水稻籼粳交DH群体幼苗中胚轴长度的QTLs定位和上位性分析

应用籼粳交 IR6 4 / Azucena的 DH群体及其构建的分子标记遗传图谱 ,在遮光条件下 ,通过适温和低温逆境下发芽 ,测定中胚轴长度。采用 QTL Mapper基因定位软件检测控制中胚轴长度的加性效应 QTL s和加性×加性上位性 QTL s,在第 1、3、6、7、8、12等 6条染色体上定位了 8个控制中胚轴长度的 QTL s,其中在第 1、3、7、8染色体上定位了 4个具有加性效应的 QTL s,位于第 7染色体的 1个加性效应 QTL的增长等位基因来自于父本 Azucena,它能使中胚轴伸长 0 .2 6 cm,其贡献率达 17.5 % ,其余 3个加性效应 QTL s的增长等位基因来自于母本 IR6 4 ,能使中胚轴伸长 0 .10～ 0 .2 1cm,在第 3、7、12等3条染色体中共检测到 2对加性×加性上位性效应 ,其贡献率分别为 2 1.6 2 %和 2 .2 7% ,同时各检测到 2对加性效应×环境的互作效应和上位性与环境的互作效应。

水稻中胚轴长度QTL分析

为分析水稻中胚轴伸长与赤霉素的关系及其遗传基础,以沈农265(长中胚轴)和丽江新团黑谷(短中胚轴)的RIL群体为材料,结合其连锁图谱,对水和赤霉素溶液两种培养条件下的中胚轴长度进行QTL定位。结果表明,浓度为1.50μmolL^(-1)的赤霉素可显著促进中胚轴的伸长。两种培养条件下,共检测到控制中胚轴长度的5个QTL,分布在第1、第2、第3、第6和第11号染色体上,LOD值在3.65～15.52范围内,单个QTL对表型贡献率在7%～33%之间。其中qML3、qML6和qML11在2种处理条件下均被检测到,qML1和qML2仅在水培条件下被检测到。与其他研究比较发现,主效基因qML3可以在不同群体和不同环境下稳定表达。

水稻幼苗中胚轴长度QTL及与Fe^(2+)浓度的互作效应的遗传分析

应用珍汕97B/密阳46的RIL群体及其构建的分子连锁图谱,在4个浓度的FeSO4处理下发芽,测定中胚轴长度。采用QTLMapper基因定位软件检测控制中胚轴长度的加性效应QTLs和加性×加性上位性QTLs,分别在1、2、3、4、5、6、7、8、9、11、12等染色体上定位了27个控制中胚轴长度的QTLs,其中在第1、5、9等3条染色体上定位了6个具有加性效应的QTLs。在CK和FeSO41.79mmol/L浓度下,在第5染色体长臂相邻区间检测到1个加性效应QTL,其增效等位基因来自于父本密阳46,它能使中胚轴伸长0.042cm(CK)、0.172cm(1.79mmol/L),贡献率分别为4.3%和11.4%;在高浓度FeSO4(7.16mmol/L和14.32mmol/L)下分别在1、5、9染色体上检测到的4个加性效应QTL,贡献率为3.5%～10.4%,3个QTL中来自于母本珍汕97B的等位基因使中胚轴伸长0.024～0.046cm,1个QTL来自父本的增效等位基因使中胚轴伸长0.033cm。同时在第5染色体长臂上检测到具有显著的加性效应与Fe2+互作效应的QTL1个。

甜瓜幼苗下胚轴长度多世代联合遗传分析

为了探明甜瓜幼苗下胚轴长度的遗传规律,以下胚轴长度差异明显的2个自交系329-1(P_(1))和Afgsnake(P_(2))为亲本构建1个F2和2个BC_(1)群体(B_(1)和B_(2)分别为F_(1)与P_(1)和P_(2)的BC_(1)),通过多世代联合分析法研究幼苗下胚轴长度的遗传方式。结果表明,甜瓜幼苗下胚轴长度表现出明显的数量性状特征,其最佳遗传模型为E-0,即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因模型。2个主基因的加性效应较弱,其显性效应和互作效应较强,且易受环境因素的影响。春季B_(1:2)、B_(2:2)和F_(2:3)世代主基因遗传率分别为30.56%、67.56%和85.93%,秋季其主基因遗传率分别为77.01%、78.35%和83.95%,多基因遗传率(43.93%)主要存在春季B_(1:2)世代。研究结果明确了甜瓜幼苗下胚轴长度遗传方式,可为幼苗株型遗传改良提供理论依据。

