甘蔗与斑茅杂交染色体组构成特征研究

斑茅是甘蔗重要的野生种质资源,渗入斑茅血缘来提高甘蔗抗性是目前甘蔗育种的重要途径之一。对甘蔗与斑茅杂交后代进行染色体分型有利于高效利用斑茅的各种优异性状。本研究利用斑茅特异引物鉴定斑茅与甘蔗杂交高世代材料的真实性,通过荧光原位杂交对甘蔗与斑茅染色体进行分型,以探究斑茅和甘蔗染色体在子代中的遗传与分离,并分析其染色体组结构特征。结果表明,杂交群体中有30份为斑茅的真实后代,包含斑茅染色体从1~10条不等,说明其后代群体基本服从n+n的遗传方式,占整个真实后代群体的60%。斑茅与甘蔗发生染色体水平的重组约16.67%,并且斑茅与不同血缘甘蔗重组的概率趋近一致。割手密种特异探针共定位结果表明,斑茅血缘的渗入降低了近现代栽培甘蔗种中热带种血缘与重组血缘的占比,并同时提高了割手密血缘的比例。本研究分析的甘蔗与斑茅杂交后代中不同血缘染色体组的遗传及结构特点,为提高斑茅种质资源在甘蔗育种中的开发利用提供了细胞遗传学基础。

甘蔗(Saccharum)与斑茅(Erianthus arundinaceus)远缘杂交利用研究

报道了甘蔗与斑茅远缘杂交利用研究结果。本研究利用斑茅及其F1、BC1与甘蔗热带种、栽培种杂交和回交获得了一些斑茅的F1、BC1、BC2真实杂交种。结果表明:斑茅的F1、BC1的结实率低,育性低甚至不育,但通过回交可以提高斑茅杂种的结实率,且回交得到的BC1、BC2表现出了生势强,产量高、锤度高的优势,为选育具有斑茅血缘的高产高糖种质奠定了良好的基础。

甘蔗属割手密(Saccharum Spontaneum),近缘属斑茅(Sclerostachya)及河八王(Narenga)的染色体数目研究

本文对来自云南、四川、福建、广东、贵州、江西的１０６份甘蔗野生种割手密无性系，以及甘蔗近缘属斑茅无性系２８份与河八王无性系３份的染色体进行观察计数。发现割手密染色体数目类型十分丰富有２ｎ＝６０、６４、７０、７２、７８、８０、９０、９２、９６、１０４、１０８，１１种类型，其中以２ｎ＝６４、８０、９６，３种类型出现频率最高，说明我国的割手密资源十分丰富。斑茅与河八王的染色体数目较为固定，分别为２ｎ＝６０，３０各１种类型。

十四个甘蔗与斑茅属间远缘杂交BC_(3)F_(1)品系生理特性研究

斑茅是甘蔗近缘属(蔗茅属)的野生种,抗逆性强,利用斑茅与甘蔗进行属间远缘杂交,导入斑茅优良抗性基因,可拓宽遗传基础,获得优异抗逆种质或亲本,加速甘蔗品种改良。对华南农业大学甘蔗研究室培育鉴定的14个甘蔗斑茅属间杂交后代BC_(3)F_(1)品系进行一年新植、一年宿根田间生理特性评估。结果表明,14个参试品系及对照(CK,柳城05-136)的新植及宿根苗期、分蘖期、拔节期、伸长期的叶片SOD活性、POD活性、CAT活性及可溶性糖、可溶性蛋白含量主要呈现上升趋势,叶片MDA含量呈现下降趋势;总体而言,HE15-30、HE15-71、HE15-77、HE15-61和HE15-63等5个品系在上述4个生育时期的叶片SOD活性、POD活性、CAT活性及可溶性糖、可溶性蛋白含量高于CK,MDA含量低于CK,表明这5个品系具有较强的抗逆生理特性。

斑茅割手密杂种后代真实性鉴定及遗传分析

以斑茅GXA87-36(♀)与割手密GXS79-9(♂)杂交获得的经形态鉴别为真杂种的后代材料GXAS07-6-1(斑茅割手密杂合体)及其双亲为材料,利用体细胞染色体计数以及SSR、SRAP分子标记对杂种进行真实性鉴定,并利用SRAP分子标记对斑茅GXA87-36、割手密GXS79-9及其杂种后代遗传位点的传递进行分析。结果表明,GXA87-36体细胞染色体数为2n=60,GXS79-9体细胞染色体数为2n=64,其杂种GXAS07-6-1染色体2n=62,其杂交的染色体遗传方式为n+n;筛选出3对SSR引物和5对SRAP引物可分辨后代的真伪;利用71对SRAP引物扩增后代和双亲,检测到1095个遗传位点,多态性位点数为800;母本有279个位点,其中有79%传递给其后代;父本有439个位点,其中有73%传递给后代;用NTSYS-pc2.10e软件计算Jaccard遗传相似系数,双亲间为0.474,后代与母本、父本间分别为0.696、0.752,表明后代GXAS07-6-1偏向父本遗传。

