利用SSR分子标记进行海岛棉遗传多样性研究

利用SSR分子标记,对20世纪50年代我国引入海岛棉以来培育的45个国内品种(系)及8个国外品种的遗传多样性进行研究.通过256对SSR引物的筛选,选择24对扩增效果好的引物对53个海岛棉种质资源进行遗传多样性的检测分析,共检测出106个等位位点,每对引物等位位点数在2～8之间,平均为4.4.其中多态性等位基因变异97个,占91.5%.位点多态性信息含量平均为0.688,最高为0.848,最低为0.245.利用NTSYSpc2.1软件,分别计算农艺经济性状的欧氏距离(Euclid)和分子标记数据的Jaccard系数矩阵,采用UPGMA法对所选材料进行聚类分析.结果表明,两个树状聚类图基本吻合,53个品种被分为两大类,与系谱来源一致.实验证明SSR分子标记在鉴别品种和品种遗传多样性研究方面具有重要作用.     

转基因抗草甘膦抗虫棉对棉田冠层节肢动物群落的影响

【背景】随着转基因抗虫棉在我国的广泛种植,一种具有抗虫和耐除草剂（草甘膦）的双价棉被培育成功。这种转双价基因棉和转单价基因抗虫棉对棉田节肢动物群落结构的影响可能不同。因此,在该类转双价基因棉花进行环境释放之前,有必要研究其对棉田节肢动物群落的影响,评价其环境安全性。【方法】试验于2010年5月9日~9月23日和2011年5月10日~9月24日在河南省安阳市中国农业科学院棉花研究所试验农场进行,棉田类型有3种——转基因抗草甘膦抗虫棉田、转Bt棉田和常规棉田,每种棉田种植3个小区,每个小区面积为200 m2（8 m×25 m）。采用对角线5点取样方法,每5 d调查1次棉田的节肢动物群落,通过目测对节肢动物鉴定到属。【结果】抗草甘膦抗虫棉田、Bt棉田和常规棉田节肢动物群落、害虫亚群落和天敌亚群落的结构与组成无明显差异;抗草甘膦抗虫棉田害虫种群数量低于抗虫棉田和常规棉田,而其天敌种群数量与常规棉田相当,略低于Bt棉田;3种棉田节肢动物群落、害虫亚群落和天敌亚群落的多样性指数、均匀性指数均无明显差异。【结论与意义】种植转基因抗草甘膦抗虫棉花不会对棉田节肢动物群落组成造成显著影响。本研究为转基因抗草甘膦抗虫棉田的环境安全性评价提供了依据。     

亚比棉基因组原位杂交及核型分析

亚比棉异源四倍体是山西农业大学棉花育种组于上个世纪80年代用A染色体组亚洲棉(Gossypium.arboreum)(迁西小黑籽)与G染色体组野生棉比克氏棉(G.bickii)杂交成异源二倍体后,又经过加倍而获得的.亚比棉异源四倍体不仅育性得到恢复、结铃正常,而且成功地将比克氏棉的优异性状--种子腺体延缓形成转育到亚比棉中.这为实现棉花综合利用和提高抗虫性创育了新的育种材料.在随后的多年中,山西农业大学棉花育种组对亚比棉异源四倍体进行了广泛的细胞形态学研究,对其核型做了分析.然而,仅依据形态学和普通的核型图像,还不能确定该异源四倍体棉种中比克氏棉G染色体(亚)组在核型中的表现.该文以比克氏棉gDNA为探针,亚比棉异源四倍体根尖体细胞染色体为靶细胞染色体,封阻材料为亚洲棉(迁西小黑籽),进行亚比棉基因组原位杂交(Genome in situ hybridization,GISH)及核型分析.从获得的图像中可以清晰地发现有52条染色体,其中有/无杂交信号的各一半,这直观地证实了人工复合亚比棉杂交种确为异源四倍体,而且是双二倍体.A亚组与G亚组染色体长度存在交替排列.亚比棉异源四倍体基于GISH图像的核型公式为2n=4x=52=46m(4sat)+6sm(4sat).A亚组和G亚组染色体上各有2对随体.G亚组染色体中至少有5对双重显色明显的染色体,意味着可能有A亚组染色体的交换,而A亚组染色体中只观察到或多或少的探针红色荧光信号,由于分辨率不够而难于定量分析.进一步以45SrDNA为探针,以鲑鱼精DNA作为封阻DNA,对亚比棉异源四倍体进行45SrDNA-FISH,实验表明,亚比棉异源四倍体有14个NOR(核仁组织区)信号,说明亚比棉异源四倍体有14个随体,即7对随体.比克氏棉对亚洲棉的GISH结果显示,在有亚洲棉DNA封阻的条件下,亚洲棉靶细胞染色体无任何杂交信号,说明比克氏棉与亚洲棉染色体之间不存在较大的同源或相似序列.     

