基于叶绿体基因trnL-trnF、trnH-psbA和trnT-trnL序列的甘薯种质遗传多样性分析

【目的】利用叶绿体基因组(cpDNA)的间隔区序列(trnL-trnF、trnH-psbA和trnT-trnL)对甘薯种质进行遗传多样性分析,为其种质保护及开发利用提供理论依据。【方法】以从我国12个省份收集的52份甘薯种质为材料,从10个cpDNA间隔区序列的引物中筛选出能扩增单一、清晰明亮且稳定的序列引物,利用其PCR扩增筛选出间隔区序列,并进行测序及序列拼接。利用DnaSP 5.0进行序列特征分析,采用MEGA X计算52份甘薯种质材料的遗传距离,并构建系统发育进化树。【结果】筛选获得7对扩增结果较理想的引物,其PCR扩增产物经测序分析,共获得3个有效标记(trnL-trnF、trnH-psbA和trnT-trnL)。三者的拼接序列长度为2239 bp,共有7个变异位点,2个单一突变位点,5个简约信息位点,11个插入/缺失位点。在52份甘薯种质材料中,trnL-trnF、trnH-psbA和trnT-trnL序列的变异位点数量(Vs)分别为1、1和5个,单倍型数目(H)分别为2、4和5个,拼接序列的单倍型数目为10个;核苷酸多样性(π)和单倍型多样性(Hd)最高的序列分别为trnT-trnL(π=0.00052)和trnH-psbA(Hd=0.535)。trnL-trnF、trnH-psbA和trnT-trnL序列的Tajima’s D、Fu and Li’s D*和Fu and Li’s F*均无显著差异(P>0.05),符合中性进化模式。基于拼接序列构建的系统发育进化树显示,52份甘薯种质材料的遗传距离为0~1.1848,平均遗传距离0.1018,其分为五大类,其中第Ⅰ类~Ⅳ类仅含有少量种质,其余41份种质归为第Ⅴ类。【结论】52份甘薯种质材料的遗传变异较为丰富,但种质材料间的遗传多样性低,与cpDNA特性和甘薯遗传背景狭窄有关。基于trnL-trnF、trnH-psbA和trnT-trnL的拼接序列更能准确分析甘薯种质的遗传多样性,且有效划分不同类群,为甘薯集团育种提供候选材料。

非洲引进水稻种质资源的鉴定与评价

对非洲引进的70份水稻种质资源进行了28个农艺性状和稻瘟病抗性的鉴定评价。结果表明,28个农艺性状的遗传多样性指数(He′)平均值为1.12;引进的非洲稻种表型具有丰富的变异,但是总体的遗传多样性不高。通过考察鉴定,初步明确其主要特性是红米多、品质优、高结实率和抗病性好。从这70份非洲稻种资源中筛选出16份优异资源,可供深入研究与育种利用。

基因组编辑技术研究进展及其在植物中的应用

基因组编辑技术是进行农作物基因功能研究和遗传改良的重要辅助工具,目前已经成熟应用的基因组编辑技术包括ZFNs、TALENs以及近几年兴起的CRISPR/Cas系统。该文介绍了ZFNs、TALENs及CRISPR/Cas系统的研究进展、各自的优缺点以及在植物中的应用,并对基因组编辑技术的应用前景进行了展望。

104个甘薯品种的cpSSR指纹图谱构建及遗传多样性分析

基于甘薯叶绿体基因组,利用cpSSR分子标记,对104份甘薯栽培品种和地方品种进行遗传多样性分析并构建指纹图谱,为甘薯资源的保护鉴定和遗传改良提供参考。使用了11对cpSSR引物,在104个甘薯材料中总共扩增得到58条条带,多态性条带为47条,单条引物平均扩增的条带数为5.27,平均多态性百分率为81.03%。根据引物在甘薯材料中的扩增结果,构建104个甘薯品种的指纹图谱。对104个甘薯品种的扩增结果进行聚类分析,每个品种间的遗传距离为0.0386~5.2723,平均遗传距离为0.2201,在遗传系数为0.74时将104个甘薯品种分为5组。

