应用“异质复合分离理论”获云南割手密杂种F_1高糖性状超亲优势新种质（一）

世界甘蔗育种存在两个根本性难关，传统的″高贵化理论″已难以取得突破性进展。笔者等经２５年探索，试创″异质复合分离理论″，用世界著名高贵品种ＰＯＪ３０１６作母本，与云南野生割手密种（Ｓ．ｓｐｏｎｔａｎｅｕｍ）远缘杂交，创造出杂种Ｆ１９３／２４１８新种质，其一是１２上旬最好水平的含糖份１６．２９％，重力纯度９４．０２％．纤维份１３．２１％，表现高糖性状超亲优势（Ｈｅｔｅｒｏｂｅｌｔｉｏｓｉｓ），突破割手密杂种Ｆ１必然低糖的遗传规律；其二是染色体２ｎ＝８０，热带种与割手密种染色体比例为ｎ＋ｎ＝１．５∶１—１∶１，保持了较多的割手密种染色体而表现野生优良性状，突破必须多代回交（Ｆ４，Ｆ５）使染色体比例为６∶１—９∶１才能获得高糖性状，但又严重丧失野生优良性状的遗传基础。为实现在回交低代（Ｆ２，Ｆ３）选育高产高糖，广适兼抗的突破性新品种，从理论，方法与种质的创新找到一个突破点。     

云南割手密（Saccharum spontaneum）染色体数目及其地理分布研究

对８７份云南割手密无性系进行了染色体数目和植物学性状的观察，发现云南割手密染色体数目有２ｎ＝６０、６４、７０、８０四种类型。讨论了染色体倍性与植物学性状及地理分布的关系。     

两个新台糖甘蔗品种的GISH分析

用DIG标记的原始亲本印度割手密(父本)DNA和用Biotin标记的原始亲本黑车里本(母本)DNA为探针分别对2(新台糖25和新台糖16)个云南甘蔗主栽品种进行双色基因组原位杂交(GISH)。由杂交结果可以看出,在2个供试甘蔗栽培品种的基因组中,含有栽培原种——热带种(黑车里本)血缘的染色体有82-96条,含有野生种——割手密(印度割手密1、印度割手密2)血缘的染色体有10-25条,而发生交换、重组的染色体有2-4条,都表现出明显的差异。GISH技术为揭示甘蔗栽培品种基因组的血缘组成差异提供了科学依据。     

福建割手密的搜集、研究和利用

在福建省境内搜集了７８份割手密无性系,并进行性状观察和同工酶、染色体分析。结果表明福建割手密在性状上可分为闽东南、闽西北、闽北３种类型;酯酶同工酶共呈现８条酶带,１９个酶谱类型;染色体数目有２ｎ＝７２,８０,８４,８８,９２,９６,１０２等７种类型。从同工酶的分析来看,福建割手密可能是由低海拔向高海拔扩展的。综合评价１０个优良的无性系进行创新利用,选出闽蔗９２／１１７的高产饲料蔗及一些中间材料。     

崖城割手密11号与拔地拉核型比较分析

热带种与割手密种是甘蔗有性杂交育种的主要亲本材料,为探讨其染色体的数目、类型等特征,采用核型分析方法对崖城割手密11号（Saccharum.spont.YC No.11）和拔地拉（Badila）进行了研究。结果表明：崖城割手密11号染色体数目为2n=64,核型公式为：2n=64=56m（2sat）＋8sm,核型类型为2A型。拔地拉染色体数目为2n=80,核型公式为：2n=80=80m,核型类型为1B型。崖城割手密11号和拔地拉的核型在进化上属于比较原始的类型,而且崖城割手密11号的核型比拔地拉的核型更原始。     

