甘薯栽培种及其近缘野生种的DAPI核型及rDNA FISH分析

利用DAPI显带和rDNA-FISH技术对栽培种甘薯(‘徐薯18’)(Ipomoea batatas cv.Xushu No.18)及2种不同产地近缘野生种(Ipomoea hederacea Jacq.)进行了细胞遗传学研究。DAPI核型分析表明,‘徐薯18’核型公式为2n=6x=90=72m+18sm(18SAT),随体位于第1、3、6染色体上;美国近缘野生种核型公式为2n=2x=30=30m(4SAT),香港近缘野生种核型公式为2n=2x=30=20m+10sm(4SAT),随体均位于第6、12染色体上。rD-NA-FISH结果显示,栽培种甘薯基因组中含有3对5SrDNA位点,分别位于着丝粒区、亚着丝粒区和染色体端部;美国近缘野生种基因组中含有2对5SrDNA位点,香港近缘野生种基因组中含有1对5SrDNA位点,均位于随体部位;两种不同地域来源的近缘野生种基因组中均含有2对45SrDNA位点,分别位于第6和第12染色体上。     

甘薯草甘膦抗性基因EPSPS克隆和序列分析

EPSPS基因编码5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶,该酶是芳香族氨基酸合成的关键酶,该基因在细菌、真菌、藻类和植物中被广泛克隆和研究。EPSPS酶是草甘膦除草剂的靶点酶,过量表达EPSPS基因可以提高作物的草甘膦抗性。该研究根据甘薯基因组数据库设计引物,以‘广薯87’为材料提取RNA,通过RT-PCR方法扩增甘薯IbEPSPS基因,测序后进行生物信息学分析和表达分析。结果表明:(1)成功克隆获得甘薯IbEPSPS基因,该基因全长CDS为1569 bp,编码522个氨基酸,其中在第98~113、173~183位氨基酸序列具有2个EPSPS的保守结构域。(2)系统进化树分析结果表明,甘薯IbEPSPS基因与三裂叶薯(Ipomoea triloba)、打碗花(Calystegia hederacea)、田旋花(Convolvulus arvensis)和牵牛(Ipomoea nil)聚在一类,其中与三裂叶薯的亲缘关系最近。(3)实时荧光定量PCR分析结果表明,甘薯IbEPSPS基因在茎、叶和茎尖表达量较高,同时受到草甘膦胁迫后IbEPSPS基因表达量提高。该研究结果为进一步探讨甘薯IbEPSPS基因的功能及甘薯对草甘膦的耐药性机制奠定了基础。     

甘薯近缘野生种的抗病性鉴定与新型种间杂种的获得

为了发掘甘薯近缘种抗茎线虫病、病毒病基因资源,改良栽培种抗性,拓宽甘薯遗传基础,本文利用田间自然病圃对30份甘薯近缘野生种进行抗茎线虫病鉴定,利用硝化纤维素膜-酶联免疫(NCM-ELISA)对20份野生种进行了抗病毒病筛选.以筛选到的抗性材料为父本、栽培种徐薯18为母本,采用生长调节剂处理方法进行种间杂交,结果得到8份高抗、10份抗茎线虫病野生种,5份高抗、8份抗病毒病材料;获得4个新型种间杂种.经过染色体计数和ISSR分子标记鉴定,证实了所得杂种的真实性.表明甘薯近缘野生材料中存在着栽培种所需要的抗性基因,通过有性杂交手段可以获得含野生种染色体组的种间杂种新类型,为渐渗野生抗性基因起到"桥梁"作用.     

荧光原位杂交技术分析栽培种甘薯(Ipomoea batatas cv.XushuNo.18)染色体

为了解栽培种甘薯(徐薯18,Ipomoea batatas cv.XushuNo.18)的染色体结构,文章利用45SrDNA荧光原位杂交、自身基因组荧光原位杂交和银染技术对栽培种甘薯进行分子细胞遗传学研究。银染结果显示,徐薯18间期核有6对、8对和9对银染点;45SrDNA荧光原位杂交结果显示,徐薯18染色体上有8对或9对强弱不一的45SrDNA信号;自身基因组荧光原位杂交结果表明,所有染色体的全长分布强烈而密集的杂交信号,着丝粒区、近着丝粒区和端粒区有增强的信号带。     

