苎麻F1代主要性状的遗传分析

苎麻(Boehmeria nivea)杂交F1代的性状分离变异十分复杂,为掌握其杂交后代遗传规律,本研究将‘中苎1号’和‘湘饲纤兼用1号’杂交,构建1012个子代F1代无性扩繁的群体,并对其杂种优势和混合遗传进行了分析。结果表明,F1代遗传多样性丰富,各性状的遗传性在正反交中基本一致,属于细胞核遗传。对F1代杂交群体进行杂种优势分析,发现株高、茎粗、皮厚、单兜有效株数、单兜原麻干重表现出较强的正向优势,更倾向于高值亲本‘中苎1号’遗传,鲜皮出麻率、单纤维细度表现出较强的负向优势,更倾向于低值亲本‘湘饲纤兼用1号’遗传,除单兜原麻干重的超亲优势较强外,其他性状的超亲优势均为负向,以单纤维细度的负向最为显著;采用主基因+多基因混合遗传模型进行分析,发现株高、单兜有效株数、单兜原麻干重、单纤维细度的遗传可能受两对加性-显性-上位主效基因控制,茎粗的遗传可能受两对相等的加性-显性主效基因控制,皮厚、鲜皮出麻率的遗传可能受1对加性-显性主效基因控制,各性状的遗传力均属于中等遗传率,受环境影响较大。因此,了解苎麻F1代主要性状的遗传规律,对苎麻杂交育种和后代优良单兜选育提供工作基础。

夏布衣着用苎麻品种评价与优异资源筛选

原材料是夏布衣着用的重要限制因素,评价、筛选优异的苎麻品种资源,是制造优质夏布衣料的基础。为初步探索我国适于夏布衣着用的苎麻品种,筛选优异种质,本研究以30份苎麻品种为试验材料,浏阳鸡骨白(CK1)、日本昭和村麻(CK2)为对照,比较单纤维直径和强力,发现有14个品种均优于对照,以赤麻的单纤维直径最低,为19.09μm,广东黄皮蔸1的单纤维强力最高,为39.99 cN。对30个苎麻品种及浏阳鸡骨白(CK1)的株高、茎粗、皮厚、有效株数、鲜皮出麻率、单蔸原麻干重、单纤维直径和单纤维强度进行差异性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析,发现不同品种之间差异极显著,且部分指标之间存在极显著的相关性,30个品种及浏阳鸡骨白(CK1)可分为3类,评价指标可简化为6个。通过隶属函数分析法筛选出了优于对照浏阳鸡骨白(CK1)的品种有大庸黄壳麻、割麻、乐昌黄皮苎、兴仁苎麻、四川0号、青苎麻、盘县苎麻2号和广东黄皮蔸1。

大田镉污染条件下269份苎麻种质镉含量评价

为进一步评价和鉴定苎麻种质富集镉的特性,筛选出优异的高或低镉含量苎麻种质,从而为苎麻镉修复专用品种的选育奠定基础,也为苎麻修复镉污染农田提供更多参考。文章对农田镉污染条件下种植的269份苎麻种质资源的各器官镉含量进行了研究。结果表明,269份苎麻种质资源镉含量存在显著差异,单蔸变异系数为20.17%。湘潭鸡骨白单蔸镉含量最低(1.51 mg/kg),单蔸镉含量最高的是临澧苎麻2号(5.88 mg/kg)。同龄苎麻三季各器官镉含量表现为头麻>三麻>二麻。70.63%的苎麻种质各器官镉含量分布规律为萝卜根>繁殖根>麻壳>麻叶>麻骨>原麻。筛选出单蔸镉含量较高的种质11份(临澧苎麻2号、74-69、遵义串根麻、黔苎1号、桠杈序叶苎、龙滩大麻、新宁家麻、宝山苎麻3号、红尖麻、咸丰鸡骨白和临澧苎麻1号),单蔸镉含量平均值为5.15 mg/kg,其镉含量范围为4.71~5.88 mg/kg;单蔸镉含量较低的种质有14份(沅江白里子青、黄壳早、宁乡冲天炮、绥阳白麻、三塘苎麻、蒲忻日本麻、毕节园麻、广济黄尖、冷泉苎麻、临水红顶家麻、Hn C、长顺山麻、巧家苎麻2和湘潭鸡骨白),单蔸镉含量平均值为2.27 mg/kg,其镉含量范围为1.51~2.46 mg/kg。

