不同甜高粱与高丹草品种在呼伦贝尔岭西地区的适应性评价

为筛选出适宜在呼伦贝尔岭西地区种植的高丹草和甜高粱品种,探索优质牧草主要农艺性状与干草产量关系,本试验以4个高丹草和2个甜高粱品种为试验材料,观测各品种的农艺性状、产量、营养品质等指标,并进行灰色关联分析和隶属函数分析。结果表明,各品种间的农艺性状、产量、营养品质均有显著差异(P<0.05)。品种FS3501的产量、粗蛋白质、非纤维碳水化合物含量最高、酸性洗涤纤维含量最低;黑贝的粗脂肪和钙含量最高。通过灰色关联分析可知,叶片数和叶宽对干草产量有密切关系。综合分析可知,在6个品种中,FS3501和黑贝的综合评价较优,适宜在呼伦贝尔岭西地区大面积推广种植。

四倍体杂交冰草F_(2)群体农艺性状聚类、相关及通径分析

为深入开展四倍体冰草数量性状产量基因定位分析、优良新种质选育研究,以四倍体杂交冰草F_(2)群体的120个分离单株及其亲本蒙古冰草(Agropyron mongolicum)、航道冰草(Agropyron cristatum‘Fariway’)为材料,对其株高、叶长、叶宽、穗长、穗宽、茎粗、茎叶比和单株鲜重8个产量相关的农艺性状进行了测定分析。结果表明,该群体各性状均为受多基因控制的数量性状,呈正态分布,且存在超亲分离现象。聚类分析显示,在欧氏距离为17.5处,将F_(2)群体分为3个类群,其中第1、3类分别表现出优质和高产的特性。相关及通径分析表明,对单株产量影响最大的性状是株高(r=0.265,P<0.01),直接通径系数为0.174,其后依次为穗长(r=0.214,P<0.05)、茎叶比(r=0.197,P>0.05)和茎粗(r=0.109,P>0.05)。本试验结果可为高产优质的四倍体杂交冰草新品种培育奠定基础。

四倍体杂交冰草新品种——蒙杂冰草1号的选育

将二倍体航道冰草(Agropyron cristatum cv.Fairway)与蒙古冰草(Agropyron mongolicum)进行种间远缘杂交获得的杂交种F1代种子,利用秋水仙碱诱导染色体加倍,通过选育得到四倍体杂交冰草优良新品系SZB-02,经品比、区域和生产试验,历时13年育成四倍体蒙杂冰草1号新品种。该品种为多年生疏丛型禾本科草本植物,须根系、植株生长整齐、叶长披针形、穗型较宽大。蒙杂冰草1号产量较高,年刈割两次的鲜草总产量平均为25 938.35kg·hm-2,干草产量平均为9 552.33kg·hm-2,种子产量平均为802.37kg·hm-2。其开花期粗蛋白质含量高达16.13%,并富含粗脂肪、无氮浸出物、钙和磷等营养成分,营养价值高;草质柔软、叶量大、适口性好,可青饲、放牧、调制干草等;发育前期耐低温能力强,生态适应性广,适宜于在≥10℃有效积温≥2 200℃·d的地区推广种植。

冰草SSR-PCR体系优化及验证

以蒙古冰草(Agropyron mongolicum var.mongolicum)DNA为模板,利用单因素与正交试验设计相结合的方法,对影响冰草SSR-PCR体系的dNTP浓度、Mg2+浓度、引物浓度、模板DNA浓度和Taq DNA聚合酶用量5个因素进行优化。结果表明,冰草SSR-PCR的最佳体系为:dNTP浓度250μmol·L^–1、Mg^2+浓度2.25 mmol·L^–1、引物浓度0.60μmol·L^–1、模板DNA浓度40 ng·μL^–1和Taq DNA聚合酶用量0.75 U,其余为ddH2O,反应总体积为20μL。本研究筛选出适于冰草SSR-PCR的最佳反应体系,可提高冰草SSR扩增条带的清晰度和可靠性,这为后续深入开展冰草的遗传作图、重要性状QTL定位及分子标记辅助育种等研究奠定了基础。

