广西河八王种质资源考察收集与鉴定评价

广西地跨南亚热带和中亚热带,北回归线横贯中部,属亚热带季风气候区,孕育了丰富的野生甘蔗种质资源。2016—2023年,广西农业科学院甘蔗研究所组织考察队对广西河八王种质资源开展系统调查和收集工作,考察队在广西8个地级市18个县(市、区)43个乡镇共收集到河八王种质资源58份。调查结果表明:广西河八王种质资源主要分布在海拔60.0~602.5 m,北纬23°08′02″~26°01′43″,东经107°08′01″~111°32′02″的区域;广西河八王种质资源20个描述型质量性状的遗传多样性指数在0~1.2044之间,平均值为0.5557,其中曝光后节间颜色的多样性最高,木栓较低,而茎形、气根、水裂3个性状无多样性体现;不同收集地区的广西河八王种质资源遗传多样性指数在0.1040~0.4911之间,贺州最高,百色最低;广西河八王种质资源表型性状变异丰富,6个数量性状的变异系数为17.3%~53.6%,平均为34.8%;不同收集地区的广西河八王种质资源变异系数在29.4%~36.9%之间,河池最大,桂林最小。聚类分析结果显示,58份广西河八王种质资源被分为六大类,与地理来源无密切关系,其中第Ⅰ类群中的材料综合性状较好,生物量和品质性状优良。本次考察收集扩充了广西甘蔗种质资源圃的资源数量,为甘蔗育种和遗传改良提供了优良基因资源。

施氮量对花生结瘤特性的影响

为了探明施氮量对田间栽培花生结瘤特性的影响,以‘桂花36’为研究材料,设置6个氮用量处理:施氮量0%(N0,不施氮)、施氮量25%(N1,少量施氮)、施氮量50%(N2,中量施氮)、施氮量75%(N3,少量减施氮)、施氮量100%(N4,常规施氮67.50 kg/hm^(2))、施氮量150%(N5,大量施氮),大田试验采用随机区组设计,田间取样共33次,研究了不同施氮量对结瘤特性观测值和变化规律的影响。结果表明:在采样前期,根瘤数量与直径的观测值平均数随施氮量的上升而下降;在采样中、后期,根瘤平均数量的最小值都出现在N4处理,平均直径的最小值则均出现在N5处理,既氮对数量的抑制在常规施氮条件下达到最强,对直径的抑制随用量的增加而增强;从N0到N4,以其中任一处理为参照时,参照处理与相邻处理间的变化差异显著概率在各采样期均未达到很可能级别,既当施氮量小于67.50 kg/hm^(2)时,25%幅度的氮用量增减不会导致根瘤数量和直径观测值产生差异显著的变化;相比常规施氮,大量施氮时根瘤直径观测值在采样中、后期很可能显著下降,数量观测值在采样后期很可能显著上升。

檀香NDH脱氢酶基因的克隆、定位与启动子分析

为研究檀香NDH脱氢酶基因的功能和调控机制,该文以檀香心材为材料,利用RACE技术克隆SaNDH 6基因的全长序列,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术分析其组织和激素处理后的表达模式,在拟南芥原生质体观测其亚细胞定位,利用PlantCARE分析SaNDH6起始密码子ATG上游2 kb的启动子序列,同时运用PlantRegMap预测可能与其结合的转录因子。结果表明:(1)SaNDH6编码303个氨基酸,为疏水蛋白,亚细胞定位于叶绿体。(2)进化树分析表明,檀香SaNDH6与木本植物NDH6进化关系较近。(3)PlantCARE分析发现,SaNDH 6启动子中除含有ACE、AE-box、Box 4、G-Box和GT1-motif等大量光响应元件外,同时还有茉莉酸甲酯(MeJA)反应元件CGTCA-motif和TGACG-motif,赤霉素(GA 3)响应元件P-box,以及防御和胁迫响应元件TC-rich repeats等。(4)PlantRegMap分析发现,有76个转录因子可能与SaNDH6启动子结合,其中ERF家族最多,达40个。(5)SaNDH 6在檀香的根、心材、叶片和愈伤组织中均有表达,其中在叶片中的表达量较高;用1×10^(-4)mol·L^(-1)的MeJA和GA 3分别处理檀香愈伤组织后,与处理前(0 h)相比,SaNDH 6的表达均在3 h后显著升高。综上结果表明,檀香SaNDH6为核基因编码的蛋白,受光和激素等诱导表达,SaNDH6可能参与檀香逆境胁迫反应的过程。