不同刈割期对饲用小黑麦草产量和营养品质的影响

为了筛选湖南地区饲用小黑麦(Triticale Wittmack)的最佳刈割时期,本试验研究了2个小黑麦品种(‘中饲1048’,‘冀饲2号’)和2个小黑麦新品系(‘中饲3297’,‘中饲1257’)在3个刈割期(拔节期,灌浆期,成熟期)的农艺性状、草产量和营养品质。结果表明:不同刈割期小黑麦的株高、分蘖数、绿叶数、鲜草和干草产量均存在显著差异,灌浆期的鲜草和干草产量(46.92和12.97 t·hm^(-2))最高,拔节期的绿叶数(4.10片)最多,成熟期的株高(176.76 cm)最高,分蘖数(329.17万个·hm^(-2))最多。不同刈割期小黑麦的粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、中(酸)性洗涤纤维、酸性洗涤木质素和可溶性糖含量均存在显著差异,随着刈割期的推迟,粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量逐渐下降,中(酸)性洗涤纤维和酸性洗涤木质素含量逐渐增加,可溶性糖含量逐渐下降。综合分析表明,饲用小黑麦的最佳刈割时期为灌浆期,此时鲜(干)草产量最高,营养品质较高。

苎麻种质资源镉富集能力基因型差异研究

苎麻是我国重要的纤维作物之一,是非常有前景的重金属镉污染土地修复植物。为进一步评价和鉴定苎麻种质镉富集的特性,筛选出优异的高镉富集能力苎麻种质,对农田镉污染条件下种植的269份苎麻种质资源的镉富集能力进行了研究。结果表明,269份苎麻种质资源镉积累量、富集系数和转运系数均存在显著差异,其变异系数分别为31.10%、20.19%和19.59%。57.25%的苎麻种质各器官镉积累量的分布规律为萝卜根>繁殖根>麻叶>麻骨>原麻>麻壳,37.17%种质的繁殖根镉积累量显著高于萝卜根,4.46%种质分布规律表现不一致。系统聚类分析表明,269份苎麻种质分成4类,Ⅰ~Ⅳ类分别含有7份、76份、139份和47份种质。第Ⅰ类苎麻种质各部位镉积累量显著高于其他类群。通过隶属函数法对269份苎麻种质地上部镉积累量、富集系数和转运系数进行综合分析,筛选出高镉富集能力的种质18份,分别是坡埝青叶苎2号、长沙苎麻、杨柳坝坐蔸麻、湘潭竹根家麻、祁东苎麻2号、南坡红花滇黔苎、坡结滇黔苎、乐业灰绿苎、隆回本地麻、浏阳苎麻2号、七宝山苎麻2号、木鱼苎麻1号、大庸黄壳麻、南坡楔基苎、川苎1号、赤麻、74-69和坡口苎麻,其地上部镉积累量平均值为657.55μg·株^(-1),区间为436.60~942.91μg·株^(-1),富集系数平均值为1.10,转运系数平均值为0.93。上述结果为苎麻镉修复专用品种的选育奠定了基础,同时也为苎麻修复镉污染农田提供参考。

薏苡农艺性状与SRAP标记的关联分析

为寻找与薏苡农艺性状相关联的分子标记,在分析遗传多样性和群体结构的基础上,本研究通过对浏阳、耘园、桃源等试验基地82份薏苡种质资源的7个农艺性状数据和SRAP分子标记进行关联分析,发现有15对引物与薏苡7个农艺性状显著关联,它们的变异解释率范围在6.75%~18.64%之间。其中引物me8/em8与3个试验基地的薏苡千粒重极显著相关联;引物me2/em6与2个试验基地的薏苡性状粒宽和主茎茎粗显著相关联;引物me1/em7与2个试验基地的薏苡性状千粒重显著相关联。研究结果为薏苡分子标记辅助育种提供理论依据。

苎麻种质镉积累量与EST-SSR的关联分析

为进一步加快苎麻高镉累积能力优良品种的选育过程,本研究利用转录组数据开发的168对具有良好多态性的EST-SSR引物与269份苎麻种质的地上部、地下部和单蔸镉积累量进行关联分析,以期得到与镉积累量显著关联的位点。研究结果显示:在显著水平P<0.05条件下,通过广义线性模型(GLM)检测到1个标记(22169-2)在不同年份间与地上部镉积累量显著关联,5个标记(15123,4849,6131,13634和10753)在不同年份间与地下部镉积累量均显著关联,2个标记(6131和13634)在不同年份间与单蔸镉积累量均显著关联。本研究关联得到的EST-SSR标记可为进一步探究苎麻重金属镉胁迫耐受和富集机理及其遗传育种等方面提供理论依据。