优质鲜食型甘薯新品种‘徐薯32’的选育及特性分析

甘薯新品种‘徐薯32’是以品质性状良好的‘徐薯55-2’为母本、‘红东’为父本,经有性杂交培育而成。该品种于2015年通过河南省农作物品种审定委员会审定。通过对‘徐薯32’农艺性状特征、生产力、抗病性、品质性状等进行研究,结果表明:‘徐薯32’地上部短蔓,薯块萌芽性好,耐贮藏,熟食口感佳;抗黑斑病,中抗根腐病与茎线虫病;鲜薯产量与对照‘徐薯22’相当,薯干和淀粉产量较对照分别增产15.24%和18.99%;‘徐薯32’块根主要营养物质含量均高于‘徐薯18’,其淀粉最高粘度值与崩解值较‘徐薯18’分别高6.52%和12.40%,糊化温度则略低于‘徐薯18’;淀粉粒径表面积与体积分布呈三峰、数目分布呈单峰,三类分布中淀粉颗粒总平均粒径均低于‘徐薯18’,降低幅度分别为12.22%、13.18%和2.22%。因此,‘徐薯32’具有良好的农艺性状与品质特性,可为鲜食型甘薯品种改良和应对市场需求奠定基础。     

基于叶绿体DNA ndhA和nrDNA ITS序列变异分析栽培柿及其近缘种亲缘关系

以柿属植物（Diospyros spp.）中与柿近缘的8种共30个基因型为试材,进行核糖体DNA(nrDNA)内转录间隔区（ITS）和叶绿体DNA ndhA序列变异分析,并通过软件计算两个序列及合并后的进化模型,依据进化模型采用ML法(maximum likelihood method)分析进化关系。为进一步弄清柿属植物种间亲缘关系和供试柿（Diospyros kaki Thunb.）种内分子差异提供了理论依据。结果表明：（1）ndhA序列长度变异范围在1 492~1 511,14个信息位点;ITS序列长度变异范围在660~761,56个信息位点。ITS、ndhA和ndhA+ITS（ndhA和ITS合并）最适碱基进化模型分别为（TrN+I+G）、（F81+I）和（GTR+I+G）。综合ITS和ndhA序列分析表明：柿与油柿和云南野毛柿亲缘关系最近,与美洲柿和乌柿最远。（2）21份柿品种材料的ITS长度均为730,包括4个变异位点,据此4个变异位点对供试柿种内21个品种进行聚类分析。研究认为,ndhA和ITS能较清楚解释了柿与其近缘种间的亲缘关系,并通过柿品种ITS的差异位点分析鉴别出栽培柿种内的差异。     

甘薯近缘种染色体核型及花粉粒超微结构分析

利用压片法和花粉粒扫描电镜法对甘薯近缘种Ipomoea hederacea Jacq.的体细胞染色体数目、核型及其分类地位进行分析和界定,以明确甘薯近缘种的细胞遗传学信息及其在甘薯属中的进化程度.染色体计数结果表明,此近缘种的体细胞染色体数目为30,属于二倍体种.核型分析结果显示,此物种染色体长度分布在4.19~8.83μm,核型公式为2n=2x=30=26m(2SAT) 4sm(2SAT).花粉粒超微结构观察结果表明,其外壁结构属于较为原始的物种.     

外源氯胁迫对甘薯幼苗光合特性的影响

采用温室水培方法,以甘薯品种‘徐薯22’,‘苏薯11’和‘宁紫1号’为材料,外源氯(0、42.2、84.4、168.8、211mmol.L-1)胁迫处理7d、14d和21d,测定其生理生化及气体交换参数,探讨Cl-对甘薯幼苗生长以及光合特性的影响。结果表明:(1)‘徐薯22’叶面积与主蔓生长速率受外源氯胁迫而降低但仍维持在一定水平,而‘苏薯11’和‘宁紫1号’则在低浓度Cl-(≤84.4mmol.L-1)处理下高于对照。(2)3个甘薯品种叶片净光合速率(Pn)及光合色素含量在42.2mmol.L-1 Cl-处理下均高于对照;导致‘徐薯22’光合能力降低的主要因素为非气孔限制,而‘苏薯11’和‘宁紫1号’兼有气孔限制和非气孔限制因素,在短期或低浓度Cl-处理条件下以气孔限制因素为主。(3)处理21d时,甘薯幼苗根系氯离子含量低于14d且氯离子向地上部运输比率(SCl)上升;‘徐薯22’积累Cl-含量低于‘苏薯11’和‘宁紫1号’。研究发现:外源氯低浓度短期处理利于甘薯幼苗生长及光合作用的进行;在胁迫初期甘薯可有效抑制Cl-向地上部转运,但在处理第3周该抗逆性明显减弱;甘薯对氯胁迫的耐受性存在基因型差异,本实验中以‘徐薯22’耐性较强。     

甘薯属植物过氧化物酶同工酶分析

采用垂直平板聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对23份甘薯属不同倍性材料进行过氧化物酶同工酶酶谱分析。初步结果表明,过氧化物酶同工酶酶带数目与材料倍性无明显相关性;二倍体或四倍体野生种的种间酶谱差异显著;六倍体野生种不同株系间以及六倍体栽培种甘薯的不同品种间酶谱差异较小;但栽培种甘薯与六倍体野生种I.trifida(6x)、四倍体野生种I.littoralis(4x)以及二倍体野生种I.trifida(2x)的酶谱有4条明显共同标记带,表明其间有一定亲缘关系。     

