木薯块根颜色是消费者关注的重要性状之一,薯肉颜色主要受八氢番茄红素酶PSY2基因控制。为了快速判断木薯块根肉质颜色,本研究基于编码八氢番茄红素合成酶基因的突变位点PSY2-572,开发出1个单核苷酸扩增多态性(SNAP)标记,可快速检测木薯块根肉质颜色。利用该PSY2-SNAP标记鉴定出的新选048自交群体和62个育种中间材料的基因型均能和表型吻合,如PSY-F1/PSY-R引物对能扩增出388 bp的条带,则木薯材料为白肉;如PSY-F2/PSY-R引物对能扩增出388 bp的条带,则木薯块根肉质为深黄色;如PSY-F1/PSY-R和PSY-F2/PSY-R均能扩增出388 bp的条带,则木薯块根肉质为黄色。此外,利用PSY2-SNAP鉴定国家木薯种质圃中的45份可食用品系基因型,发现其中存在新的黄色薯肉种质资源。综上,本研究开发的PSY2-SNAP是一个具有育种价值的薯肉颜色分子标记,可为木薯分子标记辅助选择奠定一定的理论基础。

为培育金针菇尿嘧啶营养缺陷型双核体菌株,将金针菇尿嘧啶营养缺陷型单核体菌株NG1-65、NG1-92和NG1-95(A1B1)分别与可亲和的野生型单核菌株DG1-29(A2B2)杂交得到3株杂交菌株SGN1、SGN2和SGN3,通过栽培试验获得这3株双核体菌株的子实体,收集孢子后通过涂布于选择培养基和镜检获得206株尿嘧啶营养缺陷型单核体菌株,从中随机选取30株单核体菌株,通过单单杂交得到38株尿嘧啶营养缺陷型双核体菌株。结果表明,这些尿嘧啶营养缺陷型双核体菌株在不含尿嘧啶添加物的基本培养基中无法正常生长,在PDA培养基上生长速率低于野生型菌株,在添加尿嘧啶的PDAU培养基上可以不同程度地恢复正常生长。本研究结果为进一步利用营养缺陷型菌株开展金针菇杂交育种、菌种保护等方面研究提供了一定的技术支撑。

为了研究芹菜质膜内在蛋白基因的序列特征及其在非生物胁迫条件下的表达特性,探讨其抗逆功能,以芹菜品种六合黄心芹为试验材料,通过RT-PCR技术克隆AgPIP2;1基因,通过生物信息学软件分析其核苷酸和氨基酸序列特征,并采用荧光定量PCR技术检测其在不同组织的表达及其对非生物胁迫的响应。结果表明,AgPIP2;1基因含有1个861 bp的开放阅读框,编码286个氨基酸,其编码的蛋白属于PIP2类蛋白。氨基酸序列分析显示,AgPIP2;1含有高度保守的NPA基序以及高等植物PIP蛋白的保守序列,与其他物种PIP2类蛋白具有较高的同源性,与胡萝卜DcPIP2;1的氨基酸序列同源性达到97.90%。在亲缘关系上与大豆GmPIP2;1、胡萝卜DcPIP2;1和绿豆VrPIP2;1较为接近。实时荧光定量PCR技术分析表明,AgPIP2;1基因在芹菜根、叶柄和叶片中均有表达,其中在叶片中的表达量最高,在根中的表达量最低,呈现比较明显的组织特异性。此外,AgPIP2;1基因受到高温、低温、干旱和盐等非生物胁迫的诱导,说明该基因可能参与芹菜抵御非生物胁迫的过程。本研究为进一步了解AgPIP2;1基因的功能及其在非生物胁迫中的作用奠定了基础。

