重庆绿豆新收集种质资源的遗传多样性分析及抗枯萎病鉴定

"第三次全国农作物种质资源调查与收集"项目组历时2年从重庆地区收集到49份绿豆种质资源,供发掘优异基因及育种利用,我们评估这些资源的表型遗传多样性和枯萎病抗性水平。结果表明:这些新收集绿豆种质资源遗传多样性丰富,数量性状遗传多样性指数排序为:单株荚数株高主茎节数分枝数底荚高度荚宽荚长百粒重开花期单荚粒数成熟期出苗期;各质量性状遗传多样性指数排序为:荚形分枝性复叶叶形粒形种皮光泽度生长习性、结荚习性熟荚色对生单叶形花色、主茎茸毛色子叶色粒色幼茎色。聚类分析将49份种质资源划分为5个类群,第Ⅰ类群主要表现为矮秆、宜机收,第Ⅱ类群主要是大籽粒材料,第Ⅲ类群可作黄籽粒特色材料加以利用。三维散点图中,前3个主成分将49份种质资源大致分布在2个区域,分布在区域Ⅰ的材料多为直立型材料,而分布在区域Ⅱ的材料多为半蔓生型材料。经枯萎病抗性鉴定,从49份种质资源中筛选出中抗资源9份,抗病资源3份,高抗资源1份。本研究为后续优良种质的开发利用和抗绿豆枯萎病基因发掘提供了理论和种质基础。     

江苏省高粱种质资源的收集及多样性分析

2016-2017年"第三次全国农作物种质资源普查与收集行动"江苏调查队收集到江苏41个县市区地方高粱资源104份,并对15个农艺性状进行调查,利用相关系数、聚类分析研究了高粱资源的遗传多样性。结果表明:高粱资源农艺数量性状变异类型丰富。穗粒重与株高、穗长、节数、百粒重、抽穗期、地上部鲜重呈极显著正相关;地上部鲜重与株高、节数、抽穗期呈极显著正相关,与穗柄长呈极显著负相关。聚类分析将该批高粱资源划分为7个类群,第Ⅰ类群为甜高粱品种,是糖用与饲用材料;第Ⅱ类群穗很长,为工艺专用材料;第Ⅲ类群单穗与百粒重较高,是粒用、糖用兼型材料;第Ⅳ类群植株矮,节数少,早熟,是粒用、饲用及工艺用兼型材料;第Ⅴ类群偏野生型材料,可粒用、饲用及工艺用,但产量性状表现较差;第Ⅵ类群株高、穗长、抽穗期、地上部鲜重适中,是粒用、糖用、工艺用及饲用兼型材料;第Ⅶ类群植株矮、百粒重高、裸粒、生育期较早,是粒用材料。综合表型筛选出9份具有优良与特异性状的种质资源。总之,江苏地方高粱资源具有丰富的多样性,蕴藏着较多的可利用遗传变异,在高产、早熟、穗型和籽粒大小等方面存在可供育种和生产利用的优异资源。     

160份外引鹰嘴豆种质主要农艺性状的遗传多样性分析

对引自国际半干旱热带作物研究中心的160份鹰嘴豆种质资源的13个农艺性状进行了评价鉴定,并筛选了特异种质,为我国鹰嘴豆种质资源创新和品种选育提供参考。结果表明,该批鹰嘴豆种质资源具有较为丰富的遗传多样性,7个数量性状的变异系数由大到小分别为主茎分枝数单株荚数百粒重产量株高单荚粒数生育期,6个质量性状的Shannon多样性指数由大到小分别为粒色株型花色种子表面粒形复叶叶型;产量与粒形、单株荚数极显著正相关,与百粒重显著正相关;前4个主成分的累计贡献率为63.417%,其中第1主成分与产量性状和产量有关,第2主成分与生育期有关,第3主成分与形态性状有关,第4主成分与株高和粒形有关;聚类分析在遗传距离为5时将160份资源分为3个类群,其中第Ⅰ类群的株高较高,第Ⅱ类群的产量较高,第Ⅲ类群的籽粒较大;筛选出63份早熟、矮秆、无分枝、多荚、荚粒数多、大粒、高产的特异种质资源。     

