陕西省被子植物两个新记录属——守宫木属和杜茎山属

通过野外调查并结合标本查阅、比对,发现了陕西省被子植物的两个新记录属,分别为叶下珠科(Phyllanthaceae)守宫木属(Sauropus Blume.)和报春花科(Primulaceae)杜茎山属(Maesa Forssk),对应的新记录种分别为苍叶守宫木(Sauropus garrettii Craib)和湖北杜茎山(Maesa hupehensis Rehd.)。本研究对两个新记录属的背景进行了简要介绍,并详细描述了两个新记录种的形态特征,同时提供了两个物种野外照片及植株、叶片、花、果的照片。两个新记录属和种的发现不仅对陕西省植物分布研究具有重要意义,也为该区域相关类群的志书编写工作提供了重要参考资料。凭证标本保存于山东省林草种质资源中心植物标本馆(SDFGR,the herbarium of Shandong Forest and Grass Germplasm Resource Center)和陕西省西安植物园植物标本室(XBGH,the herebarium of Xi’an Botanical Garden,Shaanxi Province)。

《中国种业》优异种质资源登记栏目征稿函

农作物种质资源是保障国家粮食安全和重要农产品供给的战略性资源,是农业科技原始创新与现代种业发展的物质基础。为落实中央决策部署,深入实施种业振兴行动,2024年《中国种业》期刊拟开辟“优异种质资源登记”栏目,积极报道我国农作物优异种质资源,促进种质资源交流与信息共享利用。

薰衣草非特异性脂质转移蛋白基因nsLTP2-1和nsLTP2-2的克隆与功能分析

非特异性脂质转移蛋白(nsLTP,non-specific lipid transfer proteins)在植物脂质转运和分泌中发挥重要作用。本研究从薰衣草(Lavandula angustifolia)中克隆到2个II型nsLTP基因,命名为nsLTP2-1和nsLTP2-2,并对其进行功能分析。生信分析表明,nsLTP2-1和ns LTP2-2分别编码119个和117个氨基酸,具有脂转移蛋白(LTP,lipid transfer proteins)保守结构域和8个高度保守的半胱氨酸残基;系统进化分析显示它们处于两个分支,与同科的紫苏(Perilla frutescens)相似性最高。基因表达分析显示2个基因均在花蕾中高表达,在叶片、茎和花瓣中几乎不表达,在花萼中的表达存在差异,nsLTP2-1和nsLTP2-2分别在成熟花萼和幼嫩花萼中表达量更高;2个基因在花蕾和叶片中的表达均受到强光诱导,且在花蕾中的表达均受脱落酸诱导,而叶片中nsLTP2-1和nsLTP2-2的表达分别受茉莉酸甲酯和乙烯诱导。亚细胞定位显示2个nsLTPs均定位在细胞膜和细胞壁上,可能与次生代谢物的转运有关。过表达nsLTP2-1和nsLTP2-2烟草叶片经尼罗红染色后,经485~543 nm激发光激发,叶片腺毛头部的荧光显示多于野生型,说明本研究中的nsLTPs可能在脂类的合成和转运中起重要作用。这些结果为明确薰衣草脂转移蛋白在脂类及萜类转运中的功能研究提供了参考。

中国一级保护野生兰科植物杂交育种进展

中国一级保护野生兰科植物共33种,隶属于兜兰属、杓兰属、兰属、石斛属、蝴蝶兰属和虾脊兰属,具有重要的观赏和药用价值。本研究对这些种类的杂种登录情况、亲本选择、授粉及播种时期选择、属间杂交进展、杂交育种存在的问题等进行综述,并结合育种现状提出了未来育种方向。研究表明,以中国一级保护野生兰科植物为亲本已有3611个杂种在英国皇家园艺学会上登录,杂种数最多的前10名均为兜兰属植物,包括巨瓣兜兰、波瓣兜兰、白旗兜兰等,其次为美花兰,而红花兜兰、广东兜兰、紫斑兜兰和暖地杓兰未见杂种登录。绿叶兜兰、曲茎石斛、霍山石斛、文山红柱兰等为极具潜力的优秀种质资源,但以其为亲本的杂种较少。建议未来开展杂交育种工作时,应当充分利用上述野生种质资源、加强属间杂交,并利用分子标记辅助育种加速新品种培育,以提高野生兰科种质资源的利用水平。本研究可为中国一级保护野生兰科植物的杂交育种工作提供参考,为兰科植物种质资源创新和兰花产业持续发展提供支撑。

