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。

河北省小麦品种基于农艺性状的遗传多样性分析

为明确河北省小麦品种遗传多样性的基础和历史演变,本研究以所收集的该省近60年来审(认)定的125个小麦品种为研究材料,以8个农艺性状为基础进行了遗传多样性分析。结果表明:河北省小麦品种农艺性状变异比较丰富,以每穗不孕小穗数的变异系数最高(52.63%),其次为单株粒重和有效分蘖数,每穗小穗数的变异最小;多样性指数从20世纪70年代的1.62增加到目前的1.89,平均值为1.76,但略低于其他省份。在上述分析基础上,用最长距离法可将125份材料聚为3大类,其中80.8%(101个)的品种归入第3大类,主要为20世纪90年代以后的品种。这说明该省小麦品种遗传多样性在逐步提高的同时,其遗传基础仍需进一步拓宽。

美国花生微核心种质资源纯化系的引进与表型评价

花生种质资源是花生新品种选育和重要农艺性状遗传研究的基础材料。引进国外优异花生种质资源,并对其进行鉴定和评价对发掘优良花生种质、丰富我国花生资源遗传多样性以及合理利用种质资源进行遗传改良具有重要意义。本研究于2014-2015年连续2年在河北保定对104份引进的美国花生微核心种质资源纯化系进行了农艺性状考察和抗病性鉴定。鉴定结果表明,美国微核心种质纯化系多为匍匐型,主茎高变异范围为24.50~89.50 cm,侧枝长为39.37~99.23 cm,单株果数和单株果重分别为8.75~46.33个和8.49~29.54 g,百果重为80.76~216.72 g,单株粒数为18.25~58.00个,单株粒重为9.89~33.36 g,百仁重为25.52~74.18 g,出仁率为52.58%~76.08%。抗病性鉴定表明,部分美国微核心种质资源纯化系高抗褐斑病和网斑病,性状优良。该研究结果为花生新品种选育与遗传研究提供了优异材料和参考信息。

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。

棉花抗枯黄萎病品种耐低磷种质筛选

采用蛭石栽培和营养液浇灌的方法,研究棉花品种耐低磷筛选指标,利用这些指标对88份棉花抗枯、黄萎病品种进行磷素利用率极端基因型的筛选。结果表明,株高和根冠比在不同品种和不同磷浓度处理之间无显著差异,而棉苗干物重、地上部鲜重、总叶面积、叶绿素含量、地上部干物重及磷利用率在不同磷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磷能力的评价指标。利用这些指标对棉花抗枯、黄萎病品种进行了分析。聚类结果将88个品种主要分为耐低磷基因型和非耐低磷基因型两大类,分别包括25个和55个品种。其中,中棉所21、中99和陕棉11属于耐低磷的极端基因型。

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.

甘草野生种群遗传多样性的AFLP分析

【目的】甘草具有重要的药用、工业和生态价值,目前处于濒危状态,进行遗传多样性研究可以为甘草资源的保护和利用奠定基础。【方法】利用AFLP分子标记对来自中国甘草主产区的16个野生种群共320个单株进行遗传多样性研究。【结果】(1)利用15对AFLP引物共扩增出759条谱带,其中多态性谱带527条,多态性条带百分率为69.43%;(2)Nei’基因多样性指数为0.13～0.19,种群总体多样性指数为0.25;Shannon多态性信息指数的变异范围在0.19～0.28,总体为0.39;宁夏地区甘草种群遗传多样性水平最高,甘肃酒泉种群的遗传多样性水平最低。(3)AMOVA分析表明甘草种群间的遗传变异占总变异的18.64%,种群内变异占67.16%。利用UPGMA聚类可将供试16个群体划分为3类,聚类结果表现出明显的地域性。【结论】该研究明确了中国野生甘草遗传多样性处于中等偏下水平,种群内广泛的变异能够为野生资源保护和良种选育提供理论依据。

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。

海岛棉GbHyPRP1克隆及其转基因拟南芥抗黄萎病验证

在对黄萎病菌胁迫处理的海岛棉Pima 90-53根组织全长c DNA文库分析中,筛选到一个与黄萎病胁迫相关的杂合富含脯氨酸蛋白(hybrid proline-rich protein)基因,将其命名为Gb Hy PRP1。该基因c DNA序列全长1747 bp,开放阅读框945 bp,编码一个由314个氨基酸残基组成的蛋白,包含信号肽、N端富含脯氨酸域及C端Pollen Ole e I域。同源序列分析显示,Gb Hy PRP1与来自雷蒙德氏棉、陆地棉和亚洲棉的Hy PRP1蛋白序列相似性最高,分别为95.95%、93.87%和91.34%。q RT-PCR分析结果显示,受黄萎病菌胁迫后海岛棉根部Gb Hy PRP1表达显著下调。将Gb Hy PRP1基因克隆至植物超表达载体,农杆菌介导转化拟南芥获得转基因植株。病指统计分析表明Gb Hy PRP1过量表达显著降低了拟南芥对黄萎病的抗性。据此推测Gb Hy PRP1参与棉花抗黄萎病,可能是一个重要的负调控因子。

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。

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。

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。

抗病、抗虫、高产棉花新品种农大601

农大601是河北农业大学利用自育品种农大32为母本,自选品系农大20为父本,经过有性杂交选育而成的高产、多抗棉花新品种。2005—2006年进行品比试验,籽棉与皮棉分别比对照平均增产25.49%和23.53%;2009—2010年参加河北省中南部春播棉组区域试验,籽棉与皮棉比对照分别平均增产5.13%和5.65%;2011年进行河北省中南部春播棉组生产试验,籽棉和皮棉分别增产7.52%和10.05%。区域试验鉴定为高抗枯萎病、抗黄萎病、抗棉铃虫品种。2012年2月通过河北省农作物品种审定委员会审定(编号:冀审棉2012001号)。

