• 2022年第23卷第3期文章目次
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    • >综述
    • 作物种质资源管理:现状与展望

      2022, 23(3):627-635. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220125002

      摘要 (1092) HTML (0) PDF 1.21 M (1829) 评论 (0) 收藏

      摘要:作物种质资源是推动现代种业创新的物质基础、推进农业高质量发展的“芯片”,是保障国家粮食安全、建设生态文 明、维护生物多样性的战略性资源。如何对种质资源进行有效管理,是种质资源安全保护和高效利用的重要一环。首先,本文 分析了联合国粮农组织、联合国环境规划署和国际植物新品种保护联盟等国际组织对作物种质资源的管理体系和保护与利用 体系,并以美国、日本、巴西和印度为例介绍了在针对种质资源的法律法规、经费支持、运行机制等方面的现状;然后,介绍了 我国种质资源管理的政府主导阶段、行政指导下的技术部门负责阶段和依法管理阶段等三个发展阶段的种质资源管理工作, 同时阐述了我国现行种质资源的管理体系、运行体系及保障机制等;最后,结合国内外种质资源管理发展现状及趋势,借鉴国 际种质资源管理的好的做法,对我国种质资源管理未来开展的重点工作提出建议,以期促进种质资源的保护和利用。

    • 作物种质资源整体保护策略与实践

      2022, 23(3):636-643. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211206002

      摘要 (692) HTML (0) PDF 2.75 M (1692) 评论 (0) 收藏

      摘要:作物种质资源保护经过近百年来的发展,逐步形成以非原生境保护与原生境保护为基础的整体保护策略,其要点: 一是每一种作物种质类型,依据其生物学特性及其保护利用的需求,需发展适宜的保存方式 / 技术,实现种质资源遗传完整性 或潜在进化能力的保护;二是一种作物种质资源,需组合多种保存方式,对其全体基因源实现完整的保护;三是在国家(区域) 层面,需采用原生境和非原生境保护的方式,以及实行中期、长期与备份保存机制,实现种质资源多样性、完整性和安全性的保 护,以供持续利用。至 2021 年底,我国已建成包括长期库、中期库、复份库、种质圃、试管苗库、超低温库在内的非原生境保存 设施 55 个和原生境保护点 214 个,在国家层面上初步对作物种质资源实现了整体保护,保存总量达到 52.8 万份,为我国作物 育种、种业发展和农业原始创新提供了雄厚的物质基础。本文阐述了作物种质资源整体保护策略的内涵、科学基础、及其国内 外的应用实践,以期能进一步促进我国作物种质资源保护与利用的发展。

    • 水稻耐盐分子机制与分子改良

      2022, 23(3):644-653. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211106002

      摘要 (398) HTML (0) PDF 1.27 M (1074) 评论 (0) 收藏

      摘要:盐碱地是农业种植的重要后备耕地资源,但其高盐碱度特性严重制约了作物的种植。培育适宜盐碱地种植的作物, 对保障粮食安全具有重要意义。近年来,耐盐水稻成为盐碱地改良与利用的首选粮食作物,因此,耐盐性遗传改良已成为水稻 遗传育种的一个重要研究方向。高浓度盐胁迫对水稻各生育期的生长发育都会造成影响,导致水稻产量与品质显著下降。水 稻耐盐分子机制的研究对培育耐盐水稻品种具有重要指导意义。本文从离子稳态调节、渗透调节、抗氧化调节、气孔调节以及 信号分子调节等 5 个方面综述了水稻耐盐适应性分子机制研究的最新进展,进一步介绍了国内外水稻耐盐性遗传改良的情 况,并重点总结了负调控水稻耐盐性功能基因的鉴定,以及基于基因组编辑技术的水稻耐盐性分子改良;同时还探讨了未来 值得重点关注的方向及策略,以期为高效培育耐盐性强、综合性状优良的水稻品种提供参考。

    • 基于CiteSpace兰科植物功能基因的研究进展

      2022, 23(3):654-669. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211119001

      摘要 (535) HTML (0) PDF 29.06 M (1336) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究基于 Web of Science(WOS)数据库和 CNKI(中国知网)数据库收录的兰科植物功能基因相关文献,借助 CiteSpace 计量工具,采用文献计量方法和知识图谱可视化技术对领域内 2002-2020 年间的文献进行定量统计和数据分析。 在回顾近 19 年间国内外学者对兰科植物功能基因研究的探索历程及应用现状的同时,探究了该研究领域的文献发布时间、 作者和国家发文量、期刊共被引分析、知识基础、关键词研究热点及主题演化的网络特征,揭示了不同时段研究热点的变化规 律,并对目前该领域需解决的问题以及未来探索方向进行讨论,以期为兰科植物的进一步开发、创新和应用提供理论支撑。结 果表明:(1)兰科植物功能基因研究经历了 3 个阶段(形成期、成长期、稳定发展期),发文量整体呈稳步增长趋势。(2)研究 热点聚集于物种形成、转录组学、遗传转化、ISSR 和 ITS 分子标记等方向;功能基因以 MADS-box、ACS、MYB 等基因为主,其 中对参与调控花器官发育的 MADS-box 基因的研究最为广泛。(3)国内外形成了以 Chen HW(陈虹桦)、Tsai WC(蔡文杰)、 Tamura K、刘仲健、朱紫乐、崔波、孙崇波和吴建设等为主的核心作者群,但团队之间合作较为疏散。

