葫芦科作物耐低温育种研究进展

低温胁迫制约了葫芦科作物冬季栽培。首先综述了选择育种、引种、杂交及杂种优势利用在葫芦科作物耐低温育种中的应用,并列举了当前保存葫芦科种质的资源库,然后综述了倍性育种及嫁接导致的可遗传变异在耐低温育种中的潜在作用以及葫芦科基因组测序现状,并列举了响应低温胁迫的相关基因或位点,整理了基因编辑应用于葫芦科耐低温性研究的最新进展,最后介绍了葫芦科作物响应低温胁迫的相关表现,为耐低温性评价提供参考。

基于叶绿体全基因组序列变异位点的葫芦科植物资源遗传多样性的分子鉴定新方法

植物遗传多样性的精确鉴定是资源利用和相关产业发展的基础。我们利用来自葫芦科5个属(种和亚种)的叶绿体全基因组序列中的物种特有的4952个核苷酸变异位点作为分子性状编制分子鉴定检索表,供试样品得到成功鉴定。物种特有变异位点的数量和核苷酸构成存在属(种)间差异。马瓟瓜Cucumis melo subsp. agrestis (1753)和黑子南瓜Cucurbita ficifolia (1542)的特有变异位点的数量显著多于西瓜Citrullus lanatus (727)、藏瓜Indofevillea khasiana (623)和罗汉果Siraitia grosvenori (307)。罗汉果的特有变异位点的数量最少。马瓟瓜的特有变异位点中,T的比例(29.78%)均高于A、C或G (22.48%~24.30%)。黑子南瓜的特有变异位点中,A的比例(19.52%)低于T、C或G (24.97%~28.15%)。西瓜的特有变异位点中,A或T的比例(18.57%或21.46%)低于C或G (30.67%或29.30%)。藏瓜的特有变异位点中,T的比例(20.55%)低于A、C或G (25.04%~27.61%)。罗汉果的特有变异位点中,C的比例(21.82%)低于A、T或G (25.73%~26.71%)。结果显示,叶绿体基因组的单核苷酸变异位点信息,可用于葫芦科植物资源遗传多样性的分子鉴定。调查了中国过去120多年来葫芦科植物标本的收集现状,讨论了存在的问题与对策。本研究对于葫芦科植物种质资源的保护和利用以及相关产业的发展具有重要价值。

葫芦科作物离体雌核发育技术研究进展

单倍体或双单倍体对作物改良、遗传育种具有重要意义,对提高单倍体的诱导频率、建立高效稳定的离体雌核诱导体系至关重要。而常规育种周期长、工作量大,且遗传性状存在不稳定性。在葫芦科作物中通常通过未授粉子房、胚珠离体培养的途径产生单倍体或双单倍体植株,从而获得纯合的自交系,使基因快速纯合,极大地缩短育种年限。对葫芦科作物离体雌核发育技术进行了综述,影响离体雌核发育结果的主要因素有供体植株的基因型、培养基及添加的外源激素、黑暗热激与预冷处理方式、播种季节、子房发育时期等。同时也概括了再生植株的倍性与加倍方法,为后续葫芦科作物离体雌核发育的研究提供参考依据。

葫芦科作物遗传多样性研究进展

葫芦科作物是世界第四大重要的经济作物,由115个属960个种组成,拥有丰富的种质资源。随着人们对产量和品质需求的提升,如今市场上葫芦科作物的栽培品种逐渐趋于同质化,种质资源遗传多样性变窄。系统研究葫芦科作物遗传多样性可以更全面、系统地发掘种质资源信息,对促进育种工作的进展发挥关键作用。主要介绍葫芦科作物的起源与系统进化关系、种质资源收集情况,并归纳总结葫芦科作物遗传多样性的相关研究,尤其是黄瓜、南瓜、西瓜、甜瓜和冬瓜的遗传多样性研究进展与育种创新等主要成果,以期为葫芦科作物的多样性利用和育种奠定坚实的基础。

