野生烟草花粉活力与柱头可授性及繁育特性研究

采用TTC法测定2个野生烟草材料（花烟草、哥西氏烟草）和1个栽培品种（K326）的花粉活力及其日变化情况,通过联苯胺-过氧化氢法测定3个烟草材料的柱头可授性、利用直接授粉法测定不同开花天数柱头可授性变化,并通过估算花粉胚珠比（P/O）、杂交指数（OCI）及授粉试验分析3个烟草材料的繁育特性。结果表明：（1）哥西氏烟草的花粉活性（74.9%）显著高于K326（52.2%）和花烟草（45.3%）,且K326与花烟草间差异不显著;3个烟草材料花粉活力日变化均呈双峰曲线,峰值分别在13：00与15：00左右,且3个烟草材料的花粉活力日最低值与气温日最高值同时出现在14：00。（2）K326柱头可授性显著高于花烟草和哥西氏烟草,且2个野生烟草间可授性无显著差异;不同烟草的最佳授粉时期不同,哥西氏烟草自开花前1d至花后4d,一直保持较高的柱头可授性;花烟草的最佳授粉时期为花后2~3d;K326的柱头在开花前1d至开花后1d授粉最佳。（3）K326以自交为主,存在异交现象;哥西氏烟草繁育类型为兼性异交,自交亲和;花烟草繁育以异交为主,自交亲和性差。研究认为,野生烟草柱头可授性显著低于栽培品种从而影响其结实性,花烟草结实率低主要是由自交不亲和性造成的,而缺乏有效的传粉机制是造成哥西氏烟草结实性差的主要原因。

应用Gateway^(TM)技术构建烟草抗真菌病相关基因的RNAi载体

根据抗病基因(Resistance genes,R基因)的功能保守域,利用生物信息分析方法在绒毛状烟草(Nicotiana tomentosiformis)全基因组上获得6个完整可靠的抗真菌病候选基因。在这6个基因的非保守区设计特异引物,以普通烟草品种红花大金元反转录cDNA为模板克隆抗真菌病相关基因的干扰片段,利用GatewayTM克隆技术构建上述候选基因的RNAi载体,经酶切和测序证明载体构建正确,为进一步鉴定这6个候选基因的具体抗病性,并为将其应用于烟草抗病新品种的选育工作奠定了基础。

烟草部分化学成分SSR关联位点发掘研究

为发掘与烟草化学成分紧密关联的SSR位点,以24个烟草品种为材料,按照烟草行业标准规定的方法检测其中总糖、还原糖、总氮、总生物碱、钾含量、氯含量;使用109对SSR引物对24个烟草品种的基因组进行扩增,聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,共检测到104个多态性位点;与烟草中6个化学指标数据进行关联分析,在P≤0.01的显著性水平下,共发现8个SSR位点与除总生物碱以外的5个指标极显著相关,发掘到的关联位点主要集中在8号连锁群上,3个SSR位点同时关联到总氮与糖类。

烟草航天诱变突变体变异检测及分析

为预测控制烟草重要性状的关键基因并研究航天诱变机理,对经航天诱变选育的烟草突变体材料NC89-M与野生型NC89进行全基因组重测序,测序深度30×,并对各种类型变异进行检测注释。NC89中检测到单核苷酸多态性位点(SNP,Single nucleotide polymorphism)1848013个,小片段插入缺失(Indel,insertion-delection)398922个,结构变异(SV,Structure variation)41969个;NC89-M中检测到SNP 1876219个,Indel 402011个,SV 42699个。NC89-M和NC89对比共得到271655个SNP,分布在8378个基因上,23450个Indel造成2156个基因突变。分析结果表明,NC89-M中SNP变异数目最多,其转换类型和颠换类型的比值为2.053,说明航天诱变对烟草基因组的变异以单碱基突变为主,突变类型以转换为主;在Indel中,插入突变数目明显多于缺失突变,证明航天诱变造成的Indel中以插入突变为主;在SV中,航天诱变主要造成了插入、缺失、倒位、染色体内部迁移和染色体间的迁移5种结构变异类型;变异基因KEGG注释表明,与代谢通路和次生代谢产物合成两方面基因突变数目最多;变异基因功能注释表明,突变体中调控开花时间的MADS-box基因,调控侧生器官发育与叶缘形状的KNOX1基因和萜类化合物合成相关基因等发生了变异。

