甘蓝型黄籽油菜粒色基因候选区间的QTL-Seq定位及连锁标记开发

甘蓝型油菜黄籽性状遗传来源较为复杂且易受环境条件影响,基因定位和分子标记开发难度大.相比于传统QTL定位,结合二代深度测序等生信方法直接对甘蓝型油菜黄籽基因进行染色体定位、基因挖掘和标记开发,将有助于黄籽遗传机理的研究.利用甘蓝型油菜黄籽临保系63-2和黑籽67-1配制杂交组合,构建F 2粒色分离群体.遗传分析表明:该群体中黄籽性状受1对隐性主效基因控制;以法国甘蓝型油菜Darmor-bzh基因组为参考,利用集团分离分析法和全基因组重测序将黄籽性状基因定位于C03染色体6.1~9.0 Mb置信区间内,同时基于基因组变异和聚丙烯酰胺凝胶电泳验证获得与粒色基因紧密连锁的SSR标记4个和InDel标记5个.

甘蓝型油菜IQM基因家族成员全基因组鉴定和分析

IQM(IQ-Motif Containing)基因家族是在拟南芥中被鉴定出的一类Ca 2+不依赖的钙调素结合蛋白(CaMBP),参与了拟南芥成花调控、气孔运动以及抗逆境胁迫等一系列重要生理活动.从拟南芥基因出发,通过生物信息学方法,在白菜(B.rapa)、甘蓝(B.oleracea)、黑芥(B.nigra)、甘蓝型油菜(B.napus)、芥菜型油菜(B.juncea)、埃塞俄比亚芥(B.carinata)6个芸薹属(Brassica)作物中鉴定了26个IQM基因家族成员,其中甘蓝型油菜鉴定了7个IQM基因家族成员,分布在6个染色体上.对7个甘蓝型油菜基因进行了全基因组分析,将它们分为了3个亚家族,确定了其基因结构、蛋白质保守基序、物理位置、进化关系.结果表明:基因结构与蛋白质保守基序的分布相对保守,进化的过程中发生了基因丢失,4对基因存在大片段复制事件,受到的是自然选择.BnIQM基因功能、蛋白互作网络分析的结果表明:部分BnIQM基因可能参与了植物体生物和非生物胁迫响应.RNA-Seq分析的结果发现:多个BnIQM基因在叶片和花序等部位高度表达,且不同基因在不同发育时期和不同组织中表现出不同的表达模式,表明在进化过程中基因发生了功能的分化.在对非生物胁迫的表达分析中发现:大部分甘蓝型油菜基因对几类主要的非生物胁迫存在明显响应.

用分子标记评价甘蓝型油菜骨干亲本的培育效果

从重庆市油菜工程技术研究中心的甘蓝型油菜骨干亲本中随机选取了32份材料用于研究,另外10份材料是来源于部分研究材料的同源株系或反交组合,用以辅助评价。分析了SSR多态性,65对引物共扩增出341条带,其中,具有多态性的带234条,占68.62%。以不同研究单位所选育的材料间平均遗传距离为相对标准(ck),32份材料间平均遗传距离为0.521,有22.92%超过ck。这些材料中,16份黑籽材料间的平均遗传距离为0.5389,有24.17%超过ck;16份黄籽材料间的平均遗传距离为0.4329,有9.56%超过ck;13份双低材料间的平均遗传距离0.5261,有19.23%超过ck。从所抽取的样本看,目前利用的骨干亲本尤其是黄籽亲本材料的遗传基础还不够丰富,今后要拓宽骨干亲本的质源范围,现有材料也需要进行筛选和优化。

