烟草基因组辅助育种研究进展

优质的烟草品种是促进烟草经济发展的基础。2010年以来,烟草基因组学迅速发展,推动了烟草遗传进化、功能遗传学等多个研究领域的进步,为烟草育种提供了新的工具和途径。本文总结了烟草基因组测序组装和功能研究的最新成果,从烟草遗传连锁图谱构建、数量性状基因座(QTL)定位、全基因组关联分析(GWAS)以及QTL定位和GWAS联合分析4个方面阐述了烟草分子标记辅助选择育种(MAS)的发展现状,并综述了全基因组选择(GS)和基因编辑(GE)的技术理论以及它们在烟草育种中的应用进展。针对目前烟草基因组辅助育种(GAB)存在的问题和不足,指出要充分利用烟草基因组信息,加快分子标记的开发,推进基因芯片的应用和加强高通量表型监测平台的建设,进而推进GAB在烟草育种上的应用。

烤烟品种云烟202在福建烟区引种表现及应用评价

2008～2011年对烤烟品种云烟202在福建烟区进行多点试种。结果表明,云烟202的经济性状表现与K326相当,抗TMV,中感青枯病,原烟化学成分及比例较协调,外观质量表现与K326相当,原烟香型以清香为主,评吸质量较好。云烟202品种较符合福建清香型特色烟发展需求,综合性状表现较好,建议在福建烟区进一步推广种植。

烤烟品种‘云烟105’福建试种初报

为研究烤烟品种‘云烟105’在福建的生产适应性,2013-2014年在福建烟区对‘云烟105’进行多点试种试验。试验结果表明:‘云烟105’大田生育期约118天;打顶株高约100 cm,有效叶17~18片;主要经济指标均优于‘K326’,2年试验表现稳定;主要化学成分比例协调;田间病害叶斑类病害与‘K326’相当,根茎病发病率略高于‘K326’;感官评吸清香风格明显,品质较好。‘云烟105’较适宜在福建烟区推广种植。

烟草种质对气候斑点病抗性的初步鉴定

调查了59个烟草种质田间气候斑点病的自然发病情况,结果表明:国内烤烟品种对烟草气候斑点病抗性明显好于国外引进的烤烟品种,晒烟品种对气候斑点病的抗性好于烤烟品种;花叶病的发生加重了烟草气候斑点病的危害。

不同施氮处理对烤烟生长和植物碱积累的影响

采用田间试验、营养诊断与化学分析等方法,研究了2种氮肥优化措施对烟株氮素吸收和总植物碱积累规律的影响。结果表明,根据烟株最新平展叶硝酸根浓度诊断结果或根据烟株吸氮规律,决定氮肥施用量和施用时间,比常规措施减少施氮量20%～30%;调整氮肥施用时期,对烟株不同时期生物量积累的影响较小,但能够保证烟株在旺长期对氮素的吸收,明显减少烟株后期对氮素的吸收与积累,降低烟株总植物碱的合成与积累量,烤后烟叶内在化学成分较适宜。根据烟株氮素营养诊断推荐施氮,或根据烟株吸氮规律推荐施氮,均可减少烟株后期吸氮和降低总植物碱积累,同时能够保证烟叶品质。

烤烟新品种闽烟7号的选育研究

闽烟7号(K07)是以云烟85为母本与抗青枯病的美国优质品种Coker347为父本,经常规杂交、系谱法定向选择而成。试验结果表明,该品种适应性较强,耐肥水,易烘烤;抗黑胫病,中抗青枯病;烤后原烟呈桔黄色,油分足,色泽均匀鲜亮,主要化学成分含量适宜,比例协调,烟叶评吸质量好。福建省区试和全国区试多年结果表明,闽烟7号的烟叶产量、均价、上等烟比例、产值等均高于对照K326,是一个品质、抗性、产量等综合性状较能兼顾的优良烤烟新品种。

