锦葵科作物SSR标记在玫瑰茄中的通用性分析

【目的】丰富玫瑰茄(Hibiscus sabdariffa L.)SSR分子标记的种类和数量,验证锦葵科作物SSR标记在玫瑰茄中的通用性,进而分析玫瑰茄的遗传多样性。【方法】选取锦葵科红麻、棉花、黄秋葵和木槿等4种作物共62对SSR引物(木槿17对,其他各15对),对8份不同来源的玫瑰茄种质进行多态性分析。【结果】62对SSR引物中有58对具有通用性,占比为93.5%;通用性引物中有48对具有多态性,占比为82.8%;这些引物共扩增出246条条带,其中多态性条带239条,占比97.2%。同时,棉花有14对SSR引物具有多态性,多态性引物比率最高,达86.7%;其次是木槿,有82.4%的引物具有多态性,且其引物多态信息含量值(PIC)最高,为0.685;而黄秋葵和红麻多态性引物比率较低,分别为73.3%和66.7%。另外,聚类分析结果表明,在相似系数0.49处可将8份玫瑰茄种质分为3个各具特点的亚类,其中19FZ-76被单独聚为一类,表明这一种质与其他7份种质亲缘关系最远,遗传差异最大,聚类结果与其表型性状表现一致;而来自缅甸的19FZ-74和漳州本地种遗传相似系数最高,说明这两份种质的亲缘关系较近,遗传差异较小,表明我国福建种植的玫瑰茄品种与东南亚的品种有较近的血缘关系,有可能从东南亚引种而来。【结论】锦葵科作物的SSR引物在玫瑰茄中具有较好的通用性,筛选出的SSR标记可为玫瑰茄品种鉴定、亲缘关系分析、遗传图谱构建等遗传学研究提供可靠方法。

麻类作物组织培养及遗传转化研究进展

概述了国内外红麻等麻类作物快速繁殖、花药培养、原生质体培养、体细胞胚发生、器官发生等几个方面的组织培养以及遗传转化的研究进展,并对存在的问题进行了讨论,提出了进一步研究的一些见解,以期为促进麻类组织培养及遗传转化研究提供科学依据。

基因组学在作物抗逆性研究中的新进展

自然环境中各种生物和非生物胁迫是影响作物产量的巨大威胁。随着现代分子生物学的发展,从分子水平研究作物抵御逆境的机理已成为生态农业研究的一个重要任务,分子遗传学与生态学的整合诞生了生态基因组学即用基因组学的技术和手段研究生态学领域的问题。基因组学按其研究内容分为功能基因组学、结构基因组学和比较基因组学,本文从这3方面分别阐述了作物抵抗生物胁迫和非生物胁迫的生态基因组学研究进展,总结了基因组学在植物抗逆性研究中的一些新技术和新手段,特别是基于近几年发展起来的二代深度测序所带来的一系列高通量的检测方法与结果。①功能基因组学包含转录组学、表观遗传学、蛋白组学、相互作用组学、代谢组学和表型组学,本文侧重从植物抗逆的功能基因表达水平上的研究展开,重点探讨了转录组学和表观遗传学在植物抗逆研究的新进展,介绍了一些转录组学和表观遗传学研究技术,如基因芯片技术、RNA测序技术、SAGE、cDNA-AFLP、SSH、亚硫酸盐法、ChIP-Chip、ChIP-seq等;例举了一些转录因子基因家族在植物抗逆反应中的作用,总结其作用共性,结果表明不少抗逆基因受到胁迫后基因转录激活上有一定相关性,大多受激素信号转导途径所调控,很多抗逆途径最终都涉及到ABA信号传导通路并与衰老相关;植物的抗逆性受多个信号通路调控,对同一逆境响应常常需要不同的转录因子共同参与,而同一转录因子也有可能参与2个以上的不同抗逆反应;表观遗传学则指在不改变基因序列前提下,对DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰及小RNA介导的信号传导等,有证据表明其存在遗传印记作用。②结构基因组学主要利用QTL定位和DNA测序技术,确定植物基因组的遗传图谱和物理图谱,二代深度测序平台的建立使许多植物的全基因组测序成为可能。迄今为止,已有超过40种植物完成全基因组测序,越来越多的植物全基因组计划正在实施中或预计实施。③比较基因组学是基于功能基因组学和结构基因组学进而比较不同物种或不同群体间的基因组差异和相关性的研究,可分析逆境响应相关基因在进化过程中及在地理位置分布中的作用和意义,也同时为QTL定位及功能基因组学研究提供丰富信息。此外,还简要介绍并列举了一些网络共享作物抗逆的生物信息资源数据库。虽然基因组学在如何正确处理海量数据等问题上还存在瓶颈,但它提供的大量作物抗逆方面的基因组信息已为植物抗逆研究提供了众多线索与依据,为今后改良作物抗逆性的遗传育种工作带来了新启示。