电子鼻检测和定量表达分析相结合对烟草香气突变体进行鉴定

香气对烟草品质具有决定性的作用。我国的烟草品种普遍存在香气量不足的问题,对现有种质进行创新很有必要。诱变育种是创制新的种质资源的有力工具。本研究使用甲基磺酸乙酯(EMS)诱导中烟100产生突变,从中筛选获得5个香气突变体fgr1-fgr5。与中烟100相比,这5个突变体表现出不同的成熟性状和较高的腺毛密度。为进一步鉴定突变体的香气性状,采用PEN3型电子鼻检测了突变体和中烟100的新鲜烟叶和烤后烟叶的挥发性香气成分,并对电子鼻响应值进行主成分分析和聚类分析。结果显示,可将突变体分为两种类型:"晾晒烟类型"和"烤烟类型",这两种类型的突变体具有不同的香气指纹图谱。对香气代谢途径中5个关键酶基因进行荧光定量表达分析,发现两种类型的突变体在基因表达水平上具有较大差异,表明它们在香气代谢相关途径中具有不同的基因表达调控机制。

利用SSR和SNP标记分析鲁麦14对青农2号的遗传贡献

鲁麦14既是大面积推广品种,又是育种骨干亲本,衍生了40多个品种,其中青农2号(鲁麦14/烟农15//矮秆麦)是近年审定的小麦品种。本研究利用350个SSR标记和小麦90k芯片检测的26 026个SNP标记,解析了鲁麦14对青农2号的遗传贡献。鲁麦14和烟农15分别含有1/4和1/2蚰包麦血统,基因组分子标记分析结果显示,这两个品种有55.42%的SSR位点一致,而SNP位点一致性高达71.53%。选择亲本间差异位点,分析鲁麦14和烟农15对青农2号的遗传贡献,结果表明鲁麦14对青农2号的贡献大于烟农15,青农2号与亲本鲁麦14、烟农15分子标记的一致性,SSR标记分别为54.11%和36.30%,SNP标记分别为72.55%和26.98%。依据高通量SNP标记结果,从染色体水平看,烟农15贡献率超过50%的染色体有2B、3B和6A;而鲁麦14在除此之外的18条染色体的遗传贡献率大于50%。青农2号遗传组成图谱揭示了遗传物质多以较大染色体片段形式从亲本传递至子代。对亲本和子代进行多年多点的农艺性状调查,发现青农2号的旗叶长、旗叶宽、穗下节间长、穗叶距、抽穗度等株型相关性状及千粒重、粒长等产量相关性状与鲁麦14相近,株高、生育期等性状与烟农15相近。本文从分子层面解析育种亲本对子代的遗传贡献,为分子标记辅助育种提供了依据和理论基础。

烤烟不同生育时期产量性状的遗传效应分析

以烤烟高产品种竖把老母鸡和台烟7号与低产品种TI245配制成2个杂交组合,分别获得6个世代植株(P1、P2、F1、F2、B1、B2),运用主基因+多基因混合遗传多世代联合法对2个组合不同生育时期的产量性状进行遗传分析。研究结果表明,2个组合的产量性状在性状建成中发挥调控作用的基因数目与基因效应存在发育阶段性差异。基因加性效应与显性效应存在于整个发育过程中,且效应程度在不同生育时期存在明显差异,同时加性×加性、显性×显性互作效应在产量性状的发育过程中呈间断性表达。基因遗传力在不同生育时期存在差异,现蕾期产量性状的表型变异受基因遗传效应的决定作用高于其他2个生育时期,受环境因素影响小,且不同组合间的基因效应也存在显著差异,组合Ⅱ的遗传效应明显高于组合Ⅰ。不同组合的烤烟产量性状在不同生育时期主基因+多基因遗传效应差异显著,受环境影响程度不同,因此在育种工作中既要考虑基因效应,又要注意环境影响。

植物寄主与病原真菌互作研究进展

本文综述了植物寄主与病原真菌的互作,指出植物寄主在受到病原真菌的侵害时产生一系列防御反应阻止病原真菌的侵害;同时,病原真菌通过发生变异或改变毒性达到侵染植物的目的,从而摄取营养、生存繁殖。由此形成了植物寄主与病原真菌在相互斗争的同时也在协同进化的关系。

植物源药剂及化学药剂联合保健技术对烤烟黑胫病的防治效果

为验证植物源联合保健技术对黑胫病防治的大田防效,确定其研究的可行性,进行了1年多点田间试验。结果表明,植物源药剂、化学增效剂、氟吗啉·三乙膦铝3种措施联合施用能大大降低烤烟黑胫病病指,降幅达78.61%。其防治方法为：选用抗根茎病品种,在连作障碍较轻地块,在苗期用保健方法预防病害后,将植物源药剂600 kg/hm2、奇农素600 g/hm2和氟吗啉·三乙膦铝3种药剂混配,于黑胫病高发期前进行2-3次叶面喷施和灌根。