高丹草染色体诱变株系的细胞学及SSR分析

为明确2个高丹草(Sorghum-Sudangrass hybrid)染色体诱变株系SRSCD-01和SBSCD-02的细胞遗传学特征、育性表现及DNA水平上的遗传差异,以二倍体散穗高粱(Sorghum vulgare)×红壳苏丹草、散穗高粱×黑壳苏丹草2个杂交组合F_1为对照,对其花粉可育率、结实率、染色体配对构型及SSR指纹特征进行了分析。结果表明:2个变异株系SRSCD-01和SBSCD-02的PMCMⅠ染色体数目均为40,为四倍体(2n=4x=40),配对构型分别为19.93Ⅱ+0.04Ⅰ和19.93Ⅱ+10.06Ⅰ,染色体配对行为规则。其花粉可育率分别为92.18%和91.85%,结实率分别为72.16%和73.43%,与其二倍体杂种F_1相近。试验筛选出条带清晰稳定的3对SSR引物STWAX-2,S184和ZCT339,对4个供试材料基因组DNA进行PCR扩增共得到44个SSR位点,多态性位点39个,多态性百分率高达88.64%。每对引物扩增的SSR指纹图均可以清晰地将4个供试材料区别开来,这为高丹草四倍体株系鉴定及下一步新品种育成登记和知识产权保护利用提供了分子依据。

7个马铃薯新品系的主要农艺性状与营养品质及其细胞学和SSR分析

为了明确从3个马铃薯杂交组合F1代分离群体中选育出的7个马铃薯新品系(NMS-A42、NMS-A187、NMS-A217、NMS-B53、NMS-B107、NMS-B327和NMS-C92)的主要农艺性状、分子和细胞遗传学差异,并为进一步新品种的育成登记与推广提供依据。该试验以5个亲本材料为对照,对7个新品系块茎的单株产量、商品薯率、营养品质、熟性、花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMCMⅠ)染色体配对行为、花粉育性及SSR指纹特征等进行比较分析。结果表明:(1)NMS-A42的干物质和淀粉含量(24.15%和18.72%)显著高于其他6个品系,为全粉加工型新品系;NMS-B107为高花青素含量(319.49mg/kg)新品系;NMS-B327花青素含量(100.22mg/kg)较高,为彩薯新品系;其余4个新品系均为鲜食型。(2)NMS-B327为中早熟型品系,NMS-C92为晚熟型品系,其余5个新品系均为中熟型。(3)各品系平均单株产量和商品薯率变幅分别为1.02~1.84kg和81.10%~94.36%,且品系NMSB327均为最高;可育花粉率变幅为48.82%~87.69%,且以NMS-A42最低,NMS-B107最高。(4)7个新品系的染色体配对构型分别为:6.57Ⅰ+9.66Ⅱ+5.06Ⅲ+1.74Ⅳ、5.38Ⅰ+8.98Ⅱ+4.63Ⅲ+2.69Ⅳ、4.05Ⅰ+15.54Ⅱ+2.12Ⅲ+1.63Ⅳ、4.55Ⅰ+12.12Ⅱ+2.39Ⅲ+3.01Ⅳ、1.93Ⅰ+11.52Ⅱ+2.0Ⅲ+4.26Ⅳ、4.37Ⅰ+9.97Ⅱ+3.19Ⅲ+3.53Ⅳ和6.08Ⅰ+7.6Ⅱ+3.4Ⅲ+4.13Ⅳ。(5)从55对SSR引物中选出条带清晰、多态性丰富、重复性好的3对特异性引物(S25、S118和S153),PCR扩增建立了能清晰识别7个新品系和其亲本材料的SSR指纹图。研究发现,7个马铃薯优良新品系的块茎芽眼浅、薯形美观、结薯集中整齐,其熟性、产量、商品薯率和营养品质等性状表现各有特点,具有较高的应用价值。

