烟草生物碱性状的QTL定位

生物碱是烟草的重要化学成分。为明确烟草生物碱的遗传结构,发掘控制相关性状的主效位点,以烟草品种Y3、K326为亲本,构建大小为271的重组自交系群体。分别于2018、2019和2020年在云南省昆明市石林、玉溪市研和种植群体材料,检测总植物碱(TPA)、烟碱(NIC)、降烟碱(NOR)、假木贼碱(ANAB)和新烟草碱(ANAT)5种生物碱表型。对群体进行基因组测序,构建包含46,129个标记的遗传连锁图谱。利用基于混合线性模型的QTL定位方法及软件QTLNetwork2.0,进行QTL定位分析。共定位15个具有显著加性效应的QTL,加性效应对表型贡献率为0.58%~11.57%。其中4个主效QTL即控制总植物碱的qTPA14、烟碱的qNIC14、假木贼碱的qANAB14和新烟草碱的qANAT14,均可以解释相应性状10%以上的表型变异,且均位于14号连锁群上。6个QTL具有显著的加性与环境互作效应,对表型贡献率为0.80%~1.81%。5对QTL具有显著加性-加性上位性效应,对表型的贡献率为0.15%~2.31%。2对QTL具有显著的上位性与环境互作效应,对表型的贡献率为0.81%~1.16%。研究结果为进一步分离候选基因、解析遗传机理和促进烟草生物碱性状分子改良奠定了基础。

卷烟主流烟气有害成分遗传分析

为深入解析卷烟主流烟气中有害成分的遗传机制,以烤烟Y3和K326为亲本构建的重组自交系群体(RIL)为材料,采用植物数量性状的主基因+多基因混合遗传模型对该群体连续3个世代(F6:7、F7:8和F8:9)的一氧化碳(CO)、氢氰酸(HCN)、4-甲基亚硝胺基-1-3-吡啶基-1-丁酮(NNK)、氨(NH3)、苯并芘{B[a]P}、苯酚(PHE)、巴豆醛(CRO)和焦油(TAR)等8个主流烟气有害成分性状进行遗传分析。结果表明:(1)8个主流烟气有害成分性状在连续3个世代中均呈单峰或多峰的正态或偏正态分布,属典型的数量性状。(2)在连续3个世代中,8个性状的最优遗传模型均为4对部分等加性主基因模型,其中,CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P和CRO的最优遗传模型为4MG-EEA;PHE和TAR的最优遗传模型为4MG-EEEA。(3)上述性状在连续3个世代中均受主基因遗传模型控制,主基因遗传率极高(均值为89.01%)且远大于环境(非遗传)因素影响。综上,这些性状主要由遗传基础决定的,可为选育烟草低危害良种提供理论依据。

基于烟草属特异性基因Ntsp151的环介导等温扩增检测

针对烟草属特异性基因Ntsp151序列保守区设计环介导等温扩增(LAMP)引物,基于SYBR Green I荧光染料对烟草材料进行可视化LAMP检测,对检测过程中的DNA提取方法和反应条件进行优化,并对LAMP反应体系的特异性和灵敏度进行评价。结果表明:使用Chelex-100提取的DNA可以直接进行LAMP扩增反应,显色效果较好;LAMP最适反应条件为扩增温度63℃、反应时间60 min、Mg^(2+)浓度6 mmol/L;LAMP对17份非烟草材料和1份烟草材料基因组DNA的扩增显色结果与荧光值的检测结果一致,具有较好的特异性,其最低检测限为10^(2) copies/μL。基于烟草属特异性基因Ntsp151的LAMP检测结果可视化强,且灵敏度高、特异性强,适用于现场抽检。

基于SNP标记的4个品种复烤烟叶鉴别研究

为探究单核苷酸多态性(SNP)标记在复烤烟叶品种鉴别上的可行性,开发基于SNP标记的复烤烟叶高效鉴别技术,对4个主栽烟草品种云烟87、红花大金元、K326及NC102的复烤烟叶进行了全基因组测序,应用全基因组数据发掘SNP位点,依据SNP位点设计了PCR引物,并对不同烟草品种进行了基因分型和区分。结果显示,4个品种复烤烟叶全基因组测序共获得21.5 Gb数据,共检测出27137个SNP位点。挑选其中53个SNP位点设计不同错配类型等位基因引物570条,扩增结果均与预期一致。SNP位点35、45和51在品种间具有多态性,红花大金元在35、45、51位点基因型为T/T、C/C、T/T;K326为C/T、C/T、C/C;NC102为C/T、C/T、C/T;云烟87烟叶在35位点无扩增,在45、51位点的基因型为C/T、C/T。依据3个SNP位点的基因型构建不同品种的分子ID,可准确区分4个品种的复烤烟叶。

