经济遗传值在甘蔗选育种应用研究系列(Ⅵ)甘蔗第九轮国家区域试验品种评价

以第九轮国家区试的10个甘蔗品种为材料,通过2年新植、1年宿根试验,对蔗茎产量、甘蔗蔗糖分、甘蔗纤维分3个重要经济性状进行了经济遗传值(Economic genetic values,EGV)分析,并据品种对花叶病和黑穗病的抗性等级对EGV加以校正。结果表明:产量表现较好的品种有‘德蔗03-83’、‘福农1110’;甘蔗含糖量表现较好的有‘福农1110’、‘福农0335’、‘德蔗03-83’及‘柳城05-136’;参试品种中,‘福农1110’、‘柳城05-136’、‘闽糖01-77’和‘德蔗03-83’经济遗传值表现为正,其中‘福农1110’和‘柳城05-136’表现最为突出,分别为165.86元和145.24元。该评价结果与利用农艺性状评价结果基本一致,简单高效,在后续甘蔗区域试验及品种评价中可加以利用。

甘蔗PsbS亚基应答甘蔗花叶病毒侵染及其与6K2蛋白的互作研究

非光化学猝灭(non-photochemical quenching,NPQ)是高等植物主要的光保护调节机制,光合系统Ⅱ(PhotosystemⅡ,PSⅡ)的Psb S亚基在NPQ起关键作用。甘蔗(Saccharum spp.hybrid)中PSⅡPsb S亚基应答甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)的侵染尚未见报道。本课题组在前期研究中克隆了甘蔗的Psb S亚基编码基因,命名为Sc Psb S,该基因开放读码框(open reading frame, ORF)长度为798 bp,编码长度为265个氨基酸的蛋白。生物信息学分析表明, Sc Psb S为稳定的疏水性蛋白,具有叶绿体定位信号,有4个跨膜结构域;具有典型的Psb S亚基结构域。系统进化树分析表明, Sc Psb S在单子叶、双子叶以及单子叶的C3和C4植物中存在明显的分化。亚细胞定位分析表明,Sc Psb S定位于叶绿体且与SCMV-6K2部分共定位于叶绿体。双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation, BiFC)试验进一步证实了ScPsbS与SCMV-6K2互作。实时荧光定量PCR分析发现, ScPsbS基因的表达具有明显的组织特异性,在成熟叶片中相对表达量最高,未成熟叶片和初衰叶中次之,茎和根中几乎不表达;SCMV侵染对ScPsbS基因表达影响显著, ScPsbS基因在侵染早期显著上调,侵染后期没有明显的差异。

甘蔗ScCRT1基因克隆及其应答SCMV侵染分子机制的研究

钙网蛋白(calreticulin,CRT)在真核生物中广泛表达,是重要的分子伴侣和钙离子结合蛋白,参与调控Ca2+稳态、钙依赖信号、内质网质量控制、植物生长发育、免疫反应和逆境应答等多种生物学过程。甘蔗(Saccharum spp.hybrid)中CRT应答甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)侵染尚未见报道。本研究从热带种Badila(S.officinarum)中克隆了1个CRT1/CRT2亚型的CRT编码基因,命名为ScCRT1。该基因开放读码框(open reading frame,ORF)长度为1281bp,编码长度为426aa的蛋白。生物信息学分析表明,ScCRT1具有典型的CRT蛋白结构域,为稳定的亲水性蛋白,其N端有一个信号肽,具有典型的跨膜结构域,C端有典型的内质网定位信号;二级结构多为无规则卷曲;系统进化树分析表明,该蛋白是典型的CRT蛋白,在单子叶和双子叶植物中具有明显的分化。亚细胞定位表明ScCRT1定位于内质网。实时荧光定量PCR分析发现,ScCRT1基因在甘蔗各组织中都有表达,在第8节间中的表达量最低,在心叶中的表达量较高;该基因在SCMV侵染早期表达量上调,后期下调表达。酵母双杂交(yeast two hybrid,Y2H)和双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)试验表明,ScCRT1与SCMV-6K2蛋白互作。推测SCMV-6K2通过与ScCRT1互作调控钙离子稳态进而便于SCMV侵染。

甘蔗宿根性研究进展

甘蔗是我国重要的糖料作物。宿根蔗在甘蔗种植中占据极其重要的地位,选育宿根性强的品种是提高宿根蔗产量和品质的重要途径。本文综述了甘蔗的宿根性评价指标为:宿根能力与产量性状及效益相结合,综述了影响甘蔗宿根性内在因素主要有品种(基因型)和亲本(血缘),外在因素主要有土壤条件、肥水情况、收获时间、栽培措施和机械化收割等。介绍了适宜机械化生产的强宿根品种的选育情况,并对未来甘蔗宿根性的研究提出了:加强野生种质资源的开发利用、在逆境和机械收获条件下评价选育强宿根品种、加强全基因组选择评价及发株相关基因的研究挖掘等新技术新方法的应用研究。

甘蔗类泛素蛋白UBL5应答SCMV侵染及其与SCMV-6K2的互作

泛素化修饰在蛋白功能调控、生长发育和逆境应答中具有重要作用。类泛素蛋白(ubiquitin-likeproteins,UBLs)是泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)的重要组分。本课题组前期利用酵母双杂交(yeast two-hybrid,Y2H)技术从甘蔗(Saccharumspp.hybrid)中分离鉴定了1个与甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)编码蛋白6K2互作的类泛素蛋白UBL5,命名为Sc UBL5,长度为73aa。本研究利用双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)试验进一步证实了Sc UBL5与SCMV-6K2互作;生物信息学分析表明,Sc UBL5为稳定的亲水性非分泌蛋白,无信号肽和跨膜结构。系统进化树分析表明,Sc UBL5具有明显的种属特异性。亚细胞定位分析表明,Sc UBL5定位于细胞质和细胞核。实时荧光定量PCR分析发现,Sc UBL5基因的表达具有明显的组织特异性,在完成形态建成的正一叶、第7叶、根和第8节间中的相对表达量显著高于未成熟的心叶和第3节间;SCMV侵染对Sc UBL5基因表达影响显著,Sc UBL5基因在侵染早期显著上调,侵染后期下调但显著高于对照。

甘蔗PsbR亚基应答SCMV侵染及其与SCMV-6K2的互作

光系统II(Photosystem II,PSII)的PsbR亚基对于放氧复合体(oxygen-evolving complex)的组装和稳定具有至关重要的作用。本课题组前期克隆了甘蔗(Saccharum spp.hybrid)的PsbR亚基编码基因,命名为ScPsbR,并利用酵母双杂交技术(yeast two hybrid,Y2H)验证了ScPsbR与甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)编码蛋白6K2的互作。本研究通过生物信息学分析表明,ScPsbR具有典型的PsbR亚基结构域,无信号肽,具有1个跨膜结构域,为稳定的疏水性蛋白。系统进化树分析表明,该蛋白在C3和C4植物中存在明显的分化。亚细胞定位试验表明,ScPsbR定位于叶绿体且与SCMV-6K2共定位。双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)试验进一步验证了ScPsbR与SCMV-6K2的互作。实时荧光定量PCR检测表明,ScPsbR基因表达具有显著的组织特异性,在根和茎中表达极少,未成熟叶片和初衰叶中次之,成熟叶片中相对表达量最高;SCMV侵染显著影响ScPsbR基因表达,ScPsbR基因在侵染0~12 h显著上调,侵染1~5 d下调至略低于对照的水平,但差异不显著,侵染7~15 d显著下调。