徐淮地区7个甘薯茎线虫群体的形态学及分子生物学鉴定

从江苏省徐淮地区7个采集地的甘薯块根中分离到7个甘薯茎线虫群体,通过形态学鉴定,其特征与已报道的腐烂茎线虫(Ditylenchus destructor)基本一致。利用rDNA-内转录间隔区(ITS)通用引物、腐烂茎线虫特异性引物检测,发现群体JSXZ为B(L)型,其余6个分离群体均为A(S)型腐烂茎线虫。结合ITS-5.8S-ITS2区序列分析并构建系统发育树,结果进一步表明,所获序列与腐烂茎线虫相似性最高,且各分离群体与徐淮地区已报道的相同基因型的腐烂茎线虫群体序列相似性均在99%以上。群体JSXZ没有与腐烂茎线虫A型、B型群体聚在一起,而是与C型、D型群体聚为1个分支,且和C型亲缘关系更近,所以群体JSXZ被鉴定为C型腐烂茎线虫;群体JSWJ、JSYJ、JSGS、JSHW、JSLQ和JSNG与A型腐烂茎线虫群体聚为1个分支,均为A型腐烂茎线虫,且与其他基因型区分明显。危害徐淮地区甘薯的腐烂茎线虫亲缘关系近,基因型种类多,存在A型、B型和C型,其中A型腐烂茎线虫为优势群体。

甘薯长喙壳菌果胶酸裂解酶基因克隆及生物信息学分析

由甘薯长喙壳菌(Ceratocystis fimbriata)引起的甘薯黑斑病是甘薯重要的病害之一,但其致病机制尚不明确.根据已有的甘薯长喙壳菌全基因组序列,以山东潍坊样品中分离到的菌株SD为模板,扩增病菌重要致病因子果胶酸裂解酶基因CfPL,并对蛋白分子质量、理论等电点、跨膜区、亲疏水性、磷酸化位点等理化性质进行分析.结果表明,CfPL基因开放阅读框长度为1551 bp,编码516个氨基酸,蛋白分子质量为52.5 kD,理论等电点为4.87,为稳定的亲水性蛋白.蛋白定位在细胞外,无跨膜结构和糖基化位点,含有92个磷酸化位点、1个信号肽,属于果胶裂解酶C类家族成员.对CfPL基因克隆及相关生物学特性的分析,可为进一步阐明其基因功能和病菌致病机理提供参考.

紫甘薯SSR标记遗传图谱构建与重要农艺性状QTL定位

理想农艺性状是甘薯育种的重要目标,而选择甘薯理想农艺性状的育种手段还很缺乏。本研究以分枝数多、蔓长中等、高产紫肉甘薯品种徐紫薯8号为母本,分枝数少、长蔓、中等产量白肉甘薯品种美国红为父本,以F1代分离群体的274个单株为作图群体,利用SSR分子标记技术,构建了甘薯分子连锁图谱,能够加密已有的遗传图谱。其中母本图谱包含24个连锁群(linkage groups,LGs),图谱总长1325.8 cM,标记间平均距离9.2 cM;父本图谱包含21个LGs,图谱总长1088.6 cM,标记间平均距离8.2 cM。通过复合区间作图法对甘薯地上部分枝数、茎蔓直径、最长蔓长、叶柄长度和节间长度5个重要农艺性状进行QTL分析,检测到1个与分枝数相关的QTL,解释表型变异的53.2%;1个与茎蔓直径相关的QTL,解释表型变异的16.7%;2个与最长蔓长相关的QTL,解释表型变异的9.5%和13.7%;2个与叶柄长度相关定位的重要农艺性状QTL,可以开发与其连锁的分子标记,辅助室内早代苗期筛选具有理想农艺性状的株系,从而提高田间选择效率的QTL,解释表型变异的8.8%和11.3%;5个与节间长度相关的QTL,解释表型变异的9.6%~28.1%。利用定位的重要农艺性状QTL,可以开发与其连锁的分子标记,辅助室内早代苗期筛选具有理想农艺性状的株系,从而提高田间选择效率。