基于矿质元素指纹分析技术的烟叶产区判别

目的:探讨应用矿质元素指纹分析技术进行烟叶产区判别的可行性,筛选出可判别烟叶产区的有效指标,构建烟叶产区判别模型。方法:利用电感耦合等离子体—质谱法(ICP-MS)同时测定11个产地烟叶20种矿质元素含量,并对数据进行方差分析、聚类分析、主成分分析及判别分析。结果:16种元素含量在产地间差异显著,主成分分析得到6个主成分,其累计方差贡献率超过89%;应用逐步判别筛选出K、Mn、Se及Ba 4种元素指标,建立了西南烟区和长江中上游烟区的烟叶产区判别模型,该模型可对烟叶产区进行准确判别。结论:不同产地烟叶矿质元素含量差异显著,K、Mn、Se及Ba 4种元素是烟叶产区判别的重要指标,矿质元素指纹分析技术可用于烟叶产区判别。

231份烤烟种质资源SSR标记遗传多样性及其与农艺性状和化学成分的关联分析

本文旨在分析烤烟种质资源遗传多样性,通过关联分析寻找与烤烟农艺性状和化学成分相关联的分子标记,为分子标记辅助选择育种和提高烤烟育种效率奠定基础。利用均匀分布于烟草24个连锁群上的120个SSR标记分析了231份烤烟种质资源的遗传多样性及群体遗传结构,在此基础上采用TASSEL 5.0 GLM(general linear model)和MLM(mixed linear model)方法进行标记与表型性状变异(8个农艺性状和5个化学成分)的关联分析。通过遗传多样性分析,共检测出403个等位变异,变异范围2-21个,平均每个标记3.36个;引物的多态性信息含量(PIC)为0.036~0.785,平均值为0.408;供试材料间遗传距离为0.003~0.371,平均值为0.148。通过非加权组平均法(UPGMA)进行聚类分析,在遗传距离(GD)值为0.153水平上可将231份烤烟材料聚为4大类。通过群体遗传结构分析将供试材料划分成3个亚群,且每个亚群分别包含117、38和76份烤烟材料。通过GLM_Q和MLM_Q+K两种关联分析模型,分别检测出17个和9个与13个表型性状显著相关,其中9个标记在两个年份和两种模型中均被检测到与同一性状在P<0.001水平上极显著相关,且MLM_Q+K未能检测到新的关联标记;3个株高相关标记(TM10481、PT54964和TM20580)、2个叶数相关标记(TM10846和PT60728)、1个茎围相关标记(TM25276)和1个叶长相关标记(TM11215)与已报道的QTL定位结果一致,可应用于烤烟分子标记辅助选择育种。

烤烟6个农艺性状的QTL定位(英文)

由于烟草的分子标记开发和遗传图谱构建十分困难,迄今烟草中有关数量性状基因座（QTL）的定位研究仍非常有限。本研究利用一个由207个株系组成的烤烟DH群体及基于该群体所构建的含有24个连锁群、611个SSR标记,总长为1882.1cM的遗传图谱,采用复合区间作图方法,对株高（PH）、茎围（SG）、节距（IL）、叶片数（LN）、最大腰叶长（LWL）和最大腰叶宽（WWL）6个与叶片产量有关的农艺性状进行QTL定位分析。共检测到69个QTL,大部分QTL的效应值较小,仅有4个具有较大的效应值,可解释大约15%~20%的表型变异。6个性状之间大多彼此相关。与此相符,在基因组中发现存在许多小区域,每个区域包含2个或2个以上紧密连锁的不同性状的QTL。