为探究高羊茅(Festuca arundinacea)硝态氮转运蛋白基因(NRT1.1)的表达模式,本研究以黔草1号高羊茅为试验材料,采用RACE和RT-qPCR技术对高羊茅NRT1.1基因的cDNA全长序列进行扩增,并对其不同胁迫处理下的表达情况进行分析。生物信息学分析发现,高羊茅NRT1.1的理论等电点为4.81,平均亲小性为0.919,含有约32.63% α-螺旋、7.63% β-转角和53.73%不规则卷曲。结果表明,NRT1.1基因的cDNA序列全长为2 328 bp,编码606个氨基酸,预测蛋白质分子量为193.9 kDa,且高羊茅NRT1.1与黑麦草NRT1.1氨基酸序列的相似性最高。RT-qPCR表达分析发现,高羊茅叶片NRT1.1受低氮处理0.5~1 h时表达量达到峰值,显著(P< 0.05)高于对照组;在干旱和热处理下,NRT1.1表达量分别在6 h和12 h时达到峰值,且显著(P< 0.05)高于对照组;在盐处理下,仅在6 h时NRT1.1表达量高于对照组,其余时间均受显著(P< 0.05)抑制。本研究结果为解析高羊茅NRT1.1基因的表达模式提供了分子生物学基础。

为了解Aux/IAA家族基因在李果实成熟过程中的生物学功能,通过生物信息学鉴定三月李及其红肉突变体果实转录组中的Aux/IAA家族基因,并分析其在果实成熟过程中的表达模式。结果表明,三月李及其红肉突变体果实转录组中共有26个Aux/IAA家族成员,大部分为位于细胞核的不稳定亲水蛋白质。系统进化树分析表明,Aux/IAA家族成员可分为A、B 两组,共9个亚组。大部分Aux/IAA蛋白质含有4个高度保守的结构域。16个Aux/IAA家族基因在三月李及其红肉突变体果实成熟过程中差异表达。PsIAA11、PsIAA13、PsIAA14、PsIAA18、PsIAA19和PsIAA25在三月李及其红肉突变体果实成熟过程中的表达模式存在显著差异。上述结果表明,Aux/IAA家族基因与李果实成熟密切相关,这为深入研究Aux/IAA家族基因在李果实成熟过程中的功能奠定了基础。

为获得花生栽培种中有效的InDel标记,本研究基于花生简化基因组检测到的InDel信息,经PCR扩增以及电泳检测验证引物的有效性与多态性,利用生物统计学软件检测InDel标记的多态性水平。结果表明,在花生基因组上设计的39对引物在覆盖4个植物学类型的21份花生中均可获得扩增产物,其中14对引物具有多态性,为总引物数的35.9%,有3对引物位于基因编码区;Shannon指数为0.191 4~1.295 1,均值为0.579 4;多态性信息量(PIC)为0.090 7~0.674 6,均值为0.349 6。本研究筛选获得的InDeI标记可为花生栽培种遗传图谱构建和分子标记辅助育种提供有效的遗传标记。

为了提高大白菜耐抽薹品种的分子育种效率,本研究针对大白菜抽薹相关基因BrFLC1第6个内含子的第一个碱基(Pi6+1)G-A的SNP变异开发进行高通量检测的竞争性等位基因特异性PCR(KASP)标记。结果表明,开发的KASP标记BrFLC1-KASP1可有效将晚抽薹类型材料Y177-12(G)和早抽薹类型材料Y195-93(A)分为2组。利用BrFLC1-KASP1标记可以对57份大白菜材料的基因型进行有效鉴别,且鉴定结果与酶切扩增多态性标记(CAPS)G-MvaI以及直接测序法的鉴定结果完全一致。综上所述, BrFLC1-KASP1标记在大白菜材料中具有通用性,且具有准确率高、成本低、效率高的特点。本研究结果对大白菜耐抽薹性的分子标记辅助选择具有重要的育种实践价值。

