基于高密度遗传图谱的芝麻籽粒品质相关性状QTL定位

芝麻是我国重要的优质油料作物,对芝麻籽粒品质性状进行数量性状位点(QTL)定位对定向培育高品质芝麻品种具有重要意义。以豫芝4号为母本、孟加拉小籽为父本,分别构建F2、F2:3、BC1和BC1F2群体,结合特异位点扩增片段(SLAF)标记和简单重复序列(SSR)标记构建F2和BC1遗传图谱,以F2:3、BC1和BC1F23个群体的表型数据为基础,进行脂肪、蛋白质、芝麻素、芝麻林素含量等4个品质性状的QTL作图分析。结果表明,在F2:3群体中共检测到16个QTL,解释表型变异的5.08%~27.12%,其中仅有1个主效QTL qOC_10-1在2个环境中被重复检测到,分别解释表型变异的9.62%和27.12%。在BC1和BC1F2群体中共检测到35个QTL,其中3个主效QTL qOC_4-1、qOC_10-2和qSmin_7-2在3个环境中被重复检测到,分别解释表型变异的8.08%~12.42%、11.95%~12.60%和4.24%~10.56%;3个主效QTL qSmin_8、qSmol_5-2和qSmol_7-2在2个环境被重复检测到,分别解释表型变异的13.36%~26.75%、11.44%~14.33%和5.77%~12.38%。经过对2个图谱进行整合和比对分析,共发现10个QTL簇,其中QTL簇loci4、loci7、loci8和loci10均与多个性状相关联,并且均至少包含1个主效QTL,其对应的最大表型变异解释率分别为12.42%、12.38%、26.75%和27.12%。

芝麻产量相关性状全基因组关联分析

以294份遗传多样性丰富的芝麻种质资源为试验材料,于2014年调查驻马店市、商丘市、南阳市3个地点的株高、始蒴高度、单株蒴数、蒴粒数、千粒质量、单株产量等6个产量相关性状,结合33 027个SNP标记,使用混合线性模型进行全基因组关联分析,对重复检测到的显著SNP位点两侧99 kb区域内挖掘所有功能注释基因,根据注释信息找寻与目标性状相关的基因,并进行功能富集分析。结果表明,6个性状存在广泛变异,3个环境下变异系数表现为单株产量和单株蒴数>始蒴高度>蒴粒数>千粒质量>株高。6个性状均呈现正态分布,广义遗传力为44.07%~85.49%。经关联分析共检测到171个显著关联位点,表型变异解释率为5.46%~11.56%。在驻马店和商丘共同检测到6个与蒴粒数显著关联的位点,在其侧翼各99 kb区域内共挖掘到118个功能注释基因,其中SIN_1012613基因与拟南芥CKI1(AT2G47430)是同源基因,该基因可能通过调控雌配子的发育来决定芝麻蒴粒数。本研究结果有助于解析芝麻产量相关性状的遗传机制,为芝麻产量的遗传改良奠定理论基础。

芝麻种子老化处理生理特性变化及种子活力适宜检测方法研究

以4种经过人工老化处理不同类型(单秆型白芝麻、分枝型白芝麻、单秆型黑麻和分枝型黑芝麻)芝麻种子为试验材料,采用标准发芽试验、电导率测定、MDA含量测定、POD活性测定和TTC还原量等方法进行种子活力测定,研究老化处理对芝麻种子生理生化的影响,并与模拟田间出苗率进行相关性分析,以确定不同类型芝麻种子活力检测的适宜方法。结果表明:芝麻种子老化过程中,发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、TTC还原量和POD活性逐渐下降,MDA含量逐渐增加,电导率变化趋势材料间不一致;不同种质的抗老化能力存在差异。单秆型白芝麻种子活力检测的适宜方法为发芽率和电导率测定;分枝型白芝麻种子活力检测的适宜方法是发芽率、电导率测定、MDA含量测定、POD活性测定和TTC还原量测定;单秆型黑芝麻种子活力检测的适宜方法是发芽率和POD活性测定;分枝型黑芝麻种子活力检测的适宜方法是发芽率和TTC还原量测定。芝麻在42～43℃、100%RH条件下,人工老化处理的最佳时间为72 h。

