利用CRISPR/Cas9技术编辑OsOFP30基因创制水稻粒型突变体

【目的】研究水稻OFP家族转录因子OsOFP30对粒型的影响,创制新的粒型突变材料,为水稻粒型改良提供参考。【方法】以粳稻品种中花11为受体材料,利用CRISPR/Cas9技术对OsOFP30基因进行定向编辑;通过T_(0)、T_(1)和T_(2)代连续筛选,获得3类无外源片段插入的纯合突变体(长片段删除突变OsOFP30^(-89)、单碱基插入突变OsOFP30^(+1G)和OsOFP30^(+1A));分析粒型变异,进行生物信息学和测序分析,初步确定粒型变异原因。【结果】与野生型相比,3类突变体的粒宽和千粒重都显著降低,OsOFP30^(-89)和OsOFP30^(+1G)仅粒长和粒厚显著降低,穗型指标与野生型无明显差异,OsOFP30^(+1A)的粒长和粒厚与野生型无明显差异,仅一次枝梗数显著低于野生型;生物信息学分析表明,这3类突变体均由移码突变导致的翻译提前终止所产生,OsOFP30^(-89)突变蛋白长度为252个氨基酸,OsOFP30^(+1G)和OsOFP30^(+1A)突变蛋白长度均为282个氨基酸,两者仅第323位的核酸序列存在G和A的单碱基差异,导致突变蛋白第108位产生丝氨酸和天冬酰胺的差别。【结论】初步判断OsOFP30基因可调控水稻粒型变异。本研究创制了新的粒型突变材料,可为水稻粒型改良育种提供参考。

广西柑橘黄龙病发生情况及黄龙病菌的遗传多样性分析

【目的】了解广西柑橘主产区黄龙病(Huanglongbing,HLB)危害情况及黄龙病菌(Candidatus Liberibacter asiaticus, CLas)的遗传多样性,为黄龙病的田间诊断和科学防控提供参考。【方法】对广西柑橘主产区8个地级市有代表性的柑橘园进行2个年度(2020和2021年)的跟踪调查并随机采集1048份柑橘叶片样品,利用qPCR技术对采集的样品进行CLas检测,并对阳性样品CLas菌株的基因组高变区的扩增产物进行测序,分析CLas菌株的遗传多样性。【结果】与2020年相比,除采自百色的柑橘样品CLas检出率2个年度保持不变(14.29%)外,2021年采自玉林、桂林、河池、梧州、南宁、贺州和来宾的柑橘样品CLas检出率均呈上升趋势,其中2021年采自梧州的柑橘样品CLas检出率最高(52.94%)。不同种类柑橘的CLas检出率差异明显,2021年甜橙类、柚类、杂交柑类和金柑类的样品CLas检出率均较2020年升高,2个年度的宽皮柑橘类CLas检出率相同(14.29%)。不同症状类型的柑橘样品CLas检出率也存在较大差异,其中2021年采集的缺素黄化型样品CLas检出率最高(61.64%),其次是均匀黄化型(24.00%)和褪绿斑驳型(20.00%),无症状样品的CLas检出率亦高达11.54%,均较2020年的检出率增加。通过对CLas基因组高变区的PCR产物进行测序,发现CLas菌株存在丰富的遗传多样性,37株CLas菌株可聚为7个类群,与寄主柑橘的种类有一定关系,但其与症状类型及地理来源无明显的相关性。【结论】不同年份、地理来源、柑橘种类和症状类型的CLas检出率差异较大,且发病率有逐年上升趋势。田间缺素黄化型植株确诊为感染黄龙病的概率最大,其次是均匀黄化型和褪绿斑驳型,无症状植株也有很大概率感染黄龙病。CLas菌株存在丰富的遗传多样性,与寄主柑橘的种类有一定关系,但与症状类型及地理来源无明显的相关性。

