• 2024年第25卷第3期文章目次
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    • >综述
    • 一年生簇毛麦基因资源挖掘与利用研究进展

      2024, 25(3):303-311. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230706001

      摘要 (162) HTML (62) PDF 723.02 K (460) 评论 (0) 收藏

      摘要:一年生簇毛麦(Dasypyrum villosum (L.) Candargy)是普通小麦野生近缘种之一,也是近年来应用较广泛的小麦遗传资源。簇毛麦在长期进化过程中,形成了许多可用于小麦遗传改良的重要农艺性状,包括对非生物和生物胁迫的抗性、优良品质等。本文简述了簇毛麦与普通小麦的同源关系、与小麦属杂交亲和性,以及将簇毛麦染色体、片段、基因导入普通小麦的有效方法,综述了簇毛麦对白粉病、纹枯病、条锈病、眼斑病、黄花叶病、全蚀病、胞囊线虫病等病害的抗性基因和对应的染色体,簇毛麦品质基因(如:高赖氨酸含量和多态性贮藏蛋白等)和簇毛麦耐旱、光周期等其他基因。介绍了簇毛麦抗白粉病基因Pm21PmV在小麦改良和育种中的应用及其巨大价值,展望了簇毛麦后续研究前景和可能存在的问题。本综述对挖掘与利用簇毛麦有益基因、拓宽小麦遗传资源、加快小麦遗传改良进程以及重要基因功能研究均具有参考价值。

    • CRISPR/Cas9技术在热带作物育种中的应用研究进展

      2024, 25(3):312-322. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20231010001

      摘要 (123) HTML (50) PDF 719.40 K (403) 评论 (0) 收藏

      摘要:在热带地区种植的香蕉、番木瓜、甘蔗、木薯、天然橡胶、油棕等热带作物,是我国农业的重要组成部分,不仅为我们的日常生活和工农业生产提供了重要的原材料,而且为我国热带与亚热带地区的主要农业产量和经济增长做出了贡献。然而,这些作物的现代分子育种受其生物学特性和遗传复杂性的严重阻碍,多倍化、杂合性、无性繁殖、童期长和植株高大等问题导致热带作物的传统杂交育种周期长、难度大、进展慢。基因编辑技术的发展为热带作物育种带来了新途径和新机遇。CRISPR/Cas9系统介导的基因组编辑技术以其更高的靶向效率、多功能性和易用性,已被广泛应用于植物基因组编辑育种中。近年来,该技术在香蕉、木薯、天然橡胶、甘蔗等热带作物上也实现了广泛应用。本文介绍了基于CRISPR-Cas9系统的基因组编辑、CRISPR-Cas9在热带作物改良中的应用进展以及所面临的挑战和问题,同时对热带作物基因编辑育种方面提出建议,以期为后续研究提供思路,并为进一步开发应用该技术以有效改良热带作物的植物性状提供参考。

    • 中国一级保护野生兰科植物杂交育种进展

      2024, 25(3):323-339. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230809001

      摘要 (81) HTML (79) PDF 1.54 M (436) 评论 (0) 收藏

      摘要: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。

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    • >论文
    • 福建省农作物种质资源调查收集与多样性分析

      2024, 25(3):340-355. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230609001

      摘要 (157) HTML (28) PDF 3.17 M (408) 评论 (0) 收藏

      摘要:2017-2022年,福建省在第三次全国农作物种质资源普查与收集行动中,共收集作物地方品种和野生近缘植物种质资源6235份,蔬菜、粮食、果树、经济作物、牧草绿肥分别占33.57%、25.91%、24.35%、14.59%、1.57%;所有资源隶属于83科,229 属,313种,其中豆科种质资源份数最多,占总数的16.04%。不同地区和海拔是影响收集农作物种质资源种类和数量的重要因素。全省9个地级市中,三明市收集种质资源数量最多,占20.65%。全省收集农作物种质资源数量随着海拔升高而下降,不同海拔收集数量随着市辖县(市、区)、乡(镇)、村(街道)的数量减少呈现减少趋势。沿海地区如漳州、福州、宁德、泉州、莆田、厦门等6个地级市,海拔0~200 m是种质资源Shannon-Wiener多样性指数和Brillouin丰富度指数最高的海拔区间;闽西北山区,如龙岩、三明、南平等3个地级市,海拔200~400 m、400~600 m、600~800 m种质资源的Shannon-Wiener多样性指数和Brillouin丰富度指数较高。不同地级市、不同海拔区间与收集种质资源的物种多样性指数的相关性分析发现,三明和龙岩市与Shannon-Wiener多样性指数呈极显著正相关,莆田和龙岩市与Pielou均匀度指数呈现极显著负相关,这与全省农业经济分区有密切关系。通过梳理全省农作物种质资源的多样性,为因地制宜地开发、利用、挖掘全省地方农作物种质资源提供参考和科学依据。

