花生赤霉素3-β-双加氧酶(AhGA3ox)基因家族的全基因组鉴定及表达分析

赤霉素3-β-双加氧酶(gibberellin 3-beta-dioxygenase,GA3ox)是参与赤霉素生物合成的关键酶之一,可通过影响赤霉素的形成调控植物的生长发育,目前在花生中尚无系统研究。本研究利用生物信息学方法在花生栽培种基因组数据库中筛选花生GA3ox家族基因,对鉴定出的7个AhGA3ox在栽培种花生基因组中的分布、结构及进化特征、理化性质、启动子顺式作用元件进行分析,并利用qRT-PCR技术对其进行花生组织结构表达模式分析,同时对AhGA3ox家族基因在不同荚果大小的2个花生品系中的表达量进行分析。结果表明,7个AhGA3ox基因分布在7条染色体上,均由1个内含子和2个外显子组成。花生AhGA3ox蛋白中均包含1个DIOX_N结构域和1个2OG-FeII_Oxy结构域,系统进化分析表明与大豆的亲缘关系较近,在根、茎、叶、花、果针5个组织中呈现出不同表达模式,不仅在花生果壳不同发育时期的表达量不同,在2个荚果大小不同的花生品系果壳相同发育时期的表达量也不相同,但多数发育时期在大果品系中的表达量均显著高于小果品系,推测该家族基因的表达可能对荚果的形成具有促进作用。

花生含油量全基因组选择及近红外光谱筛选的育种技术探究

花生含油量对单位面积产油量至关重要。该性状受多个微效基因控制,但可用的紧密连锁标记十分有限,传统的分子标记辅助选择育种准确性不高。全基因组选择作为一种新的育种方法,可实现对数量性状的早期预测;近红外光谱分析可对作物品质性状(如含油量等)进行无损检测。通过两者优势互补,建立花生含油量全基因组选择和近红外光谱筛选联合的育种技术,探讨影响花生含油量全基因组选择预测准确性的因素,为花生分子育种奠定理论基础。本研究以216个重组自交系为材料构建训练群体;分别以139、464和505株F_(2)、F_(3)和F_(4)为材料构建育种群体;利用自主开发的“PeanutGBTS40K”液相芯片进行基因分型,开展含油量全基因组选择育种模型分析;通过联合全基因组选择和近红外光谱筛选技术,开展花生含油量性状的育种应用,并评价其育种效果。结果显示,对训练群体进行基因分型后,总共获得30,355个高质量SNPs,并用于11个全基因组预测的模型选择分析。含油量预测准确性最高的模型为rrBLUP,其次是randomforest和svmrbf。以重组自交系为预测群体,F_(2)、F_(3)和F_(4)各世代含油量的预测准确性分别为0.116、0.128和0.119;以重组自交系叠加上一轮的育种群体为预测群体,各世代含油量的预测准确性分别为0.116、0.131和0.160。全基因组选择联合近红外筛选要比单独的全基因组选择对各世代的含油量选择效果提高1.8%、2.7%和3.4%;与单独的近红外筛选相比,差异不显著(0.10%、0.06%和0.07%);而近红外筛选与全基因组选择相比,含油量可显著提高1.7%、2.6%和3.3%。通过联合全基因组选择和近红外光谱筛选育种,F_(3)和F_(4)分别比F_(2)的含油量提高1.2%和1.0%。F_(4)总共获得16个入选改良株系,有10个株系含油量≥55.0%,其中2个株系(SF_(4)_201和SF_(4)_379)的理论产量分别比对照增产7.0%和11.1%。本研究通过建立花生含油量性状的全基因组选择-近红外光谱筛选联合育种技术,可有效实现花生含油量性状的遗传改良。

黑色花生新品种粤油905的选育

粤油905是广东省农业科学院作物研究所花生育种团队以泉花551为母本,中间育种材料10B14-125为父本,经有性杂交结合分子标记辅助育种选育而成的珍珠豆型黑色种皮花生新品种,适宜在华南花生产区种植,可作为油用与鲜食花生品种大力推广。该品种于2023年获得全国非主要农作物品种登记[证书编号为GPD花生(2023)440030]。粤油905不仅具有黑色种皮而且蛋白质含量高,具有良好的经济价值与市场应用前景。对该品种的亲本来源、选育过程、特征特性和产量性状及配套栽培技术进行了总结,以期为新品种的推广应用提供理论和技术支撑。