花生品系主要农艺性状的分析与综合评价

剖析花生高代品系主要农艺性状及产量关系,为高产育种提供参考依据,并对各品系进行评价筛选,为品种推广提供候选个体。运用DPS、SPSS统计软件,以11个福建花生高代品系为研究对象,对主要农艺性状及产量性状数据进行变异性分析、相关性分析、灰色关联度分析、聚类分析和主成分分析。结果表明,结果数和饱果数变异系数较大,出仁率变异系数最小,结果数和饱果数对花生产量显著正相关,灰色关联度分析也显示结果数和饱果数与产量性状的关联度最大;聚类分析结果显示,在距离阈值为18时,可将11个花生品种分为3个类群,第3类群综合性状表现良好;主成分分析结果表明,9个农艺性状和2个产量性状综合成4个主成分因子,分别为产量因子、籽仁因子、株高因子和荚果因子,累计贡献率达89.1216%,品系0945-1、0949-4和1005-3-1的综合主成分值依次排前三。0945-1和0949-4是值得推广的优良品种。在花生育种中,侧重筛选果多、果饱的单株,并兼顾其它性状可选育出高产品种。

南方高产广适优质花生品种桂花36及其高产机制

0442/3001-18与(025春/26×汕油162)F5杂交育成的花生品种桂花36综合性状优异,具有高产、稳产、高油、出仁率高、壳薄、籽仁产量高、适应性广等优点。在国家南方片区域试验中,荚果和籽仁平均产量分别比对照种"汕油523"增产280.43 kg·hm^(-2)和301.88 kg·hm^(-2),增产率分别为7.35%和11.53%。在国家生产试验中,荚果和籽仁平均产量分别比对照种"汕油523"增产394.95 kg·hm^(-2)和391.2 kg·hm^(-2),增产率分别为10.55%和15.12%。桂花36在净作和间作下均可实现高产。试验证实桂花36的高产与总开花数量和单株结果数紧密相关,阐明了该品种的高产机制。桂花36的平均粗脂肪含量53.53%;蛋白质含量24.71%;主茎高55.6 cm,分枝长63.3 cm;总分枝数6.9条,有效分枝数5.9条;单株结果数18.7个,公斤果数617个;饱果率86.7%;百果重181.5 g,百仁重63.5 g;出仁率71.3%。具有高产、稳产、高油、出仁率高等优点,综合性状优异,适应性广,可在南方各省区推广种植。

CRISPR/Cas9系统及其在粮油作物遗传改良中的研究进展

CRISPR是细菌或古生菌对入侵到体内的病毒,通过核酸特异性识别、Cas9蛋白酶切割产生的一种天然免疫系统。基于CRISPR/Cas9系统的基因组编辑技术,通过sgRNA介导和Cas9蛋白切割实现对靶基因的定点编辑。因其操作简便、编辑效率高、适用范围广的特点,迅速成为研究植物、动物、微生物基因功能的重要手段。同时,随着大量基因组信息和相应数据库的广泛建立,CRISPR/Cas9技术利用反向遗传学,配合生物信息技术,成为遗传改良、创新特异种质的一种极有效的新手段。本文主要对CRISPR/Cas系统的基本原理、CRISPR/Cas9基因编辑技术的作用机制,以及CRISPR/Cas9技术在粮油作物遗传改良、品种选育研究中取得的进展进行了综述,为遗传育种工作者利用该技术进行遗传改良和品种优化升级育提供有效的参考。

南药牛大力组培苗生产技术规程

遵照《中药材生产质量管理规范》(GAP)的宗旨,规范南药牛大力组培苗生产的物种选择、组织培养、瓶内炼苗、瓶外炼苗、出圃、装框、运输和档案记录,旨在提高南药牛大力组培苗的质量。