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    • 286份甘蓝型油菜种质苗期耐盐碱性综合评价

      2024, 25(3):356-372. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230827002

      摘要 (234) HTML (49) PDF 1.39 M (532) 评论 (0) 收藏

      摘要:对286 份甘蓝型油菜品系进行苗期耐盐碱性鉴定,通过水培试验,测定盐碱胁迫处理下叶片数、绿叶数、绿叶比、株高、根长、根重等指标,通过盐碱胁迫综合评价值(D值)、极端材料筛选分析、相关性、主成分、隶属函数、频数分析和逐步回归分析法,对不同基因型的油菜种质建立苗期耐盐碱性综合评价模型并筛选出适宜的评价鉴定指标。盐碱胁迫下,叶片数与株高呈负相关,两者的相关系数未达到显著性,其他性状之间均呈正相关并达到了显著或极显著水平。利用主成分分析法将 7个耐盐碱指标综合为4个主成分,可代表油菜耐盐碱性88.349%的原始数据信息量。依据4个主成分的相对重要性(权重)进行加权,得到不同基因型的耐盐碱性综合评价值(D值)。结合隶属函数分析和极端材料筛选分析,筛选出4份耐碱盐的甘蓝型油菜种质和4份盐碱敏感种质。逐步回归分析结果表明,在油菜苗期测定其绿叶数、绿叶比、地上重、根长和根重,通过回归方程估算其D值,可以初步判断甘蓝型油菜种质资源耐盐碱性。

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    • 贵州296份花生种质资源遗传多样性及综合评价

      2024, 25(3):373-385. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230918001

      摘要 (168) HTML (40) PDF 960.47 K (428) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过遗传多样性、相关性、主成分、聚类分析和综合评分等5种方法对296份花生种质资源13个主要农艺性状进行分析及评价。结果表明,3个质量性状的遗传多样性指数变化范围在0.526~0.909,10个数量性状的遗传多样性指数变化范围在0.834~2.007,变异系数范围在3.268%~68.198%,表明296份参试花生种质资源拥有丰富的遗传信息。相关性分析表明,出苗整齐度、生育天数、叶形、单株生产力与产量关系紧密。主成分分析共提取到6个主成分,累计贡献率达到78.336%,代表了大部分的农艺性状。聚类分析将296份花生种质资源分为2个大类,4个小组,可以分别作为高产、小粒、早熟、大粒种质备选材料。根据模糊隶属函数基于6个主成分贡献率权重构建综合评分:F=0.323F1+0.257F2+0.122F3+0.108F4+0.010F5+0.091F6,筛选到4份综合性状较好的花生种质资源,分别是松桃城兰花生、2013521230、H15093、辐16-24-1-1,可作为今后花生育种的候选材料。本研究可为今后花生亲本选择及特异种质资源筛选提供科学依据。

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    • 华南籼稻骨干亲本稻瘟病基因检测与抗性评价

      2024, 25(3):386-398. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230828001

      摘要 (100) HTML (28) PDF 1.17 M (413) 评论 (0) 收藏

      摘要:选用Pi2、Piz-t、Pi9、Pi25、Pi5、Pita、Pia、Ptr、Pi1、Pikm、Pi54等11个抗稻瘟病基因的功能性分子标记,对华南稻区近年育成的90个籼稻骨干亲本进行抗性基因鉴定与稻瘟病抗性评价。结果表明,综合抗性等级达到高抗、抗、中抗、中感、感及高感的亲本分别为0份、3份、35份、38份、14份和0份,且年度间表现较为一致。不同鉴定时期的稻瘟病抗性级别相关性分析进一步显示,苗瘟与叶瘟、苗瘟与穗颈瘟以及叶瘟与穗颈瘟的抗性级别呈极显著正相关。对上述11个抗性基因在90个亲本中的分布进行检测,发现除Pi9基因以外,其他10个抗性基因在亲本中的分布频率分别为75.56%(Pi54)、70.0%(Pi5)、47.78%(Pi2)、31.11%(Pi25Pia)、20.0%(Ptr)、15.56%(Pi1)、13.32%(Pita)、4.44%(Pikm)和1.11%(Piz-t)。11个抗性基因在不同省际间育成亲本中的分布频率差异较大。进一步结果表明,随着聚合抗性基因数量的增加,亲本抗性水平呈相应提升趋势,但不同抗性基因组合对于提升水稻亲本抗病性的贡献呈现明显差异。本研究为华南稻区新育成籼型常规水稻品种的合理布局及抗稻瘟病基因的育种应用提供有益的参考。

