兜兰属植物杂交育种研究进展

兜兰属(Paphiopedilum)的杂交育种已有150 多年的历史,目前已有20262个杂交种在英国皇家园艺协会(RHS)登录。对兜兰属植物的种质资源、杂种登录,杂交方法、杂交亲本的选择、属间杂交、不同兜兰种类在花色遗传育种中的作用、杂交育种存在的问题等进行了综述, 并结合我国兜兰属植物育种现状, 提出了我国兜兰属植物育种的方向。     

我国特有植物青檀遗传结构的ISSR分析

青檀是我国特有的第三纪残遗植物,是宣纸纤维来源的重要原材料,现已被列入国家Ⅲ级保护植物。采用简单序列重复区间扩增多态性(ISSR)标记技术,对采自27个地理种群的628个青檀个体的遗传多样性和遗传结构进行了检测。8对引物共得到66个清晰的扩增位点,其中多态性位点63个,多态性位点百分率为95.45%。分析结果表明,青檀在物种水平上具有很高的遗传多样性(PPB=95.45%、Ao=1.9545、Ae=1.5729、He=0.3335、I=0.4980、Hb=0.3437)。在种群水平上的遗传多样性(PPB=69.98%、Ao=1.6998、Ae=1.4449、He=0.2561、I=0.3793、Hb=0.2656)和种群间遗传分化水平(Gst=0.23,Ф_ST=0.25)均处于中等水平。华北地区(30°-42°N)和华南地区(22°-30° N)青檀的遗传多样性和遗传结构的差异并不显著。古老的起源历史、较广的分布范围、异交的繁育系统、风媒种子、长命的生活史以及华南和华北地形和植被的差异可能是导致青檀目前遗传格局的主要原因。结合叶绿体序列(cpDNA)序列的遗传结构特征对青檀的保护策略进行了探讨。     

“甘蔗复合群”能源植物遗传育种研究进展

“甘蔗复合群”是一类极具生物能源开发潜力的禾本科C4植物。近年来由于世界能源危机的影响和植物遗传育种研究的发展,国内外学者对“甘蔗复合群”植物资源评价和能源育种研究越来越重视。本文介绍了“甘蔗复合群”的基本概念、属种分类及核心类群等研究背景。同时以甘蔗属和芒属核心资源为例,从“甘蔗复合群”能源植物遗传育种的角度综述了国内外相关研究进展。旨在总结前人的理论研究成果和杂交育种实践经验,探讨相关类群在植物系统分类和种质资源利用中存在问题与对策,为我国“甘蔗复合群”能源植物的应用基础研究和产业化开发利用提出建议。     

高榕榕果内Eupristina属两种榕小蜂的遗传进化关系

对生长在福州地区的高榕进行长期追踪观察,发现高榕榕果内仅生活着Eupristina altissima和Eupristina sp.榕小蜂,前者为高榕的传粉小蜂,后者无传粉行为,两者雌蜂之间在体色、触角、花粉袋和花粉刷等部位存在细微的差异,而两者雄蜂之间无形态差异。通过克隆福建地区5个样地的高榕榕果内收集到的E. altissima和Eupristina sp.榕小蜂,以及细叶榕的传粉小蜂Eupristina verticillata(外群)的Cytb及COI基因,并进行碱基组成及遗传距离分析,用邻接法构建系统发育树,分析两榕小蜂群体之间的遗传进化关系,结果显示:(1)榕小蜂COI及Cytb序列碱基组成中A+T的含量(Cytb序列中A+T=75.3%,COI序列中A+T=75.5%)显著高于G+C,符合膜翅目昆虫线粒体基因碱基组成特征。(2)对两群体小蜂进行遗传距离分析显示,Cytb序列中E. altissima和Eupristina sp. 群体内各样本之间的平均遗传距离分别为0.0092和0.0030,而E. altissima与Eupristina sp. 群体间的平均距离为0.1588;COI序列中E. altissima 与Eupristina sp. 群体内各样本之间的平均遗传距离分别为0.0065和0.0205,而二者群体间的平均遗传距离为0.1043,表明两者群体间的遗传距离明显大于各自群体内各样本间的遗传距离。统计GenBank中下载的6个属34种榕小蜂Cytb序列的种间遗传距离为0.0811-0.1723,6个属28种榕小蜂COI序列的种间遗传距离为0.0939-0.1986。由此认为E. altissima和Eupristina sp.之间的遗传距离差异已经达到了种间水平,即E. altissima与Eupristina sp.为两个不同的种。(3)在形态上,两种小蜂的雌蜂之间有微小差异,而二者雄蜂之间无差异,但Cytb与COI序列分析结果一致表明:E. altissima与Eupristina sp.雄蜂之间,以及二者雌蜂之间的遗传距离均差异显著,表明形态变异滞后于基因变异。雌蜂在表型上进化快于雄蜂,可能是由于雌蜂羽化后从榕果出飞,受到外界环境因素的影响较大,且两种雌蜂在传粉功能上存在差异,故二者之间的形态差异较大,而雄蜂寿命短,又终生生活在黑暗封闭、环境变化相对恒定的榕果内,两种雄蜂在行为上不存在差异,故二者表型变异较为缓慢。E. altissima和Eupristina sp.小蜂对宿主的专一性不强,在榕-蜂协同进化过程中,可能发生过宿主转移事件。     