甘薯U6启动子克隆及其转录活性分析

在CRISPR/Cas9基因编辑系统中,U6启动子可以通过驱动sgRNA的表达来编辑目的基因,因而其转录活性会影响基因编辑效率。尽管人们已经在拟南芥、玉米、大豆、棉花等植物中开展了U6启动子的克隆与应用研究,然而目前在甘薯中U6启动子的相关研究还未见报道。本研究利用拟南芥的AtU6 SnRNA的保守序列在三浅裂野牵牛(Ipomoea trifida)基因组数据库中搜索候选U6 RNA,然后在其上游搜索到2个不同的候选U6启动子,长度分别为526 bp(IbU6p-1)和532 bp(IbU6p-2);序列比对分析结果显示,甘薯的U6启动子具有上游序列元件(USE)以及TATA-box,其序列也与拟南芥高度相似。然后,利用获得的U6启动子核酸序列构建了能够驱动萤火虫荧光素酶基因(LUC)表达的重组框U6::LUC。最后,将含有上述重组载体的根癌农杆菌瞬时转化到本氏烟草叶片和甘薯愈伤组织中,并通过荧光成像技术分析荧光素酶活性。结果发现,在烟草及甘薯愈伤组织中2个甘薯U6启动子均能驱动LUC基因表达,具有转录活性。同时,IbU6p-2的转录活性无论是在烟草叶片中还是在甘薯愈伤组织中都显著高于拟南芥U6启动子。本研究结果为进一步发展甘薯基因编辑技术提供了参考。

甘薯分子遗传图谱构建及QTL定位研究进展与展望

分子遗传图谱的构建和数量性状位点(QTL)定位对于植物分子育种具有重要意义.主要综述了甘薯分子遗传图谱构建及重要性状QTL定位的研究进展,系统总结了国内外针对甘薯品质性状、产量性状、抗性性状及地上地下部性状所构建的遗传图谱和定位到的QTL,分析目前存在的主要问题,并对其发展前景进行了展望.

植物生长调节剂复配对甘薯薯苗生长及产量的影响

为研究不同植物生长调节剂复配组合对甘薯生长增产的效果,以‘烟薯25’为试验材料,开展甘薯苗期与田间药效试验。苗期试验中,167 mg/kg的0.02%二氢卟吩铁SP分别与50 mg/kg的NAA、IBA和IAA进行复配处理,3个复配处理组甘薯的发根数及根鲜重高于清水对照,其中0.02%二氢卟吩铁SP与NAA复配表现最佳,发根数与清水对照呈显著性差异。田间试验中,各植物生长调节剂复配处理的甘薯产量均高于清水对照,其中0.02%二氢卟吩铁SP分别和IBA、NAA的复配处理小区平均产量高于对照药剂(50 mg/kg 60%氯化胆碱AS),与清水对照相比产量增幅分别为12.2%和21.3%。各植物生长调节剂复配处理后,甘薯的大薯率和中薯率均高于清水对照,植物生长调节的施用加快了薯块膨大速度,这可能是甘薯产量提升的重要原因之一。田间施用各处理药剂均无药害发生,各处理裂薯率为5.3%~6.7%,各处理间无显著性差异。167 mg/kg的0.02%二氢卟吩铁SP与50 mg/kg的NAA复配对甘薯的生长增产促进效果最佳。

甘薯储藏期低温胁迫的转录组分析和关键基因挖掘

甘薯在储藏过程中受到低温冷害会大大降低甘薯的商品价值,因此研究甘薯耐低温储藏的分子机制,减少低温在甘薯储藏过程中的影响具有重要意义。本研究选取了较耐低温储藏、不耐低温储藏以及表现居中的3个甘薯品种商薯19(S19)、烟薯25(Y25)和苏薯16(S16),分别在9℃和6℃储藏35 d。提取上述处理的薯块总RNA进行转录组测序和比较分析,发现与对照相比,S19在低温储藏后的差异表达基因较少,而Y25则相反,S16居中。差异表达基因KEGG和GO分析发现,甘薯块根在低温胁迫下蛋白酶体相关基因的表达水平较高。最终,通过比较不同品种不同温度下的转录组数据,得到响应储藏期低温胁迫的候选基因Ibat.Brg.02F_G010830,该基因注释为冷胁迫响应类受体蛋白激酶。qRT-PCR验证该基因的表达与转录组数据相一致。进一步分析了该基因及其等位基因和同源基因的进化关系,并分析了该基因在不同品种中的变异。本研究将为甘薯低温储藏响应机制解析以及耐低温储藏品种的选育提供支撑。