黄瓜幼苗下胚轴长度GWAS分析及候选基因挖掘

【目的】挖掘与黄瓜幼苗下胚轴长度显著相关的SNP位点及候选基因,为揭示下胚轴长度的遗传基础和分子机制提供理论依据,为短下胚轴分子标记辅助选择育种奠定基础。【方法】以95份黄瓜核心种质为试验材料,分别于2016年春季、2017年春季、2017年秋季和2018年春季在中国农业科学院南口试验基地塑料大棚进行种植,在两叶一心期调查黄瓜幼苗的下胚轴长度;利用Structure 2.3.4软件分析群体结构,Haploview软件分析连锁不平衡的衰减;基于最优模型对下胚轴长度进行全基因组关联分析(GWAS),依据关联SNP位点的LD区间序列,预测与下胚轴长度相关的重要关联候选基因,并利用荧光定量PCR对预测基因进行表达模式分析。【结果】共检测到8个显著关联的位点(Hl1.1、Hl1.2、Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl4.1、Hl5.1、Hl6.1),分别位于1、2、3、4、5、6号染色体,其中,Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl5.1、Hl6.1等5个位点被重复检测到两次以上。通过分析关联SNP位点的LD区间序列,获得Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa3G141820、Csa4G051570、Csa3G627150、Csa5G174640、Csa6G3629708个与黄瓜下胚轴长度有关的候选基因,其中既有光形态建成、泛素化、激素信号通路等调控基因,也有调控网络下游参与细胞生长发育,调节细胞大小,直接调控黄瓜下胚轴长度的基因。多基因在不同黄瓜材料中的有机分布,形成了具有不同下胚轴长度的黄瓜种质。基因表达分析显示Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa4G051570、Csa5G174640在短下胚轴材料中高表达。Csa3G141820、Csa3G627150在长下胚轴材料中高表达。【结论】检测到Hl1.1、Hl1.2、Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl4.1、Hl5.1、Hl6.1等8个与黄瓜下胚轴长度密切关联的SNP位点,挖掘到Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa3G141820、Csa4G051570、Csa3G627150、Csa5G174640、Csa6G362970等8个调控下胚轴长度的候选基因。

全基因组关联分析定位水稻芽期中胚轴长度性状QTL

直播稻出苗难的问题是制约直播稻发展的重要因素之一,中胚轴的长度与直播稻大田出苗率和出苗质量密切相关。利用控制中胚轴伸长的基因培育长中胚轴品种是提高水稻直播稻出苗率和出苗质量的重要策略。为了挖掘长中胚轴水稻品种资源和鉴定控制中胚轴长度的基因,本研究以来源广泛的203份水稻核心种质为研究材料,评价了不同类型品种芽期中胚轴长度表型变异,利用全基因组关联分析(genome wide association analysis,GWAS)定位了控制中胚轴长度的QTL,并预测相关候选基因。结果表明,不同亚群材料中胚轴长度表型变异丰富,6个亚群平均长度为AUS稻(AUS)>温带粳稻(TEJ)>中间型(ADMIX)>籼稻(IND)>热带粳稻(TRJ)>香稻(AROMATIC)。GWAS分析定位了21个中胚轴长度相关QTL,共48个显著关联的SNP(P<0.001),分别位于第1、2、3、4、5、6和10染色体上。预测获得其中5个QTL区间的6个候选基因,编码松弛细胞壁、细胞伸长因子、生长素诱导等蛋白。研究结果为进一步克隆水稻中胚轴长度调控基因和利用分子标记辅助选择培育适宜长度中胚轴直播稻品种提供科学依据。

水稻已克隆中胚轴伸长基因效应解析及优异单倍型鉴定

旱直播是未来水稻生产的重要发展方向,在南亚和东南亚籼稻种植区已有较大面积,然而热带和亚热带地区粳稻种植多采用传统育苗移栽。中胚轴长度(Mesocotyl length,ML)是影响水稻旱直播出苗和幼苗活力的重要因素。基于分子标记辅助选择(Molecular marker assisted selection,MAS)育种,培育长中胚轴种质是促进水稻旱直播推广最为经济、高效的方式。迄今,已有4个水稻中胚轴伸长基因报道,即OsGSK2、GY1、OsPAO5和OsSMAX1。笔者选择3K重测序项目中TROP和TEMP粳稻亚群开展分析,测定中胚轴长度并鉴定OsGSK2、GY1、OsPAO5和OsSMAX1基因的优异单倍型。结果表明,TROP和TEMP亚群中胚轴长度呈典型的连续正态分布。OsGSK2、GY1、OsPAO5和OsSMAX1分别包括3、3、3和6种单倍型;同一基因在TROP和TEMP亚群中单倍型分布频率也存在差异。TROP亚群中OsGSK2-Hap1、GY1-Hap2、OsPAO5-Hap3、OsSMAX1-Hap2和OsSMAX1-Hap3为优异单倍型;TEMP亚群优异单倍型为OsGSK2-Hap1、OsPAO5-Hap2和OsSMAX1-Hap2。另外,TROP和TEMP亚群中多数中胚轴优异单倍型材料所对应的苗高要高于非优异单倍型,在破土出苗时易形成生长优势。鉴定到的优异单倍型在TROP和TEMP亚群中均呈现较显著的加性效应,可用于MAS育种。本研究为不同地区直播粳稻的选育提供参考,促进旱直播技术的快速推广。