甘蔗斑茅的杂交利用及其杂种后代鉴定系列研究 Ⅲ.甘蔗斑茅远缘杂交后代细胞遗传分析

以甘蔗与斑茅杂交和回交后代为供试材料 ,进行染色体计数与核型分析 ,结果表明 ,在 5个供试材料中 ,海南斑茅 92 1 0 5的体细胞染色体数 2n =6 0 =6 0m ,属原始的 1A型染色体 ,其他材料的核型均属 2B型。以拔地拉 ( 2n =80 =70m + 1 0sm)为母本、海南斑茅 92 1 0 5为父本的杂交后代崖城 96 6 6的体细胞染色体数目为 2n =70 =6 8m + 2sm ;以崖城96 6 6为母本、CP84 1 1 98( 2n =1 2 0 =1 1 4m + 6sm)为父本杂交的后代崖城 0 1 3的体细胞染色体数为 2n =1 0 5 =95m + 1 0sm。结果说明甘蔗斑茅杂交后代染色体以n +n的方式进行传递。

基于表型与分子数据的斑茅核心种质构建

斑茅(Saccharum arundinaceum L.)是重要的"甘蔗复合群"野生资源,在我国分布广泛,但目前尚未在遗传育种研究中得到很好的利用。本研究以国家甘蔗种质资源圃保存的来自全国9省区的147份斑茅无性系为原始种质,首先基于表型数据筛选58份材料构建了斑茅初级核心种质,然后基于SSR和AFLP分子标记数据筛选16份材料构建斑茅微核心种质,分别占原始种质的39.46%和10.88%。通过表型与分子遗传多样性参数的比较分析,验证了斑茅核心种质具有较好代表性。最后对甘蔗种质资源和遗传育种研究中斑茅核心种质的构建方法和利用策略等问题进行了探讨,以期为"甘蔗复合群"野生类群核心种质的构建及创新利用提供参考,促进资源研究工作重心由数量保存型向创新利用型转变。

具有斑茅种质的耐旱甘蔗品系的选育

经过固定光照 (12 h,2 5 min)和随后的递减光照 (递减率 15 s或 30 s/ d)等处理 ,诱导甘蔗属热带种的 Badila、IJ76 - 315等品系和甘蔗属中国种的广东竹蔗、江西竹蔗等品系开花 ,用作母本 ;采取调整种植期、剪叶等措施 ,延迟甘蔗属的割手密和蔗茅属的斑茅开花 ,用作父本。实施热带种与割手密 ,热带种与斑茅 ,中国种与割手密 ,中国种与斑茅的远缘杂交。杂交颖果培育的实生苗 ,种植于山坡大田中 ,通过常规的杂种圃和选种圃 ,以农艺性状优良、抗病耐旱为准则 ,选择到 2 1个单系。入选单系 ,经受一项干旱胁迫致死的处理 ,筛选最耐旱者 ,结果崖城 95 - 41最耐旱 ,崖城 96 -6 8、 95 - 18次之。经同工酶分析和形态学的比较 ,崖城 95 - 41是热带种

斑茅两个看家基因片段的克隆及其在基因芯片中的应用

根据已发表的同源基因序列,利用RT-PCR技术分离了斑茅(Erianthus arundinaceus)的GAPDH和APRT两个看家基因片段,用它们作为cDNA芯片阳性参照,以未经聚乙二醇(PEG)胁迫处理的斑茅叶片为对照,和PEG胁迫的4组材料同cDNA芯片进行杂交分析。杂交结果显示,GAPDH杂交的Cy5与Cy3平均信噪比(Signal/Noise,S/N)分别为56.12和60.8,APRT杂交的Cy5与Cy3平均信噪比分别为51.06和47.25,信噪比均很高;同时两个看家基因的杂交都显示出极强的信号,其中GAPDH的杂交信号值大于10000,APRT也在8000以上,杂交结果可靠。分析了PEG胁迫4个时段BADH与两个看家基因的表达,BADH的表达有明显变化,而看家基因表达均较稳定。上述结果表明所克隆的两个看家基因在斑茅中表达量高,且PEG胁迫下表达较为稳定,是基因芯片理想的阳性参照。

