An efficient method to produce segregating populations in quinoa (Chenopodium quinoa)

Quinoa offers a promising alternative for staple food, considering its outstanding nutritional value and tolerance to abiotic stresses. To develop breeding programmes in quinoa, a reliable crossing method for increasing the genetic variation is required. In the following study, we aimed to develop segregating populations in quinoa. We tested the efficiency of three different crossing methods (hand emasculation, warm water emasculation and no emasculation). Moreover we developed a two-stage selection strategy based on morphological traits and molecular markers for the selection of hybrid plants. We reported hand emasculation to be the most efficient crossing method, followed by warm water emasculation and no emasculation. Our results demonstrated that crosses in quinoa can be successfully performed, despite its complicated flower structure and high self-pollination rate. Additionally, we developed 30 segregating populations from crosses between accessions of different origins with varying phylogenetic relationship, which offers a promising perspective for quinoa breeding programmes in the future.     

Genetic variation of seedling traits responded to brassinosteroid and gibberellin inhibitors in maize (Zea mays) doubled haploid lines

The purpose of this study was to examine the genotypic variation in maize doubled haploid (DH) lines response to brassinosteroid and gibberellin inhibitors. Plant responses to hormone inhibitors were determined in growth chamber experiments using germination paper for three different seedling treatments: application of propiconazole (Pcz), uniconazole (Ucz) or water (control). Mesocotyl length (ML) was more sensitive to hormone inhibitors, especially to the Ucz treatment, than other seedling traits. ML was significantly correlated with other traits in the Ucz treatment. All the seedling traits showed moderate-to-high broad sense heritability values, ranging from 0.39 to 0.82. The Euclidian genetic distances of inbred line pairs ranged from 1.27 to 19.94, indicating there was a high level of variability across the maize DH lines used in this study. DH lines with extreme MLs were identified, which can provide valuable breeding resources for improving abiotic stress tolerance, and for further genetic studies.     

湖南省饭豆地方种质资源遗传多样性的RAPD和ISSR分析

为揭示湖南省饭豆地方品种的遗传多样性,促进种质资源的有效保护和利用。本研究利用RAPD和ISSR标记分析了源于湖南省各地36份古老饭豆地方品种的遗传多样性,并采用UPGMA方法进行了遗传聚类分析。结果表明：12个RAPD引物和4个ISSR引物在供试材料中共扩增产生81条带型清晰的条带,平均每个引物扩增产生5.06个条带;其中59个为多态性条带,占总扩增条带的72.84%,具有多态性引物的PIC值在0.397~0.968之间;通过UPGMA法进行聚类分析表明供试材料的遗传相似系数在0.605~0.877之间,供试材料被分为4大类,且聚类结果表现明显的地域特征。本研究结果可为本省饭豆种质资源保护和育种研究提供理论依据。     

云南籽粒苋种质资源的表型多样性分析

为了系统分析云南籽粒苋种质资源的表型遗传多样性。采用遗传多样性指数、主成分分析、相关分析和聚类分析对104份云南籽粒苋种质资源的30个表型性状进行研究。结果表明,遗传多样性指数最高的质量性状和数量性状分别是主花序形状(1.68)和主花序长度(2.07)。前10个主成分累计贡献率达到73.944%,单株鲜体重与第3、第6、第9主成分极显著正相关,单株粒重与第9主成分极显著正相关。聚类分析将104份种质划分为5类,第Ⅰ类群可为间套种亲本材料,第Ⅱ和Ⅲ类群可为大粒亲本材料,第Ⅳ类群可为优质饲用亲本材料,第Ⅴ类群可为观赏类亲本材料。云南籽粒苋种质资源表型性状具有丰富的遗传多样性,有较大的开发利用潜力。     

200份陆地棉种质资源农艺性状遗传多样性分析

【目的】 研究本地棉花种质基因库,筛选出适于作杂交亲本的种质资源。【方法】 以200份棉花种质资源为材料,研究其形态指标的变异情况和遗传多样性,并以形态指标对 200 份种质进行聚类分析。【结果】 21个形态指标遗传多样性指数(H′)变幅范围在0~1.02。所有材料可划分成6大类,其中第1大类30份材料,茎色紫红色,种子短绒颜色灰褐色材料为主,可以作为彩色棉花育种资源;以170177为主的20份材料种子短绒着生稀毛,种子短绒颜色绿褐色可以作为早熟、无酚、耐高温的育种材料;第6大类50份,所占比例较大。【结论】 200份种质资源的遗传多样性丰富,第6大类50份,可以作为目前新疆育种材料亲本,主要特征为株型塔型,无茎毛,叶色深绿色,叶片大小中,无叶基斑,有限果枝类型,黄色花冠,黄色花药,种子短绒着生情况多毛,种子短绒颜色灰绿色,有种仁色素腺体,吐絮颜色白色。     