7个烤烟产量相关性状的QTL定位分析

以烤烟Y3和K326为亲本,采用单粒传法(SSD)获得一个包含262个F6株系的重组自交系群体(RILs)。基于该群体构建了一张含有24个连锁群、626个SSR标记,总长为1 120.45cM的遗传图谱。通过两年一点3次重复的随机区组田间试验,测定了株高、节距、叶数、茎围、茎叶角度、腰叶长和腰叶宽7个与产量相关农艺性状,采用混合线性模型的严格复合区间作图法(rMQM)在烟草全基因组范围内进行QTL扫描分析。结果显示:(1)烤烟7个目标性状在RILs群体内各株系间存在较大范围的连续变异,具有显著的双向超亲分离,且各性状的平均值很接近中亲值;7个农艺性状的平均广义遗传率为73.33%,其中株高和节距的广义遗传率在80%以上,而茎围和茎叶角度的广义遗传率则低于60%,表明7个与烤烟产量相关的农艺性状是既受微效多基因控制又受环境条件影响的数量性状。(2)共检测到30个QTLs分布在9条连锁群上,其中与株高、节距、叶数、腰叶长和腰叶宽相关的5个主效QTLs在连续两年中均可检测到,且具有较大的效应值,可解释大于10%的表型变异。(3)7个目标性状之间存在一定程度的相关性,与之对应在基因组中也存在一些较小区域,每个区域包含2个或2个以上紧密连锁的不同性状的QTLs。烟草产量相关农艺性状的QTL分析和主效QTLs的获得,为进一步利用分子标记辅助选择培育烟草高产新品种奠定了理论基础。

6个烟草重要产量相关性状的遗传分析

【目的】探索和分析烟草重要产量相关性状的遗传规律,为深入研究其遗传机制及烟草新品种选育过程中重要产量相关性状的选择提供依据。【方法】以烤烟Y3(P1)和K326(P2)为亲本配制杂交组合,在2年2点4个环境条件下利用主基因+多基因混合遗传模型方法对该组合各单世代(P1、P2、F7和F8)的株高、叶数、节距、茎围、腰叶长和腰叶宽进行遗传及相关分析。【结果】(1)在4个环境条件下,株高分别与叶数、节距间呈极显著正相关,腰叶长与腰叶宽两者间也呈极显著正相关,而节距与叶数间则呈现极显著负相关,且上述性状间的平均相关系数范围为-0.687~0.832。(2)最优遗传模型对于株高、叶数和节距3个性状均符合2对加性-上位性主基因+加性-上位性多基因混合遗传模型(MX2-AI-AI),其主基因遗传率分别为94.304%、95.632%和91.532%,多基因遗传率分别为3.965%、0和5.489%;腰叶长和腰叶宽2性状均是受2对抑制作用主基因+加性多基因(MX2-IE-A)控制,其主基因遗传率分别为88.383%和90.166%,多基因遗传率分别为7.348%和8.807%;茎围则由3对加性-上位性主基因(3MG-AI)控制,其主基因遗传率为72.051%。【结论】上述性状在多个环境条件下主要受主基因+多基因混合遗传模型控制(除茎围外),主基因遗传率远大于多基因遗传率,受环境影响较小,且以主基因遗传为主。故此,在烟草育种过程中针对产量相关性状的定向选择宜在早期世代进行。

普通烟草及其祖先种基因组SSR位点分析

【目的】普通烟草(N.tabacum,2n=24Ⅱ=48 TTSS)及其2个祖先种-绒毛状烟草(N.tomentosoformis,2n=12Ⅱ=24 TT)和林烟草(N.sylvestris,2n=12Ⅱ=24 SS)基因组SSR位点信息的统计分析,有助于烟草属植物的遗传分析。【方法】从公共数据库NCBI(National Center for Biotechnology Information)中下载上述3个烟草基因组数据,应用SSRIT和TRF软件分析其各自SSR位点分布特征,每个基因组随机合成50对SSR引物扩增多态性。【结果】在绒毛状烟草基因组、林烟草基因组和普通烟草基因组中分别获得218 081、263 478和397 432个SSR总位点,其间的平均距离分别为7.52、7.78和9.06 kb。绝大部分的SSR位点分布在内含子和UTR(尤其是5′-UTR)区域;以2核苷酸和3核苷酸类型为主,占基因组内SSR位点总数目的 2/3以上,其中,2核苷酸类型丰度最高;含有A(T)n基序结构的频率及数量最高;除单核苷酸类型外,重复次数多在3—10。150对合成的引物对8个烟草种DNAs进行PCR反应,所有材料均能扩增出清晰稳定的目标片段,其中36对引物显示多态性。【结论】绒毛状烟草、林烟草和普通烟草基因组内SSR呈现一定的分布特征,表明SSR位点在亲缘关系相对较近的烟草种间具有高度保守性。

