河北省西瓜枯萎病菌生理小种鉴定与AFLP分析

【目的】明确河北省西瓜枯萎病菌生理小种类型和遗传多样性,为西瓜抗病育种和西瓜枯萎病的综合防治提供依据。【方法】本文对采自河北省12个西瓜种植地区的46个西瓜枯萎病菌菌株和4个已知生理小种的菌株进行了致病性测定和AFLP分析。【结果】根据菌株对3个鉴别寄主表现出的致病性强弱,将河北省46个西瓜枯萎病菌菌株划分为3个不同的生理小种,即0号、1号和2号,分别占供试菌株的17.4%、65.2%和17.4%,其中1号生理小种为优势小种,分布在河北省所有西瓜种植区。21对AFLP引物对供试菌株扩增出1157条带,其中多态性带389条,占总带数的33.6%。河北省西瓜枯萎病菌的遗传距离变化在0.33～0.95之间,平均为0.66,群体遗传多样性比较丰富。基于AFLP标记聚类分析表明,50个菌株被划分为3个类群(AFLP Groups,AGs)。AGI包含4个菌株,均为2号生理小种;AGII包括4个菌株,均为0号生理小种;AGIII包括42个菌株,以1号生理小种为主(32个),占该类群的76.2%。【结论】河北省西瓜枯萎病菌存在明显的致病性分化,其AFLP类群划分与致病性鉴定划分的生理小种之间存在一定相关性,但与菌株的地理来源无关。

河北省大豆推广品种遗传多样性分析

利用主要农艺性状以及SSR和AFLP2种分子标记，对河北省41个大豆推广品种进行遗传多样性分析，以便为种质资源利用和创新提供依据。农艺性状聚类结果将41个材料划分为3个类群和2个特殊品种，聚类结果与材料系谱来源相差悬殊，不能反映材料间亲缘关系。SSR和AFLP数据聚类结果将41个材料划分为4个SAG（SSR and AFLP—basedgroups）分子类群。30对SSR引物共检测出135个等位变异，平均每个位点上有4．47个等位变异，SSR的遗传多样性指数（Simpson）分布范围为0．0928～0．7800，平均值为0、6442。10对AFLP引物共扩增出93个多态性标记，平均每对引物9．3个多态性标记。品种间的遗传相似系数（GS）变化范围为0．5877～0．9868，平均值变化范围为0．6732～0．7653，总体平均值为0.7237，遗传相似系数较高，说明材料间遗传变异较小。

河北省棉花品种区域试验成效与改进建议

通过河北省棉花品种区域试验资料及相关档案材料的挖掘和整理,对河北省棉花品种区域试验取得的成效和存在的主要问题进行了总结和分析。借鉴国内外品种试验的先进经验与做法,提出了河北省棉花品种区域试验在品种受理、试验类型设置、试点布局、性状测试与记载、数据分析等方面需进一步改进的建议。

应用SSR标记分析大豆种质资源的遗传多样性

利用SSR分子标记分析了119个大豆品种的遗传多样性,结果表明:30对SSR引物在119份材料中共检测出159个等位变异,平均每对引物检测到5.30个等位变异;河北省农家品种中平均每对引物检测到5.17个等位变异,育成品种4.87个,省外品种4.93个,表明地方品种的遗传多样性高于育成品种。河北省农家品种、育成品种和省外育成品种依据SSR数据获得的品种间相似系数总体平均值相近,分别为0.698、0.698、0.672,但河北省农家品种较育成品种具有较大的变化幅度。119个品种可被划分为3个类群,在一定程度上能把育成品种和农家品种分开,并反映了一定的品种地域来源。

西瓜种质资源耐低温性评价

为了明确西瓜种质资源耐低温性,为耐低温育种工作提供理论依据,对21份西瓜种质资源在人工模拟气候条件下进行冷害指数、电导率、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量的测定,并对基于被测的各项指标的结果进行了聚类分析。不同品种耐冷指数不同,其中野生西瓜材料耐冷指数最小,ZXG01315最大;供试品种中电导伤害率存在一定差异,野生西瓜的电导伤害率最小,超甜早霸母本电导伤害率最大;随低温胁迫叶绿素a/b值的变化分为降低、上升和平稳三种类型;可溶性蛋白和MDA含量随温度降低而增加;SOD和POD活性随温度降低而升高;聚类分析表明,西瓜材料分为三大类,其中类群I只包含野生西瓜;类群II、III各包含10份材料。类群与西瓜耐冷性存在一定的相关性。第一和第三类群可作为耐低温育种的育种材料。