新疆春小麦育成品种遗传演变分析

【目的】研究新疆春小麦育成品种遗传演变规律,提高小麦资源的利用效率,为新疆春小麦品种选育和改良提供参考依据。【方法】以新疆春小麦育成品种为材料,对其主要性状进行综合评价分析,以春小麦90K芯片开展新疆春小麦育成种亲缘关系分析。【结果】新疆春小麦育成种遗传多样性丰富,平均遗传多样性指数2.005,变幅为1.902~2.181。相关性分析结果表明,蛋白质含量、湿面筋含量、穗粒数与育种年代呈极显著正相关。新疆春小麦品种选育主要是通过常规杂交育种、杂交辐射诱变育种、引种3种方式。利用小麦90K芯片将新疆春小麦育成种划分为3个类群,显示了各品种之间的亲缘关系。【结论】新疆春小麦育种遗传基础薄弱、遗传多样性逐渐散失,新疆小麦育种应加强资源收集与利用,扩大育种亲本选择,提高品种变异的丰度和广度,以多抗、高产稳产、优质高效的聚合育种,加快新品种选育进程,提高育种效率。     

杉木全同胞家系的遗传分析及重要树冠因子的筛选

通过对5年生杉木6×6全双列杂交(Griffing Ⅲ)试验林的调查与分析,研究杉木若干性状的遗传与变异规律,并筛选决定理想株型的重要树冠结构因子,为杂交育种和杉木理想株型无性系选育提供科学依据。运用转化分析法来处理不平衡试验数据,结合配合力分析法、相关分析法和通径分析法,研究杉木遗传变异、基因作用方式和重要树冠因子的选择。通过对杉木若干性状进行研究,获得了不同性状遗传变异大小。结果表明,杉木材积、枝下高和饱满度等性状具有中度遗传变性,树高、胸径具有窄的遗传变异性,同时杉木改良性状具有中度以上的遗传力,因此杉木生长形质性状宜采用连续多世代改良;在杉木生长、形质性状和树冠结构性状中,12个研究性状有8个重要性状的基因作用方式以非加性遗传基因效应为主,杉木高世代育种亲本是多世代与高强度选择的产物,杂合体居多,杉木的多性状、高世代遗传改良以杂交育种为主;生长、形质和树冠结构性状间具有明显的遗传相关性,通径分析揭示:决定杉木理想株型育种中重要树冠结构性状是冠形率和树冠表面积大小。由此可见:杉木多性状、多世代连续改良以杂交育种为主,杉木无性系理想株型选择时,应注重冠形率和树冠表面积的作用。     

紫薇花器官发育调控基因LiFUL1的分离与表达分析

紫薇湘韵具有只开花不结实的特性,表现为花药不开裂、花粉败育、胚珠发育异常。紫薇红叶为普通紫薇,可正常开花结实。以紫薇湘韵为试验材料,采用RT-PCR方法,从花芽中分离得到1个FRUITFULL(FUL)同源基因,命名为LiFUL1(GenBank登录号为MN894547)。序列分析结果表明,其cDNA开放阅读框长度为753 bp,编码251个氨基酸,分子质量为28.453 13 ku。序列比对和保守结构域分析结果表明,LiFUL1基因编码蛋白具有典型的MADS-MEF2和K-box 结构域,C末端含有一个保守性高的基序euFUL MOTIF,因此,LiFUL1属于MADS家族的FUL/AP1亚家族。进化分析表明,紫薇的LiFUL1基因编码的蛋白氨基酸序列与木本植物蓝桉的FUL/AP1氨基酸序列亲缘关系最近。qRT-PCR分析结果表明,LiFUL1基因在紫薇湘韵花器官分化阶段的花萼分化时期、花瓣与雄蕊分化时期、雄蕊与雌蕊分化时期的表达量显著高于紫薇红叶。另外,利用原核表达系统在大肠埃希菌中成功表达了LiFUL1蛋白,为进一步研究LiFUL1基因的功能奠定了基础。     