抗病高产花生新品种桂花202的选育

【目的】针对广西市场对花生优良新品种的迫切需求,选育抗病高产的珍珠豆型花生新品种。【方法】以高产抗病的花生中间材料(粤油45×桂花17)F4作为母本,与高产抗病的广东花生品种汕油188为父本进行复合杂交,经过F1~F9代连续多年筛选,于2014–2017年进行品比试验并参加广西花生新品种联合试验,选育出桂花202。【结果】桂花202在2014–2015年品比试验中,荚果平均产量4039.07 kg·hm^(−2),比对照品种桂花21增产6.69%,初步显示了该品种的高产水平和增产潜力。在2016–2017年广西花生新品种联合试验中,荚果和籽仁平均产量分别为4281.30 kg·hm^(−2)和2746.73 kg·hm^(−2),分别比对照品种桂花21增产208.875 kg·hm^(−2)和减产120.225 kg·hm^(−2),增产率分别为5.13%和-4.19%,增产显著、减产不显著。桂花202的粗脂肪含量50.64%,油酸占比45.1%、亚油酸占比33.6%,油亚比1.34,蛋白质含量27%。桂花202属直立珍珠豆型品种,植株紧凑直立,生长势强,主茎高45.9 cm,分枝长52 cm,总分枝数7.9条,单株结果数15.4个,公斤果数590个,百果重207.2 g,百仁重77.7 g,出仁率64%。于2020年9月30日通过国家非主要农作物品种登记[GPD花生(2020)450098]。【结论】桂花202综合性状较好,具有抗病、高产、大果等优点,适宜在广西各地推广种植。该品种对水肥要求高,高肥水条件有利于其发挥高产潜力。

Effects of Seed Soaking with Paclobutrazol on Early Tillering and Endogenous Hormone Contents of Sugarcane Seedlings

[ Objective] The paper was to explore the effect of seed soaking with paclobutrazol （ PP333 ） on early tillering and endogenous hormone content of sugarcane seedlings. [ Method ] With the sugarcane variety ROC22 as the experimental material, seeds were soaked in different concentrations of PP333- The number and growth of tiller were investigated, and the contents of endogenous hormones IAA, CTK, ABA and GA3 at two-leaf, four-loaf and six-leaf stages of sugarcane seedlings were measured, to study the effects of seed soaking with PP333 on early filleting and endogenous hormone contents of sugarcane seedlings. [Result] Seed soaking with PP333 could effectively improve and advance filleting occurrence of sugarcane seedlings. The suitable PP333 concentration for sugarcane fiUeting occurrence, growth and development was 50 mg/L. Seed soaking with PP333 significantly increased the CTK and ABA contents in leaves of sugarcane seedlings, and decreased IAA and GA3 contents. [ Conclusion]The paper will provide a theoretical basis for application of PP333 in sugarcane production.

花生DNA的五种改良CTAB提取方法的比较分析及其应用

花生是世界上重要的油料作物和经济作物之一,也是最重要的植物食用油来源之一,但花生分子标记和功能基因组学等分子生物学研究较落后。因此,本研究旨在建立适合自身的花生基因组DNA的提取方法,为开展花生分子标记研究和分子生物学研究提供帮助。本研究使用了5种改良CTAB法提取花生基因组DNA,所得DNA的纯度和浓度分别通过琼脂糖凝胶电泳和紫外分光光度计检测,再利用8种分子标记技术的48条单引物和4对转座子保守区扩增引物对提取获得的花生基因组DNA的质量进行扩增验证和应用。结果表明:(1)综合花生基因组DNA的质量检测数据以及花生分子标记技术和转座子保守区的扩增验证结果来看,五种改良CTAB法的DNA提取效果表现依次为:方法一>方法五>方法四>方法三>方法二,其中方法一为最佳首选,方法五和方法四的提取效果也好,但是由于其有利用到强腐蚀性的平衡酚,不安全且不环保,所以不推荐;(2)在花生上建立了8种分子标记技术和4类转座子保守区的扩增体系;(3)克隆获得了花生4类转座子保守区序列。本研究为今后开展花生分子标记研究及转座子的克隆鉴定利用提供了帮助。