采用SSR和RAPD标记研究黄瓜属(葫芦科)的系统发育关系

野黄瓜Cucumishystrix ( 2n =2 4 )是在亚洲发现的第一个染色体基数为 1 2的黄瓜属物种。这一发现对现行的以染色体基数和地理分布为基础的黄瓜属分类系统提出了质疑。采用SSR和RAPD两种分子标记对黄瓜属 2 2份不同类型材料的亲缘关系进行了研究。结果表明 ,野黄瓜C .hystrix与黄瓜C .sativusvar.sativus( 2n =1 4)间的遗传距离 (SSR :0 .5 9,RAPD :0 .5 7)小于其与甜瓜C .melovar.melo( 2n =2 4 )间的距离 (SSR :0 .87,RAPD :0 .70 )。SSR计算的各物种间遗传距离值高于RAPD的结果 ,线性方程为y=0 .85 9x + 0 .1 41 ,但两者相关性较好 ,r=0 .94。综合 1 0 9个SSR位点和 398个RAPD条带对 2 2份材料进行聚类分析 ,共分为两群 :CS群 (黄瓜、西南野黄瓜C .sativusvar.hardwickii、C .hytivus及野黄瓜C .hystrix)和CM群 (甜瓜、菜瓜C .melovar.conomon、野生小甜瓜C .melossp.agrestis及非洲角黄瓜C .metuliferus)。

葫芦科化学分类学

葫芦科为全世界约有110～122个属,775～960种的大科,我国有38属,约150种.该科植物中许多种类作为栽培植物,用作观赏、果蔬或药用,其化学成分十分复杂,大多数属中具有葫芦素类化合物.由于长期的栽培和人为繁育,化学成分的组成变得更加复杂,而化学成分的研究也不是十分全面,难以找到规律性.本文在葫芦科化学成分研究的基础上,探讨了其化学成分与各个属植物之间的相互联系.本文的讨论对整个葫芦科的化学分类学特征的化合物很难确定,但从化学系统学的角度,以葫芦科各个属的化学成分研究结果为基础,结合分类学的分属依据,讨论了葫芦科近缘属间关系,化学成分的结构类型基本上支持Takhtajan的葫芦科分类系统.

葫芦科蔬菜种质资源对南方根结线虫的抗性评价

根据不同种质的来源地、农艺性状等背景信息，从国家蔬菜种质资源中期库中选取具代表性的444份主要瓜类作物地方品种，分属葫芦科7个属的13个种或变种，采用病土接种法进行苗期根结线虫抗性鉴定，得出了不同葫芦科作物对南方根结线虫的抗性分布范围。忽略基因型差异，不同作物的平均病级指数从小到大的顺序为：冬瓜、西瓜、丝瓜、节瓜、苦瓜、越瓜、甜瓜、菜瓜、瓠瓜、黄瓜、中国南瓜、印度南瓜、美洲南瓜。通过抗性鉴定，共获得27份抗根结线虫种质（病级指数1-2），包括12份冬瓜、3份苦瓜、7份丝瓜和5份西瓜。

葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人设计与试验

为提高葫芦科穴盘苗嫁接机器人的人均操作效率,在原先机器的基础上优化改进,设计了葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人,并进行了效率提高的理论分析,通过分析得出,所设计的葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人的人均操作效率与操作者的操作熟练度呈负相关的关系,理论上,设计的单人操作嫁接机器人人均操作效率比改进前提高1倍。通过试验得出,在种苗质量有保证的前提下,机器嫁接成功率可达95%,嫁接速度可达455株/h,实际作业的人均操作效率提高了50%以上。

江苏省葫芦科作物西瓜花叶病毒的分子鉴定和序列分析

[目的]对江苏各地具典型褪绿花叶症状的多种葫芦科作物是否为西瓜花叶病毒（Watermelon mosaic virus,WMV）侵染进行分子鉴定,明确该病毒在江苏的遗传分化.[方法]提取样品总RNA,利用西瓜花叶病毒的cp基因特异性引物进行RT-PCR扩增,克隆测序,应用DNASTAR和Clustal X软件进行序列分析.[结果]来自南瓜、瓠瓜、西瓜和西葫芦的11个分离物的RNA模板中均检测到1200 bp左右的片段;序列测定表明该片段含1154个核苷酸,包含完整的编码281个氨基酸的WMV-cp基因.序列比对结果表明,11个分离物和来自不同地区的17个分离物WMV-cp基因核苷酸和推导的编码CP蛋白氨基酸序列同源性分别为90.5％～100.0％和92.9％～100.0％.[结论]WMV的遗传变异与地缘相关性较强而与寄主相关性较弱.江苏分离物WMV-CP氨基酸均具有蚜传株系的特征结构域DAG,暗示其田间流行与蚜虫有关.