基于加性-显性效应的杂种表现分子标记预测模型

【目的】以甘蓝型油菜为研究材料,探索杂种表现分子标记预测模式。【方法】以6份甘蓝型油菜隐性核不育两型系、11份恢复系为亲本按NCⅡ设计配制成66个杂交组合。利用F1的9个性状的表型值对亲本材料的SSR和AFLP标记位点进行筛选,建立标记效应和标记型值估算体系,估算这些特异标记位点对性状表现的效应及杂种标记型值,进而分析杂种标记型值与杂种表现的相关性,应用逐步回归分析建立9个性状杂种表现的分子标记预测模型。【结果】114个SSR和205个AFLP标记位点中,在0.01显著水平下9个性状筛选到的特异性标记位点分别为39～85个;不同标记位点对性状表现的效应大小、方向及作用方式存在广泛差异;9个性状的杂种F1标记型值与性状表现间的相关性均达到极显著水平,相关系数为0.6824～0.8113。9个预测模型中分别包括了6～14个标记位点,可决系数R2为0.5191～0.6783,预测模型稳定性强,精确度较高。【结论】利用标记型值预测作物杂种表现是一种有效的新途径,可以利用较少的标记位点建立甘蓝型油菜杂种表现预测模型。

芝麻新品种驻J18的选育

驻J18是利用长势强、粒色洁白的81043作母本,适应性广、多抗芝麻病害的豫芝四号作父本杂交选育而成,2003年3月通过全国芝麻品种鉴定委员会鉴定。该品种平均单产1294.26kg/hm2,比对照豫芝四号增产10.89%,脂肪含量57.07%,抗多种芝麻病害,适宜于长江以北芝麻主产区种植。

芝麻新品种驻芝11号高产生育特征及关键栽培技术

通过连续 3年芝麻新品种驻芝 11号的多点试验示范 ,明确了获得 2 2 5 0kg/hm2 以上产量 ,驻芝 11号的结蒴性、群体结构、植株性状等特征。提出了适时早播、培育壮苗、合理密植、合理化调、科学施肥 ,立足“三防”控制三害 ,打顶保叶 。

甘蓝型油菜结角高度与荚层厚度的全基因组关联分析

角果是油菜重要的光合作用和种子存储器官,对油菜产量具有重要贡献。本研究以412份具有代表性的甘蓝型油菜品种（系）为材料,利用芸薹属60K Illumina Infinium SNP芯片对其基因型分析,并对油菜结角高度和角果层厚度进行全基因组关联分析。结果共检测到16个显著关联的SNP,其中重庆环境下分别检测到2个和4个SNP与结角高度和结角层厚度显著关联,单个SNP解释的表型变异为5.61%～5.69%和5.94%～6.31%。云南环境下分别检测到5个和1个显著关联的SNP,单个标记解释的表型变异为12.66%～13.97%和22.43%。对2个环境的结角高度差和结角层厚度差共检测到3个和1个与性状显著相关的SNP,它们对表型变异的解释率分别为17.33%～20.32%和29.05%。其中,环境间结角厚度差的关联SNP与重庆环境结角层厚度的1个显著关联SNP位于同一LD区间。各显著关联标记LD区段的多个基因调节植物细胞组织发生、花分生组织发育、角果数目和多器官发育,如NSN1、TPST和SACl等,它们可能通过上述功能影响油菜花序或角果的生长发育,导致结角高度或结角层厚度差异。本研究发掘的这些位点和候选基因可作为影响油菜结角高度和角果层厚度的重要候选区域和基因,为揭示油菜结角性状的遗传基础和分子机制,提高油菜单位面积产量奠定了基础。

甘蓝型黄籽油菜SSR标记遗传多样性

利用 42对SSR引物对19个甘蓝型黄籽油菜品种(系)进行遗传多样性分析,共检测出336个等位基因,每对引物在不同品系间的等位基因数在2～21之间,平均位点为8个.位点多态性信息含量为0.17～0.85,平均为0.73.对SSR扩增结果进行UPGMA分析,可将19个品种(系)分为4个群体,聚类结果与系谱来源比较一致.并且只需NAS99、NAS98、NAS91及NAS31 4对多态性高的引物即可将19个材料区分开来.

