)与芸薹属3个油用种（Brassica napus, Brassica juncea, Brassica rapa）进行杂交，共授粉15 990朵花，获得1 257个角果，711粒杂交种子，结角率为7.86%，亲和指数0.045。经形态学鉴定，无论芸芥作母本还是芸薹属的三个油用种作母本，F1植株均为偏母植株。杂交所获得角果的角粒数很低，许多角果