甘蔗热带种Badila蔗糖合成酶基因的克隆及表达分析

植物中蔗糖合成酶是促使蔗糖进入各种代谢途径的关键酶之一。从GenBank中筛选出两条与一个蔗糖合成酶基因高度相似的EST序列,利用RACE技术获得1个长度为2 970 bp,包含完整编码框(2 448 bp)的cDNA,命名为SoSuS1(GenBank登录号:JX416283)。氨基酸序列同源性比对显示SoSuS1蛋白是一个典型的胞质内可溶性蔗糖合成酶。组织表达特异性分析显示SoSuS1在茎、叶鞘和叶片中均有表达,表明该基因在多个组织器官中发挥作用;而SoSuS1在茎中的表达量最高,茎可能是其主要作用部位。

果蔗Badila花叶病茎尖脱毒技术的研究

本文利用热带种 (Badila)茎尖培养进行脱毒研究。试验结果表明 :细胞分裂素是茎尖成苗所必需的激素 ,萘乙酸则不是 ,0 .5- 1 .0 mm外植体在附加 2 .0 mg/ L BA和 0 .2 mg/ L NAA的 MS液体培养基中进行离体培养 ,成苗率可达 30 %以上 ;采用液体培养和在培养基中添加少量的活性炭均能有效地防止酚污染 ,提高成苗率 ;茎尖培养结合热处理能有效地脱除花叶病毒 ,侧芽培养无法进行脱毒。田间调查表明 ,茎尖脱毒苗在光合速率、株高、茎径方面显著优于未脱毒的侧芽苗 。

果蔗Badila脱毒组培苗的光合特性

以带有花叶病果蔗badila的茎段为材料,经热处理和无处理后分别栽植于温室,以新生植株的蔗芽和心叶为材料进行组织培养,并于不同时期对不同处理的果蔗叶片进行光合特性测定。结果表明,脱毒后的果蔗Badila叶片的叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、Fv/Fo及Yield等均高于未脱毒处理的,脱毒苗中均以愈伤苗的比茎尖苗高。因此,经过脱毒处理,有利于增加果蔗叶片的叶绿素含量,提高光合效率,促进光合作用的进行。

Badila在崖城系列亲本及甘蔗新品种选育中的利用

在过去50多年中,广州甘蔗糖业研究所海南甘蔗育种场以Badila(热带种)作为高贵化育种的起始亲本,选育了大批含割手密、大茎野生种和斑茅等野生种质血缘的崖城系列亲本;其中值得一提的是,Badila与本地割手密的杂交后代产生了崖城71-374、崖城84-125和湛蔗74-141等一批重要的生产性杂交亲本。利用这些亲本已育成32个生产品种。迄今,以Badila与栽培品种杂交选育的亲本材料育成的品种有5个。以Badila与大茎野生种、斑茅杂交,选育了大批优良杂种后代,虽然迄今尚未育成生产品种,但近年来斑茅蔗BC1、BC2杂种的育成却标志着斑茅利用取得了重大的突破。

诱导Badila提早开花的主要气象因子初探

通过连续两年人工诱导结果表明,提早诱导时间、暗期气温高低、光照期间破坏性高温天数是诱导Badila提早开花的主要原因。

花叶病毒侵染的果蔗(Badila)的基因表达

采用荧光标记差异显示技术(d ifferential d isp lay,简称DD-PCR)对甘蔗花叶病毒(Sugarcane m osaic virus,SCMV)侵染的果蔗(Bad ila)基因表达进行研究.用随机筛选出的23对引物组合扩增出9条差异条带,其中4条是有明显差异表达的cDNA条带,5条是表达强弱的差异条带.同时对一些影响荧光标记DD-PCR的因素进行了分析.