芝麻不同类型品种农艺性状与产量的相关及通径分析

[目的]全面评价不同类型芝麻品种中主要农艺性状对产量的效应。[方法]选取国内外芝麻品种179份,按株型、叶腋花数、蒴果棱数差异进行品种分类,对各类型品种的主要农艺性状与单株产量分别进行相关和通径分析。[结果]在各类芝麻品种中,单株蒴数对单株产量的相关系数和直接效应均为最大,其次是每蒴粒数和千粒重;蒴果长度对单株产量的作用主要是间接效应,株高在不同类型芝麻中表现有差异。[结论]选育芝麻品种时要根据品种类型的不同,对不同性状应有所侧重。

创杂棉27丰产稳定性分析及选育方法的探讨

创杂棉27是通过轮回选择法培育的强优势陆地棉杂交种,在河南省杂交棉区试、生产试验及国家杂交棉品种展示中均表现出丰产、稳产、多抗、早熟、优质等特点。利用各级试验数据对创杂棉27丰产稳产性等进行了综合分析,讨论了创杂棉27的选育方法,以期为利用轮回选择法进行棉花遗传改良提供参考。

陆地棉产量相关性状的QTL定位

中棉所28和湘杂棉2号分别是以中棉所12×4133和中棉所12×8891配制而成的两个陆地棉强优势杂交种。以其F2为作图群体,筛选6000多对SSR引物,利用两群体间27个共有多态位点,通过JoinMap3.0软件整合了一张包含245个多态位点、全长1847.81cM的遗传图谱。利用WinQTLCart2.5复合区间作图法分别对两群体8个产量相关性状在F2和F2:3中进行QTL定位,在中棉所28群体多环境平均值的联合分析中检测到16个QTL,三环境分离分析中检测到43个QTL;在湘杂棉2号群体分别检测到20个和66个QTL。在A3、D8、D9等染色体上有QTL成簇分布现象,同时在两个群体中发现一些不受环境影响且稳定遗传的QTL。对考察的8个性状在两个群体中发现12对共有QTL,控制果枝数、衣分和籽指的QTL增效基因位点均来源于共同亲本中棉所12。综合分析推测中棉所12的育种价值主要是通过提高后代的结铃性来实现的。研究结果为棉花产量性状的分子设计育种提供了有用的信息。

全国芝麻区域试验点合理性与代表性的评价

以AMMI模型中达显著水平的主成分轴上的环境分量Dj 作为衡量区试点对品种的区辨力参数 ,对 2 0 0 0年全国芝麻区试 1 2个试验点进行分析 ,依据Dj 大小分析评价试验点对品种的区辨力 ;同时 ,还对 3种区域试验点区辨力方法进行了比较研究 ,得出AMMI模型Dj 值法相对比较科学。

不同耐渍基因型芝麻在厌氧胁迫下根系的生理与结构变化

利用 4种耐渍性不同的芝麻基因型 ,在厌氧胁迫条件下检测了根部无氧呼吸酶活性、内源乙烯含量并调查了根形态和解剖结构 ,以比较研究旱生植物耐渍性的主要机制。同时设计了田间分期多次淹水试验 ,观察早期淹水训练对芝麻生长和产量的影响。结果表明 :耐渍种质的乙烯释放量在根中增加了 6 0 6倍 ,茎中 1 76倍 ,不定根数量增加了 4 0～ 5 0倍 ,在初生根和不定根皮层形成典型的通气组织。非耐渍种质中未检测到乙烯变化 ,不定根数量增加了 0 79～ 1 8倍 ,根中无明显的通气组织发生 ,但是乙醇脱氢酶 (ADH)活性可增加 4 2～ 9 3倍 ,高于耐渍种质。分期淹水试验以四对真叶期和初花期处理产量较高 ,与对照无显著差异 ,而终花期一次性淹水产量损失最大。综合分析认为 ,不定根增生和根皮层通气组织的形成是芝麻耐渍性的重要机制 ,根中内源乙烯的增加与结构适应变异有关。淹水训练能够有效地改善芝麻品种耐渍能力为结构适应提供了进一步的证据。

