甘蔗(Saccharum officinarum L.)品种遗传差异的AFLP分子标记分析

采用AFLP技术 ,从 6 4对引物中筛选出 5对带型分布均匀、多态性丰富且分辨能力强的引物 ,对两个在生产上广泛推广应用的甘蔗品种的AFLP指纹图谱进行分析 ,计算了两品种间的遗传相似性和遗传距离。结果表明 ,5对引物在 2个甘蔗品种间均存在显著的差异 ,其中多态性位点占总扩增位点的 10 2 % ,区分率达 10 0 %。这对应用AFLP技术鉴定甘蔗品种的真伪提供了依据。本文还对甘蔗AFLP分析体系的关键技术以及银染的安全性和可靠性进行了讨论。

用AFLP分子标记技术鉴别甘蔗(Saccharum of ficinarum L.)品种

本研究采用AFLP技术 ,从 6 4对引物中筛选出 5对带型分布均匀、多态性丰富且分辨能力强的引物 ,对两个在生产上广泛推广应用的甘蔗品种的AFLP指纹图谱进行分析 ,计算了两品种间的遗传相似性和遗传距离。结果表明 ,5对引物在 2个甘蔗品种间均存在显著的差异 ,其中多态性位点占总扩增位点的 10 2 % ,区分率达 10 0 %。研究结果对生产上应用AFLP技术鉴定甘蔗品种的真伪性提供了依据。本文对甘蔗AFLP分析体系的关键技术以及银染技术的安全性和可靠性进行了讨论。

NaCl胁迫对甘蔗生长影响的机理研究

４种ＮａＣｌ浓度（０．２５％、０．５０％、０．７５％和１．００％）处理，显著降低了甘蔗株高、茎径、地上部盆干重和蔗汁蔗糖份；耐盐性强的品种如桂糖１１和Ｎｃｏ３１０的降幅小于不耐盐品种（粤糖５７－４２３），而且这些变化与ＮａＣｌ胁迫引发的叶绿素含量下降和蛋白酶活性上升有关。最后本文还提出了ＮａＣｌ胁迫抑制甘蔗生长的可能机理，认为ＮａＣｌ胁迫下产生的Ｎａ＋离子累积毒害和叶片水份状况恶化是盐害的原初效应，而非次级效应。

美国引进甘蔗热带种的ARMS PCR真实性鉴定

甘蔗遗传基础狭窄已经极大地阻碍了其育种进程,挖掘优异种质资源、创新亲本材料将成为未来甘蔗育种的重要方向之一。利用四引物扩增受阻突变PCR体系(ARMS PCR)对国家甘蔗种质资源圃保存的美国引进的24份疑似热带种材料进行真实性鉴定。PCR鉴定结果表明,供试材料中有‘Green German’、‘Black Fiji’、‘Chittan’、‘IN 84-072’和‘NG 21-002’这5份材料扩增带型与热带种‘拔地拉’(Badila)一致,仅出现428 bp的共有条带和278 bp的热带种特有条带,属于热带种带型;而其它19份材料同时具有278 bp的热带种特有条带和203 bp的割手密特有条带,属于热带种与割手密的杂交种带型。经过上述分子鉴定得出结论,24份美国引进的甘蔗种质中有‘Green German’、‘Black Fiji’、‘Chittan’、‘IN 84-072’和‘NG 21-002’这5份材料为热带种材料,建议后续加强其农艺性状和抗性调查,并作为甘蔗热带种新血缘亲本进行杂交利用。

