基于MAGIC群体的水稻镉含量全基因组关联分析

【目的】基于水稻MAGIC-Hei(Multi-parent advanced generation inter-cross)群体,在多环境下挖掘镉含量相关新位点/基因,并筛选含有低镉等位基因的优良株系,为选育低镉积累品种提供新的基因和种质资源。【方法】将由8个亲本衍生的MAGIC群体分别于2017、2018、2019和2020年度种植于湖南长沙并开展稻米镉含量表型测试分析。利用GBS(genotyping by sequencing)简化基因组测序获得基因型数据,对稻米镉含量开展全基因组关联分析(genome-wide association analysis,GWAS),发掘QTL位点,解析其遗传机制。【结果】检测到了14个镉积累相关的QTL位点,除了第8染色体之外,其他11条染色体上均有分布。其中6个位点与已报道基因一致,8个为新发现位点。另外,这8个位点分布在第2、4、7、9和12染色体上,均可以在两个及以上环境中检测到,效应较为稳定,可用于下一步精细定位及功能研究。结合基因注释和基因表达分析结果,推测LOC_Os02g37160、LOC_Os02g49560、LOC_Os04g39010和LOC_Os06g46310为镉含量相关位点候选基因,这些基因与重金属转运和积累等功能相关。另外,我们筛选到10个携带有利等位基因的优良株系,可用于低镉积累水稻材料的创制。【结论】发掘了8个水稻镉积累相关性状的QTL位点和低镉优异材料,对于镉积累相关遗传研究和利用分子标记辅助选育低镉积累品种具有一定意义。     

水稻抗稻瘟病基因Pi1和Pi2聚合系的获得及其抗性评价

[目的]获得水稻抗稻瘟病基因Pi1和Pi2聚合系,并对其进行抗性评价。[方法]以GD-7为稻瘟病抗性基因供体,扬稻6号为受体,通过回交转育结合分子标记辅助选择,选育出10个Pi1基因和Pi2基因双基因纯合且农艺性状优良的水稻新品系,在湖北省水稻品种区域试验的稻瘟病抗性鉴定点恩施和宜昌分别对这些品系的稻瘟病抗性进行了田间鉴定。[结果]这些品系的抗性综合指数在0.8~2.0,抗级为1,表现为抗,而受体亲本扬稻6号的抗性综合指数分别为8.8和8.5,抗级为9,表现为高感,其中一个品系R587与不育系广占63S配制的杂交组合的抗性综合指数分别为2.5和3.5,抗级为3,表现为中抗,而对照扬两优6号的抗性综合指数分别为7.9和8.2,抗级为9,表现为高感。[结论]通过分子标记辅助选择聚合Pi1基因和Pi2基因能显著提高聚合系及其相应杂交组合的稻瘟病抗性。     

大豆QTL定位的研究进展

QTL定位就是以分子标记技术为工具、以遗传连锁图谱为基础、利用分子标记与QTL之间的连锁关系确定控制数量性状的基因在基因组中的位置.本文综述了大豆农艺性状、生理性状、抗虫性状等的QTL定位及分子标记辅助育种的研究进展.     

Nitrogen mineralization from digestate in comparison to sewage sludge,compost and urea in a laboratory incubated soil experiment

This paper evaluated, in a laboratory incubated soil, the properties of digestate as a nitrogen fertilizer in comparison with sewage sludge, compost and urea, this last as a typical mineral fertilizer. The incubation period lasted for 90 d and during this time, pH, CO₂ and evolution were measured. The maximum concentration of nitrate was reached in the incubated microcosm fertilized by urea (133 mg kg⁻¹ after 62 d), and that of digestate was very similar (113 mg kg⁻¹). Soil treated with compost showed a slower nitrate evolution. A significantly negative correlation was detected between cumulative nitrogen nitrified at the end of the trial, and the values of the C:N ratio of the biomasses used (compost, sludge and digestate) (mg kg⁻¹ vs . C:N, r = –0.94, n = 3, p < 0.05), and between the alkyl‐C content at the end of the experiment (mg kg⁻¹ vs . alkyl‐C, r = –0.95, n = 3, p < 0.05). As expected, pH decreases and soil respiration (CO₂ evolution) were also well correlated with the content of nitrate. Considering that about 90% of the nitrogen content in the digestate is short acting, the results obtained indicate that the nitrogen rate of mineralization in digestate is very similar to that of urea, confirming that digestate could replace traditional mineral fertilizers.     