湖南省饭豆地方种质资源表型多样性评价

依托"第三次全国农作物种质资源普查与收集行动"项目,开展了湖南省饭豆种质资源的考察收集与评价鉴定,并筛选了优异种质,为湖南省饭豆种质资源创新和品种选育提供参考。结果表明,收集到的76份地方资源主要分布在湘西湘南山区,0~600 m的中低海拔地区。15项农艺性状表型分析显示其遗传多样性丰富;主成分分析将15个农艺性状分为4个主成分,其主要与株高、籽粒大小、产量、花色粒色相关,累计贡献率68.330%;聚类分析将76份资源分为2大类群,第Ⅰ类群蔓生、无限结荚,第Ⅱ类群直立、有限结荚,第Ⅰ类群又分为2个亚群,类群Ⅰ-1株型较小,单株产量较低,籽粒较大,类群Ⅰ-2株型较大,单株产量较高,籽粒较小。根据聚类分析结果及数量性状极值和质量性状变异类型提取出22份饭豆特异种质,并从中筛选出3类可以代表类群特征的资源:直立适合密植机收的资源,大粒型优质资源,高产、高生物量的粮肥两用资源。     

重庆地区新收集烟草种质资源的鉴定评价与整理编目

为将"第三次全国农作物种质资源普查与收集行动"重庆项目组收集到的63份烟草种质资源入国家种质资源库进行编目和保存,对其进行田间鉴定和拍照记录。形态特征和主要农艺性状的遗传多样性分析表明,供试种质的数量性状和质量性状遗传多样性丰富,质量性状以叶形的多样性指数最高,数量性状中叶长、叶宽和茎围的多样性指数较高。聚类分析将新收集烟草种质资源分为4个类群,其中第Ⅰ类群以黄花烟为主,第Ⅲ类群的植株最高、叶片最大,可用于高产育种。主要病毒病的抗性鉴定发现,有11份种质TMV和CMV的抗性均较强,其中2份种质对TMV免疫且高抗CMV,可用于抗病育种。另外,通过田间表型和SSR分子标记对拟编目资源进行鉴定整理,剔除了重复的种质资源。因此,烟草种质资源的普查收集工作对于丰富国家烟草种质资源库和新品种选育具有重大意义。     

浙江省地方豇豆种质资源的鉴定与评价

"第三次全国农作物种质资源普查与收集行动"浙江项目组从全省32个县(市/区)共收集到豇豆地方资源76份。本研究通过对76份种质43个基本农艺性状的田间调查,发现76份种质包括30份长豇豆(Vigna unguiculata(L.)Walp.ssp.sesquipedialis)、46份普通豇豆(Vigna unguiculata(L.)Walp.ssp.unguiculata)。浙江地方豇豆种质在生长习性、嫩荚商品性及产量相关性状均存在丰富的遗传变异。利用101个在染色体上均匀分布的SNP标记对该群体的基因型进行鉴定,主成分分析和系统进化树分析发现这些种质可以依据荚长分为长荚和短荚2大类,长荚类群以长豇豆种质为主,短荚类群以普通豇豆种质为主。本研究进一步丰富了我国豇豆遗传基础,为地方豇豆资源的高效利用和新品种选育提供了科学依据。     

木豆种质资源形态与农艺性状的多样性分析

为挖掘优异木豆(Cajanus cajan)种质资源,对10份木豆种质资源的10个质量性状和18个数量性状的遗传多样性进行了研究,并对其农艺性状进行了聚类分析。结果表明,质量性状的遗传多样性指数均较大,以鲜荚色(1.9219)的最高,其次是旗瓣点缀色、鲜籽粒颜色和干籽粒底色,多样性指数均为1.4855;再次为干籽粒色斑、干籽粒脐环色和有无种阜,均为0.8813;最小的是小叶叶形、旗瓣底色和株型,均为0.7219。聚类分析可将10份木豆种质资源划分为中茎稀疏型、中茎密生型和粗茎密生型3大类型。这为木豆品种选育提供了科学依据。     