有色大麦较普通大麦含有较多花色苷等活性成分,具有较好的保健和辅助治疗功能。为了解大麦籽粒花色苷的遗传特点,选育高花色苷含量的大麦新品系,本研究以紫光芒裸二棱×Schooner构建的193个重组自交系为材料,测定3个试点[玉溪(2013年)、白邑(2014年)及嵩明(2015年)]的大麦籽粒总花色苷含量和粒色,分析大麦籽粒总花色苷含量的遗传变异及其与粒色的相关性。结果表明,大麦RIL群体籽粒总花色苷含量遗传变异大,3个试验点大麦总花色苷含量变异范围分别为0.36~1.38、0.50~1.50、0.50~1.58 mg·g^-1,变异系数为25.00%~33.85%。大麦总花色苷含量呈右偏态、尖顶峰分布,由主效基因控制遗传。高海拔冷凉气候在一定程度上有利于大麦籽粒总花色苷含量累积。3个试点大麦总花色苷含量与粒色均呈极显著正相关,表明大麦籽粒颜色越深,其总花色苷含量越高。与紫光芒裸二棱相比,3个试点有8个共同株系(27、34、35、37、38、60、138、167)的总花色苷含量显著或极显著提高。本研究结果为高花色苷含量大麦种质创新及育种提供了一定的理论依据。

为探究miR-29a在酉州乌羊不同体组织表达特征及在B16细胞中的表达特性,本研究采用RT-qPCR方法检测miR-29a在酉州乌羊不同体组织以及B16细胞不同发育时期的表达水平。结果表明,miR-29a在酉州乌羊各体组织均有表达,其中在大脑中的相对表达量最高,肺和皮肤中的相对表达量最低;同时在渝东白羊皮肤中的相对表达量是酉州乌羊皮肤的3.44倍,且差异极显著(P<0.01);在细胞增殖过程中,miR-29a相对表达量极显著增加(P<0.01);在分化初期miR-29a相对表达量较高,之后趋于稳定且差异不显著(P>0.05)。在加入分化培养基后,细胞的形态发生变化,黑色素分泌增多。综上所述,miR-29a在酉州乌羊各组织中广泛表达,miR-29a的相对表达量随着B16细胞的增殖而递增,但随着B16细胞的分化而降低,推测miR-29a与B16细胞的增殖与分化密切相关。本研究结果为明确miR-29a在酉州乌山羊各组织中的表达特性及其是否参与了黑色素细胞行为学的调控提供了一定的理论证据。

为评价马铃薯耐盐性,筛选耐盐种质资源,本研究以164份二倍体马铃薯杂种后代及其亲本为试验材料,进行NaCl胁迫处理,测量盐胁迫和对照条件下杂交后代和亲本的芽长、芽鲜重、芽干重、根长、根鲜重和根干重6个形态指标,然后运用隶属函数分析和聚类分析方法进行综合评价及分类。结果表明,以亲本为对照,比较综合评价D值,筛选出26个耐盐无性系和10个盐敏感无性系;利用6个形态指标和D值分别聚类分析,166个无性系均被分为4个耐盐性不同的类群,表明可以分别利用6个形态指标和D值进行聚类,筛选出在同一类群中共同包含的无性系,提高耐盐评价的精确性;后代无性系根长相对值平均值较高(62.5),且聚类分析后,第一类群和第二类群的根长相对值的差异较小,说明根长不是理想的形态筛选指标,可以考虑用主根数替代根长,作为耐盐筛选的形态指标之一。本研究结果为快速评价大量马铃薯种质资源的耐盐性和马铃薯耐盐育种提供了理论依据和材料基础。