甘蓝型油菜不同抗倒性材料中木质素代谢途径关键基因表达特点

植物体内木质素的含量不仅与植物的抗病性有关,也与植物的抗倒伏性状密切联系。本试验以15个抗倒性等级不同的甘蓝型油菜品种为材料,分别在初花期和青荚期测定茎秆中部木质素含量,同时用qRT-PCR的方法分析了木质素代谢途径中6个关键基因PAL、4CL、C4H、CCR1、CCR2和CAD的表达量差异。结果表明,油菜茎秆木质素从初花期到青荚期平均增加了28%,抗倒性强的材料木质素增加最明显,达到33.5%;不同时期,不同抗倒伏性的油菜茎秆中部木质素含量差异均极显著;各基因表达量在两个时期间差异均显著或极显著,但在不同抗倒性材料间,只有基因PAL、4CL和CCR1表达量间差异显著;基因PAL的表达量与木质素含量相关性最强,4CL基因的表达量与其他关键酶基因表达量相关性最强。综上所述,木质素的合成积累由代谢途径中各个环节关键基因所共同决定,但基因PAL和4CL对木质素的代谢影响更明显。

甘蓝型油菜遗传距离与杂种表现和杂种优势相关性分析

选择甘蓝型油菜9个黄籽材料作母本、10个黑籽材料作父本,按NCⅡ法配制杂交组合,考查了亲本及其杂种F1的单株产量、千粒重、蛋白质和含油量。利用AFLP、SSR、SRAP标记技术对亲本材料进行分析。结果表明,基于遗传距离的UPGMA聚类法可将19个亲本材料分为3个组,黄籽材料与黑籽材料分类明显。普通遗传距离与4个性状的杂种表现及杂种优势相关不明显,但用阳性位点计算的特殊遗传距离与4个性状的杂种表现及杂种优势除千粒重外都呈显著相关,但决定系数较小,不能用于杂种优势预测。

甘蓝型油菜蔗糖磷酸合酶(SPS)基因家族成员鉴定及表达分析

蔗糖磷酸合酶(sucrose phosphate synthase,SPS)是调控植物蔗糖合成的限速酶,对光合产物的转运和积累有重要影响。利用拟南芥SPS蛋白保守结构域在甘蓝型油菜基因组数据库鉴定出11个甘蓝型油菜SPS基因家族成员,根据系统进化分析将其分成A、B和C共3个亚家族。基因结构预测表明,SPSC-1有5个外显子,其他SPS基因均有11~15个外显子。顺式作用元件分析表明,油菜SPS基因除含基本的启动子保守元件外,还含有许多与逆境和激素响应相关的顺式作用元件。实时荧光定量PCR结果表明,Bn SPSA1在花中表达量最高,Bn SPSA2在各组织中均有不同程度的表达,Bn SPSB只在叶、蕾和花中表达,BnSPSC在叶中表达量最高,在蕾和花中有少量表达而在其他组织中基本不表达,说明SPS基因在甘蓝型油菜中的表达具有明显的组织特异性;Bn SPSA1和BnSPSC在高生物产量油菜叶片中的表达高于低生物产量油菜,Bn SPSB则在低生物产量油菜中的表达量更高,说明SPS基因与油菜生物产量密切相关。本研究为油菜SPS基因的功能研究和利用奠定了基础。