紫菀种质资源的评价与分析

紫菀具有重要的药用价值,为我国传统常用中药材,开展紫菀种质资源的鉴定和评价,是提高紫菀产量和品质的前提和基础。通过田间性状调查和室内分析,对取自河北安国和安徽亳州的44份紫菀种质进行性状和品质评价,并对种质遗传多样性进行聚类分析。结果显示:影响种苗质量三因素的变异程度为茎毛数>茎粗>芽距,室内发芽试验结果同样显示种苗的茎毛数对发芽率的影响最大,芽距最小;不同种源紫菀间的叶宽差异不明显,不同种源紫菀间的其他性状如叶长、株高和生长势等性状都表现不同程度的变化,不同种源间的干重和紫菀酮含量差异明显,都表现出极显著水平;不同种源间叶长、叶宽和株高与生长势呈显著的正相关,干重和生长势呈显著的负相关性,紫菀的干重和紫菀酮的含量呈负相关性;根据相似系数进行的聚类结果表现出明显的地域性,该研究明确了不同地区的紫菀为适应当地的生态环境,在遗传上发生了适应性的分化、变异,这为优良品种的选择和选育提供了有利的理论依据。

高纤维强力棉花种质系苏远7235 BAC文库的构建

苏远7235是我国利用异常棉等多个野生种创造的高纤维强力棉花种质系,是开展棉花纤维品质研究的重要材料。本研究以pIndigoBAC-5(HindIII-cloning ready)为载体,构建了苏远7235的细菌人工染色体(Bacterial Artificial Chromosome,BAC)文库,该文库包含30336个BAC克隆。分析结果表明,重组克隆苏远7235 DNA插入片段为50-140 kb,平均120 kb,空载率2.1%,89.6%的克隆插入片段大于100 kb。

大豆品种资源子粒中磷含量差异研究

以239份大豆品种资源为试材，研究其子粒中全磷和无机磷含量的差异表现，分析大豆子粒中磷含量水平，并筛选高全磷、高无机磷资源材料。研究结果表明，供试239份大豆品种子粒中的全磷、无机磷含量存在极显著差异；其分布范围分别为全磷6．24～9．56g／kg，无机磷0．12～0．37g／kg；平均含量分别为7．78g／kg，0．20g／kg；无机磷与全磷含量的比值为1．39％～4．94％，平均为2．56％。同时，筛选出子粒中高全磷、高无机磷含量的大豆品种各5个，其中品种洋黄豆、高家营黑豆、绿75、郭柳条青、大毛角为高全磷材料；品种8012混-1、黄豆、白露快、平顶黄、黑大粒为高无机磷材料；

棉花抗枯、黄萎病品种苗期耐低钾种质筛选研究

本研究采用蛭石栽培和营养液浇灌的方法,确立棉花品种苗期耐低钾筛选指标,利用这些指标,评价我国88个抗枯、黄萎病棉花品种资源苗期耐低钾能力,并筛选钾素利用率高的优异种质。结果表明,株高、地上部干物重、地下部干物重、总干物重、钾利用率、叶绿素含量在不同钾浓度处理和不同品种之间均存在显著差异,可以作为棉花苗期耐低钾能力的评价指标,而叶面积在不同品种和不同钾浓度处理之间不存在差异。利用筛选出的指标对88个品种进行耐低钾评价,结果供试品种主要被分为耐低钾基因型、耐低钾中间类型和非耐低钾基因型3类,分别包括21个、58个和6个品种。

棉花分子遗传图谱构建和纤维品质性状QTL分析

以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)中棉所8号和海岛棉(Gossypium barbadense L.)Pima90-53组配衍生的214个单株的F2群体为材料,构建了包含110个SSR标记和65个AFLP标记的遗传连锁图谱。该图谱共包括42个连锁群,连锁群长度为4.5～147.3cM,包括2～22个分子标记,标记间平均距离为11.6cM,总长为2030cM,约占棉花全基因组的40.6%。应用复合区间作图法分析该组合的F2单株和F2:3家系纤维品质性状,共得到25个纤维品质数量性状基因座(QTL),其中5个与纤维长度相关,分布在Chr.21、Chr.15、LG2和LG12上,可解释表型变异的10.2%～35.8%;4个与整齐度相关,分布在Chr.21、LG9、LG18和LG12上,可解释表型变异的12.6%～36.6%;7个与马克隆值相关,分布在Chr.9、LG1、LG9、LG20和LG12上,可解释表型变异的11.5%～26.1%;7个与断裂比强度相关,分布在Chr.21、Chr12、Chr.8、LG1、LG4和LG10上,可解释表型变异的16.5%～52.8%;2个与伸长率相关,分布在Chr.9和Chr.21上,可解释表型变异的18.1%和27.1%。LG9、LG12和Chr.21上存在QTL聚集区。

