紫、红黄肉甘薯种质遗传多样性的ISSR分析

采用ISSR分子标记,分析了21份紫肉、28份红黄肉甘薯种质遗传多样性。结果表明：17对引物共扩增出154条谱带,其中多态性谱带138条,占89.6%,平均每个引物扩增出8.12条多态性谱带,表现出丰富的多态性。聚类分析和主成分分析将49份甘薯种质聚为4大类,类型间遗传差异较大,将红黄薯单独聚为1类,说明紫薯和红黄薯分别具有明显不同的来源和系统演化关系。种质间的遗传相似系数变幅为0.58~0.93,其中,0.61~0.70之间的种质占51.4%,0.71~0.80之间的占44.0%。而邻近地域育种单位或同一育种单位的品种亲缘关系较近。文章对如何在育种中利用这些优异种质进行了讨论。     

木薯种质的遗传多样性评价及高产种质初级筛选

为加强木薯现有选育材料和引进种质的研究利用,本研究以主栽品种SC8和SC205为对照,对142份选育材料和8份瑞士引进新种质进行了16个表型性状的鉴定和EST-SSR标记,分析和评价其遗传多样性;运用主成分分析法挖掘高产木薯种质。分子标记聚类分析表明种质间的遗传相似系数均值为0.652,基于表型性状的聚类遗传相似系数均值为0.186,2种聚类结果之间差异显著,但均表明种质间有一定的遗传差异。2年产量相关性状调查结果差异极显著,表明受环境影响较大。产量相关性状的主成分分析结果表明,C322综合评价表现最好,G74综合评价表现最差,同时,有47份选育材料的综合评价优于2份对照。在今后杂交育种工作中可选择亲缘关系较远且表型差异互补的种质作为杂交亲本,以进一步聚合优良性状,改良不利性状。     

两种统计方法在玉米种质综合评价中的应用

以玉米为研究对象,运用灰关联分析和因子分析对10份玉米种质的12个农艺性状进行综合评价,探讨这两种统计分析方法在玉米种质综合评价上的应用效果．结果表明,综合评价较好的2个品种分别是Suwanl和下层云优78,两种分析方法的结果基本一致,从而提高了综合评价的可靠性和科学性．     

木薯亲本正反交亲和力与授粉柱头的蛋白质组学分析

为研究木薯不同亲本杂交亲和力的差异,分别以华南5号、华南6号、华南7号为亲本进行正反交,统计不同组合间稔实率的差异。同时对受精柱头蛋白质进行分析,研究柱头对杂交亲和力影响的蛋白质调控水平。结果表明:SC5(♀)×SC7(♂)平均稔实率最高为26.22%,SC7(♀)×SC5(♂)平均稔实率最低为11.13%。通过双向电泳和质谱法分析母本SC5和SC7授粉柱头的蛋白质变化,得到27个差异蛋白质点,其中19个蛋白质出现上调表达,这些差异表达蛋白质分别参与碳代谢及能量代谢、分子伴侣和氨基酸代谢;而8个蛋白质下调表达,它们分别参与蛋白质合成及氢氰酸代谢;表明这些代谢途径对木薯亲和力高低有一定的影响。     

花叶木薯变种和木薯栽培种ZM-Seaside叶片光合参数及蛋白组学分析

为研究木薯叶片光合效率对块根产量的影响,本研究利用蛋白质组学方法分析花叶木薯变种(低产种质)和栽培种ZM-Seaside(高产种质)光合作用能力的差异,揭示其鲜薯产量差异原因,为选育高产木薯品种提供基础数据。采用便携式LI-6400光合作用测定仪测定叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Cs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr),表明栽培种ZM-Seaside和花叶木薯变种叶片Cs、Ci和Tr没有显著差异,但ZM-Seaside的Pn显著高于花叶木薯变种;利用Western Blot技术分析叶片蛋白质表达水平,结果显示ZM-Seaside叶片与光合作用相关蛋白质Rubisco、OEC和PRXQ的表达水平显著高于花叶木薯变种;采用苯酚法提取叶片全蛋白质,并进行双向电泳分离,及Delta2D软件确定差异蛋白质点,以花叶木薯为对照,在ZM-Seaside叶片蛋白质双向电泳图谱上得到20个差异蛋白质点,其中上调表达15个,下调表达5个;通过MALDI-TOF-MS鉴定差异蛋白质,结合KEGG数据库将其按照功能进行分类,成功鉴定到其中16个涉及光合作用、碳和能量代谢、分子伴侣、结构蛋白、保护蛋白、解毒和抗氧化及未知功能蛋白质;利用String在线软件构建蛋白质互作网络,推测Ribulose-5-phosphate-3-epimerase和chloroplast latex aldolase-like protein是影响木薯叶片光合效率的关键蛋白质,由于它们的上调表达,对木薯块根产量提高有一定促进作用。     

