蚕豆有限生长习性的遗传分析与种质筛选

蚕豆是重要的冷季豆类作物,目前生产中应用广泛的品种多为无限生长习性,成熟期常发生倒伏,难以满足机械化收获的要求。团队创制出有限生长习性的蚕豆材料,并通过构建F_(1)、F_(2)、BC_(1)群体进行遗传分析。杂交F_(1)表型分析结果表明,蚕豆生长习性受核基因调控,与细胞质遗传无关,且无限生长习性相对有限生长习性为显性;χ^(2)测验结果及杂交F_(2)群体的表型分析结果表明,蚕豆生长习性的性状受1对基因调控,且无限生长习性相对有限生长习性为显性,BC_(1)群体的表型分析结果进一步印证了F_(2)群体的表型分析结果。创制的有限生长习性材料为蚕豆机械化生产提供了坚实的种质保证,同时厘清了蚕豆生长习性的遗传规律,为蚕豆在生长习性方向的育种工作打下了理论基础。还筛选得到了3个适宜机械化收获的优良蚕豆种质材料。

水稻矮化并花发育异常突变体dwarf and deformed flower 2(ddf2)的基因定位与候选基因分析

【目的】对一个同时导致营养和生殖器官发育异常的水稻突变体进行表型鉴定、基因定位和候选基因分析,为下一步的基因克隆与功能分析奠定基础。【方法】在水稻籼型恢复系602组织培养后代中,发现一个矮化并花发育异常突变体dwarf and deformed flower 2(ddf2)。抽穗期,以野生型为对照,对ddf2株高、主穗长、节间和功能叶的长宽等性状进行统计分析;同时利用冷冻切片等技术对茎、叶和花器官进行详细的形态和组织学分析。分别以西农1A和中花11为母本,以DDF2/ddf2杂合株系为父本构建2个F2群体进行遗传分析和基因定位,并对候选基因进行实时荧光定量PCR(real-time PCR)分析。【结果】相较于野生型,突变体各节间的长和茎粗均极显著降低,叶片极显著变短、变窄,同时花序也极显著变短。组织细胞学分析发现,突变体大叶脉数目和相邻2个大叶脉之间的小叶脉数都没有明显的变化,但相邻2个大叶脉之间的宽度明显减小,进一步比较2个小叶脉之间的叶肉细胞,发现在突变体中细胞数目和尺寸均显著降低;突变体茎秆维管束的数目与野生型相比没有明显的变化,但统计发现2个大维管束之间基本组织细胞的数量和细胞的大小都显著小于野生型,表明ddf2突变体茎、叶细胞分裂和膨胀都受到了抑制;此外,ddf2突变体的花器官特征发育受到了严重干扰:第一轮外稃顶部弯曲、内稃不同程度退化,第三轮雄蕊器官严重退化,部分甚至转化为雌蕊状器官,另外部分ddf2小穗的护颖过度发育,转变成稃片状,一些小穗还表现分生组织确定性的丢失,发育出2个以上的小花。遗传分析表明该突变性状受1对隐性基因控制。利用中花11/ddf2的1 024株F2分离群体,最终将DDF2精细定位在第11染色体短臂近着丝粒位置处,位于insertion/deletion(in/del)标记S-11和S-14之间,遗传距离分别为0.049和0.098c M,物理距离为90.295 kb,并与标记S-24共分离。分析定位区间的基因,发现共有MSU注释基因12个,其中一个编码Sec3_C蛋白的LOC_Os11g17600内部包含共分离标记S-24,进一步对该基因进行表达分析,发现该基因在突变体的叶、茎和穗中都表现出明显的下调,初步将LOC_Os11g17600作为DDF2候选基因。【结论】DDF2是一个同时控制水稻茎/叶和花器官发育的新基因。