花生籽仁蔗糖含量遗传模型分析

花生是我国重要的经济作物之一,约40%的花生用于食用加工。蔗糖含量作为影响花生品质的重要指标,与其风味及口感呈显著正相关。因此,提高花生籽仁中蔗糖含量对花生品质改良具有重要意义。本研究利用NYBP×SYT5-1和19-1934×JHT1两个F2:3群体为试验材料,分析花生籽仁蔗糖含量遗传模型,同时分析了蔗糖含量与含油量、蛋白含量及籽仁相关性状间的相关性。结果表明,花生籽仁蔗糖含量呈连续分布,超亲分离现象明显且具有丰富变异。两群体中蔗糖含量与含油量均呈现显著负相关,与蛋白质含量均显著正相关,蔗糖含量与籽仁长、籽仁宽和百仁重的相关性在两群体间表现不一致。遗传分析结果表明,在两群体中花生籽仁蔗糖含量都表现为主要受两对主基因的加性、显性效应调控,存在明显互作,且主基因间具有累加效应。本研究通过对籽仁蔗糖含量遗传模型分析,初步了解了蔗糖含量的遗传规律,对食用花生品种选育具有指导意义。

高油酸花生新品种粤油271的选育

粤油271是广东省农业科学院作物研究所以湛红2号为母本、高油酸花生冀花06070-19为父本,通过人工有性杂交和系统选育等方法培育出的高油酸、稳产、多抗、适宜机械化栽培的花生新品种。该品种适宜在华南花生产区栽培,可作为油用与鲜食加工型花生品种大力推广,具有良好的经济价值与市场应用前景。粤油271于2021年获得植物新品种权(CNA20173652.2),2023年通过全国非主要农作物品种登记,登记编号:GPD花生(2023)440002。对该品种的亲本来源、选育过程、特征特性、产量表现及其配套栽培技术要点进行了总结。

花生根瘤菌的分离筛选及应用

【目的】分离筛选高效结瘤固氮的花生根瘤菌,为花生根瘤菌的田间推广应用提供理论依据和候选菌种。【方法】采用植物捕获法从田间采集的土样中分离纯化根瘤菌,扩增其16S rDNA序列进行分子鉴定。经回接试验和匹配试验筛选优良菌株及最佳共生组合,并通过土壤盆栽田间试验探究优良菌株的接种效果。【结果】共分离纯化出15株花生根瘤菌,均属于α-变形菌纲的慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)。回接试验筛选出2株共生固氮性状优良的花生根瘤菌GDHS-5和GDHS-14。匹配试验表明这2个菌株具有广谱结瘤性,GDHS-5与粤油901的匹配效果最好,GDHS-14次之。土壤盆栽条件下接种GDHS-5显著提高了粤油901的地上部分高度、根瘤数量和根瘤鲜重(P<0.05,下同),而接种GDHS-14与不接种对照(CK)无显著差异(P>0.05,下同)。田间条件下接种GDHS-5分别使单株荚果数、产量和花生蔗糖含量显著增加35.82%、9.92%、165.88%,接种GDHS-14与CK无显著差异。【结论】花生根瘤菌GDHS-5和GDHS-14共生固氮表现优异,其中GDHS-5能高效共生固氮,具有广谱结瘤性,在田间条件下可显著提高花生单株荚果数和产量,具有较大的田间应用潜力。

花生栽培种SSR遗传图谱的构建

花生栽培种品种间分子多态性相对缺乏,至今未构建出较完整的分子遗传图谱。本研究以粤油13和阜95-5为亲本,通过杂交构建包含184个F6重组自交系的遗传作图群体。采用652对genomic-SSR引物和392对EST-SSR引物对亲本进行多态性检测,从中筛选出121对多态性引物,在亲本中共检测到123个多态性位点。利用作图群体对多态性SSR位点进行遗传连锁分析,获得包含108个SSR标记(102个genomic-SSR标记和6个EST-SSR标记),涉及20个连锁群,总长568cM,平均图距为6.45cM的花生栽培种遗传图谱。与前人构建的花生野生种(A.duranensis×A.stenosperma,AA genome)SSR遗传图谱比较,初步确定本研究构建的遗传图谱中有11个连锁群与野生种遗传图谱的6个连锁群存在同源关系。

源于大豆EST的花生属(Arachis)同源SSR标记的开发及利用

通过拼接394370条大豆EST共获得82614条Uni-EST,其中2082条包含2191个SSR位点,平均每22.96kbEST出现1个SSR。二核苷酸重复在大豆EST-SSR中所占比例最大(63.5%),其次是三核苷酸重复(30.9%);AG/CT在SSR基序(motif)中出现频率最高(35.8%),AT/AT(25.4%)次之。2082条SSR-EST共设计引物685对,其中582对在4个大豆品种中得到有效扩增,98对检测出多态性。582对可扩增引物在花生属中的可转移性分析表明,大豆EST-SSR在花生属9大区组间的可转移性有所差异(12.4%～15.7%),匍匐区组最高,大根区组最低,平均为14.2%。79对可转移性同源标记在花生区组中的多态性分析表明,69个SSR在10个野生种间检测出多态性,仅5个在22个栽培品种中具多态性。对引物ES-105在大豆和花生区组中的扩增产物测序结果显示,两个大豆品种间仅SSR位点存在3个AT重复差异,其余序列均一致,而大豆与花生区组间的扩增产物在序列上存在较大差异,花生区组除缺失SSR位点外,侧翼序列也存在频密的插入/缺失和置换。研究结果表明,通过大豆EST开发花生属同源SSR标记具可行性。作为有功能的分子标记,大豆EST-SSR在花生区组内多态性丰富,可直接用于大豆-花生比较基因组研究。

