芝麻产量相关性状的多位点全基因组关联分析及候选基因预测

【目的】通过对芝麻产量相关性状的全基因组关联分析,挖掘与产量性状关联的SNP位点及预测候选基因,为通过分子标记辅助选择育种等方式提高芝麻产量提供技术基础。【方法】以363份不同遗传背景和地理来源的芝麻种质资源构成的自然群体为研究对象,调查2年2点4环境下8个产量相关性状（单株产量、单株蒴数、蒴粒数、千粒重、株高、主茎果轴长、始蒴高度和表观收获指数）的表型值,借助覆盖全基因组的42 781个SNP标记,利用多位点SNP随机效应混合线性模型（multi-locus random-SNP-effect mixed linear model,mrMLM）对8个产量相关性状进行全基因组关联分析,检测与产量相关性状显著关联的SNP位点,并预测候选基因。【结果】在4个不同环境下,8个产量相关性状表现出广泛的表型变异,变异系数为6.51%—33.57%;相关性分析表明单株产量与单株蒴数、株高、主茎果轴长、表观收获指数呈极显著正相关;方差分析表明产量相关性状的基因型效应、环境效应、基因型与环境互作效应均达到了极显著水平。通过多位点全基因组关联分析共检测到210个与产量相关性状显著关联的SNP,在2018年南阳环境下检测到47个SNP,解释表型变异的1.63%—17.29%;在2019年南阳环境下检测到35个SNP,解释表型变异的1.94%—11.90%;在2018年平舆环境下检测到35个SNP,解释表型变异的2.15%—15.90%;在2019年平舆环境下检测到53个SNP,解释表型变异的1.25%—11.13%;在4个环境的综合BLUP条件下检测到75个SNP,解释表型变异的1.44%—13.58%。上述210个SNP涉及到175个位点,其中10个位点在3个及以上环境中被重复检测到。在这10个位点基因组区域内,共鉴定到214个候选基因,其中156个候选基因具有功能注释,主要涉及植物代谢、生物调控、生长发育等生物学过程。根据功能注释筛选出4个可能与芝麻产量相关的候选基因,其中SIN_1006338编码1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶3（1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase 3-like）,参与乙烯的生物合成;SIN_1024330编码碱性螺旋-环-螺旋（basic helix-loop-helix）转录因子,负向调控植物细胞和器官的伸长;SIN_1014512编码吲哚-3-乙酸-酰胺合成酶GH3.6（indole-3-acetic acid-amido synthetase GH3.6）,参与调控茎和下胚轴细胞的伸长生长;SIN_1011473编码泛素受体蛋白DA1（protein DA1-like）,参与调节植物细胞增殖周期。【结论】通过多位点SNP随机效应混合线性模型的全基因组关联分析,检测到175个与产量相关性状显著关联的位点,筛选出4个可能与产量相关的重要候选基因。     

厌氧诱导木葡聚糖转葡糖苷酶(XET )基因在芝麻和小麦根中的表达

木葡聚糖转葡糖苷酶(xyloglucan endotransglycosylase，XET)是一个新的细胞壁代谢关键酶。根据玉米(Zeamays)、大豆(Glycinemax)和番茄(Lycopersicon esculentum)XET基因保守区序列设计简并引物，采用RT-PCR从水稻(Oryzasativa)和厌氧处理的芝麻(Sesamum indicum)、小麦(Triticum aestivum)根中均获得494bp的cDNA片段，分别命名为OsXET、SiXET和TaXET。经同源分析，三者之间的相似性高达98．6％～99．2％，与基因库中玉米和拟南芥(Arabidopsis thaliana)的相似性在40．3％～54．9％。Southern杂交结果表明，芝麻和小麦中XET基因为单拷贝或低拷贝数。差异表达PCR分析表明，XET在强耐渍的野生芝麻和水稻根中为组成型表达，在耐渍的芝麻品种和马卡小麦根中随厌氧处理时间进程表达量增强，而在非耐渍芝麻根中无表达或者表达量很低。结合前期有关根结构和生理研究表明，XET在芝麻和小麦根中受厌氧诱导表达，与根中内源乙烯增生以及根皮层通气组织形成具有同步性，为新的与结构适应相关的耐渍基因。     

优质高产芝麻新品种郑芝13号的选育及配套栽培技术

郑芝13号是以9202作母本、8808早作父本杂交,连续7代定向选育而成的芝麻新品种,2009年通过河南省品种委员会鉴定。该品种2005—2007年参加河南省芝麻区域试验及生产试验,增产达极显著水平;粗脂肪含量56.96%,粗蛋白质含量20.92%;高抗茎点枯病和枯萎病,且耐渍、抗倒伏能力强。介绍了郑芝13号的选育背景和经过,总结了其产量表现和特征特性,并提出了配套栽培技术,以期为该品种的推广提供参考。     