    • 转录因子HY5在植物花青素合成中的调控作用

      2022, 23(3):670-677. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211111001

      摘要 (906) HTML (0) PDF 1.57 M (1596) 评论 (0) 收藏

      摘要: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。

    • >论文
    • 63个小麦高代品系的叶锈病抗性鉴定

      2022, 23(3):678-690. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211206001

      摘要 (496) HTML (0) PDF 4.14 M (1112) 评论 (0) 收藏

      摘要:小麦叶锈病严重危害我国小麦生产安全,培育持久性抗病品种是防治小麦叶锈病最为经济有效的方法之一。本试 验通过已知抗病基因连锁的分子标记检测结合基因推导、系谱分析和成株期抗病鉴定对 63 个小麦高代品系进行抗叶锈病鉴 定,进而推导其所含的抗病基因。在苗期,对 63 个小麦高代品系材料和 36 个含有已知抗病基因的载体品种,比较了接种 17 个具有不同毒性的叶锈菌生理小种的抗病反应,并利用 10 个已知抗叶锈病基因连锁分子标记检测供试材料。2018-2019 年 度分别在河南周口和河北保定对 63 份小麦高代品系进行病害严重度调查,筛选具有成株抗叶锈病的品系。结果表明,在 63 个品系中,含有 Lr26、Lr45、Lr17 和 Lr1 的品系分别有 18 个、14 个、11 个和 10 个。此外,含有 Lr10、Lr11 和 Lr46 的品系分 别有 2 个,含有 Lr2a、Lr2b、Lr15 和 Lr37 的品系各有 1 个。17 个品系在田间表现为成株期慢叶锈病抗性。上述含有抗叶锈 病基因的品系为抗叶锈病品种改良提供了重要的育种材料。

    • 海南岛海马齿种质资源收集及耐盐性初步筛选

      2022, 23(3):691-705. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211029001

      摘要 (391) HTML (0) PDF 13.94 M (1028) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对海南岛野生海马齿种质资源进行收集和系统评价,沿海南岛东线和西线进行 5 次环岛采样,从海南岛 11 个 市县收集到 16 个代表性地区的野生海马齿种质材料,并对这些海马齿种质的地理分布、生长环境及伴生植物等进行了系统性 调查研究。通过对收集的海马齿种质资源分布特点进行分析,发现海马齿主要分布在平均海拔 7.4 m 左右海陆交汇处的沙滩 上,主要位于海南本岛的 18°14′~20°05′ N 和 108°39′~110°59′ E 区域内。另外,观察到海马齿的主要伴生植物共计 27 种。为 了筛选耐盐性较强的海马齿种质,进一步比较分析了这 16 个地区的野生海马齿在不同浓度盐胁迫下的形态和生理变化特性, 并运用主成分分析方法对这些海马齿的耐盐性进行综合评估,发现海口市江南城和文昌市清澜港两处的海马齿耐盐性更强, 而从儋州市洋浦新英湾和陵水黎族自治县盐尽村两处获得的海马齿耐盐性较弱。据现有资料所知,这是首次对海南岛野生海 马齿种质资源进行系统性调查搜集和耐盐性比较评估,研究结果为后续研究海马齿极端耐盐分子机制及挖掘优良耐盐基因提 供了宝贵试验材料并奠定了研究基础。

    • 251份藜麦种质资源遗传多样性及分子身份证构建

      2022, 23(3):706-721. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211114002

      摘要 (421) HTML (0) PDF 22.20 M (978) 评论 (0) 收藏

      摘要:藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)种质资源的准确鉴别是遗传多样性研究及藜麦种业和产业发展的前提和基础。 本研究利用 MultipSeq 多重 PCR 扩增子捕获技术获得 656 个 SNP,对 251 份藜麦种质资源进行遗传多样性分析,并利用 perl 脚本构建每份种质资源的 DNA 指纹图谱,基于指纹图谱信息构建个体分子身份证。群体遗传结构分析表明,251 份种质资 源被划分为 2 个类群Ⅰ和Ⅱ,分别对应安第斯高原型藜麦群和智利低海拔型藜麦群;类群Ⅰ、Ⅱ群体遗传多样性指数分别为 0.0037 和 0.0036,群体分化指数为 0.14;群体主成分分析结果与群体遗传结构分析结果完全一致,类群间存在部分遗传交叉 现象;系统发育分析显示类群Ⅰ包括以玻利维亚、秘鲁为主的 152 份种质资源,类群Ⅱ包括以智利为主的 99 份种质资源,其中 类群Ⅰ又进一步划分为Ⅰ-1 和Ⅰ-2 两个亚群,亚群Ⅰ-1、Ⅰ-2 的 Nei′s 遗传距离为 0.054。112 份河北石家庄种质材料中,40 份与 玻利维亚种质群亲缘关系较近、24 份与秘鲁种质群亲缘关系较近、48 份与智利种质群亲缘关系较近。本研究构建的 251 份 藜麦种质材料分子身份证能够达到对种质材料溯源和保护的作用,同时群体遗传多样性分析结果对于我国藜麦种质资源划分 和系统整理具有一定的参考意义。

