红麻HcKAN4基因克隆、表达及在类黄酮合成中的功能

MYB类转录因子KAN4(KANADI4)在红麻类黄酮合成和纤维发育中发挥着重要作用。本研究以红麻品种‘福红952’为材料,对HcKAN4基因进行克隆和表达模式分析,探讨TRV-VIGS诱导该基因沉默对类黄酮合成途径中关键酶基因表达量改变的影响。基因克隆显示,HcKAN4基因开放阅读框(open reading frame,ORF)全长为966 bp,编码322个氨基酸,包含一个MYB保守结构域。进化树分析发现,其与拟南芥和木槿KAN4s的亲缘关系较近。表达分析表明,该基因在红麻不同组织中均有表达,且转录水平随着植物生长而递增。VIGS诱导基因沉默显示,6株HcKAN4的转录水平显著下调,达到基因沉默效果。进一步实时荧光定量PCR检测发现,类黄酮合成相关基因HcCHS、HcF3’5’H、HcANS、HcANR的转录水平显著下调,分别是对照组的0.51、0.14、0.23、0.11倍,表明HcKAN4基因可调控红麻类黄酮生物合成相关基因。这些结果为阐明红麻MYB转录因子调控类黄酮合成提供了依据,同时为改善纤维品质提供了研究思路。

锦葵科作物SSR标记在玫瑰茄中的通用性分析

【目的】丰富玫瑰茄(Hibiscus sabdariffa L.)SSR分子标记的种类和数量,验证锦葵科作物SSR标记在玫瑰茄中的通用性,进而分析玫瑰茄的遗传多样性。【方法】选取锦葵科红麻、棉花、黄秋葵和木槿等4种作物共62对SSR引物(木槿17对,其他各15对),对8份不同来源的玫瑰茄种质进行多态性分析。【结果】62对SSR引物中有58对具有通用性,占比为93.5%;通用性引物中有48对具有多态性,占比为82.8%;这些引物共扩增出246条条带,其中多态性条带239条,占比97.2%。同时,棉花有14对SSR引物具有多态性,多态性引物比率最高,达86.7%;其次是木槿,有82.4%的引物具有多态性,且其引物多态信息含量值(PIC)最高,为0.685;而黄秋葵和红麻多态性引物比率较低,分别为73.3%和66.7%。另外,聚类分析结果表明,在相似系数0.49处可将8份玫瑰茄种质分为3个各具特点的亚类,其中19FZ-76被单独聚为一类,表明这一种质与其他7份种质亲缘关系最远,遗传差异最大,聚类结果与其表型性状表现一致;而来自缅甸的19FZ-74和漳州本地种遗传相似系数最高,说明这两份种质的亲缘关系较近,遗传差异较小,表明我国福建种植的玫瑰茄品种与东南亚的品种有较近的血缘关系,有可能从东南亚引种而来。【结论】锦葵科作物的SSR引物在玫瑰茄中具有较好的通用性,筛选出的SSR标记可为玫瑰茄品种鉴定、亲缘关系分析、遗传图谱构建等遗传学研究提供可靠方法。

红麻优异种质产量和品质性状主成分聚类分析与综合评价

【目的】综合评价中国近年育成和引进的红麻品种,为红麻育种和生产利用提供科学依据。【方法】以中国"八·五"至"十·五"期间育种单位选育的及近年从国外引进的共40个红麻品种为供试材料,采用随机区组设计,2年各设3次重复。估算40个红麻品种12个产量和纤维品质性状的主成分,并以前3个主成分和欧氏距离为基础,分别作二维散点图和系统聚类分析。【结果】(1)在40份红麻种质中,前3个主成分累计贡献率达86.07%。第1主成分为韧皮纤维产量构成因子,贡献率达53.44%;第2主成分为茎秆皮骨构成因子贡献率达24.94%;第3主成分为纤维品质构成因子,贡献率达7.69%。(2)根据品种性状主成分表现,评选出综合性状优良的红麻新品种有福红952-1、福红2-1、KB11、福红992、SCS11-09、KB2、福红2号等7个。其中福红992、KB11、KB2和福红952-1等品种3个主成分构成因子协调最好。(3)在主成分二维排序分析中,当以第1主成分分别与第2主成分和第3主成分向量作二维排序分类,供试品种2个二维排序散布图对品种产量和品质性状的评价,可以把产量和品质性状优异的品种与相对较差的品种区分开来。(4)在欧氏距离聚类图中,当取值D=51.08时可把40份品种分成4类,即1个由36个品种聚成的大类群和1个由2个品种构成的亚类群,以及2个单一品种自成体系的个类(福红952-1、福红2号);在D=39.12水平面上,第Ⅰ大类又可分为3个小亚类群和5个相互距离较远的单一品种自成体系的个类,这5个品种分别为C2032、BG52-1、泰红763、金山无刺(迟)和福红7号。【结论】系统聚类结果可揭示出供试品种的相对遗传距离,对红麻育种亲本利用有一定的参考价值。二维排序分析结果对区分供试品种产量与品质性状优劣,具有简便、直观的特点。二维排序和欧氏距离2种不同分类方法,既有共性又有特异性,都能较好地为红麻品种改良亲本利用提供科学依据。

