2022-2023年封面文章

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  • 1  合成六倍体小麦的遗传育种
    郝明 张连全 黄林 甯顺腙 袁中伟 姜博 颜泽洪 伍碧华 郑有良 刘登才
    2022, 23(1):40-48. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210518002
    [摘要](1057) [HTML](0) [PDF 19.26 M](1746)
    摘要:
    普通小麦是由四倍体小麦栽培类型与野生二倍体节节麦远缘杂交形成的异源六倍体。普通小麦保持了四倍体小麦的高产潜力,D基因组的加入丰富了食品加工产品类型、增强了环境适应能力。与二倍体作物不同,普通小麦有三个亚基因组,存在大量重复基因,基因组缓冲性、可塑性强,单个基因拷贝可能对育种改良的效果有限。小麦三个亚基因组的遗传多样性是不对称的,其中D基因组遗传多样性最低。通过模拟普通小麦起源过程人工创制的六倍体小麦为桥梁,可以将节节麦和四倍体小麦的遗传变异同时导入普通小麦。与普通小麦相比,人工合成小麦存在大量的优良等位变异、在转录组水平具有新的表达特征,为育种提供了有利遗传基础,在小麦育种中被寄予厚望,但是目前的应用效果还很有限。细胞学不稳定性、综合农艺性状差影响其育种利用效率。优化杂交方法和选择方法将推动人工合成小麦在普通小麦育种中的应用。
    2  贵州低热河谷区油茶种质果实性状分析与评价
    杨 露 高 超 廖德胜 龙 莉 仇 杰 王 彪 郭之燕 周运超
    2022, 23(2):430-441. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210717001
    [摘要](474) [HTML](0) [PDF 15.03 M](1797)
    摘要:
    对比研究贵州低热河谷区 77 份油茶种质资源的果实品质,筛选获得综合表现优良的油茶优异种质,以期为贵州 低热河谷区油茶优良品种选育及杂交育种提供理论依据和研究基础。分析 77 份油茶种质成熟果实的 15 个主要性状(单果 重、横径、纵径、果皮厚度、鲜出籽率、干出籽率、干出仁率、出油率、棕榈酸、棕榈烯酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、顺 -11- 二十碳烯酸),利用主成分分析法对数据进行多元统计降维处理,将油茶果实的 15 个主要性状简化为 4 组综合指标(4 个主 成分),主成分 1 特征值最大,为 5.13,贡献率最高,为 34.19%,主要代表种仁含油率;主成分 2 的贡献率 20.17%,主要代表单 果重;主成分 3 的贡献率 15.51%,主要代表了干出仁率,主成分 4,贡献率 8.35%,主要代表鲜出籽率。加权求和法合成主成 分,最终建立综合评价函数,获得每优株的综合得分,最后排名并筛选。15 个性状中单果重、鲜出籽率、干出籽率三者均为高 度变异,棕榈烯酸和顺 -11- 二十碳烯酸的变异系数≤0.35%,变异程度极低。贵州低热河谷区油茶的种仁含油率与干出籽率、 干出仁率均呈极显著正相关,除顺 -11- 二十碳烯酸之外,脂肪酸之间均呈现出极显著正相关或负相关。提取出了特征值 >1 的主成分 4 个,筛选出综合得分排名前十的优株,排名依次为:QC-8>QC-58>QC-21>QC-34>QC-32>QC-62>QC-30>QC-61> QC-59>QC-28。贵州低热河谷区 77 份油茶种质在单果重、鲜出籽率、干出籽率方面具有较高的改良潜力,果皮厚度和除亚油 酸之外的其余脂肪酸具有较强的遗传稳定性。贵州低热河谷区油茶的干出籽率和种仁含油率与除油酸之外的不饱和脂肪酸 之间呈现负相关关系。QC-8、QC-58 和 QC-21 号优株综合表现最佳,可作为下一步品种选育的候选资源。
    3  陆地棉早熟相关性状的QTL定位与相关基因的初步鉴定
    吕婉玉 高 阳 ? 潘 奥 周 娟 杜召海 袁 阳 陈 煜 王芙蓉 张 军
    2022, 23(3):800-810. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211117001
    [摘要](424) [HTML](0) [PDF 30.87 M](1039)
