二倍体栽培马铃薯高效遗传转化体系的建立

【背景】马铃薯是最重要的块茎类粮食作物。栽培马铃薯以四倍体为主,但四倍体遗传和薯块繁殖增加了马铃薯改良的难度。因此越来越多的科学家呼吁在二倍体水平进行马铃薯的再驯化,将马铃薯驯化成种子繁殖作物。自然界中存在4个二倍体马铃薯原始栽培种,这些二倍体栽培种中蕴含着丰富的遗传变异,但是它们的遗传转化体系尚未成熟。【目的】建立高效的二倍体栽培马铃薯遗传转化体系,为二倍体马铃薯优良等位基因和分子育种提供工具。【方法】以二倍体栽培种马铃薯(Solanum phureja)CIP 703541为试验材料,利用绿色荧光蛋白基因(green fluorescent protein,GFP)作为报告基因,对遗传转化体系进行摸索,主要包括:预处理培养时间、诱导再生的激素比例、抗生素浓度以及转化效率。另外,利用同样的激素组合对17份不同基因型的二倍体马铃薯原始栽培种进行了测试,比较各个材料在不同激素浓度条件下的再生效率,筛选出再生效率较高的激素组合进行大量遗传转化;对再生苗进行生根筛选、荧光观察和PCR鉴定,统计阳性植株的概率。用流式细胞仪检测阳性植株的倍性,以分析再生植株发生染色体加倍的频率。【结果】预处理培养时间为2 d的外植体浸染效率最高。二倍体材料CIP 703541最适合再生出芽的激素配方为2.0 mg·L~(-1)玉米素(zeatin,ZT)﹕0.01 mg·L~(-1)奈乙酸(naphthaleneacetic acid,NAA)。再生阶段抗生素卡那霉素(kanamycin,Kan)的最适筛选浓度为100 mg·L~(-1),生根阶段的最适筛选浓度为50 mg·L~(-1)。通过对不同基因型进行筛选,获得3份再生能力较强的二倍体马铃薯材料(CIP 703308、CIP 703312和CIP 703541)。它们响应的激素配方各不相同,在添加了100 mg·L~(-1)卡那霉素的再生培养基中,3份材料的再生效率分别为45%、40%和52%。通过大规模遗传转化证明,3份材料的转化率分别为2.8%、4.2%和5.3%。经流式细胞仪检测,所获得的马铃薯阳性植株中四倍体的比例较高,CIP 703308、CIP 703312和CIP 703541的阳性转化植株中二倍体的比例分别为5.26%、10.53%和38.46%。【结论】建立了高效的二倍体马铃薯遗传转化体系,获得了3份再生能力较强的二倍体材料。另外,发现二倍体马铃薯在经过遗传转化之后再生植株中染色体加倍的比例较高。     

二倍体和四倍体泥鳅全基因组DNA甲基化的比较

以二倍体和四倍体泥鳅为研究对象,采用甲基化修饰依赖性内切酶测序技术(MethylRAD-Seq)在全基因组水平上分析泥鳅的DNA甲基化特点及倍性间的DNA甲基化变异。测序结果共得到302 111 684条Methyl-RAD序列标签。与参考基因组比对结果显示,泥鳅的甲基化位点主要分布在基因体区(gene body),其次为内含子区(intron)和基因间区(intergenic),而在其他功能元件上的分布较少。四倍体泥鳅的整体甲基化水平比二倍体高,尤其是在第一外显子区(1st Exon)和转录起始位点上游1 500bp至200bp区(TSS1500),且倍性间差异极显著(P0.01)。但在启动子区,四倍体泥鳅的甲基化水平略低于二倍体。在二倍体和四倍体泥鳅间共筛选到1 268个差异甲基化CmCGG位点和14个差异甲基化CmCWGG位点,这些位点主要分布于内含子、基因体和基因间区。比较各基因的甲基化水平,共得到684个倍性间差异甲基化基因。KEGG分析结果显示,倍性间差异甲基化基因主要富集到与生长发育、免疫及错配修复等相关通路上。     