辣椒果色全基因组关联分析

辣椒果色作为辣椒重要的农艺性状直接影响辣椒商品价值,其遗传机制的解析可对辣椒果实外观品质改良提供指导。本研究利用全基因组关联分析(GWAS)挖掘辣椒果色显著关联的SΝP位点及候选基因。以195份一年生辣椒构成的自然群体为试验材料,分别在2020年和2021年调查辣椒果色(青果色和熟果色)性状,通过DNA测序和SNP变异检测,质控得到的高质量SNP位点用于GWAS分析。结果表明:两年间辣椒果色性状表型完全一致,性状遗传稳定,其中青果色为绿的分布频率最高,达89.74%,熟果色为鲜红的分布频率最高,达60.51%;GWAS分析后共筛选出8个与辣椒果色相关的SNPs,这些位点分布在0、1、3、4号等4条染色体上;对显著SNP位点进行LD block分析并筛选候选基因,共注释到31个基因,预测呼吸爆发氧化酶同源蛋白A(Capana01g000138)、类异黄酮2′-羟化酶(Capana04g000616、Capana04g000617、Capana04g000618、Capana04g000619、Capana04g000620、Capana04g000621和Capana04g000622)和F-box-like/WD重复类蛋白TBL1Y(Capana04g000624)可能与辣椒果色相关。这些结果将为开展辣椒果色相关分子辅助育种提供参考依据。

植物叶缘锯齿调控的研究进展

叶片是植物重要的营养器官,叶缘锯齿(裂刻)在生产实践中有多种优势,叶缘锯齿调控研究对作物育种、生产实践具有指导意义。本文梳理了叶缘锯齿形成的调控机制,植物激素、基因表达、miRNA等协同作用调控叶缘锯齿形成。生长素(Auxin)在叶缘的不平衡积累能促进锯齿产生,细胞分裂素(CK,cytokinins)依赖Auxin在叶缘的积累促进叶形复杂度,而赤霉素(GA,gibberellin)负调控叶形复杂度。归纳了植物激素与基因参与叶缘锯齿形成的3条主要作用通路:TCP-CUC-PIN1-Auxin、KNOX-GA/CK、LMI1-CK。miR164、miR319、polycomb group表观遗传修饰和α-1,2糖基转移酶等也参与叶缘锯齿形成。研究表明环境因子温度和光强通过KNOX-GA通路调控叶片发育,高温和低光强均能降低叶形复杂度。不同植物控制叶缘锯齿性状的遗传机制存在较大差异。叶缘锯齿相关基因发掘以经济作物研究较多,未来果树育种应着手推进赏食兼用研究。

高通量半自动基因组DNA提取仪的开发与应用

大规模高质量基因组DNA的提取是植物分子生物学研究的基础,是作物种质资源鉴定、重要农艺性状调控基因的正向定位克隆、作物基因组标记分子辅助育种的重要技术环节。然而,目前常规的单管离心法效率不能满足大规模提取需要,整板离心法及全自动高通量核酸提取仪对设备和耗材要求较高,实验室常用的传统离心方法步骤较为繁琐,涉及较多有机溶剂,耗时较长,成本较高,不太适用于大批量植物材料。为了满足一般实验室大规模、低成本、高质量DNA提取的需求,我们开发了一套半自动DNA提取仪、配套耗材和钢珠分样器,并开发相应DNA提取流程和试剂。应用高通量、高效率的磁珠法吸附DNA,目的是建立简化、快速、高效且安全的植物组织基因组DNA提取方法。通过对小麦、水稻、玉米等主粮作物,以及部分种类的杂粮、油料、蔬菜等植物组织进行DNA提取,并用琼脂糖凝胶电泳、Qubit等方法对DNA完整性和纯度检测,结果表明:(1)磁珠法提取的植物基因组DNA质量与纯度高、完整性好、无降解且无盐离子、有机物等污染;(2)提取过程无需反复对每个样品进行标注,试剂少、步骤少、操作简单快速且成本低,平均每人每天可提取2000个样品;(3)所得DNA样本可应用于基因克隆,转基因检测、CRISPR编辑检测等多种分子实验,也可用于多种NGS(Next Generation Sequencing)建库的高通量深度测序检测。因此,基于磁珠法的DNA纯化方案为植物研究提取DNA提供了一种简单、高效且经济的方法。