2个马铃薯杂交组合F_1的SSR鉴定

杂交育种是马铃薯新品种选育的重要方法,其杂种F1真实性鉴定是获得目标性状单株的关键环节。为选育优质、高产、抗病性及抗旱性强的马铃薯新品种,用马铃薯品种"费乌瑞它"(Favorita)分别与"J07-6"和"陇薯3号"杂交,获得了杂种F1代。本试验利用SSR标记技术对"Favorita"×"J07-6"、"Favorita"×"陇薯3号"2个杂交组合F1共86个单株的真实性进行了鉴定。试验从43对SSR引物中筛选出2对适宜引物STM1049和S7。利用这2对引物进行PCR扩增,将"Favorita"×"J07-6"杂交种F1和"Favorita"×"陇薯3号"杂交种F1的SSR带型划分为双亲互补型、缺失型、父本型和母本型4种类型。依据SSR带型特征,从"Favorita"×"J07-6"和"Favorita"×"陇薯3号"2个杂交组合F1单株中分别鉴定出真杂种34个和27个,SSR分子标记技术用于马铃薯杂交种真实性鉴定是可靠的。该研究结果可为马铃薯杂交种优良株系选育提供依据。

四倍体杂交冰草新品系的细胞学鉴定及SSR分析

为明确四倍体杂交冰草新品系SZB-01和SZB-02的细胞学及DNA分子水平的遗传特征,采用卡宝品红染色制片法和SSR分子标记技术,对SZB-01和SZB-02与亲本蒙古冰草、航道冰草及其正、反交杂种F1的花粉母细胞减数分裂的染色体配对行为、花粉育性、结实性及DNA指纹特征进行了比较分析。结果表明,SZB-01和SZB-02的PMCMⅠ染色体构型均为2n=4x=28=14Ⅱ,配对行为规则,且环状二价体占优势,染色体遗传稳定;SZB-01和SZB-02的花粉可育率分别为83.39%和85.30%,自然结实率分别为67.54%和69.98%,育性较好;筛选出11对多态性好的SSR引物,通过PCR扩增建立了SZB-01与SZB-02的DNA指纹图,6个供试材料间的遗传距离（GD）变幅为0.3506-0.7541,以GD值0.45为基准可将其分为4类。

低氢氰酸含量高丹草新品系及其亲本的SSR分析

为明确4个低氢氰酸含量的高丹草新品系SLCN-11、SLCN-12、SLCN-13、SLCN-14及其亲本散穗高粱、黑壳苏丹草、白壳苏丹草、红壳苏丹草和棕壳苏丹草在DNA水平上的差异程度,以育成登记的高丹草品种蒙农青饲3号为对照,对其进行了SSR分析.试验从200个高梁SSR引物中筛选出多态性丰富、重复性好的12对引物,利用这些引物对10个材料进行PCR扩增共得到509个多态性位点,多态性百分率达87.30％.每对引物扩增的SSR指纹图清晰、稳定,可作为鉴别4个高丹革新品系及其亲本的分子依据.10个供试材料间的遗传距离（GD）变幅在0.3165～0.6692之间,平均为0.5359;以GD值0.50为基准,将10个材料划分为5类：蒙农青饲3号、散穗高梁、SLCN-11、SLCN-12、SLCN-13为一类;SLCN-14、棕壳苏丹草为一类;白壳苏丹草、黑壳苏丹草、红壳苏丹草各单独为一类.该研究为下一步低氢氰酸含量高丹草新品种育成及登记利用奠定了基础.

四倍体彩色马铃薯花青素含量及产量性状的QTL定位

为确定彩色马铃薯薯块花青素含量、单株产量和商品薯率3个重要性状的QTL位点,以四倍体彩色马铃薯‘黑美人’בMIN-021’杂种F1代分离群体的210个单株无性株系及其亲本为材料,通过对这3个重要性状进行两年一点的观测试验,以及亲本间和杂种株系间的差异显著性分析,用TetraploidMap软件在已构建出的2张双亲的高密度彩色马铃薯分子遗传连锁图谱上分别定位其QTL。结果显示,这3个性状在亲本间和杂种株系间差异显著,且F_1群体单株株系间各性状观测值均呈正态分布,适合QTL分析。在母本‘黑美人’的遗传连锁图谱上检测到13个QTL,其中控制花青素含量的有5个、单株产量和商品薯率各有4个,遗传贡献率变幅为7.98%~19.62%。在父本‘MIN-021’的遗传连锁图谱上检测到11个QTL,其中花青素含量和单株产量各有4个、商品薯率有3个,遗传贡献率范围在8.70%~21.62%之间。