芒果MiNAC7基因的表达模式及在开花和非生物逆境胁迫应答中的功能分析

NAC转录因子是植物中一个大的基因家族,在调控植物生长发育、信号传导、逆境胁迫响应等方面起重要作用。前期研究中,从芒果成花基因酵母文库筛选中分离获得1个NAC基因,命名为MiNAC7,本研究对该基因的生物信息学、表达模式和基因功能进行分析。生物信息学分析表明:MiNAC7基因位于10号染色体上,有4个内含子,5个外显子;MiNAC7基因编码区长度为1137 bp,编码379个氨基酸,理论等电点为4.88,蛋白质分子量为93.41 kDa,氨基酸序列中含有1个NAM保守结构域。系统进化树分析表明,芒果MiNAC7与阿月浑子PvNAC26亲缘关系最接近,同源性最高,氨基酸序列相似性为69.64%。启动子序列分析显示,MiNAC7基因的启动子区域包含光响应元件、赤霉素响应元件以及生长素响应元件等。表达分析显示,MiNAC7基因在童期组织的茎与芽中表达水平较高,在叶中表达很低,在成年期组织的茎中表达水平较高,在花和叶中表达很低。同时发现MiNAC7基因在营养生长期的叶片中表达水平较高,在成花转变期和花发育期的叶片中表达水平很低。超量表达的MiNAC7基因诱导转基因拟南芥出现晚花表型,在超量表达MiNAC7基因的拟南芥中显著降低了促花基因AtFT和AtAP1的表达水平,而AtFLC晚花基因的表达水平显著提高。逆境胁迫处理显示,超量表达MiNAC7基因的拟南芥提高了对干旱和盐的抗性,提高了对GA_(3)的抗性,但对ABA更敏感。本研究表明,芒果MiNAC7基因不仅影响成花也参与对非生物胁迫的应答,为深入研究MiNAC7基因参与调控芒果开花和逆境胁迫应答的基因调控网络奠定基础。

广西普通野生稻遗传多样性中心的确定与核心种质构建

【目的】确定广西普通野生稻Oryza rufipogon Griff.遗传多样性中心,构建普通野生稻核心种质资源,为广西普通野生稻资源保护利用提供参考资料。【方法】利用24对微卫星标记分析来自郁江流域、红水河流域、南流江流域和桂北山区的普通野生稻623份材料的遗传多样性;采用逐步聚类法构建10%和5%的广西普通野生稻核心种质。【结果】24个SSR位点总共检测到114个等位基因。平均等位基因数为4.75,平均有效等位基因数为3.000 1,Shannon信息指数为1.180 1,平均期望杂合度为0.638 8。9个居群遗传多样性指数为:邕宁居群>临桂居群>扶绥居群>容县居群>贵港居群>平南居群>古棚居群>五里塘居群>博白居群。4个区域的多样性指数为:郁江流域>桂北山区>南流江流域>红水河流域。广西普通野生稻资源5%的核心样本共31份,其中邕宁居群有14份,扶绥居群有12份;邕宁居群和扶绥居群分别占本居群分析样本的5.76%和18.75%,是核心样本的主要来源。【结论】郁江流域是广西普通野生稻多样性中心;邕宁居群的普通野生稻地理分布广、种类丰富,而扶绥居群遗传多样性异常丰富,它们是核心样本的主要来源,也是值得特别关注和重点保护的重要区域。

水分和氮磷钾胁迫处理苗期水稻对褐飞虱抗性的影响

【目的】探究水源和食物对褐飞虱死亡速率的影响,探究不同浓度养分处理下的水稻幼苗对褐飞虱的抗性和趋避性,为综合应用田间水肥管理防治褐飞虱提供理论依据。【方法】以感虫水稻品系‘9311’和抗性品系‘BPHR96’为供试材料,观察不同的水源和食物处理(取食‘9311’茎段,取食‘BPHR96’茎段,有水源的饥饿胁迫以及无水源的饥饿胁迫)对褐飞虱死亡率的影响。在玻璃温室内开展水培试验,设置不同浓度营养液培养水稻幼苗,测定幼苗分蘖数、株高、根长、地上部鲜质量和根鲜质量5个表型性状;并观察侵染后褐飞虱的存活数量、增质量率、蜜露排泄量以及寄主选择数量。【结果】无食物的情况下,褐飞虱死亡率上升迅速;无水源饥饿胁迫处理的褐飞虱在接虫后48 h全部死亡;接虫216 h时,有水源饥饿胁迫处理的死亡率达到96.8%,取食‘BPHR96’的死亡率达到85.0%,而取食‘9311’的死亡率也始终维持较低水平(44.3%)。营养液水培试验发现,与对照和高浓度氮磷钾营养液处理相比,低浓度氮磷钾营养液虽然对水稻幼苗的生长有所抑制,但能显著降低褐飞虱的存活数量、增质量率、蜜露排泄量以及寄主选择数量,且抗性水稻品系的效应更为明显。相比于低浓度钾营养液处理,对照和高浓度钾营养液处理能显著促进水稻幼苗的生长,但未发现钾浓度对褐飞虱的取食响应有显著影响。【结论】充足的水分是保证褐飞虱维持生命活动的首要因素,其次才是食物的适口性。低浓度氮磷钾处理能够降低褐飞虱对水稻的危害,高浓度氮磷钾处理则利于褐飞虱的侵害,水稻大田生产过程中可通过水肥管理对褐飞虱进行综合防治。

