西瓜抗枯萎病育种的分子辅助选择

利用中国国内公开发表的西瓜抗枯萎病生理小种1基因紧密连锁标记4451_fon,首次对抗枯萎病育种创新的二倍体和四倍体种质进行分子鉴定。结果表明,全部二倍体单系和除编号D16、D17外的四倍体单系均表现为抗病基因型,判定为抗病材料,与人工接种鉴定结果完全一致;分子鉴定还表明,这些抗病单系为抗病纯合体,在以后的自交纯化过程中抗性基因不再分离和丢失,因此不必继续对其自交后代进行抗性选择。研究结果认为dCAPS标记4451_fon可以作为西瓜抗枯萎病分子辅助选择(molecular marker assisted selection,MAS)的重要工具,能够实现提高选择效率、加速育种进程的目的。     

西瓜抗枯萎病基因同源序列的克隆与分析

本研究根据已克隆的抗枯萎病基因的NBS保守结构域设计了22条上游简并引物和17条下游简并引物,以西瓜抗枯萎病种质PI296341-FR和感枯萎病品种97103为材料,获得了7条来自基因组DNA的RGA序列（GenBank登录号：DQ156558-DQ156564）,均含有NBS保守区的P-环、kinase-2或kinase-3等抗病基因的特征序列结构,所编码的氨基酸序列与已知抗枯萎病基因Fom-2、I2C-1、I2C-2和I2等编码的氨基酸序列表现出11%～72%的同源性,其中来自PI296341-FR的RGA序列175R1与甜瓜抗枯萎病基因Fom-2的同源性最高,为72%。来自PI296341-FR与97103的RGA序列之间同源性较高（73%～97%）,证明了抗病基因在进化上的保守性。     

外源DNA导入冬瓜条件的优化及其运用

针对冬瓜(Benincasa hispida(Thunb.)Cogn.)缺乏抗性种质资源的现状,本文开展了冬瓜抗枯萎病种质资源创新研究.采用花粉管通道法将高抗枯萎病的黑籽南瓜DNA导入优质冬瓜材料,以外源DNA剂量、pH值、注入时间、注入方法以及冬瓜品种为因素,通过正交设计,设计处理组合,筛选和优化外源DNA导入冬瓜条件.结果表明:以子房注射法、授粉后24 h、导入浓度为1.2 mg/mL DNA溶液(pn 7.5)的处理,对冬瓜坐果率的影响最小.利用此方法将高抗冬瓜枯萎病的黑籽南瓜总DNA导入冬瓜,经病圃田间筛选和6代自交纯化已获得2份稳定的冬瓜新材料.经苗期人工接种和病圃田间自然抗病鉴定,其抗病性明显提高.所获抗病材料的品质与受体无明显差异.其中1份抗枯萎病材料已运用于育种实践,培育出了抗病、优质粉皮冬瓜"广利1号",目前该品种每年推广面积700 hm2以上.     

转基因技术在玉米种质改良中的应用

简述了玉米转基因工程中遗传转化的受体系统、目的基因和转基因技术的研究进展.分析了转基因技术在改良玉米品质、抗虫、抗病、抗除草剂、耐盐、抗旱、抗寒性、雄性不育、抗真菌和抗病毒病基因等方面取得的成效.     

抗枯萎病和白粉病西瓜种质的分子标记筛选研究

西瓜枯萎病、白粉病是西瓜生产上的世界性病害,严重影响西瓜的产量和品质,因此筛选抗枯萎病和白粉病的种质资源对西瓜育种具有重要的意义。本研究以198份不同种质资源类型的西瓜为试验材料,运用Caps标记技术分别对这些种质资源进行抗枯萎病、白粉病基因型分析。研究结果表明,198份种质资源中,76份表现为抗枯萎病基因型,占鉴定材料的38.4%,35份表现为抗白粉病基因型,占鉴定材料的17.7%,在育成品种和育种材料中抗白粉病的种质相对于抗枯萎病的种质少。还发现了23份兼抗枯萎病和白粉病的品种,其中地方品种14份。以上结果可以为西瓜的抗病育种提供参考。     

优质抗病西瓜新品种京抗2号的选育

京抗２号是在广泛搜集抗源材料及品质优良的种质材料的基础上，用具有目标性状的材料，通过杂交、复合杂交、回交等手段进行抗病基因转育，达到基因重组。从各杂交、回交后代分离群体中，通过多代抗病鉴定筛选及经济性状选择，选育出既抗病又优质的亲本材料。通过配合力选择，品种比较试验和生产鉴定，最终获得优质、抗病的西瓜一代杂种。该品种抗病性强，兼抗枯萎病及炭疽病，果实美观，品质优良，果皮坚韧，耐运输，且具丰产性。     