SRAP和ISSR及两种方法结合在分析黄麻属起源与演化上的比较

选用96份黄麻属种质资源,比较了SRAP、ISSR及二者结合的方法在黄麻属起源与演化研究上的可行性。结果表明:(1)SRAP方法的多态性条带比率为100%,高于ISSR方法的98.1%,平均每条引物扩增出的多态性条带亦高于ISSR方法。(2)SRAP方法构建的进化树可大致将各类型种质资源区别开来,可较明确、清晰地展现黄麻属的起源与演化趋势。但无法区分开个别种质;ISSR方法构建的进化树将很多圆果黄麻品种聚在一起,无法区别开来,且分支长度短,无法确定进化时间;(3)SRAP与ISSR结合构建的进化树将不同类型的黄麻种质资源有序排列,可清晰地明确其进化趋势及演化关系。比较而言,SRAP与ISSR分子标记结合的方法优于SRAP方法,而SRAP方法又优于ISSR方法,在进行相关研究时,应优先考虑采用SRAP与ISSR分子标记结合的方法。

SRAP结合ISSR方法分析黄麻属的起源与演化

【目的】以SRAP结合ISSR分子标记方法从分子生物学角度分析黄麻属的起源与演化。【方法】以来自13个国家的黄麻属6个种共96份种质资源为供试材料,采用SRAP结合ISSR标记的方法,用MEGA软件结合DPS软件绘制黄麻属的进化树,并计算黄麻属各类型的进化时间。【结果】在供试黄麻种质资源中,近缘野生种黄麻处于进化树的最基础位置,且平均进化时间最长,是黄麻2个栽培种最原始的祖先类型。非洲为黄麻属野生种的起源与演化中心,中国是世界黄麻属的次生中心。非洲的野生长果种黄麻与栽培长果种黄麻起源均最早,为世界长果种黄麻的初生中心;印度-缅甸-中国毗邻地区为世界长果种黄麻的次生中心。中国南部以及与之相邻的南亚、东南亚地区为世界野生圆果种黄麻的起源中心,中国南部地区同时为世界栽培圆果种黄麻的起源中心。栽培圆果种黄麻的平均进化时间较短,说明圆果栽培种黄麻在进化上较长果种黄麻稍迟。【结论】非洲在黄麻属起源与演化上有重要地位,是世界黄麻属野生种和野生长果种黄麻及栽培长果种黄麻的起源中心;中国南部地区是世界栽培圆果种黄麻的起源中心。用SRAP与ISSR分子标记结合的方法,可较全面地计算黄麻属各类型的进化时间和绘制进化树,从而得到关于黄麻属起源与演化的较科学的结论。

应用SRAP标记绘制88份南瓜属种质资源DNA指纹图谱

为了给南瓜属种质资源鉴定和分类提供分子生物学依据,本研究采用SRAP分子标记技术与DNAMAN指纹图谱绘制软件对88份南瓜属种质资源(包含美洲南瓜、中国南瓜、印度南瓜)进行分子指纹图谱绘制。结果表明:35对SRAP多态性引物共扩增出499条清晰条带,其中多态性条带438条,多态性条带比率高达87.8%。根据扩增出的条带成功绘制出88份南瓜属种质资源的DNA指纹图谱,每一份种质都具有其独特的分子身份证,使得每份种质均可被区别开来。其中,多态性最好的引物是E5EM8,可以同时绘制72份南瓜属种质资源的指纹图谱。所有供试材料用5对多态性SRAP引物即可全部区别开来。研究表明,SRAP分子标记技术可成功地绘制南瓜属种质资源DNA指纹图谱。本研究对南瓜属种质资源鉴别、分子数据库构建及品种权保护具有较重要的意义。

