反转录转座子标记及在作物遗传育种中的应用

反转录转座子通过RNA中间体进行反转录而转座,广泛分布于各种植物基因组中,拷贝数多,异质性高,在种内和种间表现出较高的序列差异性和丰富的插入多态性。针对这些特点,开发出了几种基于反转录转座子的分子标记,如SSAP、RIVPI、RAP、REMAP和RBIP等。由于反转录转座子标记能揭示出丰富的多态性,因而在遗传多样性和系谱研究、遗传连锁图谱构建及性状基因定位等方面得到了应用。随着分离技术的不断改进,获取序列信息更加容易,反转录转座子作为分子标记用于作物遗传育种将具有广阔前景。     

38份晾晒烟种质资源遗传关系的SSR分析

利用SSR标记技术对38份晾晒烟种质资源的遗传关系进行了分析。从自己开发的近3000对烟草SSR引物中随机选出30对引物,在38份供试材料中共检测出173个等位基因,每对SSR引物可检测的等位基因数为2~11个,平均为5.77个。38份材料间遗传相似系数（GS）的变化范围为0.165-0.928,平均GS 为0.546。表明38份晾晒烟的遗传多样性丰富,遗传差异较大,亲缘关系较远。聚类分析表明,在L1（GS-0.165）处可将38个品种分为2大类,即晾晒烟类群和美国从烟草起源地收集的烟草（TI：Tobacco Instruction）类群;晾晒烟类群又可进一步分为4组,其聚类结果与所期望的结果基本一致。表明SSR是一种有效、稳定和可靠的分子标记,能较好地从分子水平上揭示烟草(尤其是晾晒烟)种质资源的遗传背景和亲缘关系。     

利用IRAP标记分析烤烟品种间遗传差异

利用基于反转录转座子(IRAP)的分子标记技术分析了59份烤烟品种间遗传差异。结果表明,根据烟草反转录转座子Tnt1、Tto1、Tnd-1序列设计的5个引物共扩增出151条带,其中多态性带145条。每个引物检测到多态性带10~51条,平均为29条。供试材料间遗传相似系数变幅为0.140~0.760,平均为0.540。通过聚类分析可将参试品种分为14个类群,国内大多数推广品种、育成品种被聚在类群,说明其遗传基础比较狭窄;地方品种翠碧1号、小黄金1025、黄苗榆和净叶黄等各自聚为独立的类群,可利用它们作为杂交亲本来拓宽烤烟品种的遗传基础。     

7个烤烟产量相关性状的QTL定位分析

以烤烟Y3和K326为亲本,采用单粒传法(SSD)获得一个包含262个F6株系的重组自交系群体(RILs)。基于该群体构建了一张含有24个连锁群、626个SSR标记,总长为1 120.45cM的遗传图谱。通过两年一点3次重复的随机区组田间试验,测定了株高、节距、叶数、茎围、茎叶角度、腰叶长和腰叶宽7个与产量相关农艺性状,采用混合线性模型的严格复合区间作图法(rMQM)在烟草全基因组范围内进行QTL扫描分析。结果显示:(1)烤烟7个目标性状在RILs群体内各株系间存在较大范围的连续变异,具有显著的双向超亲分离,且各性状的平均值很接近中亲值;7个农艺性状的平均广义遗传率为73.33%,其中株高和节距的广义遗传率在80%以上,而茎围和茎叶角度的广义遗传率则低于60%,表明7个与烤烟产量相关的农艺性状是既受微效多基因控制又受环境条件影响的数量性状。(2)共检测到30个QTLs分布在9条连锁群上,其中与株高、节距、叶数、腰叶长和腰叶宽相关的5个主效QTLs在连续两年中均可检测到,且具有较大的效应值,可解释大于10%的表型变异。(3)7个目标性状之间存在一定程度的相关性,与之对应在基因组中也存在一些较小区域,每个区域包含2个或2个以上紧密连锁的不同性状的QTLs。烟草产量相关农艺性状的QTL分析和主效QTLs的获得,为进一步利用分子标记辅助选择培育烟草高产新品种奠定了理论基础。     

巴西、津巴布韦烤烟品种综合评价

2007-2008年度,对检疫后的10份国外引进的烤烟不育系杂交种,开展了农艺性状、主要病害抗性鉴定、烟叶化学成分分析及不育胞质来源CAPS鉴别,结果表明:在这些杂交种中,PVH51、RGH51、PVH19和KRK26品种产量在2138.10～2788.05kg/hm2之间,主要病害抗性及适应性较好,烤后烟叶化学成分含量较适宜,比例协调。这4个品种可直接应用于烟叶生产,也可作为烤烟抗病育种材料加以利用。CAPS分析结果表明,所有不育系杂交种胞质类型均来源于Nicotiana suaveolens。     