高温下黄瓜幼苗下胚轴长度遗传效应的研究

本研究以下胚轴长度不同的黄瓜自交系‘GY2’(短下胚轴品系)ב平望乳瓜’(长下胚轴品系)为亲本构建了F1和F2,利用主基因+多基因混合遗传模型分析法研究了高温(43℃)下黄瓜幼苗下胚轴长度的遗传效应。结果表明:在高温和常温(25℃)下的F2分离群体中,黄瓜幼苗下胚轴长度均呈连续变异和正态分布,符合多基因控制的数量性状遗传规律;黄瓜幼苗在高温下的下胚轴长度符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因遗传模型,而常温下下胚轴长度则符合1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型。研究结果可为黄瓜抗高温种质创新与新品种选育提供理论依据和实践指导。

番茄苗期节间长度相关性状差异表达基因鉴定与分析

株型是影响作物产量的重要农艺性状,而株高是构成作物株型重要的特征之一,目前在水稻、玉米等大田作物上有较多研究,但在园艺作物尤其是蔬菜作物上关于株型调控的研究较少,更缺乏苗期株型性状的分析。而苗期的适宜株高将有利于茄果类蔬菜定植后缩短缓苗时间,增强抗逆性。选用番茄短节间JZ18和长节间JZ34两个高代自交系,利用外源赤霉素(GA3)、多效唑(赤霉素抑制剂,PAC)、油菜素内酯(BR)和生长素(IAA)分析处理,结果表明GA在调控节间伸长差异中发挥重要作用。构建GA处理的两种番茄品系上胚轴茎组织转录组文库进行测序分析,筛选出表达差异显著的基因SlSAUR71和SlXTH23。利用病毒诱导的基因沉默VIGS技术,结果显示在短节间JZ18中沉默基因SlSAUR71的转化植株表现出节间伸长,而在长节间JZ34上沉默基因SlXTH23后植株表现出节间变短的表型。以上结果表明SlSAUR71和SlXTH23为控制番茄节间长度的关键基因,其中SlSAUR71对番茄节间长度起负向调控作用,而SlXTH23起正向调控作用。研究结果将为进一步深入研究番茄苗期株型特征及宜机化栽培的品种选育提供一定的理论基础。

NaCl胁迫下不同大豆品种形态学变化的研究

以8个河北省优质高产大豆品种为材料,采用组织培养方式进行NaCl胁迫,以幼苗株高、下胚轴长度、根长度为形态学指标,研究不同大豆基因型对NaCl敏感性的差异。结果表明,不同基因型大豆品种对NaCl的耐受性不同,冀豆17号、五星2号、五星3号在NaCl浓度为35mmol/L时,大豆幼苗株高和根长均受到明显的抑制,并与对照差异显著。

昼夜温度对黄瓜矮壮素浸种效果的影响

在4个不同昼夜温度条件下研究0、500、2000、4000、7000mg·L-1矮壮素浸种对黄瓜幼苗徒长的控制作用。结果表明:昼夜温度35℃/25℃,不同浓度矮壮素浸种均不能有效控制下胚轴伸长及幼苗徒长;昼夜温度28℃/18℃或25℃/15℃,随着温度的降低,黄瓜壮苗所需的矮壮素浸种浓度相应降低,且分别以2000mg·L-1和500mg·L-1矮壮素浸种的效果最好;昼夜温度20℃/10℃,矮壮素浸种显著抑制幼苗的生长,下胚轴短缩,对照幼苗亦不徒长,说明此温度条件下不需要进行矮壮素浸种。

NO供体SNP对黄芪种子萌发和幼苗生长的影响

为探讨有效提高黄芪种子发芽率的化学控制方法,采用0、0.05、0.25、0.50、0.75、1.00 mmol/L共6个浓度的SNP溶液处理黄芪种子,研究不同浓度SNP溶液浸种对黄芪种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:低浓度SNP处理(0.05、0.25、0.50 mmol/L)能明显促进黄芪种子萌发,提高种子的发芽率和发芽指数,并促进幼苗胚根伸长;较高浓度SNP处理(0.75 mmol/L)对黄芪种子萌发的促进作用不明显;过高浓度SNP处理(1.00 mmol/L)则抑制黄芪种子萌发和幼苗生长。其中,用0.50 mmol/L的SNP溶液浸种对种子萌发效果最好。