为丰富叶用型食用菊类型,从现有11个品种中初步筛选出叶片口感好、生长势旺盛、叶表皮绒毛少的材料,进行营养成分及产量测定,并以叶片营养成分含量各指标及产量作为叶用型菊花筛选评价要素,建立模糊综合评价法模型,通过对3组依据不同的侧重点构建的权重模型的结果进行计算分析,筛选符合要求的叶用型食用菊材料。结果表明,四倍体菊花脑、二倍体菊花脑、开菊1号综合评价营养成分较好,产量预测值分别为711.52、346.66、424.38 kg·667 m^-2;水分含量分别为80.43%、80.77%、82.01%;有机酸含量分别为0.42%、0.34%、0.31%;可溶性糖含量分别为21.09、15.47、4.42 mg·g^-1;可溶性蛋白含量分别为17.93、20.02、12.48 mg·g^-1;纤维素含量分别为45.99、24.38、95.37 mg·g^-1;维生素C含量分别为1.19、1.63、0.91 mg·g^-1。模糊综合评价法分析结果表明,四倍体菊花脑、二倍体菊花脑、开菊1号3个品种总体得分相对较高,3组权重总体得分均大于0.4,得分均优于其他材料,可作为优良叶用型食用菊材料。本研究为利用模糊综合评价法筛选符合市场要求的叶用型食用菊品种奠定了一定的理论基础。

BES1/BZR1蛋白是油菜素内酯信号途径的唯一转录因子,在植物生长发育及逆境应答中发挥重要作用。为了探究玉米ZmBES1/BZR1-7基因的功能,从玉米自交系B73中克隆到ZmBES1/BZR1-7基因,并对其功能进行初步分析。序列分析结果表明,ZmBES1/BZR1-7基因无内含子,开放阅读框(ORF)长975 bp,编码324个氨基酸。ZmBES1/BZR1-7蛋白N端高度保守,包含bHLH结构域,与水稻OsBZR1-1相似性达75.95%。实时荧光定量PCR结果表明,ZmBES1/BZR1-7在玉米叶和根中的表达受渗透与盐胁迫诱导显著;16% PEG-6000和100 mmol·L^-1 NaCl处理12 h,叶片中ZmBES1/BZR1-7表达量分别为对照的17.8倍和19.8倍。酵母激活试验结果表明,ZmBES1/BZR1-7蛋白具有转录激活活性。共相关分析结果表明,玉米中有72个基因与ZmBES1/BZR1-7基因的表达相关性较高,启动子区均含有E-box或BRRE元件,推测可能是ZmBES1/BZR1-7转录因子调控的靶基因,主要参与细胞、细胞组分、细胞代谢过程等。本研究结果为深入解析玉米ZmBES1/BZR1-7的功能及其调控网络奠定了基础。

为探究薄壳山核桃CiSULTR2.1基因功能及表达特征,以一年生薄壳山核桃实生苗为材料,利用RT-PCR和PCR技术克隆CiSULTR2.1基因全长,利用RT-qPCR技术分析其在不同浓度硒酸盐处理下的表达情况。结果表明,克隆得到1 902 bp的序列,经分析此序列属硫转运蛋白基因CiSULTR2.1全长开放阅读框的cDNA,编码633个氨基酸。CiSULTR2.1蛋白分子质量为68 943.37 Da,为疏水性的非分泌蛋白,无信号肽,结构稳定,二级结构主要由α-螺旋(51.18%)、延伸链(12.64%)和无规则卷曲(31.28%)构成,包含硫转运蛋白典型的Sulfate-transp结构域(PF00916)和STAS结构域(PF01740)。RT-qPCR分析结果表明,CiSULTR2.1在薄壳山核桃幼苗根与叶中均有表达,40、80 μmol·L^-1硒酸盐处理下,12 h出现表达高峰,此后表达量明显下降;而0.5 μmol·L^-1硒酸盐处理下,CiSULTR2.1表达高峰出现时间延后至48 h。硒酸盐浓度过高时,CiSULTR2.1表达量显著下降且低于对照。CiSULTR2.1基因能够快速响应40、80 μmol·L^-1高浓度硒酸盐的诱导,而0.5 μmol·L^-1低浓度硒酸盐需要较长时间才能诱导其高表达。高浓度硒酸盐处理较长时间对植物产生毒性效应,植物对硒酸盐的吸收减少,硒含量降低。本研究结果为薄壳山核桃CiSULTR2.1基因功能及硒吸收机制的研究提供了理论依据。