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。     

分子标记在松树遗传与进化研究中的应用

松树是世界上分布最广且最具经济价值的树种之一。近年来随着DNA分子标记技术的发展,分子标记已经广泛应用于松树的遗传多样性、亲缘关系、遗传图谱构建、基因定位及分子标记辅助选择等方向。本文从遗传多样性、亲缘关系、遗传图谱构建、基因定位及标记辅助选择等角度,评述了松树遗传与进化上常用的DNA分子标记如RFLP、RAPD、AFLP和SSR等的应用情况和进展。在遗传多样性方面,DNA分子标记技术已成为鉴定松树种间、种内遗传多样性的有效手段,并用于指导杂交育种;在亲缘关系判定方面,可以在分子水平上阐明生物系统演化及分类情况,揭示育种亲本的选配和种质资源的有效利用;在松树遗传图谱构建和基因定位及标记辅助选择方面也取得了显著进展,构建了二十多张连锁图谱,并对其生长、材性和抗性等性状进行了基因定位,获得了一些重要的与抗病相连锁标记。     

利用花粉管通道法将外源DNA导入水稻之研究进展

外源DNA直接导入技术以DNA片断杂交假说为理论基础，直接将目的基因或带有目的性状供体遗传物质（总DNA）通过花粉管通道法导入水稻植株，创造大量的变异材料，通过筛选获得目的性状的后代和新品种。由于简单、易行、不受受体植物种类的限制，已被越多的育种者所接受，在水稻的抗病、米质、丰产性上等各方面广为应用。介绍了外源DNA导入方法、外源基因导入类型、后代遗传变异特点及影响花粉管通道法导入的因素，优点、局限性进行了分析，同时提出了问题和展望。     

黄瓜枯萎病接种方法及抗性遗传的研究

黄瓜枯萎病是严重危害黄瓜生产的一种世界性土传病害,建立黄瓜枯萎病接种方法,从而实现快速、准确地对黄瓜种质资源进行抗病性筛选,明确不同黄瓜种质材料对枯萎病的抗性水平,可为黄瓜抗病育种提供重要依据.试验选用5份抗感枯萎病黄瓜材料及其杂交后代,以危害我国黄瓜生产的优势枯萎病生理小种4为供试菌源,开展了苗期人工接种枯萎病抗性鉴定方法以及枯萎病抗性遗传规律研究.结果表明,浸根接种法,以1×106孢子/mL的接种液接种子叶期幼苗,在白天24～28℃,夜晚16～20℃的温室中培养,接种后10～14 d即可正确区分品种之间的抗感性差异.该方法发病迅速,整齐度、重复性好,是较理想的黄瓜枯萎病接种方法.运用浸根接种法对以WIS2757和津研2号为双亲构建的F1、F2、F4 52个株系的各世代接种结果表明,WIS2757抗枯萎病,津研2号感枯萎病,F1群体抗枯萎病.根据F2群体和F4株系的抗病表现推断WIS2757对黄瓜枯萎病的抗性符合显性单基因的遗传模式.同时通过对Cu13和京育202及其F1的接种鉴定表明,Cu13抗枯萎病,京育202感枯萎病,F1群体表现中抗,初步认为抗病材料Cu13由多基因调控.     

西瓜FBA基因的鉴定及其对不同逆境的响应模式分析

果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)是植物体内的一种参与糖酵解、糖异生和卡尔文循环的关键酶。FBA基因已被证实在植物生长发育及多种生物和非生物胁迫响应过程中发挥重要的作用,但目前对西瓜中FBA基因的研究却几乎空白。本研究采用生物信息学手段在西瓜基因组中共鉴定到5个Cl FBA基因,并对它们的保守结构域、基因结构、染色体位置、进化关系、亚细胞定位、基因复制事件、启动子顺式作用元件等进行预测和分析。根据进化和亚细胞定位分析,西瓜FBA蛋白主要分为两类,分别主要定位在叶绿体和细胞质中。此外,我们还利用荧光定量PCR对Cl FBA基因的时空表达模式进行分析,发现大部分西瓜Cl FBA基因在茎和果实中优势表达。同时对西瓜Cl FBA基因在不同生物和非生物逆境处理后的响应模式进行分析,鉴定到一批不同胁迫响应的Cl FBA基因,为西瓜的抗病和抗逆育种提供了重要的分子基础。     

分子标记辅助选育聚合抗稻瘟病基因Pi5及Pita的水稻新品系

稻瘟病是对水稻生产具有严重威胁的真菌病害,选育并推广聚合多个抗稻瘟病基因的抗病品种是防控该病最为经济有效的途径。本研究以携带不同抗稻瘟病基因的‘吉粳105’(Pita)和‘T639’(Pi5)为亲本杂交衍生的后代群体为试材,利用分子标记辅助育种技术,筛选到3个聚合抗稻瘟病基因Pita和Pi5的后代。并以其中一个株系‘吉2011TK50’为试验材料,利用人工接种鉴定、显微观察及定量PCR等技术研究‘吉2011TK50’的抗病表型及抗性分子机制。结果表明,抗稻瘟病基因的聚合能够增强该品系对稻瘟病的抗性。显微观察和抗稻瘟病基因表达分析发现,基因聚合株系在接种稻瘟病菌后24 h PR基因表达量显著升高,被稻瘟病菌侵染的细胞开始出现过敏性死亡等抗病反应,抑制了稻瘟病菌的进一步侵染。研究结果证实聚合Pita和Pi5可提高水稻品种对抗稻瘟病的抗性,这可为抗病基因聚合育种提供参考。     

