• 2022年第23卷第6期文章目次
    全 选
    显示方式: |
    • >综述
    • 彩色小麦基因发掘和种质资源育种利用

      2022, 23(6):1549-1571. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220423002

      摘要 (483) HTML (0) PDF 1.46 M (1327) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着人类对彩色营养功能小麦需求越来越大,彩色小麦遗传研究越来越深入,彩色小麦品种越来越多,但我国彩色小麦种质资源家底不清。为了满足国内外对彩色小麦营养遗传育种方面的快速需求,本文综述了彩色小麦基因和种质资源育种利用进展,首先介绍了彩色小麦基因来源的种质资源,其次是介绍了彩色小麦染色体组及系谱,第三是首次全面总结了我国彩色小麦育种和种质资源创新的进展。我国近24年来审定了60个彩色小麦品种,其中紫(黑)粒品种49个,蓝粒小麦品种10个,绿粒小麦品种1个,还育成了23个彩色小麦种质新资源,其中近4年来是我国彩色小麦品种审定最多的年份。河南省、山东省、河北省、山西省是我国4大彩色小麦育种和产业化基地。彩色小麦品种大部分来源于彩色小麦和普通小麦杂交,彩色小麦基因来源更多的是来自小麦与野生一粒小麦、野生二粒小麦、偃麦草、黑麦、赖草等远缘杂交。有47个彩色小麦品种籽粒蛋白质含量超过14%,有4个彩色小麦品种籽粒蛋白质含量超过18%,有4个彩色小麦品种面团稳定时间超过10 min。针对彩色小麦遗传育种和产业化存在的问题,建议作物种质资源保护与利用要遵循“有差异,就选择;能遗传,可定向;有价值,就保藏;需鉴定,要精准;扬其长,广利用”的基本原则。以上资料将为我国彩色小麦遗传育种研究提供大量有用信息和基因种质资源,推动我国彩色小麦遗传育种研究深入发展。

    • 彩色小麦种质资源在生物强化和功能食品应用中的研究进展

      2022, 23(6):1572-1584. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220321004

      摘要 (369) HTML (0) PDF 1.43 M (868) 评论 (0) 收藏

      摘要:因为人类膳食不平衡和微量营养缺乏导致的隐性饥饿已经受到国内外高度重视。利用生物育种技术培育富含各种微量营养的优良作物品种是生物强化和功能食品的主要发展方向。国内外大量研究表明,彩色小麦种质资源富含花青素、铁、锌、硒、维生素、叶酸等微量营养和蛋白质等,对抗炎、抗癌、糖尿病、心脑血管疾病、贫血病、生长发育不良等有一定的功效,将在保障粮食安全和人类健康中发挥重要作用。本文首先介绍了隐性饥饿、生物强化、功能食品、功能农业和功能品种等方面的发展趋势,重点介绍了国内外彩色小麦种质资源功能营养成分及遗传育种方面的研究进展。建议广泛收集和创制彩色功能营养小麦新种质,挖掘优异营养基因资源,揭示彩色小麦花青素和微量营养(硒、锌、铬等微量元素,维生素,人体不能合成的8种氨基酸;叶酸等)和品质(蛋白质含量和组分)性状的遗传耦合机理,以期为彩色小麦生物强化和主粮功能化提供理论依据和技术支撑。

    • 植物盐胁迫适应性机制研究进展

      2022, 23(6):1585-1593. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220518003

      摘要 (554) HTML (0) PDF 7.00 M (779) 评论 (0) 收藏

      摘要:盐胁迫是最重要的非生物胁迫之一,严重威胁植物的生长发育。了解植物盐胁迫适应性机制有利于科学选育耐盐作物,进而有效利用盐地滩涂减轻日益增加的粮食压力。盐胁迫导致植物体内离子失衡、渗透紊乱以及毒性物质积累,特别是活性氧(reactive oxygen species, ROS)。为了适应盐胁迫,植物需要平衡细胞离子、重塑渗透势并维持ROS稳态。在过去遗传学和生理生化研究揭示了大量的植物盐胁迫响应和调控因子,它们通过多重复杂的胁迫信号通路调控植物的耐盐性。本文综述了近年来盐胁迫下植物的感知、信号转导、基因表达调控、激素调控以及适应性响应,归纳了一套较为完整的植物盐胁迫响应机制。

    • 绿豆耐盐性研究进展

      2022, 23(6):1594-1603. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220411002

      摘要 (433) HTML (0) PDF 1.43 M (943) 评论 (0) 收藏

      摘要:盐胁迫是影响绿豆生长、造成绿豆减产的主要限制因素之一。开展绿豆耐盐胁迫研究,培育耐盐品种,对盐碱地利用率具有重要意义。本文主要从绿豆耐盐鉴定方法和评价指标、耐盐种质资源筛选、耐盐基因挖掘以及提高耐盐性的途径等方面,综述了国内外最新研究进展,同时还探讨了未来重点关注的方向及策略,旨在为今后开展绿豆耐盐性研究、培育耐盐性强、综合性状优良的绿豆品种提供参考。

    • AS1/AS2基因在叶形态建成中的作用研究进展

      2022, 23(6):1604-1612. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220426003

