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彩色小麦色素性状遗传机理研究进展

麦类作物学报 2024年

作者：蔡岳宋昱李峰于章龙邱玉亮杨运良山西农业大学棉花研究所

彩色小麦富含花青素、蛋白质、维生素、叶酸、硒、锌、铁等营养成分,具有抗氧化、抗炎、抗癌、调节血糖、增强免疫、延缓衰老、预防心血管病等营养食疗功能,是功能营养优质小麦种质资源。常见的彩色小麦主要包括紫粒和蓝粒两大类。紫粒... 详细信息

彩色小麦富含花青素、蛋白质、维生素、叶酸、硒、锌、铁等营养成分,具有抗氧化、抗炎、抗癌、调节血糖、增强免疫、延缓衰老、预防心血管病等营养食疗功能,是功能营养优质小麦种质资源。常见的彩色小麦主要包括紫粒和蓝粒两大类。紫粒色素基因主要在种皮表达,为母性遗传模式;蓝粒色素基因主要在糊粉层表达,是花粉直感效应遗传模式。为深入理解彩色小麦的遗传和分子机理、了解相关研究的前沿进展,本文从彩色小麦中色素积累的遗传特征、染色体定位、遗传作图、分子克隆和机理研究等方面进行全面的回顾和综述,探讨彩色小麦遗传改良的相关问题。

关键词：彩色小麦蓝色糊粉层紫色果皮遗传机理基因挖掘

陆地棉HD-Zip家族全基因组鉴定及响应非生物胁迫的表达分析

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生物技术通报 2024年第2期40卷 130-145页

作者：吴翠翠肖水平山西农业大学棉花研究所运城044000 江西省经济作物研究所南昌330000 棉花生物育种与综合利用全国重点实验室安阳455000

【目的】HD-Zip(Homeodomain and Leucine zipper)家族是植物特有的转录因子家族之一,在植物的生长发育、逆境响应中发挥重要作用。从陆地棉全基因组范围内鉴定GhHDZ基因家族成员,分析相关基因表达特点,为后续深入研究提供支撑。【方法... 详细信息

【目的】HD-Zip(Homeodomain and Leucine zipper)家族是植物特有的转录因子家族之一,在植物的生长发育、逆境响应中发挥重要作用。从陆地棉全基因组范围内鉴定GhHDZ基因家族成员,分析相关基因表达特点,为后续深入研究提供支撑。【方法】利用生物信息学方法从陆地棉TM-1基因组中鉴定出GhHDZ基因家族成员,并对其理化特性、系统进化关系、染色体定位、基因复制、基因结构和启动子区顺式作用元件等进行分析。利用转录组数据结合实时定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction, RT-qPCR)分析GhHDZ家族基因在不同非生物胁迫下的表达模式。采用烟草瞬时转化法检测目标蛋白的亚细胞定位情况,通过转基因过表达方法验证目标基因功能。【结果】在陆地棉基因组中共鉴定到205个GhHDZ基因,系统发育分析将GhHDZ家族划分为4个亚组。片段复制是GhHDZ基因家族进化的主要原因,且该基因家族经历了强烈的纯化选择。在转录组分析基础上,对其中10个GhHDZ基因在4种非生物胁迫下的RT-qPCR鉴定分析表明,GhHDZ12、GhHDZ46、GhHDZ119正向响应冷胁迫,GhHDZ15、GhHDZ188负向响应冷胁迫;GhHDZ15、GhHDZ46、GhHDZ50、GhHDZ76、GhHDZ116、GhHDZ146、GhHDZ176、GhHDZ188正向响应热胁迫;GhHDZ15、GhHDZ50、GhHDZ76、GhHDZ116、GhHDZ119、GhHDZ146、GhHDZ176、GhHDZ188正向响应盐胁迫;GhHDZ12、GhHDZ15、GhHDZ50、GhHDZ116、GhHDZ119、GhHDZ176、GhHDZ188正向响应干旱胁迫,GhHDZ76负向响应干旱胁迫,且发现上述基因对各种胁迫的响应时间各有差异。进一步对GhHDZ146的功能研究发现,该基因定位于细胞核,在拟南芥中异源过表达显著增强了对盐胁迫的耐受性。【结论】在全基因组范围内从陆地棉中系统鉴定出205个GhHDZ家族成员。不同基因对各种胁迫的响应不一,且表达模式存在差异。GhHDZ146对盐胁迫具有正向响应功能。

关键词：陆地棉 GhHDZ基因家族系统进化非生物胁迫表达模式

基于GYT双标图综合评价黄河流域中熟杂交棉花区域试验品种

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作物学报 2024年

作者：李超付小琼中国农业科学院棉花研究所/棉花生物育种与综合利用全国重点实验室华北作物改良与调控国家重点实验室/河北省作物种质资源实验室/华北作物种质资源研究与利用教育部重点实验室/河北农业大学