蚕豆赤斑病抗性的主基因+多基因遗传分析

赤斑病是世界蚕豆产区的主要病害,严重威胁蚕豆安全生产。为明确蚕豆赤斑病的抗性遗传规律,本研究用赤斑病抗性较好的蚕豆品种‘通蚕鲜8号’、‘启豆2号’分别与高感赤斑病蚕豆品种‘成胡10号’、‘成胡14号’配制杂交组合,采用主基因+多基因混合遗传模型方法对2个组合6世代(P1、P2、F1、F2、BCP1、BCP2)的赤斑病抗性进行了遗传分析。结果表明,蚕豆对赤斑病的抗性最适合遗传模型为E-0(两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因)。两对赤斑病抗性的主基因加性效应值在2个组合中分别为-40.43、2.16和-36.31、-3.86,显性效应值分别为-15.22、-15.72和-5.98、-6.48。2个组合的主基因遗传率在BCP1、BCP2、F2中分别是19.05%、51.99%、70.90%和19.29%、52.13%、77.35%,多基因遗传率分别为0、0、19.9%和0、0、21.06%。本试验条件下,蚕豆品种‘通蚕鲜8号’、‘启豆2号’对赤斑病抗性由2个主效基因控制,同时受多基因修饰作用,环境对其抗性影响较小。感病亲本对后代抗病性的负向影响较大,在育种实践中需适当提高感病亲本的抗病性,以提高后代的抗性水平。

重庆绿豆新收集种质资源的遗传多样性分析及抗枯萎病鉴定

"第三次全国农作物种质资源调查与收集"项目组历时2年从重庆地区收集到49份绿豆种质资源,供发掘优异基因及育种利用,我们评估这些资源的表型遗传多样性和枯萎病抗性水平。结果表明:这些新收集绿豆种质资源遗传多样性丰富,数量性状遗传多样性指数排序为:单株荚数>株高>主茎节数>分枝数>底荚高度>荚宽>荚长>百粒重>开花期>单荚粒数>成熟期>出苗期;各质量性状遗传多样性指数排序为:荚形>分枝性>复叶叶形>粒形>种皮光泽度>生长习性、结荚习性>熟荚色>对生单叶形>花色、主茎茸毛色>子叶色>粒色>幼茎色。聚类分析将49份种质资源划分为5个类群,第Ⅰ类群主要表现为矮秆、宜机收,第Ⅱ类群主要是大籽粒材料,第Ⅲ类群可作黄籽粒特色材料加以利用。三维散点图中,前3个主成分将49份种质资源大致分布在2个区域,分布在区域Ⅰ的材料多为直立型材料,而分布在区域Ⅱ的材料多为半蔓生型材料。经枯萎病抗性鉴定,从49份种质资源中筛选出中抗资源9份,抗病资源3份,高抗资源1份。本研究为后续优良种质的开发利用和抗绿豆枯萎病基因发掘提供了理论和种质基础。

重庆地区豌豆(Pisum sativum L.)种质资源收集与多样性分析

"第三次全国农作物种质资源普查与收集行动"重庆项目组于2015—2017年历时3年,从重庆19个区县收集豌豆地方种质资源56份。豌豆种质资源在重庆地区分布呈现出范围广、海拔跨度大的特点。本研究对上述豌豆资源的14个性状进行了遗传多样性分析,结果表明该批资源多样性丰富,其中多样性指数最高的质量性状和数量性状分别是荚型和百粒重;变异系数最大的是分枝数。聚类分析将该批豌豆资源划分为5大类群,第Ⅰ类群为大籽粒和食荚型材料;第Ⅱ类群为高产、中粒型材料;第Ⅲ类群为直立型、早熟型材料;第Ⅳ类群为叶用型兼食荚型材料;第Ⅴ类群为籽粒食用型材料。这些豌豆资源经重庆不同地区和民族农民长年选择后,在抗逆性、食荚性、食叶性、籽粒特性等方面发展出了独特性状,利用好这些资源将为今后的豌豆产业发展注入新的多样性。