黑皮果蔗(Badila)节间蔗糖质量分数及其关键酶活性和相关基因表达的分析

以成熟期黑皮果蔗(Badila)的第2、5、8、12节间为材料,分析测定其节间蔗糖质量分数与相关关键酶如蔗糖磷酸合成酶(sucrose-phosphate synthase,SPS)、可溶性酸性转化酶(soluble acid invertase,SAI)、中性转化酶(neutral invertase,NI)活性,并采用RT-PCR对SPS、SAI基因在4个不同节间部位中的表达差异进行半定量分析。结果表明,成熟期黑皮果蔗蔗茎中不同节间的蔗糖、还原糖质量分数均随着节间的成熟而增加,成熟节间>未成熟节间;蛋白质质量分数则相反,为未成熟节间高于成熟节间。SPS活性与SPSⅢ基因表达则是在幼嫩茎的活性高于成熟茎;SAI活性也是幼嫩茎大于成熟茎,其基因表达差异表现不明显。NI活性以第5节间最低,其他3个节间无极显著差异。

崖城割手密11号与拔地拉核型比较分析

热带种与割手密种是甘蔗有性杂交育种的主要亲本材料,为探讨其染色体的数目、类型等特征,采用核型分析方法对崖城割手密11号(Saccharum.spont.YC No.11)和拔地拉(Badila)进行了研究。结果表明:崖城割手密11号染色体数目为2n=64,核型公式为:2n=64=56m(2sat)+8sm,核型类型为2A型。拔地拉染色体数目为2n=80,核型公式为:2n=80=80m,核型类型为1B型。崖城割手密11号和拔地拉的核型在进化上属于比较原始的类型,而且崖城割手密11号的核型比拔地拉的核型更原始。

黑皮果蔗茎尖脱毒不同代数种茎苗商品性能研究

以黑皮果蔗茎尖脱毒第1代(处理A)、第2代(处理B)、第3代(处理C)种茎为材料,研究其商品性能生产表现情况。结果表明,脱毒果蔗不同代数种苗的月生长速度、株高、茎径、蔗茎产量与对照相比差异性均达极显著水平,其中,蔗株最高、茎径最粗、蔗茎产量最高等均为第2代种茎苗,分别比对照高41cm、粗0.25cm、增产41.1%;在品质方面,脱毒果蔗的水分含量较高,纤维分含量较低,糖分略低于对照;在外观品质方面,脱毒果蔗的节间长度、均匀度、色泽等均优于对照,由花叶病引起的花皮蔗株低于对照;脱毒果蔗易受外界花叶病毒的传染,随种植年限的增加,花叶病发病率提高;脱毒果蔗叶片的叶绿素含量、ATP酶活性提高;第1代种茎苗可栽培成商品蔗,但存在一定的组培效应,主要表现为蔗茎的侧芽较大,在光线条件较好的地方较易萌动。

黑皮果蔗花叶病病原鉴定

在南宁市郊采集到1份表现褪绿条纹、花叶的黑皮果蔗样品(NN-Ba2),经差速离心和PEG二次沉淀法提取病毒粗汁液,在电镜下观察到略弯曲的线状病毒粒子;DAC-ELISA检测显示NN-Ba2与甘蔗花叶病毒多克隆抗体和单克隆抗体呈阳性反应;根据SCMV和SrMV CP基因分别设计合成特异引物,利用RT-PCR对NN-Ba2进行分子鉴定,扩增出大小约900 bp的预期片段,健康对照未扩增到任何片段;NN-Ba2扩增片段经克隆后测序得到719个有效核苷酸,测序结果在DDBJ上用BLAST进行同源性分析,结果显示该序列与已报道的SCMV广东、云南、广西等地分离物对应的核苷酸序列同源性为97.36%～97.77%,根据马铃薯Y病毒科(Potyviridae)病毒种和株系的划分标准,NN-Ba2鉴定为SCMV。田间采集的另外10份表现花叶症状的果蔗样品经ELISA和RT-PCR检测,证明也感染了SCMV。

黑皮果蔗不同茎节性状与含糖量的相关性分析

对黑皮果蔗不同茎节的5个性状(茎重,茎长,茎径,皮重,含糖量)之间的相关性研究结果表明,果蔗含糖量与茎重最相关;同时对果蔗不同茎节茎的横切面图进行分析,得出维管束面积、木质部面积等与茎重之间的关系。分析同一果蔗节间的各性状及解剖结构,对探讨果蔗茎的生长和糖分积累的规律,提高果蔗产量和糖产量都具有重要的意义。

