基于EST-SSR分子标记的广东油棕种质资源的遗传多样性分析

为挖掘利用油棕优异种质资源,在广东引种油棕种植利用现状调查的基础上,通过开发出的油棕EST-SSR分子标记技术,对广东深圳、东莞、茂名、化州、湛江和雷州6个油棕地区中的38株油棕大树优株进行遗传多样性及其亲缘关系验证分析.结果表明,6个地区引种的油棕同源性很高,无明显地区性聚类情况,与引种调查结果吻合.研究结果为进一步利用初选抗寒高产油棕种质提供了理论依据和技术支撑.

油棕C2H2基因家族鉴定及低温胁迫下的表达分析

C2H2型锌指蛋白是最常见的锌指蛋白之一,广泛存在于真核生物中,在植物的生长发育、盐、低温、干旱胁迫等非生物胁迫响应中扮演重要作用。本研究以拟南芥C2H2氨基酸序列作为探针,在油棕基因组数据库中进行本地BLASTP比对和保守结构域预测分析,筛选出油棕C2H2型锌指蛋白家族成员,利用生物信息学手段对基因家族成员的理化性质、进化关系、染色体位置、基因结构、保守基序和启动子顺式元件进行分析,并利用转录组数据和荧光定量PCR方法分析EgC2H2基因家族成员在低温胁迫下的表达情况。结果显示:从油棕基因组中共鉴定出73个C2H2型锌指蛋白家族成员,EgC2H2家族成员氨基酸的数目为128~556个,分子量为14176.73~58983.30 Da,等电点为4.99~9.62,不稳定系数为38.84~86.01,亲水性为–1.154~-0.226,亚细胞定位显示C2H2基因家族所有成员均定位于细胞核;系统进化树分析显示EgC2H2家族成员可以分为4个亚家族,EgC2H2家族成员多数归类于第Ⅰ亚家族和第Ⅱ亚家族,且同一亚家族成员的结构域具有较高的一致性;染色体定位结果显示,EgC2H2家族成员不均匀地分布于油棕的16条染色体上;启动子顺式元件分析显示,EgC2H2家族包含许多光响应元件、植物激素响应元件和逆境胁迫响应元件;转录组数据分析显示,大部分EgC2H2基因响应低温胁迫,且大多数EgC2H2基因在耐寒材料中高表达,在冷敏感材料中低表达;荧光定量PCR分析显示,EgC2H2-23、EgC2H2-11、EgC2H2-19、EgC2H2-17和EgC2H2-21显著上调表达,且在耐寒材料中的表达量显著高于冷敏感材料,推测这些基因可能在油棕低温响应中发挥关键作用,可以作为候选基因进一步深入研究。本研究为深入研究油棕C2H2基因家族功能提供理论参考。

油棕抗寒性研究进展

油棕是一种重要的热带木本油料作物,也是世界上产油效率最高的油料作物。低温是限制油棕生长发育和产量的重要影响因子,开展油棕抗寒性研究对发展我国热带北缘油棕丰产栽培技术具有现实意义。从温度对油棕生长发育的影响、抗寒鉴定指标、抗寒分子生物学及抗寒栽培与育种等方面的研究进行了综述,并对下一步油棕抗寒研究的方向和重点进行展望。

广东不同地区引种油棕叶片解剖结构对油棕抗寒力的影响

为进一步评价早期引种到广东深圳、东莞、茂名、化州、湛江和雷州6个地区(居群)的油棕(Elaeis guineensis Jacq.)大树的低温适应能力,以其中38株油棕为对象,对其叶片解剖结构和低温半致死温度(LT_(50))进行观测,并比较分析植株和居群的叶片解剖结构特征与LT_(50)的相关性及影响油棕抗寒力的主要因素。结果表明,油棕叶片解剖结构特征和LT_(50)存在显著的植株间和居群间(中脉维管束长度和细胞结构疏松度除外)差异;油棕植株的叶片中脉维管束宽度以及油棕居群的叶片上角质层厚度、下内皮层厚度、下表皮层厚度、中脉维管束长度和宽度与其他解剖结构之间无显著相关性;油棕植株和居群的叶片解剖结构与LT_(50)之间均无显著相关性;油棕居群的叶片上角质层厚度和植株的叶片海绵组织厚度对LT50分别具有最大的正、负直接影响。

