台湾甘蔗种质资源收集保存与育种策略

回顾了台湾甘蔗种质资源收集保存和研究利用的历史,重点探讨了台湾在野生资源收集、栽培良种引进以及自育品种选育策略等方面所取得的经验和成就,以期为大陆甘蔗育种提供借鉴和启示.     

17份国内甘蔗种质三年宿根性的产质量评价

从国家甘蔗种质资源圃内繁殖更新的54份种质中筛选出三年宿根性表现比较好的17份种质进行糖分化验、产量检测分析。结果表明有8个种质表现优异,其中,强宿根性、高产、高糖的有1个;强宿根性、高产的有5个：高糖的有2个;可用于甘蔗遗传改良和推广应用。     

干旱胁迫下割手密根系转录组差异表达分析

【目的】探明云南割手密82-114受干旱胁迫的内在分子机制,挖掘与抗旱密切相关的功能基因,提高割手密抗旱基因的研究与利用。【方法】以干旱胁迫24、48和72 h的云南割手密82-114的根系进行Illumina Hi Seq TM 4000高通量转录组测序分析,将组装得到的Unigene分别与Swiss-Prot、Nr、KOG、Pfam和KEGG数据库进行比对,利用RPKM来衡量各样本间的基因表达丰度,以FDR≤0.05和|log2 fold change|≥1来评估样本间的差异表达基因,通过Gene Ontology(GO)数据库、KEGG pathway数据库对不同干旱胁迫样本差异表达基因的功能和参与的调控路径进行分析。【结果】未胁迫处理的CK与胁迫24、48和72 h后的样本转录组分别检测到134 724、130 368、133 564和131 321个表达基因,与CK相比,各胁迫样本显著上调(或下调)的差异表达基因分别有3 061(1 302)、2 304(2 841)和3 236(2 525)个;以FDR值=0为筛选条件,3个样本的极显著差异表达基因主要参与转录激活、水分运输、DNA结合、ATP结合及细胞膜、跨膜运输和防御反应等有关代谢活动。GO富集分析表明:3个胁迫处理的样本在生物学途径中富集最多的类别并不完全相同,其中,胁迫24 h与48 h的样本富集最多的类别是与DNA依赖型转录和转录调节子相关的基因,胁迫72 h样本富集最多的类别是与翻译相关的基因;而在细胞组件和分子功能中,3个胁迫样本富集最多的基因类别均是与内在的膜、核和ATP结合相关的基因。KEGG富集分析表明:胁迫24 h的样本有2 248个差异表达基因参与了107条代谢途径,胁迫48 h的样本有2 114个差异表达基因参与了130条代谢途径,胁迫72 h的样本有2 392个差异表达基因参与了144条代谢途径;经KEGG显著性富集分析,筛选到鞘糖脂生物合成途径、MAP激酶信号途径和ABC转运蛋白等与非生物胁迫或逆境相关。【结论】获得3个干旱胁迫样本与CK样本间差异表达基因的变化及其功能信息,发现参与云南割手密82-114干旱胁迫响应相关的细胞外信号调节激酶、磷脂酶D、β-氨基己糖苷酶和ATP结合盒B亚族(MDR/TAP)-1等,获得在整个干旱胁迫时期稳定上调表达基因70个,稳定下调表达基因11个,通过同源基因序列的比对分析,阐明这些基因在各自的代谢通路中被强烈诱导或抑制表达,显示与干旱胁迫存在密切关系。     

甘蔗HD-Zip Ⅰ亚家族转录因子基因ScGT1的克隆和生物信息学分析

Grassy Tiller1(GT1)属于植物HD-Zip Ⅰ亚家族转录因子,通过抑制侧芽萌动和侧枝伸长调控植物分蘖性状。本研究使用RT-PCR和RACE技术从甘蔗品种ROC22中克隆出甘蔗GT1同源基因ScGT1 (MK318528)。生物信息学分析发现该基因cDNA序列包含一个长度为723 bp的开放阅读框,可编码一个含240个氨基酸的蛋白。该蛋白具有一个Homeodomain保守结构域,分子量为26.44kD,理化等电点pI为6.04,属于亲水蛋白,无跨膜结构,不存在信号肽,可能定位于细胞核,参与氨基酸生物合成的可能性较高。蛋白结构及同源性分析表明该蛋白空间结构与高粱和玉米较为相似,Homeodomain结构域高度保守,变异较少。系统发育树分析表明该蛋白属于HD-Zip I亚家族中的gt1 Clade类群,与高粱和玉米GT1亲缘关系较近,初步推测ScGT1可能通过腋芽分生组织发育的调控来影响分蘖表现。该研究可为后续该基因更深入的功能鉴定和分子辅助育种奠定重要的前期基础。     

环境因子对印楝生长的影响

印楝原产于印-巴次大陆及南亚和东南亚的干旱地区，分布海拔范围一般为1000m以下，最高达1830m。印楝喜光照，幼苗不耐荫蔽；正常生长的年均温不低于20℃，常年极端低温大于0℃，对霜冻敏感；在年均降水量450～1200mm的地方生长最好，能耐受不足130mm的降水和较长的干季；对土壤类型要求不高，但在渗透性和排水性好的土壤中长势好；土壤肥力对印楝的生长比水分的供应更重要；不同地理种源的印楝生长差异很大；杂草对幼树影响很大，除草能促进其生长；印楝的活性成分提取物虽能防治多种病虫害，但仍有60多种害虫及某些病害为害它。     