7 个品种芒果花的挥发性化合物比较与分析

花朵挥发物是传粉昆虫和食花害虫定位花朵的嗅觉线索,不同品种间花朵挥发物含量组分的差异影响昆虫的选择行为多有报道。芒果依赖昆虫传粉,且易受食花害虫为害。而不同品种芒果花的挥发性化合物尚无报道,不利于引诱剂/趋避剂的开发。因此,本研究利用动态顶空吸附法收集四季蜜芒、台农1号、桂热82号、凯特芒、红芒6号、红象牙、金煌芒的花朵挥发物,运用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)鉴定分析其挥发性成分的组成差异和相似度。结果表明:7个品种芒果花挥发物共鉴定出挥发性成分115种,其中萜烯类44种、烷烃类30种、酯类16种、醇类16种、酮类5种、醛类3种、酚类1种。四季蜜芒、台农1号、桂热82号、凯特芒、红芒6号、红象牙和金煌芒的挥发性成分分别为82、49、46、49、60、49和59种。7个品种芒果花挥发物的共有成分有14种,分别为α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、β-月桂烯、3-蒈烯、α-萜品烯、D-柠檬烯、β-罗勒烯、萜品油烯、1-石竹烯、大牛儿烯D、邻-异丙基苯、苯甲酸乙酯和2-丙基-1-戊醇;特异性成分有33种,其中四季蜜芒有24种,台农1号有4种,金煌芒有2种,桂热82号、红芒6号和凯特芒各有1种。7个品种芒果花的挥发物中以萜烯类(46.15%~89.41%)、醇类(2.01%~23.58%)、酯类(3.34%~14.67%)、烷烃类(2.27%~13.75%)的相对含量较多。其中萜烯类含量较高的有α-蒎烯、3-蒈烯和萜品油烯,醇类含量最高的是芳香醇,酯类中含量最高的是苯甲酸乙酯,烷烃类中含量最高的是环己硅氧烷。7个品种芒果花挥发物间的关系最近的是四季蜜芒和金煌芒,相似度达0.862,最远的是四季蜜芒与红象牙,相似度为0.255。本研究结果为后续花朵挥发性气味介导的传粉昆虫和食花害虫对芒果不同品种的选择偏好性研究提供参考依据。

不同基因型甘蔗种质资源的表型遗传多样性（英文）

为探明甘蔗原种和地方种的遗传多样性和亲缘关系,以期筛选出优良甘蔗种质和优良杂交亲本。该研究对18份甘蔗原种和地方种的14个数量性状进行了表型遗传多样性分析。结果表明:通过14个数量性状的变异系数(coefficient of variance,CV)和性状之间的相关分析,18份甘蔗原种和地方种的数量性状遗传变异主要来自甘蔗蔗糖分、单茎重、叶宽、茎径和纤维分;对14个数量性状进行主成分分析提取获得了4个主成分因子,分别命名为"品质因子"、"生长因子"、"成熟度因子"和"光合因子",主成分因子累积贡献率达83.482%;进一步通过对主成分因子开展综合评价分析,获得数量性状综合表型高于平均水平的10份材料,依次为Sampana→甜圪塔→合庆草甘蔗→桂林竹蔗→坦桑尼亚→芒戈→古芝蔗→大岛再来→托江红→春尼;聚类分析基于不同的遗传距离可将18份种质聚为5个类别,潜在的优良杂交组合是Sampana和甜圪塔或Sampana和合庆草甘蔗,表明在甘蔗遗传育种亲本选择上既要考虑各性状主要因子的互补,又要保持一定的遗传距离。该研究认为,在甘蔗育种工作中,利用因子分析法进行表型遗传多样性分析,将更加有助于亲本和杂交组合的选择。