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    • 甘蔗宿根关键性状及其在宿根性快速评价中的应用

      2024, 25(3):399-412. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230808002

      摘要 (121) HTML (47) PDF 1.95 M (425) 评论 (0) 收藏

      摘要:甘蔗重要性状宿根性因甘蔗生长周期长,其高效评价一直是研究的难点。本研究以国内外不同地区引进的212份甘蔗种质资源为研究材料,分别在广西隆安和云南开远开展基于2个重要宿根关键性状(宿根发株率和地上部蔗株生物量)两季宿根力的快速评价。结果表明甘蔗宿根力受环境影响较大,两个试验点所有宿根力指标均存在极显著差异,且指标之间均呈极显著正相关。主成分分析在两个试验点(云南开远和广西隆安)均仅提取到1个主成分,贡献率分别为80.25%和62.68%。聚类分析将212份种质分为5个类群,第Ⅰ类4个宿根力指标均处于高水平,有9份种质,可作为强宿根第一梯队资源;第Ⅱ类群、第Ⅲ类群共有38份种质,各宿根力指标均处于较高水平或个别宿根力指标非常突出,可作为强宿根第二梯队资源;第Ⅳ类群、第Ⅴ类共有165份种质资源,各宿根力指标均一般或较差。综合以上,利用筛选出来的强宿根资源改良甘蔗品种宿根性,降低甘蔗生产成本对于产业的可持续发展具有重要意义。

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    • 大麦芒型突变基因cal-d的遗传定位

      2024, 25(3):413-420. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230817001

      摘要 (134) HTML (37) PDF 1.43 M (373) 评论 (0) 收藏

      摘要:芒是麦类作物穂部器官的重要组成部分,在提高籽粒产量、促进种子传播和防御虫害等方面具有重要作用。大麦具有丰富的芒型突变体,加之其二倍体的特性,成为麦类作物芒器官形态建成研究的理想作物。本研究报道了一个大麦芒型突变体材料calcaroides,表现为外稃顶端或是稃芒基部异形凸起,形成呈钩状不完全花器结构,属基部钩芒类型。突变体芒较短并伴随抽穗期推迟,株高、穗长和穗粒数显著降低等表型。遗传分析表明,突变体的芒型突变性状受单隐性基因cal-d控制。前期利用cal-d导入系BW106 × Bowman的F2群体,结合简化基因组测序(GBS,genotyping by sequencing)分析,将cal-d基因初步定位于3H染色体。进一步利用来自F2的杂合单株,包括13000株单株的F2:3群体进行精细定位,最终将cal-d基因定位于3H染色体153~329 Mb区间的近着丝粒区域。通过转录组混池测序分析结合大麦基因组和表达谱资源数据库,初步筛选了9个候选基因。本研究结果为大麦芒型突变基因cal-d的克隆与功能验证奠定了基础,对于解析麦类作物芒的遗传发育机制具有重要的意义。

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    • 上海市农业种质资源信息共享服务平台设计与应用

      2024, 25(3):421-430. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230830001

      摘要 (106) HTML (31) PDF 2.21 M (395) 评论 (0) 收藏

      摘要:上海市农业种质资源信息共享服务平台是对上海市保护单位的农业种质资源进行规范管理和共享利用的服务体系。为了解决当前规模化和多样化的种质分散于不同保护单位,不利于资源信息共享与利用的问题,本研究根据农业种质资源库(圃)的工作流程研发了以保护单位、资源用户和主管单位为主要角色的一站式共享服务平台,为保护单位建立了管理系统模块,保护单位管理员可进行本单位的种质资源数据管理、资源共享信息发布、申请审核和利用成效管理,促进各保护单位种质资源数据的规范化和共享服务。为资源用户创建了申请共享和利用反馈机制,主要提供种质资源信息查询服务、申请利用服务、利用成效反馈服务等,可同时申请多个保护单位的种质。为主管单位提供全面调查的统计汇总信息,包括全市资源存量、资源分发利用、资源利用成效等信息,实时掌握资源共享动向和利用成效。种质资源信息共享服务平台将为保护单位、资源用户和主管单位提供便捷的服务,有助于提高农业种质资源保存与利用效率。

