基于GWAS分析的马铃薯主茎数和单株结薯数候选基因挖掘研究

【目的】筛选与马铃薯主茎数和单株结薯数显著关联的单核苷酸多态性(SNP)位点并挖掘候选基因,为高产马铃薯分子育种提供基因资源。【方法】以251份马铃薯核心种质为材料,于2018-2019年在马铃薯主产区4个试验点共8个环境下对其主茎数和单株结薯数进行表型鉴定;提取251份马铃薯种质的DNA,并采用高通量IlluminaHiSeq~(TM)对DNA进行测序及处理,获得高质量SNP标记,在此基础上,结合表型性状进行全基因组关联(GWAS)分析,对显著关联的SNP位点所在区域的候选基因通过NR、Swiss-port、KEGG、GO等4个数据库进行功能注释。【结果】2018-2019年的检测结果表明,在环境和基因型互作下,251份马铃薯种质间主茎数与单株结薯数有广泛的表型变异。共获得1 209 969个高质量SNP位点,其中与主茎数显著关联的SNP位点有7个,共挖掘到19个候选基因,其中在3个以上环境重叠的候选基因有9个,其可能编码半乳糖醛酸转移酶、转录因子MYB、赤霉素3-β-双加氧酶及细胞色素P450;与单株结薯数显著关联的SNP位点有13个,共挖掘到33个候选基因,去掉2年间重叠的4个候选基因,实际共关联到29个候选基因,其中在3个以上环境下重叠的候选基因有11个,其可能编码果糖-1,6-二磷酸醛缩酶、生长素响应因子IAA_(13)、转录因子WRKY、bHLH113及MADS-box。【结论】在2年8个环境下共鉴定出20个与马铃薯主茎数和单株结薯数显著相关的SNP位点,挖掘到48个候选基因。

马铃薯块茎顶端优势与主茎数及产量组分的相关性

马铃薯块茎产量性状复杂,由多个产量组分构成。为探究马铃薯块茎不同顶端优势类型、植株主茎数和产量组分的相关性,本研究对国际马铃薯中心引进的102份高代品系块茎的发芽情况进行筛选,以12个顶端优势强弱程度不同的马铃薯品系为试验材料,在马铃薯植株盛花期测定主茎数;收获期统计小区产量、小区大薯产量、小区小薯产量、单株产量、单株大薯产量、单株小薯产量、单株结薯数、单株大薯数、单株小薯数;贮藏期测定芽眼个数、发芽个数、发芽长度等,分析马铃薯块茎不同顶端优势类型与植株主茎数及产量组分的相关性。结果表明,12个马铃薯品系根据块茎的发芽情况可分为四种顶端优势类型。对发芽率和发芽长度的分析结果表明,四种顶端优势类型马铃薯品系的发芽率存在显著差异,发芽长度在第90天时差异不显著。对主茎数、小区产量、小区大薯产量、小区小薯产量、单株产量、单株大薯产量、单株小薯产量、单株结薯数、单株大薯数、单株小薯数的分析表明,四种顶端优势类型马铃薯品系的主茎数、小区产量、小区大薯产量、单株产量、单株大薯产量、单株小薯产量、单株结薯数、单株大薯数、单株小薯数差异显著,小区小薯产量差异不显著。方差分析表明,马铃薯块茎顶端优势显著影响植株主茎数及产量组分中的单株小薯产量、单株结薯数、单株大薯数、单株小薯数。相关性分析表明,主茎数与单株结薯数等产量组分无显著相关性。本试验研究了马铃薯产量组分中不同性状之间的相关性,对于结薯特性不同的品种的选育,不同结薯类型品种在生产中采用不同的栽培模式,以及提高田间管理效率和促进产量增加均具有重要意义。

不同日照下马铃薯主茎数和产量组分的关系

为确定马铃薯主茎数与薯块产量关系而设计的一些研究得到不同的结果。Collins(1977)采用具1、2或4个主茎的植株,发现产量增加与茎数成比例。Bleasdale(1965)对不同来源的资料进行分析,得出了总薯块产量是单位面积茎数的函数的结论。Gray(1972)发现,在种薯大小一定的范围内,茎数和薯块产量之间呈线性关系。这一论点后来被Wurr(1974)用地上茎的试验所证实。