中国甘薯产业和种业发展现状与未来展望

甘薯是世界上重要的粮食、饲料及工业原料作物,中国是世界上最大的甘薯生产国。本文总结了中国甘薯产业和种业发展的历史、现状、成效及问题,分析了国内外甘薯产业和种业的发展趋势,提出中国甘薯产业和种业未来的发展目标和任务。目前中国甘薯产业稳步发展,种植面积趋于平稳,年种植面积稳定在4×10~6 hm~2左右;单产稳步提高,已达到世界平均水平的1.96倍;产业实现了从量到质的转型升级,鲜食市场供应比例不断提高,甘薯逐步实现餐桌化,休闲、保健和功能食品得到适度发展;鲜食消费比例逐年增加,提升了甘薯种植效益;品牌建设得到了长足发展。甘薯种业在国家甘薯产业技术体系的推动下,初步建立了甘薯分子育种平台,甘薯基因组测序基本完成,构建了高密度分子连锁图谱,开发出一批与甘薯茎线虫病抗性相关的分子标记和与甘薯淀粉含量等性状相关的主效QTL,发掘出甘薯品质、抗病、耐盐、抗旱等相关的重要功能基因;建立了甘薯主要病虫害抗性评价平台,创制出一批甘薯特异新材料;构建了优质专用甘薯品种评价平台,育成一批甘薯专用型新品种,良种自育品种覆盖率达95%以上;制定了甘薯新品种的DUS测试国家标准和行业标准,规范了种薯种苗市场;完成了脱毒种薯种苗生产关键技术研究;建立了产学研结合的种业协同创新体系,推动种薯种苗企业重组。现阶段中国甘薯产业和种业还存在许多问题,一是优异种质数量少,无法满足育种的需求;二是优质品种评价指标缺乏,专用化品种少,无法满足加工需求;三是脱毒种薯种苗的应用率低,种薯种苗繁育技术和市场不规范;四是甘薯种业尚未形成规模,政府对种薯种苗繁育企业扶持力度较弱,区域性的种薯种苗企业数量少,远不能满足生产的需要。未来5—10年,中国应注重资源收集、评价和保存平台建设;打造甘薯育种公共服务平台建设;选育和推广优质高产多抗专用品种;着力推进育繁推一体化健康种薯种苗繁育体系建设;进一步延长加工产业链,提高产业效益;在"一带一路"国家示范推广高品质淀粉、富含膳食纤维、花青素、胡萝卜素及多酚类物质等专用品种。

中国甘薯产业助力国家粮食安全的分析与展望

由于气候变化、贸易战、新冠疫情及局部战争等因素叠加,对中国粮食安全产生较大影响。本文阐述了甘薯因其产量高、适应性广在保障中国粮食安全中大有可为。未来中国具有发展甘薯产业的空间和基础,甘薯利用途径趋于多样化。

不同秸秆还田模式土壤微生物多样性分析

为了明确稻麦轮作秸秆还田对土壤微生物多样性的影响,对江苏泗洪稻米基地的麦田土壤进行了高通量测序及分析。结果表明:与稻麦秸秆均不还田的对照相比,水稻秸秆还田提高了土壤细菌的多样性;小麦秸秆还田提高了土壤真菌的多样性;其他还田方式也在一定程度上影响了土壤微生物的多样性。说明稻麦秸秆还田改变了土壤微生物群落结构以及微生物菌群的相对丰度。

