半干旱地区不同生育期菊芋生长特性与气体交换特征

为了探讨半干旱地区不同生育期菊芋的生长特征和气体交换特性,加快菊芋高产品系选育进程。本文以菊芋块茎高产品系(LZJ004和LZJ119)和低产品系(LZJ018和LZJ188)为研究材料,研究不同生育期菊芋品系生长表型和光合生理基础。结果表明,各生育期菊芋高产品系株高、节长、叶片数及叶面积均高于低产品系。高产品系在花冠直径、花托直径、舌状花花瓣数量和花瓣长度方面分别比低产品系大44.94%、8.26%、12.11%和24.79%。高产品系净光合速率(P_n)高于低产品系。高产品系水分利用效率WUE(除根茎形成期外)高于低产品系,且整个生育期内高产品系水分利用效率变化不大。另外,菊芋高产品系Pn、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)对大气饱和水蒸汽压差(VPD)变化的敏感性小于低产品系。在整个生育期,菊芋高产品系表现出强的生长势和低的干旱胁迫敏感性,从而保证了地下块茎产量的高效形成。

半干旱地区菊芋品系植株表型与光合特性分析

为了加快半干旱地区的新型资源作物菊芋品种的选育进程,有必要探讨菊芋产量及相关性状表型和光合生理基础。选用本课题组收集和培育的4个品系(2个高产,2个低产品系),设置随机区组试验,比较菊芋高产和低产品系与产量形成相关的生物量累积、植株表型和光合特性的差异。结果表明,高产菊芋品系的地上生物量、块茎产量及根生物量显著高于低产品系;高产品系整体表现出明显的生长优势,其株高、基径、叶面积和叶片数均显著高于低产品系。气体交换参数分析表明,高产品系的光补偿点和暗呼吸速率显著小于低产品系,而其他各项参数差异不显著。相关性分析表明,菊芋块茎产量与株高、基径、叶面积、叶片数、地上生物量和根生物量呈显著正相关,而与光补偿点和暗呼吸速率呈显著负相关。建议多的叶片数、大的叶面积和发达的根系作为半干旱地区菊芋高产品系田间选育指标,而低的光补偿点和暗呼吸速率在高产品系选育中也具参考价值。

中国濒危植物金钱松转录组测序及生物信息学分析

金钱松是中国特有的孑遗单种属裸子植物,现存的自然种群数量很少,多被引种栽培,也是著名的庭院观赏树种。迄今为止,其遗传背景和基因组信息并不清楚,对于金钱松的保护及其遗传结构研究迫切需要基因组资源。采用Illumina HiSeqTM2500高通量测序平台对金钱松叶片进行转录组测序,经de novo组装共获得70 761条Unigene,平均长度为699 bp,N50的长度为1 300 bp,Q20和Q30序列分别占96.59%和91.29%。通过对7个不同的蛋白质和功能域数据库进行比对和功能注释,有43 674条Unigene(61.72%)注释成功。在GO数据库中,有28 355条Unigene按功能被划分成3大类56个小类,以执行生物过程的类区所占比例最多。通过KEGG pathway分析,有14 623条Unigene注释成功,发现了显著性富集的32条代谢通路,以代谢相关的基因最多。在KOG数据库中,有15 931条Unigene被分配到26个基因功能大类中,其中以参与一般功能、转录、翻译、修饰及蛋白运输的基因最为丰富。此外,利用MISA软件对转录组序列进行EST-SSR位点搜索与分析,共检测到2 260条Unigene含有2 462个EST-SSR位点,分布频率为3.48%,其中有180条序列含有一个以上EST-SSR位点,83条序列含有复合EST-SSR位点,以三核苷酸重复基元类型最为丰富,占42.53%(1 047个EST-SSR),重复次数主要以5~8次为主。这些重要的转录组序列为进一步了解金钱松生物学过程的分子机制提供了有价值的信息,并为未来的功能基因组分析、分子标记开发和群体遗传学分析提供了丰富的资源。