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    • 芥菜型油菜茎秆抗倒伏相关性状的组织观察与QTL初定位

      2024, 25(3):431-439. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230904003

      摘要 (99) HTML (24) PDF 1.38 M (411) 评论 (0) 收藏

      摘要:倒伏是严重降低油菜产量、品质和影响机械化生产的重要影响因素之一。培育和应用抗倒伏性强的油菜品种是实现油菜机械化生产和高产的重要措施,而提高抗倒伏能力的重点是提高茎秆强度。因此,本研究以包含197个芥菜型油菜株系的重组自交系(RILs,recombinant inbred lines )群体为研究材料,2023年分别在贵阳和贵定两个环境条件下测定了该群体的茎粗、茎秆鲜干比、茎秆充实度、茎秆密度、茎秆抗折力和茎秆抗折强度等6个性状,6个性状均表现出较大的变异,变异系数为14.29%~41.35%,且符合正态分布。相关性分析显示,两个环境条件下,茎秆充实度与茎秆密度、抗折强度二者之间均呈极显著正相关。进一步对茎秆抗折强度表现为高中低的3类材料进行茎秆微观结构观察,相比较于低抗倒材料,高抗倒材料的皮层更厚、维管束个数更多、维管束排列更紧密与维管束面积占比更大。QTL初定位检测到4个QTL与茎秆茎粗有关;2个QTL与茎秆鲜干比有关;2个QTL与茎秆充实度有关;2个QTL与茎秆密度有关;4个QTL与茎秆抗折力有关,可解释的表型变异为4.1%~5.1%;9个QTL与茎秆抗折强度有关,可解释的表型变异为7.5%~11.0%。本研究的开展可为后续芥菜型油菜抗倒伏相关基因的克隆提供基础数据信息,并对油菜抗倒伏育种有一定参考价值。

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    • 油茶隐花色素基因CoCRY1的克隆及功能研究

      2024, 25(3):440-450. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230925002

      摘要 (128) HTML (36) PDF 2.34 M (398) 评论 (0) 收藏

      摘要:油茶(Camellia oleifera Abe.)是我国重要木本油料树种,具有重要的经济价值和社会效益。隐花色素(Cryptochrome)是植物蓝光受体之一,参与植物开花调控、光形态建成等生长发育过程。本研究从油茶华硕中克隆到CoCRY1基因,通过生物信息学分析发现,其CDS序列长度为2262 bp,编码的蛋白质序列包含684个氨基酸,蛋白分子式为C3454H5281N971O1027S18,分子量77.42 kDa,是一种不稳定的疏水蛋白,进一步分析表明其蛋白序列包含3个结构域,分别为DNA_photolyase、FAD_binding_7和Cryptochrome_C,可证明CoCRY1蛋白属于隐花色素家族。同源序列及系统发育树分析发现CoCRY1蛋白与茶树(Camellia sinensis) CsCRY1序列相似性最高。组织表达分析显示,CoCRY1的表达量在茎中最高,在花中最低。通过农杆菌转化得到CoCRY1基因异源表达的拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株,并且从DNA水平及RNA水平鉴定到阳性植株,对CoCRY1异源表达的拟南芥进行表型分析发现,CoCRY1基因的过量表达导致拟南芥提前开花,并对下胚轴伸长具有光特异性的抑制作用。本研究通过生物信息学、定量分析及异源表达发现,油茶CoCRY1基因在油茶开花等生物学过程中具有重要作用。

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    • 基于选择清除分析挖掘连翘异型花柱候选基因

      2024, 25(3):451-461. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230907001

