TILLING技术的发展与应用

T ILL ING是一种全新的反向遗传学研究方法,它提供了一种高通量、低成本、规模化和高效筛选化学诱变剂EM S诱发产生点突变的技术。简要介绍了T ILL ING的原理和特点,并对其在植物功能基因组学、作物品种改良和在生物进化及检测多态性中的应用作了初步探讨。

芥菜型油菜黄籽性状的遗传、基因定位和起源探讨

油菜种皮颜色既是一个形态指示性状,又与种子休眠和品质有关。以芥菜型油菜种皮颜色分离的2个BC6F2群体为作图群体,用微卫星(SSR)等标记进行连锁定位,并用定位标记对22份材料进行关联分析,通过反转录-聚合酶链反应(RT-PCR)分析12份材料种皮中4-二氢黄酮醇还原酶(DFR)、花色素合酶(ANS)和花色素还原酶(ANR)基因的表达,对6份黄籽材料的种皮颜色基因等位性进行测定,结果将芥菜型油菜控制种皮颜色的2个基因位点分别定位到A9和B3连锁群,并找到其两侧紧密连锁标记,发现黄籽材料种皮颜色基因位点附近0.9cM和1.5cM区域高度保守,所有黑色种皮中DFR、ANS和ANR基因均表达,所有黄色种皮中DFR和ANS均不表达,但ANR基因表达或不表达,黄籽材料的种皮颜色基因等位。根据这些结果结合前人研究,认为芥菜型油菜种皮颜色基因是调控基因,黄籽为单一起源。

芥菜型油菜4-二氢黄酮醇还原酶基因的克隆和表达分析

利用同源克隆方法,在芥菜型油菜中克隆了DFR基因。在DNA和cDNA中扩增的DFR基因大小分别为1612bp和1214bp。该基因含有5个内含子,开放阅读框为1158bp,预计编码385个氨基酸,预测分子量为42886.0Da,推测的等电点为5.54。DFR基因在芥菜型油菜紫叶芥和黑籽近等基因系的叶片、胚和种皮中都表达,在四川黄籽中只在叶片和胚中表达。DFR基因在四川黄籽种皮中不表达,导致种皮中花色素和原花色素不能合成,从而种皮透明,形成黄籽,因此DFR基因是油菜种皮颜色形成途径中一个关键基因。本研究为利用该基因与种子、种皮特异启动子构建反义表达载体或RNAi载体,阐明油菜种皮颜色形成的分子机理和创造黄籽油菜新种质奠定了基础。

芥菜型油菜类黄酮合成相关基因的克隆和序列分析

【目的】分离和克隆芥菜型油菜类黄酮合成相关基因。【方法】采用同源克隆基因的方法,参照拟南芥等植物控制类黄酮合成的基因保守序列设计引物,对扩增片段进行测序并进行BLAST分析。【结果】有13对引物扩增的17个基因拷贝与参考基因序列相符,这些克隆属于13个已知功能基因,其中查尔酮合成酶基因有3个不同的基因拷贝,花色素形成(Production of anthocyanin pigment)基因和查尔酮异构酶基因分别有2个不同的基因拷贝,其余引物的扩增只获得一个拷贝。在GenBank数据库中进行检索表明,所克隆的基因拷贝中的DNA结合/转录因子基因(TT2、TT8、TTG2)、花色素形成基因(PAP)和黄烷酮-3-羟化酶基因(TT6),在芸薹属植物中未见报道。【结论】克隆芥菜型油菜类黄酮合成相关基因拷贝为阐明油菜种皮颜色形成的遗传调节奠定了基础。

不同种植模式烟田土壤细菌种群特征与青枯病发生的关系

为明确烟田细菌种群特征与烤烟青枯病发生的相互关系,采用Miseq高通量测序技术及生物信息学分析方法,研究了烟草连作(连作4年、8年和12年),轮作(烟草–玉米、烟草–百合、烟草–萝卜),绿肥(黑麦草、箭舌豌豆和油菜)还田等种植模式下烟田耕层土壤的细菌种群特征。结果表明:连作年限越长,烟田土壤细菌多样性与均一度越低,土壤细菌生态网络趋于松散,青枯病害发生更为严重,连作8年与12年烤烟青枯病发病率分别为连作4年的33.60倍与33.69倍;烟草–玉米轮作与黑麦草还田可明显改善烟田细菌群落结构,在青枯病发病盛期,土壤细菌多样性指数分别为6.42与6.92,均一度指数分别为0.81与0.85,青枯病发病率相对较低,分别较烟草连作降低59.26%与95.80%;发病盛期,烟田土壤酸杆菌门和总病原菌的种群丰度与烟草青枯病的发病率呈正相关,放线菌门与烟草青枯病发病率呈负相关。

湘西烟区土传病害及其防治

土传病害正日趋成为限制湘西烟区烟叶生产可持续发展的重要因素。简要分析了烟区土传病害加重的原因,概述了我国土传病害防治措施的优点和弊端,提出了今后湘西烟区土传病害防治的几点建议。