水稻苗期耐盐种质资源初步筛选

为了挖掘和筛选耐盐水稻种质资源,以课题组自育的114份高世代育种株系和引进的138份种质资源为供试材料,在三叶一心期用浓度为0.5%的NaCl溶液进行苗期耐盐性鉴定和评价。结果表明,不同耐盐参数指标中,苗期盐害症状等级与相对株高和平均死叶数呈极显著正相关,与相对根长相关性不显著;以盐害症状级别为指标,筛选出3级以上耐盐育种株系30份和种质资源26份。以苗期耐盐性较强的恢复系R60配制的三系杂交稻组合巨2优60在江苏盐碱地表现出了较强的全生育期耐盐性。这些耐盐材料为下一步开展水稻耐盐机制研究、耐盐品种选育和推广示范奠定了基础。

非洲水稻种质资源SSR指纹图谱的构建及遗传多样性分析

本研究利用均匀分布于水稻12条染色体上的36对SSR引物,以57份来自非洲和5份国内生产上的骨干品种为试验材料,进行遗传多样性分析和SSR指纹图谱的构建。结果表明:36对引物在供试材料中都具有多态性片段,共检测到192个等位基因,平均每位点5.3个等位基因;每个标记的多态性信息含量(PIC)为0.181~0.823,平均值为0.570,从中筛选出在供试材料中多态性好、扩增稳定、杂带少且PIC比较高的18个引物为核心标记构建指纹图谱。采用非加权类平均法进行聚类分析,结果显示:62个品种在相似系数0.66处分为籼、粳两亚种类群;聚类树形图也能比较好地划分品种的地理来源。以等位位点的纯合性为指标,54个品种具有稳定的遗传基础。研究结果有助于优异水稻资源的创新利用,辅助杂交育种中的亲本选配,扩大栽培稻遗传基础进而提高产量、改良品质和抗性。

栽培密度和播期对杂交水稻广两优272产量形成的影响

考察了不同栽培密度和播期对广两优272产量形成的影响,结果表明,广两优272栽培密度为22.8万穴/hm2、播期在4月15日时产量最高。随着广两优272栽培密度增大,茎蘖数峰值增加而无效分蘖增多,有效穗数增多而穗实粒数减少;播期推迟,该品种分蘖峰值滞后,无效分蘖增多而穗实粒数减少。栽培密度、播期两者均与产量呈抛物线关系,在栽培密度25.8万穴/hm2时,广两优272产量最高可达9 611.7kg/hm2;4月25日后播种,广两优272产量显著降低,提前播种产量略有增加。广两优272作为一种高产迟熟中稻品种,在湖北省种植适宜播期为4月中旬或略提前,栽培密度应保持25.8万穴/hm2左右。

籼稻不育系花药培养诱导条件探讨

以7个籼稻不育系的花药为材料,探讨了籼稻不育系花药培养诱导的条件。结果表明,材料品种对诱导效率的影响最为明显;诱导培养基中激素浓度处理对籼稻花药的愈伤诱导率的影响有显著差异,KT浓度以1 mg/L为宜,碳源以蔗糖50 g/L相对较好,但替换成50 g/L的麦芽糖后诱导效率相对稳定;取材后以8℃低温预处理12 d达到最好效果。

栽植密度和播期对水稻广两优5号产量形成的影响

考察了栽植密度、播期对广两优5号产量形成的影响。结果表明,广两优5号栽植密度为22.5万穴/hm2、播期在4月25日产量最高。广两优5号随栽植密度增大,茎蘖数峰值提高、有效穗数增多、每穗实粒数减少;随播期推迟,该组合分蘖峰值滞后,无效分蘖增多、穗实粒数减少。4月25日后播种、栽植密度22.5万穴/hm2时,广两优5号产量最高可达753.3 kg/667 m2;5月5日及以后播种,广两优5号产量显著降低。广两优5号在湖北省种植适宜播期为4月中下旬,栽植密度应保持22.5万穴/hm2。

长江中游杂交早稻的现状及发展措施

概述了长江中游包括湖南、湖北、江西、安徽4省杂交早稻生产及新品种研究与开发的发展历程,分析了制约长江中游杂交早稻生产与发展的主要障碍因素,提出了发展杂交早稻生产与研发应采取价格市场引导化、育种目标多样化、品种审定标准化、生产技术轻简化和种植区域化、板块化、规模化等措施。