棉花AP2/ERF转录因子Gh TINY2负调控植株抗盐性的功能分析

棉花属于相对耐盐作物,但高盐胁迫同样会造成棉花产量和纤维品质的大幅下降。深入挖掘抗盐基因并解析棉花响应盐胁迫的分子机理,对加快棉花抗盐遗传改良育种进程具有重要意义。本研究从棉花响应盐胁迫的转录组数据中鉴定到一个受盐诱导极显著下调表达的AP2/ERF转录因子GhTINY2,并分析了GhTINY2超表达拟南芥的抗盐表型和各生理指标。结果显示,在盐胁迫下,GhTINY2超表达植株的种子萌发率显著下降;脯氨酸、可溶性糖、叶绿素含量等均显著减少;多个盐胁迫响应基因显著下调表达;因而表现出更为严重的叶片萎蔫枯黄表型。通过分析GhTINY2超表达拟南芥中的RNA-seq数据,发现差异表达基因(DEGs)富集到叶绿素代谢、刺激响应等生物过程中,且DEGs均呈下调表达趋势。此外,在棉花中通过病毒诱导的基因沉默(VIGS)试验沉默GhTINY2后,TRV:GhTINY2植株在盐胁迫下叶绿素和脯氨酸含量显著增加,从而增强了棉花的抗盐性。综上,GhTINY2是棉花中一个负调控盐胁迫抗性的重要基因,未来将有望通过现代基因工程技术利用GhTINY2创制耐盐棉花材料。

转录因子GhWRKY41促进水杨酸合成增强棉花对黄萎病菌的抗性

棉花是我国最重要的经济作物之一,但其产量和品质受黄萎病菌危害而大幅度下降。挖掘棉花黄萎病抗性相关基因并解析其分子机制,对加快棉花抗黄萎病育种进程具有重要意义。前期研究鉴定到一个在多个抗病棉花品种中均受黄萎病菌诱导显著上调表达的WRKY基因GhWRKY41,该基因通过激活苯丙烷代谢增强棉花对黄萎病菌的抗性。本研究进一步分析了GhWRKY41在不同激素处理下的诱导表达模式,利用病毒介导的基因沉默(VIGS)技术验证了GhWRKY41的抗病功能,并利用前期已创制的GhWRKY41转基因棉花株系‘Jin668’测定了其内源植物抗病激素含量。结果显示,GhWRKY41受水杨酸(SA)、Me-JA和H_(2)O_(2)诱导均显著上调表达;GhWRKY41被沉默后可削弱棉花对黄萎病菌的抗性;SA含量在GhWRKY41超表达棉花中显著增加,而在GhWRKY41干涉棉花中则明显减少。RT-qPCR分析显示,SA合成基因GhSID2及SA信号转导基因GhNPR1、GhPR1、GhPR5的表达水平在超表达植株中明显上调,而在干涉植株中则显著下降。ChIP-qPCR和双荧光素酶报告基因试验结果表明,GhWRKY41可结合并激活GhSID2、GhPR1和GhPR5的表达。此外,外施SA可明显提高棉花的黄萎病抗性。综上表明,GhWRKY41可通过促进棉花中内源植物激素SA的合成来增强植株的黄萎病抗性,这一结果完善了GhWRKY41在棉花抵御黄萎病菌过程中的生物学功能,为未来利用黄萎病抗性基因创制棉花抗病材料提供了理论基础。

