异源多倍体及其在作物品种遗传改良中的应用

异源多倍体在作物遗传改良和种质创新中发挥着重要的作用。概述了近年来植物人工异源多倍体的研究进展,包括人工异源多倍体的类型、诱导方法及其在植物遗传改良中的应用现状,探讨了利用人工异源多倍体进行农作物品种遗传改良的可行性和重要性,并对相关研究中的问题进行了分析和展望。

南方丘陵生态区玉米生产现状及发展对策

我国南方饲料粮一般约占粮食总产的30％,经济发达地区高达40％～50％。人畜混粮十分普遍,每年用作饲料的稻谷约1200万t,而作为饲料之王的玉米产量不及粮食总产1％,因此随着农业产业结构的调整,南方省市扩种玉米已成必然趋势。

转高赖氨酸含量基因(Cflr)小麦植株的获得及种子中蛋白质和赖氨酸的含量分析

为了获得种子总蛋白和赖氨酸含量都提高的转基因小麦新种质,构建了高赖氨酸蛋白基因(Cflr)的植物表达载体pAHC25-Cflr,用基因枪法将其导入扬麦158,通过PCR、RT-PCR和半定量PCR对转基因小麦植株T0及T1代进行了检测,同时对种子总蛋白含量与结合态系赖氨酸含量进行了测定和分析。检测结果表明外源基因已稳定整合到转化植株T0和T1代基因组中,并在小麦不同转基因株系的T1代中获得了表达,但不同株系的表达丰度不同。在检测的12株转基因株系中,有11个株系籽粒蛋白质的含量与其受体品种有显著差异,其中有6个株系的增幅在10%以上,最高的增加了22.6%;有10个株系种子干重的结合态赖氨酸含量有明显提高,8个株系与受体品种的差异达极显著水平,最高的Y1-2增幅达39.5%;从种子的蛋白质赖氨酸含量来看,有9个株系较受体品种有显著提高,其中4个株系与受体品种的差异达极显著水平,增幅最高的Y1-12蛋白质中赖氨酸含量比受体品种提高了22.9%。

茄子近缘种黄萎病抗性鉴定及遗传分析

为探明茄子近缘种对黄萎病的抗性和遗传特性,本研究对6个茄子近缘种的黄萎病抗性进行了人工鉴定。结果表明,野生茄Solanum linnaeanum对黄萎病表现为抗病。以S.linnaeanum和紫长茄感病自交系06035为亲本,构建了P1、P2、F1、B1、B2和F26个家系世代群体,应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对黄萎病抗性进行多世代联合分析,结果表明:抗性的遗传受两对加性-显性-上位性主基因控制;B1、B2和F2群体的主基因遗传率分别为95.80%、95.62%和95.85%。以上结果表明,S.linnaeanum可作为茄子抗黄萎病遗传育种研究的抗源材料。

不同地区小麦纹枯病菌的生物学特性及种类鉴定研究

为明确江苏、安徽、河南等省小麦纹枯病菌的种类及生物学特性,2008年从江苏省扬州市、高邮市、仪征市、安徽省六安市及河南省临颖县、温县采集并分离纯化得到30株小麦纹枯病病原菌,从中选择6个代表性病原菌进行了生物学特性及种类鉴定研究。结果表明:所有病原菌在pH在4～9内均可以生长,以pH为5时生长速度最快;生长温度为20～25℃,其中以22.5℃最适;在不同培养基上的生长速度由大到小依次为:PSA培养基、PDA培养基、改良PDA培养基、查彼培养基、玉米粉培养基。高邮纹枯病菌生长最快,菌丝较粗;扬州、仪征、临颖和温县纹枯病菌生长相对较慢,菌丝较细、稀疏;六安纹枯病菌生长最慢,菌丝较粗,稍密。番红O-KOH染色结果表明,扬州、仪征、临颖和温县纹枯病菌为双核丝核菌,高邮和六安纹枯病菌为多核丝核菌。丝核菌专化性PCR检测结果表明扬州、仪征、临颖和温县菌株为禾谷丝核菌。

