陆地棉皱缩叶突变体基因wr3的初步定位

陆地棉皱缩叶突变体是本项目组自主发现的一种自然突变体。前期对其表型性状的观察发现该突变体的农艺性状有别于前人已报道的皱叶突变体;通过陆陆杂交世代群体对其遗传规律的研究表明, 皱缩叶突变性状是受一对完全隐性基因wr3控制的质量性状。文章以皱叶突变自交系L037和海7124为亲本配置组合得到的海陆杂交F2为作图群体, 利用本实验室遴选的平均覆盖棉花26对染色体上的234对SSR引物(每染色体相对等距离分布9对引物), 通过对双亲以及近等基因池的筛选, 共得到12对多态性引物。用这些引物检测F2作图群体每个单株的标记基因型, 经Join Map 4.0分析显示, 位于Chr.21的引物BNL3279与目的基因连锁, 二者间的遗传距离为28.7 cM。随后对Chr.21上的其他引物进一步筛选, 共得到16对与目的基因连锁的标记, 其中与目的基因距离最近的标记NAU3740的遗传距离为4.8 cM, 另一侧标记cgr5428的遗传距离为10.4 cM。由此推定, 皱缩叶突变体基因wr3在棉花第21染色体上。     

陆地棉超矮杆突变性状质量遗传规律分析

分析了陆地棉超矮突变体的质量遗传规律, 结果显示, 该性状是受一对完全隐性基因控制的质量性状; 在国内外未见陆地棉中同类突变的报道, 暂将它的基因符号定为du。该突变体在自然条件下生长, 最终株高仅10.5 cm, 不能正常开花、结铃和吐絮; 但通过外源激素处理, 最终株高可以达57.8 cm, 并能正常结铃吐絮。     

一份水稻矮杆小粒突变体的形态特征和基因定位

从水稻T-DNA插入突变体库中鉴定出一个矮杆小粒突变体t129,该突变体与野生型植株相比,植株明显矮化,籽粒粒长明显缩短,千粒重下降。遗传分析表明,t129的突变性状由一对隐性核基因控制,该基因(T129)经图位克隆定位于水稻第5染色体长臂上,引物InDel43和InDel57之间,物理距离为430 kb,并与标记InDel51共分离。本研究明确了该矮杆小粒突变体的表型特征及遗传规律,为进一步研究调控水稻株高和粒型基因奠定基础。     

水稻矮杆突变体的细胞学特征及基因定位研究

赤霉素合成基因在植物的生长发育中起着重要的作用.甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变的超矮杆突变株水稻ag1(ai-gan1)表现出明显的节间和叶片伸长缺陷,成熟期株高仅为野生型的34.81％,穗长以及各节间长度占整株高度的比例发生明显变化,其中倒二节间和倒三节间所占比例显著降低....     

一个新的水稻白化转绿突变体的生理特性和基因定位

秋丰M来源于粳稻秋丰的自然白化转绿突变株。其主要特征为前三叶白化带绿,第四叶及以后叶片均为淡绿色,抽穗时,秋丰M的颖壳和前三叶一样仍出现带绿的白化现象。不同生长时期对野生型和突变型水稻叶片色素含量测定的结果与田间观察结果一致,秋丰M确实存在着一个叶色显著变化的过程。主要农艺性状的比较结果表明,秋丰与秋丰M除穗颈长和千粒重达到极显著差异外,其他农艺性状均无明显差异。遗传分析发现该突变性状受一对隐性核基因控制。以209株培矮64S×秋丰M F_2的隐性突变个体为定位群体,将突变基因定位在水稻第2染色体长臂上,位于 SSR 标记RM475和RM2-22之间,其遗传距离分别为17.3 cM和2.9 cM,并将该基因命名为gra_(t)。     

一个水稻矮秆突变体的遗传分析及基因定位

水稻（Oryza sativa）是我国重要的粮食作物之一。水稻矮秆材料的引入掀起了第1次＂绿色革命＂。但近年来,在水稻育种中矮生基因遗传单一的问题越来越突出,已经严重影响到水稻产量的持续提高。利用60Co-γ射线辐照籼稻亲本材料M804获得了一个性状能够稳定遗传的矮秆突变体MU101。对该矮秆突变体和台粳16号杂交获得的F2代的遗传分析表明,该矮秆性状受1对隐性单基因控制,并暂命名为ds1。利用已有的SSR分子标记将DS1基因定位在水稻第5号染色体上,通过扩大群体和开发新的Indel标记,进一步将DS1基因定位在2个Indel标记之间,两者间的物理距离大约为384kb。该研究为DS1基因的克隆及其在生产中的应用奠定了基础。     