    • 294 份花生品种落荚性状的评价鉴定

      2022, 23(3):722-730. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211104001

      摘要 (311) HTML (0) PDF 11.69 M (968) 评论 (0) 收藏

      摘要:花生落荚性是指成熟后荚果脱落的难易程度,主要与果柄 - 荚果和果柄 - 茎秆的断裂力有关。为了探究不同花生 品种的落荚性状的差异性,本试验对 294 份花生品种在鲜花生时和晾晒 4 d 后果柄 - 荚果和果柄 - 茎秆断裂力进行系统的 测量和统计分析。结果表明,不同花生品种的果柄 - 荚果与果柄 - 茎秆断裂力存在显著差异。294 份花生品种在鲜花生和 晾晒 4 d 后果柄 - 荚果断裂力变幅分别为 2.07~20.07 lb、1.73~9.64 lb,果柄 - 茎秆断裂力的变幅分别为 2.21~22.86 lb、1.90~ 11.25 lb,花生品种在刚收获时果柄 - 茎秆断裂力的变幅最大。落荚性状与主茎高度、单株果数相关性不显著。分别筛选出鲜 花生和干燥后落荚特性适中的花生品种 9 份和 20 份,为下一步培育适合机械化收获的花生新品种打下基础。

    • 广东湛江蔗区甘蔗白条病的分子检测与鉴定

      2022, 23(3):731-737. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211112001

      摘要 (284) HTML (0) PDF 13.07 M (1114) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确粤西蔗区甘蔗白条病的病原类型,对 27 份新引进的甘蔗品种进行田间病害调查,并对 15 份疑似发病植株 的蔗茎样品进行病菌分离和 PCR 检测鉴定。2019 年和 2020 年田间调查结果显示,种植的 11 个甘蔗品种出现典型的白条病 症状,其中桂糖 08-1589、德蔗 12-88、福农 11-2907 和福农 09-7111 在新植蔗和宿根蔗上均有发生,自然发病率为 0.2%~9.4%。 利用白条黄单胞菌 Xanthomonas albilineans 特异性引物 XAF1/XAR1,对 15 份病样分离出来的病原细菌进行 PCR 检测,均可 获得 608 bp 的特异性扩增片段,所得序列完全一致,与来自中国福建、美国佛罗里达州和法国瓜德罗普岛的白条黄单胞菌一 致性为 100%,在系统进化树中处于同一分支,属于 PFGE-B 型基因型。本研究证实湛江地区 11 个甘蔗品种发生的白条病是 由白条黄单胞菌引起。

    • 小麦花药培养体系优化及高再生力基因型的筛选

      2022, 23(3):738-745. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211021003

      摘要 (287) HTML (0) PDF 7.82 M (910) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前花药培养白苗再生较多,因此选取不同成分的碳源对花药培养体系进行优化,并利用优化的体系连续 2 年 对 22 个小麦品种(系)的培养力进行了鉴定。结果表明,以国药公司蔗糖为碳源进行离体培养的花药没有产生胚状体;以 Sigma 公司麦芽糖和 Phytotech 公司麦芽糖为碳源时,花药均可以脱分化形成胚状体并进一步再生植株,绿苗产率在此 2 种 麦芽糖间无显著差异,但白苗产率在 2 种麦芽糖间差异显著,Sigma 麦芽糖条件下白苗产率显著高于 Phytotech 麦芽糖,说 明利用 Phytotech 麦芽糖能减少白苗的再生。22 个品种(系)的绿苗及白苗产率差异显著,筛选出高绿苗再生力基因型河 农 6425(33.97%)、洛麦 28(22.28%)和郑麦 136(15.63%),高白苗再生力基因型小偃 22(39.69%)、郑麦 136(33.99%)、洛 麦 28(42.17%)和豫农 903(28.59%),高植株再生力基因型小偃 22(46.69%)、郑麦 136(49.62%)、洛麦 28(64.45%)、河农 6425 (41.47%)和豫农 903(31.69%)。本研究鉴定筛选的高再生力基因型可作为单倍体育种、基因定位或遗传转化研究的基础材料。

    • 甘蔗种质资源蔗糖分性状遗传变异分析及高糖种质发掘

      2022, 23(3):746-754. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211109002

