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。

不同试剂对马铃薯组培苗结薯数量的影响

充分利用原原种的生产最佳季节,挖掘生产潜力,进行不同试剂的喷施对马铃薯组培苗结薯性状影响的试验研究,结果表明,用处理2效果最佳,平均每m2结薯395.6粒,平均每株结薯2粒,3g以上的种薯占95.89%。

小薯专用品种‘华薯16号’的结薯特性

‘华薯16号’是小薯专用品种,具有小薯率高、食味优等诸多优良特性,明确其结薯特性有利于提高‘华薯16号’产量和品质。小薯品种‘华薯16号’和常规品种‘华薯1号’为试验材料,重点观测单株块茎数、主茎数、单株块茎鲜重等指标动态变化。相比‘华薯1号’,小薯品种‘华薯16号’干物质积累延后,植株更繁茂;整个生育期内‘华薯1号’和‘华薯16号’单株平均结薯数分别为5个和18个,‘华薯16号’单株结薯数较多原因是其具有较多主茎数。‘华薯16号’生育期长,为提高小薯率可适当提前收获。

马铃薯紫花851不同种植密度对群体结构的影响试验

以马铃薯新品种紫花851为试验材料,研究不同种植密度对其群体结构的影响。结果表明,紫花851种植密度为52500株/ha时商品薯产量最高,达29850 kg/ha;种植密度为75000株/ha时单位面积结薯数最多,达62.4个/m2;最佳生理质量指标为:出苗后65 d叶面积指数2.40～2.55、出苗后80 d干物质积累量5373 kg/ha。因此,紫花851作商品薯生产时,最适种植密度为52500株/ha;作种薯生产时,最适种植密度为75000株/ha。

马铃薯脱毒试管苗和扦插苗的微型薯生产比较实验

试验研究了在温室条件下 ,使用相同的无土栽培基质 (珍珠岩 :蛭石 =1∶1) ,脱毒试管苗和扦插试管苗生产微型薯的比较实验。实验结果表明 :扦插苗生产的微型薯 ,单粒重达到 4 0 2 g ,试管苗只有 2 95g。而试管苗生产的微型薯 ,单株结薯数、单位面积 ( 1m2 )结薯数分别高于扦插苗58 2 9%、 68 61% ,两者的单位面积 ( 1m2 )产量相近 ,试管苗略高于扦插苗的微型薯产量 ,>1g的微型薯比例扦插苗达 85 58% ,高于试管苗 5 67个百分点。

马铃薯原原种雾培法栽培光照时间调控技术研究

试验采用黑膜遮挡水培架上的马铃薯植株茎叶,设置白天与夜间不同的光照时间处理,研究不同光照时间处理对马铃薯植株生长及结薯的影响。结果表明,光照时间8 h、黑暗时间16 h处理(处理(8))的马铃薯匍匐茎形成量最多,同时茎叶黄化速度加快;其次为光照时间9 h、黑暗时间15 h处理(处理(7)),马铃薯匍匐茎形成量次于处理(8),但马铃薯茎叶黄化速度慢,有利于块茎膨大生长及茎叶的正常生长。可以看出光照时间长、黑暗时间短,植株营养生长旺盛、叶绿素含量高、生长快,匍匐茎不形成;随着光照时间变短、黑暗时间变长,植株营养生长变慢,生殖生长加快,匍匐茎逐步形成,顶端开始膨大。

内源生长物质在马铃薯试管块茎形成中的作用

对鄂马铃薯 1号 (E1)及南中 5 5 2 (N5 5 2 )在不同光照处理下试管苗的结薯情况及内源生长物质的变化进行了研究。结果显示 ,各诱导物质在整个培养期间变化较大 ,其中以块茎大量形成期增加最为明显。试验发现 ,内源GA3 水平负相关于单株结薯数 ,但为匍匐茎伸长所必需 ,JA含量则与块茎形成呈正相关。而GA3 与ABA及JA的比值皆显著负相关于单株结薯数。说明各生长物质为试管苗正常生长发育的基础 ,而它们之间的平衡水平则可能调控着块茎的形成。

马铃薯种薯质量对生长和产量的影响 Ⅰ.种薯大小

对影响马铃薯的几个主要因素及相互作用进行研究,结果表明,当播种密度一定时,种薯大小无一例外地显著影响产量,即种薯越大产量越高,而其他因素包括品种、来源、季节和海拔不同程度地影响生长和产量。播种时,单位面积的种薯出芽数调整为相同时,种薯大小对单位面积产量不产生影响。证明了种薯单位面积产生的主茎数对产量起决定性作用,特别是单株结薯较少的品种和秋冬作。

