引进马铃薯种质资源抗旱性评价

马铃薯属于干旱敏感型作物,当前生产上的马铃薯品种多数不耐旱,中国马铃薯抗旱育种进程又受到遗传背景狭窄的制约。引进外来种质资源,拓宽我国马铃薯遗传背景,加快选育抗旱品种是马铃薯应对干旱的关键策略。2016年和2017年,在常规滴灌和雨养条件下,利用增广设计方法,以生产上常用的5个马铃薯品种为对照,对来自国际马铃薯中心的315份高代品系和中国已有的3个品种进行抗旱性评价。通过AMMI模型和GGE模型分析基因型、环境及二者互作对产量的影响,并结合抗旱指数筛选抗旱性稳定且产量高的材料。从整体上看,在雨养条件下,两年马铃薯平均产量差异较小,但是变异系数较大,常规滴灌条件下正好相反。马铃薯产量受基因型、环境及其交互作用的显著影响,其变异平方和分别占总处理平方和的43.39%、39.36%和17.26%;C93和YS902两年的抗旱指数均高于对照品种,稳产性好,C48虽然抗旱指数相对较低,但是高产和稳产性高于所有材料。筛选出来的材料不仅可以作为抗旱育种亲本,还可以通过进一步研究其抗旱机制,为抗旱育种提供理论支持。     

马铃薯杂种F1的SSR鉴定

为选育抗黑痣病、高产优质的马铃薯新品种,选用引进品种‘大西洋’分别与‘陇薯6号’、‘陇薯7号’杂交,获得了杂种F1代,利用SSR标记技术对‘大西洋’与‘陇薯6号’的42个杂种F1、‘大西洋’与‘陇薯7号’的9个杂种F1单株进行了鉴定。从59对SSR引物中筛选出2对在亲本间存在差异、扩增稳定、条带清晰的引物S184和STM1049,用于‘大西洋’ב陇薯6号’杂种F1、‘大西洋’ב陇薯7号’杂种F1及其亲本的基因组DNA扩增。SSR带型分析显示,杂种F1的SSR带型呈双亲互补型、缺失型、父本型和母本型4类,依据带型特征鉴定出供试的51个马铃薯杂种F1单株均为真杂种,表明SSR分子标记技术用于马铃薯杂种真实性鉴定是可行的。该研究可为进一步开展马铃薯杂交后代目标性状优异株系选育提供依据。     

外源SNP对干旱胁迫下不同马铃薯品种叶片抗氧化酶活性的影响

以正常水分状态、轻度干旱胁迫、中度干旱胁迫和重度干旱胁迫下的马铃薯抗旱品种‘底西瑞’和干旱敏感品种‘大西洋’ 植株为材料,于现蕾期采用0（对照）和0.01 mmol·L^-1 SNP分别喷施各处理植株,对不同处理下2个品种的植株形态、叶片超氧阴离子和H₂O₂含量以及抗氧化酶活性进行比较分析,探讨外源SNP对干旱状态下马铃薯的生理应答机制,为马铃薯的抗旱栽培提供新的技术理论支持。结果显示：（1）SNP喷施对重度水分胁迫下马铃薯植株的正常生长具有一定的保护作用。（2）在干旱胁迫条件下,马铃薯叶片POD活性在品种‘底西瑞’中增加而在品种‘大西洋’中降低,超氧阴离子含量和H₂O₂含量以及CAT和APX活性在各品种中均增加,但超氧阴离子含量和H₂O₂含量增加程度与胁迫程度无关。（3）抗旱品种‘底西瑞’在干旱胁迫下的超氧阴离子含量低于干旱敏感品种‘大西洋’,而其POD、CAT和APX活性则高于‘大西洋’; 0.01 mmol·L^-1SNP处理未改变马铃薯叶片中超氧阴离子和H₂O₂含量随土壤水分的变化趋势,但改变了‘大西洋’叶片中SOD、POD、CAT活性以及‘底西瑞’叶片中APX活性的变化趋势。（4）外源喷施0.01 mmol·L^-1SNP降低了‘底西瑞’在中度和重度胁迫下以及‘大西洋’在轻度和中度胁迫下超氧阴离子含量,提高了干旱胁迫下‘底西瑞’和‘大西洋’的POD和APX活性。研究表明,POD、CAT和APX可作为马铃薯水分胁迫下的应答以及品种抗旱性的筛选指标,外源SNP可通过诱导增强干旱胁迫下马铃薯的抗氧化酶活性来提高其抗旱性。     

