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甘蔗TAD1(ScTAD1)的克隆与表达分析

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中国农业科学 2017年第9期50卷 1571-1581页

作者：李旭娟字秋艳李纯佳刘洪博林秀琴徐超华陆鑫毛钧刘新龙云南省农业科学院甘蔗研究所/云南省甘蔗遗传改良重点实验室

【目的】Tillering and Dwarf 1（TAD1）是植物株型发育的重要调控基因,该基因与腋芽的形成发育密切相关。获得甘蔗TAD1（ScTAD1）并预测其结构和功能,分析其在甘蔗不同组织部位、不同发育阶段腋芽中及在用生长素（IAA）和细胞分裂素（6... 详细信息

【目的】Tillering and Dwarf 1（TAD1）是植物株型发育的重要调控基因,该基因与腋芽的形成发育密切相关。获得甘蔗TAD1（ScTAD1）并预测其结构和功能,分析其在甘蔗不同组织部位、不同发育阶段腋芽中及在用生长素（IAA）和细胞分裂素（6-BA）处理后的蔗苗非伸长茎梢部的表达情况,以期为ScTAD1的功能分析及其在甘蔗产量分子辅助育种中的利用奠定理论基础。【方法】采用电子克隆技术并结合反转录PCR（reverse transcription PCR,RT-PCR）,c DNA末端快速扩增（rapid-amplification of c DNA ends,RACE）等技术获得ScTAD1的c DNA全长,然后利用生物信息学方法对其序列结构、功能、同源性进行分析;再使用实时荧光定量PCR（real-time fluorescent quantitative PCR,q PCR）技术对该基因在甘蔗品种ROC22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）及叶片分别喷施IAA和6-BA不同时间点幼苗非伸长茎梢部的表达特征进行分析。【结果】获得ScTAD1的c DNA全长（Gen Bank登录号为KX611166）,序列分析发现其包含1个1 560 bp的完整开放阅读框,编码519个氨基酸残基,其编码蛋白分子量为55.57 k D,理论等电点p I为9.16。保守结构域分析表明ScTAD1包含7个WD40重复序列的保守结构域;信号肽预测结果表明ScTAD1蛋白不存在信号肽,为非分泌蛋白;三级结构预测表明ScTAD1与二穗短柄草（XP;03558934.1）、玉米（XP;08650376.1）和水稻（AAN74839.1）相关同源蛋白三级结构高度相似,且与高粱假定蛋白（XP;02468612.1）亲缘关系最近。q PCR分析结果表明ScTAD1在甘蔗根、茎、叶、分蘖芽、叶鞘、生长点等不同组织部位均有表达,其中在分蘖芽中的表达量最高,其次为叶和叶鞘,根中表达较弱;不同发育阶段甘蔗腋芽中,ScTAD1在幼嫩腋芽中表达最高;叶片喷施植物激素IAA和6-BA 36 h后该基因表达开始升高,但喷施6-BA 48 h后表达又回落到未处理水平,表明这两类激素对ScTAD1表达有调控作用。【结论】成功从ROC22中获得ScTAD1的c DNA序列,该基因在甘蔗不同组织部位均有表达,其中分蘖芽中表达量最高;推测ScTAD1可能在甘蔗腋芽形成发育早期发挥作用,其表达水平受生长素和细胞分裂素调控。

关键词：甘蔗腋芽 TAD1 克隆表达分析

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干旱胁迫下割手密根系转录组差异表达分析

中国农业科学 2017年第6期50卷 1167-1178页

作者：刘洪博刘新龙苏火生陆鑫徐超华毛钧林秀琴李纯佳李旭娟字秋艳云南省农业科学院甘蔗研究所/云南省甘蔗遗传改良重点实验室

【目的】探明云南割手密82-114受干旱胁迫的内在分子机制,挖掘与抗旱密切相关的功能基因,提高割手密抗旱基因的研究与利用。【方法】以干旱胁迫24、48和72 h的云南割手密82-114的根系进行Illumina Hi Seq TM 4000高通量转录组测序分析,... 详细信息