重庆玉米地方品种表型多样性分析

为全面了解重庆玉米地方品种的多样性和类群特点,本研究对129份"第三次全国农作物种质资源普查与收集行动"重庆项目组收集的地方品种的31个农艺性状进行两年田间鉴定,并对其表型多样性进行分析,利用聚类分析的方法进行类群划分。结果表明,两年鉴定的农艺性状表型值呈极显著正相关,调查的31个农艺性状中有16个性状多样性指数达2.0以上,其中株高的多样性指数最高,两年鉴定结果分别为2.07和2.08。基于31个性状的聚类分析结果将重庆玉米地方品种划分为3大类群,即早熟小粒型、早熟中秆硬粒型和中熟高秆型。早熟小粒型是食用玉米类型,以糯玉米为主,还包括爆裂玉米和食用硬粒白玉米;早熟中秆硬粒型主要为分布于中高山区的白色早熟硬粒品种;中熟高秆型表现为中熟、高秆、中大果穗。全面分析表明,重庆玉米地方品种多样性水平较高,划分的3大类群表型特征为重庆玉米地方品种资源的保护以及优异资源的进一步开发利用提供了参考。     

高粱地方种质资源表型多样性分析及综合评价

以“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”为依托,采用遗传多样性分析、相关性分析、聚类分析、主成分分析等方法,对2020-2021年在河北省内普查收集的136份高粱种质资源进行研究及综合评价。结果表明：河北省高粱地方种质资源具有丰富的表型变异,15个表型性状的多样性指数在0.0844～1.9926之间,变异系数在4.69%～68.00%之间,千粒重的遗传多样性最高,穗形的变异系数最大;株高与穗部性状之间存在极显著正相关关系;聚类分析将136份高粱种质资源分为3个类群,3个类群无明显地域聚类特点。第Ⅰ类群在穗部性状方面表现最好,可进行工艺用高粱资源选育;第Ⅱ类群株高较低,可筛选矮秆高粱资源进行种质创新;第Ⅲ类群在产量性状方面表现最好,可作为粒用高粱育种材料加以利用。主成分分析将表型性状简化为5个主成分,累计贡献率为60.182%,株高、穗部与籽粒性状是高粱表型变异的主要因素;136份高粱的综合得分范围在0.107～1.147之间,以综合得分排序,筛选出肃宁高粱、长穗高粱、笤帚高粱、落黍等排名前10的综合性状表现较好的种质资源。本研究从多方面、多角度对新征集的河北省高粱种质资源进行了分析...     

湖南地区新收集烟草种质资源的鉴定与遗传多样性分析

"第三次全国农作物种质资源普查与收集行动"湖南项目组经过系统调查共收集到烟草种质资源32份。本研究从收集到的烟草种质资源中筛选出23份特色种质材料,对其22个农艺性状进行鉴定和遗传多样性分析,结果表明供试种质材料遗传多样性丰富,其中数量性状的多样性指数普遍较高,多样性指数最高的3个数量性状分别是节距、叶数和叶宽,质量性状以叶形的多样性指数最高;性状变异系数最大的是叶柄,其次是株高和叶宽。对新收集烟草种质资源进行聚类分析,可以将其分为3个类群,其中第Ⅱ类群的种质叶片数多,第Ⅲ类群的植株较高,可用于高产育种实践或作为中间材料使用。对特色烟草种质进行主要病害的抗性鉴定,发现13份种质材料对黑胫病、TMV或CMV表现出抗性,其中2份种质兼抗黑胫病和TMV,可用于抗病育种。由此可见,开展烟草种质资源的普查收集工作意义重大,可以为新品种的选育提供更丰富的亲本材料或中间材料。     