西瓜四倍体与二倍体正反交果实发育过程中内源激素的变化

为了探究西瓜四倍体与二倍体反交种子败育的原因,以蜜枚的二倍体和四倍体为材料,采用酶联免疫法(ELISA)对授粉后1~13 d果实内赤霉素(GA)、玉米素核苷(ZR)、脱落酸(ABA)和生长素(IAA)4种内源激素进行测定。结果表明:蜜枚二倍体与四倍体西瓜正交果实发育过程中,ZR和ABA呈现升高-降低-升高-降低的趋势,GA_3和IAA呈现降低-升高-降低-升高的趋势,蜜枚二倍体与四倍体西瓜反交授粉后3~4 d ABA含量较高,授粉后7 d GA和IAA含量较低,授粉后5 d GA_3平均水平低于正交。这样的差异可能就是反交种子败育的原因。     

科技要闻

<正>南开大学育种新成果可使丹参单株最高产量超过2000克南开大学一项育种新成果,可使植物药材丹参单株最高产量超过2000克,而目前国内种植的二倍体丹参单株药材产量仅有200～300     

二、四倍体矮牵牛农艺性状与耐热性比较研究

在夏季高温田间试验条件下,比较二、四倍体矮牵牛的农艺性状,并在人工控制的高温胁迫42℃/25℃(昼/夜)10d条件下研究二者的耐热性生理指标。与二倍体相比较四倍体表现出以下显著形态特征:植株长势健壮、茎粗壮、叶片增厚变大、叶色深绿,花冠、萼片、柱头和花药增大,花柱、花柄增长。在人工控制高温胁迫条件下,四倍体叶片可溶性糖、叶绿素、脯氨酸、SOD数值高于二倍体,而电解质外渗透率、MDA含量均低于二倍体。综合田间试验结合人工模拟高温试验,结果表明四倍体矮牵牛的耐热性强于二倍体。     

南方泡桐二倍体及其四倍体的光合特性研究

以1年生南方泡桐四倍体及其二倍体南方泡桐为材料,采用Li-6400便携式光合作用仪测定其叶片的光合特性。结果表明:南方泡桐四倍体与其二倍体泡桐的光合特性规律一致,不同月份四倍体泡桐的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和胞间二氧化碳浓度(Ci)等均高于其二倍体。四倍体泡桐及其二倍体泡桐的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率日变化,在5月、7月、9月和10月为单峰,6月和8月为双峰,胞间二氧化碳浓度为单谷变化。     

更正

2012,26(8):1209,谷维等人撰写的论文"甜菜当年抽薹过程中脂肪酸和蛋白质水解氨基酸组分的变化"1.1材料中,原为"供试甜菜品种为二倍体标准偏高糖型纯系甜研7号,以及当年抽薹品种TA33,均来源于黑龙江大     

不同倍性菘蓝林下光合特性及种植研究

为了研究菘蓝林下种植是否可以提高土地利用率和板蓝根药材的产出。以四倍体和二倍体菘蓝为试材,在不同郁闭度林下进行了一个完整生长周期的种植和研究：郁闭度在0.3以下为轻度郁闭(C1),郁闭度在0.3~0.6为中度郁闭(C2),郁闭度在0.6以上为重度郁闭(C3),以大田露地栽培为对照(C0)。结果表明：菘蓝属于阳生植物,但对光的适应范围较宽,可适应30%郁闭以上的弱光环境。四倍体菘蓝光合能力强于二倍体菘蓝,但二倍体菘蓝更能适应弱光环境,更适合中度以上郁闭林地进行种植。在生产中,30%以下郁闭林地种植四倍体菘蓝,可获得较高效益,郁闭度30%以上林地,应选择二倍体菘蓝种植。     

双丰系列甜菜二倍体品种及其系谱

本文通过对双丰系列甜菜二倍体品种的种性介绍及其系谱分析，揭示了双丰系列二倍体品种的血缘组成。截止目前为止，共育成１６个双丰系列二倍体品种，参与其亲本构成的血缘共有９个。天然多交的综合种合成和雄性不育利用的单交种组合配制是双丰系列甜菜二倍体品种选育的主要技术路线。丰富的遗传构成和血缘来源奠定了双丰系列二倍体品种的“适应性广、稳定性强”的基固基础。逐级杂种优势利用和创造改良平衡群体是双丰系列甜菜品种的育种技术特色。     

东方百合二、四倍体杂交及细胞学研究初报*

 对东方百合二、四倍体杂交获得的种子萌发进行了统计及相关的比较研究,并对其杂交后代进行了细胞学观察研究。试验结果表明,东方百合二、四倍体杂交获得的种子可育性低,并有很大差异,获得的植株出现了二倍化。