马铃薯杂种F_1的SSR鉴定

为选育抗黑痣病、高产优质的马铃薯新品种,选用引进品种‘大西洋’分别与‘陇薯6号’、‘陇薯7号’杂交,获得了杂种F1代,利用SSR标记技术对‘大西洋’与‘陇薯6号’的42个杂种F1、‘大西洋’与‘陇薯7号’的9个杂种F1单株进行了鉴定。从59对SSR引物中筛选出2对在亲本间存在差异、扩增稳定、条带清晰的引物S184和STM1049,用于‘大西洋’ב陇薯6号’杂种F1、‘大西洋’ב陇薯7号’杂种F1及其亲本的基因组DNA扩增。SSR带型分析显示,杂种F1的SSR带型呈双亲互补型、缺失型、父本型和母本型4类,依据带型特征鉴定出供试的51个马铃薯杂种F1单株均为真杂种,表明SSR分子标记技术用于马铃薯杂种真实性鉴定是可行的。该研究可为进一步开展马铃薯杂交后代目标性状优异株系选育提供依据。

36个马铃薯品种的SSR分析

为明确36个马铃薯品种在DNA分子水平上的遗传差异,利用SSR分子标记技术对其多态性进行了分析。试验从90对SSR引物中筛选出适宜于36个马铃薯品种基因组DNA扩增的引物10对,PCR扩增获得301个SSR条带,多态性条带百分率为71.1%。引物STACCA3和SSR111扩增的SSR指纹图谱差异明显,可作为36个马铃薯品种间鉴别的分子依据。36个马铃薯品种间的遗传距离(GD)变幅为0.33～0.85,平均为0.54,其中,大于GD平均值的品种有20个,占供试品种的55.56%。以GD值0.57为基准,将36个马铃薯品种划分成7类,从DNA分子水平揭示出各供试品种间的亲缘关系。

3个马铃薯杂种优良株系的核型及SSR分析

为明确‘费乌瑞它’ב陇薯3号’杂种F1优良无性株系A1和A3及‘费乌瑞它’×J07-6杂种F1优良无性株系C2在染色体及DNA水平上的遗传差异,利用根尖染色体制片技术和SSR分子标记技术,对这3个优良株系的核型及SSR指纹特征进行分析。结果表明:(1)株系A1、A3和C2均为四倍体(2n=4x=48),其核型类型分别为2B、1B和1A;株系A1和A3核型公式均为2n=4x=48=36m+12sm,C2核型公式为2n=4x=48=48m。(2)利用筛选出的10对SSR适宜引物PCR扩增得到50个多态性位点,多态性位点百分率为79.37%。(3)建立了3个马铃薯杂种优良株系及其亲本的SSR指纹图,并以遗传距离(GD值)0.45为基准,将6个材料分为3类:母本‘费乌瑞它’、株系A1和父本‘陇薯3号’聚为一类,株系A3和C2聚为另一类,父本J07-6单独列为一类。