水稻主茎总叶数及其相关性状的QTL分析

用一张具有 182个 RFL P标记的分子连锁图谱和一套重组自交系 ( RIL)群体 ,对水稻植株主茎总叶片数、叶片生长速率、抽穗期和株高等数量性状进行 QTL区间作图研究 ,定位了影响水稻出叶速率的 8个 QTL ,主茎总叶片数的 2个QTL、抽穗期的 3个 QTL和株高的 4个 QTL。对这些 QTL的遗传效应分析并结合先前用同组合材料研究结果 ,为进一步明确一些 QTL的基因功能提供了有用的信息。如控制水稻主茎总叶片数的一个主效 QTL ,即 QL n3,它同时影响分蘖期出叶速率、抽穗期及株高等数量性状。该位点来自特青的等位基因 ,其加性效应可使水稻在温室冬季短日条件下主茎总叶片数增加1.5叶左右 ,抽穗期延迟 9d,同时具有使分蘖期出叶速率降低 0 .2叶 / 10 d的效应。由于该 QTL位点的基因不受光照长度的影响 ,说明它们有可能是由一个影响水稻基本营养生长期的基因控制或者这些基因紧密连锁 ;而另一个 QTL( QH d8)位点的基因对主茎总叶数。

小麦主茎总叶数的变异

小麦主茎总叶数是重要的植株性状。它也具有变异性。春型品种的主茎叶数少,冬型品种的主茎叶数多,过渡型品种居中。在不同播期中,强春性小麦的主茎叶数相近,一般春性品种变化不大。随着播期的推迟,过渡型和冬型品种的主茎总叶数逐渐发生变化,冬型品种的变化幅度大。冬播期中,在翌春出苗的情况下,所有品种的主茎总叶数都较少,且基本相同。这和生长发育过程中的温光条件有关。

小麦冬前主茎叶龄数及其应用

通过多年多点的小区试验和高产示范 ,对冬小麦冬前主茎叶龄数进行了研究。结果表明 ,冬小麦主茎叶龄数主要受播种期的影响 ,同时又受品种和栽培条件的制约。各因素对冬前主茎叶龄数影响的大小顺序为播期 >肥水 >稀密 >品种。并对小麦冬前主茎叶龄在生产上的应用进行了研究。

苦荞株高及主茎分枝数的遗传相关分析

以高杆材料小米荞为母本、中杆材料晋荞2号为父本进行有性杂交,经自交获得杂交后代F2、F3群体株系。对亲本及杂交后代F2、F3群体株高、主茎分枝数等性状进行统计分析。结果发现,亲本小米荞的株高、单株粒质量、单株种子粒数、千粒质量与晋荞2号差异达到显著或极显著水平,但主茎分枝数差异不显著。F2、F3群体株高与主茎分枝数均呈现连续变异,符合偏正态分布,表明为数量性状。株高与主茎分枝数的遗传力平均值分别为0.912、0.503。株高与主茎分枝数、单株粒质量、单株种子粒数均呈极显著正相关,其中与单株种子粒数相关系数达到0.398**。表明株高与主茎分枝数可作为苦荞高产杂交育种的质量要目标性状。

不同类型小麦主茎叶片数变化研究

连续 3年分期播种试验探讨了小麦主茎叶片数的变化与温光生态因子的关系 ,结果表明不同类型小麦主茎叶片数均与播种—生理拔节期经历的天数呈正相关关系 ,与此时期的平均日长呈负相关关系。

关于以小麦主茎全生育期的总叶片数量化品种冬春性的探讨

小麦品种冬春性不同,其所适应的生态环境和适宜的播种期均有所不同。多年的实践表明,按照小麦主茎全生育期的总叶片数量化品种的冬春性,直观准确、简便易行。对于按生态环境选品种和按叶龄定播期具有重要的意义。可以避免因品种选择不当或播期掌控不严而造成不必要的损失。

冬小麦冬前主茎叶片和各级分蘖发生规律研究

根据南疆气候的特殊性及冬小麦的生育规律,我们做了对不同品种(系)冬小麦的冬前主茎叶片数、分蘖数、出叶速度和单株产量等性状的调查,结果表明:早熟品种的出叶速度明显高于中、晚熟品种的出叶速度;冬小麦冬前主茎叶片数、分蘖数、以及出叶速度对产量都呈负相关关系。为今后在农业生产中对冬小麦不同类型品种采取相应栽培管理措施提供理论依据。