以肠道菌群为靶向的粪菌移植法及其在畜牧业的应用潜能

肠道微生物与宿主机体健康息息相关。粪便微生物移植(又称为粪菌移植,fecal microbiota transplantation,FMT)通过将健康供体粪便中的完整肠道菌群移入肠道微生态失衡的患者胃肠道内,经肠道菌群重构、恢复至正常状态。用FMT治疗某些肠道疾病如复发性艰难梭菌感染、溃疡性结肠炎、肠易激综合症、克罗恩病效果显著,且可能对因肠道菌群紊乱引起的肠道外疾病的治疗有潜在价值。本文主要对FMT技术的发展进程、在疾病上的研究以及在畜牧业上的应用潜能进行综述,并分析其应用的制约因素。     

马铃薯晚疫病抗性基因分子标记检测及抗性评价

马铃薯是重庆优势特色作物之一,但其安全生产受到晚疫病的严重威胁。马铃薯生产中种植抗病品种是防控马铃薯晚疫病最为经济有效和环境友好的途径。为了了解来自国内外不同种质的晚疫病抗性基因组成以及确定在重庆市具有晚疫病抗性的马铃薯品种(系),本研究以218份来自国内外的品种(系)为材料,进行了6个晚疫病抗性(R)基因分子标记检测,同时进行了田间晚疫病抗性评价及室内接种鉴定和筛选。研究结果显示,6个R基因的分子标记在供试材料中均有分布,但分子标记的组成不尽相同,主要分为4大类。第Ⅰ类含有具有广谱抗性基因的RB,晚疫病抗性评价表现为中抗以上;第Ⅲ类缺失R2 family基因标记,绝大部分表现为晚疫病敏感型;第Ⅱ类和第Ⅳ类中分别主要含有3个R基因(R2 Family+R3a+R3b)标记类型和4个R基因(R1+R2 Family+R3a+R3b)标记类型,这两类材料中表现出一定比例的晚疫病抗性水平,但第Ⅳ类中出现抗性表现的比例高于第Ⅱ类。结果说明含有RB基因标记贡献了较高的晚疫病抗性,缺失R2 famlily基因标记的材料可能不利于晚疫病抗性,利用这些基因标记辅助筛选有助于提高重庆地区晚疫病抗性育种效率。本研究评价了218份马铃薯材料6个重要R基因组成,并筛选出重庆地区表现抗性的多个材料,为新品种(系)的推广应用以及抗病育种选育提供了科学依据,同时为发掘新的抗病基因提供了遗传资源。     

固碳微生物菌株的分离鉴定及其固碳能力测定

利用微生物回收和固定CO2气体的生物固碳方法,成为解决"温室效应"这一重大环境问题的焦点,本研究目的是分离筛选固碳微生物菌株。利用无碳源无机培养基从活性污泥、沼液和设施土壤中分离筛选出以CO2为碳源的菌株24株,选取其中生长较快的8株菌进行cbbL基因、形态观察、生理生化反应测定和16S rDNA测序分析,将测序结果在BlAST数据库中比对,进行固碳菌株的分子鉴定,并对其菌体含量和RubisCO酶活性进行比较。选取RubisCO酶活性最高的菌株C2-8R,进行土壤施用试验,通过土壤RubisCO酶活性的测定,确定分离筛选的固碳菌的固碳能力。研究表明,可通过无碳源培养基进行固碳微生物菌株的筛选,筛选的固碳菌分别隶属于假单胞菌属和嗜甲基菌属,并可通过RubisCO酶活性来反映微生物的固碳能力。     

外引玉米种质对两种穗腐病原镰孢菌抗性鉴定

采用双牙签接种技术,2016-2017年连续2年对从美国、加拿大、罗马尼亚、德国、法国、荷兰等国家引进的177份玉米种质资源抗玉米穗腐病原拟轮枝镰孢(F.verticillioides)和禾谷镰孢(F.graminearum)进行了鉴定。结果表明,鉴定的177份玉米种质资源中,对拟轮枝镰孢表现高抗(HR)的资源2份,占总数的1.13%;抗病(R)38份,占总数的21.47%;中抗(MR)75份,占总数的42.37%;感病(S)48份,占总数的27.12%;高感(HS)14份,占总数的7.91%。177份玉米种质资源中,对禾谷镰孢(F.graminearum)表现抗病(R)12份,占鉴定资源总数的6.78%;中抗(MR)66份,占总数的37.29%;感病(S)64份,占总数的36.16%;高感(HS)35份,占总数的19.77%,未发现对禾谷镰孢菌表现高抗的材料。在177份玉米种质资源中,兼抗两种穗腐病原镰孢菌的种质资源有12份。     