中欧大豆种质资源耐冷性综合评价

为筛选适合黑龙江北部耐冷性国内外优异大豆种质资源,拓宽大豆品种遗传基础,解决低温冷害对大豆出苗的不利影响,本研究利用158份中欧大豆种质,采用人工低温胁迫处理与田间早播低温胁迫验证试验,通过不同时期出苗率、最终出苗率、相对出苗率及出苗指数进行综合分析,综合评价参试种质的耐冷性。结果如下:初步确定人工耐冷以相对出苗率为评价指标,经过田间验证其鉴定效率高达60%。人工耐冷鉴定将参试种质分成4类:第Ⅰ类(高耐冷型)包含10份,75%<相对出苗率≤100%;第Ⅱ类(较耐冷型)包含22份,45%<相对出苗率≤75%;第Ⅲ类(较敏感型)包含33份,20%<相对出苗率≤45%;第Ⅳ类(高敏感型)包含93份,0≤相对出苗率≤20%。人工耐冷鉴定最终出苗率与相对出苗率呈显著线性正相关,田间验证试验黑河试验点相对出苗率与出苗指数呈显著正相关。综合评价表明,该批次资源欧方种质耐冷性显著优于中方;综合筛选耐冷种质6份,其中,欧方5份:A28(ES Senator)、A54(Tajfun)、A65(AUGUSTA)、A75(GL Hermine)、A76(Josefine),中方1份:C63(黑河5号)。鉴定出的耐冷大豆种质资源,为早熟区培育耐冷大豆品种及挖掘耐冷相关基因提供材料基础。

转录因子HY5在植物花青素合成中的调控作用

花青素是植物中重要的类黄酮化合物,在果实着色、抗逆境等方面起着重要的生理作用。富含花青素的食物对人体也有良好的保健作用,如抗衰老、防止血管硬化等。花青素的生物合成与积累不仅受到自身结构基因、调节基因以及植物激素的影响,也会受到外界环境因素(如光照、温度等)的影响。其中,光照是影响植物花青素合成与积累的重要因素之一,因此解析植物从接收光信号到影响花青素合成的调控机制有重要的生物学意义。HY5(ELONGATED HYPOCOTYL5)作为碱性亮氨酸拉链(bZIP,basic leucine zipper)类转录因子,在调控植物生长发育的过程中发挥着重要的作用,它是第一个被发现参与光形态建成的转录因子,在植物花青素生物合成的过程中也发挥着关键性的调控作用。本文综述了HY5蛋白在植物花青素合成通路中响应光信号机制并激活下游转录因子和结构基因的转录特征,概述了该转录因子与BBX蛋白互作进而调控花青素合成积累过程,旨在为后续深入阐明HY5介导植株类黄酮化合物代谢及响应光信号机理提供理论依据。