为全面评价不同类型甘薯品种品质育种指标以及提高育种效率,以2005-2016年育成的13个浙薯系列鲜食及食品加工型甘薯品种为材料,分析亲本系谱,统计品种特征特性,并依据品种用途、干率等对其主要品质性状进行分组比较。结果表明,浙薯系列甘薯品种系谱来源主要是胜利百号和南瑞苕衍生品种栗子香血缘。浙薯81及其衍生品种浙薯13在作为骨干亲本时表现出理想的育种效果。从品种的特征特性来看,鲜食型品种(包括迷你型鲜食品种)具有相对较高的干率(>30%)和淀粉率(>20%);不同类型品种生薯、熟薯的糖分(可溶性糖、还原糖)含量因品种而异;不同加工用途品种类型对胡萝卜素含量指标要求不同。不同类型品种的品质育种指标应进行综合评价,鲜食型甘薯主要以食用品质指标为主,干率是重要的品质指标之一;食品加工型甘薯主要以加工适应性目标为主,需注重中高干率、中高胡萝卜素含量、糖化快等材料的筛选与利用。本研究结果为优质鲜食及加工型甘薯新品种选育的种质创新和应用提供了理论参考。

为提高蚕豆优势组合的选配效率,以6个蚕豆材料(P1~P6)为亲本,采用Griffing完全双列杂交配制30个组合,分析亲本和F₁的9个主要农艺性状的杂种优势、配合力和遗传力。结果表明,蚕豆产量相关农艺性状的杂种优势明显,分枝数、单株荚数、单株粒数、每荚粒数、百粒重和单株产量的超亲优势为正值,株高、始荚高和主茎节数的超亲优势为负值。配合力效应分析表明,P1和P2为选育大粒高产的优良亲本,P1×P2和P4×P6符合高产的育种目标,P2×P5和P2×P6符合大粒的育种目标;遗传力分析表明,百粒重、每荚粒数和单株粒数的广义遗传力和狭义遗传力均较高,可以相对稳定地遗传给后代,且这3个性状主要受加性效应控制,适宜进行早代选择,其他性状主要受非加性效应影响;主要性状与单株产量的相关分析表明,蚕豆育种应将单株荚数和单株粒数作为重点目标;通径分析表明,在育种过程中应重点关注分枝数、株高、百粒重、每荚粒数等农艺性状。本研究为蚕豆育种进程中的亲本选配和后代选择提供了一定的理论依据。

为明确切花菊茎秆性状在不同遗传背景下的生长动态和遗传特性,本研究以亲本茎秆性状差异较大的寒小白×蒙娜丽莎白(MH)和亲本茎秆性状差异较小的QX097×蒙娜丽莎白(MQ)两个杂交F₁群体为试验材料,调查了定植后15、30、45、60、70 d时的株高、茎粗和节间数,比较分析切花菊茎秆性状的生长动态、杂种优势和主基因效应。结果表明,两个组合的茎秆性状生长动态基本一致,与亲本性状的差异程度关系不大。其中,株高和茎粗总体符合S型生长曲线,而节间数的生长曲线不明显;各茎秆性状的相对生长速率在定植后45 d前均较快。MQ组合株高、茎粗和节间数等茎秆性状的平均值在大部分测定时期均高于MH组合;而MH组合株高和定植45 d后节间数的变异系数都高于MQ组合,但是在茎粗性状上没有明显规律性。各茎秆性状的中亲优势率在MH组合中多表现为正值,而在MQ组合中,除了定植后15 d时茎粗的中亲优势率为正值,其他各时期茎秆性状的中亲优势率均表现为负值。主基因+多基因混合遗传模型分析在MH组合的株高和MQ组合的茎粗上检测到2对加性主基因效应,主基因遗传力分别为97.12%和9.33%,而在其他组合或茎秆性状上未检测到主基因效应。本研究结果为菊花营养生长期栽培调控和茎秆性状的遗传改良提供了参考依据。