葡萄雄性不育基因的初步定位

为了对葡萄雄性不育基因进行定位研究,以可育葡萄‘魏可’(Vitis vinifera L.)为亲本构建的自交群体88株为试验材料,运用分离群体分组混合分析法(bulked segregant analysis,BSA),构建了可育株和不育株基因池,结合SSR技术对葡萄雄性不育基因进行定位研究和生物信息学分析。该研究筛选到2个与葡萄雄性不育基因连锁的SSR标记VVMD34和VVIB23,且位于该基因两侧,遗传距离分别为3.5cM和1.9cM。2个标记间物理距离为1 134kb,在该区域总共预测到了111个候选基因。该研究对葡萄雄性不育基因的精细定位及分子标记辅助育种奠定了良好的基础。     

陆地棉单体的鉴定及其。1607芽黄基因的定位

本文报道国外引进的14个陆地棉单体的细胞学鉴定以及重叠芽黄基因v16v17 的单体测验结 果。在单体的细胞学鉴定前,据各个单体的特有形态特征先进行形态学鉴定,可节省大量的人力和物 力。单体测验结果表明,v16v17中的,16基因可能在第1染色体上。并且当第1染色体处于半合状 态、基因型为,16vl7vl7(2,一1)时,这一单体芽黄系的芽黄表现程度远比原始亲本vl6vl6vl7vl7二 体芽黄系要深得多,证明位于部分同源染色体上的重叠基因也表现有一定的剂量效应。本文也讨论了 出现这种现象的可能原因。     

一个新水稻温敏感叶色突变体的遗传分析及其基因分子定位

在粳稻品种嘉花1号(Oryza sativa L. ssp. japonica ‘Jiahua No.1’)种子经⁶⁰Co γ射线辐照处理的后代中, 发现了1个低温敏感叶色突变体mr21。在较低温度(<25.0°C)条件下, 该突变体幼苗叶色呈黄色; 随着温度逐渐升高, 叶色由黄转绿,其临界温度约为27.5°C; 在低温条件下, 突变体幼苗总叶绿素含量以及叶绿素a、b的含量均较野生型嘉花1号明显下降, 表明该突变体的叶色性状具有明显的温敏感性。遗传分析表明, 该突变体叶色性状受1对隐性核基因控制, 暂将该突变基因命名为thermo-sensitive leaf-color 1(tsl-1)。以该突变体与籼稻9311(Oryza sativa L. ssp. indica ‘9311’)杂交的F₂代分离群体作为定位群体, 利用SSR分子标记将tsl-1基因初步定位在水稻(Oryza sativa)第1号染色体短臂上的MM1799与RM8132分子标记之间, 其遗传距离分别为2.4 cM和3.0 cM; 然后, 进一步利用扩大F₂代群体及新发展的分子标记将tsl-1基因定位在分子标记InDel2与InDel4之间的198 kb内。研究结果为今后对该基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

陆地棉SUPERMAN类似锌指蛋白基因的克隆与表达分析

锌指蛋白是生物体内数量最多的转录调控因子,它在动植物的生长发育中都起到十分重要的作用。SUPERMAN类锌指蛋白只含有1个锌指结构。我们根据这类蛋白的保守结构域设计简并引物,通过RT-PCR从棉花中获得了3个这个家族成员的EST,得到1个锌指蛋白基因的全长序列,该基因的编码区长744 bp,编码长248个氨基酸的多肽,其氨基酸序列与GenBank中登录的一个拟南芥RBE蛋白有40%的同源性。此基因被命名为GZFP。它含有保守的锌指结构并在多肽链的C-端具有富含亮氨酸的保守结构域,GZFP含有核定位信号并且没有内含子。GZFP基因在棉花花蕾、子房、花瓣和根中的表达量要高于木质部、韧皮部、叶片、纤维和种子。GZFP基因的表达量很低,在GenBank中没有任何和它同源的EST序列存在。对GZFP 5′侧翼区进行分析发现有数个花粉和根特异表达相关元件,4个与Dof蛋白作用的核心序列,4个与光诱导相关的元件。      