【目的】探明云南割手密82-114受干旱胁迫的内在分子机制,挖掘与抗旱密切相关的功能基因,提高割手密抗旱基因的研究与利用。【方法】以干旱胁迫24、48和72 h的云南割手密82-114的根系进行Illumina Hi Seq TM 4000高通量转录组测序分析,将组装得到的Unigene分别与Swiss-Prot、Nr、KOG、Pfam和KEGG数据库进行比对,利用RPKM来衡量各样本间的基因表达丰度,以FDR≤0.05和|log2 fold change|≥1来评估样本间的差异表达基因,通过Gene Ontology(GO)数据库、KEGG pathway数据库对不同干旱胁迫样本差异表达基因的功能和参与的调控路径进行分析。【结果】未胁迫处理的CK与胁迫24、48和72 h后的样本转录组分别检测到134 724、130 368、133 564和131 321个表达基因,与CK相比,各胁迫样本显著上调(或下调)的差异表达基因分别有3 061(1 302)、2 304(2 841)和3 236(2 525)个;以FDR值=0为筛选条件,3个样本的极显著差异表达基因主要参与转录激活、水分运输、DNA结合、ATP结合及细胞膜、跨膜运输和防御反应等有关代谢活动。GO富集分析表明:3个胁迫处理的样本在生物学途径中富集最多的类别并不完全相同,其中,胁迫24 h与48 h的样本富集最多的类别是与DNA依赖型转录和转录调节子相关的基因,胁迫72 h样本富集最多的类别是与翻译相关的基因;而在细胞组件和分子功能中,3个胁迫样本富集最多的基因类别均是与内在的膜、核和ATP结合相关的基因。KEGG富集分析表明:胁迫24 h的样本有2 248个差异表达基因参与了107条代谢途径,胁迫48 h的样本有2 114个差异表达基因参与了130条代谢途径,胁迫72 h的样本有2 392个差异表达基因参与了144条代谢途径;经KEGG显著性富集分析,筛选到鞘糖脂生物合成途径、MAP激酶信号途径和ABC转运蛋白等与非生物胁迫或逆境相关。【结论】获得3个干旱胁迫样本与CK样本间差异表达基因的变化及其功能信息,发现参与云南割手密82-114干旱胁迫响应相关的细胞外信号调节激酶、磷脂酶D、β-氨基己糖苷酶和ATP结合盒B亚族(MDR/TAP)-1等,获得在整个干旱胁迫时期稳定上调表达基因70个,稳定下调表达基因11个,通过同源基因序列的比对分析,阐明这些基因在各自的代谢通路中被强烈诱导或抑制表达,显示与干旱胁迫存在密切关系。

关键词：割手密干旱转录组差异表达基因

AA野生种花生Ty1-copia类反转座子RT基因的克隆与序列分析

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广西植物 2022年第1期42卷 100-112页

作者：蔡铁城刘俊仙张冲刘菁阳太亿蒋菁贺梁琼韩柱强唐荣华庄伟建熊发前福建农林大学植物保护学院福州350002 广西农业科学院经济作物研究所南宁530007 广西农业科学院甘蔗研究所/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/广西甘蔗遗传改良重点实验室南宁530007

该研究旨在克隆Ty1-copia类反转录转座子RT(reverse transcriptase)基因,为分离花生属Ty1-copia类反转录转座子全长序列和研究其功能提供序列基础。根据RT基因的保守区设计简并引物,以两份AA染色体组野生种花生Arachis duranensis为试材... 详细信息