氮素水平对雾培马铃薯植株生长和产量的影响

在雾化栽培条件下,以马铃薯主栽品种川芋117和米拉为试验材料,研究了不同氮素水平下马铃薯植株农艺性状、干物质含量及产量变化。结果表明,氮素水平对川芋117和米拉的株高、茎粗、叶片数、叶面积、叶绿素含量、匍匐茎数、全株干物质含量、单株结薯数、产量均有极显著影响。品种对株高、茎粗、叶片数、叶绿素含量、匍匐茎数、全株干物质含量、单株结薯数、产量和收获指数均有显著或极显著影响。除叶绿素含量外,植株的各农艺性状在氮素水平为240 mg/L处理最高,氮素过高,反而不利于植株生长发育。随氮素水平的增加,叶、茎、根和块茎的干物质积累量呈先增高后降低趋势,均在240 mg/L氮素处理干物质积累量达到最大值。氮素水平对川芋117和米拉的单株结薯数和结薯产量均影响显著,随氮素水平从120 mg/L增加至600 mg/L,单株结薯数和产量先增加后显著下降,氮素浓度为240 mg/L时,两个品种的单株结薯数及产量达到峰值,较高氮处理,增幅分别为71.6%和107.8%,91.7%和83.1%。600 mg/L氮素处理,0.5~1 g小薯比例显著高于240 mg/L氮素处理。总体来看,240 mg/L的氮素浓度为雾培生产马铃薯原原种最佳浓度。

酸度介导连作基质下马铃薯原原种产量及疮痂病防控研究

【目的】在马铃薯原原种连作繁育模式中,为使薯块获得稳定产量同时降低疮痂病发生,【方法】采用4个酸度介导处理,研究其对2个马铃薯品种的单株结薯数、单株有效结薯数(薯块重量≥2 g)、薯块疮痂病感病率和病情指数的影响,以及薯块产量和疮痂病对酸度介导处理的敏感时期。【结果】结果表明,连作基质繁育马铃薯原原种时,酸度介导处理对原原种疮痂病感病率和病情指数影响极显著,但对单株结薯数和单株有效结薯数影响不显著。灰色关联分析显示,11月2日(生育期78 d)时酸度介导处理与马铃薯原原种单株结薯数、单株有效结薯数的关联系数分别为0.4020、0.3549;11月25日(生育期101 d)时酸度介导处理与马铃薯疮痂病感病率、病情指数的关联系数分别是0.1551、0.1513。【结论】pH值6.0处理的单株有效结薯数平均达到3.32粒,疮痂病感病率和病情指数分别为48.41%和3.41,是酸度介导试验中的最优处理,生育期78和101 d左右则是本研究中酸度介导处理对原原种产量和疮痂病影响最大的关键时期。

马铃薯中薯3号品种密度试验

中薯3号在华北一作区栽培,鲜薯产量从每公顷密度48000株到74070株之间存在显著差异,但从58500株到74070株和48000株到52500株之间差异均不显著,以69450株产量最高;单位面积结薯数从48000株到74070株表现种植密度越大,结薯数越多,差异显著;但58500株到74070株之间差异和48000株到52500株之间均不显著。

马铃薯品种块茎性状的遗传分析

对Mira等 10个马铃薯品种的 2 2个杂交组合无性一代的块茎产量等 8个块茎性状的群体遗传参数和配合力效应进行了试验研究 ,结果表明 :淀粉含量的遗传受母本加性效应和亲本间非加性效应控制 ;单个块茎重的遗传受父本加性效应的控制 ;皮色、结薯数和块茎产量的遗传受非加性效应控制 ;薯形、肉色和块茎外观的加性和非加性效应同等重要。两个亲本 (至少有一个 )的一般配合力高的杂交组合后代的群体表现优于双亲具有一般配合力平均值的杂交组合 ;而双亲具有一般配合力平均值的杂交组合的群体表现优于双亲一般配合力都很低的杂交组合。根据一般配合力选择亲本配制大量杂交组合 。

种植密度对脱毒马铃薯微型薯的影响研究

不同种植密度对脱毒马铃薯微型薯的影响试验结果表明:随着种植密度的增加,脱毒马铃薯微型薯单位面积收获总粒数逐渐增加,各处理间差异显著;单株结薯数逐渐减少;匍匐茎数量逐渐增加,匍匐茎成薯率逐渐下降,处理①、②、③的匍匐茎成薯率分别为92.9%、56.5%和37.9%。适宜的种植密度,可获得较多合格微型薯数和较高的收入。