用于克隆及分子标记分析的甘蔗高质量基因组DNA提取方法

甘蔗是世界上重要的糖料作物,其遗传背景复杂,基因组庞大复杂。但基因组测序尚未完成,严重制约了甘蔗分子生物学研究进展。为构建成熟完善的甘蔗高质量基因组DNA提取方法,本研究采用四种改良CTAB法提取甘蔗基因组DNA,先通过紫外分光光度计和琼脂糖凝胶电泳检测提取所得甘蔗基因组DNA的质量,再使用8对转座子保守区同源克隆扩增引物和8种基于单引物扩增反应的分子标记技术的78条单引物对提取的甘蔗基因组DNA的质量进行扩增验证。结果表明:(1)结合甘蔗基因组DNA的质量数据以及甘蔗转座子保守区同源克隆扩增和分子标记技术研究的验证结果来看,四种改良CTAB法的DNA提取效果表现依次为:方法三>方法四>方法二>方法一。但方法三和方法四均使用到强腐蚀性的平衡酚而不安全环保,而方法二和方法一则分别使用了二次和一次氯仿抽提,根据样品的实际状态,本研究认为后两者中的一种可作为甘蔗基因组DNA的最佳提取方法;(2)建立了甘蔗6类转座子保守区同源克隆和8种基于单引物扩增反应的分子标记技术的扩增体系。本研究为以后开展甘蔗转座子的克隆鉴定利用和分子标记研究提供了帮助。

花生栽野种间杂交异源多倍化早期世代基因表达变化分析

为了进一步认识花生种间杂交异源多倍体进化过程中的基因表达变化规律,采用cDNA-HFO-TAG技术,研究花生种间杂交组合(四倍体栽培种‘仲恺花4号’×二倍体野生种Arachis. diogio)杂种F_1和早期多倍体世代S0~S3的基因表达变化情况。14条HFO-TAG引物共扩增出121条cDNA片段,其中差异片段84个,主要包括三种类型:亲本转录物完全沉默(3个),双亲转录物在后代部分材料中沉默(59个)和新转录物激活(22个),上述变化在F1代即开始发生。筛选其中大小为500~2 000 bp的35个TDFs进行克隆测序,有27个和NCBI数据库中已录入的基因具有较高的相似性,包括抗逆相关基因(10条)、未知功能蛋白基因(8条)、能量与代谢相关基因(7条)和转录因子相关的基因(2条)。这些研究结果进一步表明在花生种间杂交异源多倍化早期发生着快速、剧烈的基因表达变化,从中获得的差异基因片段,有助于了解花生属种间杂交异源多倍化早期分子机制变化,这对有效利用野生花生种质优异基因具有重要意义。cDNA-HFO-TAG技术简单、有效且实用,完全适用于花生属基因表达变化研究,可以作为花生属及其它物种基因表达变化分析技术的有效补充。

栽培种花生Ty3-gypsy类逆转座子逆转录酶基因序列的分离与分析

植物长末端重复(long terminal repeat,LTR)逆转座子具有普遍性、高拷贝、高异质性和插入多态性,适合开发成分子标记。本研究从栽培种花生(Arachis hypogaea)基因组中获得Ty3-gypsy类逆转座子逆转录酶基因序列,分析其特点和差异,为基于LTR逆转座子的分子标记开发奠定基础。利用根据Ty3-gypsy类逆转座子逆转录酶基因保守区设计的简并引物对栽培种花生‘桂花1026’品种的基因组DNA进行PCR扩增,目的条带经回收、克隆和测序后,对获得序列进行生物信息学分析。克隆到27条逆转录酶基因序列,序列长度皆为432 bp,AT所占比例为55.32%~66.90%,AT与GC比值为1.24~2.02,核苷酸序列间相似性为44.90%~98.80%,呈现较高异质性;聚类分析后,27条基因序列分为3个家族,家族Ⅰ是主要成分;27条编码蛋白序列的基因中有10条发生了无义突变;基因编码蛋白序列间相似性为34.50%~97.90%,呈现高度异质性;除AhRT2-4外,各基因编码蛋白序列间保守基序完全一致;对栽培种花生和其他物种植物的Ty3-gypsy类逆转座子逆转录酶序列构建系统进化树,进化树显示所有序列被分为6类,其中,Ⅰ类包含19条其他植物物种和1条栽培种花生的序列,Ⅱ类包含8条其他物种和7条栽培种花生的序列,表明栽培种花生逆转录酶序列具有较高的保守性,栽培种花生逆转录酶基因编码蛋白序列与绿豆(Vigna radiata)、枣(Ziziphus jujuba)、黄瓜(Cucumis sativus)、油棕(Elaeis guineensis)、火龙果(Hylocereus undatus)等植物的逆转录酶序列亲缘关系较近,表明不同植物的Ty3-gypsy逆转座子之间可能存在着水平基因转移;通过比对花生EST数据库,发现了4条具有转录活性的栽培种花生Ty3-gypsy类逆转座子。本研究所获得的逆转录酶基因序列可为栽培种花生Ty3-gypsy逆转座子的分子标记开发利用及分子育种奠定一定基础。