不同产区厚朴nrDNA ITS序列分析及亲缘关系鉴定

以陕西、四川、浙江、重庆、福建、广西主产区的11个种源厚朴为材料,采用PCR直接测序法,测定不同产区厚朴的核糖体DNA ITS区序列,并结合GeneBank中相关植物的ITS序列（以同属近缘物种辛夷为外类群）,应用Kimura 2遗传距离与NJ系统树分析法对不同产区厚朴的亲缘关系进行分析。结果表明：11个产区厚朴的ITS全序列长度介于593～600 bp,其中,ITS1长度为214～217 bp,G+C含量为54.42%～5535%,ITS2长度为215～219 bp,G+C含量为59.82%～60.95%;ITS序列共有36个变异位点,均出现在ITS1（7个）和ITS2（29个）序列中,虽然位点变异与部分叶形变化出现吻合,但无必然联系;序列间遗传分化距离为0.000～0.02792,11个产区厚朴构成3个分支,显示出产区间厚朴的亲缘关系,其中陕西洋县（SXYX）、陕西西乡（SXXX）、福建武夷山（FJWYS）及四川彭州（SCPZ）四个产区ITS序列完全一致。nrDNA ITS序列分析可作为厚朴不同产区亲缘关系鉴定的手段。     

甘薯与牵牛EST资源的SSR信息分析

为挖掘番薯（Ipomoea）属EST-SSR资源,从NCBI数据库下载23406条甘薯（Ipomoea batatas (L.) Lam.）EST和62282条牵牛（Ipomoea nil (L.) Roth）EST,利用生物信息学软件预处理、去冗余、拼接处理后得到12812条无冗余的甘薯EST（6.70 Mb）和28422条牵牛唯一序列（17.19 Mb）。对这些序列进行SSR搜索,在甘薯上获得328个SSR位点,发生频率为2.56%;牵牛上筛选到962个SSR位点,出现频率为3.38%。甘薯和牵牛EST-SSR具有多个共同特征：在SSR位点中,主要是二核苷酸重复类型,其次是三核苷酸重复;在二核苷酸重复中,出现最多的重复基序为AG/CT,其次是AT/AT;在三核苷酸重复中,主要基序是AAG/CCT;SSR位点的长度主要集中在20~22 bp。结果表明,这些搜索出的EST-SSR重复基序类型丰富、多态性潜能高,具有较高的开发和利用价值。     

Flowering response of Ipomoea batatas scions grafted onto Pharbitis nil stocks

Young seedlings of Ipomoea batatas (L.) Lam. cv. Big One did not form floral buds, but were induced to flower when grafted onto Pharbitis nil Chois. cv. Violet with its cotyledons exposed to a 16 h dark period (SD). Four SD were required to induce flowering in I. batatas scions when the grafted plants were first grown under an 8 h dark period (LD) for 18 days and then exposed to SD. Transmission of the flowering stimulus across the graft union required 4 days. It was also slow in the graft combination of P. nil and P. nil , but increased greatly when the graft union was established more completely. These results suggest that the flowering stimulus of P. nil may move symplastically and its life may be between 4 and 6 days. Although the leaves of I. batatas inhibited flowering, the flowering response of P. nil grafted onto I. batatas suggested that the involvement of a transmissible flowering-inhibitor was unlikely.     

贵州不同产地薤白nrDNA ITS序列分析及亲缘关系研究

采用PCR直接测序法,对产自贵州11个不同地区的薤白（Allium macrostemon Bunge）18个样品进行核糖体DNA ITS序列测定,并结合GenBank中下载的来自四川汶川、陕西汉中以及韩国的薤白ITS序列进行对比分析。结果显示,贵州不同产地的薤白ITS序列长度为534~537bp,其中G+C含量为50.5%~51.1%,平均含量为50.9%,有16个变异位点,包括T-C、T-G、A-G间的转换以及T-A、G-C间的颠换。以单花韭（Allium monanthum Maxim.）为外类群,结合GenBank中下载葱属部分植物序列,基于贝叶斯法和最大简约法构建系统聚类树的结果显示,葱属部分植物可分为4支,其中薤白聚为一支并支持薤白作为一个单系类群,而不同产地的薤白又可分为4小支,其中来自贵阳清镇、六盘水平寨、安顺平坝、黔西南兴仁、铜仁思南的薤白亲缘关系较近,表明基于nrDNA ITS序列能鉴别不同产地薤白的亲缘关系。     