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。

优质、高产转基因抗虫棉杂交种农大棉10号的选育

河北农业大学棉花育种研究室以自选品系农大372为母本,农大156为父本选育而成的优质、高产杂交棉新品种农大棉10号。2013年7月通过山西省农作物品种审定委员会审定(编号:晋审棉2013002号),2015年5月通过河北省农作物品种审定委员会审定(编号:冀审棉2015007号)。本文主要介绍了该品种的选育过程,主要特征特性,产量表现,纤维品质及栽培技术要点。

高产、抗病、优质转基因抗虫棉杂交种农大KZ05

1选育过程 农大KZ05是由河北农业大学以农大372和农大20为双亲杂交育成。2002年配制杂交组合（农大372×农大20）,2003年进行产量比较试验,并进行抗病性鉴定,初步表现出高产抗病等优良特性。2004-2005年继续与其他组合一起进行产量比较试验,同时进行抗病鉴定、品质测试,2006年进行异地适应性鉴定。2007年申请转基因生物安全评价,2008年获得转基因生产应用的安全证书,2009年参加河北省中南部春播棉组区域试验预备试验。2010—2012年参加河北省中南部春播棉组区域试验和生产试验，2013年4月经河北省农作物品种审定委员会审定（冀审棉2013006号）。

黄萎病菌诱导下陆地棉抗病品种SSH文库的EST分析

对已构建的黄萎病菌诱导下陆地棉抗病品种冀棉20SSH文库的800个阳性克隆进行了检测和筛选,将插入片段大于400bp的克隆测序,获得非重复克隆的EST序列203条。通过同源比对和序列相似性分析,共有170条ESTs与已知基因同源。将获得的ESTs按比对推测的功能进行分类,主要包括代谢、防御、胁迫、信号转导、核糖体蛋白、细胞结构、细胞发育、能量、渗透调节以及蛋白质合成与分解等10类。功能未知的ESTs也占有不小比例,达16.26%。共发现66条与抗病相关的ESTs,约占全部ESTs的33%。这些与抗病相关的同源序列涉及到与防御、次生代谢、胁迫及信号转导有关的基因,表明当黄萎病菌侵染棉花后,植物体内发生了一系列的反应,抗黄萎病是一个多途径作用的复杂过程。

基于表达谱分析陆地棉DUF642基因家族抗逆功能

【目的】DUF642(Domain of unknown function 642 genes)是1个未知功能基因家族,在植物逆境胁迫响应中发挥重要作用。本研究旨在分析其在棉花抗逆反应中的功能。【方法】基于陆地棉基因组数据,系统地鉴定DUF642基因家族。利用生物信息学方法分析基因结构、理化性质、亚细胞定位、亲缘关系、启动子顺式作用元件等。应用转录组数据和实时定量聚合酶链式反应技术分析该家族基因在不同组织和多种逆境(冷、热、干旱、盐和黄萎病菌)胁迫下的表达规律。【结果】陆地棉基因组中包含23个DUF642基因,分布于14条染色体和1条Scaffold;编码的蛋白含有1~2个保守的DUF642结构域,多定位在细胞膜。DUF642家族基因可分成4个亚组,在进化上相对保守。DUF642基因具有较为广泛的组织表达类型,其中根和叶中表达较高。通过启动子和胁迫表达分析,推测GhDUF642-09参与棉花抗盐胁迫;GhDUF642-08和GhDUF642-19参与棉花抗黄萎病;GhDUF642-02、GhDUF642-14和GhDUF642-17参与棉花生长发育和抗逆胁迫。【结论】本研究结果为进一步研究DUF642基因家族功能和棉花抗逆分子机制提供了重要的理论依据。

转phyA基因棉花纯合株系筛选及其对土壤有机磷的利用能力

为了获得转植酸酶基因(phyA)棉花高代纯合株系并验证其利用土壤中有机态磷的能力,对实验室获得的转phyA基因T4代材料进行了PCR筛选,在水培条件下研究了纯合株系植株根际分泌的植酸酶活性,并在田间进行了植株磷含量和棉花产量性状分析。结果表明,在PCR筛选的4个株系中,有2个株系为纯合株系,其后代均为PCR阳性植株。在以植酸盐为唯一磷源条件下,高表达phyA的转基因株系的植酸酶活性较野生型增加了1.5倍,不同生育时期转基因株系植株叶片磷含量中L6株系增加最多,苗期、现蕾期、花铃期和吐絮期分别增加了4.5%,5.95%,5.45%和8.73%。

不同花生品种抗旱性鉴定及抗旱指标评价

本研究旨在筛选出抗旱性强的花生品种,为开展花生抗旱品种选育和抗旱基因的功能验证提供研究基础。在干旱胁迫及对照处理下,通过对13份花生品种生理指标和表型的测定和分析,筛选抗旱指标,鉴定品种抗旱性。结果表明,各指标间均存在不同程度的相关性,相关系数在0.0700.683之间;13个花生品种的CDC值和D值整体趋势一致;主成分分析表明,总生物量、可溶性糖等6个公因子可反映花生抗旱性89.97%的原始数据信息量;聚类分析在阈值为5时,把13个品种分为4个类群(较强抗旱、中等抗旱、敏感和高感品种),其中L147和L149具有较强抗旱能力。试验结果表明,总生物量、相对含水量、POD、可溶性糖可作为花生抗旱性快速鉴定指标。筛选出抗旱性较强的品种为L186、L147、L221和L149。