      摘要 (388) HTML (0) PDF 6.89 M (789) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物叶片背-腹轴极性建立是叶片形态建成的重要过程之一。ASYMMETRIC LEAVES1/ASYMMETRIC LEAVES2(AS1/AS2)是植物叶片发育中背-腹面极性关键的转录因子,直接或间接与多个蛋白或miRNAs相互协作,共同协作调控植物叶片发育与形成过程。本文综述了拟南芥、大白菜等植物AS1/AS2保守结构特征及其参与叶片发育和形态建成的调控功能等,为深入揭示AS1/AS2生物学功能的分子机制提供思路。

    • >论文
    • 枣种质果实性状多样性分析与综合评价

      2022, 23(6):1613-1625. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220417001

      摘要 (381) HTML (0) PDF 20.83 M (2702) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究以116份枣种质为研究材料,通过遗传多样性指数、聚类分析和主成分分析等方法对22个果实性状进行多样性及综合评价分析。结果表明:13个数量性状变异系数介于1.76%~41.30%,单果重和可滴定酸含量变异程度较大。22个果实性状遗传多样性指数H’范围在1.04~2.05,其中果实横径(2.05)、维生素C含量(1.96)、果实形状(1.88)和果实颜色(1.10)H’较高。22个果实性状进行聚类分析,分为四个类群,Ⅰ类群属于野生资源类型,Ⅱ类群属于高营养物质含量种质类型,Ⅲ类群属于特异营养含量种质,Ⅳ类群属于果实外观品质较好的种质类型。主成分分析把22个果实性状分为8个主成分,累计贡献率为75.620%,第1主成分与果实大小有关,第2个主成分与果形指数有关,第3、4主成分与果实营养物质和果实口感有关。果实性状综合得分(D)范围在0.15~1.04,平均值0.64,河北的赞晶和山西临县的杨家山大枣等种质位居前列,综合评价优异。根据特异性状指标,筛选出了泗洪大枣、赞皇1号、清徐蘑菇枣、榆次奶头枣、襄汾葫芦枣、鲁枣7号、稷山水枣、稷山蛤蟆枣、稷山猪牙枣、临县甜酸枣、临县刘家会枣、兴县老婆枣、临县开阳大酸枣和鲁枣10号等特异种质14份。本研究对枣种质果实性状进行多样性分析和优特异性状鉴定,可为构建枣种质综合评价体系和筛选特异种质提供重要参考。

    • 栽培稻种质资源的深根比鉴定评价

      2022, 23(6):1626-1635. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220407005

      摘要 (232) HTML (0) PDF 12.56 M (754) 评论 (0) 收藏

      摘要:干旱是水稻生产中最严重的非生物胁迫,增强根系对深层土壤水分的吸取能力是提高水稻抗旱性的重要育种目标。为筛选优异抗旱稻种资源,本研究对2234份栽培稻种质资源进行了以深根比为鉴定指标的避旱性鉴定评价,在水分梯度抗旱大棚中对131份具有不同深根比的种质进行了孕穗期抗旱性鉴定评价。供试材料的深根比变异范围为8.6%~60.1%,平均深根比为25.8%,47.2%材料的深根比集中在20%~30%之间,25.2%材料的深根比低于20%,深根比超过40%的高深根比种质仅占6.1%;国外材料中高深根比种质比例达到了24.2%,其次是上海(17.9%)和湖南(15.6%),广东、贵州和广西的高深根比种质比例均低于1%;地方品种的深根比高于育成品种(系),地方品种的高深根比种质比例也高于育成品种(系);粳稻深根比高于籼稻深根比,粳稻中高深根比种质比例是籼稻的3.6倍;在籼稻种质中,湖南籼稻材料中高深根比种质比例较高,而广东、广西和贵州的籼稻种质中都只有一份高深根比种质。孕穗期抗旱性鉴定结果显示高深根比种质中的抗旱材料比例是低深根比材料的3.2倍、是中等深根比材料的2倍。综合分析干旱胁迫和正常水分条件下的结实率以及两种情况下的每穗粒数比值和结实率比值等抗旱性鉴定指标,筛选获得26份抗旱性优异材料,可作为水稻节水抗旱育种优良亲本和应用于抗旱基因挖掘。

    • 玉米茎秆强度与维管束数目及纤维含量的关系和评价

      2022, 23(6):1636-1643. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220419004

      摘要 (308) HTML (0) PDF 18.61 M (808) 评论 (0) 收藏

      摘要:玉米茎秆倒伏严重影响产量、品质和机械化收获。本研究以110份遗传多样性丰富的玉米种质资源为研究对象,对包括茎秆强度、维管束和纤维含量等8个性状进行相关性分析,并比较不同血缘种质的差异。结果表明,弯折强度与穿刺强度、大维管束数目与小维管束数目、中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维与半纤维素具有协同作用;大维管束数目越多弯折强度越强,抗倒性越好;中性洗涤纤维含量越高弯折和穿刺强度越强,抗倒性越好;在广西南宁生态环境条件下,热带种质的茎秆强度较强、维管束数目较多、纤维含量较高,从热带种质中较易选育抗倒性强的优异种质资源。研究结果可为玉米抗倒性研究提供理论参考,为热带种质在玉米抗倒性方面的改良和利用提供借鉴。

    • 高粱株型表型性状精准鉴定及综合评价

      2022, 23(6):1644-1659. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220407004