该研究旨在克隆Ty1-copia类反转录转座子RT(reverse transcriptase)基因,为分离花生属Ty1-copia类反转录转座子全长序列和研究其功能提供序列基础。根据RT基因的保守区设计简并引物,以两份AA染色体组野生种花生Arachis duranensis为试材,利用PCR扩增其基因组DNA,回收、克隆和测序目的条带后,对所获得序列进行生物信息学分析。结果表明:(1)目的条带大小约为260 bp,分别从两份野生种花生材料中克隆到41条和27条RT基因序列,68条序列的长度变化范围为256~270 bp,AT所占比例范围为55.86%~68.42%,AT与GC比例范围为1.27~2.17,核苷酸序列间相似性范围为49.8%~99.2%,存在较高异质性。(2)68条序列被分为6个家族,家族Ⅰ和Ⅳ为主要家庭。(3)68条序列中的19条发生了无义突变,***(PI219823)要比***(PI262133)的无义突变率高。(4)氨基酸序列间相似性为4.7%~100%,呈现高度异质性。(5)各家族中代表序列的蛋白质三级结构在整体构型上一致,但在螺旋结构数、折叠结构数、转角数和氢键数上存在较大差别。(6)序列间保守基序总体一致,但也存在一定变异,呈现一定异质性;系统进化树将68条序列分为10类,大部分序列都聚在A和B两大类中。(7)另有部分AA染色体组野生种花生的RT基因序列与其他物种植物的RT基因序列亲缘关系较近,推测不同物种植物间可能发生过Ty1-copia类反转录转座子的横向传递。该研究为花生属基于Ty1-copia类反转录转座子的新分子标记开发和应用奠定基础。

关键词：花生 Ty1-copia 类反转录转座子反转录酶野生种异质性

基于农艺性状分级对317份甘蔗种质资源的评价

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中国农业科学 2019年第4期52卷 602-615页

作者：赵勇赵培方胡鑫赵俊昝逢刚姚丽赵丽萍杨昆覃伟夏红明刘家勇云南省农业科学院甘蔗研究所/云南省甘蔗遗传改良重点实验室

【目的】采用重要农艺性状快速分级的方法对甘蔗种质资源进行评价,为种质资源的进一步精准评价和杂交利用提供参考。【方法】基于大田试验,在成熟期选择株高、茎径、有效茎、叶部病害程度(花叶病、锈病、褐条病等叶部病害田间自然发病... 详细信息

【目的】采用重要农艺性状快速分级的方法对甘蔗种质资源进行评价,为种质资源的进一步精准评价和杂交利用提供参考。【方法】基于大田试验,在成熟期选择株高、茎径、有效茎、叶部病害程度(花叶病、锈病、褐条病等叶部病害田间自然发病的综合反映)和总体生势等5个重要农艺性状,对317份国内外甘蔗种质资源(2重复)进行分级评价。每个性状分为5级,其中株高以1级为最高,依次递减,5级最矮;同理,茎径以1级最粗,5级最细;有效茎以1级最多,5级最少;总体生势以1级最好,5级最差;叶部病害以1级为无或轻,5级最严重。各性状分级由分级小组成员共同完成。基于农艺性状分级数据,采用方差、广义遗传力、主成分、聚类和判别分析等统计方法,对317份种质资源进行综合评价分析,筛选农艺性状表现优良的种质资源。并在此基础上,采用一次旋光法,对筛选出的优良种质资源甘蔗糖分进行评价。【结果】方差和广义遗传力分析结果表明,317份甘蔗种质各个农艺性状指标分级数据间均存在极显著差异(P遗传力在0.61—0.72,其中广义遗传力最高为茎径(0.72),最低为株高(0.61)。主成分分析结果表明,5个农艺性状可简化为1个主成分因子,即5个农艺性状的综合叠加,且此主成分所提供的信息占全部信息量的63.57%,特征根显著高于其他主成分的特征根之和。基于主成分结果,对317份种质进行聚类分析,将其划分为5类,第Ⅰ类包含20份种质,第Ⅱ类包含97份,第Ⅲ类包含82份,第Ⅳ类包含80份,第Ⅴ类包含38份;农艺性状表现以第Ⅰ类和第Ⅱ类的117份种质资源最优(占全部种质数的36.91%)。聚类结果的逐步判别分析显示,平均判对概率为95.85%。聚类结果充分体现了种质资源在田间试验中的实际表现。基于农艺性状聚类分析结果,对第Ⅰ类和第Ⅱ类共计117份种质的甘蔗糖分进行评价。结果显示,117份种质11月至翌年3月平均蔗糖分在5.0%—17.10%,最高为云蔗09-1601(17.1%),最低为CP79-318(5.0%)。平均蔗糖分15.0%以上的种质有43份,其中有11份超过16.0%。【结论】株高、茎径、有效茎、叶部病害程度和总体生势等是反映甘蔗种质资源田间表现的重要农艺性状指标。基于重要农艺性状快速分级的方法可以作为大量甘蔗种质资源评价的另一途径。