6个烟草杂交组合花药再生苗的培养和DH群体的构建

以6个烟草(Nicotiana tabacum L.)杂交组合的花药为实验材料,对各杂交组合花药再生苗出苗状况及培养过程中添加H液体基本培养基对花药出苗状况的影响进行了比较分析;在此基础上,采用质量体积分数0.4%秋水仙素浸苗法构建加倍单倍体(DH)群体,对加倍处理后不同杂交组合再生苗的成苗率、大田移栽成活率及染色体加倍率等进行分析,并对杂交组合DH1单倍体和加倍单倍体植株叶片气孔保卫细胞叶绿体数的差异进行了研究。结果表明:不同杂交组合每枚花药的出苗数、加倍处理后再生苗的成苗率、大田移栽成活率及染色体加倍率有较大差异。其中,每枚花药出苗数为1.57～3.30,杂交组合DH5每枚花药的出苗数最多,达到3.30株,显著高于其他5个杂交组合(P<0.05);加倍处理后再生苗的成苗率为21.12%～33.42%,大田移栽成活率为91.87%～98.86%,杂交组合DH6的成苗率和大田移栽成活率最高;染色体加倍率为6.64%～10.78%,杂交组合DH4的染色体加倍率最高。花药培养约15 d后,添加H液体基本培养基能够显著促进杂交组合DH1和DH2花药出苗。杂交组合DH1单倍体苗和加倍单倍体苗叶片气孔保卫细胞的平均叶绿体数分别为9.27和17.46,二者比值接近1∶2,差异显著。通过花药培养和染色体加倍处理,分别获得了6个烟草杂交组合的DH群体。     

基于ISSR标记的烤烟种质遗传多样性研究

利用ISSR标记分析了24份代表性烤烟种质的遗传多样性。从100个ISSR引物中筛选出10个引物,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳可以检测到208条稳定的条带,片段大小介于200~2 400 bp之间,条带数在7~37条之间;扩增片段中多态性带141条,平均多态性比率(PPB)为67.79%。 通过UPGMA聚类分析,24个烤烟品种分为5类,最大一类有12个材料,主要衍生于Coker319。品种间遗传相似指数(GS)范围为0.66~0.85,表明其遗传多样性较低,需要拓宽烤烟种质的遗传基础。同时,利用2个多态性好的ISSR引物可以将这24份烤烟材料区分开,每个品种都有各自独特的指纹图谱,表明ISSR标记适于烟草品种鉴定和遗传多样性研究。     

烤烟主要农艺性状的遗传与相关分析

利用包括基因型与环境互作的加性-显性遗传模型,对14个烤烟品种(系)及其配制的41个杂交组合在4个环境下的7个农艺性状表现进行遗传分析。结果表明,株高、节距、腰叶宽主要受加性效应控制,叶数、腰叶长受显性×环境互作效应影响最大,茎围以加性×环境互作效应、显性×环境互作效应为主,产量以加性效应、显性×环境互作效应为主。适应当地生态条件的品种（系）具有较高的正向加性效应。许多组合的显性主效应及在各试验点的显性×环境互作效应在方向上不尽一致,杂交组合的选配宜针对特定的生态环境进行。性状相关分析表明,大多数成对性状的各项相关系数为正值,且多以加性遗传相关为主,可利用株高对产量进行间接选择。
     

基于SSR标记对33份烟草材料的聚类分析

利用与烟草赤星病抗性连锁的6对SSR标记和随机选取的21对SSR标记,对33份具有不同赤星病抗性的烟草种质资源的遗传关系进行了分析。结果表明:基于3个烟草赤星病抗性QTL两侧的6个SSR标记可以较好地将抗病品种和感病品种区分开来。在遗传相似系数（GS）为0.44的水平上,可将33个烟草品种分为4个类群:具有净叶黄（国内）和Beinhart-1000（美国）赤星病抗源的烟草品种聚为一类（Ⅰ类）;抗赤星病的CV系列烟草品种聚为一类（Ⅱ类）;长脖黄、G140、NC82等感病品种聚为一类（Ⅲ类）;香甜烟草（N.suaveolens）单独聚为一类（Ⅳ类）。基于随机选取的SSR标记的聚类结果则不能看出与赤星病抗性的联系。     

烟草叶绿体基因组和线粒体基因组SSR位点分析

利用生物信息学方法对烟草叶绿体和线粒体基因组数据中的SSR信息进行了分析.结果表明,在叶绿体和线粒体基因组中分别获得186和578个SSR位点,SSR间的平均距离分别为838 bp和745 bp.在SSR的分布区域上,绝大多数SSR位点分布在UTR(尤其是5’UTR)区域;在SSR重复碱基类型上,主要集中在二、三碱基重复,二者占总SSR位点的90％以上,其中三碱基重复类型丰度最高.利用全部657对SSR引物在供试的10份烟草材料中进行扩增,发现所有引物均能获得目的片段,但在普通烟草内品种间并未检测到多态性,而在烟草种间有26对叶绿体基因组SSR引物和178对线粒体基因组SSR引物扩增出多态性条带,表明来源于烟草叶绿体基因组和线粒体基因组的SSR标记适合用于烟草种间进化、分类、遗传多样性等方面研究.