    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。
    4  中国野生金荞麦种质资源的调查与收集
    任 奎 沈伦豪 唐 宇 严明理 张凯旋 周美亮 刘丽莉
    2022, 23(4):964-971. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220118002
    [摘要](553) [HTML](0) [PDF 33.48 M](2202)
    摘要:
    金荞麦是蓼科荞麦属的多年生药用植物。为了研究我国野生金荞麦的分布特点,探明各地区的资源密度和遗传特性,我们依托第三次全国农作物种质资源普查与收集行动,考察了我国13个省(区),62个县(市、区),共计采集到金荞麦种质资源530份。调查结果表明:我国野生金荞麦资源分布广泛,在调查范围内分布于E 90°.44′28″~119°.36′37″、N 24°.59′66″~33°.53′16″的广大区域,一般分布于海拔3500 m以下的亚热带季风气候区。金荞麦的群体数量和遗传特征呈现明显的区域差异,形成了西藏东南部高海拔的特殊类型集中分布区,西南地区中低海拔的遗传多样性富集区和长江中下游低海拔的遗传类型单一区的分布特点。野生群体中存在诸多优异材料,可在医药、保健、畜牧、观光、育种多个领域中开发利用。该研究在珍稀植物保护、荞麦属的分类进化研究、种质资源的创新利用和作物遗传改良等方面具有重要参考价值。
    5  葱韭类蔬菜种质资源种子超低温保存技术研究
    赵丹琦 宋江萍 贾会霞 张晓辉 阳文龙 武亚红 宋哲 王海平
    2022, 23(5):1258-1268. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220527002
    [摘要](341) [HTML](0) [PDF 20.09 M](1081)
    摘要:
    葱韭类蔬菜种子属于短命性种质,常规低温保存难以实现资源的长期保存,因此,开展针对葱韭类种质资源的超低温保存技术研究具有重要意义。本文对韭菜、大葱、韭葱、洋葱4种葱韭类蔬菜共30份资源进行了超低温保存方法研究,通过3因素4水平的正交实验,以超低温保存后种子发芽率与未经任何处理的种子发芽率比值为试验结果对实验效果进行评价。结果表明:方差分析各实验有显著性差异(P<0.05),最佳实验方法为A1B4C1即不经过植物玻璃化溶液(PVS2)处理,放入液氮,取出后在40℃的恒温环境下复温4 h。对超低温保存复温后种子测定其种子的超氧化物歧化酶活性,过氧化物酶活性,过氧化氢酶活性,丙二醛含量生理指标的变化。实验结果表明:经过液氮超低温保存后种子的丙二醛含量下降,超氧化物歧化酶活性经液氮处理之后高于对照,液氮冷冻后的韭菜种子过氧化氢酶活性降低, 大葱过氧化氢酶活性增高。研究结果将为葱韭类蔬菜种质资源超低温保存提供技术储备。
    6  云南野生猕猴桃资源调查及遗传多样性研究
    王连润 万 红 陶 磅 李坤明 陈 霞 沙毓沧 丁仁展
    2022, 23(6):1670-1681. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220427001
    [摘要](364) [HTML](0) [PDF 23.59 M](978)
    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。
    7  核仁显性与植物多倍体形成
    陈纪鹏,刘小林,胡月清,毛康康
    2023, 24(1):53-60. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220617002
    [摘要](340) [HTML](235) [PDF 660.60 K](1057)
    摘要:
    核仁显性在植物多倍化进程中发挥着重要作用,通过调节rDNA基因表达控制核糖体数量,使多倍体植物能够应对多倍化带来的遗传变化。串连重复的rDNA基因表达调控是一种大规模、整体基因表达调控模式,rDNA基因沉默往往发生在整个核仁组织区,受所处位置染色质状态控制,而不受基因前序列的影响。核仁显性不但在调控蛋白质合成中发挥着重要作用,还与多倍体染色体组稳定性相关,相应基因组的rDNA基因沉默往往引起该基因组的染色体消除,染色体消除也是多倍体形成过程中的一种应答机制。虽然大量证据表明核仁显性与染色体消除之间存在必然的联系,但rDNA基因表达稳定染色体的遗传机制仍不清晰,尤其是染色体消除的基因组特异性更难解释。因此,对核仁显性稳定染色体组的遗传机制进一步研究将揭示核仁在多倍体形成中的作用。本研究旨在阐述植物如何通过核仁显性应对多倍化带来的基因组冲击,呈现植物多倍化进程的一个侧面。