江西省青钱柳自然居群的群体遗传结构与基因流研究

【目的】青钱柳[Cyclocaryapaliurus(Batal.)Iljinsk.]是中国特有的单种属植物,具有与地理环境密切相关的遗传多样性和遗传分化。目前探究青钱柳群体遗传的研究很少,尤其是具有广泛分布的江西省这个独立生态单元。通过居群遗传学分析,能够获得其遗传多样性和遗传结构的相关信息,探究江西省青钱柳居群的遗传分化和基因流,进而选出广适性青钱柳种源,为该物种的保护开发提供科学参考。【方法】利用筛选出的8个多态性高的细胞核微卫星标记对江西省的26个自然居群283个个体进行荧光标记PCR,检测遗传多样性,推测其遗传结构,并计算不同组分之间的基因流迁移率。【结果】在江西省青钱柳自然居群中检测到较高水平的多态性(H_(E)=0.597、I=1.178),中度的遗传分化(F_(ST)=0.097)。Structure、UPGMA系统发育树和主成分分析(PCoA)聚类分析结果表明其遗传组分为3组,分别为N1、N2和N3。基于贝叶斯模拟和MCMC结果,发现这三者之间不管是历史基因流还是现代基因流都较大,且存在双向不对称的现象。【结论】江西省青钱柳自然居群遗传组分为3组,彼此之间具有较高的历史和现代基因流,而这可能是导致江西省青钱柳高水平遗传多样性的原因。另外,考虑到江西省青钱柳自然居群的遗传背景和开发利用现状,建议种质资源开发时应优先考虑遗传多样性水平高的居群。

菊芋有性繁殖特性与人工杂交育种研究

【目的】菊芋(Helianthus tuberosus L.)作为极具开发潜力的能源植物,培育高产优质品种(系)是限制菊芋生物产业发展的关键环节,而全面了解不同菊芋种质材料有性繁殖特性和人工杂交的可能性对菊芋育种研究具有重要意义。【方法】本文通过开放授粉、套袋自交、单性结实、人工杂交等方法,系统研究56份菊芋种质材料的繁殖特性。【结果】(1)菊芋开放授粉结实率较低(<25.28%);(2)虽有部分材料可以获得少量的自交种子,但菊芋倾向于自交不亲和;(3)菊芋不存在单性生殖现象;(4)紫色块茎和棕色块茎种质材料开放结实率较高,而白色块茎和红色块茎种质材料结实率较低,进一步分析得出杂交结实率主要与母本、父母本互作相关。此外,筛选出具有高结实率的母本种质材料9份,分别为LZJ039,LZJ010,LZJ037,LZJ032,LZJ029,LZJ033,LZJ026,LZJ031和LZJ056。【结论】为菊芋育种研究提供新的理论依据,加快菊芋种质资源创新和新品种培育进程。

菊芋新品种兰芋1号的选育

兰芋1号是以从吉林收集的优良野生菊芋种质LZJ040为母本,通过对其自然结实种子的收获,并结合组培扩繁和田间产量表现,筛选出的抗旱高产菊芋新品种。出苗至收获生育期约160 d(天),属于晚熟品种,花序少,结实率为0,花期短,15 d(天)左右,整个生长过程基本为营养生长,株型紧凑,分枝较少,适合密植;块茎颜色呈浅棕色,干物质含量27.85%,菊糖含量639.5 g·kg^(-1),田间抗根腐病能力强于对照定芋1号,块茎产量高、大小均匀且集中,一般每667 m2产量可达3 300 kg以上,适合在甘肃中东部干旱、半干旱地区及同类地区大规模推广种植。

寡糖类能源植物菊芋及其综合利用研究进展

菊芋作为我国最具发展前景的非粮寡糖类能源植物之一,具有宜于边际地生长、生物质产量高、抗逆性强、易转化等优点。综合国内外菊芋研究现状,以菊芋生物质原料生产为核心,从能源植物分类、菊芋生长特性、种质资源、遗传改良、丰产栽培、采后贮藏、生物燃料研发等方面对其研究现状进行了详细阐述,并展望了菊芋在生物质原料生产方面的未来研究趋势和重点,为我国寡糖类能源植物的长远发展和科学研究提供参考。

采用生态位模拟预测濒危植物白豆杉5个时期的适宜分布区

采用生态位模拟研究不同时期植物分布区变迁模式,有利于了解植物对气候变化的响应,从而更好地在全球气候背景下保护生物多样性。本研究以中国特有濒危裸子植物白豆杉(Pseudotaxus chienii)为对象,根据野外调查及标本记录确定34个野生分布点,结合5个时期(末次间冰期、末次盛冰期、中全新世、现在和未来)19个生物气候因子,运用生态位模型对5个时期白豆杉的潜在分布区进行重建。结果表明:白豆杉在5个时期的地理分布均与降水有密切关系,其中最干月份雨量是影响该物种分布最重要的气候因子,说明白豆杉适应潮湿气候和较短的旱季;在末次间冰期,白豆杉在中国东南呈大面积分布;在末次盛冰期,白豆杉分布区往浙江、福建和贵州东部扩张,江西、湖南等中部地区最适分布区面积减小;中全新世其适宜分布区面积比末次盛冰期有所减少,相比于末次间冰期其生境片段化更为严重;在未来气候变暖条件下,白豆杉适宜分布区减少,该物种往高海拔山地收缩,低海拔(约600 m以下)的适宜区基本消失。本文通过生态位模拟对白豆杉5个时期分布区进行重建,探究气候变化对其分布区变迁的影响,可以为保护濒危植物白豆杉提供有效依据。