关键词：甘蔗种质资源分级数据广义遗传力主成分分析聚类分析

干旱条件下甘蔗宿根性评价及其关键影响因子分析

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甘蔗糖业 2023年第3期52卷 22-27页

作者：覃伟杨昆赵丽萍赵勇张静吴才文赵培方刘家勇姚丽任生林毛钧陈建国赵俊云南省农业科学院甘蔗研究所/云南甘蔗遗传改良重点实验室云南开远661699

为深入分析干旱条件下影响甘蔗宿根性评价的关键影响因子,以国家第13轮区试的甘蔗品种为研究材料,采用宿根力评价方法对来自全国各地的13个甘蔗品种1新2宿试验在自然干旱条件下的宿根性进行评价,并分析其关键影响因子。分析结果表明:①... 详细信息

为深入分析干旱条件下影响甘蔗宿根性评价的关键影响因子,以国家第13轮区试的甘蔗品种为研究材料,采用宿根力评价方法对来自全国各地的13个甘蔗品种1新2宿试验在自然干旱条件下的宿根性进行评价,并分析其关键影响因子。分析结果表明:①干旱条件下,宿根蔗表现不如新植蔗,参试品种间的株高、茎径、单茎重、有效茎数和蔗茎产量存在极显著差异,除参试品种有效茎数宿根力中有多个品种大于100%和中蔗1号茎径宿根力大于100%外,所有参试品种株高、茎径、单茎重、蔗茎产量4个性状的宿根力均小于100%;②宿根蔗单茎重的降低是影响宿根蔗产量的最关键因素;③由于受环境、气候条件、管理水平等因素影响,采用宿根力评价甘蔗宿根性时不能以宿根力是否大于100%来直接界定宿根性强弱,而是应设置对照品种,品种宿根力在大于对照的前提下,宿根力的值越大,品种的宿根性越强。

关键词：甘蔗干旱宿根力宿根性评价影响因子

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法国甘蔗种质资源遗传多样性的AFLP分析

中国糖料 2023年第1期45卷 14-19页

作者：昝逢刚吴转娣吴才文赵勇赵丽萍覃伟胡鑫刘家勇云南省农业科学院甘蔗研究所/云南省甘蔗遗传改良重点实验室云南开远661699

甘蔗种质的遗传多样性研究,能为种质的杂交和创新利用提供参考。本研究对43份法国甘蔗种质开展遗传多样性分析,用10对AFLP引物总计扩增出1222条带,多态性条带为891条,多态性条带比率为72.91%。43份法国甘蔗种质间的相似性系数平均为0.8... 详细信息

甘蔗种质的遗传多样性研究,能为种质的杂交和创新利用提供参考。本研究对43份法国甘蔗种质开展遗传多样性分析,用10对AFLP引物总计扩增出1222条带,多态性条带为891条,多态性条带比率为72.91%。43份法国甘蔗种质间的相似性系数平均为0.809,最小是0.721,最大是0.880。每个位点的多态信息量是0.182,有效等位基因数是1.304,多样性指数是0.283。聚类结果显示在相似性系数0.78处切割时,可划分为2个类群,第Ⅰ类群包括‘FR97-047’、‘FR93-1066’、‘FR96-245’、‘FR97-053’、‘FR93-910’、‘FR93-316’、‘FR97-164’和‘FR93-697’;第Ⅱ类群有35份种质。43份法国甘蔗种质亲缘关系较近,遗传多样性并不丰富。