彩色马铃薯新品系花青素组分和含量的液质联用分析

为明确彩色马铃薯新品系蒙彩-01和蒙彩-02的块茎花青素组分和含量的差异,对其新品种育成及花青素开发应用提供依据,以彩色马铃薯品种红美作对照,利用高效液相色谱与质谱联用技术,进行了块茎花青素组分的定性和定量分析。结果表明:1)对照品种红美的块茎花青素总含量为169.88 mg/100g FW,共含4种花青素组分,即天竺葵素-3-芸香糖苷、矢车菊素-3-香豆酰-葡萄糖苷、天竺葵素-3-阿魏酰-芸香糖基-5-葡萄糖苷和天竺葵素-3-香豆酰-芸香糖基-5-葡萄糖苷,其中天竺葵素-3-香豆酰-芸香糖基-5-葡萄糖苷和矢车菊素-3-香豆酰-葡萄糖苷含量较高,分别占总花青素含量的48.95%和39.97%。2)新品系蒙彩-01的块茎花青素总含量为1051.65mg/100g FW,共含4种花青素组分,即矮牵牛素-3-香豆酰-芸香糖苷、矮牵牛素-3-香豆酰-芸香糖基-5-葡萄糖苷、矮牵牛素-3-阿魏酰-芸香糖基-5-葡萄糖苷和锦葵素-3-香豆酰-芸香糖基-5-葡萄糖苷。其中,矮牵牛素-3-香豆酰-芸香糖基-5-葡萄糖苷占总含量的79.14%,为主要组分。3)新品系蒙彩-02的块茎花青素总含量为159.41mg/100g FW,共含5种花青素组分,分别为矮牵牛素-3-香豆酰-芸香糖苷、矮牵牛素-3-香豆酰-芸香糖基--5-葡萄糖苷、矮牵牛素-3-阿魏酰-芸香糖基-5-葡萄糖苷、芍药素-3-咖啡酰-芸香糖基-5-葡萄糖苷和芍药素-3-香豆酰-芸香糖基-5-葡萄糖苷,其中矮牵牛素-3-香豆酰-芸香糖基-5-葡萄糖苷含量最高(54.08%),芍药素-3-咖啡酰-芸香糖基-5-葡萄糖苷次之(24.06%)。综上,2个彩色马铃薯新品系块茎花青素组分和含量与对照品种红美有明显差别。

低氰含量高丹草新品系主要农艺特性及染色体构型分析

为明确4个高丹草新品系SLCN-11、SLCN-12、SLCN-13、SLCN-14的生育特性、生产性能、营养价值和细胞遗传学特征,对其生长速度、育性、光合性能、鲜草及种子产量、氢氰酸含量、营养成分等主要农艺特性及染色体构型进行了分析。4个新品系生长速度快,植株高大,分蘖能力强,生育期130～138d,穗型呈双亲中间型,花粉可育率高达96%以上,自然结实率为72.11%～73.34%,PMC MⅠ染色体配对行为规则(2n=2x=20=10Ⅱ)。新品系的光合能力均较强,鲜草产量和种子产量均较高,以SLCN-11的增幅最大。新品系的氢氰酸含量均很低,株高约100cm时鲜草氢氰酸含量仅为5.80～10.43mg/kg,青刈饲喂安全。新品系的茎叶比均较小,营养价值高,拔节期粗蛋白质含量为14.67%～16.31%,粗纤维含量为24.31%～24.72%,并富含粗脂肪、无氮浸出物、钙、磷及各种氨基酸等营养成分。

四倍体彩色马铃薯分子遗传连锁图谱构建研究

以四倍体彩色马铃薯(‘黑美人’,‘MIN-021’)杂交F1代单株无性株系群体为材料,利用SSR分子标记技术及作图软件(TetraploidMap)进行了彩色马铃薯分子遗传连锁图谱的构建研究.结果表明:从255对SSR引物中筛选出34对条带清晰稳定、多态性丰富的适宜引物,对‘黑美人’בMIN-021’杂种F_1的210个单株无性系及其双亲的基因组DNA进行PCR扩增共得到201个多态性标记.用这201个SSR标记对双亲分别作图,首次构建了四倍体彩色马铃薯的分子遗传连锁框架图谱.母本图谱含129个标记,12个连锁群总长度为1 167cM,标记间平均距离为9.04cM;父本图谱含131个标记,12个连锁群总长度为1 187cM,标记间平均距离为9.06cM.