“甘蔗复合群＂能源植物遗传育种研究进展

“甘蔗复合群”是一类极具生物能源开发潜力的禾本科C4植物。近年来由于世界能源危机的影响和植物遗传育种研究的发展,国内外学者对“甘蔗复合群”植物资源评价和能源育种研究越来越重视。本文介绍了“甘蔗复合群”的基本概念、属种分类及核心类群等研究背景。同时以甘蔗属和芒属核心资源为例,从“甘蔗复合群”能源植物遗传育种的角度综述了国内外相关研究进展。旨在总结前人的理论研究成果和杂交育种实践经验,探讨相关类群在植物系统分类和种质资源利用中存在问题与对策,为我国“甘蔗复合群”能源植物的应用基础研究和产业化开发利用提出建议。     

25份槭属优良种质资源亲缘关系的ISSR分析

槭属植物是世界园林绿化中的重要植物种类,种质资源丰富且大多数种类具有重要的观赏价值。针对目前我国槭属植物杂交育种工作中面临的品种混杂不清、亲缘状况不明等情况,该研究采用ISSR分子标记对槭属25份植物材料进行了亲缘关系分析。结果表明:选用12条扩增带型清晰且重复性好的引物共获得84条谱带,其中81条呈多态性,多态性比例(PPB)达96.43%,表明槭属植物遗传多样性较高。25份槭属植物材料的遗传相似性系数介于0.405与0.952之间,平均值为0.627,表明不同品种或物种之间遗传相似性系数变化较大。根据Nei遗传相似性系数,在0.578处,UPGMA结果将25份植物材料分为2个类群,其中鸡爪槭品种(或变种)聚为一类,显示了各品种(或变种)之间具有较高的亲缘关系,其余槭属植物则聚为类群II;在0.646处,可进一步分为6个亚类群,部分鸡爪槭品种间表现出了叶形、叶色等表型形状与其遗传关系的相关性。研究未发现鸡爪槭品种(或变种)的亲缘关系与地理分布存在相关性。我国槭树资源丰富,但目前我国对槭树新品种的开发及选育工作仍十分薄弱,建议采取自行选育结合国外引进新品种的方式,丰富我国的槭树种质资源。     

基于COⅢ和HNF-1α序列研究龟鳖类的系统进化特征

用PCR扩增和测序的方法,获得小鳄龟(Chelydra serpentina)的COⅢ和HNF-1α序列,并分别结合NCBI中其他龟鳖的同源性序列进行比对分析。比对后得到757 bp的COⅢ一致序列和769 bp的HNF-1α一致序列。其中,COⅢ一致序列含有可变位点324个,序列总变异率为42.8%,简约信息位点230个;T、C、A、G的平均含量分别为27.5%、26.6%、30.8%、15.1%,A+T含量(58.3%)高于G+C含量(41.7%),转换/颠换比率(R)为2.62。HNF-1α一致序列有变异位点112个,变异率为14.6%,简约信息位点67个;T、C、A、G的平均含量为26.1%、23.1%、28.3%、22.6%,A+T含量为54.4%,G+C含量为45.7%,转换/颠换比率(R)为1.42。基于Kimura双参数模型计算龟鳖类种间、属间、科间遗传距离,并采用邻接法、最大简约法和最大似然法构建分子系统进化树。结果显示:基于COⅢ序列的淡水龟科4个属间的遗传距离为0.090～0.153,平均遗传距离为0.129;曲颈龟亚目5个科之间的遗传距离为0.150～0.207,平均遗传距离为0.177;基于HNF-1α序列的龟科9属间的遗传距离为0.003～0.051,平均为0.016;鳄龟科、龟科、淡水龟科3科间的遗传距离为0.044～0.067,平均为0.053。由遗传距离和构建的系统进化树可知,淡水龟科与陆龟科具有较近的亲缘关系,而与龟科的亲缘关系较远;支持龟科重新划分为两个分支;鳄龟科和海龟科亲缘关系较近,大鳄龟(Macroclemys temminckii)和小鳄龟可能同为一属。     