云南八倍体割手密抗逆功能标记遗传多样性探讨

割手密是甘蔗杂交育种中重要的野生血缘供体亲本和抗逆性状基因源。选用根据植物抗旱和耐高温相关基因(DREB,Aquaporin;HSP70,WRKY1)设计的引物对或单条引物与随机引物之一组成的5对功能标记(DBF/Arb1,DBF/Arb2,Aqua/Arb1;SCB174,SCB190)对22份云南八倍体割手密进行抗逆功能标记的遗传多样性评价,同时选用13份甘蔗骨干亲本和10份近年云南主栽甘蔗品种作为对照。多态性统计显示,5对功能标记引物共获得113个条带,其中106个为多态性条带,17个为群体特异带,平均多态性条带比例为93.81%,平均多态信息量为0.914 0,八倍体割手密多态性表现最为丰富;遗传相似性系数分析表明,八倍体割手密无论在抗旱还是耐高温标记方面均有较大的相似性系数范围;群体遗传分化分析表明,八倍体割手密在抗旱和耐高温标记方面都与骨干亲本和主栽品种存在较小基因流,多数仅有30%左右的遗传变异来自于群体之间;UPGMA聚类结果也表明,云南八倍体割手密材料与骨干亲本和主栽甘蔗品种在5对抗逆功能标记上表现出明显的遗传差异。以上结果均表明,云南八倍体割手密在耐高温基因HSP70、WRKY和抗旱基因DREB、AQP等4个抗逆基因(尤其是HSP70和AQP)功能标记上较骨干亲本和近年云南主栽甘蔗品种拥有更为丰富的遗传变异,而且八倍体割手密中还有很多抗逆血缘未渗透到现代甘蔗品种中。因此,甘蔗品种改良上应加大云南八倍体割手密资源的利用力度。     

川蔗系列品种的遗传基础分析

分析了川蔗系列品种的细胞质源、基础种质和亲缘系数。结果表明:川蔗系列品种的细胞质源主要集中于班扎马新黑潭和黑车里本2个热带原种;遗传组成源主要由甘蔗属的11个热带种、2个印度种、3个割手密种和2个中国种共18个原种构成;亲缘关系中,与热带种的亲缘系数为50%-65%,与野生种(割手密)的亲缘系数为10%-30%,其野生种与热带种血缘的比值相对于亚热带和南亚热带的品种为高,这与四川蔗区的生态实际相一致。在今后的甘蔗育种工作中,应注意扩展细胞质源,增加遗传组成源,注意父母双亲遗传组成源的互补性,引入野生或近缘种质,并注意遗传基础中野生种与热带种血缘的合理比例。     

广西高糖割手密遗传多样性的表型分析和RAPD分析

采用表型性状变异分析和聚类分析,以及RAPD分子标记分析的方法,研究21份广西高糖割手密无性系的遗传多样性.结果表明,21份高糖割手密无性系在萌芽率、分蘖率、株高、茎径、小区茎数、单茎重上的变异较大、类型多,基于该6性状的聚类分析可将21份割手密无性系划分为3个类群;对21份割手密无性系进行RAPD分子标记多态性分析,发现这些高糖无性系间亦存在较丰富的等位基因位点变异,基于RAPD分子标记的聚类分析将21份无性系划分为4个类群.本研究表明,21份广西高糖割手密无性系间在DNA水平上和主要性状的表型水平上均存在较为丰富的遗传多样性.     

广西高糖割手密遗传多样性的表型分析和RAPD分析

采用表型性状变异分析和聚类分析,以及RAPD分子标记分析的方法,研究21份广西高糖割手密无性系的遗传多样性.结果表明,21份高糖割手密无性系在萌芽率、分蘖率、株高、茎径、小区茎数、单茎重上的变异较大、类型多,基于该6性状的聚类分析可将21份割手密无性系划分为3个类群;对21份割手密无性系进行RAPD分子标记多态性分析,发现这些高糖无性系间亦存在较丰富的等位基因位点变异,基于RAPD分子标记的聚类分析将21份无性系划分为4个类群.本研究表明,21份广西高糖割手密无性系间在DNA水平上和主要性状的表型水平上均存在较为丰富的遗传多样性.     

甘蔗的起源和进化

文章通过总结近20年来有关甘蔗属分类、地理起源、栽培起源与传播、甘蔗进化以及甘蔗基因组进化等的研究结果,全面分析了甘蔗的起源和进化进程,分析结果支持Brandes于1958年提出的假说。建议今后应对割手密种、大茎野生种和热带种之间的相互关系展开深入研究,以便更全面了解甘蔗的起源和进化;同时应开展甘蔗全基因组测序研究、甘蔗叶绿体基因组学研究及构建甘蔗遗传连锁图谱,全面深入剖析甘蔗的遗传结构和驯化进程。     

甘蔗杂种真实性鉴定研究综述

甘蔗是世界和中国最重要的糖料作物,甘蔗发展,品种是关键,而杂种鉴定是选育新品种的一个重要措施。在此,综述了甘蔗杂种真实性鉴定中常用的形态标记鉴定、细胞学标记鉴定、生化标记鉴定和目前比较先进的分子标记鉴定的研究进展,指出各种鉴定方法的优缺点,探讨遗传标记在甘蔗杂种鉴定研究中的应用前景。     