基于表型性状与简单重复序列标记的浙江省芋种质资源遗传多样性比较

为探讨浙江省地方芋种质资源的遗传多样性,并挖掘特异芋种质,对25份浙江省地方芋种质资源进行调查鉴定,对15个表型性状进行了遗传多样性分析、主成分分析、表型性状与简单重复序列(SSR)标记相结合的聚类分析。结果表明,浙江省芋种质遗传多样性丰富,变异系数与多样性指数均值分别为31.32%与0.97。主成分分析显示,前5个主成分累积特征值为10.871,累计贡献率为77.649%,主成分1反映了多子芋株型综合因子,主成分2反映了芋叶形状综合因子,主成分3反映了母芋形状综合因子,主成分4、5分别代表母芋表皮棕毛、母芋颜色因子;另外,孙芋形状、母芋芽色、叶心色斑颜色、叶柄中下部颜色、母芋表皮棕毛可作为芋种质鉴别优先观测的形态性状指标。基于表型性状的聚类在遗传距离4.171处可将所有种质分为5个类别,其中第Ⅲ类与第Ⅴ类的子孙芋形状均为卵圆,商品性好。此外,在20份多子芋中还挖掘出2份紫红柄特异芋种质。20对SSR引物在所有资源中扩增共获得53个条带,具有多态性的条带为48条,多态性比率为90.6%,多态信息含量(PIC值)为0.22~0.64;SSR分子标记聚类在DICE遗传相似系数0.721处将所有种质分为5个类别,与表型性状聚类结果有类似之处,但又有所不同。2种不同的聚类方式在芋种质资源的鉴别中具有互补作用,均表明了亲缘关系的远近与地理来源并无直接关系。上述结果将为芋种质资源进一步保护、利用与创新提供重要的理论基础。     

甘肃、青海地区小麦条锈菌监测及群体遗传多样性分析

【目的】了解甘肃和青海小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）春季流行传播路线、群体遗传多样性和生殖模式,明确春季流行期两省小麦条锈菌的传播关系及菌源交流规律,进而为两省小麦条锈病的预测预报、确定越夏初始菌源来源和有效治理提供理论依据。【方法】选择条锈病常发生的地区作为调查和研究区域。甘肃省4个试验点：陇南市文县、陇东平凉市崆峒区、中部麦区定西市临洮县、临夏州临夏县;青海省2个试验点：西宁市城北区、海东市互助县。2017年秋季,在甘肃和青海省6个试验点内根据当地小麦播种适期依次种植82份变异观察圃材料。2018年4—8月,对试验点82份变异观察圃材料进行田间病害调查,并采集到551份小麦条锈菌标样,使用15对引物进行SSR分子标记分析。利用GenAlEx和POPPR v2.5.0软件对数据进行相关分析, 不显著的rbarD值表示连锁平衡,用于推断群体是否发生有性重组。【结果】82份变异观察圃材料在甘肃地区发病比青海地区严重。15对引物组合共扩增出81个位点,每对引物组合产生的多态性位点为2—12个。551份样本克隆矫正后,共鉴定出505个多位点基因型（MLG）,其中仅有32个MLG被克隆并进行了2—6次重新采样。甘肃和青海群体总的基因型多样性（G=0.917）较高,其中,甘肃平凉群体的最高,青海互助群体次之,甘肃临洮群体最低。小麦条锈菌的遗传变异主要在各群体内部个体之间。春季流行期,菌源在各群体之间交流频繁,青海东部（互助和西宁）群体与甘肃（平凉和临夏）群体之间的基因流高于青海（互助和西宁）群体与甘肃文县群体之间的基因流。最小时空网络图（MSN）和非参数主成分分析（DAPC）表明青海互助和西宁的群体与来自于甘肃平凉和临夏的群体之间菌源关系最密切,差异最小;与临洮群体遗传距离相对较远且临洮群体相对独立;文县群体则是一个完全独立的群体,与其他5个群体之间的差异最大。连锁不平衡分析表明,甘肃文县、临夏和青海西宁群体存在不显著的rbarD值表示连锁平衡,是有性生殖群体,其中文县群体（rbarD=0.0139,P=0.186）显示出明显的有性重组特征。【结论】小麦条锈病春季流行期,甘肃地区与青海东部地区的传播路线以甘肃平凉、临夏到青海的传播为主,甘肃文县到青海的传播为辅。甘肃文县、临夏和青海西宁3个群体存在有性生殖现象,对甘肃、青海地区条锈菌丰富的遗传多样性的形成具有一定作用。