花生抗旱种质资源创新利用研究进展

花生是我国重要的油料作物和经济作物,在农业生产上占有重要地位。我国水资源日益短缺,加强对花生抗旱资源的挖掘、评价和利用,结合常规育种和现代分子生物学技术培育抗旱品种,对提高花生产量及品质具有重要意义。本文概括了干旱对花生的危害、抗旱种质资源鉴定技术、抗旱基因挖掘及抗旱品种培育等国内外研究进展,旨在为今后更好地开展花生抗旱研究提供理论参考。

天南星种质资源研究进展

天南星是天南星科天南星属植物,以块茎入药,具有燥湿化痰、祛风定惊等功效,药用历史久远。目前对天南星临床应用和化学成分的报道较多,对于种质资源和遗传育种研究较少。该文从药用天南星的植物分类及产地、种质资源的多样性、细胞生物学、组织培养和分子生物学研究方面综述了天南星种质资源的研究进展,提出今后天南星研究的重点是要加强种质资源的搜集、保存、研究和利用,这将为广泛开展天南星育种工作奠定基础,并继续挖掘天南星可利用基因。

低酚棉种质资源耐盐性鉴定

为了解决粮棉争地矛盾,棉花向更加盐碱干旱区域发展是大势所趋。因此进行耐盐鉴定筛选抗性种质意义重大。本研究在培养室条件下,利用发芽盒和石英砂对179份来源不同的低酚棉种质资源的耐盐性进行了评价。结果表明,179份低酚棉资源材料中,没有高抗材料;抗盐材料4份,占所鉴定材料的2.2%;耐盐材料54份,占30.2%;盐敏感材料121份,占67.6%。筛选出8份耐盐性突出的材料,其耐盐性达到了耐盐或抗盐的水平,包括豫无424、衡无87-306、中无1651、中无3385、多毛101、中无374-G、中无1038和中无642,这些材料在盐胁迫下的相对成活苗率均在70%以上。国内材料耐盐性好于国外材料,国内材料中河北省、山东省、河南省的材料耐盐性明显好于其他省份。本研究筛选出了耐盐性好的低酚棉材料,为低酚棉育种提供了优异的种质资源。

藜麦叶花青素生物合成转录组-代谢组联合分析

本研究利用转录组和代谢组学技术探究了翠绿色和粉红色藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)叶片中花青素的合成机制,分析了不同时期不同品种之间的差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)及差异代谢物(Differential accumulated metabolites,DAMs)。通过对藜麦叶片的DEGs进行分析发现:与花青素生物合成密切相的DEGs有11个分别为4CL、C3’H、HCT、CHS、CHI、ANR、CYP75B1、UGT79B1、FG3、FG2、CYP73A;转录因子有4个分别为:MYC2、BHLH14、HY5和TGA。GO富集分析结果表明有7条GO Terms(GO:0009812(类黄酮代谢过程,flavonoid metabolic process)、GO:0010468(基因表达调控,regulation of gene expression)、GO:0051553(黄酮生物合成过程,flavone biosynthetic process)、GO:0009813(类黄酮生物合成过程,flavonoid biosynthetic process)、GO:0009411(应对紫外线,response to UV)、GO:0043169(阳离子绑定,cation binding)和GO:0016703(氧化还原酶活动,oxidoreductase activity))与花青素生物合成密切相关;KEGG富集分析发现6条(苯丙氨酸代谢(Phenylalanine metabolism,ko00360)、苯丙素的生物合成(Phenylpropanoid biosynthesis,ko00940)、类黄酮生物合成(Flavonoid biosynthesis,ko00941)、植物激素信号转导(Plant hormone signal transduction,ko04075)、黄酮和黄酮醇生物合成(Flavone andflavonolbiosynthesis,ko00944)和昼夜节律-植物(Circadianrhythm-plant,ko04712))与花青素生物合成显著相关的代谢途径。代谢组学分析确定了矢车菊素3-O-3",6"-O-二丙二基葡萄糖苷(Cyanidin 3-O-3",6"-O-dimalonylglucoside)和柚皮素(Naringenin)可能是粉红色藜麦叶片形成的关键DAMs;转录组-代谢组学联合分析表明类黄酮生物合成和花青素生物合成途径是藜麦叶片中花青素生物合成的主要富集途径;通过qRTPCR对10个DEGs进行验证,结果表明qRT-PCR的验证结果与转录组测序结果一致。