Evolutionary history of the Tip100 transposon in the genus Ipomoea

Tip100 is an Ac-like transposable element that belongs to the hAT superfamily. First discovered in Ipomoea purpurea (common morning glory), it was classified as an autonomous element capable of movement within the genome. As Tip100 data were already available in databases, the sequences of related elements in ten additional species of Ipomoea and five commercial varieties were isolated and analyzed. Evolutionary analysis based on sequence diversity in nuclear ribosomal Internal Transcribed Spacers (ITS), was also applied to compare the evolution of these elements with that of Tip100 in the Ipomoea genus. Tip100 sequences were found in I. purpurea, I. nil, I. indica and I. alba, all of which showed high levels of similarity. The results of phylogenetic analysis of transposon sequences were congruent with the phylogenetic topology obtained for ITS sequences, thereby demonstrating that Tip100 is restricted to a particular group of species within Ipomoea. We hypothesize that Tip100 was probably acquired from a common ancestor and has been transmitted vertically within this genus.     

罗氏沼虾缅甸野生原种rDNA-ITS区序列特征

对罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)内转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)全序列特征进行了分析.罗氏沼虾ITS1长度为1 070～1 150 bp,GC含量为51.4%～52.7%;5.8S长度一致为163bp,GC含量为55.2%;ITS2长度为48...     

枇杷属内栽培种和部分野生种ITS序列分析

对不同栽培区的25种普通枇杷品种以及7种枇杷属野生种的ITS序列进行扩增并测序,采用邻接法和最大简约法进行系统发育树的构建并对枇杷属内不同种间的遗传关系进行了分析。结果表明:枇杷属植物ITS序列ITS1+5.8S rDNA+ITS2总长度为592 bp或594 bp,长度变化发生在ITS2。所有样本的ITS1和5.8S rDNA长度一样,都是223 bp和168 bp;而ITS2为201 bp或203 bp。5种枇杷属野生种的ITS序列长度为594 bp,包括栎叶枇杷、大渡河枇杷、南亚枇杷、南亚枇杷窄叶变种和大瑶山枇杷;其余2种枇杷属野生种(麻栗坡枇杷、小叶枇杷)和普通枇杷栽培种的ITS序列长度都为592 bp。所有样本ITS序列的GC含量为64.2%~64.5%,其中ITS1为64.1%~65.5%,ITS2为68.1%~72.6%。对所有样本的ITS序列比对产生44个可变位点,其中38个为简约信息位点,其中11个位于ITS1,5个位于5.8S rDNA,22个位于ITS2。最大的种间序列差异为7.7%,最小的种间差异发生在麻栗坡枇杷和小叶枇杷之间,仅为0.2%。普通枇杷种内的ITS序列差异很低,25种普通枇杷栽培种之间的序列差异为0~1.5%。所研究的枇杷属植物可分为3个分支。分支Ⅰ包括所有普通枇杷品种,分支Ⅱ包含5种野生枇杷种,包括栎叶枇杷、大渡河枇杷、南亚枇杷、南亚枇杷窄叶变种和大瑶山枇杷;分支Ⅲ由2个野生枇杷种(麻栗坡枇杷、小叶枇杷)组成。该研究结果表明ITS序列对枇杷种间鉴定和系统发育分析具有一定意义,但对普通枇杷栽培种间的鉴定作用不大。     

Occurrence and cytological mechanism of 2n pollen formation in a tetraploid accession of Ipomoea batatas (sweet potato)

We evaluated a 4x accession of Ipomoea batatas (L.) Lam. and four 2x accessions of Ipomoea triloba for 2n pollen production. Approximately 90% of the genotypes of accession 81.2 (I. batatas, 4x) produced 2n pollen with different frequencies. In contrast, none of the genotypes of I. triloba produced 2n pollen. The diameter of the 2n pollen was approximately 30% ((3) sqrt 2) larger than that of the n pollen, making it easy to identify, measure, and quantify. The correlation (r = 0.93**) between the frequency of giant pollen and the frequency of dyads and triads was highly significant, strongly suggesting that the giant pollen grains were 2n pollen. The 2n pollen producers presented either a parallel or tripolar spindle arrangement (Y shaped) at anaphase II instead of the normal 60 degrees crossed spindle orientation. These two abnormal spindle configurations produced dyads and triads, with different frequencies (13-67%), instead of tetrads. Occasionally a metaphase II spindle variation was found with a single fused spindle, which also forms a dyad. The correlation (r = 0.89**) between the frequency of 2n pollen and the frequency of parallel, fused, and tripolar spindle arrangements was also highly significant, suggesting that these abnormal spindle configurations are involved in the production of 2n pollen in I. batatas. When we evaluated the efficiency of 2n pollen in polyploidization using 4x x 4x (2n) crosses, all progenies were 4x, suggesting the existence of barriers to crossability between 4x genotypes and their 2n pollen-producer counterparts.