甘薯黑斑病菌胁迫对不同甘薯品种抗氧化酶活性及MDA含量的影响

为明确甘薯与甘薯黑斑病菌的互作过程中,甘薯抗氧化酶(POD、SOD)活性及MDA含量,采用不同抗性品种薯苗,接种黑斑病菌后测定4种甘薯POD、SOD活性,以及MDA含量的变化。结果表明:不同抗性品种处理组的POD活性和MDA含量均高于对照组,MDA随时间增长率呈现先上升后下降或上升趋势,抗性品种南京92感病品种烟薯252在120 h(5 d)达到最高值,分别为121.68%和125.89%。处理初期,同一时间处理的不同甘薯品种中,感病品种MDA含量的增长率明显高于抗病品种,随着抗性趋势的增强,与感病品种增长率差异越明显;POD酶活性的增长率随时间呈现先上升后下降趋势,除徐薯273在6 h达到最高值,其余品种均在24 h时的增长率最高,南京92的POD酶活性的增长率明显高于其他品种。不同甘薯品种处理后抗氧化酶SOD活性随时间推移增长率不同,南京92呈现先上升后下降再上升的趋势,在6 h时的增长率最高,达到116.35%;徐薯18在1 h时的增长率最高,为89.48%,随后下降。处理72 h时,除冲绳100为正增长外,其余品种均为负增长。

330g/L二甲戊灵乳油等药剂防除甘薯田杂草效果及对甘薯产量的影响

为探索安全高效的甘薯田杂草的化学防除技术,选择5种不同除草剂,通过田间小区试验探索不同施药时期、不同混用组合对甘薯田杂草的防除效果及对甘薯产量的影响。结果表明,330 g/L二甲戊灵乳油4.5 L/hm 2于甘薯栽种后土壤封闭处理45 d和108 g/L高效氟吡甲禾灵乳油0.75 L/hm 2+10%乙羧氟草醚乳油0.75 L/hm 2茎叶处理35 d对甘薯田杂草总体防治效果可达90%以上,可有效降低杂草危害,提高甘薯的产量,甘薯产量均较空白对照区增加200%以上,经济效益显著。

紫肉甘薯及其突变体花青素积累差异的比较转录组分析

紫肉甘薯因其块根中富含紫色花青素而得名。本研究以2组栽培种紫肉甘薯及其淡黄肉突变体为材料,基于甘薯转录组测序(RNA-seq)数据进行生物信息学分析。以|log_(2) FC|≥1且错误发现率(FDR)<0.01作为筛选标准,鉴定差异表达基因(DEGs),对DEGs进行GO功能分类和KEGG代谢通路分析,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法对测序结果进行验证。样品经转录组测序后,均获得超过8 Gb的高质量数据,拼接组装共得到164427条Unigenes。在2组甘薯材料及其突变体中分别检测到2262个和1546个DEGs,其中有244个DEGs是2组甘薯材料共有的。GO功能分析发现,DEGs主要富集于苯丙氨酸解氨酶活性、着色、类黄酮生物合成过程、含花青素化合物生物合成过程等。KEGG通路分析发现,DEGs主要分布在苯丙素类生物合成、苯丙氨酸代谢、类黄酮生物合成和花青素生物合成等代谢通路。随机选择27个与花青素生物代谢相关的候选基因进行实时荧光定量PCR验证,表达模式与测序结果一致。将2组材料中候选基因的表达水平与花青素含量进行相关性分析,结果表明,花青素生物合成相关的候选基因PAL-1、CHS、ANS、CCoAOMT、GST-2、ABC-1、bHLH和WRKY-2的相对表达量与花青素积累量的相关性达到显著或极显著水平。表明,2个甘薯突变体材料块根薯肉紫色的缺失是由花青素的合成、转运和相关转录因子表达水平的降低共同引起的。通过转录组测序可以从中挖掘一些与花青素代谢相关的候选基因,为研究其在生物合成途径中的调控机制奠定基础。

一种高成活率的甘薯组培苗移栽方法

为研究甘薯脱毒组培苗的驯化移栽技术,试验设4个处理,分别为泥土栽种、营养土栽种、混土基质栽种及混土基质施药栽种.结果显示,混土基质施药栽种移栽成活率为90%以上,是一种高成活率的甘薯脱毒组培苗移栽技术.

低温贮藏条件下2个甘薯品种碳水化合物代谢和生理响应的比较

比较4℃低温贮藏条件下,徐薯32和徐薯18的耐冷性、糖代谢与生理指标变化.结果表明,徐薯32在整个贮藏期没有明显的冷害症状,而徐薯18在低温贮藏7周后出现了严重的冷害症状;碳水化合物代谢及生理指标测定显示,徐薯32的可溶性糖含量、过氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性以及脯氨酸含量显著高于徐薯18,丙二醛(MDA)含量显著低于徐薯18.初步证明,与徐薯18相比,徐薯32是较耐低温贮藏的品种,且可溶性糖、SOD、POD以及脯氨酸等含量增长有助于提高甘薯块根的耐低温贮藏性能.