      摘要 (388) HTML (0) PDF 16.76 M (637) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究以高粱株型性状为研究对象,对株高、茎粗和叶片相关性状等9个指标进行精准鉴定,利用变异系数、相关性分析、聚类分析、主成分分析和隶属函数F值评价方法对 371份国内高粱种质资源进行精准鉴定与种质资源综合评价。结果表明:两年两点表型性状的平均变异系数范围为10.14%~35.70%,遗传多样性指数范围为1.94~2.14,种质资源变异种类丰富,节数、倒二叶角、倒三叶角和茎粗容易受到环境条件的影响。聚类分析将高粱种质资源分为三类,Ⅰ类群为中秆平展型和中秆紧凑型植株,Ⅱ类群为高秆平展型植株,Ⅲ类群为矮秆紧凑型植株。通过主成分分析将 9 个性状分为四个主成分,第一主成分主要是茎粗、倒二叶宽、倒三叶宽和节数,贡献率为 36.424%,第二主成分主要是株高、倒三叶长和倒二叶长,贡献率为 24.786%,第三主成分主要是倒三叶角,贡献率为 11.765%。第四主成分主要是倒二叶角,贡献率为 11.132%。逐步回归分析法确定了株高、节数、茎粗、倒二叶角可以做为株型分析的主要性状。利用隶属函数综合评价法结合育种目标筛选‘103’、 ‘京选1号’、‘44F’、‘714R’等 30 个优异种质资源。通过不同高粱品种类别间性状比较发现改良种中的矮化、紧凑、抗倒伏趋势明显,更加符合现代化的生产要求。

    • 绿豆种质资源枯萎病抗性鉴定及抗性资源筛选

      2022, 23(6):1660-1669. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220418003

      摘要 (314) HTML (0) PDF 28.58 M (818) 评论 (0) 收藏

      摘要:绿豆枯萎病是影响绿豆产量最严重的病害之一。筛选苗期抗性资源,培育抗病品种对枯萎病防治具有重要意义。本研究采用剪根浸根接种法,对来自全国18个省市及国外的215份绿豆核心种质资源和85份绿豆新品系进行了苗期枯萎病抗性鉴定。结果显示,不同地区种质间的枯萎病抗性水平存在差异。国内产区中,东北、华东、华中地区约50%的种质具有枯萎病抗性;华北地区抗枯萎病种质占比40.4%;西北、西南和华南地区种质抗病水平较高;国外材料抗病种质占比40.0%。本研究共筛选出18份高抗(HR)枯萎病种质资源,并利用部分材料建立了枯萎病抗性研究RIL群体;6份高抗高代品系材料,在田间全生育期表现高抗且农艺性状优异。本研究期望为今后抗枯萎病绿豆新品种选育及抗性遗传相关研究提供优异资源和理论依据。

    • 云南野生猕猴桃资源调查及遗传多样性研究

      2022, 23(6):1670-1681. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220427001

      摘要 (375) HTML (0) PDF 23.59 M (1023) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确云南猕猴桃属种质资源的遗传背景,进一步发掘利用和保护野生种质资源,本研究对滇东北、滇东、滇东南、滇南和滇西北等5个野生猕猴桃资源主要分布区域开展实地调查和收集,对果实进行形态学鉴定评价分析,采用高效液相色谱法对果实糖酸、VC含量进行测定分析,利用10对SSR引物对211份野生猕猴桃资源进行遗传多样性分析。结果表明:云南野外分布有中华猕猴桃、美味猕猴桃、京梨猕猴桃、紫果猕猴桃、贡山猕猴桃等多种猕猴桃属植物,表型性状丰富多样,其中滇东北昭通地区的野生资源类型分布最为丰富广泛。66份资源的总糖含量范围为0.08%~8.90%,其中含量0.08%~5%的资源所占比例为57.58%;45份资源的总酸含量范围为0.75%~2.90%,其中含量1%~2%的资源占比为71.11%;61份资源VC含量范围为4.74~523mg /100 g,含量值0~100mg /100 g的资源占78.69%、100~200mg /100 g的资源占19.67%、200 mg /100 g以上的资源占1.64%。所考察野生资源的果实总糖、总酸和 VC 含量存在明显差异和多样性。10对SSR引物共扩增出421条条带,其中多态性条带421条,多态性比例为100%,对211份种质材料的区分率达100%,平均有效等位基因数为1.0772,Shannon’s信息指数为0.1246,从 DNA 层面印证了云南猕猴桃属种质资源具有丰富的遗传多样性,并筛选出7份具有较高开发利用价值的野生资源。本研究为加快云南猕猴桃属种质资源的研究利用提供参考。

    • 苹果种质资源火疫病抗性鉴定评价与筛选

      2022, 23(6):1682-1695. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220629002