雪茄烟品种Beinhart1000-1赤星病抗性基因的QTL定位

由链格孢菌(Alternariaalternata)引起的赤星病是最具破坏性的烟草叶斑病害之一,在中国严重地影响烟草(Nicotiana tabacum L.)的产量和质量。选育抗烟草赤星病的优良品种虽是预防该病最经济、有效的途径,但因其抗性受数量性状基因控制而很难通过常规育种手段实现。为了便于开展烟草抗赤星病分子标记辅助选择育种,本研究利用抗赤星病雪茄烟品种Beinhart1000-1和感病烤烟品种红花大金元经杂交、自交产生的362个F_2单株构建了一张包含670个SSR标记的烟草遗传连锁图谱,并结合组培快繁形成的F_2株系的田间赤星病病情指数(DI),在全基因组范围内检测获得2个与烟草赤星病抗性相关的QTL,分别位于第20和23连锁群上的SSR标记TMs05179和TMs04022,以及TM61049和TM62212之间。这2个QTL等位基因均来自抗病亲本Beinhart1000-1,它们一起解释了两亲本间81%的病情指数(DI)差异及64%的加性效应。为下一步开展烟草抗赤星病的分子标记辅助育种奠定了基础。

烟草染色体片段代换系的构建与遗传评价

以综合性状优良的烤烟种质Y3为轮回亲本,抗烟草黑胫病（0号和1号生理小种）和赤星病的雪茄烟种质Beinhart 1000-1及优质烤烟品种K326为供体亲本,连续回交并结合分子标记辅助选择,构建国内外第一套由256个具有烤烟Y3遗传背景并渐渗有Beinhart 1000-1和K326染色体片段株系代换系群体。该群体携带377个代换片段,分布于烟草24条连锁群上。每个株系携带1~5个代换片段,代换片段长度介于0.05~36.88 c M,平均长度7.75 c M。代换片段重叠累加总长度为2922.57 c M,是烟草基因组总长度的2.61倍。代换片段覆盖总长度为1114.32 c M,烟草基因组覆盖率为99.45%。本研究构建的片段代换系可用于烟草基因定位、复杂性状的QTL分析和标记辅助选择育种。

3种烟草基因组SSR位点信息分析和标记开发

利用生物信息学方法对绒毛状烟草、林烟草和本塞姆氏烟草3份烟草野生种基因组数据中的SSR位点信息进行了分析。结果表明,在全长分别为2.14Gb、2.44Gb和2.59Gb的绒毛状烟草、林烟草和本塞姆氏烟草基因组中分别获得153 357个、196 493个和278 784个SSR位点,平均相隔13.94kb、12.42kb和9.31kb出现一个SSR。在SSR位点分布区域上,绝大部分的SSR位点分布在内含子和UTR（尤其是5′-UTR）区域;在SSR基序类型上,主要集中在二、三碱基基序且二者占总SSR位点数目的80%以上,并以二碱基基序类型丰度最高;在SSR基序结构上,基因组中出现频率及数量最高的是含有A（T）n的基序结构;在SSR基序的重复次数上,除单碱基基序类型外,重复次数多在3~10次之间。利用分别属于5个不同烟草组的8份烟草材料验证所合成的300对引物,所有合成的引物均能扩增获得目标片段,其中有80对引物存在扩增多态性。表明来源于绒毛状烟草、林烟草和本塞姆氏烟草基因组的SSR标记在亲缘关系相对较近的烟草种间具有高度保守性和通用性,基于此3份烟草野生种基因组数据开发SSR引物用于后续的相关遗传研究具有可行性。

雪茄烟Beinhart 1000-1赤星病抗性的主基因+多基因混合遗传分析

【目的】揭示和明确雪茄烟品种Beinhart 1000-1抗赤星病的遗传规律。【方法】以抗病雪茄烟品种Beinhart 1000-1为父本、感病烤烟品种红花大金元为母本杂交、自交构建重组自交系群体F_(7),对各单世代(P_(1)、P_(2)和F_(7))的赤星病抗性采用混合遗传模型“主基因+多基因”进行遗传分析。【结果】重组自交系群体F_(7)赤星病抗性表型呈正态分布,表现典型的数量性状遗传,其最优遗传模型为4 MG-AI,受4对加性—上位性主基因控制、,第1对主基因的加性效应值最大(da=11.5371)、且主基因整体遗传效率为96.8392%。【结论】雪茄烟Beinhart 1000-1赤星病抗性遗传方式以主基因效应为主、环境效应小。因此,在烟草抗病育种过程中要重视利用主基因,应在早期世代对赤星病抗性性状进行选择。