外源褪黑素对旱胁迫下花生种子萌发及抗性的影响

本研究旨在探索外源褪黑素对干旱胁迫下花生种子萌发及抗性的影响。以干旱敏感型花生品种‘冀花5号’为试验材料,通过筛选种子萌发其适宜的PEG和褪黑素浓度,并设置空白水浸种(CK),褪黑素浸种(T_(1)),10%PEG-6000处理(T_(2))和褪黑素浸种加10%PEG-6000处理(T_(3))等4种处理,于种子萌发后进行抗氧化生理生化指标的测定。研究结果显示,模拟干旱的PEG-6000浓度为10%时,可以模拟干旱环境。同时,100µmol/L的褪黑素浓度是促进花生种子萌发的最佳选择。进一步分析各处理花生种子胚根长度与粗度和抗氧化生理生化指标,发现干旱胁迫下施用100µmol/L的褪黑素处理显著增强胚根生长势,并显著提高种子内SOD、POD和Pro的含量,且有效降低种子内MDA和H_(2)O_(2)的含量。综上所述,本研究表明外源褪黑素可以有效提高干旱胁迫下花生种子的萌发,为进一步探究干旱胁迫下褪黑素促进花生种子萌发的调控机制提供了理论依据。

花生红色种皮花青素生物合成转录-代谢组学联合分析

花生是我国重要的特色出口农产品,在农业发展中占有至关重要的地位。本研究以红珍珠(H)和白珍珠(B)两个花生品种为研究材料,进行转录组学-代谢组学联合分析。在开花后第30天和第45天,红珍珠种皮和白珍珠种皮色差值(L值、a值、b值)及其花青素含量在品种间均表现极显著差异。FPKM层次聚类分析结果表明,开花后第30天红珍珠相对于开花后第30天白珍珠和开花后第45天红珍珠相对于开花后第45天白珍珠独有基因分别为1847和1843个。GO分析注释结果表明,8条GO通路与花青素合成密切相关,其中GO:0055114和GO:0016207两个条目分别富集到8个和7个差异表达基因。KEGG富集分析结果表明,6条代谢途径与花青素生物合成显著相关。代谢组学结果表明,差异代谢物定位到了矢车菊素、原花青素、矮牵牛素、翠雀花素、锦葵素、牡丹素及其衍生物。转录组-代谢组联合分析结果表明,类黄酮生物合成途径(ko00941)是种皮颜色形成的关键途径,翠雀花素和矢车菊素为关键差异代谢物。11个差异表达基因qRT-PCR表达趋势基本与转录组测序结果一致。本研究结果对揭示花生种皮花青素生物合成调控机制具有一定的参考意义。

早熟高产高油酸大果花生新品种冀农花18号的选育

冀农花18号是由河北农业大学以濮花33号作为母本、冀农花6号作为父本进行杂交,通过海南三亚南繁加代和后代衍生系统法选育而成的早熟、高产、高油酸的大果花生新品种,具有株型直立和连续开花的特点。冀农花18号生长周期为120d,叶片中椭圆形、绿色,荚果形状普通,具有中等抗锈病能力。2022年通过农业农村部非主要农作物品种登记,登记编号:GPD花生(2022)130056,适合在河北中南部、河南、山东、江苏、山西和安徽等地花生产区春季种植。详细描述了冀农花18号的选育过程、特征特性和产量表现,旨在为冀农花18号的推广和广泛应用提供科学指导。

转iaaM基因高衣分棉花新种质材料创制

通过配制9个杂交组合,将iaaM基因转育到综合性状较优的棉花（Gossypium hirsutum L.）品系中.对F1与F2的分析,证实iaaM基因能够显著改良衣分和马克隆值,同时对子指、铃重、单株结铃数等产量性状和纤维长度、纤维强度等纤维品质未造成负面影响.通过系谱法选育获得6个衣分高、马克隆值优良的新品系,其衣分和马克隆值分别在43.23％～47.93％和3.76～4.20.试验为棉花育种改良提供了新的种质材料.