      摘要 (298) HTML (0) PDF 10.76 M (829) 评论 (0) 收藏

      摘要:以488份苹果种质资源为试材,利用嫩叶和嫩枝离体接种方法鉴定评价苹果属栽培品种、野生资源和古老栽培资源火疫病抗性。结果表明,嫩叶和嫩枝接种结果存在较大差异,嫩枝接种的抗性资源明显多于嫩叶接种。不同种、不同来源、不同系谱的苹果资源火疫病抗性均存在较大差异。嫩叶接种显示栽培苹果种和野生资源的抗病资源比例均高于古老栽培种;旭系和金冠系抗性资源比例较高;不同来源的189份塞威士苹果评价结果显示,抗性资源主要来自乌兹别克斯坦和新疆新源县。嫩枝接种显示栽培种的抗性表现与嫩叶接种相似;塞威士苹果则存在差异,来自乌兹别克斯坦和新疆巩留的抗性类型比例较高。嫩叶和嫩枝接种结果一致的187份资源分析,发现栽培苹果种抗性资源比例较高;旭系品种的抗性较强;抗病的塞威士苹果主要来自乌兹别克斯坦和新源。筛选高抗资源8份,栽培苹果品种6份和塞威士苹果2份,6份栽培苹果品种可作为鲜食种质创制和品种选育亲本,2份塞威士苹果既可作为鲜食也可用作砧木品种选育的基础材料。

    • 抗草铵膦除草剂转基因油菜新种质的创制及鉴定

      2022, 23(6):1696-1708. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20220523001

      摘要 (245) HTML (0) PDF 31.95 M (745) 评论 (0) 收藏

      摘要:草铵膦是一种在世界范围内广泛使用的内吸型除草剂。目前,我国还未研发出具有自主知识产权的抗草铵膦除草剂油菜品种。本研究通过油菜下胚轴的遗传转化方法成功将一个新型草铵膦抗性基因Syn1-RePAT转化到甘蓝型油菜中,通过筛选获得了27株阳性单株。利用Southern blot技术筛选出其中的单拷贝T-DNA插入株系,并通过后代分离比检测对重要株系进行了拷贝数验证。利用Inverse-PCR技术对OV40-7、OV40-15、OV40-16和OV40-17等转化体进行T-DNA侧翼序列分析与比对,分离获得了各转基因株系的插入位点信息。对不同转化体株系设计特异性引物,通过PCR技术检测外源基因序列在T1~T3代材料的整合稳定性。RT-PCR和qRT-PCR表达分析证实,Syn1-RePAT转基因在多个转化株系的不同世代稳定超量表达。对T1代转化体进行功能鉴定,各转化体对草铵膦具有良好的抗性,至少可耐受6倍田间推荐施用剂量的草铵膦。本研究所创建的新型抗草铵膦油菜种质资源极具应用前景,为我国抗草铵膦良种培育工作奠定了重要的基础。

    • CRISPR/Cas9编辑GS3和qGL3基因创制大粒水稻新种质

      2022, 23(6):1709-1717. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220419006

      摘要 (282) HTML (0) PDF 8.72 M (788) 评论 (0) 收藏

      摘要:CRISPR/Cas9基因编辑技术已成为植物新种质创制和性状定向改良的重要手段。GS3和qGL3是调控水稻籽粒伸长的主效基因,功能缺失后产生大粒表型。本研究拟以小粒型粳稻品种南粳5055为试验材料,对GS3和qGL3基因进行编辑,以期获得能稳定遗传的大粒水稻新种质。利用CRISPR/Cas9系统构建了分别携带GS3-gRNA和qGL3-gRNA双靶点的pYLCRISPR/Cas9编辑载体,通过农杆菌介导的遗传转化法,成功获得了GS3和qGL3基因编辑植株,编辑效率均在88%以上。与南粳5055相比,GS3编辑植株的粒长增幅约9.0%,千粒重增幅平均为12.5%,每穗粒数降低约9.3%,穗数、穗长、结实率和单株产量差异不明显;而qGL3编辑植株的粒长增幅约21.0%,千粒重增幅平均为31.7%,每穗粒数降低约31.5%,且穗数表现出增加而结实率表现降低趋势,而穗长和单株产量差异不明显。qGL3基因对粒形和粒重的贡献明显大于GS3。综上所述,通过CRISPR/Cas9技术编辑南粳5055的GS3和qGL3基因,获得了一系列大粒水稻新种质,该结果为水稻粒形改良研究提供了重要参考。

    • 大豆蛋白质含量相关位点qPRO-19-1的精细定位

      2022, 23(6):1718-1725,1736. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220519001

      摘要 (286) HTML (0) PDF 5.81 M (693) 评论 (0) 收藏

      摘要:大豆是人类膳食蛋白的主要来源之一,提高大豆蛋白含量是主要的育种目标。因此,挖掘调控大豆蛋白质含量的关键基因,对高蛋白大豆品种的定向选育有重要意义。本研究以中黄35和十胜长叶为亲本,构建了F2:16与F2:17重组自交系(Recombination Inbred Lines, RIL)群体,以前期定位的蛋白含量新位点 qPRO-19-1为基础,对区间内基因测序,发现Glyma.19g223300在亲本间有1个InDel变异并开发标记IN-1,同时从区间内22个SSR标记中筛选出5个多态性标记,通过整合基因型和蛋白含量表型数据,将定位区间qPRO-19-1从384 kb缩小到68.03kb,包括注释基因4个,其中Glyma.19g221800和Glyma.19g222000两个基因在种子不同发育时期存在极显著的表达差异。研究结果为该大豆蛋白含量相关基因的图位克隆及分子标记辅助育种提供了参考。

    • 基于单片段代换系的水稻芽期耐冷QTL定位和聚合

      2022, 23(6):1726-1736. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220420002