中国甘薯登记品种SSR标记遗传多样性分析

该研究基于TP-M13-SSR分子标记荧光毛细管检测技术,以中国已入库登记的99份甘薯品种为材料,利用SSR标记建立登记品种的“01”数据库,导入DPS软件计算不同品种之间的遗传距离,采用MEGA的邻接法进行聚类分析,并利用Structure混合模型对材料进行遗传结构分析,以探讨各品种的遗传构成以及品种间的亲缘关系,揭示中国甘薯登记品种在DNA水平的相似度,为甘薯品种鉴定、亲本选配和品种改良等提供参考。结果显示:(1)28对引物共扩增出162条谱带,多态率为96.30%,每对引物平均获得5.57条多态性谱带。(2)构建了99份甘薯登记品种的遗传进化树,99份品种的遗传距离在0~0.4646之间,平均遗传距离为0.3077;在遗传距离为0.2670处将99份品种分为3个类群,且同一生态薯区的品种或具有同一亲本的品种首先被聚在一起,但不同生态薯区的品种在各类群中相对分散分布。(3)品种间的遗传基础较窄,部分生态薯区的品种相似性较高;群体结构分析将材料分为3个亚群,与聚类分析分群结果基本一致,其中31份材料拥有混合来源,遗传背景较为复杂。     

大麦黄花叶病相关基因WRKY55的克隆及功能研究

大麦黄花叶病是我国长江中下游地区大麦种植区域的主要病毒病害,由大麦黄花叶病毒(BaYMV,Barley yellow mosaic virus)及大麦和性花叶病毒(BaMMV,Barley mild mosaic virus)引起,自然条件下病毒寄生于禾谷多黏菌中,通过感染大麦根部导致病害发生。本研究通过分析RNA-seq数据,获得感染BaMMV后上调表达的基因HORVU1Hr1G069640(WRKY55)。荧光定量PCR分析发现WRKY55在感病品种中的表达水平极显著高于抗病材料,说明WRKY55参与到大麦感染黄花叶病的过程。WRKY55全长870 bp,在415～594位核苷酸之间含有WRKY保守结构域,系统进化分析显示该基因位于独立的进化分枝。组织表达分析发现该基因主要在根部和幼嫩组织中表达,而其他成熟部位表达较少甚至没有。农杆菌介导的烟草亚细胞定位实验发现WRKY55位于整个细胞。酵母转录因子活性分析实验未检测到转录激活活性,酵母双杂交实验未检测到WRKY55与感病基因编码蛋白eIF4E和PDIL5-1存在物理相互作用。这些结果显示WRKY55参与到大麦黄花叶病感染。     

高粱抗旱性鉴定方法及相关QTL定位研究进展

高粱[Sorghum bicolor(L.)Moench]是世界上重要的粮食、饲料、纤维和能源作物之一,因其根系发达、叶片蜡质层厚密、渗透调节能力强、光合效率高等特点,在干旱条件下具有很强的适应性。因此,高粱在气候变化、水资源短缺和满足世界粮食需求等方面发挥着重要的作用。干旱是制约世界农业生产的主要逆境因素之一,如何解决高粱在干旱条件下的产量问题仍然是育种工作者面临的巨大挑战。为了给高粱抗旱育种提供参考,本文综述了高粱抗旱性的鉴定方法、鉴定指标和优异抗旱种质资源,以及高粱花前抗旱和花后抗旱相关性状QTL定位的研究进展,并对高粱抗旱性研究的发展趋势提出了展望。认为应建立规模化高粱种质资源抗旱鉴定体系、选择合适的全生育期自然鉴定地点,筛选抗旱种质资源;利用高通量测序技术,高效挖掘高粱抗旱性基因;建立高粱遗传转化体系、运用基因编辑等生物技术,加快高粱抗旱育种进程。     