水稻不同带蘖数秧苗的生长规律研究

选取4个不同类型的水稻(Oryza sativa L.)品种,分中季和晚季进行试验,研究同一秧龄、不同生态条件下、不同带蘖数秧苗的生长生产规律。结果表明,秧苗单株带蘖数越多,播始历期越短,主茎总叶片数越少,单株成穗较多,增产达到显著或极显著水平,多蘖秧是水稻增苗增穗的基础;单株带蘖数越少,播始历期越长,主茎总叶片数越多,产量显著降低。

两类植物分枝(蘖)的数学模型求解公式

求两类植物的分枝(蘖)特性的数学公式,如分蘖特性较强的树木,农作物中的水稻、小麦等禾本科植物,其分蘖特性存在一种分级的层次状结构分布,通过建立数学模型,可轻便地解决分蘖进程中的统计与测算,化困难为容易,较为浅显。

密度及密度调控方式对马铃薯农艺性状及产量的影响

2014和2015年分别以‘尤金’和‘克新13号’原种为供试材料,‘尤金’设置6,9和12穴/m^2播种密度及1或3个主茎/穴,‘克新13号’设置6,8和10穴/m^2播种密度及1或2个主茎/穴处理,研究密度及密度调控方式对马铃薯农艺性状及产量的影响。每穴主茎数相同时,播种密度由6穴/m^2增加到10穴/m^2(‘克新13号’)或12穴/m^2(‘尤金’)时:叶面积指数(Leaf area index,LAI)显著增加,比叶重(Specific leaf area,SLA)显著降低(P <0.05);单位面积播种穴数的增加仅显著增加了‘克新13号’单主茎处理的总产量和商品薯产量(P <0.05)。播种穴数相同时,‘克新13号’随着每穴主茎数由1个增加到2个,6和8穴/m^2处理的株高显著增加,8穴/m^2的SLA显著降低(P <0.05);不同播种密度下总产量和商品薯产量均随每穴主茎数的增加而显著增加(P <0.05);‘尤金’随着每穴主茎数由1个增加到3个时,各处理株高均显著增加,茎粗显著降低(P <0.05);且6穴/m^2处理和12穴/m^2处理LAI显著增加,SLA显著降低(P <0.05),9和12穴/m^2的总产量及12穴/m^2的商品薯产量随每穴主茎数的增加而显著增加(P <0.05)。在试验条件下,6～8穴/m^2,2主茎/穴适于‘克新13号’获得较高的块茎产量和商品薯产量,6穴/m^2,3主茎/穴适于‘尤金’获得较高的块茎产量和商品薯产量。

查苗情 促春管 强服务

3月14日-22日,青海省农业技术推广总站组织专业技术人员,分赴民和、循化、化隆、尖扎、贵德5县15个乡(镇)15个村开展秋冬种作物苗情调查工作,具体调查情况如下:2022年,全省冬小麦播种面积20.05万亩,较上年增加3万亩。当前我省冬小麦已全部进入返青期,总体长势良好,个体健壮。据苗情调查结果分析,目前全省冬小麦亩平均总茎数87.06万个,平均主茎叶片数3.76片,单株分蘖数4.09个,单株次生根数8.89条,平均株高10.64厘米。旺苗、一类苗、二类苗、三类(弱)苗比例分别占0.4%、72.14%、25.61%和1.1%,一、二类苗合计占97.75%,比上年同期增2.75个百分点,总体上群体苗数充足,个体指标适宜,生育进程正常。

“西芋3号”高产栽培密度和施肥量研究

[目的]研究适宜于川西南高海拔山区马铃薯肥料施用及种植密度的优化种植技术模式。[方法]采用二次正交旋转组合设计,研究N、P、K肥及种植密度对"西芋3号"产量、主茎数及净光合速率的影响。[结果]各试验因子对净光合速率影响的重要程度为:氮肥>磷肥>种植密度>钾肥;对主茎数的影响重要程度为:氮肥>种植密度>磷肥>钾肥;对产量影响的重要程度为:钾肥>氮肥>磷肥>种植密度。产量大于2000 kg/667 m^(2)、净光合速率大于16μmol/(m^(2)·s)及主茎数在3~6个/穴的试验方案共计39套。[结论]高产栽培应合理控密控氮,施足磷肥,增施钾肥。马铃薯"西芋3号"最适农艺措施为:种植密度4317~4529株/667 m^(2)、N施用量6.39~7.52 kg/667 m^(2)、P2O5施用量5.00~5.83 kg/667 m^(2)、K2O施用量24.94~28.66 kg/667 m^(2)。

