关联度分析在农业生态系统技术调控上的应用

农业生态系统是个“灰箱”.我们运用模糊数学的关联度分析,尝试对这类灰色系统的投入进行技术调控,并取得了良好的效果.通过对农田子系统投入的化肥(尤其是N化肥)、粪肥和还田秸秆进行技术调控的实例证明;它可以作为能、物流分析的辅助手段,互相取长补短.通过关联序分析和关联系数分析,来调整系统的投入结构和投入技艺(时、空、量级及方式的选择).本文提出了应用关联度分析的基本程序和要领以及“贡献曲线”、“潜力曲线”等概念.     

An 8bp indel in exon 1 of Ghrelin gene associated with chicken growth

Ghrelin, acts as the endogenous ligand for growth hormone secretagogues receptor (GHS-R), is a novel growth hormone (GH) releasing peptide with reported effects on food intake in chickens. In this study, an 8 bp indel polymorphism in exon 1 of the chicken Ghrelin (cGHRL) gene was genotyped in a F(2) designed full-sib population to analyze its associations with chicken growth and carcass traits. Later, mRNA level in the proventriculus was determined by real-time PCR to reveal the expression feature of cGHRL gene. Result showed that this 8 bp indel was significantly associated with body weight at the age of 28 days (BW28) and 56 days (BW56), eviscerated weight (EW) and leg muscle weight (LMW) (P<0.05), highly significantly associated with hatch weight (HW), BW14, 21, 35, 42, 49, 90 and body length (BL), dressed weight (DW), eviscerated weight with giblet (EWG), wing weight (WW), breast muscle weight (BMW) and head and neck weight (HNW) (P<0.01). Meanwhile, A allele (with 'CTAACCTG') was positive for chicken growth as individuals with AA genotype had the highest value of all traits. Analysis on cGhrelin mRNA level revealed that it differed significantly among individuals with three genotypes (P<0.05). Individuals with AB genotype had the highest mRNA level, whereas that of AA had the lowest one. It was concluded that this 8 bp indel of cGHRL gene was significantly associated with most body weight and body composition traits, and negative effect of endogenous Ghrelin on chicken growth were indicated by this study.     

瓠瓜(Lagenaria siceraria)白粉病抗性的全基因组关联分析

白粉病是瓜类作物重要病害之一。本研究采用苗期人工接种方法,研究了117份瓠瓜微核心种质对白粉病的抗性,并基于不同材料的病情指数和基因型数据,进行全基因组关联分析(genome-wide association analysis,GWAS)。利用2014年和2018年的抗病表型数据,分别鉴定到22个和13个与白粉病抗性相关的SNPs,其中2个SNPs位点在两年试验中同时被检测到。进一步研究发现不同瓠瓜材料的白粉病抗性与其携带有利等位变异数目成正相关。本研究为克隆瓠瓜抗白粉病相关基因、研究其抗病机制提供科学依据,促进了瓠瓜抗白粉病分子育种。     

刺参响应灿烂弧菌侵染的基因组DNA甲基化水平和转录组差异及其关联分析

为探讨病原菌胁迫下刺参(Apostichopus japonicus)基因组DNA甲基化水平和转录组表达的差异,本研究采用人工攻毒侵染胁迫,获得刺参化皮体壁组织,并以未攻毒组的健康体壁组织为对照,对刺参2种体壁组织进行全基因组甲基化测序(WGBS)和转录组高通量测序,解析刺参体壁基因组DNA甲基化差异,筛选响应病原胁迫的差异甲基化区域和差异表达基因。同时,通过基因组甲基化和转录组联合分析,筛选负相关关联基因,为解析刺参响应灿烂弧菌(Vibrio splendidus)侵染的分子机理提供基础数据。结果显示,刺参对照组和侵染组基因组总甲基化水平分别为(3.59±0.04)%和(3.87±0.27)%,侵染组甲基化水平显著升高;在发生甲基化的位点中,攻毒组和对照组的mCpG占比分别为83.06%和81.91%,mCpG为最主要的甲基化形式。本研究共筛选出差异甲基化区域(DMRs) 626 677个,注释到23 706个功能基因。转录组测序共检测到29 290个基因,筛选到差异表达基因496个,其中,上调基因214个,下调基因282个。在基因组甲基化与转录组的关联分析中,筛选到180个负相关关联基因,其中,差异甲基化区域位于启动子区域的负相关基因为60个。对负相关关联基因的GO和KEGG富集分析,筛选到相关通路和LRR、hsp20和CARD等关键基因。本研究将为解析刺参抗病的表观遗传调控机制提供数据,也为刺参抗病性状选育提供科学参考。     