      摘要 (301) HTML (0) PDF 1.45 M (908) 评论 (0) 收藏

      摘要:高糖种质是甘蔗高糖育种取得成功的物质基础,性状遗传变异的评估是提高遗传改良效率的重要内容。本研究 以 292 份国内外甘蔗品种资源为研究材料,通过 3 年(1 年新植 2 年宿根)系统的田间试验,对蔗糖分的方差和遗传参数(遗 传方差、广义遗传力、变异系数等)进行了分析和评估。结果显示,种质间蔗糖分性状差异极显著,但与年份间的互作效应不 显著,具有较高的广义遗传力(3 年试验的广义遗传力为 0.85)。变异系数分析显示,尽管具有较大的极差(平均为 10.66%), 但变异系数相对较小(平均为 10.13%),这可能与参试种质大部分为不同时期育成的商业品种有关。变异系数进一步分析显 示,不管是新植还是宿根试验,11 月的变异系数均大于之后的各月份。相关性分析显示,11 月与总平均蔗糖分的表型和遗传 相关系数分别为 0.94 和 0.95(P<0.001)。表明 11 月或更早时间可能更有利于蔗糖分的选择。基于 3 年蔗糖分数据,发掘出 平均蔗糖分超过 16.00% 的高糖种质 32 份提供杂交利用,进一步丰富了我国高糖育种亲本基因库。此外,本研究还就进一步 促进我国高糖育种研究提出了建议。

    • 不同树龄枸杞古树的遗传多样性研究

      2022, 23(3):755-767. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211105001

      摘要 (372) HTML (0) PDF 8.68 M (985) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对 43 份枸杞材料进行表型性状指标的测定,结合 SSR 分子标记技术,综合分析枸杞古树与现有宁夏枸杞品 种(系)之间的群体结构和遗传多样性。表型性状主成分分析结果确定了主成分为 4,累计贡献率达到 78.09%,第一主成分叶 片大小和第二主成分果实大小起主要贡献作用。样品变异系数范围为 15%~54%,平均值为 26.78%,样品遗传变异指数范围为 5.26~5.41。表型性状指标通过聚类分析后分为 4 个类群,第Ⅰ类群 3 份材料,第Ⅱ类群 3 份材料,第Ⅲ类群 8 份材料,第Ⅳ类群 29 份材料。采用隶属函数法分析确定综合性状优良的 5 个材料,分别为 L14、 L16、L28、L40、L43。SSR 分子标记遗传信息有效 等位基因平均值为 2.018,期望杂合度平均值为 0.398,Shannon′s 指数平均值为 0.839。SSR 分子标记确定最优 K 值为 4,综合评价 较好的 5 份材料中,L16 表现为杂合基因型,L14、L28、L40、L43 表现为单一基因型。本研究运用多种方法综合分析了不同来源、 不同树龄枸杞古树的表型性状差异和遗传多样性,为后续枸杞古树种质资源的利用及枸杞品种选育提供了理论依据和实践指导。

    • 西藏野生荞麦种质资源的调查与收集

      2022, 23(3):768-774. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211227001

      摘要 (332) HTML (0) PDF 20.71 M (1183) 评论 (0) 收藏

      摘要:青藏高原喜马拉雅地区是荞麦的起源中心,其独特的气候类型和地理位置孕育了丰富独特的野生荞麦资源。为探 明西藏地区荞麦属种质资源的群体数量以及分布情况,中国农业科学院野生荞麦资源调查队于 2020-2021 年间历时 40 d 在 西藏自治区进行了系统的资源调查与收集工作。以金沙江、澜沧江、雅鲁藏布江、尼洋河、帕隆藏布等河流为主线,在西藏的昌 都、林芝、山南、拉萨、日喀则 5 个地区采集到荞麦属野生植物种质资源 189 份(苦荞野生种 122 份、野生金荞麦 36 份、甜荞野 生种 10 份、细柄野荞麦 8 份、心叶野荞麦 5 份、金沙野荞麦资源 5 份、小野荞麦 2 份、四倍体齐蕊野荞麦 1 份),其种间性状变 异丰富且与其他地区的野生荞麦资源在性状上存在明显差异。野生荞麦有部分荞麦栽培种所不具备的优异性状,为荞麦属遗 传育种提供了宝贵的基因资源。

    • 重庆市蔬菜种质资源调查收集与分析

      2022, 23(3):775-786. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211207001

      摘要 (276) HTML (0) PDF 13.08 M (1266) 评论 (0) 收藏

      摘要:2015-2020 年,依托“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”,对重庆 35 个涉农区县进行普查征集与系统调 查收集。通过对收集到的蔬菜资源分布情况、生物学分类等进行整理和分析,并经田间初步鉴定。结果表明,本次资源调查共 获得蔬菜种质资源 428 份,隶属 14 科,30 属,35 种。主要分布在渝东北三峡库区及主城都市区,海拔 800 m 以上蔬菜资源占 51.17%,多在人口密度 500 人 /km2 以下地区分布,豆类、瓜类、芥菜类蔬菜资源数量占比最大。通过对各类蔬菜资源的鉴定评 价,分别筛选出在高产、抗病虫、抗逆、优质等方面表现优异的资源 64 份,其中有 6 份适宜大面积推广,分别是三元丝瓜、冬寒 菜、脚板苕、丁家儿菜、青草坝萝卜、酒罐萝卜。本研究结果将为重庆蔬菜种质资源多样性研究、种质创新、新品种选育提供基 础。

