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甘蔗遗传改良中的基因工程：适用、成就、局限和展望

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农业生物技术学报 2022年第3期30卷 580-593页

作者：许孚汪洲涛路贵龙阙友雄福建农林大学农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室

甘蔗(Saccharum spp. complex)是禾本科的主要物种和重要经济作物，对世界农业经济发展和保障供应食糖发挥重要作用。一方面，甘蔗具有较好的抗、耐逆性，但其生产和生产力依然被多种生物和非生物逆境所制约。另一方面，商业栽培种在生... 详细信息

甘蔗(Saccharum spp. complex)是禾本科的主要物种和重要经济作物，对世界农业经济发展和保障供应食糖发挥重要作用。一方面，甘蔗具有较好的抗、耐逆性，但其生产和生产力依然被多种生物和非生物逆境所制约。另一方面，商业栽培种在生产上一般不开花，即便开花种子基本也是败育的，加上甘蔗产品蔗糖为碳水化合物，不含蛋白成分，因此，甘蔗属于转基因安全风险等级最低(I级)的作物之一。再则，甘蔗为无性繁殖作物，优异的转基因单株可通过组织培养快速扩大群体。鉴于此，基因工程成为甘蔗弥补传统杂交育种性状缺陷和加快遗传改良进程的重要手段。本文在阐述为什么甘蔗是适合进行转基因改良物种的基础上，重点回顾抗虫性和抗病性改良成就，简要回顾其他性状及甘蔗作为生物反应器的工作，评述了影响甘蔗遗传转化效率与外源目的基因表达水平的因素，探讨基因编辑技术在甘蔗上的应用以及转基因甘蔗安全性评价与商业应用情况，最后展望该技术领域的未来，以期推动和促进基因工程在甘蔗遗传改良中的应用。

关键词：甘蔗遗传转化生物逆境遗传转化效率基因表达水平基因编辑安全性

植物NIP水通道蛋白的结构、功能和调控研究进展

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科学通报 2023年第14期68卷 1799-1813页

作者：陈瑶尤垂淮陈燕玲孙婷婷赵振南黄廷辰阙友雄苏亚春福建农林大学农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福州350002 福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福州350002 福建农林大学生命科学学院福州350002

类NOD26膜内在蛋白(nodulin 26-like intrinsic proteins,NIPs)又名根瘤素26-like内在蛋白、类根瘤菌26膜内在蛋白、类Nodulin26内在蛋白,是水通道蛋白(aquaporin protein,AQP)家族的亚家族之一.NIP由AqpN基因进化而来,广泛存在于植物体中,其对底物选择具有特异性,根据选择性过滤器(aromatic/arginine,ar/R区)的不同分为3个亚族.NIPs参与水分、尿素、甘油、硼、砷、硅等物质的吸收和转运,在维持植物生长过程中的水分平衡和渗透压及抵御逆境胁迫等方面发挥重要作用.近年来,有关NIPs对植物生长发育和逆境调控功能的研究越来越多.本文系统阐述了植物NIP家族的起源与进化、结构与分类、生物学功能及调控机制,并对目前NIP研究中存在的问题和未来的研究方向进行了讨论,为深入探究NIP家族在不同植物中的作用模式和遗传改良应用提供参考资料.

关键词： NIP水通道蛋白结构生物学功能逆境胁迫调控机制

用GGE双标图分析甘蔗品种性状稳定性及试点代表性

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应用生态学报 2012年第5期23卷 1319-1325页

作者：罗俊张华邓祖湖阙友雄福建农林大学农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/国家甘蔗产业技术研发中心福州350002

算术平均法经常被用于评估甘蔗品种产量的稳定性和适应性,并用方差分析来估计区域试验的试验误差.然而,地点和年份的差异使品种的差异难以得到准确评估.为客观评价甘蔗品种的稳定性和适应性,本研究采用GGE双标图对2008—2009年我国甘蔗... 详细信息

算术平均法经常被用于评估甘蔗品种产量的稳定性和适应性,并用方差分析来估计区域试验的试验误差.然而,地点和年份的差异使品种的差异难以得到准确评估.为客观评价甘蔗品种的稳定性和适应性,本研究采用GGE双标图对2008—2009年我国甘蔗区域试验5个试点中的7个甘蔗品种试验数据进行分析.结果表明:福农30号为蔗茎产量高且稳产性高的品种,粤甘18号为含糖量高且性状稳定的品种,福农28号和云蔗99-91为高蔗糖分且性状稳定的品种,粤甘16号的蔗茎产量和含糖量最高,但稳定性一般;在各试点中,福建漳州和广东遂溪的代表性和鉴别力较强.GGE双标图分析为客观评价甘蔗参试品种的丰产性和稳定性提供了直观、有效的手段,为甘蔗新品种的鉴定与推广提供了科学依据.