烟草种质资源遗传多样性的IRAP和ISSR标记比较分析

采用IRAP和ISSR两种分子标记方法,对国内外28份烟草种质资源进行聚类分析,并对两种方法的结果予以比较。结果如下:(1)用IRAP方法对供试材料进行PCR扩增,共得到214条条带,其中187条具有多态性,多态性比率达87.4%。当L1取值0.495时,可将28份材料划分为3个类群;L2取值0.34时,又可将第3类群划分为3个亚类群和3个单一品种组成的独立个类;(2)用ISSR方法进行PCR扩增时,共得到334条条带,其中250条有多态性,多态性比率为75%。当L1取值0.41时,可将28份烟草种质划分为2个类群和2个独立个类Coker176、BaSm aUovina,第一类群(Ⅰ)为来自美国的两个品种RG11和K730,其它24个品种为第二类群(Ⅱ);(3)IRAP和ISSR两种方法的相关系数为0.823(r0.01=0.478),说明这两种方法的结果高度相关,均可用来进行烟草种质资源遗传多样性的分析。用IRAP方法得到的品种间遗传相异系数(GD)平均为0.423,高于ISSR方法,而且条带更稳定、多态性比率更高,更易揭示不同品种材料的遗传差异。

与黄麻炭疽病抗性相关的SSR分子标记筛选及新型SNP标记开发

为筛选出与黄麻炭疽病抗性相关的新型分子标记,本研究在前期黄麻炭疽病抗性QTL定位结果的基础上,开发出7对可能与黄麻炭疽病抗性基因连锁的新型SNP标记.同时,在前期对重组自交系群体进行田间炭疽病抗性鉴定的基础上,分别以6个抗病株系和6个感病株系的基因组DNA构建了抗池和感池.以抗、感池的DNA为模板,对36对SSR引物和7对SNP引物进行了多态性筛选,从中初步筛选出具有多态性的SSR引物15对,SNP引物2对.继而,分别以12份抗病和感病株系的基因组DNA为模板,对上述具有多态性的SSR和SNP引物进行进一步验证,最终获得1对与黄麻炭疽病抗性相关的SNP标记,其产生的多态性片段大小约为600 bp.

黄麻种质资源遗传多样性的SRAP分析

为明确黄麻(Corchorus L.)种质资源的遗传多样性,采用SRAP分子标记方法,对来自13个国家的两个黄麻栽培种及野生种共96份黄麻种质资源进行了分析。研究结果如下:(1)供试黄麻种质资源之间的遗传距离在0.0169至0.9667之间,变幅较大,其中近缘野生种与其他种质的遗传距离最大,基本在0.8以上;圆果栽培黄麻与其他种质的遗传距离最小,平均<0.5。(2)当在聚类图上遗传距离为0.53处划切割线L1时,96份黄麻种质资源被分为两个大类群(Ⅰ、Ⅱ)、一个小类群(Ⅲ)和5个独立个类。(3)当在遗传距离为0.33处作切割线L2时,各大类群被分为不同的亚类群,并表现出按地域聚类的趋势。(4)供试黄麻种质资源基于SRAP分子标记的聚类与形态学上的表现并不完全一致。