烤烟新品种闽烟9号的选育研究

闽烟9号(FJ209)是1999年配制(翠碧1号×RG12)×(云烟85×岩烟97)复交组合,经常规杂交系谱法定向选育而成,福建省区试和全国区试试验结果表明:该品种田间长势强,适应性较强,易烘烤;抗黑胫病和青枯病,田间气候性斑点病发病轻;烤后原烟多呈桔黄色,油分较足,色泽均匀鲜亮,主要化学成分含量适宜,比例协调,烟叶评吸质量较好。多年试验结果表明,该品种产量、均价、上等烟比率、产值等均高于对照K326,是一个品质、抗性、产量等综合性状较能兼顾的优良烤烟新品种。

2008年福建省烤烟品种区试小区试验总结

在福建省6个烟区对7个烤烟品种进行小区试验,结果表明:CF202产值较高,烟叶质量也较好,经济性状表现较突出;其次为CF212,各性状也优于对照品种K326;F211、F9-2表现略好于对照;F31-2产量稍低于对照,但烟叶质量较好。CF202、CF212青枯病抗性稍差,F9-2、K06-5抗性稍好;各参试品种化学成分含量及比例较协调。

抗花叶病烟草种质资源的鉴定与筛选

以不同来源、不同类型的46个烟草品种为试验材料,进行抗烟草普通花叶病(TMV)特性的田间鉴定和分子鉴定,为筛选抗病烟草种质奠定基础。结果表明,22个品种的烟草抗TMV特性田间鉴定结果与前人鉴定结果基本相同,从24个前人未鉴定的烟草品种中初步筛选出14个中抗品种,8个中感品种和2个感病品种;通过抗TMV基因(CN)的特异引物进行扩增,35个烟草品种的基因组DNA具有特异性片段;通过分子鉴定和田间鉴定的结果比较,在具有CN或其同源基因35个烟草品种中62.9%田间鉴定表现为抗或中抗,83.3%的具有CN或其同源基因的选育烤烟品种田间鉴定表现为抗或中抗;结合两种方法,初步确定了3个中感品种和11个中抗品种。

烤烟新品种闽烟12选育研究

闽烟12是2002年配制杂交组合云烟87×HT-5,经系谱法定向选育而成,2015年通过全国品种审定。福建省区试和全国区试试验结果表明:该品种田间长势强,适应性较好,易烘烤;各主要经济性状均好于对照K326;对TMV免疫;烤后原烟多呈桔黄色,油分较足,色泽均匀鲜亮;主要化学成分含量适宜,比例协调;烟叶评吸质量与K326相当。多年试验结果,闽烟12是一个产量、品质、抗性等综合性状较能兼顾的优良烤烟新品种。

烟草NtHDZIV8基因在腺毛发育中的功能验证

为验证NtHDZIV8在腺毛发育过程中的功能,在红花大金元中克隆了NtHDZIV8基因并进行生物信息学分析,通过荧光定量PCR(qRT-PCR)探究了NtHDZIV8的表达模式,进一步利用亚细胞定位与病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术初步验证了NtHDZIV8基因对烟草腺毛发育的调控作用。结果表明,NtHDZIV8进化高度保守,具有典型的HD-LZ、START和SAD结构域,属于HDZIP IV家族。表达模式分析表明,NtHDZIV8在腺毛中高表达,并受植物激素NAA、GA3和MeJA的诱导。亚细胞定位结果显示NtHDZIV8定位于细胞核。病毒诱导本氏烟中NbHDZIV8基因沉默导致长柄腺毛的柄细胞基部膨大,而不影响短柄腺毛形态和腺毛密度。该研究表明NbHDZIV8对烟草腺毛形态具有调控作用,为解析烟草腺毛发生发育调控机制奠定了理论基础。