甘蔗斑茅的杂交利用及其杂种后代鉴定系列研究(二):甘蔗斑茅远缘真实杂种的分子鉴定

根据斑茅ITS区序列设计编号为EF1/ER1和编号为EF2 /ER2 的两对引物 ,经在甘蔗及其近缘属植物间ITS PCR扩增 ,证明这两对引物是斑茅特异引物 ,其中引物EF1/ER1在斑茅多态性研究中扩增出 5种带型 ,而引物EF2 /ER2 扩增出 3种带型 ;同时 ,利用这两对引物对甘蔗 (拔地拉 )与斑茅杂交的 9个F1,甘蔗斑茅真实杂种 (崖城 96 - 6 6、 96 - 46 )与CP84 - 1198的 36个BC1以及崖城 95 - 41与内江 5 7- 416的 12个BC1,15个曾被认为具有斑茅血缘的品系进行分子鉴定 ,结果表明 ,两对引物的鉴定结果基本一致 ,其中对斑茅F1的分子鉴定结果与前人 (沈万宽 )的同工酶鉴定结果相一致 ,对 15个曾被认为具有斑茅血缘的品系进行鉴定结果显示大部分品系为假杂种。

斑茅种质资源的表型性状及遗传多样性

为有效评价和利用斑茅种质资源,挖掘其优良性状,以162份斑茅种质资源(云南74份,福建15份,贵州19份,海南18份,四川14份,江西10份,广东4份,广西4份,浙江4份)为研究材料,对其表型性状及遗传多样性进行研究。表型性状分析结果表明:①斑茅种质资源质量性状的Shannon-Wiener多样性指数整体偏低,其中,福建斑茅的(0.762 4)最高,广西斑茅的(0.294 2)最低;②数量性状的遗传变异较丰富,其中,云南地区的变异系数(32.15%)最大,广西地区的(14.95%)最小;③海拔高度与锤度呈极显著负相关,纬度与株高呈极显著负相关。遗传分化系数和基因流结果显示,斑茅种质资源群体的遗传变异主要来自于采集地内部,群体之间存在较大的基因交流,遗传结构分化不明显。UPGMA聚类分析结果表明,各居群间的遗传距离与采集地之间有一定的相关性。

甘蔗与斑茅割手密复合体杂交后代的分子标记鉴定

为有效利用甘蔗野生种质拓宽甘蔗遗传基础,本研究利用甘蔗与斑茅割手密复合体进行杂交,同时应用序列相关扩增多态性(SRAP)和微卫星(SSR)分子标记技术鉴定其后代。两种分子标记鉴定结果相互印证表明:3个杂交组合的后代中,经表型鉴定含斑茅血缘的34个后代为真杂种。该真杂种后代为进一步综合利用斑茅、割手密的优异基因改良甘蔗品种提供了优良的创新种质。

斑茅种质资源形态性状的变异研究

为了揭示不同斑茅(Erianthus arundinaceum)种质形态学特征多样性和变异程度,确定适合作为能源植物开发的斑茅种质,本研究对斑茅种质资源的11个形态学特征变异性进行了研究。结果表明,(1)不同斑茅种质资源的形态学特征存在广泛的变异,其中:茎粗变异幅度最大,变异范围为8.86～37.36mm,变异系数高达49.66%;其次为旗叶长和倒二叶宽,两者变异系数分别为45.10%和44.20%。(2)斑茅形态学特征间存在显著相关性,斑茅种质的株高越高,茎秆越粗壮,茎节数越多,花序数量越多,反之亦然。(3)聚类分析表明,不同斑茅种质资源可划分为三大类,源自不同地区的斑茅材料,形态相似的材料基本聚为一类。

甘蔗和斑茅远缘杂交后代的染色体遗传分析

对斑茅、Badila及甘蔗与斑茅杂交后代进行染色体计数与核型分析,探讨斑茅后代的染色体遗传。结果表明,海南斑茅92-105和92-77的体细胞染色体数均为2n=60,30对染色体全部为中部着丝点,臂比均在1.70以下,最长染色体与最短染色体长度之比小于2,属原始的1A型染色体。参试的甘蔗无性系的核型均属2B型。来自组合Badila(2n=80)海南斑茅92-105(2n=60)的杂种崖城96-66染色体数目为2n=70,染色体以n+n的方式进行遗传;来自组合Badila×海南斑茅92-77(2n=60)的杂种崖城96-40染色体数目也为2n=70,杂种以n+n的方式进行遗传;这些结果表明甘蔗斑茅杂交后代染色体以n+n的方式进行遗传。