密度调控方式对马铃薯块茎大小调控功能初探

2014年和2015年分别以尤金和克新13号脱毒原种为供试材料,采用随机区组设计,分别设置6万穴/hm^2、9万穴/hm^2、12万穴/hm^2播种穴数和1、3个主茎/穴(2014年)以及6万穴/hm^2、8万穴/hm^2、10万穴/hm^2播种穴数和1、2个主茎/穴(2015年)等处理,研究密度调控方式对马铃薯块茎大小分布及产量的影响。两年试验结果表明:增加播种穴数或单穴主茎数都将增加30~150 g的块茎产量,降低150 g以上的块茎产量。早熟品种尤金的种薯生产采用12万穴/hm^2、3主茎/穴的播种方式,并于苗后60 d左右收获,可获得较高150 g以下块茎产量;商品薯生产采用6万穴/hm^2、3主茎/穴的播种方式可获得较高商品薯产量。中晚熟品种克新13号的种薯生产采用8万穴/hm^2、2主茎/穴的播种方式,苗后80 d左右收获,可获得较高150 g以下块茎产量;商品薯生产采用6万穴/hm^2、2主茎/穴的播种方式可获得较高商品薯产量。

大豆性状整齐度与产量的关系

观察测定了同一品种在同一条件下大豆性状的整齐度、同一品种在不同条件下性状的整齐度、不同品种在同一条件下性状的整齐度,统计分析了性状整齐度与实收产量之间的关系。结果表明,要获得大豆高产稳产,应注意植株间荚数和粒数的整齐度.

一种水稻营养生长期快速出叶基因型的发现及初步分析

通过对14个水稻品种分期播种试验，发现在籼稻品种盐恢559中存在一种营养生长期快速出叶基因型．将盐恢559与出叶速率最慢的Lemont进行比较，两者在各播期的播始历期均相近的情况下，前者的主茎叶片数始终比后者多4～5张，出叶速率极显著快于后者，且出叶速率差异主要表现在秧田期和大田营养生长期，幼穗分化期两品种的出叶速率差异不显著。分析盐恢559、Lemont及其配制的2个回交群体及F2群体的单株出叶速率，推测盐恢559的快速出叶性状为多基因控制的数量性状，其中可能存在效应较大的数量基因。通过对双亲及回交后代群体中部分类型亚群体性状调查发现，这种基因型出叶速率快，单株茎蘖数、茎蘖增加速度以及高峰苗均相对较高，单株有效穗数、每穗粒数明显高于出叶速率慢的类型。讨论了对这种快速出叶基因型进行深入研究的必要性及育种应用的可能性。

不同生态型小麦品种生长发育特性的研究

通过 7个不同生态型的小麦品种在郑州 4a 16个春、秋播期中的生育表现 ,提出了不同生态型品种在不同播期中的主茎叶片数 ,主茎叶龄等指标。如在秋播条件下的主茎叶片数春性品种为 12片 ,半冬性品种 13片 ,冬性品种 14片 ;主茎生长锥伸长时叶龄春性品种为 3片左右 ,半冬性品种为 4片左右 ,冬性品种为 5片左右。

耐寒杂交稻K优267亲本在贵州中高海拔地区的制种特性

2003年在中高海拔地区的贵阳(1140m),对三系耐寒杂交稻K优267及其亲本的制种特性与技术进行了研究。父本黔恢267于3月31日播种,母本K17A于5月23日、28日和6月2日分3期播种。试验结果表明,父本于8月9～15日抽穗,5月28日播种的母本,于8月9～14日抽穗,花期与父本相遇较好,制种产量达217.1kg/667m2;父、母本叶差为7.6左右。父本主茎18叶,母本不同播期下的主茎叶数为12～14叶。讨论了抗寒组合K优267在高海拔地区制种的可行性和特点。