Investigation and genetic mapping of a Glomerella leaf spot resistance locus in apple

Apple Glomerella leaf spot (GLS) is a severe fungal disease that damages apple leaves during the summer in China. Breeding new apple varieties that are resistant to the disease is considered the best way of controlling GLS. Fine mapping and tightly linked marker are critically essential for the preselection of resistant seedlings. In this study, a population of 207 F₁ individuals derived from a cross between ‘Golden Delicious’ and ‘Fuji’ was used to construct a fine simple sequence repeat (SSR)‐based genetic linkage map. The position of R_gls, a locus responsible for resistance to GLS, was identified on apple linkage group (LG) 15 using SSR markers CH05g05 and CH01d08, which was adapted from a published set of 300 SSR markers that were developed using the bulked segregant analysis (BSA) method. These two SSR markers flanked the gene, and its recombination rate was 8.7% and 23.2%, respectively. A total of 276 newly developed SSR markers around the target region and designed from the genome apple assembly contig of LG15 were screened. Only nine of these were determined to be linked to the R_gls locus. Thus, a total of 11 SSR markers were in linkage with R_gls, and mapped at distances ranging from 0.5 to 33.8 cM. The closest marker to the R_gls locus was S0405127, which showed a genetic distance of approximately 0.5 cM. The first mapping of the gene R_gls was constructed, and the locations of the 11 effective primers in the ‘Golden Delicious’ apple genome sequence were anchored. This result facilitates better understanding of the molecular mechanisms underlying the trait of resistance to GLS and could be used in improving the breeding efficiency of GLS‐resistant apple varieties.     

芝麻黄化突变体YL1的叶片解剖学及光合特性

表型性状标记在作物遗传育种中具有重要的应用价值。在芝麻地方种质"庙前芝麻"中发现了能够稳定遗传的黄化突变体YL1,对该突变体的叶片解剖特征、光合特性及农艺性状的比较分析表明,突变体YL1黄化心叶和平展叶在各个发育时期的叶绿体结构均与同时期野生型存在明显差异,下表皮气孔保卫细胞数是正常叶的2倍左右。YL1的叶绿素a、总叶绿素、类胡萝卜素含量均只有同时期正常含量的30%~40%,叶绿素b含量只有正常叶的20%;光合速率在初花期及以前均显著低于同期正常叶,但到终花期与正常叶相当;YL1的生育期和初花期显著推迟,株高和单株蒴果数明显降低,每蒴粒数和千粒重略微降低。显微观察表明,YL1的叶绿体形态结构发育不规则,基粒和基粒片层数目明显少于野生型,使得叶绿素含量过低,属于叶绿体发育异常导致的叶绿素缺少型突变体。     

枯草芽胞杆菌微粉剂的研制及其对黄瓜白粉病的防治效果

 以枯草芽胞杆菌母药为研究对象,通过对载体、分散剂、表面活性剂、保护剂的筛选,确定了枯草芽胞杆菌微粉剂的最佳配方。其配方为:枯草芽胞杆菌母药50%、载体白炭黑20%、分散剂萘磺酸钠盐甲醛缩合物(NNO)2%、表面活性剂烷基萘磺酸盐(EFW)3%、保护剂羧甲基纤维素(CMC)1.5%、载体硅藻土补足至100%。测定结果表明:枯草芽胞杆菌微粉剂含菌量为2.11×10¹⁰ CFU·g^-1,分散指数89.56,浮游指数87.57,坡度角74°,pH 6.1,杂菌率2.1%,含水率0.67%,粒径8.15 μm,热贮分解率为4.67%,产品各项指标均达到标准。盆栽条件下,枯草芽胞杆菌微粉剂用量1 000 g·(hm²)^-1时喷粉对黄瓜白粉病的保护效果优于治疗效果,防效分别为89.08%和84.95%;田间试验,枯草芽胞杆菌微粉剂在用量为1 000 g·(hm²)^-1时喷粉对黄瓜白粉病的保护效果为80.66%。     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白Cry1D新基因的克隆与特性

为扩充鳞翅目害虫杀虫基因资源,本研究从苏云金芽胞杆菌BN23-5中克隆得到一个新的cry基因,并对其进行鉴定和分析。该基因为一个完整的cry1D基因,全长3501 bp,编码1166个氨基酸残基。该氨基酸序列是一个新的Cry氨基酸序列,与Cry1Db1的同源性最高,为86%,命名为Cry1Dd1（登录号为KJ728844）。将该基因插入穿梭表达载体pSTK中,转入BT无晶体突变株HD73^-中进行表达。结果表明,cry1Dd1基因能在BT无晶体突变株中表达,并形成菱形伴孢晶体。SDS-PAGE验证其分子量为132.2 kD,与预测的大小相符。生物活性测定表明,Cry1Dd1晶体蛋白对小菜蛾的幼虫具有杀虫活性,LC₅₀为13.1 μg/mL;能明显抑制甜菜夜蛾幼虫的生长;但对棉铃虫幼虫没有杀虫活性。对cry1Dd1基因序列进行分析,cry1Dd1包含8个block保守区域,这和目前其他的cry基因相似;Cry1Dd1蛋白的活性区域为N端的37~593位氨基酸残基。     