关键词： GGE双标图甘蔗蔗茎产量含糖量

国家甘蔗第七轮区域试验品种的丰产性及稳定性

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应用与环境生物学报 2012年第5期18卷 734-739页

作者：罗俊邓祖湖阙友雄袁照年陈如凯福建农林大学农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福州350002 国家甘蔗产业技术研发中心福州350002

应用AMMI模型对参加国家甘蔗第七轮区域试验的11个甘蔗品种的蔗产量和糖产量进行丰产性及稳定性分析,以期为品种的合理布局和推广应用提供依据.结果表明,参试品种蔗茎产量、公顷含糖量存在品种间、年份间和地点间的显著差异,品种、年份... 详细信息

应用AMMI模型对参加国家甘蔗第七轮区域试验的11个甘蔗品种的蔗产量和糖产量进行丰产性及稳定性分析,以期为品种的合理布局和推广应用提供依据.结果表明,参试品种蔗茎产量、公顷含糖量存在品种间、年份间和地点间的显著差异,品种、年份与地点的互作效应差异显著;参试品种中MT96-1027、YT03-393、C1-2003、YZ03-194、YT03-373、FN04-3504的蔗茎产量和公顷含糖量比对照ROC16显著增产.FN04-3504、YZ03-194两个品种的蔗茎产量稳定性好;YT03-393、YT03-373两个品种的平均蔗茎产量高,但产量表现不够稳定;上述4个品种可根据生产需要选择,并进行合理布局在适宜地区推广应用.

关键词：甘蔗区域试验蔗产量糖产量丰产性分析稳定性分析 AMMI模型

植物几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶及其协同抗病性研究进展

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农业生物技术学报 2022年第7期30卷 1394-1411页

作者：陈燕玲岑光莉孙婷婷尤垂淮阙友雄苏亚春福建农林大学农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福建农林大学生命科学学院

植物几丁质酶(chitinase)和β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-glucanase)能够水解病原菌细胞壁的主成分几丁质、β-1,3-葡聚糖和肽聚糖，有效抑制病原菌的生长，是植物防御系统中的两个重要的防卫因子。此外，两者还具有协同抑菌作用，被广泛应... 详细信息

植物几丁质酶(chitinase)和β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-glucanase)能够水解病原菌细胞壁的主成分几丁质、β-1,3-葡聚糖和肽聚糖，有效抑制病原菌的生长，是植物防御系统中的两个重要的防卫因子。此外，两者还具有协同抑菌作用，被广泛应用于植物抗病基因工程。本文通过阐述植物几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的结构、分类、生物学特性、表达调控机制及两者之间的协同抗病作用研究进展，为系统了解植物几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的作用模式以及植物抗病遗传改良提供参考资料。

关键词：几丁质酶 β-1,3-葡聚糖酶结构特点功能特性协同抗病作用

甘蔗类质子梯度调节蛋白基因的生物信息学及表达分析

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分子植物育种 2022年第9期20卷 2876-2884页

作者：黄宁范金燕赖洁玲刘秦阙友雄朱宇林凌辉玉林师范学院农学院玉林537000 福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心福州350002

PGR5(Proton gradient regulation 5)/PGRL1(Proton gradient regulation like 1)介导的环式电子传递(cyclic electron transfer,CET)在高等植物调节光合作用、缓解光抑制过程中起着重要作用。目前,在甘蔗(Saccharum spp.)中还未见关于PGRL1的研究。本研究克隆得到一个甘蔗ScPGRL1基因(GenBank accession number:MT747432),生物信息分析结果显示,ScPGRL1包含一个983 bp的完整开放阅读框,编码327个氨基酸的不稳定酸性蛋白。ScPGRL1蛋白主要由无规则卷曲、α-螺旋和延伸链组成,具有ATP合酶活性位点、肽配体结合位点和两个跨膜区。系统进化树分析表明,甘蔗ScPGRL1与高粱和玉米PGRL1在系统发育分支中距离最近,且“GPRCS”氨基酸序列及PGRL1蛋白的两个跨膜区在植物进化过程中保守。亚细胞定位结果表明,ScPGRL1定位于细胞膜和叶绿体。实时荧光定量PCR分析表明,ScPGRL1基因在茉莉酸甲酯胁迫下被显著诱导表达,在双氧水胁迫下被显著抑制表达。本研究为深入研究ScPGRL1基因的功能和作用模式奠定了基础。

关键词：甘蔗 PGRL1 生物信息学光抑制亚细胞定位

甘蔗品种主要性状的基因型与环境及其互作效应分析

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热带亚热带植物学报 2012年第5期20卷 445-454页