主要麻类作物的ITS序列分析与系统进化

比较主要麻类作物和测序植物间的ITS序列,可明确它们间系统位置和进化关系。本研究采用PCR扩增和搜索Gen Bank数据库,获得32份麻类作物和11份测序作物的核糖体内转录间隔区(internal transcribed spacers,ITS)序列,利用MEGE软件分析ITS长度、G+C含量与同源性百分比差异。结果表明,黄麻属、红麻属、苎麻属和亚麻属的ITS基本序列全长分别为963、939、658和686 bp;G+C含量分别为57.87%、58.03%、59.05%和53.75%。黄麻属变异区域集中在220~386 bp间,红麻属变异区域集中在2个区段(206~347 bp,599~713 bp),苎麻属ITS变异区域分布在4个区段(158~163 bp、193~199 bp、288~333 bp和681~688 bp),亚麻属ITS变异区域分布在5个区段(219~229bp、235~240 bp、427~432 bp、468~484 bp和588~594 bp)。系统位置分析表明,红麻属与棉花亲缘关系最近,黄麻与棉花亲缘关系较近;亚麻与苎麻各为一小支。系统位置分析与传统的植物分类结果较一致。研究主要麻类作物比较基因组学时,红麻、黄麻可参考棉花,苎麻可参考杨树或蓖麻。推测红麻属的进化时间约为33.7百万年前(million years ago,MYA),黄麻属约为65.3MYA,苎麻属约为67.5MYA,亚麻属约为90.5MYA。主要麻类作物进化时间越久,同属不同种之间ITS变异区段越多。

棉麻纤维作物雄性不育研究进展及展望

棉麻是我国重要天然纤维作物。本文对我国棉麻作物雄性不育的类型、雄性不育的选育及雄性不育的机理等研究进展进行了综述,并讨论了棉麻作物雄性不育研究发展方向与杂种优势利用有关问题,同时提出了雄性不育系选育的思路。

作物青枯病研究进展

综述了作物青枯病病原菌的分类、分子生物学和致病机制;从抗性鉴定、抗病机制和抗性遗传三方面概述了目前作物青枯病抗性研究情况;并介绍了化学防治、生物防治和抗病品种培育三种青枯病防治的主要措施。

利用ILP标记分析水稻籼粳杂交亲本和衍生系的籼粳分化

【目的】揭示水稻籼粳杂交亲本和衍生系的籼粳分化度,为培育实用型籼粳亚种间杂交稻提供理论和实践依据。【方法】以通过不断聚合和累加不同广亲和基因与恢复基因的方法,历时21年,4个育种阶段,涉及18个籼粳杂交亲本和39个衍生系为研究材料,采用籼粳特异ILP分子标记(水稻内含子长度多态性分子标记)和程氏形态指数法进行籼粳分化度检测。【结果】57个供试材料基因组DNA在所检测位点上均存在籼粳分化。18个亲本共检测出4个粳稻、5个偏粳、8个偏籼和1个籼稻类型。在18个亲本中,明恢63和9308的粳稻成分分别为12.50%和33.33%;粳型恢复系C418的粳稻成分仅有31.25%。39个籼粳杂交衍生系共检测出1个粳稻、11个偏粳、20个偏籼和7个籼稻类型。其中,粳型衍生系明恢502的粳稻成分仅占10.42%。ILP标记法与形态指数法判定籼粳分类结果的吻合度较好,粳稻成分指数、籼稻成分指数与程氏指数综合值的相关系数分别为r=0.794**和r=-0.7662**。【结论】ILP标记具有准确检测籼(粳)成分比例的功能;研究籼粳分化可以合理解释籼粳型恢复系配组的杂交稻表现明显杂种优势的原因,对有效利用籼粳亚种间优良基因具有重要作用。

