黄瓜发芽期耐热性评价及全基因组关联分析

高温会降低作物种子活力,减慢或完全抑制发芽,是制约黄瓜生产的重要非生物胁迫之一。本研究以96份黄瓜核心种质为试材,在42℃下进行发芽试验,利用相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数和相对胚根长度计算出的综合评价值,对核心种质发芽期耐热性进行鉴定评价;并利用重测序数据,对核心种质发芽期的耐热性进行全基因组关联分析。通过鉴定,筛选出了2份耐热性极强的材料CG109和CG110,综合评价值均大于0.9。通过全基因组关联分析,检测到5个与相对发芽率关联的位点,分别是GGP4.1、GGP4.2、GGP5.1、GGP5.2和GGR6.1;2个与相对发芽势关联的位点,分别是GGV4.1和GGV5.1;2个与相对发芽指数关联的位点,分别是GGI4.1和GGI5.1;2个与相对胚根长度关联的位点,分别是GRL6.1和GRL7.1。在以上位点中,GGI4.1、GGV4.1和GGP4.1均位于Chr.4的同一区间;GGI5.1、GGV5.1和GGP5.2均位于Chr.5的同一区间。这2个区段的关联位点利用相对发芽率、相对发芽指数和相对发芽势3个指标均可检测到,由此推测该区域存在与发芽期耐热性相关的基因。     

黄瓜核心种质幼苗耐热性评价及GWAS分析

为研究黄瓜苗期耐热性及筛选耐热核心种质材料,本试验选取86份核心种质,在夏季利用日光温室,采用开关风口方式控制高温环境(50±4℃),对三叶一心的幼苗进行耐热性处理及鉴定。以幼苗受害症状划分热害等级,以相应的热害指数为指标进行黄瓜苗期耐热性评价。结合核心种质重测序结果,进行幼苗耐热性全基因组关联分析。结果表明,供试黄瓜核心种质耐热性差异显著,两次调查变异系数分别为21.9%和22.5%。利用热害指数为指标进行聚类分析,把86份黄瓜核心种质划分为四大类群。全基因组关联分析共检测到7个与苗期耐热性相关位点gHII4.1、gHII5.1、gHII5.2、gHII6.1、gHII7.1、gHII4.2、gHII6.2。其中位于4号染色体的gHII4.1和gHII4.2,与幼苗耐热性关联最大,在此区段预测到67个候选基因。     

黄瓜核心种质低温耐受性的田间评价

在自然低温条件下,利用幼苗存活率、冷害指数、叶片数、株高及叶绿素含量5个指标对303份黄瓜核心种质进行了低温耐受性评价,结果表明:5个指标基本符合正态分布的特点,幼苗存活率和冷害指数均有明显向低值和高值区域偏离的趋势。相关分析结果显示冷害指数与幼苗存活率、叶片数、株高及叶绿素含量4个指标呈极显著负相关。通过隶属度函数综合评价群体的低温耐受性,共筛选获得28份耐低温种质,为黄瓜耐低温的品种选育及进一步深入挖掘低温耐受性相关基因奠定了基础。     

黄瓜苗期低温弱光下耐低温性主基因-多基因联合遗传分析

选取耐低温弱光性不同的2份黄瓜材料9507、9517及其配制的BC1、BC2、F1、F2等6个世代,进行低温弱光处理,每天光照处理7.5h,强度为30μmol/m2.s,约合2000lx,白天12℃,晚上8℃,共处理14d。运用主基因-多基因联合遗传模型方法研究耐低温性的遗传规律,并估算遗传参数。结果表明,耐低温性的遗传受2对加性主基因+加性-显性多基因控制,F1平均值略低于中亲值,主基因的遗传率为62.871%～79.310%,多基因的遗传率为3.448%～7.792%,主基因+多基因的遗传率为74.026%～82.759%,环境方差占表型方差的比率为17.241%～25.974%。即低温弱光条件下环境对耐低温性的遗传起很小作用,对于这个性状适于早代选择。     

黄瓜核心种质遗传多样性的苗期和初花期形态标记分析

对92份黄瓜核心种质进行苗期和初花期形态学标记分析,以评价供试核心种质资源的遗传多样性水平。结果表明:供试黄瓜核心种质的苗期和初花期性状存在明显的遗传变异,不同种质间各性状的平均变异系数为31.0%,其中第一雌花节位的变异系数最大,为59.4%;始花期最小,为14.2%。聚类分析表明,在Pearson相关系数为6.5时,把92份黄瓜核心种质划分为3大类群;Pearson相关系数为3.5时,把92份黄瓜核心种质划分为8个类群。本研究结果丰富了黄瓜种质资源的评价体系,为今后优异基因资源的挖掘与利用提供了科学参考。     

