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。     

中国甘薯地方品种的遗传多样性分析

 用RAPD、ISSR及AFLP分子标记，对来自中国安徽、福建、河南和广东4省的48个甘薯地方品种进行遗传多样性分析。用30个RAPD引物、14个ISSR引物和9对AFLP引物分别扩增出227条、249条和260条多态性带。从多态性带的数量和实验稳定性看，AFLP标记优于RAPD和ISSR标记。3种分子标记得出的结果，均揭示中国甘薯地方品种的遗传变异十分丰富，支持中国是甘薯的次生多样性中心的观点。品种遗传变异的地区间差异比较表明，广东地区的地方品种遗传变异高于其余3省，并且达极显著差异水平，从分子水平揭示广东应是中国甘薯的最早引入地，并向周边省及内陆地区扩散。研究发现，由3种标记产生的聚类图存在一些差异，但将3种标记产生的多态性带结合产生的聚类图可以很好地揭示48个地方品种的亲缘关系，所有品种聚为两大类，一类以8个广东地方品种为主，另一类由剩余的8个广东地方品种和其余3省的32个地方品种组成。因此，在进行甘薯育种时应重点考虑广东地方品种的利用。     

分子标记在甘薯育种中的应用

概述了分子标记在甘薯育种中的应用现状，主要包括其在甘薯起源、进化、分类、遗传多样性分析、品种鉴定以主块根膨大机理研究中的应用，并对如何进行甘薯分子标记辅助育种进行了初步探讨。     

将水稻半胱氨酸蛋白酶抑制剂(Oryzacystatin I)基因导入甘薯品种

本研究采用根癌农杆菌介导法以12个甘薯品种作为受体材料,将OCI（Oryzacystatin I)基因导入甘薯品种中,获取7个品种的抗Kan再生植株,对获得的具有Kan抗性的再生植株进行PCR分子检测,初步结果证明已将外源OCI基因导入到4个甘薯品种(6个株系)的基因组中。     

Evaluation of the Characteristics of Virus-free Sweetpotato and Its Use in Hybridization

Application of virus-free sweetpotato is a breakthrough of sweetpotato production. Several popular varieties were adopted to study their yield increase potential and their use in breeding in this research.The results showed that after virus-elimination, all varieties had a yield increase ranging from 14.95% -91.61% and marketable quality improvement, despite the changes in location and season. The changes of dry matter content and disease resistance were not significant. Virus-free sweetpotato performed vigorous vine growth and strong dry matter assimilation ability. Virus-free parents had a slightly high seed setting percentage, but its flowering ability and performance of off-springs were similar to that of its check plants.     

植物生长调节剂克服甘薯近缘三倍体杂种2n花粉系与甘薯杂交低结实性的研究

甘薯品种与三倍体种间杂种2n花粉系杂交,用4种不同的植物生长调节剂配方克服其低结实性,首次获得有生活力的后代植株.观察上述杂交的花粉粒萌发,花粉管生长,卵细胞受精,胚发育及种子形成的过程,探讨了植物生长调节剂在其中的作用。结果表明,各种不同的植物生长调节剂配方都可以在一定程度上提高结实率,其中以配方100     

利用简化基因组技术分析甘薯种间单核苷酸多态性

选用Xushu18 (6x)和Nancy Hall (6x)、2个二倍体I. trifida (2x)品系(4597-10和4597-21)、四倍体I. trifida (4x)、六倍体I. trifida (6x)、二倍体I. temussima (2x)和I. littorallis (2x)以简化基因组测序技术SLAF-seq测序,获得724 589个SLAF标签,其中多态性SLAF标签35 310个。通过序列分析,获得40 765个有效单核苷酸多态(SNP),并用这些SNP分析了8个种质的群体结构和系统发生树。结果表明,利用简化基因组测序技术SLAF-seq能高效、低成本地开发出大量可用于群体遗传分析的SNP标记;通过构建进化树发现甘薯栽培种和野生种I. trifida的亲缘关系比较近。这些分析结果为进一步研究甘薯栽培种的起源提供了基础数据。     

耐低钾和钾高效型甘薯品种(系)的筛选及评价指标

甘薯植株生长和块根形成与钾营养吸收利用密切相关。本研究以31份不同类型优质甘薯品种(系)为材料, 利用长期肥料定位试验田2个钾肥水平处理(氮磷处理与氮磷钾处理), 探讨耐低钾与钾高效型甘薯材料的筛选及评价指标。结果表明, 该试验条件下, 不同甘薯品种(系)块根产量差异达显著水平(P<0.05); 供试材料的钾敏感指数变幅在0.40~0.98之间, 差异达显著水平(P<0.05), 经聚类分析, 可分为低敏感型、适度敏感型、敏感型和高度敏感型; 品种(系)两处理下钾累计量与钾浓度差异均达显著或极显著水平; 氮磷钾处理下, 块根钾利用效率与整株钾利用效率变幅分别为58.92~384.9 g g^–1和42.03~ 165.52 g g^–1, 品种(系)差异均达显著水平(P<0.05); 相关性分析显示, 不同甘薯材料间整株总钾累积量、钾浓度、产量性状指标、钾利用效率与钾敏感性间均有一定相关性。长期肥料定位试验田可用于不同钾营养效率甘薯品种(系)的筛选, 块根钾利用效率与钾敏感性可作为筛选耐低钾与钾高效利用型甘薯材料的2个主要指标。     

江苏省甘薯育种进展和展望

“九五”以来 ,江苏的甘薯育种工作取得了显著的成绩 ,不仅在甘薯骨干亲本的研究和利用上成果显著 ,还先后育成了苏薯 7号、苏薯 8号、苏渝 3 0 3等优质高产甘薯新品种 ,在生产上大面积推广应用 ,取得了较大的社会经济效益。随着市场经济的发展及人民膳食结构的改变 ,甘薯育种工作必须把“高产”转向“优质”,“兼用型”转向“专用型”、“多元化”,并以此为主攻目标 ,改善育种手段 ,尽快育成市场需求的甘薯新品种 ,促使甘薯育种尽快走向市场 ,逐步实行甘薯科技成果产业化及商品化。     

不同一次施肥法对甘薯生长和产量性状的影响初探

在甘薯全生长期中,只施一次肥料可起到省工高效的作用,6种一次施肥处理分别为:插苗前,垄中施基肥;薯苗返青后,在垄顶薯苗的中间、一侧、两侧撒肥;薯苗返青后,在垄顶的薯苗一侧、两侧开沟施肥。结果表明,不论在甘薯苗的一侧或两侧施肥,撒施培土均比开沟施肥培土优越,不论撒施培土或开沟施肥培土,在苗一侧施肥均比在苗两侧施肥优越;最优的施肥方法为苗一侧撒肥,培土盖肥,比在苗两侧开沟施肥培土(CK)的传统方法简便、高产和高效,能提高单株鲜薯重24.7%、鲜薯产量25.0%和薯干产量35.8%,均达1%水平极显著差异,淀粉产量提高32.0%,达5%水平显著差异。