鉴别烟草属植物的特异PCR引物研究

【目的】为科学、高效鉴别检测涉案制烟原料中是否含有烟草材料。【方法】利用公共数据库中烟碱代谢途径相关基因序列和茄科基因组数据(含烟草未公开数据)开发分子标记,通过对3个烟草亚属11个组的91份烟草材料和17份非烟草材料进行实验验证,获得烟草属特异性扩增分子标记。【结果】从209对新开发的引物中筛选出2对稳定、可靠且具有烟草属特异性的标记,在91份烟草材料中均有目的扩增片段,而在17份非烟草材料中无扩增产物。【结论】上述2对烟草属特异性标记实现了烟草与非烟草材料的快速、有效鉴别检测,且方法简便易行、操作性强,可应用于烟草行业打假缉私工作中涉案制烟原料的鉴别检验。

基于物联网技术的未来智能楼宇系统探析

物联网是下一代网络的主要发展方向,得到了全球主要国家的认可。智能楼宇是物联网技术未来的一个重要应用领域。本文首先介绍了物联网和智能楼宇的技术发展状况,然后构想基于物联网技术的智能楼宇系统总体架构和典型应用,最后提出完全实现基于物联网的智能楼宇技术必须解决的技术难题。

基于Android平台的C/S结构点餐系统技术研究

餐饮业在我国第三产业中占有较高的比例,餐饮管理的信息化是未来的发展趋势。作为餐饮管理信息系统的一个子系统,电子点餐系统得到了较好的发展。然而市场上的电子点餐系统都是基于PDA技术或者POS点餐机技术,存在通用性较差、附加功能少、系统升级比较难、成本高等缺点。基于Android平板电脑的点餐系统具有硬件供应商多、价格便宜、软件通用等优点,将成为点餐系统未来的发展趋势。本文首先介绍了点餐系统的功能要求,然后探讨了基于Android平台点餐系统的硬件架构,最后对基于C/S结构的软件设计进行了研究。

38份晾晒烟种质资源遗传关系的SSR分析

从自主开发的近3000对烟草SSR引物中随机选出30对SSR引物,对38份晾晒烟种质资源的遗传关系进行了分析。在38份供试材料中共检测出173个等位基因,每对SSR引物可检测到的等位基因数为2～11个,平均为5.77个;遗传相似系数(GS)的变化范围为0.140～0.928,平均为0.534。表明38份晾晒烟的遗传多样性丰富,遗传差异较大,亲缘关系较远。聚类分析表明,在L1(GS=0.165)处可将38个品种分为2个类群,即晾晒烟类群和美国从烟草起源地收集的烟草(TI,tobaccoinstruction)类群;晾晒烟类群又可进一步分为4个亚类,其聚类结果与所期望的结果基本一致。表明SSR是一种有效、稳定和可靠的分子标记,能较好地从分子水平上揭示晾晒烟种质资源的遗传背景和亲缘关系。

物联网技术在楼宇智能消防上的应用探析

楼宇智能消防是建筑消防设计的新趋势，在高级写字楼、大型商场、车站、机场等人员密集的建筑上得到了广泛的应用。本文首先介绍传统智能消防系统的构成原理，然后对基于物联网的智能消防技术进行探讨，并对其相对优势进行详细阐述。

烟草PVY隐性抗病基因的分子标记及其适用性

马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)是危害烟草的重要病害,种植抗病品种是经济有效的防治措施。分子标记辅助选择可提高抗病育种效率。来源于X-射线诱变的Virgin A Mutante(VAM)的隐性抗PVY基因位点(va)被广泛应用于烟草抗病育种。为了提高va位点的育种利用效率,根据烟草隐性抗PVY基因(感病基因)e IF4E-1基因序列,设计特异扩增的引物CF2GR11,开发e IF4E-1基因的分子标记,并检测了该标记与抗性的遗传距离和在常见烟草资源中的适用性。CF2GR11在云烟87、红花大金元和K326等感PVY品种可扩增出500 bp产物,在NC102、NC55和K326PVY等抗病品种无扩增条带。以抗、感PVY亲本构建的101个F2单株为定位群体,遗传连锁分析表明,CF2GR11标记与烟草PVY感病基因的遗传距离为0.99 c M。对46份PVY抗性明确的栽培烟草资源的检测表明,供试资源的标记检测结果与抗性的吻合度为100%,表明CF2GR11标记适用性高。该目的基因标记可用于抗PVY育种的辅助选择和抗PVY资源的鉴定。