基于染色体置换系的普通野生稻耐盐性QTL定位

本研究分别利用SSR标记、InDel标记以及简化基因组测序技术对一套以普通野生稻为供体亲本,9311为受体亲本的染色体置换系进行基因型鉴定,并通过对其不同生育期的耐盐性鉴定,共发掘2个与发芽期耐盐相关的QTL,13个与苗期耐盐性相关的QTL。其中与苗期存活率相关的QTL qSSR5.1、苗期耐盐等级相关的QTL qSSG5.1均被定位于同一位点,该位点对苗期存活率、苗期耐盐等级均具有增效作用,贡献率分别为6.36%、8.13%。在此QTL内包含与非生物胁迫相关基因OsDi19-1。经序列比对发现,OsDi19-1启动子区域在两亲本间存在较大差异,且受到盐胁迫时该基因表达量上升。同时,鉴定出水稻芽期耐盐的优异种质资源CSSL72、苗期耐盐的优异种质资源CSSL23、CSSL153,为水稻育种中耐盐性的改良提供了新的种质资源。     

茄子耐低温材料的筛选及其耐低温生理响应研究

本实验以从100份茄子种质资源中低温筛选出的耐低温基因型材料E659和耐低温敏感基因型材料E646为试材,研究了低温处理对不同耐寒性茄子叶片光抑制能力,丙二醛含量和电导率,过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸酶（APX）和超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响。结果表明,在4℃处理5天后,与低温敏感材料E646相比,低温胁迫下筛选获得的极耐低温基因型E659, FV/FM 比值下降较少,表明其PSII 系统受损较少,而丙二醛含量和电导率上升幅度较低则表明膜脂过氧化反应引起的氧化损伤较轻。4℃低温处理24小时之内,发现E659植株中抗坏血酸酶活性增高,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的活性损害减弱或时间推迟。可见,茄子耐低温基因型E659在低温胁迫下能快速启动应激反应,增强氧化系统清除能力,来减轻低温对植株生长发育的伤害。     

黄瓜核心种质芽期低温耐受性鉴定评价

以15℃为胁迫温度,以相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数、相对胚根长度、相对鲜重、相对干重为评价指标,对65份黄瓜核心种质进行芽期低温耐受性鉴定评价,结果显示,参试材料的6项指标差异显著,变化范围分别为1.00%~123.00%、0~112.00%、0~70%、13.00%~109.00%、0~100.00%、0~101.00%。表明大部分参试材料在不同程度上受到低温条件的影响,发芽时间推迟、种子活力降低、种芽生长量减少,而少部分材料的种子活力在15℃低温条件下与对照相比差异不明显。利用6项指标的平均隶属度、聚类分析进行综合评价,共筛选出7份芽期强耐冷的黄瓜材料,来源于印度、日本、匈牙利、土耳其及我国的吉林省、河北省、重庆市。     

人工环境鉴定小豆芽苗期耐冷性研究

对来自中国北京187份、天津33份、河北25份、山西16份、山东6份、河南1份、安徽1份、江苏22份、四川2份、陕西3份、辽宁18份、吉林33份、黑龙江5份,日本31份和韩国1份共384份小豆种质资源进行发芽期耐冷性鉴定,并以31份资源和18个品种为试验材料,进行三叶期耐冷性鉴定研究.结果表明:筛选出发芽期耐冷性较好(耐冷指数>0.80)的资源31份;在三叶期低温8～5℃胁迫7d,资源G-I-34、JN95-0和E0064等表现出较强的耐冷性.采用三叶期低温8～5℃胁迫7d,只统计生长正常苗的方法进行小豆苗期耐冷性鉴定评价是可行的;小豆发芽期与三叶期耐冷性存在差异;苗期持续耐冷性存在差异.     