TIBA对不同耐荫性大豆套作苗期生长和倒伏率的影响

三碘苯甲酸(TIBA)是一种生长素运输抑制剂,具有抑制顶端生长的作用。为分析套作模式中,喷施TIBA对不同耐荫性大豆品种幼苗期生长和倒伏的调控效应,本研究设置50,100,150,200和250 mg·kg^-1的TIBA浓度处理,以清水和无遮荫为对照处理,调查大豆形态、干物质和倒伏性状。结果表明:与无荫蔽对照相比,荫蔽下大豆株高增加,茎粗、节数、分枝数、SPAD、干物质则显著降低,倒伏率显著增加。喷施TIBA后,大豆株高显著降低,茎粗、节数无改变,分枝数增加,叶面积下降,叶片SPAD无变化,干物质下降,大豆倒伏率显著降低。套作模式下大豆幼苗期TIBA喷施的适宜浓度为50~100 mg·kg^-1,且适宜浓度与品种自身耐荫能力有关,强耐荫品种南豆12适宜浓度为50 mg·kg^-1,而荫蔽敏感型大豆XBM为100 mg·kg^-1。浓度高于150 mg·kg^-1处理虽然更有利于降低株高、减少倒伏,但大豆干物质积累量偏低,不利于培育壮苗。

水稻颖壳退化突变体degenerated hull 3(dh3)的表型分析与基因定位

水稻(Oryza sativa L.)花器官的发育直接影响其产量和品质。本研究报道了一个水稻颖壳退化突变体,来源于恢复系缙恢10号的ethyl methane sulfonate(EMS)诱变群体,命名为degenerated hull 3(dh3)。该突变体表现为内外稃退化变窄,且不能正常闭合。在一些突变严重的小花中,外稃甚至退化成芒状,内稃边缘和浆片退化变窄且融合。遗传分析表明该性状受1对隐性基因调控。利用不育系西农1A与dh3杂交构建的356株F_2突变群体,将DH3基因精细定位在第12染色体的SSR标记RM27706和RM27709之间,物理距离为44.72 kb,该区段内未见已知功能基因的报道。本研究的结果为以后DH3基因的图位克隆与功能分析打下基础。

渝豆9号大豆新品种的选育

渝豆9号是重庆市农业科学院特色作物研究所选育的春大豆新品种。该品种是2011年从潼南搜集的地方品种经提纯复壮、单株选择及扩繁加代后选育而成。2015-2016年在各级产量试验中均表现优质、高产、稳产、适应性广、抗性好等特点,2017年通过重庆市农作物品种审定委员会审定命名,适于重庆各区县大面积推广应用。

向日葵产量相关性状的耐盐性分析

为筛选耐盐碱向日葵品种,以14个向日葵材料作为试验材料,从盐胁迫对向日葵农艺性状、产量性状的影响及生理生化响应等方面入手,并通过灰色关联度分析和通径分析,探讨了盐胁迫下向日葵产量形成的主要因素。结果表明:0.26%盐分胁迫下与小区产量相关度最大的农艺性状是叶片数。0.39%盐胁迫下与小区产量相关度最大的农艺性状是株高。0.83%盐胁迫下与小区产量相关度最大的农艺性状是叶面积。0.26%盐胁迫下与小区产量关联度最大的产量性状是百粒质量。0.83%盐胁迫下与小区产量关联度最大的产量性状是单盘粒重。通径分析结果表明,盐含量为0.26%时,株高、盘径、百粒质量和结实率对向日葵小区产量具有较大的正向效应,其中百粒质量对小区产量的正向效应最大;盐含量为0.39%时,株高、盘径、百粒质量对向日葵的小区产量有较大的正向效应,但结实率的正向效应较小;盐含量为0.83%时,单盘粒质量对向日葵的小区产量有较大的正向效应,但结实率、百粒质量的正向效应较小。

根瘤菌肥对秋播鲜食蚕豆根系结瘤和产量的影响

西南秋播区是我国最大的蚕豆主产区,但目前生产上仍然缺乏根瘤菌肥。以重庆市鲜食蚕豆为对象,比较了不同根瘤菌肥对蚕豆根系结瘤、生物量积累和产量的效应。结果初步表明,施用豆粕型菌肥R5最有利于蚕豆根系结瘤和地下部生长,单株根瘤数为109.83个,地下部生物量为230.2 kg·hm^(-2),分别比CK高165.4%和40.8%。但R5菌肥处理无法将对根系的促进作用转化为生物量和鲜荚产量的提升。施用复合微生物菌肥R3的蚕豆总生物量、株高和鲜荚产量的表现最优,总生物量、株高、鲜荚产量分别为1 731.0 kg·hm^(-2)、80.6 cm和8 213.3 kg·hm^(-2),分别比CK高28.0%、21.6%和23.5%,但该菌肥的根瘤数低于R5。因此,蚕豆根瘤菌肥的筛选不仅要注重根系结瘤,还需要兼顾提升根瘤实际固氮能力和氮素向地上部的转运。