黑皮果蔗中碱性蔗糖转化酶基因ShINV6的克隆与表达分析

在高等植物中,蔗糖转化酶广泛参与调节植物的生长发育、生物和非生物胁迫应答等过程,在控制光合产物在不同库组织的分配上起重要作用,是决定作物经济产量的关键酶。本研究以黑皮果蔗‘Badila’为实验材料,克隆了一个果蔗蔗茎中碱性转化酶基因ShINV6,并对其序列特征、表达特性及其编码蛋白的酶学特征进行了分析。生物信息学分析发现ShINV6基因cDNA全长共2859 bp,其中编码区为1254 bp,共编码417个氨基酸,其中精氨酸(Arg)含量最高,为12.7%,分子质量为46.29 kD,理论等电点为10.89,进化关系分析发现ShINV6蛋白与甘蔗、玉米、高粱等单子叶作物的中碱性蔗糖转化酶高度同源,具有典型的Glyco_hydro_100结构域,多重序列比对发现ShINV6蛋白的C端比其他转化酶少约130个氨基酸,细胞定位和亲水性分析预测ShINV6蛋白可能为细胞质中的亲水性蛋白。在果蔗生长发育过程中,观测蔗茎中的蔗糖含量变化,发现随着种植时间的延长蔗糖含量逐渐增加,其中10月至11月是糖分积累最多的月份。荧光定量PCR结果显示9月份ShINV6表达量达到最大值,结合果蔗生长期生物产量增长规律推测ShINV6很可能参与了蔗茎生长旺盛期光合作用产物蔗糖在蔗茎(库)中的卸载过程,把蔗糖转化成己糖以供蔗茎快速生长。

黑皮果蔗组培苗假植及定植技术

组培苗是解决种质退化行之有效的途径,而组培苗假植及定植技术则是健康种苗生产的重要环节。该文从组培苗假植技术、定植技术,以及适时收获3个方面对黑皮果蔗组培苗假植及定植技术进行了总结。

果蔗Ty3-gypsy类反转录转座子RT基因的多样性分析

【目的】分析Ty3-gypsy类反转录转座子反转录酶基因(RT)序列特征、多样性、系统进化关系及转录活性,为深入研究果蔗Ty3-gypsy类反转录转座子全长序列、转录转座活性及生物学功能提供理论参考。【方法】以果蔗品种拔地拉为试材,根据Ty3-gypsy类反转录转座子RT基因保守区设计简并引物对,利用其进行PCR扩增,将目的条带回收纯化后连接至pMD18-T载体,并转化大肠杆菌DH5α感受态细胞,挑取阳性克隆进行测序。依据测序结果对RT基因序列进行生物信息学分析。【结果】从果蔗拔地拉中扩增获得51条序列(SoRT4-1~SoRT4-51),去除重复序列和非RT基因序列后共获得44条RT基因序列,长度为423~433 bp,AT含量为56.84%~64.97%,AT∶GC比值为1.32~1.85,核苷酸序列间相似性为44.4%~99.3%,其编码的氨基酸序列间相似性为10.8%~100.0%,说明氨基酸序列比核苷酸序列表现出更高异质性。44条RT基因序列被划分为4个家族,其中Ⅰ和Ⅲ为主要家族。44条RT基因编码的氨基酸序列中有20条发生了无义突变,说明其突变率较高。44条RT基因编码蛋白序列存在5种保守基序,其中,有29条序列同时包含Motif 1~Motif 4,其余15条序列的保守基序变异较大,说明保守基序存在一定异质性。4个家族代表性序列编码蛋白的三级结构在氢键和转角的数量方面差异较大;系统发育进化树分析结果显示,44条RT基因序列被分为七大类,Ⅰ类和Ⅱ类中的果蔗RT基因序列分别占序列总数的40.91%和27.27%,Ⅱ类和Ⅵ类中的部分果蔗RT基因序列与拟南芥的BAB40828.1、粳稻的BAB40824.1、菠菜的BAB40833.1和大豆的BAB40834.1亲缘关系较近,推测这些物种在进化过程中发生了Ty3-gypsy类反转录转座子的横向传递。初步发现1条Ty3-gypsy类反转录转座子(SoRT4-40)具有转录活性。【结论】获得44条果蔗Ty3-gypsy类反转录转座子RT基因序列,其中仅有1条序列具有转录活性,这些RT基因序列可用于开发基于Ty3-gypsy类反转录转座子的甘蔗分子标记。