伞形霉属3个种的脂肪酸组成初探

伞形霉属是重要的产油真菌,本研究分析了具棱伞形霉(Umbelopsis angularis)、长白伞形霉(U.changbaiensis)和葡酒色伞形霉(U. vinacea) 36个菌株的脂肪酸组成。研究结果共检测到26种脂肪酸,链长12～20碳。特征性脂肪酸为18∶3 cis 6,12,14(十八碳三烯酸)、18∶2 cis 9,12/18∶0a(亚油酸/硬脂酸)、18∶1(w 8)/18∶1 cis 9 (w 9)(顺-10-油酸/油酸)和16∶0(十六烷酸) 4种,累计百分比为92.92%。脂肪酸/菌体生物量比值范围为0.40%～2.18%。结果表明具棱伞形霉、长白伞形霉和葡酒色伞形霉富含长链不饱和脂肪酸和重要功能性脂肪酸,具有潜在的开发价值。     

褐飞虱应对水稻抗虫物质麦黄酮刺激的唾液蛋白组学响应

为研究褐飞虱响应麦黄酮刺激的分子机理,应用差异蛋白质组学方法分析褐飞虱唾液腺响应麦黄酮刺激处理的蛋白质组变化趋势。结果表明,麦黄酮处理褐飞虱6 h差异蛋白数量90个,其中上调蛋白62个,下调蛋白28个;处理褐飞虱24 h差异蛋白数量27个,其中上调蛋白10个,下调蛋白17个,6 h的差异蛋白数量显著大于24 h。麦黄酮处理可以引起褐飞虱唾液腺丝氨酸蛋白酶及其同系物产生显著变化。通过对差异蛋白进行GO功能分析和KEGG通路分析,发现麦黄酮处理褐飞虱引起褐飞虱唾液腺蛋白变化主要集中在应激蛋白和代谢这两大类上,分别占了所有差异蛋白的50%以上,麦黄酮处理引起褐飞虱唾液响应蛋白主要参与了氨基酸代谢、唾液分泌系统、能量代谢、碳水化合物代谢等通路。     

花椰菜BobACT基因的克隆及其作为内参基因的研究

实时荧光定量PCR技术是探索植物基因功能和调节机理的有效手段。选择合适的内参基因是获得实时荧光定量PCR准确性数据的必备条件。ACT基因高度保守且表达稳定,常作为内参基因被广泛应用。为了获得花椰菜ACT基因,以转录组测序和RT-PCR方法为手段克隆得到花椰菜肌动蛋白基因Actin。该基因等电点为5.395,理论分子量为41.77 kD;其cDNA开放阅读框长1134 bp,编码氨基酸377个,GenBank登录号为MG598643。Wolf Psort分析发现,BobActin蛋白亚细胞定位于细胞质基质中。Motif Scan分析显示,BobActin蛋白质的氨基酸序列4～377位为Actin保守结构域。进化分析表明,同源序列基因编码的蛋白质与同为十字花科的甘蓝、芜菁和油菜同源蛋白的相似性达到90%以上,具有高度的保守性。在此基础上,设计了1对荧光定量PCR引物,分析显示,该引物具有较高的特异性和扩增效率,在花椰菜根、茎、花、花球、叶片等不同组织和低温、高温、盐处理、干旱处理、ABA处理等胁迫处理下均能稳定表达,适合在花椰菜基因表达研究中作为内参基因,为开展花椰菜重要功能基因的挖掘、表达模式以及调控机理的研究提供参考。花椰菜在内参基因方面的研究还处于初步阶段,今后可继续克隆其他内参基因,丰富花椰菜的内参基因库,从而进一步提高花椰菜基因表达分析研究的稳定性、重复性和准确性。