云南大理油棕自交子一代对低温胁迫的生理响应及抗寒性评价

低温是限制油棕生长发育和产量的重要影响因子,探究低温条件下油棕的生理响应机制,为油棕耐寒种质资源的选育及推广提供理论依据。以云南大理抗寒高产油棕成龄树的自交F1代有性系苗木为试验材料,在4℃低温胁迫下处理0(对照)、1、3、5 d,根据叶片寒害程度及其恢复生长情况将其划分为4个寒害等级,即1级(无)、2级(轻)、3级(中)、4级(重),然后测定不同寒害等级油棕叶片的丙二醛含量(MDA)、脯氨酸含量(Pro)、可溶性糖含量(SS)、过氧化物酶活性(POD)和超氧化物歧化酶活性(SOD),并采用隶属函数法对不同寒害等级油棕材料进行抗寒性综合评价。结果表明,云南大理抗寒油棕自交F1代的所有植株在低温处理期间均无寒害症状,但在恢复生长阶段逐渐表现出不同程度的寒害症状;低温胁迫下,4个寒害等级油棕叶片的各项生理指标在不同寒害等级材料之间、不同胁迫处理时间之间存在显著差异;随着低温胁迫时间的延长,油棕叶片的MDA、Pro、SS含量和SOD活性均不断升高,POD活性则呈波动性降低;较轻寒害等级材料的MDA含量显著低于较高寒害等级材料(P<0.05),较轻寒害等级材料的SOD活性显著高于较高寒害等级材料(P<0.05),认为MDA和SOD可作为油棕抗寒性评价的参考指标;不同寒害等级材料的隶属函数法抗寒性评价结果为:1级>2级>3级>4级,隶属函数综合评价结果与低温胁迫后植株叶片寒害程度及其恢复生长情况的观测一致,说明隶属函数法在油棕抗寒性评价中具有一定的准确性和可行性。

油棕SCoT-PCR反应体系的建立与优化

为获得油棕SCoT-PCR反应的最佳反应体系以及筛选适用于该体系的SCoT引物,本研究首先通过利用L16(45)正交设计试验和单因素实验2种方法,对反应体系中的各因子进行优化,并在此基础上确定最优退火温度和循环数。结果表明,各因子对SCoT-PCR扩增影响大小依次为:dNTPs浓度>Mg^(2+)浓度>DNA模板量>Taq DNA聚合酶量>引物浓度;最佳反应体系(25μL)为:DNA模板量为120 ng,dNTPs浓度为0.2 mmol/L,Mg^(2+)浓度为1.5 mmol/L,引物浓度为0.6μmol/L,Taq DNA聚合酶量为2.0 U,其余用灭菌ddH_(2)O补足至25μL。最优扩增程序为:95℃预变性3 min;95℃变性30 s,55℃退火复性30 s,72℃延伸1 min,30个循环;最终72℃延伸5 min,保存于4℃恒温冰箱中。此外,利用优化体系从36条SCoT引物中筛选出30条可从油棕中扩增条带清晰的引物。使用SCoT-2等3条引物对30份油棕材料进行扩增,扩增产物均具有良好的多态性、可靠性和稳定性。本研究结果为油棕种质资源鉴定、遗传多样性分析以及品种遗传图谱构建等提供理论依据。

CAPS分子标记在油棕核壳厚度控制基因SHELL鉴定中的应用

油棕核壳厚度性状是影响油棕单株棕榈油产量的重要因子。SHELL基因是控制油棕核壳厚度性状的关键基因,其显隐性与核壳厚度性状类型高度相关。本研究根据已发布的油棕SHELL基因序列中的SNP位点,设计了一对特异性CAPS引物和限制性酶切位点,利用该标记对18份已知三种核壳厚度类型油棕叶片的基因组DNA进行PCR扩增和酶切检测,随后在70份油棕材料中进行验证。酶切结果表明,厚壳型油棕酶切产物包含2条条带(280和250 bp);无壳型油棕酶切产物包含1条条带(550 bp),与酶切前无差异;薄壳型油棕酶切产物包含3条条带(550,280和250 bp)。油棕核壳厚度性状类型分子鉴定结果与田间调查结果相一致。本研究利用基于油棕核壳厚度控制基因SHELL的CAPS分子标记方法,能准确鉴别厚壳型(Dura)、薄壳型(Tenera)和无壳型(Pisifera)三种核壳厚度类型的油棕材料,为油棕育种材料的早期鉴定与选择、提高杂交育种效率提供了有效途径。

广东油棕居群地土壤特性对油棕生长和产量的影响

为比较广东不同地区油棕居群地土壤特性,分析其对油棕生长和产量的影响。对位于广东深圳、东莞、茂名、化州、湛江和雷州等6个地区油棕居群的叶片生长量(FP)、果穗数量(NB)、单果穗重(ABW)、果穗产量(FFB)、果穗比(F/B)、花性比(SR)、雌花败育率(RAFM)和果穗败育率(ABR)等8个生长和产量性状(2010-2015年)以及0~20 cm和20~40 cm土层的硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、有机质(OM)含量以及pH值和含砂量(SC)等7个土壤特性参数(2012-2015年)进行了观测,比较了土壤参数观测结果在不同地区间、不同年度间和不同土层间的差异,分析了土壤参数与油棕生长和产量性状的相关性。结果表明:(1)广东6个地区油棕居群所在地的土壤呈酸性且养分含量水平普遍较低;(2)不同地区的土壤NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、AP、AK、pH和SC均存在显著差异,不同年份的土壤NH_(4)^(+)-N、AK以及pH也变化显著,不同土层的土壤NO_(3)^(-)-N、AK、OM和SC分布差异显著,以0~20cm土层的较高,而SC则以20~40 cm土层的较高;(3)土壤NH_(4)^(+)-N与pH存在显著负相关;土壤NO_(3)^(-)-N和SC分别与油棕FP和RAFW存在显著负相关且均具有负的决定影响。此外,土壤SC对油棕F/B、FFB,土壤AK对油棕ABW以及土壤pH对油棕SR均具有正的决定影响,土壤OM对油棕NB和ABR分别具有负的和正的决定影响。本研究可为解析油棕产量形成机理和指导油棕高产栽培提供一定参考。