低酚棉品种资源产量、纤维品质性状鉴定和SSR分析

本研究调查了55份低酚棉品种资源的10个产量性状和纤维品质性状,并利用SSR技术分析了遗传多样性。主成分分析显示,前6个主成分解释了总共92.762%的表型变异;基于产量和纤维品质性状进行聚类,供试材料被划分为4类,第一类材料整体表现性状优良;基于SSR分子标记进行聚类,供试材料被划分为5类,第二、四、五类材料整体表现优良。结合产量和纤维品质性状、SSR聚类分析结果和田间表现,鉴定出可供改良的低酚棉育种资源6个:‘中无151’、‘洛克特22’、‘皖无1号’、‘豫无1309’、‘中无831’和‘湘C70’。

高油酸、中果型花生新材料的创制与鉴定

【目的】种质资源是作物育种的基础,创制具有多种表型特征的高油酸花生新材料,对高油酸花生育种具有重要意义。【方法】以常规品种白沙1016和高油酸花生品系CTWE为材料,通过对2个亲本ahFAD2A和ahFAD2B ORF的扩增与序列分析,确定其突变类型;利用等位基因特异性PCR(allele-specific PCR,AS-PCR)对两亲本油酸性状基因型进行确认;采用单粒近红外光谱技术(near infrared reflectance spectroscopy,NIRS)结合气相色谱(gas chromatographic,GC)分析对各世代单株的油酸及亚油酸含量进行测定;利用产量性状及油酸含量双重选择压力对F2:3家系及F4种子进行筛选,并对筛选得到的新材料进行表型鉴定及AS-PCR鉴定。【结果】ahFAD2A和ahFAD2B ORF区域扩增与序列测定结果表明,CTWE与突变体F435的突变位点完全一致,即ahFAD2A在448 bp处发生G-A碱基替换,同时ahFAD2B在442 bp处发生碱基A的插入。白沙1016在这2个位点保持野生型状态。借助AS-PCR反应确定两亲本油酸性状基因型,结果表明,CTWE为ol1ol1ol2ol2,白沙1016为OL1OL1OL2OL2,两亲本存在2对差异基因。该结果与测序结果相一致。通过设立产量性状和油酸性状双重选择压力对241个F2:3家系进行选择,单株荚果重高于对照冀花2号30%的家系共20个,对20个高产家系均随机抽取5个单粒进行NIRS检测,淘汰13个低油酸家系。对至少含有1粒高油酸类型的7个家系内的所有单株进行AS-PCR检测,共检测到4种基因型的个体。通过对F2:3家系和F4单株的室内外考种及GC值的测定,筛选出具有不同表型特征、产量高出对照冀花2号30%的纯合高油酸材料4个,百仁重介于54.00—75.29 g,均属中果类型,油酸GC值介于81.10%—82.71%,油亚比介于28.66—41.19。11-3和13-2的株型均为匍匐3型,均有轻微果嘴和轻微网纹。11-3为蜂腰形荚果,轻微果腰。13-2为普通形荚果,无果腰。15-2株型为直立型、普通形荚果、无果腰、无果嘴和中等明显程度网纹。16-1株型为匍匐2型、普通形荚果、无果腰、轻微果嘴和轻微网纹。【结论】借助AS-PCR辅助选择的方法创制了具有不同表型特征的中果型高油酸新材料4份。

河北省棉花黄萎病菌致病性与ISSR遗传分化

从河北省17个主要植棉县采集棉花黄萎病株,分离获得52个黄萎病菌单孢菌系,对其培养特性、致病性和ISSR(Inter-simple sequence repeat)遗传分化进行了研究。菌系培养性状研究表明,在采集的52个菌系中,菌核型菌系最多,其次是菌丝型,最少的是中间型,3种类型菌系分别占总菌系的51.9%,38.5%和9.6%。利用7个抗、感不同的鉴别寄主在光、温、湿可控的生长室鉴定了病菌的致病性,供试菌系可分为致病力强、中、弱3种类型(Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型),分别占供试菌系的51.9%,21.2%和26.9%。在供试菌系中存在比落叶型菌系致病力还要强的非落叶型菌系。基于病情指数的聚类分析结果表明,河北省棉花黄萎病菌系存在明显致病力分化,但与地理来源无关。菌核型菌系和中间型菌系多表现为强致病力或中等致病力,而菌丝型菌系的致病力变化较大。在136个ISSR标记中,80个属于多态性标记,多态性位点百分率达58.8%。基于ISSR的聚类分析结果表明,河北省棉花黄萎病菌的遗传分化较小,并且遗传分化与地理来源相关。