中国抗枯、黄萎病陆地棉材料分子水平的遗传差异评价

采用SSR和AFLP分子标记技术,对中国不同年代培育的54个抗枯、黄萎病陆地棉品种(系)分子水平的遗传差异进行了研究。22对SSR引物和20个AFLP引物组合共扩增出446个多态性标记,每个品种平均8.26个。采用SPSS11.5软件计算欧氏距离,中国抗病品种间欧氏距离分布在5.568～11.790之间,平均值为8.906;单一品种欧氏距离平均值为8.530～10.011,高于欧氏距离总平均值的品种共10个,占品种总数的18.52%;85.55%的品种欧氏距离值分布于7.000～10.000之间,表明中国供试抗病品种群体的遗传基础较为狭窄。作为比较对照的4个国外品种间欧氏距离变化在9.055～10.724之间。国内品种与国外品种之间的欧氏距离介于6.481～12.490,82.02%的品种欧氏距离值分布于8.000～11.000之间,表明国外品种与国内品种之间遗传差异较大。基于SSR和AFLP整合数据的聚类分析,58个品种被划分为5个SAG(SSR&AFLP-basedgroups)分子类群,SAG的划分与品种系谱来源有较强的相关性。

棉花高效嫁接新方法及其应用

【目的】棉花体细胞再生植株、转基因植株、茎尖培养植株等无菌苗直接定植成活率低,在一定程度上制约了生物技术和细胞工程在棉花遗传改良等方面的应用,嫁接能够改善这一状况。本研究的目的是建立对大规模保存棉花遗传分离群体、稀有种质资源和远缘杂交不育材料具有特殊意义的高效嫁接技术。【方法】尝试用“顶插”、“劈接”和“合接”等不同方式对棉苗进行嫁接,探索新的高效棉花嫁接方法。【结果】得到高效棉花嫁接合接法。采用此法时应提前培育健壮棉苗做砧木,砧木的苗龄≥接穗的苗龄;砧木和接穗苗龄相差1～2片真叶时嫁接效果较好,接穗至少保持1片叶子。砧木和接穗为不同品种与砧木和接穗为同一品种相比,后者的嫁接成活率较高,但嫁接不受基因型的限制,各种类型的棉花材料均可嫁接。【结论】“接合法”是实用有效的棉苗嫁接法。利用此技术大规模嫁接棉花转基因植株、遗传分离群体、常规棉株等,嫁接成活率在90%～100%。

种植密度和施肥对菜用大豆产量性状的效应研究

采用2因素4水平随机区组设计,研究了种植密度和磷肥施用量对菜用大豆“绿75”产量性状的影响。结果表明,每公顷施270kg磷酸二铵能有效地增加分枝数、分枝荚数、主茎荚数、单株总荚数、单株粒重、单株粒数和小区产量。每公顷45万株的密度可提高单株荚数,但百粒重降低。不同因素间互作效应表明,每公顷施270kg磷酸和45万株密度,能增加单株的分枝数、分枝荚数、单株粒重和单株粒数。每公顷在22.5万￣45万株,施用磷肥能有效地提高单株的主茎荚数和单株总荚数。在施肥量相同时,随着密度的增加产量提高。

转基因抗虫棉农艺性状和纤维品质的遗传多样性

本研究以国内育成和国外引进的5 2份转基因抗虫棉品种(系)为材料,在河北农业大学棉花育种圃种植,调查农艺性状、测定纤维品质,基于农艺性状和纤维品质分析供试品种(系)的遗传多样性。结果表明:在9个农艺性状中,烂铃数的变异系数最大,其次为产量、有效铃数和第一果枝节位高度,变异系数最小的是衣分和果枝数。转基因抗虫棉品种纤维长度基本能够满足纺织工业需求,2 5 %跨长主要集中在2 8～30mm ;纤维比强度平均值为2 7 1cN/tex ,变幅为2 3 0～31 6cN/tex ;马克隆值的平均值为4 8,变幅为4 0～5 6。成对品种的欧氏距离变化在1 5 3～13 31之间,平均值为4 79,单一品种欧氏距离的平均值分布在3 6 2～10 5 1之间,表明不同品种之间具有一定的差异。采用离差平方和法对欧氏距离进行聚类,可以将供试品种明显地划分为2类,一类为中熟品种,另一类为早熟品种。

黄萎病菌胁迫条件下棉花叶片的蛋白质组分析

以陆地棉低酚棉品种豫无620为材料,在接种黄萎病菌后24 h、48 h和72 h提取叶片蛋白质,采用双向电泳技术研究棉花在黄萎病菌胁迫条件下叶片蛋白质组的变化。结果表明,棉苗在黄萎病菌胁迫下,24 h4、8 h和72 h三个时间的叶片蛋白质图谱与未接种对照组均存在显著差异,病菌胁迫下的棉苗叶片被诱导产生大量新的蛋白质,而且在三个时间均出现了DB1、DB2和DB3差异蛋白点。通过MALDI-TOF-MS分析和数据库检索,发现DB1、DB2和DB3分别与DEAD/H box RNA helicase、丝氨酸蛋白酶抑制剂和ODR-3蛋白具有70%、42%和85%的同源性,推测这些蛋白可能在棉花对黄萎病的抗性反应中发挥作用。