    8  不同颜色芝麻营养品质性状遗传变异分析
    罗自舒,王志坚,周王易,Senouwa Segla Koffi Dossou,周瑢,张艳欣,黎冬华,游均,王林海
    2023, 24(2):365-375. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220919001
    [摘要](291) [HTML](184) [PDF 1.26 M](797)
    摘要:
    为分析不同颜色芝麻间的品质差异特征,本研究对157份包含白、黄、褐、黑不同种皮颜色的芝麻种质资源,在武汉和驻马店两个环境下的13个营养品质性状进行测定分析。结果表明:157份芝麻种质平均含油量为52.96%,油酸、亚油酸、芝麻素、芝麻林素、菜油甾醇、β-谷甾醇的平均含量分别为40.65%、44.32%、2.67 mg/g、1.61 mg/g、1.22 mg/g、2.96 mg/g。平均含油量随着芝麻种皮颜色加深逐渐降低;总甾醇含量在黑芝麻中最高;芝麻素和芝麻林素在白芝麻中含量最高,在黑芝麻中含量最低;黄芝麻油酸含量最高,褐芝麻亚油酸含量最高。黑芝麻含油量、油酸含量、芝麻素和芝麻林素含量显著低于白芝麻,硬脂酸、亚油酸、花生酸、菜油甾醇和β-谷甾醇含量在不同颜色芝麻中无显著差异。13个营养品质性状中,β-谷甾醇与豆甾醇,Δ5-燕麦甾醇与豆甾醇,芝麻素与芝麻林素,芝麻素与含油量,芝麻林素与菜油甾醇间呈极显著正相关,油酸和亚油酸间呈极显著负相关;黑芝麻Δ5-燕麦甾醇与豆甾醇、芝麻素与芝麻林素间的相关系数高于其他颜色芝麻。聚类分析可将157份芝麻材料分为4个亚群,第Ⅰ和第Ⅱ亚群分别以褐黑色和黄白色芝麻为主,第Ⅲ亚群包含高芝麻素材料,第Ⅳ亚群包含高亚油酸材料和高含油量材料。本研究探明了不同颜色芝麻间的品质差异特性,为芝麻种质资源的利用和遗传改良提供了参考和优异种质。
    9  29个兜兰属物种的表型多样性及亲缘关系研究
    范继征,李秀玲,何荆洲,曾艳华,王丰顺,卜朝阳
    2023, 24(3):680-691. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221104001
    [摘要](219) [HTML](137) [PDF 989.28 K](789)
    摘要:
    兜兰属植物花型奇特、色彩绚丽、观赏期长,极具观赏价值和经济价值。兜兰属的分类存在较大争议。本研究对迁地保存的29个兜兰属物种的27个表型性状进行了多样性分析和相关性分析,并在此基础上分析了29个兜兰属物种的亲缘关系。结果表明,兜兰属植物表型性状多样性十分丰富。17个数量性状的遗传多样性指数(H')变化范围为0.7834~2.0318,其中遗传多样性指数大于2.0的强变异性状是花自然长度和花自然宽度,遗传多样性指数小于1.0的弱变异性状是着花数;10个质量性状的遗传多样性指数变化范围为0.5098~1.1241,其中花瓣形态和唇瓣主色多样性指数较高,均超过了1.0,较小的是假雄蕊底部有无凹缺和花药特征。从多样性分析结果可以看出,29个兜兰属物种的表型性状种间差异较大,具有较高的多样性。17个数量性状的变异系数(CV)在18.22%~59.09%之间,其中花瓣长/花瓣宽和花葶长变异系数均超50%,说明兜兰种间表型性状的离散程度较大。相关性分析表明不同种各个表型性状关系密切且复杂。主成分分析筛选出5个特征值大于1的主成分,累计贡献率达84.176%,能够反映兜兰表型性状的绝大部分信息,且花部器官的性状和指标对表型多样性影响很大。亲缘关系分析表明,29种兜兰被分为6大类群,与前人其他分类方法结果相似,但也存在一定的差异。
    10  小麦-冰草不同2P附加系的特征分析
    王棕瑶,徐世锐,吉夏洁,韩海明,张锦鹏,周升辉,杨欣明,李秀全,李立会,刘伟华
    2023, 24(4):944-953. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221213003