核不育二系芝麻杂交种郑杂芝H03的选育

郑杂芝H03是利用核不育技术育成的第2个二系芝麻杂交种,其突出表现为高产、优质、抗病等。1997～1999年参加河南省芝麻杂交种区域试验,3年总评居首位,平均产量1 206.8 kg/hm2,比对照豫芝9号增产8.7％;1999年河南省生产试验平均产量1 498.5kg/hm2,比对照豫芝4号增产5.7％,居首位。高抗茎点枯病和枯萎病,全生育期93 d左右,粗脂肪含量58.58％。粗蛋白18.62％。

中国杂交芝麻的研究进展

综述了中国自 2 0世纪 80年代以来杂交芝麻研究的现状及进展 ,并对杂交芝麻制种技术的改进提出了新设想。

河南省芝麻育种成果回顾与展望

从产量、品质、农艺性状、选育方法及系谱来源等方面对河南省历年审定(鉴定)通过的67个芝麻品种进行了分析和总结,从中找出芝麻育种中存在的问题,以期为河南省的芝麻育种科研发展方向提供依据。结果表明:河南省育成芝麻品种的平均产量水平从914.81 kg/hm^2上升到1 307.29 kg/hm^2,促进了河南省芝麻生产水平从381.60 kg/hm^2提高到1 422.16 kg/hm^2;品质方面整体提高不大,粗脂肪含量从55.54%提高到56.75%;农艺性状方面也由分枝、晚熟类型向单秆、早熟类型演变。育种方法简单、亲本来源单一、遗传基础狭窄是河南省芝麻育种的现状,今后利用现代生物技术与传统的芝麻育种方法相结合,选育出具有高产、优质、早熟、闭蒴、有限生长等性状并适合机械化生产的芝麻品种,将是河南省乃至全国芝麻育种的主攻方向。

基于表型和SSR分子标记构建芝麻核心种质

【目的】便于管理、研究和利用芝麻种质资源,为芝麻育种提供优异基因资源。【方法】利用新收集和种质库保存的5 020份芝麻种质资源为基础,首先基于标准化的表型数据按地理来源分组后采用组内比例法聚类抽样构建初级核心种质,然后基于SSR分子标记应用位点优先取样策略逐步聚类,使用t检验检测每次聚类形成的核心种质与初级核心种质的Nei’s基因多样度(He)和Shannon-Wiener指数(I),直到核心种质的遗传多样性与初级核心种质开始有显著差异时,终止多次聚类取样,选择上一个与初级核心资源没有显著差异的核心种质作为最佳核心种质。利用Nei’s多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数、多态条带百分率(PB,%)、多态条带保留率(PBR,%)、变异系数符合率(VR)、极差符合率(CR)、方差差异百分率(VD,%)、均值差异百分率(MD,%)等参数进行核心种质代表性检验和评价。【结果】构建了含有816份资源的初级核心种质和含有501份资源的核心种质,分别占全部种质资源的16.25%和9.98%;核心种质包括国内资源442份,国外资源59份;Nei's基因多样度(0.2789)和Shannon-Wiener指数(0.4243)在P<0.05概率条件下与初级核心资源(He=0.2791,I=0.4302)无显著性差异,多态条带百分率(PB,%)、多态条带保留率(PBR,%)、变异系数符合率(VR)、极差符合率(CR)分别为91.25%、95.23%、99.14%、86.85%。方差差异百分率(VD,%)和均值差异百分率(MD,%)均为0。t测验结果表明,核心种质的遗传多样性指数与原始种质差异不显著。位点优先取样策略构建的核心种质比对照随机取样策略丢失的多态性位点数少,且同一遗传距离下位点优先取样策略构建的核心种质具有更高的遗传多样性,更能构建一个具有代表性的核心种质,Shannon-Wiener多样性指数比Nei’s多样性指数检测效率高。【结论】基于地理来源分组,组内按表型数据聚类按比例法抽样构建芝麻初级核心种质,再结合SSR分子标记数据,采用SM相似系数进行UPGMA逐步聚类是构建芝麻核心种质较适宜的方法,所构建的核心种质较好地代表了基础种质的遗传多样性。