玉米抗粗缩病种质资源鉴定与评价

玉米粗缩病是我国玉米种植区主要的病毒病害,发掘优异的抗性种质资源和选育优良抗病品种是防治玉米粗缩病最为经济有效的措施。本研究在粗缩病重病区采用田间自然发病方法,对201份玉米种质资源进行了连续2年的抗性鉴定和评价,同时采用人工接种方法对其中25份种质开展了进一步的鉴定。结果表明,仅沈137高抗粗缩病;P138、丹3130、辽68、齐318、黄野四、CA339、H191、齐319、X178、SH15、金黄59、R18等12份自交系表现抗病,835、中自01、9046、多黄29、CA335、金黄96B、海9-21、金黄55、沈136等9份自交系表现中抗;方差分析表明,品种抗性不同年份间的鉴定结果差异极显著(F=69.999,P<0.01)。人工接种鉴定结果表明,P138、R18表现中抗,黄野四和金黄55病情指数为46.15、82.14,表现高感粗缩病,进一步验证齐319、丹3130、X178具有稳定抗病性。筛选出的抗病种质除金黄96B外,其余均选自美国的杂交种P78599,抗粗缩病玉米自交系的筛选为抗病品种培育提供了科学依据。

江苏农业种质资源平台运行管理信息系统建设

为促进农业种质资源开放共享,江苏省于2005年启动农业种质资源保护与利用平台建设,经过十多年的努力,初步建成了"四位一体""库圃结合"的农业种质资源保护与利用体系,涵盖农作物、林木、水产和家养动物4大类共计30个省级种质库(圃),有力地支撑了江苏现代农业品种创新与产业发展。由于平台跨学科、跨行业建设,种质库(圃)遍布全省不同地区,涉及不同性质的责任主体,给平台运行管理带来了一定的难度,且存在平台运行服务数据采集时间滞后、统计程序繁杂、管理工作效率较低等不足。为进一步提高平台的运行管理效率,促进种质资源的有效利用,本文设计构建了一套B/S模式的农业种质资源平台运行管理信息系统,用于平台线上工作流管理,实现运行服务数据的统一管理和运行服务成效的可视化展示。该系统的建立为平台的管理和决策提供了可视化数据支撑。

草果地理分布特征及表型变异分析

为合理开发和利用草果资源,2019年对云南、广西7个产地进行资源调查,基于物种分布信息,结合最大信息熵模型和地理信息系统分析其适宜产区,同时对57份种质资源的15个果实及果穗性状进行评价。最大信息熵模型预测结果显示,草果的地理分布范围为99.1~112.8°E、20.5~30.4°N,高度适生区面积为48.14×104 km2;主要分布在云南、贵州、四川及广西西部;各气候因子中,6月份降水量、温度季节性变化标准差、降水量季节性变异系数、年平均温度、10月份的光照强度、最干月降水量对该物种的地理分布影响较大;资源调查发现云南是草果的主产区,产地包括滇东南、滇西北和滇西;产地间生境差异大,形成多种草果种植模式:(1)尼泊尔桤木林+草果,(2)杉木林+草果,(3)核桃林、漆树林或喜树林+草果,(4)混合原生林+草果;草果表型数据分析显示,其表型变异式样丰富,15个性状变异系数均值为27.34%,各性状中,挥发油得率的变异系数最大(53.54%),果宽变异系数最小(7.43%);相关性分析表明,果实、果穗等性状间相关性较强;基于性状的聚类分析显示,57份资源可分为7类,其中Ⅰ类、Ⅲ类和Ⅴ类包含不同的产地;主成分分析显示,前5个主成分累计贡献率达80.53%,可解释性状的大部分信息,综合性状特征筛选出18份种质资源,尤以怒江州贡山县的果实为佳。以上研究结果为揭示草果资源地理分布特征、合理规划种植区、筛选优质草果资源提供理论依据。

陕西省柿种质资源遗传多样性分析

以陕西柿栽培种(Diospyros kaki Thunb.)113份为主要试验试材,陕西君迁子(D.lotus L.)16份及河南柿栽培种10份为对照,选用10个多态性强、重复性好的SCoT标记引物,对139份柿属种质资源的DNA进行扩增,通过多态位点统计、聚类分析、主坐标分析、群体结构分析、不同地区遗传多样性分析等方法对陕西省柿种质亲缘关系进行解析。结果表明,10个SCoT引物共获得99个多态性标记位点,聚类分析显示16份君迁子单独聚为一类,与柿栽培种有较远的遗传距离;河南省及陕西省的柿栽培种交织在一起,遗传距离较近。遗传结构分析、遗传多样性分析等结果表明,陕西省各地区的113份柿栽培种存在着较强的基因交流,且它们之间的遗传距离均较小,亲缘关系较接近。其中,宝鸡市和西安市的遗传多样性最高,陕南地区最低。试验结果为陕西省柿资源遗传分布、调查收集、品种鉴定提供科学理论依据。