外源硒及脯氨酸对菜用黄麻生长和生理特性的影响

为明确外源硒及脯氨酸(Pro)对菜用黄麻生长和生理特性的影响,本研究以新型菜用黄麻品种福农1号为材料,测定了在水培液中添加不同浓度的硒(0、0.2、0.5、1.0、2.5、5.0 mg/L)与脯氨酸(50μmol/L)对菜用黄麻苗期生长、叶绿素、渗透调节物质及抗氧化酶活性的影响。结果表明:(1)外源硒浓度≤0.5 mg/L时,能促进菜用黄麻的株高、根长、株重及根重,而外源硒浓度≥2.5 mg/L时则会对其生长产生抑制和毒害作用;浓度为0.2 mg/L的硒最有利于菜用黄麻福农1号苗期的生长发育;硒浓度较低时,外源脯氨酸具有促进菜用黄麻生长的作用,而硒浓度较高时,脯氨酸可缓解硒对菜用黄麻生长的抑制。(2)外源硒可促进菜用黄麻中叶绿素的合成,亦能促进游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白等渗透调节物质的形成,并且随硒浓度增加呈现先升高后降低的变化趋势;硒浓度为0.5和1.0 mg/L时,可最大程度地促进菜用黄麻叶绿素和渗透调节物质的合成;外源脯氨酸亦具有促进菜用黄麻叶绿素和渗透调节物质合成的功能,并且对高浓度硒造成的毒害有一定的缓解作用。(3)中低浓度的硒(0.5和1.0 mg/L)明显促进菜用黄麻超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等抗氧化酶的活性,而高浓度硒(5.0 mg/L)抑制菜用黄麻抗氧化酶的活性;随外源硒浓度增加,菜用黄麻抗氧化酶活性呈先升高后降低的趋势;外源脯氨酸能促进菜用黄麻抗氧化酶的活性,硒浓度为2.5和5.0 mg/L时,添加脯氨酸的处理POD、SOD和CAT活性高于未添加者,表明脯氨酸具有增强菜用黄麻抵抗力和自由基清除的能力,从而可以缓解高浓度硒的胁迫。以上结论对菜用黄麻这一新型蔬菜的生产具有重要的理论和实践意义。

红麻综合利用研究进展与产业化前景

红麻是重要的韧皮纤维作物,世界各国在红麻多用途开发利用上进行了大量研究。本文综述了红麻在造纸、纺织、建筑材料、麻塑复合材料、水土保持、吸附剂、饲料、食用油、栽培基质等多个领域的综合利用现状,并对产业化前景进行了展望,以期为促进我国红麻的生产发展和提升综合开发附加值提供科学依据。

中国主要麻类作物的起源与演化概述

麻类作物是世界上重要的纤维作物,也是我国最古老的作物之一,在国民经济中占有重要的地位。了解麻类作物是在何时、何地、由何种野生植物驯化而来,又是如何演化的,对于收集种质资源、制订品种改良策略具有重要意义。本文综述了我国栽培的苎麻、亚麻、黄麻、大麻和红麻等主要麻类作物的起源和演化,对其起源地、起源时间和演化路线等进行了概述,并对今后的研究方向进行了展望,以期为我国主要麻类作物的种质资源收集和品种改良等提供理论依据。

光钝感、高产红麻新品种福红航992的选育

福红航992系2003年以高产优质红麻新品种福红992种子为材料,通过宇航搭载进行航天育种,经5年9代连续选择,于2008年育成的光钝感、超高产红麻新品种。福红航992在海南冬季自然短日照条件下,播种后155天不现蕾开花,表现出极端光钝感特性。在安徽省2008年红麻联合区试中,福红航992平均干皮产量为每公顷5362.5公斤,比对照品种红引135增产21.6%,居所有参试品种第一位,于2009年通过了安徽省红麻新品种鉴定。福红航992等光钝感红麻新品种的推广,将从根本上解决我国红麻生产上的早花减产问题,扩大红麻在全球低纬度地区的推广,从而提高我国红麻的生产与综合利用水平。

黄麻分子生物学研究进展及展望

本文综述了黄麻分子标记、遗传图谱构建、组织培养、转基因育种及基因组分析等分子生物学研究进展,并对分子生物学在黄麻应用上存在的问题与前景进行了讨论和展望,对应用现代分子生物学技术加速黄麻种质创新与优质高产抗逆新品种选育的思路进行了讨论。

32份黄麻品种主要农艺性状相关性分析及差异性评价

黄麻的株高、茎粗及生育期等性状与产量密切相关,因此,研究黄麻主要农艺性状的相关性对黄麻高产优质新品种的选育具有重要意义。试验以来自不同国家和地区的32份黄麻种质为材料,对黄麻株高、茎粗、单株鲜皮重、生物学产量等农艺性状和工艺成熟期等生育期表现进行相关性分析和差异性评价。结果表明:黄麻的株高、茎粗、生育期与生物学产量之间均呈显著正相关;不同黄麻种质各性状的差异性明显,品种间变异系数在8.30%~21.39%之间;综合来看,梅峰6号、梅峰7号、闽麻5号、新选1号、黄麻179和D154等为综合性状优良的品种。研究结果为高产优质黄麻新品种的选育和实现黄麻的丰产稳产栽培提供了理论依据。

