芙蓉葵（Hibiscus moscheutos L．）有丝分裂核型分析及减数分裂观察

芙蓉葵是棉属的近缘植物,具有棉花需要的早熟、强结实、耐寒、抗黄萎病等优良性状.本文对芙蓉葵的细胞学特征进行了研究,为其优良性状在棉花遗传改良中的应用提供细胞遗传学资料和理论依据.利用压片法获得了分散良好、形态清晰的有丝分裂中期染色体,核型分析结果表明:芙蓉葵染色体的平均长度为5.96±0.83μm,在1号染色体上发现随体;臂比>2的染色体占10.5%,最长染色体与最短染色体的比值为1.68,核型类型为2A型,核型公式为2n=2x=38=32m+6sm(2SAT).芙蓉葵花粉母细胞的减数分裂正常,中期Ⅰ有19个二价体(19Ⅱ).     

海岛棉GAUT基因家族的鉴定及其在棉纤维发育中的表达分析

本研究鉴定了海岛棉全基因组中的GAUT基因家族,对其进行了生物信息学及纤维发育过程中的表达分析。结果表明,海岛棉GAUT家族包含37个成员,分为3个亚组,分布在海岛棉18条染色体上。GAUT氨基酸序列保守基序有4个,保守性较强,所有GAUT蛋白均定位在高尔基体膜。根据GAUTs在海岛棉纤维发育不同时期的表达变化,将其分为起始期高表达、纤维伸长期高表达、次生壁增厚期高表达、全时期低表达等4类模式。其中,GAUT05、GAUT06、GAUT07、GAUT23、GAUT24、GAUT26等在纤维发育某个时期具有优势表达的基因可能在纤维发育过程中发挥着重要作用。上述结果为研究海岛棉GAUT基因家族在棉纤维发育中的功能提供了参考依据。     

陆地棉背景的Pima棉染色体片段置换系创制

染色体片段置换系(CSSLs,chromosome segment substitution lines)基因组内只有1个或少数几个纯合的供体亲本染色体片段,而其余部分与受体亲本相同,是进行QTL分析的理想材料。本研究以陆地棉中棉所8号(CCRI8)为受体亲本,海岛棉Piam90-53为供体亲本在BC3F1-3借助分子标记辅助选择培育了一套182个株系构成的染色体片段置换系。这套置换系置换片段平均长度21.0 c M,总长度19957.8 c M,是棉花基因组总长度4168.7 c M的4.7倍。每个株系内置换片段长度不一,最短为0.7 c M,最长是83.2 c M,导入片段数量为1~11个。CSSLs在纤维品质性状上的分布表现为相对连续的正态分布,部分株系较CCRI8有了明显提高。本研究为进一步开展棉花纤维品质QTL定位以及陆地棉纤维品质育种研究提供了新材料。     

钾元素不同供应水平下玉米叶片的生长与发育

采用沙培法,以玉米品种V1和V2为试验材料,定量分析缺钾对玉米生长和发育的影响.从胚芽鞘叶完全展开时,设置营养液中钾的浓度为3个梯度,分别为KH＝8 mmol·L-1;KM＝4 mmol·L-1;KO＝0 mmol·L-1.从胚芽鞘叶完全展开到吐丝期经常浇这3种营养液.用有效积温来计算玉米生长期间所需热量,把每日完好的叶面积作为玉米生长的衡量指标;每天记录每株玉米的叶片数,不管叶片的大小,作为衡量植株生长发育的方法.在每一个钾元素供应水平上,品种V1和V2的叶片数和自播种以来的受热时间呈直线相关.在KO水平上,V1和V2的发育速率分别是10%和15%,相对于KH水平来说是低的.在11片叶子期间,KO水平上的叶面积大约比KH水平上的低46%,KM水平上的叶面积大约比KH水平上的低25%;在玉米抽雄期,KO水平上的叶面积相对于KH来说减少37%,比KM水平上的少26%.这种差异从抽穗期开始一直保持到吐丝期.     

棉花抗枯、黄萎病品种系谱组成对其产量性状的影响

对我国引进和育成的52个抗枯、黄萎病品种的系谱及其对产量性状的影响进行分析,结果表明岱字棉与斯字棉血统在52个品种中占有较大的比例,其次是福字棉,而其他品种的血统较少。根据几个主要种质在不同品种中所占的比例进行聚类分析,可将52个品种分为4类。系谱组成不同对品种产量性状具有一定的影响,尤其对单铃重和子指影响较大。含有较大比例岱字棉血统的第一类品种单铃重明显高于含有较小比例岱字棉血统和部分斯字棉血统的第二类品种;第一类品种的子指也明显高于第二类品种和含有较大比例斯字棉血统的第四类品种。     