    • 大豆 DELLA 基因单倍型与花期关联分析及基因编辑靶点鉴定

      2022, 23(3):787-799. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211218001

      摘要 (496) HTML (0) PDF 64.41 M (1027) 评论 (0) 收藏

      摘要:DELLA 蛋白作为赤霉素负调控因子参与植物开花期调控。与拟南芥 DELLA 蛋白同源比对,研究发现大豆具有 8 个 DELLA 基因,其中 GmGAI3a 只有 GRAS 结构域,其他 7 个 DELLA 蛋白均具有 DELLA 结构域和 GRAS 结构域。对 8 个 大豆 DELLA 基因在 424 份材料的自然群体中的单倍型与开花期进行关联分析,发现 DELLA 基因早花型自然变异已经应用 于我国中高纬度地区,推测大豆 DELLA 基因负向调控开花。利用 CRISPR/Cas9 技术,在大豆发根系统中验证靶点的编辑效 率,成功鉴定出 7 个 DELLA 基因的有效靶点,为进一步获得稳定遗传转化的大豆 DELLA 突变体及解析基因功能提供了重要 的靶点信息与理论基础。

    • 陆地棉早熟相关性状的QTL定位与相关基因的初步鉴定

      2022, 23(3):800-810. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211117001

      摘要 (437) HTML (0) PDF 30.87 M (1077) 评论 (0) 收藏

      摘要:早熟性状是棉花遗传改良的目标性状之一,鉴定棉花早熟性状 QTL 具有重要育种价值。以陆地棉早熟品系 EM019(Early-maturity 019)和陆地棉晚熟品种鲁棉研 37 号(LMY37,Lumianyan 37)为亲本杂交,构建了包含 312 个株系的 重组自交系群体(RILs,recombinant inbred lines),采用复合区间作图法对该 RIL 群体在山东临清(2019,2020,2021 年)、新 疆轮台(2019 年)4 个环境条件下的开花时间、吐絮率、铃重、衣分进行 QTL 检测,共获得 21 个 QTLs。其中 7 个与开花时间 相关,加性效应在 0.30~1.01 之间,解释表型变异率为 2.56%~17.71%;8 个与吐絮率相关,加性效应在 -5.81~-2.39 之间,解释 的表型变异率为 4.66%~20.44%。这些 QTLs 大多成簇分布在 A05、D03 和 D08 染色体上。对 D08 染色体上的一个 QTL 簇 进行相关基因鉴定,筛选出 124 个相关基因,结合 LMY37 和 EM019 在长日照和短日照处理下不同叶龄期的转录组数据,通 过 GO 富集和热图分析,获得了 3 个可能与早熟相关的基因:GH_D08G0636、GH_D08G0684 和 GH_D08G0948。本研究为后 续棉花早熟相关性状 QTL 的精细定位和相关基因鉴定奠定了理论基础。

    • 小麦不育小穗数 QTL-qSsnps-5D 遗传及育种选择效应解析

      2022, 23(3):811-822. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211203002

      摘要 (356) HTML (0) PDF 5.69 M (869) 评论 (0) 收藏

      摘要:qSsnps-5D 为一个控制不育小穗数的主效稳定 QTL,其优异等位基因来自小麦骨干亲本京 411。本研究利用科农 9204× 京 411 衍生的包含 187 个家系的重组自交系群体(KJ-RIL,recombinant inbred lines derived from the cross of Kenong 9204 and Jing 411)及 314 份育成品种(系)组成的自然群体对其进行遗传及育种选择效应解析,明确其对产量性状的遗传 效应,分析其在育种过程中的选择应用情况,评价其未来育种应用潜力。试验结果表明,qSsnps-5D 在 8 套数据集中被定位 于 5D 染色体上 0.72~4.13 Mb 之间,跨度约 3.41 Mb。基于 KJ-RIL 群体及自然群体分析结果均表明,来自京 411 的优异等位 基因可增加单株穗数,但对千粒重表现为极显著负向效应;其对穗粒数、单株产量的影响在两套群体的分析结果不一致。在 qSsnps-5D 靶区间内选择 2 个紧密连锁的 SNP 标记 AX-110565536 和 AX-86170796 对 314 份自然群体进行目标 QTL 单倍型 分析;结果显示,国外品种对 qSsnps-5D 优异单倍型(Hap-GG-CC)的选择利用率最高;中国品种中青海省、四川省和河南省 3 个省份优异单倍型品种占比较高,而山东、北京、陕西和河北 4 地对 qSsnps-5D 优异单倍型选择利用率较低。时间跨度显 示,qSsnps-5D 优异单倍型 Hap-GG-CC 选择利用效率随时间推移在我国呈下降趋势。为便于 qSsnps-5D 后期分子育种应用, 本研究开发了一个基于 PCR 检测技术的 InDel 分子标记,命名为 5D-1620921,其带型扩增清晰,可重复性好,为 qSsnps-5D 分 子育种应用提供理论支撑。