关键词：甘蔗种质资源 AFLP 遗传多样性

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甘蔗不同堆放时间对红糖品质的影响

甘蔗糖业 2022年第5期51卷 58-65页

作者：杨柳王智能杨婷尚试雄崔杰沈石妍云南省农业科学院甘蔗研究所/云南省甘蔗遗传改良重点实验室云南开远661699

为了解甘蔗不同堆放时间对红糖的品质的影响,通过在不同堆放时间,对2种甘蔗(柳城03-1137和ROC21)的蔗汁及红糖的蔗糖分、还原糖分、蛋白质含量、游离氨基酸总量、多酚含量、pH值及红糖水分、色泽、感官评定、硬度指标进行分析研究。ROC2... 详细信息

为了解甘蔗不同堆放时间对红糖的品质的影响,通过在不同堆放时间,对2种甘蔗(柳城03-1137和ROC21)的蔗汁及红糖的蔗糖分、还原糖分、蛋白质含量、游离氨基酸总量、多酚含量、pH值及红糖水分、色泽、感官评定、硬度指标进行分析研究。ROC21制成的红糖蔗糖分随着堆放时间的延长逐渐下降,其中0~10天时下降率最高,还原糖分上升较多;在堆放时间5~10天时硬度变化最大,口感由硬变绵柔温润。柳城03-1137较ROC21变化较小,糖分转化慢。2个品种甘蔗汁和红糖游离氨基酸总量差异显著,多酚含量随着堆放时间的延长,呈增加的趋势。工厂想要绵柔温润的红糖,需控制其硬度在8000 g以下,蔗糖分80%左右,还原糖分10%以上为宜。在合适的时间,选择糖分转化较快的甘蔗品种优先入榨,且最长堆放时间不超过20天。

关键词：甘蔗红糖硬度还原糖

国家糖料体系区试示范甘蔗新品种(系)病情调查与抗性分析

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中国糖料 2022年第2期44卷 58-63页

作者：李银煳李婕覃伟王晓燕张荣跃赵俊单红丽李文凤黄应昆云南省农业科学院甘蔗研究所/云南省甘蔗遗传改良重点实验室云南开远661699

甘蔗生产存在土壤长期连作、种苗无性繁殖连作、宿根栽培连作等固有特性,蔗区气候复杂多变,加之生长期长达一年之久,历经春夏秋冬四季,病多虫多侵染时间长,灾害性病虫常发重发,使甘蔗受损极为严重。筛选和培育抗病品种是解决病害最经济... 详细信息