新质源(CMS-FA)杂交稻产量相关性状的遗传效应与杂种优势分析

【目的】研究水稻新质源(CMS-FA)不育系和恢复系的产量相关性状遗传效应和杂种优势水平,评价新型细胞质源杂交稻亲本的育种潜力。【方法】采用不完全双列杂交设计,以新质源(CMS-FA)杂交稻系统的5个不育系为母本,5个恢复系为父本配制25个杂交组合,种植亲本和F1获得产量相关性状的试验数据。利用加性-显性遗传模型和MINQUE(1)法对10个产量相关性状遗传方差分量比率、遗传率、亲本加性效应和组合显性效应以及杂种优势进行剖析。【结果】新质源杂交稻产量相关性状同时受加性效应和显性效应的控制,单株穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率、千粒重、剑叶长和生育期等性状以加性效应占主导,单株产量、株高和穗长等性状则以显性效应控制为主;狭义遗传率以千粒重表现最高,生育期次之,单株产量最低;加性效应最好的不育系是金农2A,恢复系是金恢3号和金恢1号;显性效应最强的4个组合为金农2A×金恢5号、金农2A×金恢2号、金农4A×金恢5号和金农5A×金恢5号;单株产量、株高、穗长3个产量相关性状F1具有很强的群体平均优势(7.351%—16.330%)和群体超亲优势(4.233%—10.507%),强优势组合杂种优势可达10.307%—49.462%。【结论】供试不育系以金农2A较好,恢复系以金恢3号和金恢1号最好,金恢5号在配制生育期较短的杂交稻高产组合中是一个很好的亲本。

烟草种质资源遗传多样性的IRAP和ISSR标记比较分析

采用IRAP和ISSR两种分子标记方法,对国内外28份烟草种质资源进行聚类分析,并对两种方法的结果予以比较。结果如下:(1)用IRAP方法对供试材料进行PCR扩增,共得到214条条带,其中187条具有多态性,多态性比率达87.4%。当L1取值0.495时,可将28份材料划分为3个类群;L2取值0.34时,又可将第3类群划分为3个亚类群和3个单一品种组成的独立个类;(2)用ISSR方法进行PCR扩增时,共得到334条条带,其中250条有多态性,多态性比率为75%。当L1取值0.41时,可将28份烟草种质划分为2个类群和2个独立个类Coker176、BaSm aUovina,第一类群(Ⅰ)为来自美国的两个品种RG11和K730,其它24个品种为第二类群(Ⅱ);(3)IRAP和ISSR两种方法的相关系数为0.823(r0.01=0.478),说明这两种方法的结果高度相关,均可用来进行烟草种质资源遗传多样性的分析。用IRAP方法得到的品种间遗传相异系数(GD)平均为0.423,高于ISSR方法,而且条带更稳定、多态性比率更高,更易揭示不同品种材料的遗传差异。

蓖麻遗传资源产量与品质性状主成分聚类分析及其评价

以国内外引进的75份蓖麻种质资源为材料,在对株高、果穗长、含油率、单株有效穗、单株蒴果数和单株种子产量等6个农艺性状进行相关分析的基础上,进行了主成分聚类分析.结果表明,前3个主成分累计贡献率达83.45%.其中,第1主成分为产量构成因子,贡献率为58.41%;第2主成分为含油率构成因子,贡献率为13.87%;第3主成分为株高构成因子,贡献率为11.17%.主成分系统聚类分析表明,当欧氏距离取值D=2.49时,可把75份蓖麻种质资源分成四大类群,在杂交育种上可根据不同类别的特点加以利用.

蓖麻品种遗传多样性与亲缘关系的SRAP分析

利用SRAP技术对81份蓖麻品种材料亲缘关系进行了分析,实验选用20对SRAP引物组合,在81份蓖麻材料中共扩增出263条带,多态性条带计214条,多态性条带比率(PPB)为81.37%,遗传相似系数变幅范围在0.32558～0.92973,显示了蓖麻品种的遗传多样性较丰富。从分子聚类结果分析表明,在相异系数0.43为阈值时,可将81份蓖麻材料分为4个类群L1-1、L1-2、L1-3和L1-4;若在相异系数0.287为阈值时,又可将L1-4大类群分为两个亚类群L2-1和L2-2。从聚类图得知,聚在同一亚类群的蓖麻品种大多数所处的地域相近或者是由同一育种单位所选育,其类内的品种基因型遗传相似系数较高,类间的品种遗传差异相对较大,该分子聚类树状图可为蓖麻栽培种种质资源遗传多样性与亲缘关系在育种的利用上提供科学依据。