一年生陆地棉细胞核雄性不育系洞A的宿生栽培效应

植物细胞核雄性不育系具有易于恢复但保持困难的特点。根据广西南部冬季无霜冻的气候特点,在广西南宁进行了一年生陆地棉细胞核雄性不育系洞A的三年露地栽培。结果表明:二、三年生洞A在5月上旬开花、6月下旬吐絮,这是一年生洞A在相同环境条件下难以达到的;与一年生洞A相比,二、三年生洞A的子指、单株铃数、产量显著增加,但单铃重、衣分显著下降,僵瓣率显著增加;纤维品质基本没有显著变化。说明利用陆地棉细胞核雄性不育系在南亚热带的宿生栽培进行良种繁育具有较好的前景。     

海岛棉与陆地棉叶绿素含量变化的差异研究

以5份陆地棉和4份海岛棉为材料,研究了整个发育进程中陆地棉和海岛棉叶绿素的变化规律之间的差异,结果显示：陆地棉与海岛棉的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a＋b各有不同动态变化规律,其叶绿素a/b在整个发育进程中的变化也有差异。海岛棉与陆地棉的叶绿素a变化趋势有较大差别,陆地棉的叶绿素a含量在6月18日（苗期）最高,峰值出现在8月6日,海岛棉峰值、最大值均在7月4日（现蕾期）;叶绿素b含量表现为陆地棉、海岛棉峰值均在8月6日（花铃期）,但海岛棉平均值高于陆地棉;陆地棉的叶绿素a＋b和叶绿素a曲线相似,海岛棉的叶绿素a＋b和叶绿素b曲线相似;陆地棉叶绿素a/b值表现苗期最大,然后迅速下降,海岛棉a/b值表现普遍低于陆地棉,其变化趋势为前期在7月4日出现峰值,然后下降再升高。实验说明陆地棉和海岛棉叶绿素的合成机制、调控机理可能不同。     

陆地棉矮化突变体Ari1327茎尖的转录组分析

为了从分子水平上研究陆地棉矮秆突变体Ari1327的矮化机理,本研究以矮秆突变体Ari1327、野生型Ari971和高秆突变体Ari3697的茎尖为材料,建立3个cDNA文库,用Illumina HiSeqTM2000系统对3个材料的茎尖cDNA进行转录组测序。3个文库测序共得4.9 G数据量,拼接得到Unigene 70877个。通过矮化突变体Ari1327与野生型Ari971和高秆突变体Ari3697两个文库的差异筛选,得到13919个与矮化相关的差异表达基因,其中5406个表现上调,8513个表现下调。GO功能和KEGG通路富集发现,差异基因在植物激素信号转导途径显著富集。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证,推测Ari1327的矮化可能与赤霉素和生长素2种激素的信号转导及互作有关。转录组测序得到的大量差异基因,为深入研究棉花的矮化机理具有重要参考价值,同时为棉花的矮化育种工作奠定了基础。     

GBS-SNP and SSR based genetic mapping and QTL analysis for drought tolerance in upland cotton

A recombinant inbred line mapping population of intra-species upland cotton was generated from a cross between the drought-tolerant female parent (AS2) and the susceptible male parent (MCU13). A linkage map was constructed deploying 1,116 GBS-based SNPs and public domain-based 782 SSRs spanning a total genetic distance of 28,083.03 cM with an average chromosomal span length of 1,080.12 cM with inter-marker distance of 10.19 cM.A total of 19 quantitative trait loci (QTLs) were identified in nine chromosomes for field drought tolerance traits. Chromosomes 3 and 8 harbored important drought tolerant QTLs for chlorophyll stability index trait while for relative water content trait, three QTLs on chromosome 8 and one QTL each on chromosome 4, 12 were identified. One QTL on each chromosome 8, 5, and 7, and two QTLs on chromosome 15 linking to proline content were identified. For the nitrate reductase activity trait, two QTLs were identified on chromosome 3 and one on each chromosome 8, 13, and 26. To complement our QTL study, a meta-analysis was conducted along with the public domain database and resulted in a consensus map for chromosome 8. Under field drought stress, chromosome 8 harbored a drought tolerance QTL hotspot with two in-house QTLs for chlorophyll stability index (qCSI01, qCSI02) and three public domain QTLs (qLP.FDT_1, qLP.FDT_2, qCC.ST_3). Identified QTL hotspot on chromosome 8 could play a crucial role in exploring abiotic stress-associated genes/alleles for drought trait improvement.Supplementary InformationThe online version contains supplementary material available at 10.1007/s12298-021-01041-y.     