      摘要 (317) HTML (0) PDF 22.39 M (877) 评论 (0) 收藏

      摘要:芽期耐冷性是华南双季稻地区水稻育种的一个重要目标。虽然水稻芽期耐冷QTL的标记定位已取得了一定的进展,但是这些QTL/基因尚未在水稻育种中得到有效的应用。定位稳定表达的芽期耐冷QTL,开展QTL聚合育种是水稻芽期耐冷性育种取得突破的关键。在本研究中,我们利用以粳稻“IR65598-112-2”为供体,籼稻“华粳籼74”为受体构建的单片段代换系(SSSL)开展芽期耐冷QTL定位,并进行聚合育种。通过评价SSSL与受体“华粳籼74”的芽期耐冷性差异,定位了2个稳定的芽期耐冷QTLs(qCTBB-3和qCTBB-12)。实验表明,分别携带有耐冷QTL qCTBB-3和qCTBB-12的SSSL 在冷处理后都比“华粳籼74”表现出更高的幼苗成活率。通过代换作图,发现在qCTBB-3区间存在2个紧密连锁的耐冷QTLs(qCTBB-3a和qCTBB-3b)。利用本研究携带qCTBB-3a/qCTBB-3b的单片段代换系和前期研究鉴定出的芽期耐冷QTL qCTBB-6的单片段代换系为亲本进行杂交,通过分子标记辅助选择,获得了2份含有这三个QTL的聚合系。耐冷性评价表明,来源于两个供体/亲本的QTL不存在显著的上位性效应,聚合系的芽期耐冷性较亲本显著增强。可见,通过聚合芽期耐冷QTLs qCTBB-3a/qCTBB-3b和qCTBB-6能显著提高水稻芽期的耐冷性,获得的QTL及三耐冷QTL聚合系为水稻芽期耐冷性分子育种提供了优良的基因资源和亲本材料。

    • 基于QTL定位和RNA-seq分析挖掘玉米茎粗候选基因

      2022, 23(6):1737-1745. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220419001

      摘要 (385) HTML (0) PDF 3.81 M (763) 评论 (0) 收藏

      摘要:茎粗是影响玉米株型的一个重要性状,为解析玉米茎粗的遗传基础,本研究以茎粗存在显著差异的自交系郑58和D863F及其构建的241个RILs家系为材料,在2个环境及最佳线性无偏预测值(BLUP,best linear unbiased prediction)下进行QTL定位。2个环境及BLUP 值下共检测到6个与玉米茎粗有关的QTL,分布于玉米的第3、6和10染色体上,单个QTL解释的表型变异为4.30%~10.73%。对2个亲本茎秆RNA-Seq结果进行分析,QTL定位区间共检测到106个差异表达基因,其中49基因个上调,57个基因下调。GO功能富集分析表明,差异表达基因主要富集在分子功能中,涉及催化活性、转移酶活性、苹果酸脱氢酶活性和离子结合等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与到次生代谢产物的生物合成、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢和类苯基丙酸合成代谢等过程。将QTL定位与转录组测序相结合,筛选出12个可能调控茎粗发育的候选基因。这些QTL位点和候选基因可用于进一步的精细定位和功能分析,为开展玉米理想株型分子育种奠定了基础。

    • 利用超高密度Bin图谱定位高粱籽粒物理性状的QTL

      2022, 23(6):1746-1755. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220707001

      摘要 (285) HTML (0) PDF 20.14 M (710) 评论 (0) 收藏

      摘要:高粱籽粒物理性状是影响酒用高粱酿造工艺的关键因素,定位影响这些性状的QTL/基因,对酒用高粱的遗传改良具有重要意义。本研究利用全基因组重测序技术,对来源于‘654’与‘LTR108’的244个家系的重组自交系群体(RIL)开展基因分析,构建了包含3418个Bin标记的高密度连锁遗传图谱。2021—2022年,在海南陵水和乐东调查了RIL群体的籽粒种果皮厚度和颜色。利用完备区间作图法(ICIM),在7条染色体(1-5,8,10)上共检测到25个QTLs与7个性状(外果皮厚度、中果皮厚度、果皮厚度、种皮厚度、子实皮厚度、外果皮颜色和种皮颜色)相关。一个位于2号染色体的重要QTL(57.83-57.96 Mb)在多个性状和多个环境被重复检测到,与控制中果皮厚度的Z基因位点一致。在该位点附近发现了3个候选基因(Sobic.002G204200、Sobic.002G206700和Sobic.002G206750),与其他作物中编码泛素家族蛋白和多胺合成代谢相关蛋白的基因同源,参与调控种子大小形成。本研究为Z基因的基因克隆和分子标记辅助育种奠定了基础。

    • 稻米淀粉品质性状的资源筛选和相关基因初步鉴定

      2022, 23(6):1756-1765. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220420001