广西甘蔗生育期内气候资源空间特征及对气候变化的响应

利用1961—2020年广西91个国家气象观测站逐日气象数据,对甘蔗(Saccharum officinarum L.)苗期(P1)、分蘖期(P2)、茎伸长期(P3)和工艺成熟期(P4)气候资源空间分布特征进行分析,同时采用线性趋势分析方法探讨甘蔗生育期内气候资源对气候变化的响应。结果表明,在空间分布上,平均气温在苗期西高东低,在茎伸长期和工艺成熟期南高北低;日照时数在苗期西高东低,在茎伸长期东高西低,在分蘖期和工艺成熟期南高北低;降水量在苗期和分蘖期东、东北高西南低,在茎伸长期西、西南高东北低,在工艺成熟期桂中地区高、其他区域低。气候变化背景下,甘蔗生育期内平均气温显著上升,在桂北甘蔗工艺成熟期上升最快;日照时数显著下降,在茎伸长期时最明显;降水量在桂东北甘蔗分蘖期呈部分显著上升趋势。

甘蔗不同品种光合特性比较及其聚类分析

利用CI-301PS光合作用测定系统测定152个甘蔗品种资源的光合参数。结果表明,甘蔗品种间光合性状存在较大差异。进一步对152个甘蔗品种资源的光合性状进行聚类和判别分析,将152个品种分为7大类,在聚类分析基础上用判别分析选出对甘蔗光合性状数值分类有显著影响的3个光合参数,建立了7个判别能力较高的判别模型。

甘蔗不同叶位叶片形态与冠层特征的关系

利用CI-100数字植物冠层分析仪和CI-203叶面积分析仪测定了 4个甘蔗品种不同叶位层的冠层参数和相应叶位叶片的形态特征,结果表明:不同基因型不同叶位层间叶片形态、冠层空间结构和冠层辐射特征存在显著差异,不同叶位层叶面积指数、叶簇倾角和叶分布的变化主要由冠层内不同叶位叶片叶宽的变化引起,而不同叶位层消光系数的变化主要与叶簇倾角和叶分布有关;散射光透过系数的变化主要与叶面积指数、叶簇倾角和叶分布有关,直射光透过系数的变化主要与叶分布、叶宽、长宽比有关,光合有效辐射的变化与叶面积指数、叶面积、叶宽、长宽比有关.研究结果同时表明,叶片形态与冠层辐射特征存在显著的典型相关关系. 图 2表 4参

能源甘蔗不同叶位叶片形态、光合气体交换及其与产量关系

利用CI-203叶面积分析仪和CI-301CO2气体分析仪分析4个能源甘蔗品种分蘖期和伸长初期不同叶位层叶片的形态特征和光合气体交换特征参数.结果表明,不同基因型不同叶位层间叶片形态、光合气体交换特征参数存在显著差异.分蘖期和伸长初期蔗叶的叶长、叶宽、叶面积、长宽比等叶片形态参数和净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用率等光合气体交换特征参数均表现为随着叶位的下降,自上而下逐渐变小.逐步回归分析结果表明,分蘖期第3叶的叶宽和水分利用率及第5叶的叶宽对产量形成影响较大;而伸长初期第1叶和第3叶的叶面积对产量形成影响较大.

甘蔗转基因研究进展

甘蔗转基因研究涉及的基因和转基因方法均较多,文章着重从转入BT、GNA和蛋白酶抑制剂基因以提高甘蔗抗虫性;转入病毒外壳蛋白基因和解毒基因提高甘蔗抗病性:转入bar和pat基因来抗以Basta和Buster为主要有效成份的除草剂;转入海藻糖合酶基因以提高甘蔗植株的抗旱性等几方面的转基因研究概述了甘蔗转基因抗性研究进展。转入可溶性酸性转化酶反向cDNA和抑制多酚氧化酶活性等的基因以抑制甘蔗植株中酸性转化酶活性及多酚氧化酶活性,期望以此来提高甘蔗植株中蔗糖含量和改良蔗糖色泽的转基因研究,转入PFP-β基因以期增加甘蔗植株中蔗糖积累的转基因研究:转入编码不同蛋白的基因以期应用甘蔗作为生物反应器生产药用蛋白等的转基因研究等几个方面概述了甘蔗转基因研究进展,并对甘蔗转基因研究中存在的问题及前景提出了展望。