黄黑籽甘蓝型油菜类黄酮途径基因SNP位点检测分析

类黄酮物质在植物花、叶、果实和种子颜色变化的过程中起着至关重要的作用，本研究以不同黄黑籽种皮材料为研究对象，采用基因同源克隆方法，获得17个类黄酮基因全长ORF序列，在核酸和蛋白水平上分别序列差异比较表明，这些基因在不同黄黑籽材料中共存在41个不同拷贝成员。在核苷酸水平上，检测到 BnTT3、BnTT18、BnTTG1和BnTTG2的单核苷酸位点数目介于16-52之间，且BnTTG2在3个不同的位置上还存在多个碱基的连续性缺失现象（119-121 bp、183-189 bp和325-330 bp），但在蛋白水平上仅存在2-16个氨基酸位点差异，说明BnTT3、BnTT18、BnTTG1和BnTTG2在不同甘蓝型黄黑籽材料中存在单核苷酸位点差异，而单核苷酸位点突变不一定导致氨基酸位点的变异。在不同黄黑籽材料中仅BnTT3和BnTT18存在一致性的氨基酸突变位点（252和87），推测BnTT3和BnTT18可能在黄黑籽甘蓝型油菜种皮颜色差异形成过程中发挥至关重要的作用。通过这些位点的等位特异PCR可以区分材料间透明种皮基因，为特异基因芯片的开发及阐明甘蓝型油菜种皮色泽性状的基因及其作用位点奠定基础。

苯磺隆胁迫下油菜萌发期相关性状的全基因组关联分析

【目的】研究苯磺隆残留对油菜种子萌发的影响,运用全基因组关联分析(genome-wide association analysis,GWAS)揭示苯磺隆胁迫下油菜萌发期相关性状的遗传因子和候选基因,探究油菜在苯磺隆逆境胁迫下的生理形态所反映的基因调控机制,为耐苯磺隆油菜品种的研究提供参考。【方法】以241份甘蓝型油菜品种(系)为材料、25 mg·L-1苯磺隆溶液为处理液、蒸馏水为对照进行发芽试验。发芽7 d测定并计算相对发芽率、相对根长和相对鲜重。结合芸薹属60K SNP芯片分析群体基因型,通过STRUCTURE软件和TASSEL软件分别对该群体进行群体结构分析以及亲缘关系和LD衰减分析。为有效排除假关联的影响,采用一般线性模型(GLM)和混合线性模型(MLM)中的6种模型进行比较,确定每个性状GWAS分析的最优模型。同时,利用TASSEL软件在最优模型下对241份材料的3个性状分别进行全基因组关联分析,根据关联SNP位点的LD区间序列预测候选基因。【结果】241份品种(系)群体可分为P1(94份材料)和P2(147份材料)2个亚群,其中约56.28%的材料之间的亲缘关系值为0。全基因组关联分析(K+PCA模型)共检测到16个与性状显著关联的SNP位点,这些位点可解释9.42%—13.14%的表型变异率。通过分析显著SNP位点的LD区间与甘蓝型油菜对应的区间序列,筛选出25个候选基因可能与油菜耐苯磺隆有关,其中9个为细胞色素P450家族基因,5个参与谷胱甘肽合成或代谢过程,2个为多药耐药相关蛋白基因。同时发现与相对发芽率显著相关的基因ATGSTU19编码谷胱甘肽转移酶,参与毒素分解过程,在各种胁迫反应中起重要作用。在相对根长和相对鲜重共同鉴定到的候选基因BnaC02g27690D功能未知。【结论】共检测到16个SNP位点与耐苯磺隆性状显著关联,筛选出25个候选基因可能与油菜耐苯磺隆有关。

SSR标记对不同黄子甘蓝型油菜亲本材料的遗传分析

杂交育种中,亲本选配是育种成败的关键。本研究以重庆市油菜工程技术研究中心提供的180份甘蓝型黄子油菜亲本种质为材料,应用分布于不同连锁群的60对SSR标记进行了分析,共检测出308个标记位点,每对引物在不同亲本材料之间的等位基因数在1～11个之间,平均位点为5.1个。其中多态性位点207个,多态率达67.2%。对SSR扩增结果进行UPGMA分析,在遗传距离0.566处,180个品种(系)分为3个类群,聚类结果与种质来源比较一致,本研究为甘蓝型油菜黄子杂交育种和优势组合的选配提供了理论依据。