低温下外源腐胺对黑皮果蔗拔地拉光合性能的影响

【目的】探讨外源腐胺对黑皮果蔗拔地拉(Saccharum officinarum L.cv.Badila)低温光合性能的影响,为果蔗低温育种和栽培措施的制定提供理论参考。【方法】采用低温培养箱处理的方法,对比分析外源腐胺叶面喷施结合低温处理和单独低温处理两种方式对拔地拉光合气体交换能力及叶绿素荧光效应与对照的差异。【结果】低温处理4 d后,和常温对照相比,除非光化学热耗散(NPQ)值外,其它光合气体交换参数值和叶绿素荧光参数值均显著下降,表明拔地拉是典型的冷敏感甘蔗类型。低温结合腐胺处理组和单独低温处理组相比,最大光化学效率Fv/Fm值、光响应曲线、Ci(胞间CO2浓度)响应曲线和CO2量子效率曲线值表现均升高,但NPQ响应曲线和电子传递量子效率曲线却表现相反,表明在低温下腐胺对拔地拉的效应主要与维持CO2同化相关,而对通过电子传递的能量耗散和非光化学途径的光能耗散没有明显作用。解除低温在常温下恢复4 d后,结合腐胺处理组除NPQ值之外,其余测定参数值都好于单独低温处理组,前者除了提供了更多光合产物外,极有可能还对光合机构结构的维持起重要作用。【结论】低温下外源腐胺处理对拔地拉光合碳同化的维持能力有明显效果,显著促进低温解除后光合性能的恢复,在果蔗生产中有潜在应用价值。

斑茅蔗的回交优异品系热带北缘蔗区试验分析

在热带北缘蔗区对斑茅蔗(其原始亲本:Badila ×斑茅)回交入选的优异品系30份株系和品种新台糖22号(ROC22)进行田间比较试验。结果显示,Badila斑茅优异品系群体的单位面积有效茎数比对照品种新台糖22号(ROC22)增长1.1%,表现出较明显的优势;占10.3%的品系的茎锤度、24.1%的品系的株高和31.0%的品系的公顷产量分别高于对照品种;9份品系的农艺经济综合性比较优良,其单位面积有效茎数及产量均大幅度超越新台糖22号。

黑皮果蔗组培脱毒与快繁技术研究

研究不同配方的培养基对果蔗主栽品种黑皮果蔗诱导出愈伤组织、愈伤组织分化成绿苗、绿苗增殖及绿苗促根的影响,结果表明:MS+2,4-D 2.5 mg/L对果蔗愈伤组织诱导效果最好;MS+BA 1.5 mg/L+KT 1.5 mg/L+NAA 0.3 mg/L最有利于分化绿苗及其增殖;最适宜生根的培养基配方是1/2 MS+IBA 2.0 mg/L+NAA 1.0 mg/L。

果蔗拔地拉种性恢复试验研究

以未脱毒果蔗拔地拉为对照,对脱毒果蔗拔地拉进行种性恢复试验,结果表明:经脱毒处理后,果蔗节间增长3.7 cm,株高增加60.1cm,单位面积产量增长33.56%,明显促进果蔗的生长,改善果蔗的产量性状。此外,还提高叶片叶绿素含量、ATP酶活性,并减少花叶病发病株率,果蔗外观品质和内在品质得到改善,种植经济效益显著提高。因此,在生产上推广应用果蔗脱毒健康种苗具有重要的意义和很大潜力。

果蔗拔地拉及其芽变株系的SCoT、BPS和URP联合分子鉴定

前期我们获得了果蔗拔地拉的4份自然芽变株系,本研究旨在揭示果蔗拔地拉及其自然芽变株系在DNA水平上的分子差异。综合采用基于单引物扩增反应的三种分子标记技术(SCoT,BPS和URP)的20条单引物对果蔗拔地拉及其自然芽变株系进行分子鉴定。结果表明:(1)在随机使用的20条单引物(3条SCoT标记单引物,5条BPS标记单引物和12条URP标记单引物)中,BPS9、URP6R和URP17R这三条单引物均扩增失败,未能扩增出任何条带,剩下的17条单引物总共扩增产生了89条条带,17条单引物中平均每条单引物扩增出5.24条条带;(2)3条SCoT标记单引物和5条BPS标记单引物均未能扩增产生出明显的可重复差异条带,只有URP标记单引物URP38F能扩增产生一条由亮度强弱及有/无同时存在引起的可重复差异条带,该条带大小约625 bp,该条单引物及其所产生的约625 bp大小的条带可用于果蔗拔地拉及其自然芽变株系的分子鉴定,能有效区分果蔗拔地拉及其自然芽变株系在DNA分子水平上显示出来的微小的遗传差异。