烤烟新品种闽烟18的选育及特征特性

闽烟18(FJ1805)是2011年配制杂交组合K326LF×NC82,经系谱法定向选育而成。福建以及东南区品种试验结果表明:该品种田间长势较强,适应性较好,较易烘烤;经济性状优于对照品种K326;青枯病和赤星病抗性优于K326,综合抗病能力与K326相当;烤后原烟外观质量与K326相当,主要化学成分含量适宜,比例协调,综合感官质量与K326相当,优于云烟87。闽烟18是一个品质、经济、抗病性状较能兼顾的烤烟新品种。

烟草镰刀菌根腐病的病原鉴定

为了探明烟草镰刀菌根腐病的病原菌分类地位,2015—2017年从福建省三明市主要烟区采集的烟草根腐病病样中分离获得31个镰孢菌属菌株(F1~F31)。对所分离的菌株进行形态学甄别、系统进化分析、种特异分子鉴定及致病性测定,结果表明分离菌株显微形态特征与尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)和共享镰刀菌(F.commune)相似;采用贝叶斯法(Bayesian Analysis)对4株分离菌F-04、F-18、F-19和F-28的rDNA基因内间隔区(IGS)基因作系统发育分析,结果显示这4个菌株同F.commune聚为一类并与F.oxysporum明确区分;特异性引物扩增鉴定结果表明分离菌株均为F.commune。通过室内与田间接种试验验证了分离菌株F.commune的致病性,明确其为烟草根腐病的主要病原物,这是我国首次报道共享镰刀菌F.commune引起烟草根腐病。

烤烟新品系筛选试验

对4个烤烟新品系省21、省33、省35和省108进行田间试验,结果表明:省35的烟叶产量、农艺性状表现最好,上等烟的比例最高,抗逆性好,青枯病发病较轻,产值最高,综合性状表现最优。

烟草抗青枯病突变体153-K的抗性遗传及与农艺性状的关系

烟草青枯病是一种细菌性病害,严重影响烟叶生产,筛选抗青枯病的烟草种质并解析其抗性遗传效应对指导抗病育种具有重要意义。本研究选用感病品种翠碧一号(CB-1)和抗青枯病突变体153-K为亲本,构建了F2群体,利用“主基因+多基因”混合遗传模型分析方法,研究其在安徽、福建两个病圃环境下的遗传效应,并对153-K青枯病抗性与农艺性状进行相关分析。结果表明,153-K在安徽病圃中的最优遗传模型为MX2-EEAD-AD,即2对等显性主基因+加性-显性多基因模型;153-K在福建病圃中最优遗传模型为MX2-ADI-AD,即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型。相关分析结果表明,在安徽、福建两个病圃环境下,青枯病抗性与株高呈显著负相关;而与叶片数、节距、茎围相关性均不显著。

烤烟漂浮育苗剪叶中的超越补偿效应研究

烤烟漂浮育苗中,不同的剪叶程度对烟苗的生长产生不同的补偿效应。通过育苗期间剪叶处理及田间试验,研究了不同剪叶程度对烤烟漂浮育苗成苗素质的影响以及移栽后生长发育过程中产生的补偿效应。试验表明,剪叶时剪去5cm以上叶片的1/3有利烟苗产生超越补偿效应,可明显提高烟苗的成苗素质,促进烟株的早生快发,提高烟叶的烤后产值和质量;剪叶程度增加,明显降低烟苗成苗素质,抑制烟株的生长;不剪叶则导致烟株严重早花。