    • 玉米HD-Zip转录因子基因Zmhdz6的克隆与功能分析

      2022, 23(3):823-831. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211124001

      摘要 (427) HTML (0) PDF 30.95 M (1033) 评论 (0) 收藏

      摘要:干旱胁迫是限制玉米生长发育和产量形成的主要非生物胁迫因素之一。解析玉米响应干旱的分子机制、挖掘优 异的耐旱基因资源,对玉米耐旱种质改良和品种培育具有重要的意义。本研究前期利用耐旱性极端差异的 2 个玉米自交 系,开展了不同水分处理下叶片和根系的转录组测序,通过基因共表达网络分析获得了一个与玉米耐旱相关的重要节点调 控基因 Zmhdz6,该基因编码一个 HD-Zip 转录因子。在此基础上,本研究对 Zmhdz6 的功能进行进一步的研究。在玉米基 因组中共有 60 个 HD-Zip 转录因子基因,分为 4 个亚家族;Zmhdz6 属于第 I 亚家族,并与 Zmhdz4 的序列同源关系较近, Zmhdz4 已被报道具有增强耐旱性的功能。干旱和 ABA 处理下的基因表达分析表明,Zmhdz6 的表达受到干旱胁迫和外施 ABA 处理的诱导,在玉米的叶片和根系中均呈现上调表达。对耐旱性极端差异玉米自交系中 Zmhdz6 的编码区序列进行 测序分析,发现编码区存在 5 个 SNP 变异位点,导致编码蛋白中 3 个氨基酸的差异,但是均不存在于 HD 或 LZ 结构域中。 Zmhdz6 的过表达转基因拟南芥具有显著增强的耐旱性,在干旱胁迫下的存活率高于野生型对照;此外 Zmhdz6 的过表达转 基因拟南芥在正常水分处理下的植株大小显著低于野生型。因此,本研究的结果表明,Zmhdz6 是一个重要且有潜力的耐旱 基因资源,进一步创制干旱诱导表达 Zmhdz6 的转基因玉米并评估其育种利用价值,对玉米耐旱改良和分子育种具有重要的 意义。

    • 利用高密度SNP芯片定位玉米雄穗分枝数QTL

      2022, 23(3):832-841. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211223002

      摘要 (288) HTML (0) PDF 9.44 M (767) 评论 (0) 收藏

      摘要:玉米雄穗分枝数是影响玉米产量的重要因素之一,研究控制玉米雄穗分枝数的 QTL 位点对玉米品种改良、分子辅 助育种具有重要意义。本研究利用京科 968 的双亲京 724 和京 92 构建 BC1F1 群体,以 Maize6H-60K 高质量高密度 SNP 芯 片鉴定群体基因型,获得 28910 个高质量多态性 SNP,构建了包含 2737 个 BIN 标记的高密度遗传图谱,各染色体 BIN 标记 数在 145~512 个之间,BIN 标记平均遗传距离为 0.56 cM。2021 年将亲本及 727 个单株种植在北京,调查雄穗分枝数。采用 QTL IciMappingV4.2 的完备区间作图法进行雄穗分枝数 QTL 检测及定位,共检测到 6 个 QTL,分别位于第 2、5、6、7、8 和 9 染色体,QTL 的 LOD 值范围为 3.18~11.08,揭示 1.58%~5.59% 的表型变异。通过物理位置比对,6 个 QTL 中有 4 个与前人 定位在相同区域,qTBN6 和 qTBN7 尚未见报道。其中 qTBN6 的 LOD 为 6.73,增效等位基因来自京 724,具有负的加性效 应,作用为减少雄穗分枝数。本研究为克隆调控雄穗分枝数功能基因奠定了基础。

    • 大豆长链非编码RNA lncRNA77580转基因材料的转录组分析

      2022, 23(3):842-856. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20211208002

      摘要 (296) HTML (0) PDF 24.33 M (1054) 评论 (0) 收藏

      摘要:长链非编码 RNAs(lncRNAs,long non-coding RNAs)是长度在 200 个核苷酸以上的功能性 RNA 分子,在植物 的生长发育及逆境应答中发挥重要调控功能。前期研究发现一个大豆盐胁迫响应 lncRNA,称其为 lncRNA77580,它的大片 段缺失和过表达影响其邻近蛋白编码基因的表达。本研究通过 lncRNA77580 转基因材料的转录组分析,探究 lncRNA77580 可能的功能及调控网络。在大豆发状根中过表达 lncRNA77580,转基因复合体表现为盐敏感;利用 dual-sgRNA/Cas9 成功 实现 lncRNA77580 大于 4 kb 的大片段敲除,突变效率为 12.5%。利用 lncRNA77580 转基因材料进行 RNA-seq 分析发现, lncRNA77580 过表达和大片段缺失显著改变了转基因发状根的基因表达谱。差异表达基因(DEGs,differentially expressed genes)GO 和 KEGG 富集分析表明,lncRNA77580 过表达或敲除主要影响了大量转录因子和信号传导类基因的差异表达,这 些差异表达基因与植物逆境应答及生长发育密切相关。上述结果说明 lncRNA77580 可能是在大豆逆境胁迫响应及生长发育 过程中具有重要功能的一个长链非编码 RNA。

