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。

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。

Cd、Zn、Pb、Cu复合污染对斑茅生长及吸收富集的影响

采用桶栽试验的方法,以斑茅(Saccharum arundinaceum Retz.)为材料,研究不同重金属复合污染条件下斑茅的生长响应及重金属吸收、富集和迁移特征变化,为斑茅在重金属复合污染土壤中的修复应用提供理论依据。结果表明,随着复合污染土壤中重金属含量的增加,斑茅地上部鲜质量逐渐下降,最多较对照(不添加重金属)下降26.71%;斑茅根、茎、叶组织中的Cd、Zn、Pb、Cu含量也逐渐增加,其根部Cd、Zn、Pb、Cu的最大含量分别为104.4、2486.0、379.7、1457.3 mg/kg,其茎部Cd、Zn、Pb、Cu的最大含量分别为32.3、1461.7、77.6、25.3 mg/kg,其叶部Cd、Zn、Pb、Cu的最大含量分别为13.6、488.5、21.7、43.5 mg/kg;除对照外,同一处理水平Cd、Zn、Pb、Cu在斑茅中的富集系数表现为茎部Zn>Cd>Pb>Cu,叶部Cd>Zn>Cu>Pb;随着复合污染土壤中重金属含量的增加,斑茅茎部Cd、Zn、Pb、Cu的转移系数逐渐减小,而叶部Cd、Zn的转移系数逐渐增大,叶部Pb和Cu的转移系数先增大后减小。综合考虑,斑茅对Cd、Zn具有较好的吸收累积及转运能力,可作为Cd、Zn污染土壤的修复植物。

不同土壤生境斑茅根系下土壤动物多样性

为评价斑茅对重金属污染土壤的复垦潜力,2011年6月分别对韶关矿区新温屋村和简屋村(分别对应于正在生产中的铜铁矿和铅锌矿附近)、下塘村(位于停产25年的钨矿附近)和无矿场污染的桐子坪村这4个样地的斑茅Saccharum arundinaceum进行土壤pH、土壤重金属、斑茅重金属及根系下土壤动物群落结构调查分析。研究结果如下:土壤pH从小到大的排序是:新温屋村(3.84)<下塘村(5.74～6.07)<桐子坪村(7.23)<简屋村(7.24);综合污染指数结果是:简屋村(31.54)﹥下塘村(25.01～27.01)﹥新温屋村(7.33)﹥桐子坪村(1.12);斑茅对Cu富集系数结果是:新温屋村(6.16)﹥桐子坪村(4.71)﹥下塘村(0.77～2.50)﹥简屋村(0.29);土壤动物群落多样性结果是:Shannon-Wiener多样性指数(H)和Simpson优势度指数(C):桐子坪村﹥下塘村﹥简屋村﹥新温屋村;Pielou均匀性指数(E):桐子坪村﹥新温屋村﹥简屋村﹥下塘村;Jaccard相似性指数结果:地处污染源附近的铜铁矿污染的新温屋村与铅锌尾矿污染的简屋村的相似数指数为71.43%,而停产钨矿的下塘村和无矿场的桐子坪村相似数指数为60%,且二类样地间两两相似性指数均达到中等程度不相似,其值在25%和30%之间。本研究表明,斑茅根系下土壤动物的群落结构及多样性受矿区污染的影响明显,多样性指数随污染程度加重而递减;土壤综合污染严重、土壤强酸性和灌溉水的持续污染是造成土壤动物多样性下降的主要因素;斑茅对重金属的富集能力的大小与其根系下土壤动物群落结构多样性关系不大。

甘蔗属及其近缘属种的rbcL基因序列变异和系统发育初步研究(英文)

甘蔗属及其近缘属种在分类关系上非常复杂 ,存在不少混乱。目前关于它们的分类学研究主要是基于形态学和同工酶水平 ,而基因水平上的报道很少。我们对甘蔗属及其近缘属种的部分rbcL基因片段 (1137bp)进行了测序比较 ,以期探讨rbcL基因能否用于研究甘蔗属及其近缘种之间的亲缘关系。序列比较显示rbcL基因在甘蔗属和近缘属种间的变异极低 ,一些来自不同属的个体序列完全一致 ,而某些同属内不同种个体却略有差异。这些结果表明rbcL基因在甘蔗属及其近缘属种之间的进化速率缓慢而不稳定 ,难以用于系统发育研究。不过 ,不同聚类方法都将斑茅与其它属种分开 ,放在玉米与甘蔗属和其它近缘属种分枝的外部 ,提示斑茅不应列入甘蔗属或蔗茅属 ,而应独立为一属。