    [摘要](260) [HTML](195) [PDF 1.08 M](1007)
    摘要:
    冰草(Agropyron cristatum)作为小麦重要野生近缘植物之一,含有许多可以改良小麦的优异基因。小麦-冰草附加系含有一对完整的冰草染色体,是利用冰草P基因组优异基因的重要工具材料。由于冰草为多年生四倍体异交植物,其部分同源群的P染色体结构存在差别,从而使得同一部分同源群的小麦-冰草附加系材料在农艺性状中表现出不同。本研究通过细胞学鉴定、分子标记检测、农艺性状考察、抗病性鉴定等手段对3份小麦-冰草不同2P附加系的抽穗期、株型、穗部性状、籽粒性状、抗白粉病和叶锈病等主要特性进行了鉴定与分析。结果表明,小麦-冰草2P附加系II-9-3遗传稳定、株型紧凑、免疫叶锈病、高抗白粉病,可以用于小麦的株型改良和抗病育种。小麦-冰草2P附加系II-3-1b的株高降低效应明显、较早抽穗、免疫叶锈病,可用于小麦株高改良和抗叶锈病育种。小麦-冰草2P附加系II-23-72对叶锈病和白粉病流行小种近免疫,可用于抗病育种。3份2P附加系为小麦-冰草2P易位系、缺失系的创制提供了材料;不同2P附加系在株型、株高和抗病性等性状上表现不同的优异特性,不仅为在小麦改良中有效利用2P染色体优异基因提供了依据,并且为进一步对2P染色体优异基因的定位奠定了重要基础。
    11  江西省水稻地方品种资源的收集与鉴定评价
    刘进,勒思,周慧颖,胡佳晓,孟冰欣,罗文静,黎毛毛,余丽琴
    2023, 24(5):1267-1276. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230110002
    [摘要](412) [HTML](103) [PDF 2.09 M](890)
    摘要:
    通过“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”项目,对江西省各农业县(市)水稻地方品种资源进行了调查和收集,2017-2019年共收集到水稻地方品种资源321份,对其形态特征、主要农艺性状和品质特性进行了鉴定。从地域分布来看,江西水稻地方品种资源在11个地级市均有分布,主要集中分布于九江、上饶、宜春、抚州、吉安和赣州等6个面积较大且山区丘陵地较多的地级市,这些地区经济欠发达、交通不便,又是少数民族聚集地,农户喜欢以水稻地方品种的稻米为原材料加工美食。江西省水稻地方品种资源存在籼稻与粳稻两个亚种,以籼稻为主,分为早稻、中稻和晚稻,以中、晚稻为主,粘稻和糯稻分别占38.0%和62.0%,种皮颜色种类丰富,有35份红米和紫黑米种质资源。江西水稻地方品种资源遗传变异丰富,多数表现为颖尖秆黄、无芒或短芒,穗型适宜、剑叶及茎秆角度适中、抗倒伏且落粒性适宜;鉴定出15份抽穗期与株高适宜的大穗、多颖花、高结实率、高千粒重的优良品种资源,还筛选鉴定出优异糯稻和有色稻米资源各12份。这些水稻优异地方品种资源具有较大的挖掘潜力,可为水稻新品种选育提供重要的资源支撑。
    12  大麦属物种形态学多样性分析和电子名片构建
    金彦龙,蒋枞璁,吉万全,杨平
    2023, 24(6):1546-1557. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230507002
    [摘要](177) [HTML](157) [PDF 3.00 M](815)
    摘要:
    大麦属(Hordeum)隶属于禾本科(Poaceae)小麦族(Triticeae),自然群落分布广阔、生态迥异,部分物种具有重要的经济利用价值。由于大麦属各物种之间在形态上辨识度低,同名异物、同物异名的现象时常发生,降低了野外资源考察鉴别物种的效率和准确度。构建完整且详细的分组分种检索表及各物种电子名片,将为物种分类检索及快速识别大麦属物种提供重要的参考模本以及实践数据,推动大麦属植物资源的调查、收集、评价和利用。本研究选取32个大麦属物种的38份材料,于2020和2021年度开展大麦属各物种的温室种植试验,调查统计了45个质量性状和15个数量性状。通过对整株、穗部、三联小穗等重要表型性状拍照以及各物种细微差异比较,可以精确区分大麦属各个物种,并构建了大麦属物种分组分种检索表和各物种的电子名片。
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