“甘蔗复合群＂能源植物遗传育种研究进展

“甘蔗复合群”是一类极具生物能源开发潜力的禾本科C4植物。近年来由于世界能源危机的影响和植物遗传育种研究的发展,国内外学者对“甘蔗复合群”植物资源评价和能源育种研究越来越重视。本文介绍了“甘蔗复合群”的基本概念、属种分类及核心类群等研究背景。同时以甘蔗属和芒属核心资源为例,从“甘蔗复合群”能源植物遗传育种的角度综述了国内外相关研究进展。旨在总结前人的理论研究成果和杂交育种实践经验,探讨相关类群在植物系统分类和种质资源利用中存在问题与对策,为我国“甘蔗复合群”能源植物的应用基础研究和产业化开发利用提出建议。     

红糖加工型甘蔗种质资源评价与筛选方法的建立

优良的甘蔗原料是生产高品质红糖的基础,筛选营养价值丰富的甘蔗种质资源,是选育红糖加工型甘蔗品种的基础.本研究以全国广泛种植、当前普遍用于红糖加工以及历史上较早应用于制作红糖等具有代表性的16份甘蔗种质为试验材料,通过分析蔗汁的蛋白质、总游离氨基酸、总多酚、蔗糖、还原糖、灰分、氯化物、胶体含量等营养、品质指标,采用因子分...     

48种中药材的多种提取方法的提取物抑制内皮细胞和癌细胞增殖的活性研究

采用石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、水为溶剂顺序或单独提取及热水提取药材,研究这些提取物对HUVEC、Bel-7402、A549细胞增殖的抑制活性,筛选具有抑制内皮细胞和癌细胞增殖活性的药材及其提取方法.本文所研究的48种中药材的不同提取方法的提取物抑制内皮细胞和癌细胞增殖的活性结果表明:41种中药材都具有一定的抗血管生成和/或抗癌细胞活性,其中对HUVEC、Bel-7402和A549细胞增殖明显抑制活性(IC50 ≤10 μg/mL)的药材分别有22种、6种和6种,对3种细胞的增殖都有明显抑制活性(IC50 ≤10 μg/mL)的药材有5种.     

甘蔗品种资源的表型遗传多样性

为了提高甘蔗品种资源的利用效率, 为甘蔗遗传育种亲本的选择、杂交组合配制及核心种质构建提供理论指导, 我们利用17个质量性状和5个数量性状分析了来自13个国家共20个地区的1,160份甘蔗品种资源的遗传变异、遗传结构和遗传距离等。结果表明: 5个数量性状在不同来源地品种群体之间的变异系数值(CV)变化较大, 说明不同来源地品种群体的数量遗传变异有较大差异, 其中来自海南的品种其群体遗传变异最丰富。质量性状的Shannon-Wiener多样性指数表明, 来自美国的品种群体遗传多样性最高, 其次为中国台湾, 第三为澳大利亚, 说明上述3个地区的甘蔗种质创新比较活跃, 在遗传育种中使用了更多表型性状多样化的亲本。不同来源地品种其群体的遗传分化系数(Gst)和基因流(Nm)显示甘蔗品种群体表型性状的遗传变异主要来自来源地内部, 且不同来源地品种群体之间存在较大的基因交流。遗传距离和UPGMA聚类分析结果表明, 各来源地品种群体之间遗传距离在0.0261–0.2945之间, 其中以福建和广东的品种最为相似, 其次为古巴和美国、广西和云南、澳大利亚和菲律宾、江西和四川、巴西和法国, 说明上述地区在杂交亲本的选择上比较相近。鉴于此, 在遗传育种中应加大利用具有丰富遗传多样性的品种材料并尽量避免选择同一组的品种相互杂交, 同时对于与其他来源地品种群体遗传距离较远的墨西哥品种群体在亲本选配时应给予更多关注。     

甘蔗野生种滇蔗茅种质创新利用研究 Ⅰ. 甘蔗与滇蔗茅远缘杂交F1群体构建与SSR分子标记鉴定

利用光周期调控技术诱导甘蔗热带种路打士开花,并与滇蔗茅云南95-19进行远缘杂交,培育实生苗76株,大田移栽成活62株,成活率81.6%;选用4对引物对获得的62份杂交后代进行SSR分子标记鉴定,结果表明,62份杂交后代全部为真杂种,所选SSR引物对滇蔗茅后代群体具有较高的鉴定效率。该杂交组合后代杂种真实率为100%,是目前数量最大的滇蔗茅F1群体。     

基于表型与分子数据的斑茅核心种质构建

斑茅(Saccharum arundinaceum L.)是重要的"甘蔗复合群"野生资源,在我国分布广泛,但目前尚未在遗传育种研究中得到很好的利用。本研究以国家甘蔗种质资源圃保存的来自全国9省区的147份斑茅无性系为原始种质,首先基于表型数据筛选58份材料构建了斑茅初级核心种质,然后基于SSR和AFLP分子标记数据筛选16份材料构建斑茅微核心种质,分别占原始种质的39.46%和10.88%。通过表型与分子遗传多样性参数的比较分析,验证了斑茅核心种质具有较好代表性。最后对甘蔗种质资源和遗传育种研究中斑茅核心种质的构建方法和利用策略等问题进行了探讨,以期为"甘蔗复合群"野生类群核心种质的构建及创新利用提供参考,促进资源研究工作重心由数量保存型向创新利用型转变。     