机械直播与灌溉模式对水稻根系特征和产量的影响

为探明机械直播和灌溉模式对水稻（Oryza sativa L.）产量和根系特征的影响,2013~2014年,设置水直播淹水灌溉（WF）、水直播间歇灌溉（WSW）、旱直播淹水灌溉（DF）和旱直播间歇灌溉（DSW）4种模式,以常规移栽淹水灌溉为对照（CK）,考察水稻根系特征、产量等参数。结果表明,2013年,WF和WSW分别较CK实际产量提高7.3%和5.3%,DF和DSW与CK产量差异不显著,2014年产量情况大致相同。机械直播模式和灌溉模式均有利于水稻根系伸展和提高根系活力,旱直播模式能够延缓后期叶片衰老,从而在增产稳产前提下达到节水的目的。

不同育秧工艺对机插早稻秧苗素质的影响

针对早稻育秧技术要求,考察了不同育秧工艺对早稻育秧期生长和插秧效果的影响。结果表明,采用基质育秧(T1)秧苗密度和根系伤流量较大,个体干物质重、茎重与株高比值较小,30 d时秧苗叶绿素SPAD值较低;以营养土铺垫麻基膜育秧(T2)比不铺膜(CK)处理的30 d秧苗密度大,个体根系发达,根系伤流量大;不覆盖处理(T3)死苗率较高,漏插率显著低于其余处理,不符合水稻田间机插秧质量要求,其余处理均符合要求。基质疏松易于秧苗扎根、供肥迅速,但较营养土保肥性差,育秧时应在后期视苗期补施氮肥;麻基膜有利于秧苗根系的生长,具有明显的加性效应;不覆盖不利于秧苗扎根固定,盘内成苗不均,田间机插秧效果较差。

秧龄对不同类型机插晚稻产量形成的影响

采用不同类型的晚稻品种为材料,观察不同移栽秧龄对机插晚稻秧苗素质、茎蘖动态以及产量的影响。结果表明,试验所选晚稻品种均能满足双季机插生育期要求,相同田间管理水平下粳稻机插分蘖能力较弱,有效穗数较少,产量较低。秧龄应控制在15 d左右,长秧龄秧苗不仅不利于机插,而且田间产量也较低。机插晚籼稻分蘖力较强,应加强水分管理,控制无效分蘖,提高子粒充实度;粳稻机插应培育壮秧,增加机插基本苗数。

基于商业化育种理念的水稻育种综述

综述了商业化育种的特点及发达国家种业发展历程。分析了当前我国种业发展现状,提出国家应通过加大知识产权保护力度、构建新型科研成果转化机制及交易平台、种子管理部门转变职能加速商业化育种体系的建立。结合水稻育种实践及湖北省水稻生产实际,提出水稻品种选育目标应从全产业链角度出发,选育适合全程机械化生产的中稻和直播早晚稻、再生稻、高档优质稻、中粳或单季晚粳水稻品种。

超甜玉米果皮主要成分含量动态变化

以3份生育期一致、果皮柔嫩度存在梯度差异的超甜玉米(Zea mays L.)自交系为材料,探讨果皮细胞壁主要成分含量在子粒发育过程中的动态变化规律。结果表明,在湖北武汉(2014年春)和海南陵水(2014年冬),PE10(果皮柔嫩性好)、T105(果皮柔嫩性中)、S33205(果皮柔嫩性差)在授粉后第12~24天果皮半纤维素含量均呈逐渐增加的特点,木质素含量则呈单峰曲线变化,而纤维素含量始终在24%上下波动,果胶与灰分含量变化不大且没有明显的规律。在两种环境条件下,3份自交系除PE10在授粉后第12、14天外,其余各测试时间点的果皮主要成分含量均值由大到小的顺序始终为半纤维素、纤维素、木质素;授粉后第12天果皮的半纤维素含量均值由大到小的顺序均为S33205、T105、PE10,而PE10半纤维素平均累积速率大于T105和S33205;授粉后第12天至最大值时间段内的果皮木质素含量均值由大到小的顺序均为S33205、T105、PE10。环境改变影响半纤维素、木质素累积速率。

利用花药培养技术选育优质水稻两系不育系EH1S

EH1S是湖北省农业科学院粮食作物研究所以自育两系不育系H155S、H2319S和H1968-4S为母本,导入长粒、香味及稻瘟病抗性基因,结合分子辅助选择与花药培养技术选育而成的水稻两系不育系。EH1S开花习性好,异交结实率高,稻瘟病抗性好,粒形细长,千粒重高,有香味,米质优。