甘蔗种质资源的研究

对 2 64个国内外栽培甘蔗品种及福建省内野生甘蔗“割手密”的特征特性等进行了研究 ,结果表明 :“割手密”的体细胞染色体数有 2n =72、80、84、88、92、96、1 0 2等 7种类型 ,酯酶同工酶有 1 9种类型 ;印度培育的甘蔗品种产量高 ,澳大利亚培育的甘蔗品种锤度高 ;从国外引进的品种中筛选出 3个生长特快的高产品种 (“C1 55-76”、“My5462”和“My5770”)和 2个高纤维含量的高产品种 (“FCP86-2 61”和“FCP86-2 63”)。对上述甘蔗种质资源进行了创新利用 ,已初步选育出特高糖品种“闽糖 91 -2 2 1”及高生物量品系“闽糖 92 -1 1 7”和“闽糖 92 -2 2 5”等     

利用转录组测序开发甘蔗SNP分子标记

【目的】利用转录组测序开发甘蔗SNP分子标记,为甘蔗建立一种高效和低成本的分子标记开发方法。【方法】以40个甘蔗栽培品种为试验材料,使用高通量测序平台获得其转录组数据,经质控后将其匹配到参考基因组,然后使用GATK软件检测和过滤SNP分子标记,并使用snpEff对SNP进行注释及统计分析。利用这些SNP分子标记进行系统发生分析、主成分分析和群体结构分析。最后,开发KASP标记并随机验证其有效性。【结果】转录组数据经质控后平均每个样本获得6.5 Gb的序列。通过变异分析和多重过滤筛选后,共获得220397个注释到染色体上的双等位基因SNP位点,平均密度为3 SNP/kb。SNP类型及分布特征分析结果表明,编码区错义突变与沉默突变的比值（N/S）为1.05,转换类型和颠换类型的比值（Ts/Tv）为1.89,杂合SNP占38.66%～49.91%,位于转录本的SNP比例为44.74%。系统发生分析、主成分分析和群体结构分析结果均表明,甘蔗栽培品种遗传来源较为单一,但群体分化较大。开发了11176个KASP分子标记,并随机合成25组KASP引物进行多态性验证,共有23组（92%）引物能检测到扩...     

甘蔗与斑茅割手密复合体的回交后代真实性鉴定及染色体遗传分析

【目的】掌握斑茅割手密复合体(简称斑割复合体)在杂交利用过程中的染色体遗传规律,为斑割复合体适宜回交利用代数提供参考依据。【方法】选用4对引物对甘蔗与斑茅割手密复合体的回交后代进行SSR标记鉴定,并利用甘蔗根尖细胞酶解去壁低渗法对真实杂种进行染色体数目观察。【结果】供试的28个杂交后代材料(15个GT05-164与GXASF108-2-28杂交BC1代,13个GT42与GXASBC112-A6-25杂交BC2代)均为真实杂种。选择在2对SSR引物中均扩增出父本特征带的后代(5个BC1代和7个BC2代)进行染色体观察,结果发现,5个BC1代的染色体数目介于95~98条,其染色体按“n+n”方式传递;7个BC2代的染色体数目介于94~101条,其染色体也按“n+n”方式传递。【结论】甘蔗与斑割复合体杂交BC1和BC2代中染色体传递方式均为“n+n”,母本甘蔗的染色体未加倍,高贵化育种进程减慢,可能需要更高的杂交代数才能获得聚集斑茅和割手密血缘的优良品种(系)。     

甘蔗抗虫机制的研究进展

甘蔗是重要的糖料作物也是潜在的能源作物,而甘蔗的生长过程中长期受到各种虫害威胁。目前用于防治甘蔗害虫主要是通过化学防治和生物防治,带来的害虫耐药性和环境安全问题不容忽视。选育和利用抗虫品种,挖掘甘蔗自身抗虫特性是目前公认的最根本、经济有效和对环境影响最少的办法。笔者首先介绍了不同甘蔗品种对甘蔗螟虫的抗性等级,再从甘蔗的物理抗性和生理生化抗性2个方面阐述甘蔗的抗虫原理,并重点介绍了甘蔗的诱导型生理生化防御体系。全文还就目前甘蔗抗虫研究现状提出建议和展望,以期为培育甘蔗抗性品种以及蔗田害虫综合治理提供参考。     