Genetic analysis of resistance to watermelon bud necrosis orthotospovirus in watermelon [Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum & Nakai]

An experiment was conducted to study the genetics and nature of gene action of resistance to watermelon bud necrosis orthotospovirus (WBNV) in watermelon. The experimental materials comprised of two resistant (BIL‐53 and IIHR‐19) and one susceptible (IIHR‐140) parents. Each of the resistant parents was crossed with the susceptible parent to develop six generations (P1, P2, F₁, F₂, BC1 and BC2) to study genetics. The results of segregation in F₂ and backcross progenies suggested that resistance is governed by a major dominant gene along with other background minor genes in both the crosses. BIL‐53 was found to possess higher degree of resistance with simple inheritance and hence may be of interest to breeders. Simple selection can be effective for improving the trait in the cross BIL‐53 × IIHR‐140 as additive gene action is prevalent.     

BCL、RIP细胞凋亡基因向小麦中的导入和赤霉病抗性鉴定

利用农杆菌介导法将BCL和RIP 2个与细胞凋亡有关的基因分别导入了小麦品种扬麦10号和Bobwhite,转化效率分别为1.60%和1.25%。Southern检测结果表明,细胞凋亡基因已稳定整合到小麦染色体上,多数植株为单拷贝整合。Northern检测结果表明,细胞凋亡基因能以小麦遗传背景高水平转录为RNA。转基因植株T₁代分离比例为2.11～2.33∶1,表明外源基因在后代中能够稳定遗传。BCL转基因植株和RIP转基因植株对赤霉病均表现出一定抗性,其中BCL-20、BCL-21、RIP-8、RIP-18等15个T₁代植株的小穗发病率为5.6%~16.1%,可望进一步培育抗小麦赤霉病新材料。     

小麦抗白粉病基因定位及分子标记辅助育种综述

小麦白粉病是小麦生产的主要病害之一。使用分子标记技术对抗白粉病基因进行定位,并进行标记辅助育种是防治该病的十分经济、有效的措施。到目前为止,小麦基因组中已定名抗白粉病基因33个,其中22个基因位点的28个抗白粉病基因找到了与之紧密连锁的分子标记,其中一些已经应用到标记辅助育种中。此文对小麦抗白粉病基因染色体定位、来源及其分子标记辅助育种研究现状进行了综述,针对存在的问题提出了解决的方法。     

利用同源序列发掘抗病候选基因的方法

抗病基因的分离和克隆对于实施作物抗病基因育种及开展抗病机制的研究具有重要意义。目前植物抗病基因的克隆方法主要有转座子标签技术和图位克隆技术。该法对于未知基因产物或者没有进行精细定位的性状来讲，其应用受到极大限制。近年来，很多研究探索了利用同源序列发掘抗病候选基因的途径。本研究归纳和总结了三条发掘抗病候选基因的方法，旨在对作物抗病基因及其连锁标记的发掘起到一定的指导作用。     

水稻抗稻瘟病的遗传与育种研究进展

稻瘟病是影响水稻生产的主要病害之一,生产上对稻瘟病的防治没有特效的方法,更多依赖水稻品种自身的抗性来抵御病害的发生。因此,稻瘟病抗性的遗传和育种研究就具有十分重大的意义。在稻瘟病抗性遗传研究方面,到目前已经鉴定和定位了40多个抗稻瘟病基因,克隆了2个稻瘟病抗性基因Pi-b和Pi-ta。培育抗稻瘟病的水稻品种可采用如下策略：广泛收集稻瘟病抗源,经过稻瘟病老重病区长期自然选择得到的高抗材料和含有已定位抗性基因的抗源材料要作为重点抗源亲本;检测稻瘟病菌群体结构的变化,获取小种变化的准确信息;常规的有性杂交和转基因技术相结合导入抗性基因;人工接种抗性鉴定、分子标记辅助选择和病区病圃抗性鉴定技术相结合,提高杂交后代材料抗性鉴定的准确性,加快育种进程。     

茄子及其近缘野生种AFLP分析体系的建立

本文以若干茄子自交系及其近缘野生种为材料,从DNA提取、酶切连接、预扩和选扩等几方面进行选择优化,建立起高效稳定的AFLP分析体系;从64对AFLP引物组合筛选出多态性好的引物组合38对,栽培种茄子和野生种托鲁巴姆间多态性高达68.5%.本实验室正以本AFLP分析体系开展茄子资源遗传多样性、青枯病抗性基因分子标记等遗传分析研究工作.