钙对NaCl胁迫下马铃薯脱毒苗碳水化合物代谢的影响

以‘克新一号’马铃薯品种为试验材料,采用组织培养方法,研究了0、5、10、15、20mmol·L-1 CaCl2对0、25、50、75mmol·L-1 NaCl胁迫下马铃薯脱毒苗碳水化合物含量及相关酶活性的影响。结果表明,(1)随着NaCl胁迫浓度的增加,马铃薯脱毒苗叶片淀粉含量、蔗糖含量、葡萄糖含量、果糖含量以及可溶性总糖含量逐渐下降,蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性明显降低,中性转化酶(NI)和酸性转化酶(AI)活性先升高后降低。(2)在NaCl胁迫下,添加适量CaCl2能显著增加淀粉含量、蔗糖含量、葡萄糖含量和可溶性总糖含量,显著降低NI和AI活性,有效缓解盐胁迫对SS和SPS的抑制作用。(3)蔗糖含量与AI存在负相关关系、与NI存在极显著负相关关系、与SPS以及SS存在极显著正相关关系。研究表明,外源施钙可调节马铃薯苗的酶活性变化,改善盐胁迫下马铃薯脱毒苗碳水化合物代谢方向,增强植株碳素合成作用和渗透调节能力,减轻盐害。     

干旱胁迫及复水对马铃薯类黄酮合成途径中关键酶及基因表达的影响

为研究干旱胁迫及复水对马铃薯(Solanum tuberosum)类黄酮合成途径影响的机制,以‘克新1号’为试验材料,利用高通量测序技术分析了苗期干旱处理(40%土壤相对含水量维持14 d,DT)与对照(70%土壤相对含水量维持14 d,DCK)、复水处理(40%土壤相对含水量持续14 d,然后恢复到70%土壤相对含水量维持7 d,RT)与对照(70%土壤相对含水量维持21 d,RCK)之间类黄酮合成途径中基因表达的差异。结果表明,干旱胁迫后,马铃薯中类黄酮合成途径变化显著(P0.01),该途径共有10个基因发生了差异表达,影响7个酶的合成,其中查尔酮合酶(EC 2.3.1.74)、柚皮素3-双加氧酶(EC 1.14.11.9)、类黄酮3′,5′-羟化酶(EC 1.14.13.88)的基因表达显著上调,从而可能促进了异黄酮、黄酮醇和黄酮以及高圣草素、二氢杨梅素的形成。PGSC0003DMG400019110和PGSC0003DMG400003563的上调表达导致查尔酮合酶和柚皮素3-双加氧酶的合成加快。复水对类黄酮合成途径的恢复效果较好,差异表达基因减少到2个,除莽草酸邻羟基肉桂酰转移酶(EC 2.3.1.133)与咖啡酰CoA-O-甲基转移酶(EC 2.1.1.104)的基因表达仍存在显著差异外,其余酶均已无差异。     

马铃薯杂种F1无性株系的ISSR鉴定

为给马铃薯新品种选育提供可靠材料,采用ISSR分子标记对2个马铃薯杂交组合‘J07-4’ב陇薯6号’和‘J07-6’ב陇薯6号’杂交种F₁无性繁殖株系的真实性进行了鉴定。结果从152个ISSR引物中筛选出适于‘J07-4’ב陇薯6号’杂种F₁ 5个无性株系鉴定的3个ISSR引物AF18550、AW75511和AW20617及‘J07 6’ב陇薯6号’杂种F₁ 7个无性株系鉴定的2个ISSR引物AW20607和AF18549;以子代中含有父本特征带为主要依据,鉴定出杂种F₁共12个无性繁殖株系均为真实的杂交种,并建立了杂种F₁不同无性株系间的ISSR指纹图。表明ISSR分子标记技术用于马铃薯杂种F₁无性株系鉴定是可行的。     

3个马铃薯杂种优良株系的核型及SSR分析

为明确‘费乌瑞它’ב陇薯3号’杂种F1优良无性株系A1和A3及‘费乌瑞它’×J07-6杂种F1优良无性株系C2在染色体及DNA水平上的遗传差异,利用根尖染色体制片技术和SSR分子标记技术,对这3个优良株系的核型及SSR指纹特征进行分析。结果表明:(1)株系A1、A3和C2均为四倍体(2n=4x=48),其核型类型分别为2B、1B和1A;株系A1和A3核型公式均为2n=4x=48=36m+12sm,C2核型公式为2n=4x=48=48m。(2)利用筛选出的10对SSR适宜引物PCR扩增得到50个多态性位点,多态性位点百分率为79.37%。(3)建立了3个马铃薯杂种优良株系及其亲本的SSR指纹图,并以遗传距离(GD值)0.45为基准,将6个材料分为3类:母本‘费乌瑞它’、株系A1和父本‘陇薯3号’聚为一类,株系A3和C2聚为另一类,父本J07-6单独列为一类。