对黄河流域中熟杂交棉花区域试验参试品种进行分析和评价，可以为品种合理布局和品种性状改良提供科学依据。本研究利用GYT双标图对2022—2023年黄河流域30个参试品种的产量、品质、农艺性状、抗病性进行综合评价，深入分析皮棉产量与... 详细信息

对黄河流域中熟杂交棉花区域试验参试品种进行分析和评价，可以为品种合理布局和品种性状改良提供科学依据。本研究利用GYT双标图对2022—2023年黄河流域30个参试品种的产量、品质、农艺性状、抗病性进行综合评价，深入分析皮棉产量与铃重、单株铃数、霜前花率、衣分、第一果枝节位、果枝数、生育期、株高、子指、纤维长度、断裂比强度、马克隆值、伸长率、整齐度、枯萎病指数、黄萎病指数等性状的组合水平，联合方差分析结果表明，2年试验中所有性状的基因型效应和环境效应均达到了极显著水平，大部分基因型与环境互作效应达到了显著或极显著水平，同时大部分互作效应平方和占比总变异平方和比例大于基因型效应。筛选出中棉所9B07等产量-性状组合优良的品种，比对照品种中棉所9711适应性更广、丰产性更好，具有较高的应用推广价值。GYT双标图比GT双标图具有解释的变异比例更高、拟合度更好、分析结果可信度更高等优点，可以更加直观展示参试品种特点，为我国作物品种多性状综合评价提供参考。

关键词：棉花 GT双标图 GYT双标图产量-性状组合

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一种鉴别栽培柿品种SNP标记的新方法

生物技术通报 2024年第1期40卷 160-167页

作者：梁晋军朱溯远张宇琴张鹏飞温鹏飞杨运良山西农业大学园艺学院太谷030801 山西农业大学棉花研究所运城044000

【目的】为了鉴别栽培柿品种间的遗传差异,开发一种基于核糖体DNA内转录间隔区(nrDNA internally transcribed spacer)序列简单、高效的SNP分子标记新方法,为种质的收集、利用及推广应用提供参考。【方法】以18种六倍体栽培柿品种叶片... 详细信息

【目的】为了鉴别栽培柿品种间的遗传差异,开发一种基于核糖体DNA内转录间隔区(nrDNA internally transcribed spacer)序列简单、高效的SNP分子标记新方法,为种质的收集、利用及推广应用提供参考。【方法】以18种六倍体栽培柿品种叶片为试材,对其ITS区进行扩增测序,并分析序列差异,最后用Sau96 I限制性内切酶对151处杂合位点进行酶切验证。【结果】18份柿品种ITS长度均为730 bp,共存在6个杂合位点,分别在151、168、205、278、279和622 bp处。六倍体柿杂合位点处碱基峰图面积比例存在一定的规律,即C∶T=2∶1、C∶T=1∶1、C∶T=1∶2和A∶G=1∶1,利用出现的杂合位点及其峰图面积比例规律差异将18份栽培柿品种分成11类。【结论】151处位点的酶切结果验证了酶切产物浓度与峰图面积比例一致。这种基于nrDNAITS序列SNP分子标记的新方法能将18份栽培柿品种分成11类。

关键词：栽培柿 nrDNAITS SNP 杂合位点遗传差异

62份葡萄种质资源果实香气物质遗传多样性分析

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植物遗传资源学报 2024年第7期25卷 1092-1105页

作者：王环许艺凡张江妹李凤马小河黄丽萍王敏荀志丽赵旗峰山西农业大学园艺学院晋中030800 山西农业大学果树研究所/果树种质创制和利用山西省重点实验室太原030031

为了探究葡萄种质资源果实香气成分的遗传多样性,以62份葡萄种质资源作为试验材料,采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术检测样品中的挥发性物质,进行显著性分析。鉴定葡萄种质资源幼叶上表面颜色、幼叶上表面光泽、幼叶花青素... 详细信息

为了探究葡萄种质资源果实香气成分的遗传多样性,以62份葡萄种质资源作为试验材料,采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术检测样品中的挥发性物质,进行显著性分析。鉴定葡萄种质资源幼叶上表面颜色、幼叶上表面光泽、幼叶花青素着色和成熟果肉香味等8个农艺性状,将其与挥发性物质进行相关性分析,并进一步通过非度量多维尺度分析(NMDS,non-metric multidimensional scaling,stress种质资源中共检测到7类99种挥发性物质,主要是醇类、酯类和萜烯类,含量分别为13.83 mg/L、13.53 mg/L、8.99 mg/L。各类挥发性物质之间存在显著的差异。8个农艺性状与香气物质相关性分析结果显示,幼叶上表面颜色、上表面光泽、花青素着色、果皮颜色、果肉香味与萜烯类、酯类及酮类具有显著相关性。非度量多维尺度分析可以明显区分幼叶花青素着色极弱的种质和幼叶花青素着色中的种质。以变量投影重要性VIP(Variable importance in projection)>1,P研究结果可为改善浆果香气品质性状和葡萄种质资源的创新提供一定的理论参考。