可变剪切(AS)主要在转录后水平对植物发育和逆境胁迫响应进行调控,极大地增加了转录组和蛋白质组的复杂性,是植物调控其基因互作网络的分子机制之一。本文简要综述了目前关于AS的分子机理和作用模式,及其在植物发育和非生物胁迫响应中的作用,并结合当前研究现状,对未来AS的研究方向提出建议,为植物生长发育进程调节和优良抗逆性品种的选育提供了一定的理论参考。

甘薯病毒病害(SPVD)是最主要的甘薯病毒病害之一,研究表明甘薯羽状斑驳病毒(SPFMV)和甘薯褪绿矮化病毒(SPCSV)共同侵染形成SPVD。本文综述了SPFMV和SPCSV这2种病毒的生物学特性、检测方法、基因组结构与遗传变异等方面的研究进展,为阐明多种病毒混合侵染机制和防控措施提供了一定的理论依据。

为探究⁶⁰Co-γ射线辐射对不同木薯品种组培苗的诱变效应,以2个木薯品种新选048和SC205离体单芽茎段为试验材料,以不同⁶⁰Co-γ射线辐射剂量(0、5、10、20、40 Gy)进行处理,观察比较不同辐射处理条件下组培苗的生长情况以及移栽后植株的生长状况。结果表明,随着⁶⁰Co-γ辐射剂量的增加,2个品种组培苗的生根率和萌发率均显著降低;新选048和SC205的半致死剂量分别为15.3 Gy和17.2 Gy。随着辐射剂量的增加,对继代组培苗及其生根苗的生长伤害程度逐渐加强,株高、生根率、移栽成活率等指标均显著降低。不同品种对⁶⁰Co-γ射线辐射的敏感程度存在差异,新选048的辐射敏感性更强。经⁶⁰Co-γ射线辐射后,2个木薯品种组培苗均出现叶柄颜色变异、叶形变异、黄化苗、矮化苗等不同程度的形态变异。经大田移栽后统计,新选048变异率为3.3%,SC205变异率为6.6%。对突变材料进行SSR分子标记检测发现,其中有3条引物可检测SC205对照与突变体材料在分子水平上的差异;5条引物可检测新选048对照与突变体材料在分子水平上的差异。本研究结果为利用⁶⁰Co-γ射线辐射诱变创造木薯新种质以及木薯诱变育种奠定了一定的理论基础。

为从细胞水平上揭示刺葡萄3-O-类黄酮葡萄糖基转移酶(UFGT)基因调控花青素合成的功能,以刺葡萄愈伤组织为试验材料,根据刺葡萄愈伤组织转录组UFGT序列片段,利用RT-PCR结合RACE技术克隆得到VdUFGT基因,并对其进行生物信息学和表达特性分析。结果表明,VdUFGT基因cDNA和DNA开放阅读框(ORF)分别为1 371 bp和1 448 bp,包含2个外显子和1个内含子,编码456个氨基酸,为带负电荷的不稳定的亲水性蛋白,具有一个UDPGT结构域,是UDPGT超家族成员,包含UDP-黄酮糖基转移酶特征区域。由UFGT同源基因编码蛋白所构建的系统发育树,与植物进化的关系相一致,6个葡萄属植物聚为一支。RT-qPCR分析表明,刺葡萄红色愈伤组织VdUFGT转录水平极显著高于白色愈伤组织,培养25 d的2个细胞培养物差异可达79倍;在刺葡萄愈伤组织连续培养过程中,红色愈伤组织中VdUFGT转录水平变化幅度较大,在愈伤组织快速生长中期和衰老初期分别出现峰值,而刺葡萄白色愈伤组织VdUFGT转录水平与红色愈伤组织相比变化幅度不大,且始终维持在一个较低的水平。说明VdUFGT对刺葡萄红色愈伤组织细胞培养物中的花青素生物合成有重要的调控作用,这种调控作用主要发生在刺葡萄愈伤组织细胞快速生长中期和细胞衰老初期。本研究结果为进一步阐明VdUFGT调控刺葡萄细胞花青素合成的机制奠定了理论基础。