珍珠黄杨矮化基因BsGAI2的克隆及功能分析

GA信号转导途径或生物合成受阻是导致植物矮化的重要因素,而DELLA蛋白是GA信号传导通路中一类重要的负调节因子。本研究利用同源克隆和RACE技术,从珍珠黄杨中克隆得到BsGAI2基因的c DNA序列,全长为2305 bp,包括1836 bp完整的ORF。实时荧光定量表达分析表明,BsGAI2基因在珍珠黄杨茎中表达量最高,在根中表达量最低;BsGAI2转基因烟草呈明显矮化,节间变短,长势较慢,延迟开花等特征。利用GFP荧光检测方法鉴定转化型烟草,发现转化苗的叶、茎中均有荧光信号,并且茎木质部有明亮富集的荧光信号。这些结果均表明BsGAI2基因可能在珍珠黄杨茎节间缩短导致矮化的过程中扮演重要角色。本研究分析了BsGAI2基因编码蛋白的理化性质和功能鉴定,为今后进一步研究BsGAI2基因及DELLA蛋白家族的功能提供了理论依据。

玉米抗南方锈病种质资源初步鉴定及遗传多样性分析

南方锈病是玉米生产上的重要病害。2013-2015年在广西南宁和北京昌平对903份玉米种质资源进行了抗南方锈病的初步鉴定与评价,并利用SSR标记对筛选出的部分抗性材料进行了遗传多样性分析。结果表明,在903份种质中,8份自交系在广西南宁和北京昌平均对南方锈病表现高抗(HR),占总鉴定种质的0.9%;29份材料表现为抗病(R),占比3.2%,包括27份自交系和2份农家种;中抗种质(MR)100份,占比11.1%;感病(S)和高感(HS)种质分别为181和585份,占鉴定材料的20.0%和64.8%。由此可见,玉米资源中高抗南方锈病的种质较为匮乏,在不同地点均表现高抗的材料是难得的抗源。不同地理来源的玉米种质对南方锈病的抗性水平存在较大差异,其中抗性资源较为丰富的是源自内蒙古和山西的种质。42对多态性SSR引物在50份抗锈病材料中,共扩增出141个条带,多态性条带139个,多态位点百分率(PPB)为98.58%。平均等位基因数(Na)1.98,平均有效等位基因数(Ne)1.59,平均Nei's基因多样性(H)0.34,平均多态性信息含量(PIC)0.78,平均Shannon's信息指数(I)0.51;通过UPGMA聚类分析,50份抗病材料被划分为2个类群,其中,第Ⅰ类群又可划分为5个亚类,表现出较高的遗传多样性,为抗病育种中抗源的选择和利用提供参考信息。