黄瓜的冷害及耐冷性

随着蔬菜反季节栽培面积的不断扩大,如何提高黄瓜(Cucumis sativus L.)耐冷性已成为选育新品种的研究重点.系统地综述近几年黄瓜耐冷性的鉴定、获得途径、冷害机理以及遗传和分子遗传学等方面的研究,以促进对黄瓜冷害机制的研究,加速耐冷品种的培育.耐冷性鉴定时要从耐冷指数、低温发芽能力、MDA(丙二醛)含量和电解质渗漏率等几个方面综合鉴定.耐冷性的获得途径主要有冷驯化、激素处理、热激处理和培育耐低温品种,最重要的途径是耐冷品种选育.黄瓜冷害机理包括细胞膜的流动性降低及透性增加,光合作用被抑制,根系吸收减弱,可溶性糖含量减少,淀粉粒积累增加,微管的稳定性受到破坏等.黄瓜低温发芽能力由非加性基因决定,而幼苗时期主要由加性基因控制.黄瓜耐冷的分子遗传学研究进展缓慢,目前已克隆出在低温锻炼中特异表达的功能未知的基因CCRl8.今后还应研究黄瓜低温胁迫时的信号转导系统,以进一步揭示黄瓜的冷害机理;利用野生资源的抗逆性状,拓宽栽培黄瓜的遗传基础,选育适于保护地栽培的耐低温品种.     

基于引物扩增受阻突变技术开发水稻耐冷基因CTB4a特异性分子标记

水稻(Oryza sativa)作为热带与亚热带起源的作物对低温敏感.对水稻种质进行耐冷性鉴定,能筛选出耐冷性强的种质,发展耐冷基因分子标记,能够有效鉴别种质中耐冷基因的基因型.本研究使用芽期4℃低温处理10d对41份水稻材料进行芽期耐冷鉴定,对品种的芽期耐冷能力进行评价,获得了参试材料中除了'昆明小白谷'之外的芽期耐冷性最强的品种'南特号'.对已克隆的耐冷基因CTB4a开发分子标记,能够辅助选择水稻的耐冷育种.水稻孕穗期耐冷基因CTB4a来源于'昆明小白谷',能够影响水稻抵抗低温的能力.参照公布的CTB4a序列信息,从中挑选出序列中的作用位点SNP(单核苷酸多态性,single nucleotide polymorphism),结合引物扩增受阻突变技术(Penta-primer amplification refractory mutation system,PARMS),用Primer 6.0设计引物,建立CTB4a基因荧光分子标记GM-CTB4a,使用荧光分子标记GM-CTB4a对41份水稻品种进行鉴定,使用酶标仪在'昆明小白谷'中检测到利用标记扩增产物中包含'昆明小白谷'特异SNP、T碱基引物携带的FAM荧光信号,在另外40份品种的扩增产物中检测到包含作用位点的C碱基引物携带的HEX荧光信号.本研究利用设计的分子标记,鉴定了 41份水稻品种的耐冷性和基因型.比对分析耐冷性和基因型鉴定结果,说明我们开发的分子标记GM-CTB4a特异性较强,具有实际应用价值.研究结果为利用水稻孕穗期耐冷基因CTB4a培育强耐冷水稻品种奠定坚实基础.     

不同水稻种质在不同生育期耐盐鉴定的差异

以21份水稻(Oryza sativa)种质为材料,用1.5%Na Cl处理种子8天后测定发芽率。在苗期用不同浓度NaCl水培处理10天,测定叶片死亡率等指标和高亲和性K+转运基因(HKT)家族变异。在成株期选3份种质,用不同浓度NaCl盆栽处理,在开花期和籽粒蜡熟期测定植株可溶性糖和生物量等指标,以明确各种质不同生育期的耐盐差异和关键指标。结果表明,在NaCl胁迫下,种子发芽率受到显著影响。苗期盐胁迫后,各种质的平均叶片死亡率变幅最大。在被鉴定的8个耐盐种质中,HKT家族的7个基因除OsHKT2;4外均存在。在≤1 g·kg–1盐胁迫下植株可溶性糖含量表现出刺激增长效应。CG15R单株生物量与盐浓度呈正相关,且随盐浓度的增加而缓慢增长。在≤1 g·kg–1时,中花9号的生物量随盐浓度的增加而增加。水稻耐盐性具有明显的阶段发育特异性,且不同发育阶段的耐盐性之间无相关性。叶片死亡率与蜡熟期生物量可分别作为苗期和成株期耐盐鉴定的关键指标。CG15R可作为高耐盐种质进行深入分析和利用。     