甘蔗细胞与分子遗传学研究进展

九十年代以来 ,随着研究理论与技术的发展 ,甘蔗细胞与分子遗传学的研究进入了一个快速发展的崭新阶段。本文综述了近十年来在甘蔗染色体行为、分子遗传图谱、分子标记和甘蔗属复合体的系统分类及演化方面的研究进展     

水稻广亲和基因S5 n新功能标记的设计与验证

广亲和基因S5n可恢复籼粳杂种育性,是亚种间优势利用的重要资源.S5n已经克隆,分子标记技术成为了鉴定其是否存在的快速有效手段.根据S5n存在136 bp碱基的缺失,设计均可在聚丙烯酰胺凝和琼脂糖凝胶这两种介质上电泳检测的S5n基因功能标记InDel-S5n,其扩增片段大小为224 bp(基因S5n)或360 bp(基因S5i或S5j).通过10个常规水稻品种及1个F2群体230单株对InDel-S5n进行验证,结果表明,所设计标记均能较好地在琼脂糖凝胶和聚丙烯酰胺凝胶中进行检测,且能准确地鉴定供试材料是否包含目的基因及基因类型(纯合或杂合型),可见该标记可以用于S5n基因资源筛选、分子标记辅助选择育种.     

DNA分子标记及其在谷子遗传育种中的应用

分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种较为理想的遗传标记技术。分子标记技术自20世纪80年代产生以来,在水稻、玉米和小麦等作物上已得到广泛应用。自1997年以来,分子标记在谷子方面的研究也取得了明显进展。笔者在介绍分子标记的类型及特点基础之上,对其在谷子上的研究情况进行了综述,并对将来的发展方向做了分析和展望。     

甘蔗黑穗病及其防治研究进展

甘蔗是世界上重要的糖料和生物质能源作物,由甘蔗鞭黑粉菌（Sporisorium scitamineum）引起的 甘蔗黑穗病是甘蔗生产上的主要病害 , 严重影响甘蔗产量和质量 , 对我国乃至世界甘蔗生产和蔗糖产业的可持续 发展构成了严重威胁。在分子水平上甘蔗鞭黑粉菌致病机理和甘蔗抗病机理研究已成为当前研究的热点,深入 的机理研究为甘蔗黑穗病的有效防治和抗病育种提供科学依据。目前,选育和推广抗黑穗病新品种是防治甘蔗 黑穗病最经济有效的措施,而我国在抗病育种的研究基础比较薄弱。综述了甘蔗黑穗病发生与危害、病原特征、 遗传多样性、致病机理、抗病育种及防治对策,并对甘蔗黑穗病研究中存在的问题与今后的研究思路进行了探 讨与展望。     

Analysis of Disequilibrium Hybridization in Hybrid and Backcross Progenies of Saccharum officinarum × Erianthus arundinaceus

Erianthus arundinaceus is an important, closely related genus of Saccharum officinarum L. It is therefore important to understand how the chromosomes are transmitted when it hybridizes with sugarcane. The hybrids and backcross progenies of S. officinarum and E. arundinaceus and their parents were used for Karyotype analysis and to study the law of chromosome transmission. The results showed that the somatic chromosome number of both of the E. arundinaceus Hainan92-105 and Hainan92-77 were 2n = 60 = 60sm, belonging to type 1 A, and the BC1 YC01-21 was 2n = 104 = 100m ＋ 4sm, belonging to type 2C. The other six tested clones belonged to type 2B. The both F1s YC96-66 and YC96-40 that originated from Badila （2n = 80 = 70m ＋ 10sm） with E. Arundinaceus were 2n = 70 = 68m ＋ 2sm, which suggests an n ＋ n transmission. The cross between YC96-66 （female parent） and CP84-1198 （male parent, 2n = 120 = 114m ＋ 6sm） also followed the same genetic law and the somatic chromosome number of their progeny, YC01-3 （2n = 105 = 95m ＋ 10sm）. The cross derived from YC96- 40 （female） and CP84-1198 （male）, YC01-21 had 2n = 104 = 100m ＋ 4sm chromosomes, following the same genetic law of n ＋ n. However, YC01-36 had 2n = 132 = 130m ＋ 2sm chromosomes, which suggests a 2n ＋ n chromosome transmission. It can be inferred that the inheritance of chromosomes was very complex in the BC1. The difference in chromosome number between clones was as high as 28. This could be explained by the 2n ＋ n transmission of chromosomes. In addition, as there was not be a regular number of haploids, this phenomenon is termed as disequilibrium hybridization.