2003-2013年小麦品种(系)抗条锈性鉴定及评价

2003-2013年在甘肃省农业科学院植物保护研究所兰州温室和甘谷试验站,分别对来自国内35个相关育种单位的冬春小麦品种(系)5001份,其中冬小麦4291份、春小麦710份,进行苗期混合菌、成株期分小种和混合菌抗条锈性接种鉴定,结果表明:全生育期表现免疫近免疫的有兰天31号等479份,高抗的有兰天23号等76份,中抗的有天选49等291份,分别占9.58%、1.52%和5.82%;成株期表现免疫近免疫的有天选50号等840份,高抗的有兰天27号等47份,中抗的有天选52等311份,分别占16.80%、0.94%和6.22%;苗期表现免疫近免疫的有兰天30号等964份,高抗的有天98102等122份,中抗的有00-30等273份,分别占19.28%、2.44%和5.46%。冬小麦有天选49号等914份材料表现全生育期抗病,占18.28%;有97-473等906份成株期表现抗病,占18.12%;有兰天20号等1225份苗期表现抗病,占24.50%。春小麦有定西41号等113份材料全生育期表现抗病,占2.26%;有陇春28号等125份成株期表现抗病,占2.50%;有0109-1等114份苗期对混合菌表现抗病,占2.28%。先后在甘肃天水汪川良种场对相关材料进行成株期抗条锈性评价,结果发现:1154份从小种圃筛选出的抗病材料中,表现抗病的有兰天31号等745份,占64.56%;105份甘肃陇南生产品种中,到2013年表现抗病的仅有兰天28号、中梁31号等30份材料,占28.57%;后备品系中,00-30-2-1、CP04-20、00127-2-3等抗性表现优异;抗源材料中,仅有贵农775、中四、T.Spelta albun、贵协1、贵协3等少数材料表现抗病,重要抗源材料贵农21、贵农22、南农92R、川麦42、Moro从2011年开始在田间表现感病,逐步失去利用价值。其衍生系品种材料如陇鉴9343、天选43号、中梁29号、兰天17号、兰天24号等也在田间逐步感病,条锈病发生流行压力持续增大。

基于EST-SSR分子标记的青海高原以礼草属主要物种的遗传多样性分析

利用EST-SSR分子标记技术对青海高原以礼草属3个物种的21份材料进行遗传相关分析。遗传多样性分析发现97对引物中有50对引物可扩增出特异性条带,共扩增出103条条带,各个引物的扩增条带数范围为1~5,每个位点的平均变异数2.06。Popgene pc软件分析表明：梭罗草遗传多样性水平最高（PP=62.14%,h=0.2345）,糙毛以礼草次之（PP=58.25%,h=0.2211）,大颖草最低（PP=44.66%,h=0.1687）;梭罗草和大颖草的遗传距离最小,遗传相似性程度最高,糙毛以礼草与梭罗草和大颖草的遗传距离均较远。梭罗草居群中玛多梭罗草与其他居群遗传距离相对较远,糙毛以礼草居群中克图尼哈糙毛以礼草与其他居群遗传距离相对较远,大颖草居群中克图尼哈大颖草与其他居群遗传距离相对较远。NTSYS2.10e聚类结果为21个居群可聚为3个组群,梭罗草组群10个;糙毛以礼草组群7个;大颖草组群4个。本研究可进一步为拓宽小麦族植物的遗传基础、野生基因资源利用及研究物种分布规律提供科学参考。

取样策略对SSR标记鉴别紫云英品种能力的影响

紫云英属于异花授粉植物,品种内个体基因型杂合,品种鉴定难度大。本研究以紫云英闽紫系列3个审定品种为材料,采用SSR标记进行取样策略对3个品种鉴别能力影响的研究。结果表明：（1）固定4对引物组合,从5~50进行梯度取样时,品种内的扩增位点总数、观测等位基因数趋于增多,但有效等位基因数、Shanon信息指数、遗传多样性指数增大到最大值后趋于下降,其中取样量为30时总体样品出现最大值;随着样品量的增加,品种间Nei氏遗传距离以及分子方差分析的品种间期望变异系数比例值（Phi PT）均呈减少趋势,但Phi PT值的置信度在增大;（2）固定品种的样品容量为30和50,再加入2对能扩增出在品种间形成频率差异的标记位点的SSR引物对,基于这6对SSR引物可以将参试的3个紫云英品种有效的区分,品种间期望变异系数比例值（Phi PT）提高且差异的置信度为极显著。主成分分析进一步表明：3个参试品种30个样品与50个样品的散布状况基本一致。对紫云英取样策略的研究表明：为提高对参试品种的鉴别能力,样品取样量以30株为宜,即达到较佳鉴别效果又降低分析成本。

《植物遗传资源学报》到山西农科院品资所进行学术交流座谈

10月16—17日，《植物遗传资源学报》编辑部一行4人应邀到山西省农科院品资所进行学术交流，就学报撰稿、投稿等问题举行专题座谈会。