      摘要 (108) HTML (31) PDF 1.95 M (398) 评论 (0) 收藏

      摘要:连翘(Forsythia suspensa (Thunb.) Vahl)为多年生木本植物,花柱二型具有自交不亲和性。挖掘连翘异型花柱发育候选基因,利于揭示连翘异型花柱的进化与发育机理。对40株长花柱型与短花柱型连翘植株进行全基因组重测序,检测样本基因组的SNP变异位点,开展选择清除分析。利用遗传分化系数Fst和核苷酸多态性π ratio结合的方法筛选候选区域(前5%水平),对差异基因进行GO数据库和KEGG数据库功能注释分析,采用qRT-PCR对候选基因在花柱发育不同时期的表达量进行检测。选择清除分析显示受选择基因295个,主要在植物的生长发育以及代谢调控方面发挥重要作用。分析植物激素调节相关的部分通路,确定连翘异型花柱候选基因CYP734A1EVM0010386)、BRI1EVM0011829)、CYCD3EVM0018316),基因表达结果显示CYP734A1基因在连翘短花柱发育的关键时期持续高表达,露冠期BRI1CYCD3基因表达水平在短花柱型中显著高于长花柱型。本研究挖掘的候选基因在连翘长花柱与短花柱中存在差异表达,油菜素甾醇参与了连翘异型花柱的发育,是产生连翘花柱异型的原因之一。本研究为连翘异型花柱的进化以及遗传发育调控机制解析奠定基础并提供思路。

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    • 新几内亚凤仙CCoAOMTSAMS基因的克隆及表达分析

      2024, 25(3):462-471. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230818001

      摘要 (96) HTML (30) PDF 1.63 M (373) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对新几内亚凤仙(Impatiens hawkeri)指甲花醚合成相关基因CCoAOMTSAMS的克隆及表达分析,以期为解析其合成途径提供一定的理论依据。基于新几内亚凤仙指甲花醚含量测定和转录组测序数据分析,克隆到1个CCoAOMT和2个SAMS基因,将其命名为IhCCoAOMTIhSAMS1IhSAMS2。3种处理(光培养、暗培养和前体物DHNA (1,4-dihydroxy-2-naphthoate)诱导)均能促进指甲花醚积累,且暗培养处理最佳。IhCCoAOMT的cDNA全长为729 bp,编码242 aa,其蛋白具有AdoMet_MTases超家族结构域;IhSAMS1IhSAMS2的cDNA全长分别为1179 bp和1173 bp,分别编码393 aa和391 aa,其蛋白均具有S-AdoMet_synt超家族结构域。系统进化分析表明,IhCCoAOMT与喜马拉雅凤仙亲缘关系最近;IhSAMS1IhSAMS2可能为旁系同源。qRT-PCR分析表明,3个基因在新几内亚凤仙的3个处理及4个时期中均有表达,其中IhCCoAOMT在暗培养及前体物DHNA诱导中表达量整体上调,且暗培养第60天时表达量最高;IhSAMS1IhSAMS2在暗培养及DHNA诱导中表达量整体下调,但IhSAMS1在DHNA诱导中表达量较高,IhSAMS2在暗培养中表达量较高。综上所述,推测IhCCoAOMT在指甲花醚处理后期起主要作用,IhSAMS1IhSAMS2在其早期起主要作用,且IhSAMS2作用更为显著。

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    • OsGSK2OsGLK1互作调控水稻叶绿素合成与叶绿体发育

      2024, 25(3):472-481. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230821001

      摘要 (107) HTML (30) PDF 1.74 M (369) 评论 (0) 收藏

      摘要:叶绿素是水稻光合作用的重要色素,叶绿素的合成决定光合作用的效率,影响植物的产量和品质。在本研究中,发现糖原合成酶激酶OsGSK2过表达植株Go-2成熟期呈现叶片深绿色的表型。相比野生型,Go-2植株叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素含量显著升高。透射电镜观察结果显示,相比野生型,Go-2植株叶绿体类囊体片层增多。酵母双杂交“一对一”实验证实OsGSK2与Golden2-Like转录因子OsGLK1存在互作,并进一步通过双分子荧光互补实验确认OsGSK2与OsGLK1存在互作。在水稻原生质体中检测双荧光素酶活性发现,相比单转OsGLK1,OsGSK2与OsGLK1共转显著提高下游靶基因的表达水平。荧光定量PCR结果表明,相比野生型,在Go-2植株中OsGLK1直接调控的靶基因OsPORBOsCAO1LHCB6等转录水平显著上调。研究结果初步揭示了OsGSK2与OsGLK1互作调控水稻叶绿素合成和叶绿体发育的分子机理,进一步拓展了水稻糖原合成酶激酶的分子功能,丰富了水稻叶色调控的分子网络,为水稻高光合分子育种提供了理论依据。

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