    • 小麦SAPs家族分析及TaSAP1;1耐盐和低磷胁迫功能研究

      2022, 23(3):857-870. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211122003

      摘要 (400) HTML (0) PDF 36.39 M (1156) 评论 (0) 收藏

      摘要:胁迫相关蛋白(SAPs,stress-associated proteins)在植株应答非生物逆境中扮演重要角色,但对小麦中该家族基因 信息及成员的功能了解尚少。本研究对小麦 SAP 家族基因鉴定得到 62 个成员,并结合系统进化、基因结构和蛋白基序组成 进行了分析。应用 qRT-PCR 研究前期发现的该家族低磷胁迫应答成员 TaSAP1;1 的表达特征,结果表明其表达量在两种胁 迫后均显著增加。该基因存在生物多样性,亚细胞定位分析发现 TaSAP1;1 定位于细胞核。构建表达载体并转化烟草,获得 过表达转基因系(OE,overexpression lines),结合表型特征和植株鲜重、叶面积以及叶绿素含量等参数分析发现,过表达该基 因不仅提高了植株耐盐性,还增强了对低磷胁迫的抵御。其中过表达株系较野生型耐盐性和耐低磷能力增加可能分别与部分 ABA 信号途径基因 NtSAPKs 表达量增加引起的气孔关闭速度加快和部分磷转运蛋白(PTs,Phosphate transporters)基因的上 调表达有关。此外,酵母双杂交技术分析发现 TaSAP1;1 与小麦转氨酶 TaAMTR 存在的相互作用可能也参与了该基因抵御 胁迫的功能。研究结果丰富了对小麦 SAP 基因家族的认识,也对其成员参与非生物胁迫的功能有了新理解,为作物综合抗逆 遗传改良提供了理论依据。

    • 小麦直立叶突变体MtHS29的转录组分析

      2022, 23(3):871-880. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211115001

      摘要 (390) HTML (0) PDF 19.30 M (1232) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解析小麦叶片直立的分子调控机制,以快中子辐射诱变获得的小麦直立叶突变体 MtHS29 及其野生型衡 S29 为 材料,通过转录组分析挖掘与 MtHS29 叶片直立相关的差异表达基因。结果表明,突变体 MtHS29 的叶片相较于野生型衡 S29 存在不同程度的缺失,其中旗叶和倒二叶的叶枕、叶舌和叶耳全都缺失,叶片呈直立向上生长的状态。突变体 MtHS29 和野生 型衡 S29 倒二叶、倒三叶和倒四叶的叶枕部位存在共同差异表达基因 1567 个,主要富集在植物激素信号转导、淀粉和蔗糖的 生物合成、苯丙素的生物合成、内质网的蛋白质加工,以及氨基酸和核苷酸糖代谢等通路。进一步分析发现,参与细胞壁松弛 的细胞壁主要成分合成相关基因、参与调控叶舌形成和叶夹角大小的生长素和油菜素内酯合成或信号转导相关基因,以及多 个参与植物器官形态建成调控相关基因在突变体 MtHS29 中差异表达,与叶枕处近、远轴面细胞分裂和伸展活动减弱,以及突 变体叶舌、叶耳和叶枕等结构的缺失密切相关。本研究为小麦株型育种提供了新的种质资源,也为阐明小麦直立叶形成的分 子调控机制提供了一定的理论依据。

    • 山西小麦地方品种品质相关基因的KASP标记分析

      2022, 23(3):881-894. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210910001

      摘要 (354) HTML (0) PDF 3.92 M (854) 评论 (0) 收藏

      摘要:为发掘和利用小麦地方品种中的优良品质性状基因资源,本研究利用 30 个 KASP 分子标记对 405 份山西小麦地 方品种的 15 个品质性状相关基因进行了检测。结果表明,在供试材料中籽粒硬度优异等位变异 Pinb-D1b 与 Pinb-B2b 分别占 比为 4.94% 和 63.46%;麦谷蛋白 Glu-1 位点的优异等位变异 Glu-Ax1 或 Glu-Ax2* 占比为 93.09%,Glu-Bx7OE 占比为 47.16%, Glu-D1d 占比为 0.74%;面粉色泽相关的优异等位变异 Psy-A1b 占比为 1.23%,Psy-B1a 或 Psy-B1b 为 95.80%,Psy-D1a 为 87.65%,TaPds-B1b 为 0.74%,Zds-A1a 为 87.16%,TaLcy-B1b 为 96.05%,Lox-B1a 为 88.89%,TaPod-A1b 为 1.73%,Ppo-A1b 为 97.28%,Ppo-D1a 为 20.94%。且在山西中部晚熟和南部中熟冬麦区中优异等位变异的频率分布范围分别为 0.52%~97.41%、 0~97.51%。此外,鉴定出 89 份材料聚合 9 个优异等位变异的组合 Pinb-B2b/Glu-Ax1 或 Glu-Ax2*/Glu-Bx7OE/Psy-B1a 或 PsyB1b/Psy-D1a/Zds-A1a/TaLcy-B1b/Lox-B1a/Ppo-A1b,其频率为 21.98%。本研究筛选出含有优异等位变异的小麦地方品种,为 小麦品质相关性状的遗传改良提供了重要参考。