斑茅野生种质资源的考察与收集

2011年10月至2012年4月对滇、黔、川、陕、甘、桂、粤、琼等8省71个市(县)的斑茅野生种质资源进行考察与收集。结果表明除甘肃省外其他7个省都有野生斑茅的分布,采集到斑茅居群49个,共计420份材料。同时分析了斑茅的地理分布、形态特征和生态适应性,并对斑茅的利用方向进行了讨论和展望。

中国斑茅种质资源分子多态性分析

采用ISSR分子标记技术,对采自我国8省区的30个斑茅〔Erianthusarundinaceus(Retz.)Jesw.〕无性系的分子多态性进行了分析,共扩增出87条多态带,平均每个引物扩增的多态带数为5.1条,多态性条带比率(PPB)为64.89%,多态信息量(PIC)为0.58,说明我国斑茅具有较丰富的遗传多样性。根据研究结果进行聚类和主成分分析,可将30个斑茅无性系归为4大类,同一地区的斑茅无性系基本聚在同一类,呈现出一定的地域性分布规律。

基于GISH的甘蔗与斑茅F_1染色体遗传与核型分析

斑茅在甘蔗育种的利用是现代甘蔗育种种质创新的热点，育种者期望把斑茅中优异的特性通过杂交渗透到甘蔗中。甘蔗与斑茅的F1是斑茅利用研究的难点也是基础。本研究利用基因组原位杂交技术（GISH）分析甘蔗与斑茅的F1染色体构成和核型，探讨甘蔗与斑茅F1染色体的遗传行为。GISH结果表明，甘蔗与斑茅杂交F1的染色体众数68-69条，其中40条来自甘蔗热带种Badila，28-29来自海南斑茅，未发现有染色体的交换或易位现象。参试材料大部分染色体都属于中部着丝点（m）的染色体，少数为近中部着丝点（sm），YCE95-41核型属2B型，其余的核型都属为1B型。甘蔗与斑茅的染色体按n ＋ n的方式传递给F1，本研究结果为斑茅种质在甘蔗育种中的利用及其杂交后代染色体细胞遗研究提供参考依据。

干旱胁迫下斑茅消减文库的构建及分析

以干旱胁迫下斑茅（Saccharum arundinaceumRetz.）叶片组织的cDNA为Tester,正常生长条件下斑茅叶片组织cDNA为Driver,利用抑制性消减杂交技术（Suppression Subtractive Hybridization,SSH）构建斑茅干旱胁迫消减文库。文库克隆总量约为30 000个,克隆重组率为99.2%;随机从文库中挑取3500个克隆分析表明,插入片段长度主要集中在200-1 000 bp之间,500 bp以上的有463个克隆,500 bp以下的有3 037个克隆,平均长度约450 bp;通过随机对16个文库阳性克隆的测序及分析,3个克隆与ATP-NAD kinase、Aldo/keto reductase和锌指蛋白高度同源,3个克隆没有同源性,10个与逆境相关,是功能未知的EST。选择编号为EL0149和EL0145两个克隆进行Northern杂交验证,结果表明EL0149克隆为干旱胁迫上调表达的EST序列,而EL0145在正常供水和干旱条件下均无明显的的杂交信号。说明本研究克隆的SSH文库质量较高,可以进一步利用SSH文库结合芯片表达谱分析作物水分胁迫下的相关抗旱基因网络。

斑茅蔗后代杂种的分子标记分析

对斑茅蔗BC1和BC2两个群体的397个无性系进行SSR和Alu-like分子标记分析,发现其中23个品系疑为假杂种,5个品系不具有斑茅血缘。结果表明SSR分子标记是鉴定杂交后代真实性的较好的方法,而引物SC597CS、SMC1527cl、SSCIR36鉴定出疑似假杂种总个数较多且互补性好,是鉴定斑茅蔗后代杂种真假的一组较好的引物。与Alu-like标记结合使用能较好地检测杂交后代是否含有斑茅血缘。

应用灰色关联分析法评价甘蔗与斑茅杂交组合

采用灰色关联分析法对11个甘蔗与斑茅远缘杂交组合进行评价,综合分析各杂交组合及后代选择潜力。结果表明,云蔗2000-514×云南82-28、云蔗2000-514×海南92-19、96NG16×云南83-183、Co419×云南83-58、Co285×云南83-198、96NG16×云南82-28六个组合为强优组合,Keongjeav×海南92-97、斐济×云南82-133表现较差,予以淘汰。