      摘要 (278) HTML (0) PDF 2.68 M (831) 评论 (0) 收藏

      摘要:淀粉是稻米品质形成的主要理化基础,因此它也是水稻品质改良的重要育种目标。本研究旨在挖掘包含不同淀粉含量的特异种质和鉴定其相关的基因型,为完善水稻淀粉合成调控网络及水稻优质育种工作提供有用信息。以江苏南京水稻种质资源国家野外科学观测研究站收集的119份种质资源为材料,运用改进的免煮简易法测定供试材料的直链淀粉含量;以直链淀粉含量极高、低的材料,利用开发的dCAPS分子标记鉴定其Wx基因型。测定直链淀粉含量极高的15份材料的抗性淀粉含量,并选取3份高抗性淀粉材料,以日本晴为对照,进行SSIIIa与SBEIIb两个基因的序列比对和基因型鉴定。结果表明,改进的免煮简易法准确性与现行国标法结果相当,但操作更加简便容易。供试材料的直链淀粉含量大部分处于9.0%~33.0%之间,抗性淀粉含量位于1.0%~4.5%之间。dCAPS分子标记鉴定表明高直链淀粉材料的Wx基因型一般为Wxa型。通过序列比对,发现相对于日本晴,SSIIIa基因在3个高抗性淀粉材料(立新粳、南特号、郴晚3号)有3处共同突变,其中第三外显子+2362为错义突变;SBEIIb在2个高抗性淀粉品种(立新粳与南特号)第四外显子+96检测到共同的错义突变。这些错义突变可能是导致水稻抗性淀粉含量增加的原因,这为下一步精确定向编辑目标基因,创制淀粉品质性状优异新种质奠定了基础。

    • 小麦Lhc基因家族鉴定与表达模式分析

      2022, 23(6):1766-1781. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220401001

      摘要 (482) HTML (0) PDF 15.21 M (809) 评论 (0) 收藏

      摘要:捕光叶绿素a/b结合蛋白(light-harvesting chlorophyll a/b-binding protein,Lhc)直接影响光合系统的效率和作物产量。小麦作为我国主要粮食作物之一,生长发育过程中,非生物胁迫严重影响小麦的产量和品质。为了系统研究小麦Lhc基因家族的特性,本研究对小麦中的Lhc成员进行了生物信息学分析,并对其中的差异显著或高表达基因进行了定量表达分析。结果显示,从小麦基因组中共鉴定到96个Lhc基因,除4个基因(TaLhca5.1、TaLhcb1.31、TaLhcb1.39和TaLhcb1.29)未定位到具体染色体外,其余基因分布于除3A和3D外的19条染色体上;这些Lhc基因在系统发育上分属于3个亚家族,处于同一分支的基因具有相似的基因结构与motif;在Lhc基因的启动子区域,发现存在大量的胁迫响应元件和生长发育相关响应元件;Lhc基因在根、茎、叶、穗和籽粒等器官中的表达模式不同,其中在叶中的表达较高;在对所选的4个基因中,TaLhca3.3、TaLhcb1.7和TaLhcb1.20的表达量呈现先升高后降低的趋势,TaLhcb1.46呈下调表达趋势。

    • 小麦TabHLH123-6A基因克隆与功能标记开发

      2022, 23(6):1782-1792. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220415001

      摘要 (301) HTML (0) PDF 4.57 M (873) 评论 (0) 收藏

      摘要:根系是植物吸收水分与养分的重要器官,挖掘利用小麦根系相关调控基因对于粮食生产具有重要意义。bHLH(basic Helix-Loop-Helix)是植物中广泛存在的一类转录因子,参与调节植物的生长发育。本研究克隆了小麦基因 TabHLH123-6A,其开放阅读框 1386 bp,编码 461 个氨基酸,含有保守的 HLH 结构域,具有典型的 bHLH 家族成员特性。对其互作蛋白预测分析发现,TabHLH123-6A 与 HLH 家族的其他蛋白以及锌指蛋白存在相互作用。组织表达模式分析表明,TabHLH123-6A 在小麦不同生育时期的各个组织中均有表达,在根和根基中表达量较高。启动子序列分析显示 TabHLH123-6A 启动子区含有多种顺式作用元件,包括生长素、脱落酸和茉莉酸甲酯等激素应答元件。qRT-PCR 检测结果表明在生长素、脱落酸和茉莉酸甲酯的处理下TabHLH123-6A 表达均上调,但是在 PEG 模拟的干旱处理下其表达受到抑制。利用小麦多态性群体材料检测到 TabHLH123-6A基因 25 bp 处有 1 个核苷酸变异位点(C/T),表示为 TabHLH12325-C/T,根据该位点开发了功能标记 dCAPS-KpnI。关联分析发现TabHLH12325-C/T 与小麦深根比显著相关,且等位变异类型为 TabHLH12325-C 的小麦深根比高于 TabHLH12325-T,TabHLH12325-T 在小麦育种历史中受到了正向选择。本研究结果为小麦根系构型改良提供了理论依据和基因资源。

    • 大豆脯氨酸积累相关基因家族鉴定及干旱胁迫表达分析

      2022, 23(6):1793-1806. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220328003