生长前期叶面喷施乙烯利对甘蔗茎细胞几种酶活性的影响

在甘蔗分蘖初期用乙烯利进行叶面喷施处理 ,并在不同的时期分别对蔗茎细胞质和细胞壁的几种代谢关键酶活性进行测定 ,结果表明 :适当浓度的乙烯利处理提高了整个生长期甘蔗茎细胞质的过氧化物酶活性、生长前中期甘蔗茎细胞质和细胞壁的 Ca2 +-ATP酶、细胞质的 Mg2 +-ATP酶活性和生长后期细胞质的多酚氧化酶活性 ,较高浓度的乙烯利处理普遍提高整个生长期甘蔗茎细胞质和细胞壁的 Ca2 +-ATP酶活性、细胞壁的 Mg2

干旱条件下单用草甘膦或添加营养元素作为甘蔗化学催熟剂的效应

中熟甘蔗品种桂糖 15号在生长后期分别用草甘膦、草甘膦 +KH2 PO4 、草甘膦 +H3BO3和草甘膦 +KH2 PO4 +H3BO3进行叶面喷施。结果表明 :在严重干旱的条件下 ,单用草甘膦处理对甘蔗生长和蔗茎糖分积累都不利 ,而添加营养元素的处理 ,尤其是草甘膦 +H3BO3处理 ,可缓解草甘膦对生长代谢的抑制效应 ,使叶片 Mg2 +- ATP酶和 NADP-苹果酸酶活性以及水分和叶绿素含量下降的幅度减小 ,而进一步抑制了酸性转化酶活性 ,提高过氧化物酶、多酚氧化酶和中性转化酶活性以及无机磷和蔗糖含量 ,显著提高甘蔗蔗糖分 ,改良甘蔗品质 。

BP神经网络模型在广西原料蔗产量预报中的应用

将广西甘蔗种植区气象台站的光温水资料采用膨化处理后按旬依次组合成不同时段值,通过相关分析方法普查选出与广西原料蔗产量相关系数通过0.01水平显著性检验的因子作为预报因子,分别用逐步回归方法和误差反传前向网络(BP神经网络)建立广西原料蔗产量预报模型,模拟结果对比分析显示,BP神经网络预报模型的拟合精度和预报精度均高于逐步回归模型。

甘蔗三种砍种方式的抗旱性比较研究

以桂糖 1 1号和新台糖 1 6号作试验材料 ,分剥叶砍种、剥叶不砍种、不剥叶不砍种 3种砍种处理。试验结果表明 :在干旱条件下 ,桂糖 1 1号剥叶不砍种处理的出苗率高 ,死苗率低 ,不剥叶不砍种处理株高和绿叶数数值最大。在生理生化方面 ,干旱区桂糖 1 1号各处理萌芽期间 ,种茎中氨基酸含量 1 4 .2 5～ 1 8.0 0 mg/g Fw,还原糖含量 1 .0 6～ 2 .5 8mg/ g Fw,新台糖 1 6号在干旱区各处理则相反 ,种茎中氨基酸含量 1 .5 0～ 2 .6 3mg/ g Fw,还原糖含量达 1 8.75～ 2 9.5 3mg/ g Fw,种茎近于中度肋迫 ;而桂糖 1 1号在干旱区剥叶不砍种、不剥叶不砍种处理的自然饱和亏缺值与非干旱区各处理基本相同 ,而新台糖 1 6号的则比对照大大提高。因此 ,丘陵坡地应选用桂糖 1

不同种苗处理方式甘蔗对干旱条件的反应

干旱条件下，２个甘蔗品种剥叶不砍种处理的出苗率和成茎率、有效茎数高于剥叶砍种浸种的，而且具有较高的净光合强度、蒸腾强度、胞间ＣＯ２浓度、气孔导度和甘蔗蔗糖分。在春季雨水较多的１９９８年，新台糖１６号剥叶砍种浸种消毒处理的甘蔗产量最高；在春季连续干旱的１９９９年，桂糖１１号剥叶不砍种的甘蔗产量是２个品种４种砍种处理中最高的，增产幅度为 １１．９４％～６９．８６％。