水稻空间诱变稻瘟病抗性变异研究及抗性变异基因的分子标记

对空间诱变的丽江新团黑谷SP1～SP2代株系稻瘟病抗性变异进行了分析。结果表明，经过空间诱变后。510株SP1代植株中有70株对接种的GD531菌株由感病变为抗病。占总株数的13．7％；SP2代多数抗病株系对接种菌株的抗感分离比例符合3：1或15：1的规律，说明SP2代多数抗病株系受1对或2对显性主效基因控制；SP2代受1对抗病主效基因控制的抗病株系抗性继续分离，而受2对抗病主效基因控制的抗病株系抗性基本稳定；利用LR8-SP2群体对丽江新团黑谷经过空间诱变后产生的抗病基因进行分子标记，结果发现该基因位于第9染色体上，与微卫星标记RM409连锁。

花生栽培种(Arachis hypogaea)类型间遗传差异的SSR分析

本文采用110对SSR引物分析28份花生栽培种资源(7份多粒型、5份龙生型、8份普通型和8份珍珠豆型)间的遗传差异,其中有46对引物在不同品种间检测出2￣9个等位基因,多态性信息量(PIC)为0.080￣0.869。对28份材料的聚类分析表明,SSR聚类结果与根据形态特征的分类结果基本一致,但在多粒型品种上存在一定差异。标记pPGSseq15C12在本研究中所有的珍珠豆型品种上均扩增出特异性条带,序列分析表明该标记在珍珠豆型与其它类型间扩增片段的差异是由于ATT重复次数不同所致。

花生深紫色种皮颜色基因的遗传分析及SSR标记

以种皮呈深紫色的花生品种珍珠黑和粉红色品种粤油13的杂交后代F1-F3群体为材料,通过遗传分析和SSR分子标记探讨花生种皮颜色基因的遗传连锁规律。结果表明,花生深紫色种皮颜色受一对不完全显性主效基因控制,该基因与SSR标记“PM93/630-600”连锁,连锁距离为5.4 cM。

SSR标记与花生抗黄曲霉性状的关联分析

本文选用100对SSR引物对12个抗感黄曲霉花生品种的基因组DNA进行扩增,结果表明共有41对引物在不同品种间检测出2～4个等位基因,多态性信息量(PIC)为0.153～0.750。供试品种SSR标记基因型与黄曲霉侵染指数间的关联分析表明有5个标记与抗性相关,其中标记pPGSseq19D9与抗性关联度最高,Pearson相关系数达0.913。进一步观察发现pPGSseq19D9的扩增带型能直接区分抗感品种,初步推断pPGSseq19D9可能与一个贡献率较大的抗黄曲霉基因连锁。

花生根部特征与地上部分性状的相关性分析

通过田间试验分析12个广东省区试花生品种根系特征与地上部分性状的相关性。结果表明:根质量在各生育期均与地上部质量、总质量呈显著或极显著正相关关系;开花期根系活力与地上部分多数性状呈极显著正相关关系,不同时期的根系活力均与成熟期产量呈显著正相关关系;成熟期根冠比与产量呈显著负相关关系。说明花生根系特征与地上部分性状关系密切,花生生长后期保持根系活力对产量的形成具有重要作用。

高空气球搭载空间诱变品系稻瘟病抗性变异基因遗传分析及分子标记研究

在前期对空间诱变品系进行稻瘟病表型鉴定的基础上,选取部分空间诱变粤香占和青华占抗性变异高代品系(6代以上)进行稻瘟病抗性变异基因的遗传分析及分子标记研究。经遗传分析,发现突变品系YX03和QH06对菌株01-18a的抗病性分别受一对显性主效基因控制,而突变品系YX04和QH05分别受两对显性主效基因控制;并将QH06的抗病突变基因定位于第8染色体,与微卫星标记RM547连锁,遗传距离为8.5cM。研究结果表明空间诱变可以产生稻瘟病抗性基因的变异。

花生基因组资源的开发及应用

花生是世界主要的油料作物,但由于花生本身的遗传特性,导致其基因组资源的开发和利用存在较大难度。花生的高度闭花授粉、初级基因库遗传基础狭窄以及栽培种与二倍体近缘野生种之间的杂交不亲和性,导致花生栽培种的分子遗传多样性偏低,成为花生分子遗传改良的主要瓶颈。然而,近五年来,花生基因组资源开发迅速,分子标记的开发、遗传和物理图谱的构建、表达序列标签(ESTs)的产生、突变体资源的创建和功能基因组学平台的构建促进了QTL的鉴定以及与农艺性状相关的耐/抗生物和非生物胁迫基因的挖掘。本文概述了当前花生基因组资源的研究现状,并对发展方向进行了展望。