黄瓜ZYMV抗性鉴定与抗性基因的分子标记辅助选择

近年来,小西葫芦黄化花叶病毒(zucchini yellow mosaic virus,ZYMV)在黄瓜(Cucumis sativus L.)上危害愈发严重,影响黄瓜植株的生长发育,降低黄瓜的产量与品质。由于ZYMV缺乏有效的防治药剂,因此需要培育ZYMV抗性黄瓜品种。以ZYMV Z5-1为病毒源,对不同黄瓜材料的ZYMV抗性进行鉴定,并对抗性位点候选基因进行了测序分析。结果显示,黄瓜品种SA02、SA06、S94、S1003、WI7230与TMG-1具有ZYMV抗性,其抗性候选基因Csa6G152960.1的突变位点一致。在ZYMV抗性鉴定的基础上,通过回交转育,将黄瓜自交系TMG-1中的ZYMV抗性基因转入感病自交系SA0422中,回交期间利用分子标记对回交群体进行前景选择和背景选择,经过3代回交,将ZYMV抗性基因转入SA0422,为培育抗ZYMV黄瓜新品种奠定了基础。     

利用分子标记辅助选择育种(MAS)技术改良水稻恢复系粤恢826

[目的]改良杂交稻恢复系粤恢826,以提高其稻瘟病和白叶枯病抗性,改良米质,为选育抗病、优质的杂交稻组合提供良好亲本材料.[方法]以含稻瘟病抗性基因Pi1和Pi2、白叶枯病抗病基因Xa23及蜡质基因Wx的中间材料Z1103为供体亲本,杂交水稻强恢复系粤恢826为受体亲本,利用分子标记辅助选择(MAS)技术和系谱选育方法,聚合4个外源基因以改良粤恢826的抗病性和米质,并进行稻瘟病和白叶枯病抗性及米质鉴定.[结果]经SSR分子标记检测、田间抗病性及米质鉴定,获得以粤恢826为遗传背景且含有目标基因的6个改良株系,通过农艺性状筛选与恢复力测试,优选到一个含有Pi1、Xa23和Wx基因的纯合株系,其恢复力好,农艺性状优良,2014年早造定名为粤恢88,其田间鉴定稻瘟病抗性3级,白叶枯病抗性1级,米质为软米.2014年晚造与两系不育系Y58S配制杂交稻组合Y两优88,其在品比试验中产量达6543 kg/ha,比对照深两优58香油占增产4.97%,未达显著水平(P>0.05),且抗稻瘟病,中抗白叶枯病,米质鉴定为国优3级和省优3级.[结论]MAS技术可有效聚合多基因(Pi1、Xa23和Wx基因),使粤恢826的稻瘟病和白叶枯病抗性及米质明显改良,获得抗稻瘟病、高抗白叶枯病、米质为软米的新恢复系粤恢88,为选育抗病优质的杂交稻组合提供良好亲本材料.     