不同土壤基质对甘薯块根分化及内源激素的影响

为探究适宜甘薯块根分化的土壤基质和明确不同土壤对根系内源激素的影响机制,采用盆栽试验,以食用型甘薯鄂薯17为材料,研究黄棕壤(HZ)、泥炭土(NT)、砂壤土(SR)和细沙土(XS)4种土壤基质对甘薯根系活力、分级产量、根冠比、组织细胞结构和内源激素的影响.结果表明:降低土壤含水量和土壤总孔隙度,提高土壤容重,可提高根系活力,以SR或XS处理下的甘薯根系活力最高;SR和NT土壤类型对于甘薯大、中薯的形成有明显的促进作用,HZ和XS处理对于小薯的形成有促进作用且无法促进较大薯块的形成;根冠比大小与总产量大小均表现为SR>NT>HZ>XS;SR处理下的木质部数目和木质化薄壁细胞数目明显高于其他处理,随着薄壁细胞的增加,皮层厚度减小,以XS处理下的薄壁细胞数目最少,皮层最厚;随着生育进程的不断推进,IAA含量变化呈先上升后下降的趋势,其中以SR处理的IAA含量在整个生育期最高;GA含量变化呈先下降后上升再下降的趋势,其中HZ和XS处理在60 d时达到峰值,SR和NT处理在80 d时达到峰值;ABA含量的变化速率相对其他激素较缓慢,除SR处理外,其他3个处理下ABA含量变化均呈先上升后下降再上升的趋势;全生育期以SR和NT处理下的ZR含量相对较高,4个处理下的DHZR含量均在80 d时达到峰值,随后下降.本试验条件下,以砂壤土处理对甘薯块根分化及发育的促进效果最为显著.

氮肥运筹对机插双季晚粳稻产量和氮肥利用率的影响

考察氮肥运筹对机械插秧双季晚粳产量和氮肥利用率的影响。结果表明,T3(基肥、蘖肥和穗肥比例为5∶3∶2)有效穗数最高,实际产量也最高,达到599.5 kg/667 m^2,较T1(仅施基蘖肥)产量增加13.2%。随穗肥比例增加,水稻产量、生物量积累量和氮肥利用率均呈现先增后减的趋势,而茎鞘物质输出率(EPMSS)和转换率(TPMSS)逐渐减少。施氮处理齐穗后5 d灌浆速率均低于CK(不施氮),而后灌浆速率逐渐高于CK。总之,适当氮肥后移有利于提高水稻有效穗数、产量和氮肥利用率;氮肥在基肥、蘖肥和穗肥比例为5∶3∶2是机插双季晚粳最佳施氮模式。

外源硒强化对稻米挥发性化合物的影响

通过外源施加硒肥对水稻进行稻米硒强化已在富硒大米的生产中广泛应用,然而,外源硒强化对稻米品质的影响尤其是对稻米香味构成的影响研究较为匮乏。该研究采用固相微萃取(Solid phase microextraction,SPME)与气相色谱-质谱联用法(Gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)对不同浓度外源硒肥处理后加工得到的糙米和精米挥发性成分进行了检测,结果显示:糙米中共检出43种挥发性化合物,其中包含醇类5种、醛类8种、酮类4种、酯类4种、烃类5种、酸类9种以及杂环类化合物4种;精米中共检出35种挥发性化合物,其中醇类2种、醛类7种、酮类3种、酯类3种、烃类7种、酸类8种以及杂环类化合物2种;糙米挥发性化合物较精米挥发性化合物丰富。GC-MS数据表明挥发性化合物的含量与硒肥浓度不成正相关,适当浓度的硒肥可以促进稻米中挥发性化合物的合成,高浓度的硒肥会抑制稻米挥发性化合物的产生。

优质两系杂交中稻新组合广两优272的选育及应用

广两优272是湖北省农业科学院粮食作物研究所以自育恢复系R7272与两系不育系广占63-4S组配的两系杂交中稻新组合,具有稻米品质优(达国标2级)、产量较高、生育期适宜等特点,2012年3月通过湖北省品种审定。介绍了该组合的选育经过、主要特征特性、高产栽培及制种技术要点。