两种不同甘蔗基因组DNA提取方法的比较

采用改良CTAB法和SDS法提取甘蔗嫩叶与正一叶基因组DNA,通过琼脂糖凝胶电泳与紫外光吸收检测,证明SDS法能获得高质量的DNA,适合分子生物学操作的要求,为后续甘蔗遗传多样性分析、遗传图谱构建等研究奠定基础。     

甘蔗近缘种蔗茅(Erianthus fulvus)光合气体交换特性的差异分析

【目的】研究蔗茅无性系气体交换特性,筛选高光效种质资源,为开展高光效品种培育等相关研究奠定基础。【方法】在自然条件下,利用Li-6400便携式光合仪测定36份蔗茅种质资源的光合气体交换参数,如叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、叶片饱和水汽压亏缺、蒸腾效率、叶片瞬时水分利用效率。【结果】36份蔗茅种质资源平均净光合速率为17.61μmol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为2.28;平均气孔导度为0.15 mol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为2.88;平均胞间CO_2浓度为163.49μmol·mol~(-1),倍数变化为2.29;平均蒸腾速率为2.17 mmol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为1.96;平均叶片饱和水汽压亏缺为1.38 MPa,倍数变化为1.60;平均蒸腾效率为124.43μmol CO_2·mol~(-1)H_2O,倍数变化为1.93;平均叶片瞬时水分利用效率为8.12μmol CO_2·mmol~(-1)H_2O,倍数变化为1.75。36份蔗茅无性系光合气体交换参数变异系数范围为11.79%—26.79%,其中,气孔导度变异系数最高(26.79%),净光合速率次之(21.48%),叶片瞬时利用效率最低(11.79%),36份蔗茅无性系光合气体交换参数间存在较大差异。净光合速率与蒸腾速率、气孔导度、叶片瞬时水分利用效率呈显著正相关,与叶片饱和水汽压亏缺呈显著负相关;气孔导度与胞间CO_2浓度、蒸腾速率呈显著正相关,与叶片饱和水汽压亏缺、蒸腾效率呈显著负相关。环境因子相关分析表明,叶片饱和水汽压亏缺与经度呈正相关,与海拔、纬度呈负相关,依据海拔划分为高海拔和低海拔,高海拔拥有相对较高的光合速率。进一步利用主成分分析选出2个主成分,方差累计贡献率达到89.79%,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率即光合效率作为第一主成分的主导因子;胞间CO_2浓度、叶片瞬时水分利用效率、蒸腾效率即水分利用效率因子作为第二主成分的主要因子。36份蔗茅无性系材料可划分为五类,分别划分为光合效率高、较高、中、低、较低和水分利用效率高、较高、中、低、较低类5个类群。在聚类基础上进行逐步判别分析,7个光合气体交换参数有5个进入判别函数,建立了5个判别能力较高的判别模型,回判的准确率达97.22%。【结论】第Ⅳ大类群具有较高光合效率和较高水分利用效率,材料丰富,拥有较好的育种应用前景。     

40份甘蔗种质田间试验的产量与品质评价

40份繁殖更新的甘蔗种质通过1新2宿的田间试验,数据收集,产量、糖分的分析研究,从中筛选评价出糖分超过15%的种质8个,占总数的20%;产量高于120t/hm2的种质4个,占总数的10%;含糖量高于17t/hm2的种质5个,占总数的12.5%,这些优异种质可作为杂交或回交亲本利用。     

原位杂交在甘蔗遗传育种上的应用现状与前景

介绍原位杂交技术的发展、方法及其应用条件,分析原位杂交技术在甘蔗染色体水平和分子水平上的研究进展及该技术在甘蔗研究中的应用情况,并展望其应用前景。     

中国滇蔗茅种质资源遗传多样性的AFLP分析

利用10对AFLP引物对来自国家甘蔗资源圃的41份滇蔗茅(Erianthus rockii)无性系进行扩增, 获得860个片段, 多态性条带629个, 多态性条带比率0.73, 特异片段54个。遗传相似性系数、UPGMA聚类和主效应分析表明, 在相似系数0.52处做切割线,毛轴野古草、斑茅和滇蔗茅无性系分为3个类群;在相似系数0.715处做切割线时, 又将41份滇蔗茅无性系划分为3个大类群, 云滇07/23独自形成A类群, 鉴于其叶鞘背毛,有待做进一步的分析;B类群3份无性系, 主要来自云南西南部高海拔地区;C类群37份无性系, 其中30份来自云南西南方向的保山、德宏地区, 其他地区7份;在相似系数0.738处做切割时, 将C类群37份无性系划分为4个亚类群, 亚类群的划分反映出明显的地域分布规律, 来自同一地区的无性系多聚为一类;在相似系数0.765处做切割可将C4亚类群划分为4个亚类群(C4-1, C4-2, C4-3, C4-4), 其中C4-3亚类群中云滇07/9/1与云滇99/4分子聚类最为相似, 可作为复份材料保存;C4-3亚类群在相似系数0.773处切割又可以分为3个分支类群, 以上分析反映出同一地区无性系之间具有丰富的遗传变异;主效应分析反映的属间、种间、无性系之间的亲缘关系与分子聚类分析结果一致;由此可见, 丰富的地理生态条件造就了滇蔗茅丰富的遗传多样性和明显的地域性分布规律。