苦瓜强雌性状的遗传分析

以强雌性苦瓜品系09C-51、09C-54和普通性型品系09C-57为亲本配制杂交组合,调查单株主茎50节位内的雌花节率。通过对两个组合的P1、P2、F1、F2、BC1P1各世代植株的性型观察,并经χ2测验,表明苦瓜强雌性性状由1对不完全显性基因控制。利用组合09C-51×09C-57的Pl、P2、Fl、F2群体的性型分离数据,进一步对性型进行数量遗传学分析,表明强雌性性状符合1对显性主基因+加性-显性多基因模型,说明苦瓜强雌性性状由1对主基因控制,且存在微效多基因的影响,其主基因遗传率为63.06%,多基因遗传率为26.96%。

非洲红茄与栽培茄种间杂种及其回交后代的鉴定

从植物学性状、育性和枯萎病抗性基因的CAPS标记检测等3个方面对非洲红茄(SA)与栽培茄(紫圆茄自交系DB和紫长茄自交系EP22)种间杂种及其回交后代进行了分析鉴定。结果表明,种间杂种的植物学性状大多表现为偏向于非洲红茄,育性很低,得到少量的自交和回交种子;用栽培茄作父本连续回交两代后,后代的果实性状得到明显改善,育性也逐步恢复;利用非洲红茄中与枯萎病抗性基因共分离的分子标记E13f-r-2对BC2群体进行了检测,筛选出含有枯萎病抗性位点的单株7个。以上结果表明通过有性杂交途径可以将非洲红茄的抗枯萎病抗性基因导入到栽培茄中,从而为进一步开展茄子抗枯萎病品种选育奠定了良好的基础。

茄子近缘种引种及种间杂交研究

观察了7个抗茄子主要病虫害的近缘种质,并与栽培茄进行了初步的种间杂交研究。结果表明,这些近缘种在南京地区均能健壮生长并开花结果,但部分植物学性状特别是果实性状多为劣质性状。茄子与其近缘种质间存在着严重的种间杂交障碍,基因型和正反交差异是影响杂交成功与否的重要因素。通过选用不同的基因型进行正反交共获得种间杂种12个,为近缘种中优良基因的利用奠定了基础。

喀西茄抗病基因同源序列的分离与分析

本研究根据已知植物抗病基因的NBS-LRR保守结构域设计了1对简并引物,对野生茄子喀西茄(Solanum khasianum)中抗病基因的同源序列(resistance gene analogs,RGAs)进行克隆和分析。结果表明,所获得的11个抗病基因同源序列都是Non-TIR-NBS-LRR类抗病基因,聚类分析将其分为5个亚类。由其核酸序列推导的氨基酸序列与已知抗病基因(N、L6、M、Prf、Gpa2和RPM1)相应区域的相似性为21.7%～52.4%。BlastX分析发现,SkRGA4和SkRGA10与辣椒抗根结线虫基因有着很高的同源性,SkRGA3和SkRGA6与野生马铃薯的抗晚疫病基因有着很高的同源性。

西瓜杂交种子纯度鉴定方法的现状及研究进展

综述了西瓜杂交种子纯度鉴定的方法以及电泳技术和分子标记技术,在西瓜杂交种子纯度检测应用方面的研究进展及存在的问题。

形态观察、RNA-Seq定量和表达谱分析：南瓜砧木嫁接西瓜类胡萝卜素生物合成的新见解

目的与意义:西瓜(Citrullus lanatus)属于葫芦科家族的一员,是一种重要的园艺作物,以其营养多汁的果肉闻名全世界.西瓜种植效益较高,但受枯萎病的影响,不能在同一园区实现连年栽培.嫁接技术的应用有效地解决了西瓜不能连作的难题.为了充分发掘果实发育期南瓜砧木对嫁接西瓜基因表达的影响及鉴定参与嫁接西瓜番茄红素生物合成的基因,本研究以自根西瓜、自根嫁接西瓜、南瓜嫁接西瓜果实四个发育时期的瓜瓤组织为试验材料,利用HPLC测定番茄红素的含量,并用RNA-Seq(quantification)技术及qRT-PCR进行了基因组范围内转录本的研究.

枯萎镰刀病菌侵染西瓜幼苗的过程特征

目的与意义:西瓜枯萎病是由尖镰孢菌西瓜专化型侵染引起的维管束系统病害,是国内外西瓜生产上最严重的病害之一,已成为制约西瓜生产的主要障碍.而有关枯萎病菌侵染途径及植株抗病反应机制尚不明确.本项研究以期明确西瓜枯萎病菌在西瓜幼苗中的侵染过程,及其侵染后西瓜植株的组织结构变化与相关防卫基因的表达,进而探讨组织结构变化和防卫基因的表达与抗病性的关系.