不同外源物浸种对茄子种子低温萌发的影响

研究不同浓度的葡萄糖、水杨酸、Ca^(2+)等3种外源物浸种对茄子种子在低温环境下萌发、上下胚轴长度的影响。结果发现,低浓度葡萄糖、水杨酸、Ca^(2+)溶液浸种对茄子种子低温条件下的萌发、胚根和胚芽的生长具有促进作用,其中以葡萄糖6 mol/L、水杨酸0.4 mmol/L、Ca^(2+)20 mmol/L浸种效果较好,但高浓度具有抑制作用。试验结果将为生产上采取有效措施缓解低温对茄子种子萌发的负面影响提供理论指导。

俄引水稻种质的直播特性研究

为获得具有优良直播特性的种质,以俄罗斯引进的10份水稻资源为材料,研究中胚轴长度、低温发芽能力和淹水条件下发芽率等与水稻直播相关的特性。结果表明:‘LIDER’‘、ATLANT’和‘OLIMP’低温条件下萌发速度最快,‘LIDER’、‘OLIMP’、‘ATLANT’、‘NATASHA’、‘ISTOK’和‘PARTNER’具有较好的低温发芽能力;‘ATLANT’、‘ISTOK’、‘RAPANZ’、‘GAMMA’、‘OLIMP’和‘SONET’的中胚轴长度与‘绿香粳28’在5%水平上达显著差异;在缺氧条件下,所有的品种间的发芽率均达极显著差异,但俄罗斯品种均优于对照。在所有引进的俄罗斯10品种中,‘ATLANT’与直播相关的综合性状最为突出,中胚轴长度、低温发芽能力和淹水条件下发芽率均极显著优于对照品种。

大白菜生物钟突变体lcc-1突变表型的遗传分析

对甲基磺酸乙酯(EMS)诱变获得的生物钟长周期突变体lcc-1、野生型WT、杂交F_(2)群体及回交B_(1)和B_(2)群体进行田间表型性状调查,并对下胚轴长度、现蕾时间2个突变性状进行遗传分析。结果表明,lcc-1下胚轴长度、株高、开展度、外叶长、中肋长度均极显著小于WT,现蕾时间极显著长于WT。F_(2)代分离群体遗传分析结果表明,下胚轴长度及现蕾时间性状均符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型。结果可为调控生物钟和现蕾时间关键基因的挖掘和基因功能深入研究提供数据支持。

GA_(3)和UCZ浸种对不同播深处理甜玉米自交系中胚轴伸长的影响

利用GA_(3)和UCZ浸种处理对不同双隐性甜玉米自交系中胚轴长度、根长等表型特性和生理指标进行分析,并对与出苗率相关性状进行灰色关联分析,对不同品种耐深播特性进行综合评价。结果表明,不同品种中胚轴长度随播种深度增加存在极显著差异,耐深播自交系更利于幼苗的顶土出苗。不同浓度GA_(3)处理的自交系SY-12和SY-19与未经过GA_(3)处理的两个自交系相比,随播深增加两个自交系的中胚轴长度比对照组存在极显著差异,根长与中胚轴长度具有相似的变化趋势。10 cm深播条件下,两个自交系的GA_(3)含量明显增加,与2 cm播深相比呈极显著差异。内源GA_(3)含量的变化与外源GA_(3)对中胚轴长度的影响一致,表明中胚轴伸长与内源GA_(3)水平密切相关。通过灰色关联度分析可知中胚轴长与出苗率的关联度最大。经过筛选,SY-12表现出耐深播的特性,为甜玉米抗旱、耐深播新品种的选育提供理论依据。

高温处理对几种苋属杂草种子萌发的影响

本文选取反枝苋、长芒苋、糙果苋、西部苋、凹头苋、白苋、刺苋和皱果苋8种苋属杂草种子作材料,通过高温处理研究不同苋属种子对高温的耐性,反枝苋的处理温度范围设置为70~130℃,处理时间范围设置为0至8 h;在另一处理中8种苋的处理温度范围设置为110~130℃,处理时间范围设置为0至60 min。结果表明：经过同样条件处理的8种苋属杂草种子在萌发率、胚根长度和胚轴长度3个方面均存在差异;120℃处理1 h或130℃处理30 min,8种苋属杂草的萌发率均为0。