芝麻新品种郑芝97C01综合表现及栽培技术研究

对郑芝97C01综合分析结果表明,郑芝97C01是一个高产、稳产、优质、多抗的芝麻新品种,一般生育期90d左右,单产1200kg/hm2以上,脂肪含量56.1%,蛋白质含量19.72%,茎点枯病病情指数2.16,枯萎病病情指数1.63,并提出相关的高产栽培技术。     

用于区别不同棉花品种基因组特征的微卫星位点筛选

保守性强、重复性好、多态性高的微卫星位点可被有效用于构建作物DNA条形码。选取目前生产上主要推广种植、代表不同来源系统的12个棉花品种作为微卫星位点筛选材料,参考我室构建的四倍体栽培棉种种间高密度遗传图谱信息,从376对覆盖全基因组的SSR引物中,筛选出51对引物可扩增出带型清晰且多态性高的微卫星位点。这些引物在12个供试品种中共产生155个等位位点,每对引物揭示的等位基因位点在2~7之间,平均值为3.04。参照微卫星位点的染色体定位和多态信息,在每条染色体上选择一个多态性相对高的SSR位点,其相应的26对SSR引物被推荐为构建棉花品种DNA条形码的一套首选引物,并初步应用于12个品种的DNA条形码编制。其余25对引物作为候选引物。使用该套引物扩增出的微卫星位点可用于大量棉花品种DNA条形码构建,为棉花品种真实性和纯度的分子鉴定奠定基础。     

陆地棉产量相关性状的QTL定位

中棉所28和湘杂棉2号分别是以中棉所12×4133和中棉所12×8891配制而成的两个陆地棉强优势杂交种。以其F₂为作图群体,筛选6000多对SSR引物,利用两群体间27个共有多态位点,通过JoinMap 3.0软件整合了一张包含245个多态位点、全长1847.81 cM的遗传图谱。利用Win QTLCart 2.5复合区间作图法分别对两群体8个产量相关性状在F₂和F_2:3中进行QTL定位,在中棉所28群体多环境平均值的联合分析中检测到16个QTL,三环境分离分析中检测到43个QTL;在湘杂棉2号群体分别检测到20个和66个QTL。在A3、D8、D9等染色体上有QTL成簇分布现象,同时在两个群体中发现一些不受环境影响且稳定遗传的QTL。对考察的8个性状在两个群体中发现12对共有QTL,控制果枝数、衣分和籽指的QTL增效基因位点均来源于共同亲本中棉所12。综合分析推测中棉所12的育种价值主要是通过提高后代的结铃性来实现的。研究结果为棉花产量性状的分子设计育种提供了有用的信息。     

创杂棉27丰产稳定性分析及选育方法的探讨

创杂棉27是通过轮回选择法培育的强优势陆地棉杂交种,在河南省杂交棉区试、生产试验及国家杂交棉品种展示中均表现出丰产、稳产、多抗、早熟、优质等特点。利用各级试验数据对创杂棉27丰产稳产性等进行了综合分析,讨论了创杂棉27的选育方法,以期为利用轮回选择法进行棉花遗传改良提供参考。     

芝麻种质资源研究进展与展望

芝麻是我国四大油料作物之一,是重要出口创汇农产品。芝麻种质资源利用率较低,限制了芝麻科研、生产及产业化的进一步发展。为此,对芝麻种质资源的收集、保存、鉴定与评价、核心种质构建和创新等方面进行了综述,并展望了当前芝麻种质资源研究亟待解决的问题。     

芝麻雄性核不育系氨基酸含量变化初探

在芝麻盛花中期,比较分析芝麻雄性核不育系中不育株与可育株不同发育时期的花蕾和叶片中各种氨基酸的含量差异.同可育株相比,不育株不同时期花蕾中天冬酰胺、脯氨酸、谷氨酸、赖氨酸、亮氨酸的差异较为明显,这些物质代谢的变化可能与芝麻雄性不育有关.不育株叶片中各种氨基酸略有不同,但总量差异不太明显.     

AMMI模型在芝麻区域试验中的应用

运用AMMI模型对2000年河南省芝麻区域试验数据进行分析。结果表明，AMMI模型能具体、直观、灵敏地综合评价芝麻区域试验中参试品种的稳定性。同时还分析了Di(1)与Di(2)的一致性问题，并对基因与环境的互作进行了探讨。