水分胁迫下斑茅3个逆境代谢相关基因表达的实时PCR分析

【研究目的】初步探讨斑茅3个关键逆境适应相关基因在水分胁迫下的表达机制。【方法】已克隆S-腺苷蛋氨酸脱羧酶、鸟氨酸氨基转移酶、甜菜碱脱氢酶3个基因和内参基因的基础上,应用定量PCR技术,对这3个基因在不同胁迫时间下的表达水平进行分析。【结果】斑茅的S-腺苷蛋氨酸脱羧酶、鸟氨酸氨基转移酶基因、甜菜碱脱氢酶基因表达在初期均受抑制,后期表达持续上调,但甜菜碱脱氢酶基因受水分诱导表达较前两个基因明显。【结论】这可能暗示着在斑茅中,脯胺酸和甜菜碱的合成受水分胁迫诱导,而甜菜碱的合成相对脯胺酸和多胺受水分胁迫诱导影响更大。这些研究为斑茅抗旱的分子机制提供初步的理论基础。

甘蔗斑茅属间远缘杂种真实性的ITS鉴定及其抗旱性分析

对甘蔗斑茅属间远缘杂种真实性进行ITS鉴定,同时在水分胁迫下对斑茅及其杂种后代的生理进行研究,参照已建立的甘蔗抗旱鉴定技术体系进行筛选和评价。结果表明:崖城96-40、崖21号、崖城01-3和崖城01-6等都是斑茅的真实杂种;海南92-105(斑茅)、崖城92-77(斑茅)都表现为高抗或特抗,可见斑茅具有很强的抗旱性。

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。

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。

水分胁迫对大芒幼苗生长性状及几个生理指标的影响

[目的]通过研究水分对大芒幼苗生长性状和几个生理指标的影响,评价大芒的抗旱性。[方法]采用盆栽方法,设置4个土壤水分梯度(对照、轻度水分胁迫、中度水分胁迫和重度水分胁迫)。[结果]水分胁迫对大芒的生长性状和生理特性影响显著。随着水分胁迫程度的加重和时间的延长,大芒的株高在整个胁迫期间持续上升,净光合速率均呈下降趋势,蒸腾速率日变化均为先升后降的趋势,相对含水量和根系活力均呈下降趋势,但都维持在较高水平。[结论]大芒具有一定的抗旱能力。

甘蔗和斑茅的杂交利用及其杂种后代鉴定系列研究(四)甘蔗与斑茅抗旱生理生化差异性分析

进行了水分胁迫及复水过程中斑茅和甘蔗活性氧代谢和渗透调节变化的研究。结果表明,随着水分胁迫程度的提高,斑茅丙二醛(MDA)含量提高幅度低于拔地拉,但超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)比活性较高,同工酶谱带较强(SODb1、SODb2和PODa1)且明显不同于拔地拉,而且其在严重胁迫后复水出现与拔地拉相同的新的诱导谱带PODb2。过氧化氢酶(CAT)比活性分析结果还表明,拔地拉在水分胁迫下,比活性明显下降,而斑茅则里上升趋势。

斑茅割手密复合体(GXAS07-6-1)及其与甘蔗F_1的GISH分析

斑茅割手密复合体(GXAS07-6-1)是广西蔗茅属斑茅和广西甘蔗属割手密的属间杂种,聚集了双亲的优点。本研究利用基于Alu-like的PCR鉴定方法对GXAS07-6-1及甘蔗与GXAS07-6-1的3份F_1材料进行真实性鉴定,基于基因组原位杂交技术(GISH)对父本GXAS07-6-1及其3份F_1染色体组成及核型进行分析。研究结果表明:3份F_1材料为GXAS07-6-1的真杂种;父本GXAS07-6-1的染色体众数为62条,其中30条来自蔗茅属斑茅,32条来自甘蔗属割手密,核型分类属于1B,其染色体按"n+n"方式传递;GXASF_108-2-17、GXASF_108-2-22、GXASF_108-2-32的染色体数目为78~80条,其中69~71条来自甘蔗属,9~11条来自蔗茅属斑茅,3份F_1的核型分类分别属于2B、1B、1B,染色体传递方式均为"n+n"。父本GXAS07-6-1及3份F_1材料中均未发现有染色体的交换或易位现象。甘蔗与斑割复合体杂交,蔗茅属斑茅染色体在亲子间传递过程存在丢失现象。

广西斑茅遗传多样性的SCoT标记分析

利用SCoT分子标记技术对采自广西的50份斑茅无性系进行遗传多样性分析,从46条引物中筛选出扩增结果稳定、条带清晰和有多态性的引物15条,扩增位点336个,其中多态性位点284个,多态性为83.93%,说明广西斑茅具有较丰富的遗传多样性。根据研究结果进行聚类分析,在相似系数0.73的水平,可将50份斑茅无性系归为4大类;在相似系数0.76的水平,可将第Ⅳ类分成6种类型,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。

斑茅染色体和植物学性状观察研究

通过对采自滇、蜀、藏、陕、赣、鄂、闽、粤、桂、琼等１０个省（区）的３５份斑茅无性系的染色体数目和植物学性状观察，发现染色体数目有２ｎ＝４０和２ｎ＝６０两种类型．其中２ｎ＝４０类型的斑茅只有３个无性系，分别采自云南和西藏．采自其它省（区）的３２个无性系都属于２ｎ＝６０这种类型．