根癌农杆菌介导甘蔗遗传转化Bt(cry1Ab)基因

以自育甘蔗品种"川蔗23号"诱导的胚性愈伤为受体材料,首次用较低的根癌农杆菌侵染浓度(OD600=0.1左右)与较短的侵染时间(1.5 min)成功实现甘蔗遗传转化Bt(cry1Ab)基因。结果表明,胚性愈伤分化与小芽生根最适潮霉素筛选浓度分别为20 mg/L和30 mg/L;愈伤组织胚性的一致性是影响筛选阶段愈伤再生的重要因素,培养40 d的愈伤组织为转化最适受体;转化材料经连续的潮霉素抗性筛选后,获得65株抗性植株,通过特异性引物的PCR扩增检测,有2株获得阳性条带,初步表明目的基因已整合到甘蔗染色体基因组中。

甘蔗体内激素含量变化及其与蔗糖积累的关系

测定不同甘蔗品种C0331、桂糖11、粤糖93／159成熟进程中体内激素和糖分含量动态变化的结果表明，在成熟早期的0—40d，3个品种的IAA、ABA和ZT含量下降，GA3逐步上升并相继达到峰值，同期内的蔗糖含量逐步上升，成熟中后期的40—80d内蔗糖含量继续提高而IAA、ABA和ZT含量平缓上升，GA3含量则迅速下降。

渗透胁迫下外源DNA导入甘蔗变异后代的抗氧化代谢分析

应用愈伤组织浸渍处理将甘蔗近缘植物竹、芒和割手密的DNA导入甘蔗栽培种中,结果在不同组合出现了许多甘蔗常规组培过程中未曾发现的变异。从5个组合中选育出11个稳定遗传的变异系,其叶圆片经PEG渗透胁迫后的抗氧化代谢分析结果表明,外源DNA导入甘蔗变异系的抗氧化代谢反应基本介于DNA供体和受体之间,竹、芒、割手密DNA处理选育的变异系均不同程度地提高了抗渗透胁迫能力,尤其是芒DNA处理效果优于割手密和竹,表现为较高的SOD、CAT活性和GSH含量以及较低的MDA含量和质膜透性,最后还对DNA导入后代产生变异的机理进行了初步分析。

土壤中有毒物质对宿根甘蔗苗期黄化的效应研究

为探明宿根甘蔗(Saccharum officinarum L.)发生黄化的原因,遏制黄化现象的蔓延,对宿根甘蔗苗期发生黄化较严重的产地进行实地调查,并采样分析各产地宿根正常苗种植地、宿根黄化苗种植地和新植蔗苗种植地的甘蔗根系、叶片与土壤的各项生理生化指标。结果表明,宿根黄化苗种植地的土壤酚酸含量高于宿根正常苗种植地和新植蔗苗种植地,宿根甘蔗黄化苗的根系细胞严重受损,根系细胞膜透性显著高于宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗,根系活力弱;叶片活性铁含量、硝酸还原酶活性和叶绿素含量则低于正常苗和新植苗。说明长期连作导致土壤酚酸类有毒物质大量积累,甘蔗根系中毒,根系受损细胞膜透性增大,大量内容物外渗,死亡的根细胞残体和根系分泌物又加速有毒物质的积累;而植株吸收过量的锰和铝后,降低了甘蔗叶片的硝酸还原酶活性,抑制了甘蔗正常的氮代谢;植株发育不良对新根的萌发和生长也不利,造成植株体内铁锰比例失衡,阻碍宿根甘蔗对铁的吸收与活化,最终宿根甘蔗幼苗因缺铁而出现黄化。