独蒜兰属种质资源及杂交育种研究进展

独蒜兰属(Pleione D. Don)为兰科(Orchidaceae)极具观赏价值的一个属,有24个原生种,9个自然杂交种,并已在英国皇家园艺协会登录杂交群431个,该属植物深受人们的喜爱,具有巨大的市场开发潜力。我国为该属植物的分布中心和物种多样性中心,但我国在该属植物的资源开发和育种方面远落后于欧洲。为加强其资源保育和可持续开发利用,本文从独蒜兰属植物种质资源、杂交育种两个方面进行综述,重点介绍了近50年来育种家在独蒜兰属植物杂交育种过程中针对不同的育种目标所取得的成果,并对其资源、育种和产业面临的问题进行总结和展望,为开展独蒜兰属育种提供了一些思路和方向。     

淫羊藿属植物查耳酮合成酶启动子序列的克隆及比较分析

采用TAIL-PCR技术从箭叶淫羊藿(Epimedium sagittatum)叶片中克隆得到查耳酮合成酶基因(Chalcone synthase)的启动子,命名为ECHSP, 长度为750 bp,其具有TATA BOX、CAAT BOX、MYB结合位点、MYC结合位点等元件。对箭叶淫羊藿、木鱼坪淫羊藿(E. franchetii)、粗毛淫羊藿(E. acuminatum)、直距淫羊藿(E. mikinorii)、黔岭淫羊藿(E. leptorrhizum)等5种植物的CHS启动子序列进行比较分析,结果表明,CHS启动子的核苷酸多态性丰富,表明CHS 的表达可能受到多种因素的灵活调节。ECHSP与其他植物的CHS启动子序列进行比较,其TATA box的位置可能与黄酮类化合物的积累相关。此外,进化分析表明ECHSP的核苷酸序列可应用于淫羊藿属植物的系统进化研究。     

浙江天台山甜槠种群遗传结构的空间自相关分析

采用空间自相关分析方法对浙江天台山亚热带常绿阔叶林优势种甜槠种群全部个体及不同年龄级个体的小尺度空间遗传结构进行了分析,以探讨甜槠种群内遗传变异的分布特征及其形成机制。根据11个ISSR引物所提供的多态位点,经GenAlEx 6软件计算地理坐标和遗传距离矩阵在10个距离等级下的空间自相关系数。在样地内,甜槠种群内个体在空间距离小于10 m时存在显著的正空间遗传结构,其X-轴截矩为9.945。甜槠种群的空间遗传结构与其种子短距离传播和广泛的花粉传播有关。Ⅰ年龄级、Ⅱ年龄级和III年龄级个体在空间距离小于10 m时存在显著的正空间遗传结构,其X-轴截矩分别为11.820、9.746和9.792。当距离等级为5 m时,其空间自相关系数r分别为0.068、0.054和0.070。Ⅳ年龄级个体在所有空间距离等级中均不存在显著的空间遗传结构。甜槠是多年生、长寿命植物,自疏作用是导致IV年龄级个体空间遗传结构消失的主要原因。     

14个蝴蝶兰品种遗传关系的ISSR分析

采用ISSR分子标记技术对14个蝴蝶兰品种进行品种间遗传关系的研究。利用14个筛选的引物共扩增出179条带,其中多态性条带147条,多态性条带比率(PPB)为82%。品种之间的遗传相似系数范围在0.734~0.936间,说明部分蝴蝶兰品种间存在显著的遗传分化。14个引物组合可区分所有14个品种,并且检测到20条品种特异性条带,这些品种特异条带可用来鉴定供试蝴蝶兰中的10个品种。因此,ISSR分子标记能有效地进行蝴蝶兰品种鉴定。UPGMA聚类分析表明,14个品种可聚为2类,聚类情况与花色特征比较一致,但与花色的划分结果不完全相同,这可能是由于品种间杂交引起的。本文也论讨了ISSR分析结果对蝴蝶兰育种的指导意义。     

The mitochondrial DNA markers for distinguishing Phalaenopsis species and revealing maternal phylogeny

Moth orchids (Phalaenopsis) are among the top-traded blooming potted plants in the world. To explore mitochondrial DNA (mtDNA) markers for species identification, we located simple sequence repeats in the mtDNA of Phalaenopsis aphrodite subsp. formosana and then pre-screened them for polymorphic markers by their comparison with corresponding mtDNA regions of P. equestris. The combination of 13 selected markers located in intergenic spacers could unambiguously distinguish 15 endemic moth orchids. Five most variable markers with polymorphic information content (PIC) ≥ 0.7 could be combined to classify 18 of 19 endemic moth orchids including parental strains most commonly used in breeding programs. The sequences of four selected mtDNA regions were highly variable, and one region (MT2) could be used to completely distinguish 19 endemic moth orchids. Though mitochondrial introns were highly conserved among moth orchids, evolutionary hotspots, such as variable simple sequence repeats and minisatellite repeats, were identified as useful markers. Furthermore, a marker technology was applied to reveal the maternal inheritance mode of mtDNA in the moth orchids. Moreover, phylogenetic analysis indicates that the mtDNA was nonmonophyletic below the Phalaenopsis genus. In summary, we have revealed a set of mtDNA markers that could be used for identification and phylogenetic study of Phalaenopsis orchids.     