利用非近交亲本间杂交F1群体对木薯褐斑病田间抗性的QTL分析

对非近交亲本抗褐斑病的文昌红心和中感亲本华南6号杂交获得分离群体184个株系,采用简单重复序列(Simple Sequence Repeat,SSR)分析,检测了木薯(Manihot esculenta Crantz)对褐斑病田间抗性的数量性状基因位点(Quantitative Trait Locus,QTL)。采用田间自然发病和辅助人工接菌的方法,分别在2004年苗期、2005年苗期和成株期3次调查和鉴定了群体的抗病性反应。结果表明,这3个时期群体褐斑病病情指数(DI)分布范围较一致,均呈连续性偏峰态分布。从400对SSR引物中筛选出在抗、感基因池和两个亲本间均具有多态性的引物17对,群体检测获得50个等位基因位点,构建了包含34个位点的8个连锁群,覆盖木薯基因组695.7cM,2个位点间平均图距为20.5cM。采用复合区间作图法进行QTL分析,共检测到15个与木薯褐斑病抗性相关的QTL,贡献率在9.61%-64.81%,主要分布在第1、2、4连锁群的特定区域。其中,第1、2连锁群上的6个QTL是重要的QTL。     

GPT结构与功能预测及其在木薯膨大期的表达分析

木薯是世界重要的粮食和生物质能源作物,其块根淀粉含量高达25%~28%,淀粉积累主要在块根发育的膨大期,影响淀粉积累的代谢通路包括糖代谢和淀粉代谢,而连接这两个代谢通路的主要物质是葡萄糖-6-磷酸,通过葡萄糖-6-磷酸/磷酸转运体(glucose-6-phosphate/phosphate translocator,GPT)转运葡萄糖-6-磷酸进入块根淀粉体合成淀粉。本研究通过生物信息学方法,以木薯、麻风树、蓖麻、胡杨林、可可、拟南芥、水稻、玉米、马铃薯、小麦和大豆的GPT为研究对象,对其核酸序列、氨基酸序列、导肽、跨膜拓扑结构、疏水性/亲水性、蛋白质二级结构、亚细胞定位的分析及预测。结果表明,GPT在不同植物中氨基酸组成成分基本一致,α-螺旋、延伸链和无规则卷曲是其重要的结构元件,含有叶绿体转运肽,无线粒体目标肽,整条肽链表现为疏水性,主要存在内质网和线粒体上。利用qRT-PCR对木薯膨大期GPT基因表达水平进行分析表明GPT对木薯块根膨大期淀粉累积有促进作用。     

木薯品种(系)类胡萝卜素代谢相关基因和蛋白表达水平分析

以白心木薯华南6068、华南9号、紫叶黄心木薯BGM019和粉红木薯Mirasol为材料,探究木薯块根膨大期和成熟期与类胡萝卜素代谢通路相关的14个基因和4种蛋白质表达水平变化。用HPLC检测块根β-胡萝卜素含量的变化,分别用qRT-PCR和Western blot方法对类胡萝卜素代谢通路相关基因和蛋白酶的表达水平进行分析。以华南6068为对照,研究结果表明:华南9号和紫叶黄心木薯BGM019成熟期中的类胡萝卜素合成途径关键基因PSY2、LCYB基因显著高于膨大期,而降解相关的关键基因CCD1、NCED3在成熟期的表达量显著低于膨大期(P0.05)。粉红木薯Mirasol成熟期中PSY2、LCYB的显著下调与CCD1、NCED3的显著上调(P0.05)是造成β-胡萝卜素含量差异的原因之一。通过分析不同木薯品种(系)在膨大期和成熟期块根类胡萝卜素代谢途径相关基因的表达水平,有助于解析β-胡萝卜素积累的分子机理。此外,Western blot结果显示抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、超氧化物歧化酶和HSP70虽然和块根类胡萝卜素代谢途径没有直接关联,但它们在木薯膨大期和成熟期块根表达水平有显著差异(P0.05)。     

国内外栽培木薯(Manihot esculenta Crantz)种质资源表型多样性分析

以国内外不同地理来源的228份木薯资源为材料,通过评价植株15个茎和块根的描述型表型性状及7个与产量相关的数量性状,初步了解其表型遗传多样性,为种质资源创新利用、针对性地引种和育种亲本选配提供理论参考。结果表明,国内外不同地理来源木薯资源描述型性状频率分布较一致,多以张开型、三分叉、30°~45°分枝角度、主茎内皮浅绿色居多,块根性状以表皮粗糙、外皮淡褐色、内皮乳黄色、肉质白色资源居多;数量性状多样性指数为1.895~2.073,描述型性状多样性指数为0.435~1.889,表明228份木薯资源遗传多样性丰富,且数量性状存在较大程度变异(8.91%~44.60%),国内资源块根直径极显著高于国外资源,国外资源干物率极显著高于国内资源,说明国内外资源的块根直径和干物率具有明显的遗传差异,利用现有资源可能选育出产量高、品质好的品种。两步聚类分析将参试资源明显划分为两大类群,类群Ⅰ主要特征为株型张开、分枝角度中等偏大,群体不整齐,主茎较粗,薯块产量较高资源;类群Ⅱ为株型紧凑直立型、分枝角度小,群体整齐,主茎较细,薯块干物率较高资源。在今后的育种工作中,可选择同类资源中表型差异互补的种质为亲本,聚合优良性状,以达到育种期望目标。