甘蔗热带种金属硫蛋白家族基因的克隆及响应重金属胁迫的表达分析

金属硫蛋白是一类富含巯基的低分子量蛋白,在植物的重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面起重要的作用。本研究以甘蔗热带种Badila组培苗为材料,分别测定了其在CdCl2、ZnSO4和CuCl2水溶液培养条件下地上部和地下部的重金属含量,结果显示其对上述3种重金属有较强的耐受与富集能力。继而克隆了ScMT1(登录号为KJ504373)、ScMT2-1-5(登录号为MH191346)和ScMT3(登录号为KJ5043704)3个金属硫蛋白家族基因,它们分别属于植物MT亚家族中的MT1、MT2和MT3型基因。ScMT1含有1个内含子和2个外显子,开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)长228 bp,编码75个氨基酸;ScMT2-1-5含有2个内含子和3个外显子,ORF长246 bp,编码81个氨基酸;ScMT3含有1个内含子和2个外显子,ORF长198 bp,编码65个氨基酸。RT-qPCR显示,Cd2+胁迫下,在甘蔗地上部和地下部,ScMT2-1-5均连续显著上调表达,而ScMT1的上调应答出现延迟。ScMT3在地上部的上调应答出现延迟,在地下部呈“扬-抑”趋势,提示甘蔗响应Cd^2+胁迫过程中ScMT2-1-5起更积极的作用,ScMT1参与胁迫后期的分子响应,而ScMT3不起主导作用。Cu^2+胁迫下,地上部ScMT1连续显著上调表达,ScMT2-1-5和ScMT3呈总体上调的表达趋势;地下部,ScMT1和ScMT2-1-5的上调表答均出现延迟,仅在胁迫后期显著上调表达,而ScMT3仅在胁迫前期显著上调表达。该结果提示了ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在Cu2+胁迫响应过程中的协作关系,三者共同参与了地上部的胁迫响应,其中ScMT1起更积极的作用;此外三者还先后参与了地下部对Cu^2+胁迫的分子响应。Zn^2+胁迫下,ScMT1和ScMT3分别仅在地上部和地下部显著上调表达;ScMT2-1-5在地上部和地下部均呈“扬-抑”的应答趋势;提示了在甘蔗响应Cd^2+胁迫应答过程中ScMT1和ScMT3分别在地上部和地下部起主要作用,ScMT2-1-5参与了胁迫前期的分子响应。ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在甘蔗不同组织中及在重金属(Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+)不同累积水平下呈现出相似或互补的应答特性,提示上述甘蔗MT家族不同成员在重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面产生了功能分化,且三者在应对过量Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+对甘蔗组织造成伤害的过程中存在时空上的协同作用。该研究为深入理解多倍体植物甘蔗中MT家族各成员基因在重金属耐受过程中的协同作用机制奠定了基础。

甘蔗杂交后代黑穗病抗性评价与抗感池构建

为研究甘蔗杂交后代黑穗病抗性的遗传变异,构建抗病、感病近等基因池,配置了2个杂交组合,其中组合1为CP84-1198×科5,组合2为ROC20×桂糖73-167,对2个组合部分后代进行2次新植人工接种黑穗病抗性鉴定,调查并分析了5个病害参数的关系。相关分析结果显示,病害有关参数中,发病持续期(SSD)与最大累计丛感染率(IPmax)、最大累计茎感染率(ISmax)、病情消长曲线下的面积(∑AUDPC)存在极显著的正相关,IPmax与最短潜伏期(LP)在不同作物季间重演性高。应用2个病害流行学参数SSD和LP以及3个病情指数IPmax、ISmax和∑AUDPC作为聚类指标,采用欧氏距离及最长距离法,对2个组合的杂交后代部分个体的抗性进行聚类分析,构建了2对遗传背景不同的抗、感黑穗病近等基因池,为后续研究奠定了基础。