转Bt/CpTI基因棉花抗虫性鉴定与筛选

以国内育成和国外引进的52个转Bt/CpTI基因棉花品种(系)为材料,在河北农业大学棉花育种圃种植,采用室内生物鉴定方法,研究供试转基因棉花的棉铃虫抗性和甜菜夜蛾抗性,并进行抗虫性筛选。结果表明:国内育成的品种(系)在棉田二代棉铃虫危害期对棉铃虫的抗性不低于国外引进的品种(系);在三代棉铃虫危害期对棉铃虫的抗性,国内育成的品种(系)还略高于国外引进品种。新棉33B对甜菜夜蛾表现高抗,其他品种抗性一般。转Bt和CpTI的双价抗虫棉对甜菜夜蛾幼虫的抗性不高。根据供试品种(系)的抗虫性鉴定结果,筛选出SGK321等15个在二代、三代棉铃虫危害期对棉铃虫表现高抗的品种(系)和兼抗棉铃虫、甜菜夜蛾的新棉33B。

棉花精氨酸脱羧酶基因GhADC1克隆与表达分析

以抑制性消减杂交(SSH)文库序列为基础,采用生物信息学和RT-PCR方法从陆地棉中克隆出精氨酸脱羧酶基因,命名为GhADC1,GenBank登录号为KC851856。该基因全长2954 bp,其中5'非翻译区477 bp,具有多个参与胁迫响应的顺式作用元件和一个编码8个氨基酸的微型编码序列(uORF);主编码区(mORF)2181 bp,共编码726个氨基酸,其中N端具有叶绿体定位信号肽。推测的GhADC1蛋白具有PLP结合位点及Orn/Dap/Arg脱羧酶的信号位点,属于典型的III型PLP依赖型精氨酸脱羧酶家族成员。荧光定量RT-PCR结果表明,正常条件下,GhADC1在叶片中表达量高于茎和根部组织,且在抗黄萎病品种冀棉20中的表达水平高于耐病品种中521;黄萎病菌胁迫能够快速诱导抗病品种根部GhADC1表达,而在耐病品种中未见明显差异,推测在抗病品种中GhADC1可能参与根部对黄萎病菌胁迫的早期应答。

海岛棉品种抗黄萎病基因SSR标记的验证及克隆

以陆地棉与海岛棉杂交组合中棉所8号×Pima90-53 F2群体的100个单株和邯208×Pima90-53 F2的131个单株为材料,在条件可控的培养室鉴定抗病性,进行海岛棉黄萎病抗性基因连锁SSR标记(BNL3255-208)分析,进一步检验该标记的应用价值,并对该标记进行克隆、测序。结果表明,2个组合的F2群体中抗病、感病植株比例经x2c适合性测验均符合3∶1分离比例;中棉所8号×Pima90-53 F2的79个抗病单株中有70株检测出BNL3255-208标记,抗病单株中有该标记的百分率为88.6%,邯208×Pima90-53 F2的100个抗病单株中有85株检测出BNL3255-208标记,抗病单株中有该标记的百分率为85.0%。通过回收BNL3255-208片段,并进行克隆和测序,表明该标记是一条长211bp、含10次TG重复的片段,该标记为辅助选育抗病品种奠定了基础。

棉花抗黄萎病基因的分子标记辅助选择研究

利用与海岛棉抗黄萎病基因连锁的SSR分子标记BNL3255-208,对海岛棉(Gossypium barbadense L.)品种‘Pima90-53’与陆地棉(G.hirsutumL.)品种‘中棉所8号’的杂交组合后代进行了分子标记辅助选择。抗性鉴定结果表明:50个F2植株中,初步筛选到带有抗黄萎病基因分子标记的植株36株;在光温可控的培养室内,BC1F1抗病单株中89.4%的单株扩增出特异的SSR标记,该特异片段的分子长度208bp,且重复性好,稳定性高,平均选择符合率达84.0%。表明该分子标记在检测黄萎病抗性基因和辅助选择育种方面是有效的。

RNA干涉技术与棉花高油育种

棉子脂肪酸既是重要的食用油,又是重要的工业原料。但是关于棉子遗传改良的研究报道甚少。研究表明,PEPcase和ACCase的相对活性决定种子的蛋白质与油脂的含量,应用RNAi技术抑制PEPcase催化活性,可以提高脂肪酸总量。本文概述了棉花油分与RNAi技术的研究现状,并阐述了应用RNAi技术改良棉花高油分育种的技术路线。