利用海岛棉渐渗系改良陆地棉纤维品质

棉花是世界上种植最广泛的纤维作物,随着人们生活水平的提高和棉纺织工业的发展,对棉花的纤维品质提出了更高的要求。本研究利用渐渗系ZP171为亲本,该材料以陆地棉中棉所8号为遗传背景携带了纤维品质优异的海岛棉Pima90-53片段,构建遗传群体并选育优异种质材料。基于群体在多环境下的纤维品质鉴定结果,发现纤维长度和比强度与其他纤维品质性状间存在显著的相关性,遗传力较高,可稳定遗传;基于方差分析及主成分分析发现,群体内含有丰富的遗传变异且群体可通过4个主成分进行评价;综合上述分析结果,筛选出在纤维长度或者纤维比强度上显著优于中棉所8号的19个株系,为棉花优质育种及纤维品质性状精细定位提供了新材料。     

海岛棉GbHyPRP1克隆及其转基因拟南芥抗黄萎病验证

在对黄萎病菌胁迫处理的海岛棉Pima 90-53根组织全长c DNA文库分析中,筛选到一个与黄萎病胁迫相关的杂合富含脯氨酸蛋白(hybrid proline-rich protein)基因,将其命名为Gb Hy PRP1。该基因c DNA序列全长1747 bp,开放阅读框945 bp,编码一个由314个氨基酸残基组成的蛋白,包含信号肽、N端富含脯氨酸域及C端Pollen Ole e I域。同源序列分析显示,Gb Hy PRP1与来自雷蒙德氏棉、陆地棉和亚洲棉的Hy PRP1蛋白序列相似性最高,分别为95.95%、93.87%和91.34%。q RT-PCR分析结果显示,受黄萎病菌胁迫后海岛棉根部Gb Hy PRP1表达显著下调。将Gb Hy PRP1基因克隆至植物超表达载体,农杆菌介导转化拟南芥获得转基因植株。病指统计分析表明Gb Hy PRP1过量表达显著降低了拟南芥对黄萎病的抗性。据此推测Gb Hy PRP1参与棉花抗黄萎病,可能是一个重要的负调控因子。     

棉花抗枯、黄萎病品种苗期耐低钾种质筛选研究

本研究采用蛭石栽培和营养液浇灌的方法,确立棉花品种苗期耐低钾筛选指标,利用这些指标,评价我国88个抗枯、黄萎病棉花品种资源苗期耐低钾能力,并筛选钾素利用率高的优异种质。结果表明,株高、地上部干物重、地下部干物重、总干物重、钾利用率、叶绿素含量在不同钾浓度处理和不同品种之间均存在显著差异,可以作为棉花苗期耐低钾能力的评价指标,而叶面积在不同品种和不同钾浓度处理之间不存在差异。利用筛选出的指标对88个品种进行耐低钾评价,结果供试品种主要被分为耐低钾基因型、耐低钾中间类型和非耐低钾基因型三类,分别包括21个、58个和6个品种。     

低酚棉种质资源耐盐性鉴定

为了解决粮棉争地矛盾,棉花向更加盐碱干旱区域发展是大势所趋。因此进行耐盐鉴定筛选抗性种质意义重大。本研究在培养室条件下,利用发芽盒和石英砂对179份来源不同的低酚棉种质资源的耐盐性进行了评价。结果表明,179份低酚棉资源材料中,没有高抗材料;抗盐材料4份,占所鉴定材料的2.2%;耐盐材料54份,占30.2%;盐敏感材料121份,占67.6%。筛选出8份耐盐性突出的材料,其耐盐性达到了耐盐或抗盐的水平,包括豫无424、衡无87-306、中无1651、中无3385、多毛101、中无374-G、中无1038和中无642,这些材料在盐胁迫下的相对成活苗率均在70%以上。国内材料耐盐性好于国外材料,国内材料中河北省、山东省、河南省的材料耐盐性明显好于其他省份。本研究筛选出了耐盐性好的低酚棉材料,为低酚棉育种提供了优异的种质资源。     

转基因抗虫棉农艺性状和纤维品质的遗传多样性

本研究以国内育成和国外引进的52份转基因抗虫棉品种(系)为材料,在河北农业大学棉花育种圃种植,调查农艺性状、测定纤维品质,基于农艺性状和纤维品质分析供试品种(系)的遗传多样性.结果表明:在9个农艺性状中,烂铃数的变异系数最大,其次为产量、有效铃数和第一果枝节位高度,变异系数最小的是衣分和果枝数.转基因抗虫棉品种纤维长度基本能够满足纺织工业需求,2.5%跨长主要集中在28～30mm;纤维比强度平均值为27.1cN/tex,变幅为23.0～31.6cN/tex;马克隆值的平均值为4.8,变幅为4.0～5.6.成对品种的欧氏距离变化在1.53～13.31之间,平均值为4.79,单一品种欧氏距离的平均值分布在3.62～10.51之间,表明不同品种之间具有一定的差异.采用离差平方和法对欧氏距离进行聚类,可以将供试品种明显地划分为2类,一类为中熟品种,另一类为早熟品种.