基于一致性QTL区段四川小麦地方品种产量和品质相关性状的遗传分析

普通小麦(Triticum aestivum)地方品种具备了对当地自然生态条件的较强适应性和与之相对应的生产潜力.因此,从地方小麦品种中挖掘产量、品质、抗病虫及耐逆等优良基因资源,扩大当前小麦育种亲本的遗传基础,历来受到小麦遗传育种学家的高度重视.本研究通过对64个四川小麦地方品种进行了2年3个环境的表型精准鉴定,并利用231个小麦产量与品质相关性状的一致性QTL区段中的SSR标记,通过关联分析揭示四川地方品种产量和品质相关性状的遗传特征.表型鉴定结果显示,这些地方小麦品种具有多花多粒、分蘖能力强、成穗率高等特性,总体上属于中筋或弱筋小麦,且有效分蘖数、株高、小穗密度、穗长、可育小穗数、沉降值等性状遗传力较高,达50％以上.关联分析鉴定出18个多环境下稳定表达的SSR位点,与产量和品质性状极显著关联,其中1个(Xgwm372)同时与产量性状和品质性状关联,4个(Xwmc112,Xcfd5,Xwmc317和Xgwm372)最为稳定,3个(Xcfd5,Xgwm328和Xbarc181)关联到新的产量性状.相关分析表明,穗长与小穗密度呈极显著负相关,且有2个共同关联标记(Xgwm328和Xcfd5).还鉴定出2A染色体上的Xgwm448-Xgwm328-Xgwm3 72区段(8.0 cM)在多环境下与穗长显著关联.上述SSR标记位点和区段为通过分子标记辅助选择手段利用和发掘四川小麦地方品种产量和品质优异相关基因或区段提供理论指导.     

用全基因组关联分析解析籼稻垩白的遗传基础

利用272份全球籼稻微核心种质的重测序SNP基因型,对海南三亚、广东深圳、浙江杭州和湖北荆州4个地点收集到的垩白粒率和垩白度性状采用TASSEL软件进行全基因组关联分析,解析籼稻垩白的遗传基础和挖掘影响垩白粒率和垩白度的优异等位基因。结果表明,依据SNP数据,可将籼稻微核心种质分成3个亚群。4个地点分别检测到42个和44个与垩白粒率和垩白度显著关联的位点,位于全部12条染色体上。2个性状分别有21个和19个位点在2个以上环境下同时被检测到,这些位点中有12个位点同时影响垩白粒率和垩白度,11个位点附近都有已克隆的水稻品质相关基因。其中,第5染色体3.3~5.3 Mb区间在4个地点都被检测到与垩白粒率显著关联,以杭州点对垩白粒率的贡献最大,优异等位基因载体品种为IRGC121689;第12染色体的17.5~18.0 Mb区间在三亚和杭州都被检测到与垩白度显著关联,以三亚点的垩白度贡献最大,优异等位基因载体品种为IRGC122285。这些位点和品种资源可作水稻外观品质分子改良的重要基因和品种资源。     

大豆种质资源叶型和荚粒性状的关系及与SSR标记的关联分析

选用167份国内外大豆品种资源材料,依据叶长/宽比值将其划分为宽叶型和窄叶型, 分析叶型相关性状与荚粒性状的相关性,结果表明叶宽、叶长/宽比均与每荚粒数显著相关(r = –0.69和0.64,P<0.001)。选用均匀分布于大豆20条连锁群上的65个SSR标记分析资源材料的群体结构,并用目标区间内13个SSR标记与叶型相关性状和荚粒性状进行关联分析, 结果显示,标记20-285与每荚粒数显著关联,推测控制每荚粒数的基因可能位于标记20-285附近;标记20-26和20-45间的标记几乎都与叶长/宽比存在显著的关联性,推测控制叶型的基因位于标记20-26和20-45之间。相关分析和关联分析证实大豆叶型与荚粒性状存在密切关系,并缩小了每荚粒数和叶型候选基因的区间。     

玉米Gln1-3 gDNA序列分离、基因结构、保守功能域与等位变异分析

谷氨酰胺合成酶家族是高等植物体内氨态氮同化酶, 是植物体内氮利用与循环的核心构件。玉米Gln1-3基因编码叶肉细胞中的细胞质同工酶, 与全株氮向籽粒蛋白质同化与氮利用效率及产量紧密相关。本研究以玉米自交系辽白371为材料, 采用PCR与接头步移(walking)方法分离得到Gln1-3基因区域基因组DNA(gDNA)全长4 571 bp, 起始密码子至终止密码子序列长3 062 bp。将该基因在GenBank注册, 登录号为EU338535, 并进行了详细注释。该基因由10个外显子、9个内含子组成, 剪接方式主要为5′供位保守的GU与3′受位AG模式。编码的GS1蛋白由356个氨基酸组成, 分子量39.2 kD, 等电点 (pI) 为5.202。保守功能域分析表明, 氨基末端外显子2到外显子6为氨离子结合结构域, 羧基末端外显子8与外显子9构成ATP酶结构域, 在胞内行使催化功能。对50个玉米自交系Gln1-3基因重要分析区域进行了等位变异分析, 鉴定出364个等位变异, 其中313个为SNP变异, 占86%。     

基于个案研究的农民用水者协会水资源管理绩效评价

农民用水户协会是农村参与式水资源管理的基本形式和主要实施载体。以行政村为研究尺度,构建水资源管理绩效绩效评价指标体系,选择水资源供需矛盾突出的黑河中游末段张掖市高台县西大村(山区)和胜利村(平原区)农民用水户协会为研究对象,进行个案研究,对比分析2000年与2010年水资源管理绩效变化。结果显示:用水者协会在提高农业生产效益和水资源可持续利用方面具有普遍性,山区协会更加注重供水设施建设,平原地区则在水资源供给和日常灌溉管理方面具有显著优势。