      摘要 (314) HTML (0) PDF 9.81 M (690) 评论 (0) 收藏

      摘要:脯氨酸是一种广泛存在的渗透调节物质,在植物生长发育以及响应干旱胁迫的信号途径中具有重要作用。吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)、鸟氨酸转氨酶(δ-OAT)、吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)、脯氨酸脱氢酶(ProDH)、吡咯啉-5-羧酸脱氢酶(P5CDH)、脯氨酸转运体(ProT)是影响植物体内脯氨酸积累的关键酶。但关于大豆脯氨酸积累相关基因家族成员的研究尚未见报道。本研究在大豆基因组中鉴定出7个GmP5CS、2个GmOAT、2个GmP5CR、5个GmProDH、3个GmP5CDH及6个GmProT基因,不均匀地分布在大豆20条染色体中的12条上,发生16对片段复制事件。系统进化树分析发现,大豆脯氨酸积累相关基因家族分为不同的进化分支,同一亚族间的基因结构和保守基序相似。顺式作用元件分析表明,脯氨酸积累相关基因家族含响应逆境胁迫及植物激素的顺式作用元件。干旱胁迫下的表达模式分析表明,脯氨酸合成代谢(GmP5CS、GmOAT、GmP5CR)相关基因家族成员响应干旱胁迫,在干旱胁迫24 h时显著上调表达;脯氨酸分解代谢相关基因家族成员(GmProDH、GmP5CDH)的表达量显著下调,脯氨酸转运相关基因家族成员(GmProT)在干旱胁迫24 h显著上调表达,其中GmP5CS5、GmOAT1、GmProT亚族II及GmProDH3~5基因在干旱胁迫下的脯氨酸积累中可能起到关键作用。大豆幼苗P5CS、OAT活性随干旱胁迫时间的延长呈显著上升的趋势,与脯氨酸的积累呈正相关:ProDH活性随干旱胁迫时间的增长呈显著下降的趋势,与脯氨酸的积累呈负相关。本研究为进一步解析大豆脯氨酸积累相关家族基因响应干旱胁迫的功能提供了参考。

    • 芹菜雄性不育的创制及线粒体不育候选基因鉴定

      2022, 23(6):1807-1815. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220517003

      摘要 (268) HTML (0) PDF 30.35 M (706) 评论 (0) 收藏

      摘要:芹菜花小、花多及花发育不一致,以及种子小等特点,限制了芹菜杂交育种及制种。为此,培育雄性不育性彻底的不育材料,对于芹菜育种及制种具有积极意义。本研究以‘津南实芹’为材料,于2017年利用辐射诱变的方法,获得一份芹菜雄性不育材料(命名为:QCBU-001)。通过多年田间研究表明,该不育材料花药彻底肉质化,无法形成花粉,能够自由接收外来花粉,形成种子。初步杂交制种表明,该材料培育的芹菜新品种能够正常发芽生长,杂交优势明显。线粒体基因组分析表明,‘QCBU-001’线粒体基因组长度为260,872 bp,含有52个mRNA,21个tRNA和7个rRNA。进一步与NCBI上公布的不育芹菜材料‘W99A’和可育材料‘W99B’线粒体基因组比对,以及设计引物对‘津南实芹’线粒体基因克隆均表明了‘QCBU-001’是由 Cox 1发生突变导致其不育。为此,‘QCBU-001’为芹菜CMS雄性不育材料,可用于芹菜杂交育种和制种中。

    • 基于全长转录组信息的枸杞SSR标记开发

      2022, 23(6):1816-1827. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220330004

      摘要 (248) HTML (0) PDF 5.40 M (672) 评论 (0) 收藏

      摘要:枸杞茄科枸杞属的重要经济植物,广泛分布于我国西北地区,环境适应性强。本研究分析了枸杞基因组中SSR的分布特征,并基于‘宁杞1号’全长转录组开发SSR分子标记,对28个枸杞种质进行遗传多样性分析和亲缘关系分析。用MISA软件搜索全长转录组中SSR位点,设计并筛选多态性好的SSR引物,对206对引物经过毛细管电泳筛选后最终选出23对引物对28个不同分布区的枸杞种质进行遗传多样性分析,遗传系数用非加权组平均法(UPGMA)聚类。23对引物共扩增得到240个等位基因,每个位点的等位基因数范围为4~17,Shannon信息指数最大值为1.177~2.487。期望杂合度和观测杂合度的范围分别为0.635~0.909和0.250~0.964。PIC的范围是0.58~0.902。 遗传距离聚类分析显示28份枸杞种质在相似系数为0.71时被分为四类,宁杞系列种质为Ⅰ类,天精系列和广东种质为Ⅱ类,黑果枸杞种质为Ⅲ类,Ⅳ类中只有枸杞岛种质。利用全长转录组序列可以高质量实现枸杞SSR标记开发,新开发的23对引物后续可用于枸杞种质遗传多样性分析和分子标记辅助育种工作。

    • 芦笋超雄株STS双分子标记的开发及应用

      2022, 23(6):1828-1834. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220414003

      摘要 (229) HTML (0) PDF 35.83 M (576) 评论 (0) 收藏

      摘要:芦笋超雄株的获得是芦笋全雄系育种的关键,但是传统的全雄系材料需要通过杂交后代的分离情况来鉴定,极大增加了育种的周期和成本。因此,设计和开发芦笋超雄株植株性别鉴定标记具有重要的实践价值。本研究首先构建了968株的芦笋两性株自交群体。在此基础上,根据Y染色体特异区基因SOFF和X染色体特异区基因WIP2/NTT设计开发了性别鉴定的STS双分子标记YSM和XSM。通过对单株性别鉴定结果表明,该STS双分子标记检测后出现大小为293 bp单一条带的为超雄株,共有58株;出现245 bp单一条带的为雌株,共有550株;而出现245 bp和293 bp双条带的为雄株,共有360株,分别将293bp和245bp大小的条带进行测序后发现,两个序列和设计引物所用目的序列一致性均为100%。对开花后鉴定为雄株的418株单株逐一测交,对测交组合F1的雌、雄性鉴定分析,发现有58个测交组合F1全部为雄株,证明他们父本为超雄株;有360个测交组合F1出现雌雄株分离,证明他们的父本为雄株。这和STS分子标记鉴定结果完全一致,说明本实验的STS双分子标记可以准确鉴定芦笋雌株、雄株及超雄株性别。这为育种者进行芦笋全雄分子标记辅助育种提供了强有力的技术支撑。