基于RNA-seq的甘薯芽变株系类胡萝卜素基因代谢差异分析

为研究甘薯类胡萝卜素代谢的分子机制,本研究以浙薯81及其芽变系为材料,利用RNA-seq技术研究了浙薯81及其芽变系的薯皮(红色变黄色)和脉基(紫色变绿色)类胡萝卜素代谢相关基因。经过生物信息学分析,在薯皮和脉基分别筛选出24个和10个差异表达基因(DEGs),其中有4个DEGs同时存在于薯皮和脉基中。类胡萝卜合成代谢上游途径中,与浙薯81相比,芽变系薯皮中的牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶基因GGDPS (g29773、g38646)、番茄红素合成酶基因PSY (g11630)和ζ-胡萝卜素异构酶基因Z-ISO (g42608)均显著上调, GGDPS (g29773)仅在突变系中有表达;脉基部在类胡萝卜素上游代谢途径中没有筛选到DEGs。番茄红素环化分支点后,在薯皮中检测到2个β-胡萝卜素羟化酶基因CHYB (g33351、g953),与浙薯81相比,芽变系中g33351下调表达, g953则上调表达。在薯皮和脉基分别检测到一个玉米黄质环氧化酶基因ZEP,薯皮中的ZEP (g41700)显著下调,脉基部的ZEP (g1103)显著上调。类胡萝卜素分解代谢中突变体薯皮中类胡萝卜素裂解双加氧酶基因CCD8 (g21348)下调表达;2个9-顺式环氧类胡萝卜素加氧酶基因NCED (g30636、g43412)在突变系的薯皮和脉基中均下调表达;此外在薯皮和脉基分别检测出5个黄氧素脱氢酶基因ABA2,薯皮中有4个上调表达,而脉基中的则全部下调表达。利用实时定量PCR (qRT-PCR)验证了部分基因的表达模式,与RNA-seq分析结果一致。该研究对甘薯类胡萝卜素代谢的分子机制及解析甘薯薯皮和脉基不同颜色突变具有重要参考价值。

优质高产淀粉型甘薯徐薯37选育及性状鉴定

徐薯37以多抗高淀粉甘薯品种豫薯13为母本,通过集团杂交,经多年多点鉴定选育而成.该品种参加2017、2018年江苏省甘薯品种联合鉴定试验,2年平均鲜薯产量和薯干产量分别达31.51、9.79 t/hm^(2),较对照苏渝303增产15.02%和36.16%.品质分析结果表明,徐薯37干基葡萄糖、蔗糖、果糖、麦芽糖、可溶性糖质量分数分别为(20.02±1.02)、(156.24±5.26)、(20.37±1.05)、(12.33±0.82)、(208.97±7.42)μg/mg,食味较好;干基淀粉和直链淀粉质量分数分别为(65.01±0.59)%和(20.98±0.21)%,淀粉峰值黏度、低谷黏度和终值黏度分别为(570.00±1.00)、(214.67±5.69)、(200.98±1.53)mPa·s,糊化温度为(78.87±0.35)℃.徐薯37抗茎线虫病,中抗黑斑病,感根腐病.该品种于2020年获非主要农作物品种登记,证书编号为GPD甘薯(2020)320001,2021年获植物新品种权,证书编号为CNA20191000334.