性状相关的分子标记在甘蔗分子育种中的应用研究

分子设计育种在农作物品种改良中发挥了重要作用,但由于甘蔗基因组庞大且高度杂合,染色体呈非整倍性,导致其性状相关的分子标记辅助育种进展十分缓慢。为加快甘蔗育种进程,提高其育种效率和准确性,简述了甘蔗分子标记辅助育种现状及其瓶颈,并总结了应用于甘蔗的分子标记种类及其问题,阐明分子标记在甘蔗遗传连锁图谱构建中的作用,进而从甘蔗产量和糖分性状相关QTL的定位、主要抗病基因(抗褐锈病基因、抗黑穗病和抗黄斑病基因)的定位及其在抗病分子育种上的应用,以及关联分析方法在甘蔗重要性状研究中的应用等方面对性状相关的分子标记进行综述。最后对甘蔗重要性状相关分子标记辅助育种的机遇和挑战进行了展望,为甘蔗分子育种的深入研究提供理论依据。

玉米灌浆期籽粒应答干旱胁迫的差异蛋白质组分析

为了揭示玉米灌浆期抗旱调节机制,从蛋白质水平分析玉米灌浆期籽粒应答干旱胁迫的差异表达蛋白的特征和功能进行研究。本研究以耐旱性弱玉米自交系‘掖478’和耐旱性强玉米自交系‘黄早四’为试验材料,采用同位素标记相对定量(iTRAQ)技术,对干旱胁迫下差异表达蛋白进行比较研究。结果表明,2种玉米自交系在正常供水和干旱胁迫下共鉴定到蛋白4273个,干旱胁迫相比正常供水处理,‘掖478’差异表达蛋白有63个,包括上调10个,下调53个‘;黄早四’差异表达蛋白有438个,包括上调200个,下调238个。对差异表达蛋白进行基因本论(GO)注释表明,蛋白参与较多的生物过程是细胞过程、代谢过程、单一生物过程和刺激应答;细胞组件类别中蛋白主要分布在细胞、细胞部分、细胞器和大分子复合物;分子功能类别蛋白主要具备催化活性、绑定和结构分子活性。对刺激应答和生物调控差异表达蛋白分析发现,蛋白酶水解抑制剂、抗氧化酶、脱水蛋白、脱落酸应答蛋白和类防御素等蛋白在耐旱性强玉米自交系中表达水平发生了显著改变,他们在玉米灌浆期籽粒响应干旱胁迫过程中发挥了重要作用。相比耐旱性弱玉米自交系,耐旱性强玉米自交系,体内更多蛋白发生了差异表达,它们的共同协作能更好地适应干旱胁迫。本研究结果为玉米抗旱分子育种提供了理论基础。

与甘蔗间作的花生叶片转录组分析

为研究间作甘蔗对花生相关基因的表达调控及响应机制,以花生叶片作为材料,使用Illumina NovaSeq 6000高通量测序技术,对间作花生离甘蔗较近的边行(IPA_leaf)、间作花生离甘蔗较远的中间行(IPB_leaf)及单作花生(MP_leaf)叶片进行转录组的测序分析。将各样本获得的转录组数据进行两两比较,MP_leaf_vs_IPA_leaf、MP_leaf_vs_IPB_leaf和IPB_leaf_vs_IPA_leaf的差异表达基因数分别是1806个、968个、1302个,其中上调表达基因分别占61.13%、48.24%、65.05%。GO功能富集分析显示差异表达基因主要涉及细胞壁组织或生物合成、碳水化合物生物合成与代谢过程、细胞多糖生物合成与代谢过程、细胞葡聚糖生物合成与代谢过程、催化活性、氧化还原酶活性及过程等。KEGG富集分析表明差异表达基因主要涉及的代谢通路有苯丙素类生物合成、α-亚麻酸代谢、淀粉和蔗糖的代谢、类黄酮生物合成等。本研究通过花生叶片转录组分析,为研究间作花生叶片基因的表达调控机制提供基础数据资料。