芝麻种子发育过程中木酚素、脂肪及蛋白质积累量变化研究

为明确芝麻种子发育过程中木酚素、粗脂肪、粗蛋白质的积累变化规律,以2个高木酚素芝麻品系SJ856、SJ857为材料,研究了其种子发育过程中木酚素、粗脂肪及粗蛋白质的积累变化情况。结果表明,随着芝麻种子逐渐发育,种子含水量不断下降,种子干物质积累量先近似直线上升后下降,授粉后35 d时积累量达最大值(干基千粒质量为2.99 g);粗脂肪、粗蛋白质积累与干物质积累同步,均先近似直线增加后下降,授粉后35 d时积累量均达最大值(1.633 5,0.690 0 mg/粒);芝麻素和芝麻林素积累量也随着芝麻种子逐渐发育而增加,在授粉后35 d时积累量均达最大值(17.103 4,6.134 1μg/粒),而后下降,呈前期积累快、中后期积累慢的特点,且芝麻林素的积累快于芝麻素。总之,在芝麻籽粒发育过程中,木酚素、粗脂肪、粗蛋白质积累变化趋势一致,均随种子发育呈先增加后降低的趋势,且均在授粉后35 d积累至最大值。

芝麻杂种优势的表现及其制种技术研究的综述

综述了芝麻杂种优势利用和制种技术研究的现状,及取得的重大进展和在生产上的应用。并指出有关芝麻杂种优势利用存在的问题及对策。

浸种温度与化学诱变剂对芝麻种子发芽的影响

为了探讨浸种温度及化学诱变剂对芝麻种子发芽的影响,在不同浸种温度下,研究了甲基磺酸乙酯(EMS)和叠氮化钠(NaN3)不同(质量)浓度处理不同时间对芝麻种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数的影响。结果表明,4℃浸种后,EMS处理时间超过4h或者EMS质量浓度大于10g/L时,3个芝麻品种均不能正常发芽,而25℃浸种后,10g/L EMS处理6h或15g/L EMS处理4h,3个品种仍能正常发芽。4℃和25℃浸种后,不同浓度NaN3处理下,3个品种均能正常发芽,但当6mmol/L NaN3处理12h时,4℃下浸种,3个品种的发芽率均低于50.0%,而25℃下浸种,3个品种的发芽率最低为69.3%。相同(质量)浓度、相同处理时间下,4℃浸种能更好地发挥EMS和NaN3的诱变作用。不同芝麻品种对EMS敏感性存在较大差异,对NaN3的敏感性差异较小。从诱变育种创造有益变异角度,建议4℃浸种24h后,以5g/L EMS诱变处理8h或4mmol/L NaN3诱变处理12h。

芝麻种质资源研究进展与展望

芝麻是我国四大油料作物之一,是重要出口创汇农产品。芝麻种质资源利用率较低,限制了芝麻科研、生产及产业化的进一步发展。为此,对芝麻种质资源的收集、保存、鉴定与评价、核心种质构建和创新等方面进行了综述,并展望了当前芝麻种质资源研究亟待解决的问题。

芝麻对涝害的反应及适应性变异 Ⅰ.模拟涝害胁迫下芝麻基因型间的形态、生物量及产量变化

采用双因素裂区设计，在大田人工淹水条件下研究了5种芝麻基因型对渍害的适应性反应。结果表明，心叶缺铁性黄化，新生根产生，生物量及籽粒产量下降，植株茎延伸生长为典型的渍水胁迫症状；芝麻对渍水敏感期为初花期，生育早期渍水驯化能显著改善芝麻的耐渍性。基因型间，野芝7号耐渍性最强，心叶黄化不明显，新生白根数多，产量损失很小，相对产量为0．967，生物量下降后恢复能力强。豫芝1号、武昌九根头新生白根较多，生物量下降后有较强的恢复能力，相对产量较低，分别为0．428和0．626，耐渍性较好。丹巴格心叶黄化较明显，白根量少，生物量能部分恢复，相对产量0．813，具中度耐渍性。遂平小籽黄心叶黄化快，基本无白根发生，产量损失大，相对产量0．338，耐渍性差。