芒果SEPALLATA3基因的生物信息学与表达分析

SEPALLATA3(SEP3)属于MADS-box基因家族,与植物的成花时间和花器官分化有关。在本研究中,从芒果转录组数据中挖掘获得了2个MiSEP3s基因,分别命名为MiSEP3-1和MiSEP3-2。生物信息学分析显示,MiSEP3-1和MiSEP3-2基因的基因组DNA长度分别为4189 bp和3721 bp,2个基因的开放阅读框长度一致均为732 bp,编码244个氨基酸,蛋白质分子量分别为59.29 kD和59.28 kD。2个MiSEP3s的氨基酸序列中含有典型的MADS结构域和K-box结构域。启动子序列分析显示,2个MiSEP3s基因启动子均包含光响应元件、激素响应元件、逆境响应元件和转录因子结合位点,但调控元件种类和数量存在差异。基因表达模式分析显示,2个MiSEP3s基因在营养期的茎、叶和芽中表达量较低,但在成花转变后期的芽中持续上调表达,在花中达到表达高峰。该结果为MiSEP3基因功能的研究提供参考。

广西杧果传粉昆虫调查及诱蝇授粉试验研究

为探明广西杧果传粉昆虫种类及明确蝇类对杧果授粉效果的影响,开展了杧果产区杧果传粉昆虫调查、诱蝇材料筛选、蝇类日访花规律和诱蝇授粉等试验。结果表明,南宁市杧果产区发现2目7科13种传粉昆虫,百色市田东县发现6目15科19种传粉昆虫,主要为双翅目和膜翅目昆虫。综合停留时间和数量分析,两地的主要传粉昆虫种类有一定的差异,南宁产区的主要传粉昆虫为大头金蝇、黑带食蚜蝇、斑眼食蚜蝇和羽芒宽盾食蚜蝇,田东产区的主要传粉昆虫为大头金蝇、家蝇、黑带食蚜蝇和铜绿蝇,大头金蝇是最主要的传粉昆虫,占调查果园授粉昆虫总数的27.30%以上。猪粪+鱼内脏处理的诱蝇效果最好。13:00—14:00是蝇类访花的高峰时段,晴天有利于蝇类访花,而阴雨天不利于蝇类访花,且距离诱蝇盒越近,诱蝇访花效果越好。花期诱蝇可以促进杧果授粉受精,增加单株结果数和正常果数,降低无胚果率。

基于广西普通野生稻染色体片段代换系的落粒性QTL鉴定及相关主效QTL定位

【目的】挖掘广西普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)蕴藏的落粒性基因,为广西普通野生稻进化及栽培稻起源等研究提供参考依据。【方法】通过杂交、回交和分子标记辅助选择(MAS)等方法构建广西普通野生稻DP30和DP15的染色体单片段代换系(CSSLs)群体(DP30-CSSLs和DP15-CSSLs),对CSSLs群体进行落粒性鉴定和数量性状位点(QTL)分析;并以筛选出的强落粒性代换系Y99(CSSL-Y99)与受体亲本93-11杂交构建次级F2群体,对落粒性相关QTL进行定位。【结果】构建出由144个CSSLs组成的DP30-CSSLs群体和由59个CSSLs组成的DP15-CSSLs群体。DP30-CSSLs群体代换片段累计全长737.5 Mb,对DP30全基因组的覆盖率约为94.71%;DP15-CSSLs群体代换片段累计全长337.36 Mb,对DP15全基因组的覆盖率约为73.11%。从2个广西普通野生稻CSSLs群体中鉴定出12个落粒性CSSLs(CSSL-Y104、CSSL-Y68、CSSL-Y83、CSSL-Y328、CSSL-Y235、CSSL-Y64、CSSL-Y63-2、CSSL-Y303、CSSLY99、CSSL-Y106-3、CSSL-Z37和CSSL-Z38),检测出6个落粒性QTLs(qSH2.1、qSH4.1、qSH5.1、qSH9.1、qSH11.1和qSH11.2)。其中,q SH11.1的加性效应(-37.5)和表型贡献率(-23.4%)最高。利用在qSH11.1所在区间内开发的6对InDel分子标记(M1、M2、M3、M4、M5和M6)对从次级F2群体进行基因型分析,筛选出4个重组单株(43、167、128和136),并将落粒性主效QTL qSH11.1定位于第11染色体M5~M6间约1.5 Mb的范围内。【结论】从构建的广西普通野生稻核心种质资源(DP30和DP15)CSSLs群体中检测出6个落粒性QTLs,主效QTL qSH11.1定位于第11染色体M5~M6间约1.5Mb的范围内,是新发现的落粒性QTL。