作者：罗俊张华阙友雄福建农林大学农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福州350002 国家甘蔗产业技术研发中心福州350002

用AMMI模型双标图对国家第六轮甘蔗品种区域试验5个试点的12个甘蔗品种试验数据进行分析,研究甘蔗区试中不同品种的产量稳定性问题。结果表明,参试品种的6个产量性状在品种间和地点间差异显著,品种与地点的互作效应差异显著;FN30、YG16... 详细信息

用AMMI模型双标图对国家第六轮甘蔗品种区域试验5个试点的12个甘蔗品种试验数据进行分析,研究甘蔗区试中不同品种的产量稳定性问题。结果表明,参试品种的6个产量性状在品种间和地点间差异显著,品种与地点的互作效应差异显著;FN30、YG16蔗茎产量和含糖量高,稳定性强,属于高产、稳产性较好的品种。AMMI模型很好地解释了甘蔗品种产量性状的基因型效应、环境效应和GE互作效应。

关键词：甘蔗双标图稳定性分析品种适应性 AMMI模型

黑穗病对甘蔗根际微生态的影响及其拮抗细菌的筛选

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黑穗病对甘蔗根际微生态的影响及其拮抗细菌的筛选

中国植物病理学会2023年学术年会

作者：张靖曹月刘俊鸿杨靖涛阙友雄尤垂淮罗俊福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福建农林大学生命科学学院

黑穗病是甘蔗生产上最主要的真菌病害之一,能造成蔗茎产量严重损失、糖分降低和品质变劣。目前,响应甘蔗黑穗病菌(Sporisorium scitamineum)胁迫的根际土壤微生态变化的研究鲜见报道。本研究利用高通量测序对新植和宿根一年种植的健康... 详细信息

黑穗病是甘蔗生产上最主要的真菌病害之一,能造成蔗茎产量严重损失、糖分降低和品质变劣。目前,响应甘蔗黑穗病菌(Sporisorium scitamineum)胁迫的根际土壤微生态变化的研究鲜见报道。本研究利用高通量测序对新植和宿根一年种植的健康蔗株和发病蔗株的根际土壤微生物群落结构和功能多样性进行比较,并利用稀释平板法等分离、筛选和验证拮抗黑穗病菌的细菌。结果显示,健康蔗株与发病蔗株的β-多样性具有显著差异,蔗株发病后显著富集了功能菌属Pedomicrobium、Alkaliphilus和有害菌属Candida、Thanatephorus。其中,Sproisorium是富集于宿根季发病蔗株中最显著的关键致病真菌菌属。基于微生物功能预测,发现与病害胁迫密切相关的精氨酸和脯氨酸代谢通路在发病后积极响应。此外,本研究共分离到18株拮抗细菌,综合防效最佳的为洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderia cepacia) RH33,其不仅对甘蔗黑穗病菌、叶枯病菌和白条病菌有抑制作用,还能促进苗期甘蔗的生长。总的来说,黑穗病对甘蔗根际微生物群落结构有影响,进一步研究可培养微生物的生防功能,有助于提供甘蔗黑穗病高效防治的方法。

关键词：甘蔗黑穗病根际微生态高通量测序拮抗细菌生物防治

来源： cnki会议评论

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甘蔗杂交后代主要经济性状的变异分析

中国生态农业学报 2004年第4期12卷 64-67页

作者：许莉萍阙友雄福建农林大学甘蔗研究所农业部甘蔗生理生态与遗传改良重点实验室福州350002

对用于构建甘蔗抗黑穗病基因连锁标记群体 15 0个杂交后代的追踪研究结果表明 ,其株高、茎径、锤度、有效茎数、蔗茎重和锤重 6个主要经济性状变异系数为 9.92 %～ 39.6 8% ,其中丛蔗茎重变异系数最大 ,锤度变异系数最小。有性和单系世... 详细信息

对用于构建甘蔗抗黑穗病基因连锁标记群体 15 0个杂交后代的追踪研究结果表明 ,其株高、茎径、锤度、有效茎数、蔗茎重和锤重 6个主要经济性状变异系数为 9.92 %～ 39.6 8% ,其中丛蔗茎重变异系数最大 ,锤度变异系数最小。有性和单系世代 6个性状间两两相关分析表明 ,除茎径与有效茎数间呈显著负相关 ,茎径与锤度间相关系数很小外 ,其余均呈正相关且相关系数值较大 ,其中仅锤度与有效茎数间相关性 2个世代均达显著水平 ,株高与茎径、株高与有效茎数间显著相关仅出现于单系世代 ;6个性状的 2个世代值存在显著差异 ,同一性状在世代间相关性均达显著水平。并指出不同世代的选择策略。

关键词：世代有效茎数性状杂交后代株高甘蔗茎重主要经济最大正相关