夏芝麻生长发育规律研究

以驻J1 8为试验材料 ,通过 1 999、2 0 0 0年两年定株观测和分析 ,结果表明 :夏芝麻茎的最快生长时期在出苗后第 2 6～ 65天 ,日平均增长量最大。从出苗至第一对真叶出现需要 7天 ,之后叶片出现所需天数呈递减趋势。从现蕾至开花的时间 ,下部节位蕾需要 7～ 8天 ,上部节位蕾需要 4～ 5天。第 7～ 34节蒴果长度均在 3cm以上。植株中部蒴果有效粒数最多。单蒴粒重与壳重比为 1 .0 0 7～ 1 .1 44时千粒重可达 3.0 0 g以上。蒴果籽粒千粒重低于 1 .85 g时 。

甘蓝型油菜黄籽品种SSR指纹图谱的构建

采用SSR标记技术构建5个甘蓝型油菜黄籽品种的指纹图谱,用于鉴别种子真伪。以19个甘蓝型油菜黄籽品种(系)为材料,从100对SSR引物中筛选出2对多态性最高的SSR引物进行PCR扩增。经非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测显示,5个甘蓝型油菜黄籽品种都存在特异性带,成功构建出甘蓝型油菜黄籽品种的指纹图谱。表明SSR标记技术是种质鉴定的一种高效方法。

白菜型油菜黄子资源的初步遗传研究

对随机选取的国内外22份黄子白菜型油菜和22份褐子白菜型油菜进行了种皮色泽的显隐性关系鉴定、黄子性状的等位性测验以及遗传多样性分析。结果表明,黄子白菜型油菜与褐子白菜型油菜配组的杂交组合中,部分组合的F1种皮色泽呈现父本的种皮色泽,表现出花粉直感现象;自然界中存在多种白菜型油菜黄子类型,鉴定出的3种黄子白菜型油菜与褐色白菜型油菜的F2种皮色泽均为褐色,表明黄子性状对于褐子性状为隐性;分子标记方差分析结果显示,白菜型油菜的生长习性所解释的遗传变异大于种皮颜色所解释的遗传变异,表明国外不同生长习性的黄子白菜型油菜资源可用于国内黄子白菜型油菜遗传基础的拓宽。

夏芝麻与多种作物间作、套种效果与高产配套技术

通过试验研究 ,总结出夏芝麻间作套种配套技术。 1.麦垄套种技术 :①前茬小麦品种选择矮杆品种 ;②芝麻套种适宜播期5月 15～ 2 5日 ;③播种方法采用人工分垄开沟条播或小型机播。 2 .芝麻与多种作物间作方法 :①大豆与芝麻套种 ,采用 6∶2或 3∶1种植方式 ;②芝麻与红薯间作 ,埂宽 90cm ,2行红薯 1行芝麻 ,芝麻在红薯沟内种植 ;③花生套种芝麻 ,采用 3∶1或 6∶2方式 ;④西瓜地套种芝麻 ,西瓜种植行距 1.5m ,芝麻种植在西瓜行间内距西瓜苗 0 .2 5m处 ,西瓜收获后及时种萝卜。 3 .夏芝麻高产栽培技术 :选用良种 ,合理密植 ,经济施肥 ,抗旱排涝 ,防止病虫害 ,打顶保叶 ,适时收获。

黄籽甘蓝型油菜核心种质的SSR标记分析

核心种质筛选是植物遗传资源研究和利用的便捷途径,利于种质资源杂种优势利用.遗传多样性分析有利于最优亲本组合的鉴定,以期能够产生遗传变异最大的后代群体和促进不同资源的有利基因渗透到栽培品种.该研究通过表型数据分析表明,初选核心种质能够有效地代表参试群体的遗传多样性,利用20对SSR标记对20份黄籽甘蓝型油菜的核心种质进行了遗传多样性分析,共检测出128个等位基因,每对引物在不同材料之间的等位基因数在4~11之间,平均位点为6.40个,多态信息量PIC值在0.81~0.92之间,通过UPGMA法,核心种质的遗传相似系数介于0.17~0.61之间,说明黄籽甘蓝型油菜核心种质具有较丰富的遗传多样性.该研究为甘蓝型黄籽油菜基因资源的挖掘和黄籽杂交育种的利用提供了理论基础.