红富士苹果芽变系DNA甲基化研究

以35份富士苹果(Malus×domestica Borkh.‘Fuji’)芽变材料为试材,利用甲基化敏感扩增多态性(Methylation Sensitive Amplified Polymorphism,MSAP)分析和UPGMA聚类方法,对其基因组甲基化修饰水平、变异模式以及表观遗传变异关系进行研究。结果表明:(1)不同富士系得到不同的MSAP扩增,总DNA甲基化水平27.90%～36.16%,平均32.87%,双链全甲基化为主要甲基化方式;(2)富士芽变材料绝大多数位点保持了原有甲基化模式;(3)绝大多数芽变(68.57%)检测到全部的甲基化变异模式(12种),去甲基化频率极显著高于甲基化频率(P <0.01),且CG去甲基化极显著高于CHG;(4)36份种质遗传相似系数平均值0.89(0.79～0.92),在聚类图上,富士原种分布在芽变系集中区外,新近发生的芽变系更倾向于聚在一起,着色系片红型和条红型芽变呈分散排布状态。总的来看,富士芽变的甲基化变异模式丰富,超甲基化和去甲基化相伴发生,但以去甲基化为主;‘富士’着色芽变与其最原始品种富士,以及芽变之间发生了较大表观遗传变异;片红和条红型芽变聚类未表现明显偏好性。本研究将为进一步开展富士着色系芽变机理研究提供指导,可以CG去甲基化为切入点展开深入研究。     

矮凤梨短营养生长期突变材料‘14-1’的性状鉴定

菠萝栽培种(Ananas comosus var. comosus)的营养生长期较长,制约了其新品种选育效率。收集和筛选营养生长期较短的种质,可为短营养生长期菠萝新品种的选育创制中间材料。从境外收集了23份易成花的野生种质材料,自2008年起进行栽培、繁殖和性状鉴定。通过对营养生长期的比较和观察,从矮凤梨(A. comosus var. nanus)的体胚苗中发现了1份营养生长期显著缩短的突变材料‘14-1’,其营养生长期约6个月(原品种约12个月),1年开花2次,具有极易成花等特点。‘14-1’无性繁殖后代遗传性状稳定,可作为短营养生长期菠萝育种的亲本资源。     

垂直轴风力机翼型涡流噪声的数值分析

为了了解垂直轴风力机翼型涡流噪声特性,以LUT翼型为研究对象,首先利用Fluent进行流场分析,流场计算选用DES湍流模型,再结合Lighthill声类比方法计算翼型周围声场,将数值模拟计算得到的气动特性相关数据与该翼型的风洞试验结果作对比分析,同时分析了不同攻角对该翼型气动噪声特性的影响,最后研究了在攻角为8°时不同雷诺数对该翼型的声压级指向性特征影响.结果表明:数值计算所得气动数据与风动试验数据拟合良好,建立的仿真模型、网格质量和边界条件合理有效;随攻角增加,翼型涡脱落从尾缘向前缘推进,同时涡流脱落强度增大,气动噪声增强;随着雷诺数的增加,翼型四周声压级先增加后减小;雷诺数与声压级关联较大,控制叶片雷诺数有助于降低叶片噪声,为该翼型适用于低噪声垂直轴叶片提供理论基础.     

水稻类病斑突变体的初步研究

粳稻秀水11经γ射线辐照诱变后获得19个类病斑突变体(xsl1～19),均属全生育期类病斑型,突变体长至分蘖期后类病斑不再变大,不导致叶片枯死,不影响植株抽穗、结实。苗期昼最高气温高于32℃后,除xsl19外其他突变体类病斑均消褪,昼最高气温降到32℃以下类病斑又逐渐显现,植株到5叶期后类病斑不再受高温抑制。分蘖期所有突变体株高在47.56～63.54cm之间,对照株高为83.75cm,但突变体的矮化现象只出现在分蘖期前,最终不影响株高;突变体与对照抽穗时间相近,突变体穗长在9.43～15.19cm之间,对照穗长为16.41cm;突变体每穗总粒数约为88.17～165.33粒,xsl19是49.50粒,对照是76.17粒。上述结果表明,除xsl19外的突变体均表现为穗短和每穗总粒数增多。类病斑突变体对稻瘟病菌表现为感病,与抗性无关。     

我国作物航天育种20年的基本成就与展望

航天育种是我国科学工作者开创的农作物诱变遗传改良的一种有效新途径。经过20年的探索发展,已建立了全国航天育种研究协作网,航天育种研究工作取得了可喜的成果:在水稻、小麦、棉花、青椒、番茄、芝麻、牧草等作物上育成和审定了40多个高产、优质、多抗的农作物新品种,并开始在农业生产中发挥作用;获得了一批有可能对产量和品质等重要经济性状有突破性影响的罕见突变;航天诱变与地面模拟诱变育种技术创新取得显著进展;航天育种技术及其产品的知识产权保护与产业化、航天诱变机理探索等方面研究得到稳步推进。本文系统评述了我国航天育种20年来的基本成就,并根据当前研究和应用形势提出了发展战略。