Identification and functional analysis of anthocyanin biosynthesis genes in <Emphasis Type="Italic">Phalaenopsis</Emphasis> hybrids

Phalaenopsis species are among the most popular potted flowers for their fascinating flowers. When their whole-genome sequencing was completed, they have become useful for studying the molecular mechanism of anthocyanin biosynthesis. Here, we identified 49 candidate anthocyanin synthetic genes in the Phalaenopsis genome. Our results showed that duplication events might contribute to the expansion of some gene families, such as the genes encoding chalcone synthase (PeCHS), flavonoid 3′-hydroxylase (PeF3′H), and myeloblastosis (PeMYB). To elucidate their functions in anthocyanin biosynthesis, we conducted a global expression analysis. We found that anthocyanin synthesis occurred during the very early flower development stage and that the flavanone 3-hydroxylase (F3H), F3′H, and dihydroflavonol 4-reductase (DFR) genes played key roles in this process. Over-expression of Phalaenopsis flavonoid 3′,5′-hydroxylase (F3′5′H) in petunia showed that it had no function in anthocyanin production. Furthermore, global analysis of sequences and expression patterns show that the regulatory genes are relatively conserved and might be important in regulating anthocyanin synthesis through different combined expression patterns. To determine the functions of MYB2, 11, and 12, we over-expressed them in petunia and performed yeast two-hybrid analysis with anthocyanin (AN)1 and AN11. The MYB2 protein had strong activity in regulating anthocyanin biosynthesis and induced significant pigment accumulation in transgenic plant petals, whereas MYB11 and MYB12 had lower activities. Our work provided important improvement in the understanding of anthocyanin biosynthesis and established a foundation for floral colour breeding in Phalaenopsis through genetic engineering.     

蝴蝶兰花发育的分子生物学研究进展

蝴蝶兰花非常独特且高度进化,如萼片瓣化、瓣片特化为唇瓣、雌雄蕊合生成合蕊柱及子房发育须由授粉启动等,是单子叶植物花发育研究的理想材料。近年来蝴蝶兰花发育分子生物学取得了重要进展。该文就近年来国内外有关蝴蝶兰开花转换及花器官发育相关基因研究以及B类基因与兰花花被的进化发育关系方面的研究进展进行综述。研究表明:MADS基因在蝴蝶兰开花转换及花器官发育过程中起重要作用,推测其中的DEF(DE-FICIENS)-like基因早期经过2轮复制,形成了4类不同的DEF-like基因,进而决定兰花花被属性。蝴蝶兰花发育分子生物学的深入研究,将极大地利于通过基因工程手段提高蝴蝶兰花品质如花色改良及花期调控等,推动分子育种进程。     

High-density interspecific genetic maps of kiwifruit and the identification of sex-specific markers

Kiwifruit (Actinidia chinensis Planchon) is an important specialty fruit crop that suffers from narrow genetic diversity stemming from recent global commercialization and limited cultivar improvement. Here, we present high-density RAD-seq-based genetic maps using an interspecific F₁ cross between Actinidia rufa ‘MT570001’ and A. chinensis ‘Guihai No4’. The A. rufa (maternal) map consists of 2,426 single-nucleotide polymorphism (SNP) markers with a total length of 2,651 cM in 29 linkage groups (LGs) corresponding to the 29 chromosomes. The A. chinensis (paternal) map consists of 4,214 SNP markers over 3,142 cM in 29 LGs. Using these maps, we were able to anchor an additional 440 scaffolds from the kiwifruit draft genome assembly. Kiwifruit is functionally dioecious, which presents unique challenges for breeding and production. Three sex-specific simple sequence repeats (SSR) markers can be used to accurately sex type male and female kiwifruit in breeding programmes. The sex-determination region (SDR) in kiwifruit was narrowed to a 1-Mb subtelomeric region on chromosome 25. Localizing the SDR will expedite the discovery of genes controlling carpel abortion in males and pollen sterility in females.     

影响蝴蝶兰类原球茎耐脱水性的主要因素

为探讨蝴蝶兰(Phalaenopsis spp.)类原球茎(protocorm-like body,PLB)耐脱水性的主要影响因素,对PLB的平均粒重、含水率、脱水相对湿度、时间、温度、光周期与耐脱水性的关系进行了研究.结果表明,PLB的平均粒重与脱水后失水率、含水率、相对电导率、成活率呈显著或极显著相关.在较高湿度下...