广东花生生产技术推广模式的创新与探索

花生是我国重要的油料和经济作物。分析广东花生种植现状,以广东省农业科学院作物研究所为例,简单阐述了花生推广工作的具体做法和工作成效,并对推广工作经验进行凝练,总结出“政府引、科研单位带、龙头企业先、种植户跟”的推广模式,建议政府加大项目资金投入,提升科研团队的创新和推广能力,为常规作物的科技成果转化开辟新路径。

基于形态学性状和SSR标记的花生品种遗传多样性分析和特异性鉴定

以101份南方花生区试品种为材料,利用形态学性状和SSR标记进行品种遗传多样性分析和特异性鉴定。结果表明, 29个形态学性状中有7个无多样性,其余22个的多样性指数为0.23～0.77,平均为0.43。在相似系数为0.76处,将供试品种划分为七大类群,同一育种单位的品种倾向于聚在一起。用40个SSR标记共检测出167个等位基因,单个标记检测的等位基因数2～6个,平均为4.18个。标记的多态性信息量(PIC)差异较大,最大为0.79,最小为0.26,平均为0.55。在相似系数为0.70处,供试品种可被划分为六大类群,同一省份育成的品种多聚为一类。Mantel检验发现品种间的形态学性状和SSR标记的相似系数矩阵相关性弱(r=0.36),SSR标记无法取代形态学性状单独用于花生品种特异性鉴定,但两者相结合能有效提高花生品种特异性鉴定的准确性。

水稻空间诱变突变品系主要农艺经济性状及稻瘟病抗性变异

对籼稻品种特籼占13经返回式卫星搭载空间诱变的21个高代(SP10)突变品系的主要农艺经济性状以及稻瘟病抗性表现进行考察.结果表明:参试的各突变品系大部分主要农艺经济性状均表现明显的变异,既有正向也有负向变异;不同突变品系对稻瘟病的抗性表现差异很大,同一突变品系对不同致病菌株的抗性表现差异也较大,表明空间诱变对稻瘟病抗性变异作用明显但较为复杂.从参试突变品系中可选出在株高、熟期、产量、外观品质和抗性等性状同时得到明显改良的新品种和新种质.

花生栽培种EST-SSRs分布特征及应用研究

利用自行开发的20160条花生栽培种荚果EST,通过序列拼接,获得8289条无冗余EST。经搜索,共检测出740个SSR位点,分布于651条EST中,发生频率为7.8%,平均每6.8kbEST序列含一个SSR位点。功能注释结果表明具生物过程、分子功能和细胞组分的EST分别为73、111和56条。在花生荚果EST-SSR中,三核苷酸重复类型出现频率最高,占总SSR的62.8%,其次是二核苷酸重复类型,占总SSR的33.6%。在出现的26类重复基序中,AG/TC重复基序出现频率最高,AAG/TTC次之。利用Primer premier5从651条含有SSR的EST中共设计引物233对,从中随机选取100对引物检测EST-SSR在花生栽培种中的多态性及在野生种中的可转移性。结果表明,有86对引物在供试的22个花生栽培品种中得到有效扩增,其中10对在栽培种中具有多态性,每对引物检测出的等位基因数2～3个,平均2.2个。可扩增引物在野生种中的可转移率为12.5%～100.0%,平均96.0%。在野生种间检测出多态性的引物76对,每对引物检测出等位基因2～9个,平均4.06个。

花生花青素合成相关基因的表达与种皮颜色关系

为了探讨花青素合成相关基因表达与种皮颜色的关系,本文采用HPLC和实时荧光定量PCR技术,分析4种不同种皮颜色的花生品种种皮花青素的种类和含量,以及花青素合成相关基因在4个品种5个荚果发育关键时期的差异表达。结果表明:花生种皮的花青素主要由飞燕草色素、矢车菊色素和天竺葵色素等三种色素组成;花生种皮的外观颜色和深浅主要由飞燕草色素和矢车菊色素含量决定,飞燕草色素和矢车菊色素含量越高,种皮颜色越深。花青素合成相关基因主要在种子充实期(开花后约40~50d)上调表达。花生种皮颜色的深浅与查耳酮合成酶基因(CHS)、查耳酮异构酶基因(CHI)、二氢黄酮醇4-还原酶基因(DFR)、类黄酮-3'羟化酶基因(F3'H)和花色苷合成酶基因(ANS)等基因在种子充实期高表达显著相关。上述5个基因表达量愈高,种皮颜色愈深。