    • 利用SSR构建薄壳山核桃主要品种的分子身份证

      2022, 23(6):1835-1846. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220611001

      摘要 (217) HTML (0) PDF 8.22 M (644) 评论 (0) 收藏

      摘要:薄壳山核桃是著名的干果和木本油料树种,当前存在“同名异物、同物异名”现象影响产业发展。本研究在薄壳山核桃基因组中筛选到80个简单重复序列(SSR),利用8个品种的基因组DNA,对80对SSR引物进行筛选,初筛到23对目标条带清晰、检测结果稳定的引物,发现它们分布于13条染色体上。进一步在‘波尼’(‘Pawnee’)、‘马罕’(‘Mahan’)、‘斯图亚特’(‘Stuart’)等36个常用品种中开展基因分型,共检测到70个等位位点;其中18对引物具有遗传多态性,检测到的等位基因数介于2~8,多态性信息含量(PIC)介于0.03 ~ 0.72。聚类分析发现,各个样本按照遗传背景聚类,不同品种之间遗传距离介于0.026~0.6359,同一品种的不同来源个体之间遗传距离介于0 ~ 0.0127。按PIC值从大到小的顺序,依次增加引物的数量,直至能够区分每个品种,发现最少可使用Ciz91、Ciz85、Ciz81、Ciz140和Ciz107等5个标记实现所有品种的有效区分,进而将这组引物确定为核心引物组。最后,使用核心引物组分别构建每个品种特异的分子指纹图谱、分子身份证条形码和二维码。本研究,利用SSR标记构建品种特异的分子指纹图谱和分子身份证,为薄壳山核桃品种鉴别、种苗纯度检测、品种追溯等提供理论基础。

    • 不同恢复型大豆细胞质雄性不育杂种F1的转录组分析

      2022, 23(6):1847-1855. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220510001

      摘要 (143) HTML (0) PDF 4.61 M (586) 评论 (0) 收藏

      摘要:恢复系的恢复能力在三系杂种F1的育性稳定中发挥着重要的作用。本研究以相同不育系为母本和不同恢复能力的强、弱恢复系为父本配制的2个大豆细胞质雄性不育杂种F1为研究对象,在开花期对其不同大小的混合花芽进行转录组测序。经比较分析,共筛选出2060个差异表达基因(Differentially expressed genes, DEGs),其中相对以强恢复系为父本配制的杂种F1,在弱恢复系为父本配制的杂种F1中1446个DEGs下调表达,614个DEGs上调表达。qRT-PCR分析验证RNA-Seq结果是可靠的。对差异表达基因进行生物信息学分析,GO富集分析表明细胞外围、果胶酯酶抑制剂活性、果胶酯酶活性、细胞壁和外部封装结构等功能为主要的差异生物学功能;KEGG通路富集分析表明戊糖葡萄糖醛酸相互转化、植物病原相互作用和糖酵解/糖异生等通路为主要的差异代谢通路。根据差异转录学分析结果结合相关文献报道,推测大豆细胞质雄性不育杂种F1的育性稳定性与花粉细胞壁发育、碳水化合物代谢和植物病原相互作用等相关基因有关,当环境条件变化导致其功能平衡打破时,将会出现不育及育性发生转变。本研究为从育性稳定性方面了解大豆细胞质雄性不育及育性恢复的分子机理提供了有价值的信息。

    • 彩色马铃薯花青素生物合成相关microRNAs及其靶基因表达分析

      2022, 23(6):1856-1866. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220527001

      摘要 (255) HTML (0) PDF 21.97 M (602) 评论 (0) 收藏

      摘要:MicroRNAs(miRNAs)是植物中具有调控功能的非编码小RNA,可调节植物生长发育、次生代谢及胁迫响应。为挖掘彩色马铃薯花青素合成相关的miRNAs, 本研究基于miRNA和降解组测序数据,对筛选出和花青素相关的miRNA及靶基因进行鉴定,分析其理化性质、蛋白质结构、调控关系及在不同彩色马铃薯品种的表达。 结果表明:stu-miR156a_R-1:StSPL9、stu-miR828:StMYB3、stu-miR858:StMYB4、stu-miR5021:StMYB在马铃薯块茎的不同发育时期存在显著的负相关关系。不同彩色马铃薯品种中,stu-miR828负调控靶基因StMYB3,抑制花青素合成;stu-miR156a_R-1负调控靶基因StSPL9,促进花青素合成。stu-miR858负调控靶基因StMYB4,在紫色马铃薯中促进花青素合成,在红色马铃薯中抑制花青素合成。stu-miR5021负调控靶基因StMYB,在紫色马铃薯中抑制花青素合成,在红色马铃薯中促进花青素合成。

您是第位访问者
ICP:京ICP备09069690号-23
京ICP备09069690号-23
植物遗传资源学报 ® 2024 版权所有
技术支持:北京勤云科技发展有限公司