基于BSR-Seq对甘蔗脱叶性的研究和生物信息学分析

甘蔗的叶片是制糖过程中杂质的主要来源,育种过程中倾向于选育易脱叶的品种。为了研究甘蔗脱叶性相关的主效、稳定基因,本研究采用BSR-Seq技术,从‘ROC25’ב云蔗89-7’的F1后代中选取极端难脱叶品系和极端易脱叶品系的+6叶位叶鞘离区,分别构建混池,并和亲本一起进行RNA转录组测序分析,共得到60.46Gb的有效片段,4个样品的Q30值均在93%以上,GC含量都大于51%,与参考基因组R570比对,比对率都超过41%。4个样品共检测出4085个差异基因,候选区域定位于9号染色体上的4个位置,总长1.40 Mb,注释到基因86个,亲本间注释到的非同义突变15个,挖掘出2个主效差异基因(Sh09_g020620,Sh09_g020080),Sh09_g020080在亲本的表达差异和子代中是同向的,而Sh09_g020620在2个亲本和2个子代混池之间的差异是异向的,表明可能仅Sh09_g020080对易脱叶性有所贡献。选取BSR亚群体中极端易脱叶品系40-159和极端难脱叶品系5-94的+1~+7叶进行荧光定量分析,发现Sh09_g020080基因在单一品系的表达和子代混池的+6叶的表达是同向的。取另一个‘B35-9’בCP08-1553’的杂交后代个体中的极端易脱叶品系16-226和极端难脱叶品系16-224的+1~+7叶位的叶鞘离区进行荧光定量分析,结果显示Sh09_g020080在2个群体中+4、+5、+6叶位的表达都为易脱叶的品系高于难脱叶品系。注释显示Sh09_g020080具有σ因子活性,参与红光、远红光、蓝光反应。根据理化性质和蛋白质结构,推测Sh09_g020080编码蛋白具有4个保守区域,且具有积累叶绿素的作用。该研究为甘蔗脱叶相关主效候选基因的挖掘提出了新的见解。

芒果MiZAT10A和MiZAT10B功能分析

【目的】锌指蛋白(zinc finger protein,ZFP)在植物非生物胁迫应答中起重要的作用,研究两个锌指蛋白基因MiZAT10A和MiZAT10B转入拟南芥对盐、干旱、重金属以及外源激素等非生物胁迫的应答,为抗逆育种提供理论依据。【方法】利用在线软件PLACE和MEME分别对芒果MiZAT10A和MiZAT10B进行启动子顺式作用元件以及motif预测和分析,并利用TBtools软件和‘四季蜜芒’基因注释文件(GFF文件,未公开)绘制染色体定位图;通过实时荧光定量分析MiZAT10A和MiZAT10B的组织表达模式;构建芒果MiZAT10A和MiZAT10B超量表达载体,采用农杆菌花序浸染法转化模式植物拟南芥,观察并记录转基因拟南芥开花表型以及在盐、干旱、重金属以及外源激素脱落酸和赤霉素处理下的根生长情况。【结果】启动子顺式元件分析显示,两个基因的启动子区域都有许多光响应元件、激素响应元件和非生物胁迫响应元件。表达模式分析显示,MiZAT10A与MiZAT10B在芽和花中表达水平最高。MiZAT10A和MiZAT10B分别获得了9株和14株转基因拟南芥,开花表型分析显示,MiZAT10A和MiZAT10B转基因拟南芥提早开花。在盐胁迫、干旱胁迫和重金属胁迫以及GA3和ABA激素处理下,两个超量表达转基因拟南芥的根长显著长于WT。【结论】超量表达的MiZAT10A与MiZAT10B可使转基因拟南芥提前开花并提高其对盐、干旱、重金属及外源激素GA3和ABA的抗性。