Response of the enzymes to nitrogen applications in cotton fiber (Gossypium hirsutum L.) and their relationships with fiber strength

To investigate the response of key enzymes to nitrogen (N) rates in cotton fiber and its relationship with fiber strength, experiments were conducted in 2005 and 2006 with cotton cultivars in Nanjing. Three N rates 0, 240 and 480 kgN/hm2, signifying optimum and excessive nitrogen application levels were applied.The activities and the gene expressions of the key enzymes were affected by N, and the characteristics of cellulose accumulation and fiber strength changed as the N rate varied. Beta-1,3-glucanase activity in cotton fiber declined from 9 DPA till boll opening, and the beta-1, 3-glucanase coding gene expression also followed a unimodal curve in 12—24 DPA. In 240 kgN/hm² condition, the characteristics of enzyme activity and gene expression manner for sucrose synthase and beta-1,3-glucanase in developing cotton fiber were more favorable for forming a longer and more steady cellulose accumulation process, and for high strength fiber development.     

Molecular mapping of Verticillium wilt resistance QTL clustered on chromosomes D7 and D9 in upland cotton

Verticillium wilt is a destructive disease with international consequences for cotton production. Breeding broad-spectrum resistant cultivars is considered to be one of the most effective means for reducing crop losses. A resistant cotton cultivar, 60182, was crossed with a susceptible cultivar, Jun-mian 1, to identify markers for Verticillium resistance genes and validate the mode of its inheritance. Genetic segregation analysis for Verticillium wilt resistance was evaluated based upon infected leaf percentage in the seedling stage using major gene-polygene mixed inheritance models and joint analysis of P₁, P₂, F₁, B₁, B₂ and F₂ populations obtained from the cultivar cross. We found that resis-tance of upland cotton cultivar 60182 to isolates BP2, VD8 and T9, and their isoconcentration mixture was controlled by two major genes with additive-dominance-epistatic effects, and the inheritance of the major gene was dominant. Furthermore, a genetic linkage map was constructed using F₂ segregating population and resistance phenotypic data were obtained using F_2︰3 families inoculated with different isolates and detected in different developmental stages. The genetic linkage map with 139 loci was comprised of 31 linkage groups covering 1165 cM, with an average distance of 8.38 cM between two markers, or 25.89% of the cotton genome length. From 60182, we found 4 QTL on chromosome D7 and 4 QTL on D9 for BP2, 5 QTL on D7 and 9 QTL on D9 for VD8, 4 QTL on D7 and 5 QTL on D9 for T9 and 3 QTL on D7 and 7 QTL on D7 for mixed pathogens. The QTL mapping results revealed that QTL clusters with high contribution rates were screened simultaneously on chromosomes D9 and D7 by multiple interval mapping (CIM), whether from resistance phenotypic data from different developmental stages or for different isolates. The result is consistent with the genetic model of two major genes in 60182 and suggests broad-spectrum resistance to both defoliating isolates of V. dahliae and nondefoliating iso-lates. The markers associated with resistance QTL may facilitate the use of Verticillium wilt resistance genes in improving breeding programs for cotton.     

宿生陆地棉经济性状的研究

在引进抗虫陆地棉品种的基础上,对5个品种二年生及其一年生栽培的主要经济性状进行了比较研究。结果显示,二年生棉平均皮棉产量1510.56kg·hm-2,比其一年生棉平均增产14.57%;二年生棉的棉纤维品质性状与其一年生棉的基本一致,部分性状优于其一年生棉。在供试品种中,中928 F1和湘杂棉3号的二年生棉皮棉产量分别为1845.42kg·hm-2,1689.63kg·hm-2,棉纤维品质优良,产量构成因素匹配好,可在冬季无霜或轻霜地区进行二年生栽培并应用于生产。