二十一份重庆花生种质资源的农艺性状评价

为了给本地花生种质资源的利用提供理论依据,"第三次全国农作物种质资源普查与收集行动"重庆项目组于2015—2017年,从重庆市12个区县收集了地方花生种质资源21份,对这批花生资源的9个农艺性状进行调查统计,并用SPSS20.0软件进行相关性分析.结果:21份花生种质资源在重庆地区的结果枝数、单株饱果数、主茎高、单株产量、侧枝长等性状变异程度高,表现出明显的遗传差异,在育种上有较大利用空间;影响单株产量的主要农艺性状是结果枝数和单株饱果数.

鲜食与绿肥兼用型蚕豆表型综合评价选择

鲜食与绿肥兼用型蚕豆是随着农业产业结构调整及农业供给侧改革发展出现的蚕豆产业新类型,尤其适合我国南方地区发展。运用层次分析法(Analytichierarchyprocess,AHP)确定了7个鲜食与绿肥兼用型蚕豆相关表型,对86个蚕豆品种、品系进行综合评价,将之分为5个等级,最终选择出综合性状优良,能同时兼顾鲜食和绿肥功能的特等级品种(系)2个,优等级品种(系)13个。本研究构建的综合评价体系,可为鲜食与绿肥兼用型蚕豆育种选择提供科学决策依据。

去除不同节位花序对蚕豆花荚转化率及产量的影响初报

蚕豆是主要食用豆类之一,具有营养丰富、固氮肥土等优点,但其花荚脱落率高,花英转化率明显低于其他豆类。试验通过人工去除不同节位的花序,来调整蚕豆植株的源-库比率,探明蚕豆产量形成的关键开花节位及各节位花序的竞争关系。结果表明,去除各节位小花均能提高其他节位的花英转化率,中部节位的小花是产量形成的关键;仅保留下部节位的小花阻碍了单株荚数和产量的形成,导致蚕豆产量极显著降低,且下部节位的花英转化率并未因此提高;仅保留中部节位可提高相应节位的小花数,能显著提高单株产量;仅保留上部节位的小花能显著提高相应节位的花英转化率,但会导致单株产量极显著降低。

渝豆7号大豆新品种的选育

渝豆7号是重庆市农业科学院特色作物研究所与自贡市农业科学研究所联合选育的春大豆新品种。该品种是自贡市农科所2006年以品系贡205-1(来源:贡豆12×台75)为母本,株系443-1(来源:富2000-8×绿宝)为父本进行杂交,通过系谱法处理后代选育而成。2013-2015年在各级产量试验中均表现出优质、高产、稳产、适应性广、抗性好等特点,2016年通过重庆市农作物品种审定委员会审定命名,适于重庆各区县大面积推广应用。

渝豆6号大豆新品种的选育

渝豆6号是重庆市农业科学院特色作物研究所选育的春大豆新品种。该品种是2009年从黔江地区忠县搜集的地方品种经提纯复壮、单株选择及扩繁加代后选育而成。2013-2015年在各级产量试验中均表现优质、高产、稳产、适应性广、抗性好等特点,2016年通过重庆市农作物品种审定委员会审定命名,适于重庆各区县大面积推广应用。