罗布麻EMS突变体库构建及黄酮变异突变体筛选

罗布麻(Apocynum venetum L.)突变体的获得是人工创新种质资源的有效途径,也是开展品种选育、功能基因组研究的基础。本研究以采自东营野生罗布麻种子作为材料,预试验结果表明0.7%的甲基磺酸乙酯(EMS,ethylmethylsulfone)溶液诱变罗布麻种子13 h能够达到半致死剂量。在此浓度和处理时间下构建了一个1452株的突变体群体,对获得的M1植株进行农艺性状和总黄酮含量性状筛选,初步获得125份农艺性状突变材料,其中包括8株白化植株、23株叶型变异株、16株叶色黄纹突变体、32株苗期分枝植株以及46株叶位变异突变体,突变频率分别为0.55%、1.6%、1.1%、2.2%和3.2%。此外,还筛选到2株总黄酮含量明显高于野生型和1株低于野生型的材料。在突变群体中对黄酮代谢途径中编码黄烷酮-3-羟化酶的基因(F3H,flavanone 3-hydroxylase gene)进行测序鉴定,结果鉴定到3株F3H基因的突变体。本研究构建的罗布麻突变体库表型丰富且突变位点可以鉴定,是罗布麻新种质筛选、品种选育以及基因功能研究的良好材料。     

萝卜种质资源对黑腐病的抗性鉴定与筛选

对40份初选萝卜种质分别接种Xcc8004和XccBJ两个菌株,进行黑腐病苗期抗性鉴定,对其中8份代表性萝卜种质肉质根切片接种Xcc8004进行抗性鉴定和27份萝卜种质幼苗接种8个效应物基因进行过敏反应鉴定。结果表明:不同萝卜种质苗期对黑腐病的抗性存在显著差异,筛选出高抗Xcc8004的材料3份、抗病1份、中抗4份,高抗XccBJ的材料1份、抗病2份、中抗5份。萝卜苗期对Xcc8004和XccBJ的抗病性极显著相关,幼苗和肉质根对Xcc8004的抗病性极显著相关。筛选出17份对不同效应物表现过敏反应的萝卜种质。对效应物XC₀241表现过敏反应的种质数最多,对XC₀542和XC₀541表现过敏反应的种质数次之。不同抗源对不同效应物的过敏反应程度有所不同。稳定可靠抗病资源的获得为萝卜抗病育种和抗病机理的深入研究提供了基础材料。     

人工环境鉴定小豆芽苗期耐冷性研究

对来自中国北京187份、天津33份、河北25份、山西16份、山东6份、河南1份、安徽1份、江苏22份、四川2份、陕西3份、辽宁18份、吉林33份、黑龙江5份,日本31份和韩国1份共384份小豆种质资源进行发芽期耐冷性鉴定,并以31份资源和18个品种为试验材料,进行三叶期耐冷性鉴定研究。结果表明：筛选出发芽期耐冷性较好（ 耐冷指数＞0.80）的资源31份;在三叶期低温8～5℃胁迫7d,资源G-I-34、JN95-0和E0064等表现出较强的耐冷性。采用三叶期低温8～5℃胁迫7d,只统计生长正常苗的方法进行小豆苗期耐冷性鉴定评价是可行的;小豆发芽期与三叶期耐冷性存在差异;苗期持续耐冷性存在差异。     

广西水稻地方品种耐冷性鉴定及相关分析

对419份广西水稻地方品种初级核心种质进行芽期、苗期的耐冷性鉴定及相关分析,结果表明:广西水稻地方品种芽期、苗期耐冷性主要集中在7级和9级,总体耐冷性较弱。芽期、苗期极强耐冷种质(1级)分别为24份和27份,占参试总数的5.73%和6.44%,其中10份种质芽期和苗期均表现极强耐冷(1级)。芽期、苗期耐冷性呈极显著正相关(r=0.66)。粳稻芽期、苗期耐冷性均显著高于籼稻;粘糯稻之间耐冷性差异是由籼粳稻类型的耐冷差异引起的;来自高寒山区稻作区的品种芽期和苗期平均耐冷表现最强。利用34个SSR标记与芽期、苗期耐冷性进行Pearson相关分析,在第7和第9染色体上,各鉴定出1个同时与芽期和苗期耐冷性相关联的位点。本研究为水稻芽期、苗期耐冷育种提供新的抗源材料,并为水稻耐冷基因定位及机理研究奠定基础。     