彩色马铃薯新品系营养品质及染色体构型和SSR分析

为明确彩色马铃薯杂种新品系的块茎营养品质、染色体配对构型、花粉育性和DNA水平的遗传差异程度,以品种红美、彩异和亲本为对照材料,利用常规营养成分测定、染色体制片及SSR分子标记等方法对其进行了研究.结果表明:4个彩色马铃薯杂种新品系(蒙彩-01、蒙彩-02、蒙彩-03和蒙彩-04)的营养品质各有特点,蒙彩-01和蒙彩-03块茎花青素、粗蛋白、Vc和酚类物质含量均较高;蒙彩-02的干物质和淀粉含量最高;蒙彩-04还原糖含量最低.细胞学分析显示,蒙彩-01和蒙彩-02的花粉育性较高,蒙彩-03较低,蒙彩-04居中;其PMC MⅠ染色体配对构型分别为1.18Ⅰ+14.65Ⅱ+1.28Ⅲ+3.42Ⅳ,1.33Ⅰ+13.97Ⅱ+1.22Ⅲ+3.77Ⅳ,9.12Ⅰ+7.71Ⅱ+6.88Ⅲ+0.7Ⅳ和3.96Ⅰ+11.25Ⅱ+4.91Ⅲ+1.7Ⅳ.筛选出8对SSR适宜引物,PCR扩增得到多态性位点59个,其百分率为72.84%;建立了能区分出各材料的SSR指纹图;4个新品系与亲本及对照材料间的平均遗传距离为0.471 4,以遗传距离0.41为基准将9份材料分为3类,第1类为黑美人、蒙彩-04、蒙彩-01、蒙彩-03和蒙彩-02,第2类为红美和红彩,第3类为MIN-021和彩异.

秋水仙素处理高丹草杂种F_1种子诱变效果分析

以二倍体散穗高粱×红壳苏丹草、散穗高粱×黑壳苏丹草2个杂交组合F1的种子为材料,对其在不同秋水仙素浓度(0.01%、0.05%、0.10%、0.15%)和处理时间(12h、24h、36h、48h)下的诱变效果进行分析,以期为创建四倍体杂交高丹草新种质提供依据。结果表明,秋水仙素溶液浓度与处理时间之间存在显著交互作用,不同浓度不同时间的处理组合对2个杂交组合F1的种子诱导效果不同,散穗高粱×红壳苏丹草杂种F1和散穗高粱×黑壳苏丹草杂种F1的适宜秋水仙素浓度和时间处理组合分别为0.10%、24h和0.05%、36h,其变异率分别为59%和65%。

四倍体马铃薯SRAP分子遗传连锁图谱的构建

为了给后期马铃薯块茎高淀粉、高干物质及产量等重要数量性状基因座(QTL)定位和分子标记辅助育种奠定基础,以四倍体马铃薯YSP-4×MIN-021杂种F1的182个分离单株为作图群体,利用相关序列扩增多态性(SRAP)分子标记进行了遗传图谱构建研究。试验从357对SRAP引物中筛选出适宜引物36对。用这些引物对马铃薯杂种F1的182个分离单株及其亲本的基因组DNA进行PCR扩增得到598个SRAP标记。卡方检验显示偏分离标记数为127个,其中母本连锁群59个,父本连锁群68个,偏分离比率均小于30%,符合遗传作图的要求。用软件JoinMap4.0建立了2张四倍体马铃薯双亲的SRAP遗传图谱。母本YSP-4的连锁群总长度为1572.2cM,标记数目为274个,平均间距为5.74cM,12个连锁群的长度范围为14.03~214.44cM;父本MIN-021的连锁群总长度为1932.23cM,标记数目为324个,平均间距为5.96cM,各连锁群的长度范围为93.65~242.06cM。

马铃薯杂种F_1无性株系产量品质等主要农艺性状研究

为了明确‘J07-2’ב陇薯7号’、‘J07-6’ב陇薯7号’马铃薯杂交组合F1中选出的无性二代株系2-1、株系3-1、株系4-4和株系19-3的产量、品质等农艺特性,对其生育期、株高、薯块特征、单株结薯数、单株产量、平均薯重、商品薯率、块茎干物质含量、淀粉含量、还原糖含量等主要农艺性状进行了测定分析。4个杂种无性株系均为中晚熟类型,生育期127～130d,生长势强,平均株高100cm左右。株系2-1和株系19-3的产量和品质性状表现更为突出,其单株平均薯重、商品薯率和单株产量高,芽眼浅,薯形好,淀粉含量分别为19.22%和21.22%,还原糖含量分别为0.022%和0.045%,是选育淀粉、炸食加工及鲜食品种的优异材料。杂种无性株系单株产量与生育期、株高、单株结薯数、商品薯率均呈显著正相关,平均薯重与商品薯率呈显著正相关,单株结薯数与平均薯重呈显著负相关;淀粉含量与干物质含量呈显著正相关,与平均薯重和商品薯率呈极显著正相关。