籼稻材料570011抗褐飞虱基因的遗传分析及鉴定

【目的】发掘籼稻570011中抗褐飞虱主效基因,为培育抗虫水稻新品种提供基因资源。【方法】采用苗期集团法对抗性亲本570011和感虫亲本9311杂交后代F3群体进行表型鉴定,结合F2群体基因型,使用作图软件构建染色体的局部遗传连锁图,对目标区段抗性位点进行检测和遗传效应评估。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析定位区间内最可能的候选基因,并对其基因组序列进行测序,比较对应CDS和氨基酸序列并进行系统进化树分析。【结果】籼稻570011在苗期对褐飞虱表现高抗,且对褐飞虱有明显的抗生性和趋避性。统计发现F3群体抗虫株系数(抗性值<7)∶感虫株系数(抗性值≥7)为89∶35,卡方检验表明符合一对显性基因的分离规律。基因定位发现在第4染色体标记4M18.675和4M24.64之间的39 cM区域内检测到一个褐飞虱抗性位点,可能是已克隆基因BPH6的等位基因。qRT-PCR分析表明570011中Os04g35210(BPH6等位基因)在褐飞虱取食后表达量显著高于感虫材料9311。570011中Os04g35210基因与BPH6的CDS和氨基酸序列同源性分别达到99.08%和97.96%,系统进化树分析发现两者的亲缘关系最近,表明该抗性基因是BPH6的等位基因。【结论】籼稻材料570011是一份高抗褐飞虱种质,其抗性表型受一个主效基因控制。该基因的发掘丰富了BPH6的等位型和抗源来源,为抗虫水稻育种提供新抗源。

低温胁迫下外源ABA对甘蔗幼苗抗寒性及内源激素的影响

为探讨外施ABA(脱落酸)对甘蔗抗寒性的影响,以抗寒性强的甘蔗品种桂糖28号和抗寒性弱的甘蔗品种园林6号为材料,喷施100μmol/L ABA于甘蔗幼苗叶片,12 h后进行低温胁迫,然后于不同时间采叶样,研究甘蔗幼苗在低温胁迫和ABA处理下叶片细胞膜透性、丙二醛(MDA)、脯氨酸及内源激素含量的变化。结果表明:低温胁迫下,甘蔗幼苗细胞膜受破坏,GA3(赤霉素)含量下降;丙二醛、脯氨酸、ABA含量及相对电导率、ABA/GA3、ABA/IAA和ABA/ZR升高。外施ABA能有效缓解低温胁迫对细胞膜的影响,降低MDA、GA3含量,提高脯氨酸、ABA含量及ABA/GA3,从而提高甘蔗幼苗的抗寒性。低温胁迫下,植株体内低MDA、GA3含量,高脯氨酸、ABA含量及高ABA/GA3值是甘蔗高抗寒性的重要生理基础。

低温胁迫对不同抗寒性甘蔗品种幼苗叶绿体生理代谢的影响

土培桶栽抗寒品种GT28与不抗寒品种ROC22,测定正常(28℃)和低温(4℃)条件下甘蔗幼苗叶片的质膜透性、叶绿素荧光参数等相关生理指标。结果表明,低温与正常条件下相比,两品种幼苗叶片的膜透性显著增大,且ROC22增幅较大;初始荧光(Fo)、非光化学猝灭系数(NPQ)显著上升,最大光能转化效率(Fv/Fm)、反应中心激发能捕获效率(Fv'/Fm')、光化学猝灭系数(qP)、PSII实际量子效率(ΦPSII)均下降,以ROC22降幅较大;叶绿体希尔反应活力、Mg2+-ATPase、Ca2+-ATPase活性下降,叶绿体中丙二醛(MDA)含量增加,以ROC22变幅较大;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性均上升,GT28的增幅比ROC22显著。上述参数与品种抗寒性密切相关,GT28比ROC22抗寒性更强。