甘蔗生产存在土壤长期连作、种苗无性繁殖连作、宿根栽培连作等固有特性,蔗区气候复杂多变,加之生长期长达一年之久,历经春夏秋冬四季,病多虫多侵染时间长,灾害性病虫常发重发,使甘蔗受损极为严重。筛选和培育抗病品种是解决病害最经济有效的根本途径。本研究对2020—2021年国家糖料体系开远综合试验站区试和示范48个甘蔗新品种(系)病情进行了系统调查,并采样检测3种花叶病病毒和Bru1基因,分析明确各新品种(系)对常见甘蔗灾害性病害的发病程度和Bru1基因分布状况,为甘蔗新品种合理布局与推广应用提供依据。结果表明:48个参试甘蔗新品种(系)100%感染花叶病,病株率在30%以上的多达29个,其中感染甘蔗花叶病毒(SCMV)无、感染高粱花叶病毒(SrMV)有16个,感染甘蔗线条花叶病毒(SCSMV)有48个;有20个发生黑穗病,以‘云蔗11-1204’、‘柳城09-15’、‘云蔗11-1074’、‘粤甘51号’发病较重,病株率分别为23.0%、20.0%、15.0%、11.0%;有37个发生褐条病、30个发生梢腐病、13个发生锈病、10个发生叶焦病、10个发生轮斑病、5个发生褐斑病,其中‘粤甘49号’、‘桂糖13-386’、‘海蔗28号’、‘粤甘52号’、‘中糖1301’、‘云瑞10-187’重度感染锈病,‘柳城09-19’、‘粤甘53号’、‘中糖1301’、‘中蔗13号’重度感染梢腐病,‘福农09-6201’、‘闽糖11-610’重度感染褐条病,‘闽糖11-610’重度感染叶焦病,‘云蔗11-3898’重度感染眼斑病,‘中蔗13号’重度感染轮斑病;有16个未检测到Bru1基因、有32个检测到Bru1基因。结果显示,甘蔗花叶病、黑穗病、褐条病、梢腐病、锈病是云南蔗区重要的灾害性病害,SCSMV是花叶病优势病毒,应给予高度关注,建议生产上合理使用调查明确的抗病新品种,不宜种植感病品种和加大淘汰感病主栽品种,从根本上控制病害流行成灾,增强防灾减灾夺丰收能力。

关键词：甘蔗新品种(系) 国家糖料体系区试示范病情调查抗性分析

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5个甘蔗新品系叶绿素荧光参数的比较

亚热带农业研究 2023年第4期19卷 247-253页

作者：俞华先安汝东刘家勇董立华桃联安经艳芬刘洪博云南省甘蔗遗传改良重点实验室/云南省农业科学院甘蔗研究所云南开远661699

[目的]比较了5个甘蔗新品系的光合生理特性,以期为高光效甘蔗亲本或种质的筛选和栽培提供理论依据。[方法]选择云蔗02588、云蔗14658、云蔗14599、云蔗17613和云蔗17637为参试新品系。采用手持便携式SPAD-502 Plus叶绿素仪、PAM-2500便... 详细信息

[目的]比较了5个甘蔗新品系的光合生理特性,以期为高光效甘蔗亲本或种质的筛选和栽培提供理论依据。[方法]选择云蔗02588、云蔗14658、云蔗14599、云蔗17613和云蔗17637为参试新品系。采用手持便携式SPAD-502 Plus叶绿素仪、PAM-2500便携式荧光仪测定参试品系叶片的叶绿素含量(SPAD值)、叶绿素荧光参数、单产及蔗糖产量。通过相关性分析、主成分分析、隶属函数法和灰色关联度分析对参试品系进行综合评价。[结果]5个品系的SPAD值和叶绿素荧光参数均存在显著或极显著差异。相关分析表明,初始荧光(F_(0))与最大荧光(F_(m))、潜在光化学效率(F_(v)/F_(0))与最大光化学效率(F_(v)/F_(m))呈极显著正相关;PSⅡ光能捕获效率(ΦPSⅡ)分别与光合量子产量[Y(Ⅱ)]和光化学淬灭系数(qP)呈极显著正相关,与非光化学淬灭系数(qN)呈显著负相关。主成分分析表明,前3个主成分累计贡献率达91.078%,代表了绝大部分数据的信息;灰色关联度分析表明,F_(m)、F_(0)、Y(Ⅱ)与单产的关联度最高,F_(0)、qN、Y(Ⅱ)与11月理论蔗糖产量关联度最高,ΦPSⅡ值和SPAD值与单产、11月理论蔗糖产量的关联度最低。[结论]在参试的5个甘蔗新品系中,云蔗17637和云蔗14599的光合生理综合评价优于其他3个品系,具有高产潜力,可作为优质的高光效亲本或种质。

关键词：甘蔗品系叶绿素荧光参数隶属函数法主成分分析