花生SSR标记与农艺性状的相关性

以农家品种四粒红和冀农黑3号构建的包含有251个家系的重组自交系（RIL）群体为材料，在河北保定市和邯郸大名县两地进行表型鉴定，利用Pearson’S相关和逐步多元回归分析了花生农艺性状之间及其与标记的相关性。结果表明，多数农艺性状间存在显著或极显著相关，其中相关性最高的为单株生产力和单株仁重（r=0．970），其次是主茎高和第一侧枝长（r=0．918）；77个SSR标记与18个农艺性状显著相关，每个性状相关标记数在2～16之间；14个SSR标记与13个农艺性状关联，解释的表型变异为5．2％～11．5％。以上结果为花生常规育种和分子标记辅助选择奠定了基础。

河北省冬小麦品种SSR标记遗传多样性分析

利用79对多态性较高的SSR引物,对河北省1997-2007年间审定的冬小麦品种及国家小麦区试抗旱对照品种晋麦47和洛旱2号,共计87个冬小麦品种进行遗传多样性分析。79对SSR引物共检测出175个等位变异位点,每对引物可产生1～6条等位变异位点,平均2.215条。标记位点多态性信息含量（PIC）变幅为0.824～0.998,平均为0.941；有效等位基因数（Ne）变幅为1.644～20.333,平均4.708；香农指数（H’）变幅为0.148～1.102,平均为0.544,说明河北省冬小麦品种SSR遗传多样性较低。品种间遗传相似系数（GS）变幅为0.184～0.899,平均为0.418,其中河农826与石家庄8号间的遗传相似性最高,GS高达0.899,71-3与藁优9618间的遗传相似性最低,GS为0.184。不同育种单位培育的小麦品种平均遗传相似系数存在较大差异。UPGMA遗传相似性聚类表明,石家庄市小麦新品种新技术研究所培育的小麦品种与其他单位品种存在较大的遗传差异。

不同抗性品种对棉花黄萎病菌致病力的影响

以1个海岛棉品种和15个陆地棉品种为分离寄主,采取单孢分离,共分离出67个黄萎病菌系。以抗性差异较大的海岛棉品种Pima90-53和陆地棉品种冀棉20、邯208和中棉所8号为鉴别寄主,采用苗期营养钵定量注菌液法对分离菌系进行了致病力鉴定。结果表明,同一地块田间不同品种所分离菌系的致病力类型并非单一类型,而是由致病力连续变化的多种致病力菌系类型组成;由不同品种分离出的菌系致病力存在差异,寄主品种的抗性与分离的黄萎病菌系的致病力无关,但不同基因型品种可能会影响不同致病力菌落的消长。

AFLP标记与棉花重要农艺性状的关联研究

以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品种中棉所8号和海岛棉(Gossypium barbadense L.)品种Pima 90-53杂交产生的包含91个单株的BC1F2群体及其衍生BC1F2:3群体为材料,利用逐步多元回归分析确定分子标记与重要农艺性状的相关关系,为分子标记辅助选择提供依据。试验材料分别种植在保定市郊和沧州青县两个点,每个株行考察衣分、子指、铃重、皮棉重、子棉重5个产量性状和2.5%纤维跨距长度、马克隆值、纤维整齐度、纤维伸长率、纤维比强度5个品质性状。以20对AFLP引物组合产生的125个位点对10个重要农艺性状进行多元线性回归分析,发现其中4对引物组合产生的15个位点与10个性状有着显著相关性(P≤0.05,P≤0.01),而后通过逐步多元回归分析获得6个位点,对9个农艺性状所解释的表型变异为6.2%～30%。结果表明,与9个农艺性状显著相关的6个AFLP位点可以用于未来的分子标记辅助育种计划。

花生种子黄酮及多酚含量的生态差异分析

为探讨生态环境是否对花生种子黄酮及多酚产生影响,及两者变化与初生代谢物脂肪和总糖含量变化的相关性,选用全国广泛栽培的、种子黄酮及多酚含量具有极显著差异的花生品种16个,在多个试验点进行2年种植,鉴定种子总黄酮、总多酚、脂肪和总糖含量,结果表明,基因型效应显著影响花生种子黄酮及多酚含量,濮花23号为高TFC品种,豫花9327为高TPC品种。生态环境对花生种子黄酮及多酚含量具有极显著效应,合肥试验点为适于黄酮和多酚形成的种植区。此外,黄酮及多酚二次生代谢物与脂肪、可溶性蛋白和总糖等初生代谢物在地域间变化趋势年纪间不一致。