湖南三个植烟地土壤根际微生物的变化研究

采用盆栽和大田试验,研究了主栽品种K326在三个不同土壤和气候互作下,植烟土壤微生物的变化:在烟株全生育期内,土壤中,细菌占总菌数的68.38%～78.05%;放线菌占21.93%～31.59%;真菌只占0.02%～0.06%。不同处理下三大类群微生物数量以真菌差异较大,放线菌次之,细菌差异最小;土壤酶类在烟草生产的各个时期以及同一时期的各个处理间存在不同的变化。三大微生物数量与脲酶呈现一定的负相关性。

湘烟3号和湘烟4号在湘西的适应性研究

在湘西龙山县对湘烟3号和湘烟4号两个特色品种与K326在3个不同施肥水平下进行了对比研究。结果表明:随着施肥量的增加,3个品种的产量和产值都相应增加,且存在极显著差异,以湘烟4号表现较优;3个施肥水平的烟叶产量与产值也存在极显著差异,以施氮120 kg/hm2较优。湘烟3号在农艺性状和经济性状方面与K326相差不大,容易成熟落黄,烤后烟叶质量在3个品种中最好。

不同移栽方式对烤烟产质量的影响

[目的]筛选移栽质量好、移栽后还苗期短、提苗补苗用工少、田间整齐度高、抗旱抗逆性强、烟叶产质量高的烟苗移栽方式。[方法]以井窖式移栽方式为对照,对托盘假植烟苗移栽和营养坨假植烟苗移栽进行小区对比试验,分析比较各处理的生育期、农艺性状、病害发生情况、经济性状和化学成分等方面。[结果]营养坨假植移栽烟株在产量、产值、中上等烟比例、C3F烟叶化学成分等方面好于托盘假植移栽烟株和井窖式移栽烟株。[结论]综合多方面因素,可以大力推广营养坨假植育苗移栽方式。

张家界植烟土壤酸碱度分布及影响因素研究

为探明张家界植烟土壤pH分布状况,在张家界烟区采集土壤样品468个,对土壤酸碱度分布状况及其影响因素进行分析。结果表明:张家界植烟土壤pH均值为5.91,pH处于适宜范围的仅为38.25%,pH小于5.5和大于7.0的植烟土壤分别占43.59%和18.17%。逐步回归分析表明,交换性钙、交换性镁、有效硫、有机质、碱解氮、粘粒含量和阳离子交换量、海拔是植烟土壤pH的主控因素,8项指标对植烟土壤pH的累计解释能力达77.7%,交换性钙、交换性镁含量和阳离子交换量为主要控酸因子,有效硫和碱解氮为土壤主要致酸因子。因此,张家界酸性植烟土壤可适当增加含钙和含镁物料的投入,减少含硫物料的投入。

不同移栽期对烤烟新品系HN2146产量与质量的影响

为解决慈利县烤烟种植品种单一的问题,以K326常规大田移栽期为对照,开展了不同移栽期对烤烟新品系HN2146产量与质量的影响试验,分析比较各处理的生育期、农艺性状、病害发生情况、经济性状和化学成分等特性。结果表明,烤烟新品系HN2146较常规移栽期提前7 d移栽处理在产量、产值、C3F烟叶化学成分等方面要好于HN2146其他移栽期处理和对照K326常规大田移栽期处理。综合多方面因素,烤烟新品系HN2146在慈利县的移栽期以较各产区K326移栽期提前7 d为宜。

湘西烟区烤烟膜下小苗移栽技术研究

采取大区对比法,进行了烤烟膜下小苗移栽和常规营养坨移栽2个不同移栽方式对湘西地区烤烟产质量及经济效益的影响试验。结果表明,膜下小苗移栽能够提早成熟,提前采收,在提高烤烟经济性状上有一定的效果,在单位面积产量、产值、均价和上等烟比例上都有所提高。但是对于目前采用的408孔漂浮育苗方式,烟苗直接进行膜下移栽,烟苗素质上还有所欠缺,导致补苗现象较多,烟田整齐度较差,同时由于膜下小苗移栽方式比较费工费时,烟农不太接受膜下移栽方式,烤烟膜下小苗移栽有待进一步研究。

湘西烤烟新品种(系)区域试验研究

[目的]对湖南烤烟育种单位提供的6个新品种(系)在湘西地区的适应性进行评价。[方法]以K326和云烟87为对照,对20708、SY15230、HY1213、CN-1、E9、CS1545共6个烤烟新品种(系)进行小区对比试验,分析比较各个品种(系)的生育期、农艺性状、病害发生情况、经济性状、化学成分和评吸结果等。[结果]新品种(系)CN-1、SY15230、CS1545和20708在产量、产值、中上等烟比例等方面好于对照K326和云烟87,但是评吸结果略差于K326和云烟87。[结论]综合多方面因素考虑,CS1545可在试验地区小面积生产示范。