高产抗病强适应性红麻新品种福红15号的选育

福红15号系福建农林大学以福红2号与福红952为亲本,采用混合系谱法和穿梭育种法相结合的育种新技术,于2002年育成的红麻优良新品种。2003-2004年通过了福建省红麻新品种联合区试鉴定,平均原麻产量为7295kg/hm2,比对照粤743增产18.1%,而且抗病性及品种稳定性在各参试品种中表现最好。福红15号在生产性示范中表现丰产性高、抗逆性强、稳定性好、适应性广,是综合性状优良的红麻新品种。

基于黄麻转录组序列SNP位点的CAPS标记开发与验证

黄麻CAPS分子标记的开发,可以为黄麻遗传多样性分析、种质资源鉴定和分子标记辅助选择等研究提供有效方法。本试验以黄麻179和爱店野生种为材料,采用IlluminaHiSeq4000测序技术进行转录组测序,对其SNP位点进行分析,设计了与木质素合成基因4CL、COMT及转录因子MYB相兲的SNP引物,在此基础上,应用dCAPS Finder2.0软件开发了CAPS标记,并对其有效性进行了验证。结果表明:(1)组装后的黄麻unigene序列共72,674条,序列总长度为29,705,997 bp,检测到的SNP位点总数为67,567个,平均每440 bp有1个SNP。(2)获得了39对分别与4CL、COMT和MYB相兲的SNP引物,从中筛选获得26对CAPS标记引物,开发成功率为66.7%,其中11对CAPS标记具有多态性,多态性比例为43.2%。(3)开发的CAPS标记能较好地将12份不同类型的黄麻种质区分开来,表明CAPS是适用于黄麻研究的较理想的分子标记方法,为黄麻遗传基础研究提供了可靠工具。

烟草DNA的提取与SRAP反应体系的建立

以10个烟草栽培品种为试验材料,研究了烟草DNA的提取方法以及对建立烟草SRAP-PCR反应体系的影响因子设置梯度实验,筛选和建立可扩增多态性高、重复性好、带型清晰的最佳SRAP-PCR反应条件:在25μL的反应体系中,MgCl22.0mmol、dNTP200μmol,上下引物各30ng、DNA模板40ng、DNA聚合酶1.5U,扩增程序为:在94℃预变性5min,反应前5个循环在94℃1min,33℃1min,72℃1min条件下运行;随后的30个循环复性温度提高到53℃,最后72℃延伸5min。本文还讨论了不同分子标记在烟草中应用的优缺点以及SRAP分子标记在烟草上的应用前景,提出了应用SRAP分子标记构建烟草遗传图谱的可行性。

烟草种质资源遗传多样性与亲缘关系的ISSR聚类分析

【目的】深化烟草种质资源遗传多样性研究,为种质利用改良烟草提供科学依据。【方法】应用ISSR分子标记方法,以烟草属6个种共96份有代表性的种质为材料,进行遗传多样性与亲缘关系分析。【结果】(1)从90个ISSR引物中筛选出18个多态性引物对全部实验材料进行PCR扩增,共获得314条稳定的条带,其中多态性条带299条(占95.2%)。(2)应用Nei-Li相似系数法估算了96份材料间的遗传相似系数(GS),其GS在0.28～0.97之间,遗传多样性丰富。其中普通烟草栽培品种间的GS在0.62～0.98之间,平均为0.78,品种间的遗传基础相对狭窄,普通烟草栽培种与野生种及黄花烟的GS在0.28～0.58之间,平均为0.42,种间遗传差异较大;(3)对91份普通烟草栽培品种的分子系统聚类分析表明:地理来源相同的部分品种有相对聚合现象或少部分国内外品种和类型出现交叉聚类,与其亲缘关系较近有关;个别品种自行一类,与其特异的遗传基础差异较大有关。【结论】ISSR是一种较有效、稳定和可靠的分子标记,本研究可为烟草育种的亲本利用及开展烟草遗传连锁图的构建和核心种质指纹图谱的绘制提供重要的科学依据。