影响糯稻直链淀粉含量的QTL及效应分析

【目的】直链淀粉含量是影响糯稻品质的关键性状,旨在剖析其遗传基础对稻米品质改良的重要意义。【方法】构建‘品糯R191/金贵丝苗//金贵丝苗///金贵丝苗’的BC_(2)F_(4)和BC_(2)F_(5)回交遗传世代群体,在携带wxwx基因的遗传背景下,采用集团分离分析法,利用GSR40K水稻基因芯片对双亲和高、低池群体进行SNP分型,并根据分析结果锚定影响稻米直链淀粉含量的候选基因。【结果】定位到控制直链淀粉含量的2个候选基因区段,位于5号染色体0.04~0.37 Mb和12号染色体17.53~24.09 Mb。从12号染色体候选区间中筛选出14对具有多态性的SSR标记和SNP标记,利用QTL IciMapping软件构建遗传连锁图,在3种环境及不同世代下,采用完备区间作图法(Inclusive composite interval mapping,ICIM)进行QTL定位,在N21774~A24633区间检测到影响直链淀粉含量的QTL qAC12,区间距离为3.46 Mb,对直链淀粉含量贡献率均值为14.10%,加性效应值为-0.11。对5号染色体末端的候选QTL分析上,通过预测区间标记ZcI5_167的基因分型结果,并结合表型估算,该QTL qAC5对直链淀粉含量表型贡献率为9.83%,加性效应值为0.156。【结论】稻米直链淀粉含量不仅受Wx基因调控,还与其他QTLs基因密切相关。挖掘并分析其遗传基础,对水稻新品种品质育种具有重要意义。本研究定位到12号和5号染色体上影响糯稻直链淀粉含量的微效QTL,有助于糯稻直链淀粉含量的分子标记辅助选择,对降低糯稻的直链淀粉含量,提高糯稻稻米品质具有较好的实用价值。

水稻生长发育多效基因DDF1的遗传分析与基因定位

植物中存在许多多效性基因,它们在调控植物的营养生长与生殖发育过程中起着关键性作用。文章在籼稻育种材料中发现了一个植株显著矮化且花器官明显变异的突变体ddf1(dwarf and deformed flower 1)。遗传分析表明,该突变体由单基因隐性突变所致,这说明该基因是一个同时控制营养生长和生殖发育的多效性基因,暂命名为DDF1。为了定位该基因,将ddf1杂合体与热带粳稻品种DZ60杂交,建立了F2定位群体,利用水稻RM系列微卫星标记,通过混合分离分析(BSA)和小群体连锁分析,将DDF1初步定位在水稻第6号染色体RM588和RM587标记之间,与两标记的遗传距离分别为3.8 cM和2.4 cM。进一步利用已经公布的水稻基因组序列,在初步定位的区间内开发新的SSR标记,将DDF1定位在165 kb的区间内。该结果为克隆DDF1奠定了基础。

籼型杂交水稻主要品质性状遗传力和配合力分析

以5个不育系和5个恢复系为材料,采用不完全双列杂交设计研究水稻25个主要品质性状配合力和遗传力的表现规律。结果表明:米质性状一般配合力差异达显著或极显著水平,一般配合力基因型方差占遗传总方差的比重显著大于特殊配合力占遗传总方差的比重;粒长、垩白粒率、垩白度、碱消值和胶稠度等受不育系影响较大,糙米率、精米率、整精米率和直链淀粉受恢复系影响较大;各性状狭义遗传力大小顺序为:垩白粒率>垩白度>粒长>整精米率>碱消值>直链淀粉含量>精米率>糙米率>胶稠度;亲本EF14A和福恢2108在改良组合米质方面有一定的利用价值。

水稻籼粳杂交衍生系创新效果评价与利用

采用不断聚合和累加不同有利基因的方法,历时21年4个选育阶段,进行水稻籼粳杂种优势利用的育种实践.育成了32个水稻籼粳杂交衍生系,试图评价衍生系创新的效果及在实用型亚种间杂交稻改良中的有效利用.通过对水稻籼粳杂交衍生系创新过程和主要产量相关性状的鉴定与分析,认识到水稻籼粳杂交衍生系的创新是一个逐步认识与改良的育种实践.第一,在育种的早期阶段,应聚合多个广亲和基因与恢复基因,并重视分蘖力、千粒重及落粒性状的选择;中期阶段是解决生产实用性问题,改良农艺性状和籽粒充实度;实用阶段是达到推广应用的目标.第二,籼粳交恢复系后代选择技术不同于常规选择法.有效的选择法是用籼粳交恢复系后代与多种类型胞质不育系进行广泛测配.第三,扩大双亲籼粳遗传差异,在恢复系综合性状改良的基础上适度增加粳稻成分,可提高杂种优势.第四,通过有利基因的不断聚合和累加,优良株型和高产、优质、抗逆性和适应性相结合是选育实用型强优势籼粳亚种间杂交稻的育种策略与技术.