2018年-2019年重庆蚕豆赤斑病发生情况及预测模型的建立

蚕豆赤斑病是世界蚕豆各产区及我国东南沿海和长江流域地区生产中最主要的病害之一。本研究连续2年对重庆地区29个区县的蚕豆赤斑病发生情况开展了调查。调查结果显示,城口县发病最轻,两年平均病情指数为40.9,长寿区发病最重,两年平均病情指数为73.4。4个自然生态区中,秦巴山地常绿阔-落叶林生态区的发病最轻,两年平均病情指数为47.3。三峡库区平行岭谷农林复合生态区发病最重,两年平均病情指数为68.4。相关性分析和通径分析结果表明,1月相对湿度、1月平均风速、3月降水量、3月相对湿度在蚕豆赤斑病的发生过程中起主导作用。此外,11月平均风速对病情的发展产生较强的负向效应。在以上研究基础上初步建立了基于重庆地区蚕豆赤斑病发生规律的病害预测模型:Y=35.01946-3.01618 X_(7)-5.5758 X_(9)+0.5679 X_(27)+0.1586 X_(29),模型表明,11月平均风速(X_(7))、1月平均风速(X_(9))、1月相对湿度(X_(27))、3月相对湿度(X_(29))与病情指数(Y)有较强的线性关系。本模型的建立为蚕豆赤斑病的防控提供了技术支撑。

重庆小豆种质资源的遗传多样性分析及白粉病抗性鉴定

【目的】研究小豆种质资源丰富的多样性,为遗传育种研究提供重要的物质基础以及抗白粉病种质资源的筛选。【方法】通过遗传多样性分析、主成分分析和聚类分析连续两年对参试材料开展白粉病抗性鉴定。【结果】各性状的遗传多样性排序为:株高>成熟期>底荚高度>单株荚数>荚长>百粒重>开花期>荚宽>主茎节数>单荚粒数>分枝数>粒色>荚形>粒形>复叶叶色>生长习性>结荚习性>花色>复叶叶形>主茎色>叶脉色>叶柄色。聚类分析将59份参试材料划分为5个类群,第Ⅰ类群包含16份材料,第Ⅱ类群共包含4份材料,第Ⅲ类群共包含2份材料,第Ⅳ类群共包含31份材料,第Ⅴ类群共包含6份材料。根据主成分分析结果绘制的三维散点图中,前3个主成分将59份种质资源大致分布在两个区域,分布在图像左侧的材料多为直立型材料,而分布在右侧的材料多为半蔓生型材料。抗性鉴定结果表明,重庆地区的小豆种质资源的白粉病抗性平均处于感病水平,仍从中筛选出高抗材料6份,抗病材料4份。【结论】通过聚类分析将重庆地区小豆种质资源被划分为5个类群,经田间诱导发病鉴定,从59份种质资源中筛选出6份高抗材料,抗病材料4份。

渝红豆2号小豆新品种的选育

渝红豆2号是重庆市农业科学院特色作物研究所选育的小豆新品种。该品种是2003年以农林8号为母本．京农2号为父本进行杂交，通过系谱法处理后代选育而成。2015-2016年在各级产量试验中均表现优质、高产、稳产、适应性广、抗性好等特点，2017年通过重庆市农作物品种审定委员会鉴定命名，适于重庆各区县大面积推广应用。

渝红豆1号小豆新品种的选育

渝红豆1号是重庆市农业科学院特色作物研究 所选育的小豆新品种.该品种是2004年以京农2号为母本, S5033为父本进行杂交,通过系谱法处理后代选育而成. 2015~2016年在各级产量试验中均表现优质、高产、稳产、适 应性广、抗性好等特点,2017年通过重庆市农作物品种审定 委员会鉴定命名,适于重庆各区县大面积推广应用.

绿豆抗枯萎病试验研究

绿豆是我国主要的食用豆类之一,枯萎病是最主要的绿豆病害之一。当绿豆植株感染枯萎病后,常表现为叶片黄化、植株矮化、根部腐烂、叶片褪绿、枯萎等症状。本研究利用系统选育出的4个抗病高代品系开展研究,通过对参试品系的病害进行调查分级及病害相关性研究,初步明确枯萎病对绿豆植株农艺性状的影响,同时筛选出抗性水平能达到高抗的品系。结果表明,1号品系的枯萎病病情指数为8.75,划分等级为高抗,其产量和相关农艺性状均优于其他品系,可作为抗病材料加以利用。此外,绿豆枯萎病的病情指数与株高的P值<0.5,相关系数为-0.73,成显著负相关;病情指数与分枝数、单株荚数、小区产量的P值<0.05,相关系数分别为-0.98、-0.99、-0.99,具有极显著负相关性。