甘薯块根响应长喙壳菌(Ceratocystis fimbriata)侵染的转录组测序分析

以不侵染黑斑病菌长喙壳菌(Ceratocystis fimbriata Ellis et Halsted)的抗病甘薯品种南京92和感病品种徐薯18的薯块为对照组,以侵染时间1、3、7 d时的薯块为处理组进行转录组测序。测序结果表明:在抗病品种中找到36127个差异表达基因(differential expressed genes,DEGs),其中上调、下调表达的基因分别有17387、18740个;在感病品种中找到44663个DEGs,其中上调、下调表达的基因分别有22928、21735个;在相同时间点抗、感品种间的R_(1) vs S_(1)、R_(2) vs S_(2)、R_(3) vs S_(3)和R_(4) vs S_(4)这4个对比组中有1057个共有DEGs。GO富集分析结果表明:甘薯长喙壳菌侵染3 d时抗、感品种中富集到的前20的GO条目均主要为细胞成分,其次为生物过程和分子调控;隶属于生物过程的单一生物代谢过程、隶属于分子功能的氧化还原酶活性和四吡咯结合,以及隶属于细胞组分的质体和细胞外围等条目在抗、感品种中均被富集到。KEGG通路富集分析结果表明:在富集的前20的KEGG信号通路中,抗、感品种中的差异基因主要被富集到代谢途径、次级代谢产物的生物合成、碳代谢、苯丙烷生物合成、柠檬酸循环/三羧酸循环以及光合作用等通路上。此外,对长喙壳菌侵染甘薯块根的抗性相关基因进行了分析,共鉴定出221个抗性相关基因,其中激酶类(kinase,KIN)基因最多,有117个,占比为52.9%。

施用杀菌剂后贮藏期甘薯的食用安全性分析

为评估贮藏期鲜食甘薯的安全性,采用高效液相色谱法检测施用杀菌剂后不同贮藏期薯皮和薯肉中的农药残留量,并对其食用安全性进行比对分析.结果表明:当分别用药剂1000倍和500倍液浸泡薯块时,不同贮藏期薯皮中的多菌灵、咪鲜胺、粉唑醇和百菌清(1000倍液浸除外)残留量均超标,粉唑醇在各时期(低剂量的施用1个月除外)的残留量均超过2000μg·L^(-1);而去皮0.5 cm的薯肉中均未检测到4种药剂残留,表明鲜食用甘薯施用这4种杀菌剂后去皮0.5 cm食用是安全的.研究为甘薯贮藏期合理用药和安全食用提供了科学的理论依据.

长期施用有机肥对潮土区甘薯碳氮积累与分配的影响

【目的】甘薯碳氮积累与分配是影响产量形成的关键因素。研究长期有机肥料添加条件下甘薯碳氮积累与分配的响应关系,为实现潮土区甘薯高产高效栽培提供科学依据。【方法】以40年潮土长期定位试验(徐州)为平台,选择不施肥(CK)、施氮磷钾肥(NPK)、施有机肥料(M)、有机肥料+氮磷钾肥处理(MNPK)处理作为研究对象,测定分析不同施肥措施下耕作层土壤性质、甘薯收获期的地上/地下部生物量以及各主要功能器官的碳氮含量,阐明不同施肥处理对甘薯碳氮含量及其在各功能器官中的分配比例的影响,以及不同施肥措施下甘薯地上、地下部碳氮比(C/N)的变化,并运用主成分分析法解析甘薯碳氮分配与土壤性质的关系。【结果】长期有机肥配施氮磷钾化肥(MNPK),相较单施有机肥料(M)或化肥(NPK),甘薯块根生物量与干物质量显著提高(P<0.05)。同时土壤全氮、速效钾含量均显著提高(P<0.05)。通过对土壤性质与甘薯碳氮固持及碳氮比之间的相关性分析表明,甘薯各器官碳氮固持量与土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、速效钾含量呈极显著正相关(P<0.01)。而土壤有效磷(AP)含量并未与甘薯叶片碳氮含量表现出相关关系,但与块根氮固持量呈极显著正相关(P<0.01),相关系数达0.839。甘薯叶片C/N与土壤EC呈极显著正相关(P<0.01),叶柄与藤蔓C/N与土壤EC呈极显著负相关(P<0.01),甘薯地下块根C/N与土壤有效磷含量呈极显著负相关(P<0.01)。通过对碳氮固持量在地上部、地下部的分配比例以及地上部、地下部的C/N进行主成分分析(PCA),结果表明前两个轴共同解释了66.6%的变异,第一主成分轴贡献率为42.8%。CK与NPK处理在轴1上的排序较高,说明两者处理下土壤pH与EC值较高,且对于碳氮在甘薯地上部的分配以及地下部C/N的解释度较高。【结论】有机物料添加能够合理调配各器官C/N,提高碳氮在甘薯地下块根部分的分配比例,促进甘薯产量的形成。