新疆野核桃种质对低温胁迫的生理响应

以新疆巩留野核桃林37份新疆野核桃种质资源的1年生枝条为材料,6份核桃楸为对照,利用人工气候箱模拟春季低温,分别于-20 ℃和4 ℃处理12 h,测定其相对电导率、游离脯氨酸、可溶性糖、丙二醛含量、过氧化物酶活性等生理生化指标,并进行相关分析。采用隶属函数和主成分分析综合评价核桃种质对低温的生理响应。结果表明: 低温胁迫下,新疆野核桃相对电导率、游离脯氨酸含量、可溶性糖含量、丙二醛含量和过氧化物酶活性均呈上升趋势。综合评价其低温抗性与生境相关:巩留野核桃林中沟>东沟>西沟>主沟。新疆野核桃表现出比核桃楸更为耐低温的特性。本研究从37份新疆野核桃种质中筛选出7份耐低温种质,为改良核桃品种和提高核桃耐倒春寒等生长期的突然天气变化的能力提供科学参考。     

人工海水胁迫下小麦种质资源的耐盐性筛选与鉴定

利用人工配制的海水筛选耐盐性较好的小麦品种,为沿海滩涂地区的小麦耐盐育种提供重要信息。本研究利用人工海水处理的方法,对363份小麦种质资源进行了芽期耐盐性初步鉴定,筛选出芽期耐盐性为1级的小麦种质28份。进一步对芽期耐盐性较好的48份小麦种质进行了苗期耐盐性鉴定,并对其耐盐指标进行隶属值模糊评价分析,从中鉴定出了2个苗期耐盐性较强的小麦种质,分别为淮麦31和红壳洋麦。依据来源的不同,发现小麦种质资源的芽期耐盐性大小依次为地方品种>育成品种>国外引进品种。小麦芽期与苗期的耐盐性相关分析表明,二者相关性极低(r=-0.0051)。     

黄瓜的冷害及耐冷性

随着蔬菜反季节栽培面积的不断扩大,如何提高黄瓜(Cucumis sativus L.)耐冷性已成为选育新品种的研究重点。系统地综述近几年黄瓜耐冷性的鉴定、获得途径、冷害机理以及遗传和分子遗传学等方面的研究,以促进对黄瓜冷害机制的研究, 加速耐冷品种的培育。耐冷性鉴定时要从耐冷指数、低温发芽能力、MDA (丙二醛)含量和电解质渗漏率等几个方面综合鉴定。耐冷性的获得途径主要有冷驯化、激素处理、热激处理和培育耐低温品种,最重要的途径是耐冷品种选育。黄瓜冷害机理包括细胞膜的流动性降低及透性增加,光合作用被抑制,根系吸收减弱,可溶性糖含量减少,淀粉粒积累增加,微管的稳定性受到破坏等。黄瓜低温发芽能力由非加性基因决定,而幼苗时期主要由加性基因控制。黄瓜 耐冷的分子遗传学研究进展缓慢,目前已克隆出在低温锻炼中特异表达的功能未知的基因CCR18。今后还应研究黄瓜低温胁迫时的信号转导系统,以进一步揭示黄瓜的冷害机理;利用野生资源的抗逆性状,拓宽栽培黄瓜的遗传基础,选育适于保护地栽培的耐低温品种。     

黄瓜多样性固定核心样本集的构建与评价

利用149对具有多态性的In Del引物对473份黄瓜初选核心种质自交系进行遗传多样性分析。采用3种方法 12种取样比例对该初级遗传多样性固定群体进行抽样获得候选多样性固定核心样本集(GDFCC),使用等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)、Shannon's信息指数(I)、基因多样性指数(gene diversity)、多态性信息含量(PIC)、总等位位点数(total number of loci)、等位位点保留百分率(retention rate of loci)评价候选多样性固定核心样本集的多样性和代表性,结果表明,采用逐级聚类+稀有基因优先取样法并按照15%取样比例构建出的多样性固定核心样本集的效果较好。比较发现,该核心样本集的Ne、I、基因多样性指数和PIC值均接近或高于初级遗传多样性固定群体,且对原始群体的等位位点的保留百分率为99.68%。入选多样性固定核心样本集的材料来自15个国家和国内18个省市。该研究为今后黄瓜优异基因资源的挖掘利用提供了代表性强、覆盖度广、遗传稳定的研究群体,将有利于黄瓜种质资源的高效研究利用。