不同苎麻品种镉胁迫下谷胱甘肽硫转移酶基因的表达特征

为了研究苎麻BnGSTs基因在镉毒害过程中的表达模式,本研究以‘湘苎3号’苎麻转录组文库中的8个BnGSTs基因序列为研究对象,采用RT和Real-time PCR技术,以‘石阡竹根麻’、‘宜春红心麻’、‘富顺青麻’和‘中苎1号’为材料,分析这些BnGSTs基因在镉胁迫条件下的表达特征。结果发现,BnGSTs1、BnGSTs2、BnGSTs4、BnGSTs6、BnGSTs7、BnGSTs8受镉胁迫积极响应,在根中呈显著增强趋势,表明它们可能与苎麻根抗镉胁迫机制有关;BnGSTs5受镉胁迫在根中表达减弱,暗示BnGSTs5通过抑制表达起作用;BnGSTs2和BnGSTs3的表达水平与苎麻体内的镉富集水平呈正相关,暗示BnGSTs2和BnGSTs3能够影响苎麻对镉的富集。8个BnGSTs基因的表达模式呈现基因型差异性,表明BnGSTs基因应答镉胁迫的表达模式存在基因型差异。

基于苎麻转录组测序的SSR序列分析及EST-SSR标记开发

为加快苎麻分子遗传学研究和分子标记辅助育种,本研究利用转录组测序技术开发苎麻EST-SSR标记,筛选到48547条Unigene,覆盖31 Mb的片段长度,对所筛选到的Unigene进行SSR分析后,利用Primer 3.0批量设计引物,随机挑选1214对EST-SSR引物对表型性状差异较大的8份苎麻种质资源进行PCR扩增及聚丙烯酰胺电泳检测,以期得到可利用的EST-SSR标记。结果发现,在48547条Unigene中含有SSR的共有13770条,共有19964个SSR位点,平均每2.43条EST发现一个SSR、每1.55 kb含有1个SSR。在19964个SSR位点中,主要为单、二核苷酸,占总数的83.6%,三核苷酸重复单元占14.98%,其余核苷酸重复单元占比共为1.42%;去掉单核苷酸重复单元,共设计3579对SSR引物,从中随机选择1214对EST-SSR引物对8份苎麻种质进行SSR引物筛选及多态性分析。1214对引物中有216对引物表现出良好的多态性,占总引物的17.79%;扩增条带数为2~5;Shannon指数为0.2338~1.4615;PIC值为0.1103~0.7009。通过遗传相似性分析,上述8份种质遗传相似性系数为0.6690~0.8595,在相似系数为0.72处可将8份种质分为3类。本研究开发的EST-SSR引物可为苎麻及其近源物种遗传多样性分析,遗传图谱构建及分子标记辅助育种等研究提供帮助。

苎麻BnNRAMP1基因的克隆与表达特异性分析

天然抗性相关巨噬细胞蛋白在植物Cd2+、Fe2+等二价离子吸收和转运及非生物胁迫等过程发挥重要作用。本研究根据苎麻转录组测序中的BnNRAMP1片段序列,克隆了基因的cDNA全长。将BnNRAMP1基因进行生物信息学分析发现,其开放阅读框为1638 bp,编码545个氨基酸,分子量约为59.15 kD,理论等电点为7.54。与川桑(XP_024018653)、桑树(AYW01695)、拟南芥AtNRAMP1(NP_001321606)和AtNRAMP6(OAP169900)同源性氨基酸序列比较发现相似性分别为91.93%、91.19%、79.49%、77.21%。组织表达特异性分析发现苎麻雄花中BnNRAMP1基因的表达量比根、茎、叶、茎尖、雌花等组织中的要高;在镉胁迫处理下根和茎中BnNRAMP1基因在4 h时的相对表达量最高,分别是对照组的2.14和1.41倍,结果表明Bn-%NRAMP1基因能响应镉胁迫。BnNRAMP1基因为今后苎麻在富集和耐受重金属镉方面的育种提供帮助。