基于表型和核型及分子证据的甘蔗德阳大叶子属种分析

该研究以甘蔗属热带种、中国种、印度种和杂交品种为参照,对‘德阳大叶子’进行表型、核型和SSR分子标记分析,以明确德阳大叶子的属种关系,为种间杂交利用奠定基础。结果表明:(1)表型性状和SSR标记聚类结果都能将‘德阳大叶子’、热带种、中国种和杂交品种明显分成3个类群;其中‘德阳大叶子’与热带种、中国种、印度种和杂交品种的表型平均相似性系数分别为0.51、0.71、0.55和0.31,表型聚类与中国种最近。(2)‘德阳大叶子’的核型分析显示,体细胞染色体数为2n=116,核型公式为:2n=116=4M+104m+8sm,核型属于2B型,符合中国种染色体数范围。(3)利用13对引物进行SSR标记的UPGMA聚类结果表明,‘德阳大叶子’与热带种、中国种、印度种和杂交品种间的平均相似性系数分别为0.70、0.69、0.68和0.69,种间相似性系数相差不明显。研究认为,‘德阳大叶子’属于中国种或是中国种杂交后代的低世代材料。     

甘蔗MOC1基因(ScMOC1)的克隆与表达分析

MONOCULM 1(MOC1)基因在植物腋分生组织和腋芽的形成中发挥重要作用,是植物分蘖关键调控基因。本研究利用同源基因克隆法结合RT-PCR、RACE技术从甘蔗品种ROC22中克隆获得MOC1的同源基因,命名为Sc MOC1。生物信息学分析发现该基因的c DNA序列包含一个长度为1299 bp的开放阅读框,编码432个氨基酸残基组成的含有GRAS保守结构域的非分泌蛋白,其分子量为45.43 k D,理化等电点p I为6.98。序列比对分析显示Sc MOC1与高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)、赖草(Leymus secalinus(Georgi)Tzvel.)、水稻(Oryza sativa L.)等禾本科植物同源蛋白氨基酸序列一致性较高;系统进化树分析显示其与高粱、小米草(Setaria italica(L.)P.Beauv.)、玉米(Zea mays L.)等禾本科植物MOC1同源蛋白亲缘关系最近;Sc MOC1在甘蔗品种ROC22中的序列变异分析发现,30个克隆得到的序列中共有46个SNP位点和29处In Del位点,其中1个位点发生的单个碱基缺失和另一个位点的4个碱基插入是造成基因编码蛋白序列变化的主要原因。中性检测表明,Sc MOC1在ROC22中遵循中性进化模型。采用实时荧光定量PCR分析Sc MOC1在甘蔗品种ROC22分蘖期不同组织部位(根、茎、叶、分蘖芽、叶鞘、生长点)、茎尖生长点和不同发育阶段腋芽(幼嫩腋芽、半大腋芽、较大腋芽、成熟休眠腋芽)的表达特征,结果显示Sc MOC1在分蘖期的ROC22中的表达具有组织特异性,在生命活跃的茎尖生长点处表达量最高;在腋芽形成发育过程中该基因表达总体呈现出"升-降-升-降"的趋势,说明Sc MOC1基因可能在甘蔗腋芽形成发育阶段中发挥作用。以上研究可推测Sc MOC1在甘蔗的分蘖性状调控上扮演重要的角色。本研究为Sc MOC1的功能研究及其在甘蔗产量分子辅助育种中的利用奠定基础。     

甘蔗近缘种蔗茅Erianthus fulvus考察收集与表型性状初步研究

为有效评价和利用蔗茅种质资源,挖掘其优良性状,以滇、黔、川考察收集的29份蔗茅为材料,选取5个数量性状为指标,对其多样性指数、变异系数、数量性状之间的相关性,数量性状与经纬度、海拔的相关性进行研究。分析结果表明:(1)共采集到25份高海拔种质资源,其中海拔超过2800m的有4份,进一步丰富了甘蔗野生种质资源库;(2)蔗茅种质资源数量性状的Shannon-Wiener多样性指数均较高,其中株高的最高为1.441,锤度的最低为1.291;数量性状遗传变异较丰富,各性状变异系数范围为21%~38%,变异系数最大的为株高(38%),最小的为叶长(21%);(3)蔗茅种质资源性状差异显著,叶长、叶宽、株高、茎径存在较大相关性,而与锤度不相关;叶宽与经度呈正相关,与纬度、海拔呈负相关。(4)聚类分析结果表明,蔗茅种质资源可分为4大类群,其中第Ⅱ类群(EF-27)具有良好的数量性状和锤度品质潜力,可推荐作为甘蔗育种杂交利用首选材料。