生物炭在马铃薯生产中的应用研究

为探明生物炭在马铃薯生产中的应用效果,特设置生物炭用量试验。结果表明:无论施肥与否,添加生物炭后,单株薯重、大中薯率均有所增加,但生物炭提高了土壤碳氮比,造成土壤微生物与植株争氮,显著抑制块茎形成,单株结薯数大幅减少,并导致最终产量大幅下降,且该趋势随生物炭剂量的增加愈发明显。建议在生产中应考虑将生物炭施入时间后移,并采用螯合制备工艺,将生物炭与肥料制备成炭基肥,以进一步探明施用效果。

影响马铃薯原原种生产的几个因素分析

研究了马铃薯脱毒苗苗龄、营养液氮磷钾配比、氮元素化合态以及赤霉素浓度对原原种生产的影响。结果表明,苗龄40 d的脱毒苗各性状表现较好,原原种产量高,是最适宜定植的苗龄;营养液中氮磷钾配比为1∶0.56∶1.21时结薯数和产量都明显优于其它处理;在硝态氮为主的营养液中脱毒苗的成活率较高;以铵态氮为主的营养液可有效促进结薯数和块茎的膨大;赤霉素不仅可促进植株的快速生长,而且可诱导匍匐茎的产生,对提高原原种的单株结薯数有重要作用。

马铃薯脱毒小薯培芽切段繁育次代种薯技术

马铃薯退化成为影响我国马铃薯产业发展的重要因素．而脱毒技术的应用推广．不但为减轻马铃薯退化提供了有力的技术支撑．也为我国马铃薯产业的提升、种薯生产工艺的发展以及种薯种性提高发挥了重要作用。但脱毒微型种薯繁育技术工艺复杂、工期管理程序繁多、产出相对较低．严重制约了马铃薯种薯产业发展。与常规技术相比．脱毒小薯培芽切段快繁次代种薯不但单株结薯数量多、管理粗放、程序简化，

徐薯27大垄双行全程机械化栽培技术

徐薯27是一个高淀粉甘薯新品种,2001年由中国农业科学院甘薯研究所从徐薯18自然开花放任授粉后代中选出。2007年起参加山东省甘薯品种区域试验,增产幅度较大,综合性状表现好,2009年通过山东省农作物品种审定委员会审定。该品种地上部茎叶全部淡绿色,薯蔓短,茎偏细,叶片小,心形无齿,分枝多,通风透光好;结薯早,整齐而集中,单株结薯数3-5个,大、中薯率高,薯块长纺锤形,

外源激素对脱毒马铃薯扦插苗生长及生理效应研究

以‘早大白’马铃薯脱毒苗为试验材料,通过人工温室苗床栽培探讨外源激素萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸(IBA)和硼酸生根处理对扦插脱毒苗生长和生理特征的影响,为马铃薯微型薯的实际生产提供理论依据。结果显示:(1)外源激素生根处理较对照扦插苗根系长势好,根活力、根系可溶性蛋白含量增加。(2)外源激素生根处理较对照脱毒扦插苗光合速率提高、叶绿素含量增加,光合物质的形成与积累增多。(3)外源激素生根处理较对照叶片SOD、POD、CAT活性和游离氨基酸含量均表现出不同程度的上升,MDA含量下降,衰老减缓。(4)外源激素生根处理有利于小区产量和单株结薯数的增加。研究表明,不同外源激素生根处理可改善脱毒马铃薯扦插苗农艺性状和生理指标,并以NAA 100mg/L+IBA 50mg/L+硼酸17.5mg/L配方处理植株的长势最好,叶绿素含量、保护酶活性及游离氨基酸含量最高,净光合速率大、小薯膨大速度快且单株结薯数量及产量增加显著,更利于发挥脱毒薯的增产优势。

甘薯发根分枝期适宜土壤水分促进块根糖供应和块根形成的研究

为探讨土壤水分对甘薯块根形成的影响及其与块根数量和整齐度的关系。选用鲜食型甘薯品种烟薯25作为试验材料,在发根分枝期设置50%±5%(W50)、60%±5%(W60)、70%±5%(W70)、80%±5%(W80)、90%±5%(W90)5个土壤相对含水量水平,通过2年田间试验,研究了土壤水分对甘薯潜在块根中碳水化合物含量及其代谢相关酶活性及收获期块根数量、整齐度和产量的影响。结果表明,甘薯潜在块根中蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及蔗糖转化酶活性,栽植后10~35d,W70处理均显著高于其他处理。甘薯潜在块根中蔗糖合酶活性和淀粉含量,栽植后10~25d,W70处理显著低于其他处理;栽植后30~35 d,W70处理显著高于其他处理。W70处理的单株结薯数和块根产量分别较其他处理提高14%~120%和22%~122%、单薯重的变异系数较其他处理降低9%~34%。甘薯发根分枝期土壤相对含水量70%有利于促进块根形成,增加收获期单株结薯数、单薯重和块根产量,改善块根商品品质。