盛花期抗虫杂交棉及其亲本叶片基因表达差异与杂种优势

采用DDRT-PCR技术,以棉花盛花期项尖叶片cDNA为材料,对上海生物工程公司合成的专用于基因差异显示分析的3个锚定引物和全套26个随机引物进行筛选,最后选择了15个扩增差异带丰富的随机引物。采用3个锚定引物和这15个随机引物组成的45对引物组合对24个抗虫棉杂交组合及其10亲本盛花期叶片cDNA进行扩增和差显,2次扩增重复率达70．1％,表明在扩增过程中存在较高的假阳性,通过重复PCR扩增,统计稳定扩增的条带,可减少假阳性干扰。根据基因表达方式,将其划分5种模式：MI为双亲表达沉默,双亲出现条带而杂种没有条带;M2为单亲表达沉默,带仅出现在亲本之一,包括仅母本有带而父本和杂种无带和仅父本有带而母本和杂种无带2种表达方式：M3为杂种特异表达,带仅出现在杂种,双亲无带;M4为单亲表达一致,带在双亲之一和杂种中出现,而在另一亲本中不出现,包括母本、杂种中有带而父本无带和父本、杂种中有带而母本无带2种方式;M5为基因表达一致,带在双亲和杂种中均出现。差显表达模式比例与产量性状和杂种优势分析表明：M4与所有产量性状均呈正相关,并且与单位面积铃数相关达显著水平,其他各种模式与杂种产量性状表型值均未达到显著水平;M2与单位面积铃数杂种优势呈显著负相关,M3与皮棉产量杂种优势呈显著正相关。上述结果表明,盛花期叶片中的基因显性表达和杂种特异表达有利于产量形成和杂种优势发挥。     

转基因抗虫作物对捕食性瓢虫的安全性研究进展

转基因抗虫作物的商业化种植带来了显著的经济、生态和社会效益,对转基因抗虫作物的安全性评价也一直是国内外学者研究的热点。对生物非靶标效应的研究是转基因抗虫作物安全性评价的重要组成部分,农田天敌类生物是其中的重点内容之一。瓢虫是农田生态系统重要的捕食性天敌,评价其在转基因抗虫作物田间是否能通过捕食猎物或取食花粉而接触到杀虫蛋白并富集于体内,进而对自身产生一定的非靶标效应,这对捕食性瓢虫的安全性研究具有重要的意义。本文从捕食性天敌瓢虫的生命表参数、行为功能参数、田间群落参数及体内微环境指标等方面综述了转基因抗虫作物对瓢虫的安全性研究进展,并对后期转基因抗虫作物对田间捕食性天敌的研究方向提出了建议,以期为转基因抗虫作物的环境安全性研究提供理论指导和为进一步完善转基因抗虫作物对瓢虫安全性评价的技术体系提供系统的数据资料。     

棉田绿盲蝽微生物多样性研究

昆虫在长期的进化过程中与其体内微生物形成了互利共生的关系,共生微生物参与调节寄主的多种生命活动,例如生殖、代谢等。在黄河流域棉区绿盲蝽Apolygus lucorum是棉花的主要害虫之一。为明确绿盲蝽体内共生菌的种类与群落结构,通过HiSeq平台对棉田绿盲蝽体内共生菌的16S rRNA基因V3～V4区进行高通量测序,分析绿盲蝽体内共生菌的种类与多样性。结果显示,变形菌门Proteobacteria(89.18%)、放线菌门Actinobacteria(2.99%)、厚壁菌门Firmicutes(2.48%)为绿盲蝽的3个优势菌门。在属水平上立克次氏体Rickettsia(32.86%)、欧文氏菌属Erwinia(20.21%)为优势菌群。本文初步明确了绿盲蝽体内微生物群落的组成和动态变化,为进一步研究绿盲蝽与共生菌的相互作用提供了基础,为今后从共生菌出发防治绿盲蝽提供新思路。     