25份普通烟草种质资源遗传多样性的SSR标记分析

利用14对多态明显、条带清晰的烟草SSR引物,对25份烟草种质资源进行亲缘关系与遗传多样性分析.在14个SSR位点上,共检测到97个等位基因,平均每对引物等位基因数为6.9个.引物的多态信息量(PIC)值为0.53-0.815,鉴别能力良好.25份烟草种质间的遗传相似系数(GS)为0.701-0.959,平均值为0.787.聚类分析表明,25份普通烟草种质间的遗传差异与其品种特性、调制类型、地理来源的差异没有必然联系,但能较好地反映烟草种质间亲缘关系的远近.

黑米亲本总黄酮与花色苷配合力及遗传力分析

[目的]分析黑米亲本总黄酮、花色苷含量的配合力和遗传力,为高活性成分黑米两系杂交稻亲本的选育及强优势组合的选配提供理论依据。[方法]以6个不育系、5个恢复系,按6×5不完全双列杂交(NCII)模式对总黄酮、花色苷含量进行配合力及遗传力进行分析。[结果]总黄酮、花色苷含量的配合力方差显著差异;总黄酮、花色苷含量的性状受组合特殊配合力与亲本一般配合力控制,一般配合力所占的比重较大;两系不育系D38S、D40S,恢复系R48、R92都有较高的一般配合力,所配组合D38S/R92、D40S/R48的特殊配合力都很大;花色苷含量的性状受不育系影响更大;总黄酮、花色苷含量的广义遗传力与狭义遗传力均较高,花色苷含量的狭义遗传力大于总黄酮含量。[结论]总黄酮、花色苷含量性状存在加性效应和非加性效应,亲本基因的加性效应对这两个性状的形成起主导作用,这两个性状遗传力高,可在育种早期世代进行选择以提高育种效率,D38S、D40S、R48、R92是富集总黄酮、花色苷的优异亲本,应用前景较好。

水稻长穗大粒RIL群体产量、穗部和谷粒性状的遗传分析

为探讨水稻长穗大粒特异种质产量相关性状的遗传机制,以自育的一个水稻长穗、大粒品系FJCD与偏籼型三系恢复系密阳46通过杂交和单粒传法构建的含有130个品系的重组自交系群体(RILs)F9代为材料,采用植物数量性状的主基因+多基因混合遗传模型及其相应的统计方法,对水稻18个产量、穗部和谷粒性状进行遗传分析.结果表明,谷粒厚和谷粒宽厚比2个性状符合多基因遗传,无主基因存在,千粒重性状符合1对主基因+多基因遗传,谷粒宽性状符合3对主基因+多基因遗传,其他14个性状均符合2对主基因+多基因遗传.以主基因遗传率为主的性状包括单株谷重、结实率、每丛有效穗数、穗长、一次枝梗数、一次枝梗总长、二次枝梗总长、谷粒长宽比、谷粒宽;以多基因遗传率为主的性状包括谷粒长和谷粒长厚比.其中,千粒重和谷粒宽2个性状可能含有效应较大的主效QTL.

我国杂交水稻相关性状配合力、遗传力研究进展

水稻是世界1/4人口赖以生存的主食,也是我国第一大粮食作物。本文介绍作物配合力、遗传力定义,论述杂交水稻主要农艺性状配合力、遗传力等方面的研究进展,详细介绍了杂交水稻品质性状配合力、遗传力的研究概况,并对水稻配合力、遗传力相关研究发展现状进行分析和展望。

圆果黄麻纤维素合成酶基因CcCesA1的克隆及利用反义载体转化拟南芥

以圆果黄麻(Corchorus capsularis L.)"179"茎部韧皮为材料,利用同源克隆和RACE技术,克隆黄麻纤维素合成酶基因CcCesA1 5′端500 bp序列外的全部cDNA。其序列长度为2529 bp,编码627氨基酸残基,经Blast基因比对和蛋白质结构分析,确定是黄麻纤维素合成酶基因。半定量RT-PCR分析表明,CcCesA1在植株不同部位表达量具组织差异性,依次为茎部韧皮>根>叶>顶芽>麻骨。利用CcCesA1基因部分cDNA序列和3′UTR区,构建黄麻CcCesA1基因反义载体,用测序验证的阳性质粒转化模式植物拟南芥。Southern杂交结果表明,外源基因以单拷贝方式整合进入基因组,转基因拟南芥生长严重受阻,植株变得矮小且茎部易弯曲倒伏,角果数量变少,长度变短,纤维素含量有不同程度的降低,本研究结果表明,所克隆的黄麻CcCesA1基因除了参与植物其他生理代谢过程外,还参与纤维素的生物合成。