两种葫芦科病毒的分子检测和致病性研究

小西葫芦黄化花叶病毒 (ZYMV)和黄瓜花叶病毒 (CMV)是浙江及其周边地区侵染葫芦科植物最主要的病毒种类。本文通过RT PCR和基因克隆 ,获得了侵染南瓜的CMV杭州分离物 (HZ0 1S10 )的 3' 端序列 ,通过CP氨基酸序列同源性分析 ,确定其属于CMV亚组I;分别以3 2 P标记的ZYMV和CMV基因组cDNA作为探针 ,用RNA点杂交方法定点检测了浙江地区自然感病的葫芦科作物中以上 2种病毒的发生情况。ZYMV和CMV在葫芦科作物上的发生表现出显著的季节性差异 :夏季CMV发生普遍 ,只有部分南瓜和甜瓜感染ZYMV ;ZYMV则主要发生在秋季 ,同一时期未检测到CMV。此外 ,幼苗期接种试验显示 :以上 2种病毒对西葫芦 (早青一代 )、丝瓜 (中长 )、黄瓜 (津绿 4号 )的致病性存在明显差异 ,供试西葫芦对ZYMV比较敏感 ,供试丝瓜对CMV更敏感 ,而供试黄瓜品种对以上 2种病毒均表现抗病。

葫芦科瓜类作物分子标记辅助育种研究进展

综述了几种常用分子标记在葫芦科瓜类作物遗传图谱构建、重要性状基因定位、遗传多样性及亲缘关系分析、分子标记辅助选择及在葫芦科遗传育种中的应用,对目前葫芦科遗传育种中应用分子标记技术存在的问题和解决方案进行了探讨,并对葫芦科分子标记辅助育种的前景做了展望。

B型烟粉虱在四种葫芦科寄主植物上的发育和繁殖

研究了B型烟粉虱在4种葫芦科寄主植物黄瓜、节瓜、苦瓜和丝瓜上的发育和繁殖特性.结果表明,B型烟粉虱在节瓜上的世代发育历期最短,为19.3d,在苦瓜上的世代发育历期最长,为29.0d;世代存活率在黄瓜上最高,为92.85%,在苦瓜上最低,为53.08%;平均单雌产卵量在黄瓜上最多,为187.4粒,苦瓜上最少,为30.0粒;雌成虫寿命以在黄瓜上最长,为25.2d,在苦瓜上最短,为10.9d.B型烟粉虱在黄瓜、节瓜、苦瓜和丝瓜上的内禀增长率(rm)分别为0.1453、0.1429、0.0616和0.1055.综合比较4种葫芦科植物,黄瓜是B型烟粉虱的最适宜寄主.

中国大陆葫芦科一归化属——野胡瓜属

报道了中国大陆葫芦科一归化属——野胡瓜属.

葫芦科药用植物甾醇类成分研究进展

我国葫芦科药用植物资源丰富,入药部位广泛,富含植物甾醇类、三萜类、脂肪酸类、糖和苷类等多种类型的化学成分。其中,植物甾醇多和油脂类成分共存于种子和花粉中,具有和胆固醇相似的化学结构,可降低血液中的胆固醇含量,因而在市场上广泛应用于功能性食品。本文对我国常见的葫芦科药用植物中植物甾醇的结构、特征的核磁共振数据及药理作用进行了归纳总结。