SSR引物及多态性位点数对陆地棉野生种系聚类结果的影响

利用SSR标记分析陆地棉野生种系的遗传多样性,对材料间相似系数的变异系数进行显著性测验和矩阵相关性测验,探讨引物和多态性位点数对研究结果准确性的影响。90对多态性引物在42份供试材料间共检测出530个等位位点,其中多态性位点440个,占83.01%。多态信息含量范围为0.046～0.888,平均为0.649;Shannon多样性指数在0.113～2.289之间变动,平均为1.248。显著性测验显示,当引物按PIC值降序排列时,利用25对引物或者150个多态性位点即可获得较准确的结果;升序排列时,至少需要50对引物或200个多态性位点才能获得较准确的结果。矩阵相关性测验显示,降序时20对、升序时50对引物或者达到150个多态性位点聚类即可达到90对引物时的精度。此外,在引物量较少时,扩增位点数较多的引物所提供的信息量更大,随着引物量的增加,这种差距趋于不明显;等位位点总数较少时,引物数量更重要,随着位点数的增加,引物信息含量的重要性已高于引物数起主导作用。综上,若要客观反映出42份陆地棉野生种系的遗传关系,有必要选用多态性引物30对,扩增多态性位点150个以上,增加引物到50对以上为佳。     

不同棉花种质资源耐热性的田间鉴定

随着全球气候变暖,高温胁迫已经成为影响棉花产量的主要因素之一。中国棉花种植区,在7月和8月棉花花铃高峰期经常出现周期性极端高温胁迫,导致蕾铃脱落,降低了产量,因此棉花耐热性种质的筛选迫在眉睫。本试验在新疆吐鲁番自然高温条件下,调查200份不同棉花种质资源的脱落率、花粉活力、叶片萎蔫程度、花粉形态、不孕子率等田间性状。然后选择29份不同耐热性种质在河南安阳种植,调查30、35、40、45和50℃离体培养条件下的花粉萌发率。不同耐热性种质资源在自然高温条件下的鉴定指标和室内离体培养花粉萌发率存在着极显著的差异。而且不同鉴定指标间也存在着不同的相关性。结合田间调查结果和花粉离体培养萌发率,将29份种质划分为耐高温型、较耐高温型、高温较敏感型和高温敏感型种质,并初步确定了耐热性的鉴定指标。     

棉田非靶标害虫发生丰度与气象因子的关联性分析

【背景】近年来,全球气候条件不断变化,其对农田生态系统和病虫草害发生的影响较大。【方法】于2009~2013年在河南安阳田间小区系统调查了转基因棉田和非转基因棉田主要害虫种群丰度,结合5年间本地气象因素,分段分析了影响棉田主要害虫发生的关键气象因子及其关键影响时期。【结果】不同害虫发生危害的关键气象因子及其关键影响时期不同,且不同害虫种群丰度与气象因子及其影响时期有不同的相关性。影响棉蚜的关键性气象因子是1~8月的平均气温,与相对湿度和降雨量相关性较低;影响棉叶蝉的关键气象因子是1~4月的降雨量,其次是1~8月的相对湿度,而平均气温与其相关性很低;5~8月降雨量对烟粉虱有一定的抑制作用,平均气温和相对湿度对其无显著影响;影响棉蓟马的关键气象因子是平均气温,其次是5~8月相对湿度,降雨量与棉蓟马丰度相关性较低;平均气温、相对湿度和降雨量与盲蝽种群丰度的相关性很低,其发生危害可能是多种气象因子协同作用的结果。【结论与意义】本研究结果可为气候变化条件下棉田主要害虫的预测预报和防御提供理论依据。     

表观遗传学研究进展

表观遗传学是在基因组DNA序列不发生变化的条件下,基因表达发生的改变也是可以遗传的,导致可遗传的表现型变化。表观遗传学主要包括DNA甲基化作用、组蛋白修饰作用、染色质重塑、遗传印记、随机染色体(X)失活及RNA世界等。与表观遗传学相关的疾病主要有肿瘤、心血管病、精神病和自身免疫系统性病等。现就表观遗传学与疾病进行综述。