    • 苦荞转录因子FtMYB41的克隆及功能分析

      2022, 23(3):895-905. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211209002

      摘要 (236) HTML (0) PDF 12.32 M (1247) 评论 (0) 收藏

      摘要:本试验以品苦一号为材料,克隆得到 FtMYB41 基因。基因结构分析表明:FtMYB41 由 1 个 5′UTR 和 2 个内含子 构成,CDS 全长 705bp,编码 234 个氨基酸序列,属于 MYB(Myeloblas-toma)超级家族蛋白。系统进化树分析表明:FtMYB41 氨基酸编码蛋白与番茄 NP_001234262.1 和烟草 NP_001312384.1 同源关系较近。转录激活活性分析表明:FtMYB41 具有转 录激活活性并且转录激活区域在羧基端(C 端)。qRT-PCR 结果分析显示:FtMYB41 基因在根中表达量最高,并且受到干旱 和盐胁迫的诱导表达,干旱胁迫 9 h 表达量显著提高。过表达拟南芥和苦荞毛状根抗逆性鉴定表明:FtMYB41 基因的过表达 通过提高发芽率,增加过氧化氢酶(CAT,catalase)和超氧化物歧化酶(SOD,superoxide dismutase)酶活,降低丙二醛(MDA, malondialdehyde)含量来提高抗旱性。

    • 割手密干旱响应NAC转录因子的克隆及表达分析

      2022, 23(3):906-916. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211205001

      摘要 (270) HTML (0) PDF 22.73 M (809) 评论 (0) 收藏

      摘要:NAC 转录因子参与植物对生物和非生物胁迫响应过程。本研究以甘蔗野生种割手密为材料,克隆得到 3 个 SsNACs 基因,命名 SsNAC2、SsNAC3、SsNAC4。生物信息学分析表明,其编码序列 CDS 全长 931 bp、486 bp、781 bp,编码 309 个、162 个、259 个氨基酸。亚细胞定位预测 3 个 SsNACs 基因位于细胞核,上游启动子含有与逆境胁迫应激相关的 ABRE、 LTR、MBS、MYB、STRE 顺式作用元件。系统进化分析表明 SsNAC2 与高粱 SbNAC68 亲缘关系最近,属于 OsNAC3 亚家族, SsNAC3 与南荻 MlNAC1 亲缘关系最近,属于 ATAF 亚家族,SsNAC4 与高粱 SbNAC82 同属 NAC2 亚家族。组织特异性表达 分析结果 SsNAC2、SsNAC3 基因在割手密茎叶生长期表达量较高。基因表达谱分析表明,不同胁迫下 3 个 SsNACs 基因的相 对表达水平不同,推测 SsNAC2、SsNAC3 和 SsNAC4 基因可能参与调控割手密应对干旱、低温、盐分、病原真菌等非生物和生 物胁迫,同时又能够被 ABA 和 MeJA 诱导表达,以上研究为进一步分析 NAC 转录因子在割手密响应逆境胁迫中的功能奠定 理论基础。

    • 沙柳 SpsLAZY1a、SpsLAZY1b 基因启动子克隆及表达分析

      2022, 23(3):917-925. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211011002

      摘要 (283) HTML (0) PDF 32.56 M (1281) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究 SpsLAZY1a、SpsLAZY1b 基因的表达调控机制,本研究从沙柳中分离了 SpsLAZY1a、SpsLAZY1b 基因的启 动子片段。使用 PlantCARE 数据库对该启动子片段中顺式作用元件预测显示,SpsLAZY1a 和 SpsLAZY1b 启动子序列中除 了包含核心元件 CAAT-box 和 TATA-box 外,还含有光、茉莉酸甲酯、脱落酸、低温、乙烯、赤霉素等响应元件。ProSpsLAZY1a 和 ProSpsLAZY1b 在烟草中瞬时表达和转基因 84K 杨中的 GUS 显色结果表明,ProSpsLAZY1a 和 ProSpsLAZY1b 具有启动子活性。对转基因 84K 杨的 GUS 酶活检测结果表明,ProSpsLAZY1a 的 GUS 表达活性强于 ProSpsLAZY1b。对转基因 84K 杨茎的切片结果显示,蓝色显 色反应主要集中于内皮层和韧皮部。上述结果表明,SpsLAZY1a、SpsLAZY1b 基因的启动子是非组织特异性表达启动子,并且 这两个基因启动子的活性存在差异。本研究结果为解析 LAZY 基因的上游调控机制提供参考。

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