葫芦科主要瓜类作物EST-SSR标记的开发与应用

与基因组SSR(gSSR)相比,基于EST开发的SSR(EST-SSR)成本低,物种间通用性更强,同时EST-SSR来源于基因编码区,可以作为功能基因的直接标记,因此EST-SSR的开发和应用逐渐受到人们的重视。就葫芦科主要瓜类作物(西瓜、甜瓜和黄瓜)EST-SSR的研究进展进行回总结,并预测和探讨了EST-SSR标记的发展趋势,以期为今后该种新型分子标记在瓜类作物上的应用提供参考。

江苏省主要葫芦科作物病毒种类及分布

葫芦科作物在江苏省蔬菜作物生产中具有重要的地位。为明确江苏省葫芦科作物上主要病毒的种类和分布,本研究于2019年6月-2020年11月在江苏省内7个地区的7种葫芦科作物上共采集了693份样品,采用分子生物学方法对样品进行了检测鉴定。结果共检出9种病毒,以马铃薯Y病毒属病毒最为常见,其中小西葫芦黄花叶病毒(ZYMV)在各地区的检出率最高,在各个物种中的检出率也较高。检测结果还显示,在各个地区的各种作物上普遍存在复合侵染现象,复合侵染中病毒种类最多达4种,ZYMV和西瓜花叶病毒(WMV)的复合侵染率最高。本研究结果有助于了解江苏省内葫芦科作物病毒病的发生情况,为有效预防和控制病毒病害的发生和传播提供理论依据。

葫芦科蔬菜对丛枝菌根真菌依赖性的研究

在盆栽条件下试验研究了5种葫芦科(Cucurbitaceae)蔬菜对2种丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza,AM)真菌的依赖性。结果表明,AM真菌Glomus mosseae(G.m)和Gigaspora rosea(Gi.r)均能有效地促进葫芦科蔬菜的生长,显著增加叶面积和植株干物质量,提高叶片的光合速率,降低气孔阻力。供试葫芦科蔬菜对菌根的依赖程度顺序为黄瓜>西瓜>苦瓜>葫芦>南瓜。5种葫芦科蔬菜对AM的依赖性与AM真菌对根系的浸染率呈正相关关系,符合直线回归方程:y=117.19+0.7468x。

辐射花粉技术在葫芦科诱导单倍体上的应用

由于传统的花药和花粉小孢子培养难以在葫芦科中获得单倍体,因此采用辐射花粉结合离体挽救诱导雌核发育单倍体是一种值得借鉴的有效方法。鉴于目前国内这方面的报道极少,本文就该技术的方法和影响因素加以概述。

DNA条形码(ITS2)在葫芦科鉴定中应用价值的评估

探讨在纳入分析数据时,数据信息的选择对ITS2序列作为DNA条形码在葫芦科植物中鉴定能力的影响。首先,建立由葫芦科植物ITS2序列组成的3个资料组,其中Dataset1为实验样本,Dataset2由实验样本及Gen-Bank数据库样本组合,Dataset3为从Dataset2中去除部分序列后所得。通过比较3个资料组的种间、种内的变异、Barcoding Gap及鉴定成功率,评估纳入分析的数据选择差异对ITS2鉴定能力的影响。结果显示ITS2序列在3个资料组属水平上的鉴定成功率均达到100%;种水平上,用BLAST1法鉴定成功率分别为100%、67.8%、90.6%,Nearest Distance法鉴定成功率分别为100%、52.5%、66.5%。可见纳入分析的数据选择有差异时,会导致鉴定成功率的较大变化。3个资料组中,ITS2分析仅有Dataset2的Barcoding Gap不够显著。因此对于DNA条形码分析中的数据纳入标准,值得进一步研究。

海南岛葫芦科蔬菜根结线虫种类鉴定

运用比较形态学、同工酶和mtDNA-PCR对采自海南岛4个市县的葫芦科蔬菜根结线虫进行鉴定,结果发现5个种群均存在象耳豆根结线虫(Meloidogyne enterolobii)。该种线虫是葫芦[Lagenaria siceraria (Molina) Standl]和丝瓜[Luffa cylindrica (Linn.) Roem]上的新记录种,文昌和陵水属其首次被报道的分布地区。有2个样本表现为象耳豆根结线虫和南方根结线虫(M.incognita)的混合种群。