利用回交和标记辅助选择快速培育高油酸花生品种及其评价

【目的】高油酸育种是花生品质改良的重要方向,利用回交育种结合标记选择可快速实现现有推广品种的高油酸化改良,探讨利用这一技术体系进行花生高油酸遗传改良的实践和效率。【方法】以目前推广的优质高产抗病品种中花16、中花21、泉花551、徐花13为轮回亲本（母本,基因型AABB）,以高油酸材料冀花13为非轮回亲本（父本,基因型aabb）配制4个杂交组合,一年种植两季并进行人工杂交或自交,夏季在武汉种植,冬季在湛江南繁基地种植,通过1次杂交、4次回交和1次自交得到BC₄F₂后代。利用PCR产物测序方法,鉴定杂交和回交后代的基因型：根据回交后代基因型分离规律及ahFAD2A与ahFAD2B序列高度同源性的特点,用引物F0.7/R3在一个PCR反应内同时高效扩增F₁和回交后代（BC₁F₁-BC₄F₁）的ahFAD2A和ahFAD2B片段,并利用R3作为测序引物进行反向测序,读取测序峰图判别基因型,在回交后代中筛选基因型AaBb的后代作为下代回交父本。自交后代（BC₄F₂-BC₄F₃）基因型鉴定采用KASP分型,获得高油酸（基因型aabb）后代。对获得的基因型为aabb的高油酸后代与其对应轮回亲本进行重要农艺性状、品质和重要抗病性的调查和SSR标记检测。【结果】在3年时间内,4个组合分别获得10、5、6、8株BC₄F₂高油酸纯合隐性基因型（aabb）单株,通过一代自交获得相应的BC₄F₃株系,对获得的高油酸株系与轮回亲本进行植物学、农艺性状、品质和青枯病抗性的考察,最终,4个组合均获得了与轮回亲本综合性状最接近的株系,分别为ZJ019、ZJ109、ZJ160和ZJ805,其油酸含量为82.54%、79.85%、79.22%、和78.94%,可作为轮回亲本对应的高油酸新品种。另外,本研究还对中花16回交组合中获得的高油酸株系的遗传背景进行了SSR分子检测,发现ZJ019株系的回复率达94.8%,在该组合中回复率最高,这一结果与植物学、农艺性状鉴定的结果一致。【结论】利用连续回交、南繁加代和分子标记辅助选择等技术可在3年内快速实现现有推广花生品种的高油酸化改良。     

抗大豆胞囊线虫SCN3-11位点的KASP标记开发和利用

大豆胞囊线虫(Heterodera glycines Ichinohe)是严重危害世界范围大豆生产的害虫, 采用合理轮作和种植抗病品种可有效控制损失。为了开展分子标记辅助选择以加速抗病品种培育, 本研究针对前期发现的与大豆胞囊线虫3号小种(SCN3)抗性显著关联的非同义变异SNP位点Map-5149, 开发高通量、低成本的新型分子标记—竞争性等位基因特异PCR标记(kompetitive allele specific PCR, KASP), GmSNAP11-5149。利用GmSNAP11-5149鉴定了来自8个国家的202份代表性大豆抗感资源, 发现141份材料携带抗病基因型GmSNAP11-5149-AA, 平均雌虫指数为6.2%, 极显著低于58份携带感病基因型GmSNAP11-5149-GG材料的雌虫指数(61.1%), 方差分析表明, GmSNAP11-5149与胞囊线虫的抗性显著相关(F=44.18, P<0.0001), 对抗病材料的选择效率达到92%, GmSNAP11-5149可作为一个实用的分子标记应用于辅助抗大豆胞囊线虫品种选育和抗病种质资源鉴定。     

分子标记的类型、特点及在育种中的应用

介绍了分子标记的４ 个系统：①非ＰＣＲ 标记系统;②以ＲＡＰＤ 为代表的单引物ＰＣＲ 系统;③由两个引物引起的选择性扩增片段多态性（ＡＦＬＰ） ;④以ＳＳＲ（ 或ｍｉｃｒｏｓａｔｅｌｌｉｔｅ） 为代表的两个引物的ＰＣＲ 系统,以及它们各自的特点。同时还提出了在具体应用时应从５ 个方面考虑、选择合适的标记系统。     

Study on Marker-assisted Breeding of Soybean Vitamin E

Hefeng 25 variety with low vitamin E content in Heilongjiang Province and Bayfield variety with high vitamin E content in Canada were crossed.A total of 144 F_(2:7) recombinant inbred lines (RILs) were used as materials.The genetic linkage mapping of soybean vitamin E was constructed.Soybean varieties were marker-assisted selected in the interval of refined quantitative trait locus (QTLs).QTLs were identified in α-,γ-,δ-and the total tocopherol contents of soybean seeds.Fine QTLs of soybean vitamin E content were identified in the interval between Sat_239 and Satt022 on N linkage group.It was valuable to narrow the interval by marker-assisted selection (MAS).There were seven major QTLs of vitamin E content in soybean.MAS related to vitamin E content in soybean was carried out in the intervals between Sat_239 and Satt022.Considering all the kinds of agronomic traits,six strains with high yield and good quality of vitamin E were chosen,numbered 4,54,104,114,122 and 135.