基于可视化环介导等温扩增技术快速、灵敏检测瓜类蔓枯病菌

目的与意义:蔓枯病(gummy stem blight,GSB)是葫芦科作物(比如哈密瓜、香瓜、黄瓜和西瓜等)的世界性病害,往往危害茎和叶,且通过温室育苗和修剪被侵染植株而交叉感染传播,也可通过种子带菌传播.在有利的环境条件下,低水平的潜在侵染苗有可能导致病害大流行.大棚内的高湿环境有利于瓜类蔓枯病发生,己成为瓜类生产中继枯萎病之后最严重的病害之一.蔓枯病菌(Didymella bryoniae)是导致葫芦科作物蔓枯病的病原,蔓枯病菌的早期诊断、灵敏、快速的检测对于限制蔓枯病在温室育苗或田间移栽的传播具有重要意义.本研究基于环介导等温扩增技术(Loop-mediated Isothermal Amplification LAMP),建立可视化、快速、灵敏的瓜类蔓枯病菌检测体系.

水稻叶片发育过程中某些光合组分的变化

研究了水稻叶片发育过程中,与光合作用及光抑光合有关的某些光合组分的变化。结果表明,在叶片发育初期,光合机构和其功能的建成均表现出一定的顺序性.Chl a的出现早于Chl b,在Chl b的迅速积累期,光合放氧出现。当生长叶由连续黑暗处理转到连续照光下时,短时内,类胡萝卜素含量的下降比Chl a和Chl b的下降慢,分别为15.2％,30.3％,和55.4％,表明类胡萝卜素的光保护作用是有一定条件的。而光合作用保护系统中的另一个关键成分SOD,其活性在光合放氧出现和色素迅速积累之前就达到较高活性,且具有光诱导特性。成熟叶中,高SOD活力是与高放氧速率相关的。在高温处理下(3小时,44℃),成熟叶中SOD活力降低的少,则光合放氧速率降低的亦少。表明SOD无论是在正常或逆境条件下,对稳定和保护光合作用都有重要意义。

中国华东地区西瓜甜瓜蔓枯病菌生物学鉴定和特性分析

目的与意义:蔓枯病(Didymella bryoniae)是瓜类作物最重要的真菌性病害之一.近年来,随着华东地区西瓜甜瓜种植面积的逐步扩大,种植也大面积重茬,致使各西瓜甜瓜种植区蔓枯病危害也逐年加重,严重制约了西瓜甜瓜产业的发展.本文对来源于华东地区不同种植区的西瓜和甜瓜蔓枯病病株上分离纯化得到的蔓枯病原菌,通过从菌落形态、致病性、菌丝生长速度及产孢能力等生物学特性进行观察和对病原菌的ITS序列进行了分析,进而对蔓枯病菌株进行了遗传多样性分析,并尝试建立蔓枯病菌产孢体系和稳定有效的蔓枯病菌致病鉴定体系.

基于DArT-Seq SNP的高密度遗传图谱的构建及野生型和栽培型西瓜杂交遗传群体偏分离基因组区域的鉴定

目的与意义:西瓜[Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum.et Nakai]是重要的蔬菜作物,在全世界范围内都广泛种植.构建高密度的西瓜遗传图谱和不断利用新开发的标记构建饱和遗传图谱仍然是目前西瓜基因组学研究的重要内容之一.本项研究主要以西瓜自交系‘K3’和野生西瓜种‘PI189225’为亲本构建F2分离群体,利用以DArTseq为基础的SNP标记构建西瓜高密度遗传连锁图谱.

基于DArTseq的SNP标记的西瓜核心种质遗传多样性和群体结构分析

目的与意义:亲本材料是进行育种工作的基础,遗传基础狭窄导致难以培育出突破性品种,因此亟需加强遗传资源的引进及其农艺性状特征和遗传基础的了解与掌握,对现有优良西瓜品种和育种亲本材料进行遗传多样性研究,可有效减少相似遗传背景的组合,减少育种的工作量。同时,随着分子生物学技术的发展,分子标记种类及检测手段日趋完善,利用分子标记技术对植物进行聚类分析,可以快速了解植物的遗传多样性、亲缘关系和品种鉴定等。本研究对37份核心西瓜种质进行遗传多样性分析,确定这些西瓜核心种质材料间的遗传背景差异,为后期育种工作中的亲本组配、等位基因发掘和标记辅助选择等提供参考。