福建省烤烟育种工作现状及展望

该文简述了近年来福建省烤烟新品种选育、品种区试及品种审定等工作进展情况,指出我省育种存在的不足,并对今后我省烤烟育种工作重点进行了展望。

一种TMV抗性离体快速鉴定方法及其在烟草育种上的应用

烟草普通花叶病,由烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus,TMV)引起,是烟草生产中的常见病害之一,培育和种植抗病品种是解决该病害的主要途径,育种材料的抗性鉴定是抗病育种的关键环节。为提高TMV抗性鉴定效率,本研究根据TMV与N基因作用的原理设计了一种烟草苗期离体接种快速鉴定TMV抗性的方法。该方法为研磨病害严重程度为5级的新鲜病叶(10 g)并过滤,往过滤液中加纯净水(100 m L)稀释为病毒液;摘取6~7叶期烟苗的叶片(从上往下数第3叶)进行离体摩擦接种;3 d后观察坏死斑发生情况。应用此鉴定方法对20份烟草材料的TMV抗性进行鉴定,结果表明13份材料出现免疫斑;同时,对20份烟草材料的N基因进行了检测,结果表明13份材料含有N基因。出现免疫斑的材料与含N基因的材料相一致,证明了苗期离体接种方法鉴定TMV抗性的可行性。将此方法应用于21524份育种中间材料(7047株BC_(1)F_(3)、10013株BC_(1)F_(4)、4464株BC_(1)F_(5))的TMV抗性鉴定中,结果得到9829株(3103株BC_(1)F_(3),4762株BC_(1)F_(4),1964株BC_(1)F_(5))抗性植株。鉴定结果基本符合10761株抗性植株(3523株BC_(1)F_(3),5006株BC_(1)F_(4),2232株BC_(1)F_(5))的理论值,进一步证明了此方法的可靠性。本研究对大量烟草育种中间材料的TMV抗性鉴定具有重要的应用价值。

烟草根系在青枯病菌侵染早期的蛋白组分析

烟草青枯病是一种由茄科雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的毁灭性土传病害。为研究烟草根系在青枯菌侵染早期的抗性机理,本研究以抗青枯病品种D101为材料,对接种青枯菌3 h后的烟苗根系进行了蛋白组学分析。结果显示,与未接种的对照比较,青枯菌侵染早期的烟草根系中存在相当比例的差异表达蛋白,但蛋白表达水平的变化幅度总体上不高。在P值小于0.05和变化倍数大于1.2的标准下,筛选到63个差异表达蛋白。对这些蛋白进行基因本体(gene ontology,GO)和KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)路径分析发现,烟草根系对青枯菌侵染的早期抗性主要涉及具有杀菌作用的次生代谢物(如木脂素)的合成,能够杀菌和诱导系统抗性的亚磷酸盐的合成,以及活性氧毒性物质(如过氧化氢)的消除方面的生物学过程和路径。本研究结果为深入研究烟草及其它茄科植物抗青枯病的分子机制提供了有价值的线索,也可为烟草青枯病抗性分子育种提供参考。

烟草青枯病抗性突变体‘486-K’的鉴定

为探究快速评价烟草青枯病抗性的室内鉴定体系,并为烟草青枯病抗性突变体遗传规律的研究和选育优质抗性品种奠定试验基础。本研究选用EMS诱变烤烟品种‘翠碧一号’获得的烟草青枯病抗性突变体‘486-K’为研究对象,以野生型品种‘翠碧一号’、感病品种‘红花大金元’和抗病品种‘岩烟97’作为3个对照品种。在安徽和福建病圃开展病情调查,室内接种鉴定采用伤根浸泡法接种烟草幼苗,探究5种青枯菌液接种浓度(OD600=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)的烟草幼苗的发病情况,确定最适的青枯菌液接种浓度。结合田间病情调查结果进行相关性分析,明确室内伤根浸泡法在研究烟草青枯病抗性中的可行性。结果表明,田间与室内病情鉴定发现突变体‘486-K’的病情指数均显著低于‘岩烟97’(P<0.05),认为抗性高于抗病品种‘岩烟97’,室内接种鉴定的最适青枯菌液浓度为3.8×10^(8) cfu/m L(OD600=0.3)。安徽和福建病圃的发病率与室内接种鉴定结果相比,均呈显著正相关(P<0.05),相关系数分别为0.915和0.933,说明室内鉴定采用伤根浸泡法能够准确判定材料的抗性水平。研究结果为其他烟草青枯病抗性材料的鉴定提供理论依据。