斑茅内生真菌Nigrospora sp.BM-2次级代谢产物研究

内生菌具有丰富的生物多样性,是潜力巨大的微生物新资源。内生菌的研究对于保护野生与濒危药用植物、拓展药用资源、新药研发等均有一定意义。从药用植物斑茅(Saccharum arundinaceum Retz.)的叶片中分离得到内生真菌Nigrospora sp. BM2,对其代谢产物化学成分进行研究,通过固体发酵,乙酸乙酯萃取得浸膏,其浸膏经硅胶柱层析,Sephadex LH-20,半制备型HPLC等分离手段分离得到10个化合物,经波谱学方法鉴定其结构分别为Pestalotiopyrones G(1)、Nigrosporapyrone D(2)、Pestalotiopyrones A(3)、Hydroxypestalopyrone(4)、Mellein(5)、6-hydroxymellein(6)、4-hydroxymellein(7)、5,8-dihydroxy-4-methyl-coumarin(8)、~1H-indole-3-carboxaldehyde(9)和Isosclerone(10)。体外细胞毒活性显示以上化合物对HepG2和Caski细胞均无明显抑制活性,其IC_(50)>100μM。除化合物1和5外,其余8个化合物均为首次从该属菌株的代谢产物中分离得到。

斑茅幼叶的组织培养

斑茅幼叶的组织培养＠李富生＠杨清辉＠何丽莲￥云南农业大学甘蔗研究所斑茅幼叶；愈伤组织；无性系；组织培养斑茅幼叶的组织培养李富生杨清辉萧凤何丽莲（云南农业大学甘蔗研究所，昆明６５０２０１）ＴｉｓｕｅｃｕｌｔｕｒｅｏｎｔｈｅｙｏｕｎｇｌｅａｆｏｆＳａｃｈａ...

四川野生斑茅居群遗传结构的SRAP分析

采用SRAP标记分析了12个源于四川境内长江主要支流(岷江、青衣江和沱江)流域野生斑茅居群的遗传多样性和遗传结构,结果表明:18对SRAP引物共扩增205条带,其中多态性条带153条,占总条带数的74.63%,平均8.5条;研究区域斑茅具有丰富的遗传多样性,遗传多样性指标水平较高(PPB=74.63%、h=0.2278、I=0.3454);研究区域内斑茅居群具有一定程度的遗传分化(Gst=0.2129),居群内部的遗传变异大于居群间的遗传变异;基因流估计值(Nm)为1.8481;按Nei’s遗传距离将12个斑茅居群分为四类,来自同一流域的材料优先聚为一类。通过对斑茅遗传多样性、遗传结构及聚类结果的分析,推测斑茅是一种异花授粉的广布种,说明河流影响斑茅居群间基因的交流。

斑茅与2个野生近缘种的亲缘关系研究

选择地理来源相近和生境相似的野生斑茅、割手密(甘蔗属)、蔗茅(蔗茅属)材料各10份,以5份苞子草(菅属)为外类群,利用SRAP和ISSR分子标记研究斑茅与其他两个近缘种的亲缘关系,结果表明:4个物种间遗传多样性水平非常高,SRAP和ISSR分子标记的平均多态性位点百分率分别为98.0%和97.6%,且斑茅和割手密种内具有高的遗传多样性水平;在共有带上,斑茅与割手密和蔗茅SRAP标记分别为4条和13条,ISSR标记均为7条,说明不同标记在共有带上呈现不一样的规律,但SRAP标记斑茅与蔗茅呈现较多的共有条带数;聚类分析表明,各材料明显按照物种进行聚类,相同物种的材料全部聚在一起,在物种间斑茅优先与蔗茅聚为一类,而后与割手密聚在一起形成"甘蔗属复合体",而苞子草单独聚为一类;研究支持将斑茅划离甘蔗属,划入蔗茅属。

斑茅成熟种子愈伤诱导及再生体系的建立

为建立斑茅[Erianthus arundinaceum(Retz.)Jeswiet.]的组织培养再生体系,以斑茅的成熟种子为材料,对愈伤组织诱导、芽分化和根分化中的植物生长调节剂配比及浓度进行了筛选。结果表明,(1)MS中添加0.1~0.2 mg/L的6-BA与1.0~3.0 mg/L的2,4-D愈伤诱导率最高;MS中添加0.5 mg/L的2,4-D时胚性愈伤诱导率达54.29%。(2)MS中添加0.5 mg/L的6-BA与1~2 mg/L的KT更易促进芽的分化,芽分化率71.11%。(3)1/2MS中添加20 g/L的蔗糖促进生根效果最好,根分化率96.97%。

斑茅杂种甘蔗BC_1品系的模糊综合评判

应用模糊综合评判法对斑茅杂种甘蔗BC1 17个单系进行模糊综合评判分析,结果表明:YCE01-33、YCE01-35、YCE01-37、YCE01-39等4个品系的表现均比较优秀,可以作进一步利用;其余品系可以少利用。此外,应用模糊评分法检验的结果亦相似。