陆地棉背景的Pima棉染色体片段置换系创制

染色体片段置换系（CSSLs,chromosome segment substitution lines）基因组内只有1个或少数几个纯合的供体亲本染色体片段,而其余部分与受体亲本相同,是进行QTL分析的理想材料。本研究以陆地棉中棉所8号（CCRI8）为受体亲本,海岛棉Piam90-53为供体亲本在BC3F1-3借助分子标记辅助选择培育了一套182个株系构成的染色体片段置换系。这套置换系置换片段平均长度21.0 c M,总长度19957.8 c M,是棉花基因组总长度4168.7 c M的4.7倍。每个株系内置换片段长度不一,最短为0.7 c M,最长是83.2 c M,导入片段数量为1-11个。CSSLs在纤维品质性状上的分布表现为相对连续的正态分布,部分株系较CCRI8有了明显提高。本研究为进一步开展棉花纤维品质QTL定位以及陆地棉纤维品质育种研究提供了新材料。

陆地棉品种抗黄萎病反应规律的研究

对我国自育的108个陆地棉品种的抗黄萎病性进行了研究。在黄萎病发病期内,对黄萎病发病情况进行连续调查,测定产量、考查产量因素并检测纤维品质。利用因子分析法对陆地棉抗黄萎病反应规律进行分析,得出不同时期的黄萎病病指主要与前后3～5个阶段抗病性有关。病情发展主要由4个主因子决定,且第1、2主因子具有较大的方差贡献率。第1主因子(F1)主要与品种7月26日至8月9日的黄萎病病指有关,第2主因子(F2)主要与品种8月20日至9月4日的黄萎病病指有关。利用因子分析结果将108个品种划分为4个类型,前期抗病性较好而后期发病较快的第Ⅰ类品种,其产量较低,单株结铃数、单铃重、衣分均低于其他3类;纤维品质均较差,纤维长度、整齐度、比强度和马克隆值均较其他3类差。前期和后期病指均较低、发病缓慢的第Ⅱ类则小区产量最高,纤维品质处于平均水平。第Ⅲ类品种前期发病较慢,中期发病较快,具有较高的小区产量,单铃重最高;纤维整齐度、比强度和伸长率好于其他3类品种;前期发病较快,中期发病平缓,后期仍具有较高病指的为第Ⅳ类品种,小区产量较低,单株产量、单株结铃数和衣分较高;其他性状处于中等水平。但研究表明,某一阶段具有的抗病性并不能完全代表品种的抗病性。

适宜机收花生新品种冀农花2号的选育及配套栽培技术

冀农花2号是利用60 Co对平度08进行辐射处理选育而成的花生新品种。介绍了冀农花2号的选育过程、特征特性及品质性状、抗性鉴定及产量表现,并提出了该品种的配套高产栽培技术。

棉花纤维品质性状QTL的元分析

通过整合本试验室由陆地棉中棉所8号和海岛棉Pima90-53组配的BC1和BC1F2两个群体的92个纤维品质性状相关的QTLs,构建了1张包含BC1和BC1F2群体63个纤维品质相关性状QTL的整合图谱。整合图谱包含599个标记位点,覆盖全基因组3571.9 cM,标记间平均距离为5.96 cM,包含26条染色体。采用元分析Bio-Mercator 2.1软件的Meta-analysis功能,在12条染色体上共获得15个与纤维品质性状相关的一致性QTLs,其中染色体9、16和24上呈现QTL成簇聚集现象。染色体9上整合来源于2个群体的5个QTLs,获得1个Meta-QTL9-1,所解释的表型变异为17.16%;染色体16上整合来源于两个群体的10个QTLs,获得1个Meta-QTL16-1,所解释的表型变异为12.28%;染色体24上整合来源于2个群体的9个QTLs,获得3个Meta-QTL,分别解释的表型变异为16.12%、16.69%和18.27%;其他染色体均整合来源于2个QTLs,分别获得1个Meta-QTL。研究结果表明,这些一致性QTL在很大程度上可以推动QTL精细定位和分子标记辅助选择在育种实践中的应用。