甘蔗–绿豆间作压青还田和施氮水平对甘蔗性状的影响

【目的】探讨甘蔗Saccharum officinarum-绿豆Vigna radiata间作和不同施氮水平对甘蔗生长、产量及氮素营养的影响,为甘蔗合理间作提供参考依据。【方法】试验设计3种种植方式(绿豆单作、甘蔗单作、甘蔗–绿豆间作压青还田)和3个施氮水平(不施氮、减量施氮、常规施氮),测定甘蔗不同时期的生长性状。【结果】种植方式和施氮水平都显著影响甘蔗的分蘖数、干物质量、氮素吸收量、有效茎数和蔗茎产量;种植方式显著影响甘蔗的出苗数;施氮水平×种植方式显著影响甘蔗的有效茎数、成茎率、收获期干物质量和氮素吸收量。与甘蔗单作处理相比,间作处理使甘蔗出苗数和分蘖数分别降低了9.61%～10.52%和10.30%～11.05%,使有效茎数、干物质量、氮素吸收量和蔗茎产量分别提高了0.15%～14.28%、14.28%～34.76%、24.00%～29.58%和15.88%～20.16%。对于间作处理,甘蔗生长80 d的土地当量比为1.47～1.53,甘蔗收获期的土地当量比为1.76～1.94,甘蔗的竞争能力大于绿豆。与常规施氮的单作甘蔗相比,减量施氮的间作处理不会降低甘蔗的蔗茎产量和土壤氮素营养。【结论】甘蔗–绿豆间作处理能提高土地当量比和土壤氮含量,促进甘蔗生长,提高甘蔗产量和氮素吸收。

甘蔗苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)的克隆和表达分析

【目的】克隆甘蔗的苯丙氨酸解氨酶基因(PAL),分析其序列特征及其在不同组织和5种胁迫条件下的表达情况,为此基因在甘蔗抗逆育种中的应用提供理论支撑。【方法】利用串联飞行时间质谱仪对差异表达蛋白质进行质谱鉴定分析,通过RT-PCR和RACE技术从甘蔗品种新台糖22号(ROC22)中克隆PAL,以生物信息学方法对其序列进行预测分析,利用real-time PCR分析PAL在不同组织和不同胁迫条件下的表达特性。【结果】克隆获得甘蔗PAL,命名为ScPAL,GenBank登录号为KC172559。该cDNA全长2 590 bp,含有1个2 115 bp的完整开放阅读框(ORF),编码704个氨基酸。序列分析表明,其包含典型的PAL酶活性中心序列(GTITASGDLVPLSYIA),与其它植物的PAL蛋白有很高的相似性。系统进化树分析显示,甘蔗ScPAL与高粱的PAL蛋白亲缘关系较近。real-time PCR分析表明PAL为组成型表达,在根中的表达量最高,是叶中表达量的66倍。其在低温(4℃)、聚乙二醇(PEG)、NaCl和H2O2四种外源胁迫下均诱导表达,但表达模式不同。【结论】从甘蔗品种ROC22中克隆获得苯丙氨酸解氨酶基因(ScPAL),是典型的PAL家族成员,推测其参与了甘蔗抗黑穗病过程,且在甘蔗抗寒、抗旱和抗盐胁迫过程也起到某种作用。

水稻主要农艺性状的QTL分析

【目的】通过对水稻Oryza sativa主要农艺性状的遗传研究，挖掘优异主效QTL，为利用分子标记辅助选择进行高产、优质育种提供理论基础．【方法】以粳稻品系中野1211与籼稻品系中大304构建的重组自交系群体188个家系为试验材料，利用该重组自交系群体构建的含有142个SSR标记分子连锁图，采用区间作图法对抽穗期、单株有效穗数、株高、穗长、每穗实粒数、每穗总粒数、结实率、穗着粒密度、粒长、粒宽、粒形、千粒质量和单株质量13个主要农艺性状进行早、晚季的全基因组QTL定位．【结果和结论】除株高没有检测到相关的QTL之外，其余的每个性状检测到的QTL数目为2～15个．12个性状共检测到73个QTL，分布于水稻的12条染色体上，其中仅在早季能检测到的有34个，仅在晚季能检测到的有23个，两季都能检测到的只有16个．单个QTL的贡献率在5.3％～28.4％之间，其中超过20％以上的有10个．检测到的新位点为12个．早晚两季在多数染色体的多处区段上均检测到多个紧密连锁的QTL．检测到的12个新位点为水稻主要农艺性状的QTL定位增加了新的遗传信息，重复检测到的16个QTL可用于水稻分子标记辅助育种．