关键词：葡萄种质资源农艺性状香气物质遗传多样性

燕麦全基因组SSR位点鉴定及多态性标记开发

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生物技术通报 2024年第2期40卷 120-129页

作者：陈凯凌武涛徐逸群高佳张美俊李欣贾举庆山西农业大学农学院太谷030801 山西农业大学杂粮种质资源创新与分子育种国家实验室(筹) 太原030031

【目的】了解燕麦基因组SSR位点分布情况并开发燕麦全基因组SSR标记,为燕麦皮裸基因克隆、遗传图谱构建、群体多样性分析等提供科学的参考依据。【方法】利用已公布的“三分三”裸燕麦参考基因组,通过TBtools软件对燕麦全基因组的SSR位... 详细信息

【目的】了解燕麦基因组SSR位点分布情况并开发燕麦全基因组SSR标记,为燕麦皮裸基因克隆、遗传图谱构建、群体多样性分析等提供科学的参考依据。【方法】利用已公布的“三分三”裸燕麦参考基因组,通过TBtools软件对燕麦全基因组的SSR位点进行检索并利用EXCEL和SPSS软件对检索数据分析其分布特征。根据检索结果设计引物,在构建的F_(2)遗传群体中小规模进行非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳验证,并克隆测序其有效性与真实性。【结果】在燕麦基因组中,SSR数量众多,类型丰富。全基因组共检索到828138个SSR位点,SSR平均密度为78.16个/Mb,平均距离为12.90 kb。单、双、三核苷酸重复类型占主导优势。基元重复次数主要集中在5次和6次,A/T、AG/CT和AAC/GTT重复基元为优势基元。燕麦基因组SSR位点呈现中度多态性,长度变化范围为11-1587 bp。并由此开发设计52对多态性引物在试验材料中进行扩增验证,在构建的遗传群体中均具有多态性。【结论】在“三分三”裸燕麦参考基因组中开发SSR引物有效可行,可以用于后续进一步试验研究。

关键词：燕麦皮裸 SSR标记引物开发多态性

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谷子萌发期耐盐种质鉴定及应用

植物科学学报 2024年第1期42卷 75-84页

作者：吕宗环韩康妮杜晓芬王智兰李禹欣连世超张林义王军山西农业大学谷子研究所山西省后稷实验室山西长治046011

本研究利用不同浓度NaCl溶液对10份谷子(Setaria italica L.)种质进行处理,通过分析其萌发期的相对发芽势、相对发芽率、相对芽长以及相对根长等4项指标,明确了适于谷子萌发期耐盐性鉴定的NaCl浓度为180 mmol/L。在该浓度下,利用主成分... 详细信息

本研究利用不同浓度NaCl溶液对10份谷子(Setaria italica L.)种质进行处理,通过分析其萌发期的相对发芽势、相对发芽率、相对芽长以及相对根长等4项指标,明确了适于谷子萌发期耐盐性鉴定的NaCl浓度为180 mmol/L。在该浓度下,利用主成分分析和聚类分析等方法,对180份种质资源进行了耐盐性综合评价和等级划分。结果显示,除相对发芽率和相对芽长之间相关性不显著以外,其余指标之间均呈极显著正相关;主成分分析结果表明,这4项指标可作为谷子耐盐性评价的重要指标;聚类分析结果将180份谷子种质分为极端耐盐、耐盐、盐敏感和极端盐敏感4类;进一步采用隶属函数进行综合评价,筛选到硷谷、衡谷12、齐头白、K-3606和晋谷20等5份极端耐盐种质材料。最后,在该浓度处理下,对黑枝谷×长农35号(极端盐敏感×耐盐)F7代重组近交系遗传群体进行了初步分析,发现40份株系耐盐性等级频率分布近似正态分布,表明该群体适宜耐盐QTL挖掘。研究结果说明,在180 mmol/L NaCl处理下,通过谷子萌发期相对发芽势、相对发芽率、相对芽长和相对根长等4个指标能较好地区分不同种质耐盐性的差异。

关键词：谷子盐胁迫萌发期综合评价

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山西小麦地方品种成株期抗旱性综合评价

植物遗传资源学报 2024年第10期 1648-1690页

作者：刘霞雷梦林王艳珍崔国庆黄蕊穆志新山西农业大学农业基因资源研究中心/农业农村部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室/作物遗传与分子改良山西省重点实验室

干旱是影响小麦生长发育的主要因素之一，筛选抗旱性优异的小麦种质，对抗旱性研究及抗旱种质资源利用具有重要意义。本研究于2018-2021年对373份山西小麦地方品种连续开展3年的田间成株期抗旱性鉴定，设置正常灌溉和干旱胁迫2个处理，... 详细信息

干旱是影响小麦生长发育的主要因素之一，筛选抗旱性优异的小麦种质，对抗旱性研究及抗旱种质资源利用具有重要意义。本研究于2018-2021年对373份山西小麦地方品种连续开展3年的田间成株期抗旱性鉴定，设置正常灌溉和干旱胁迫2个处理，测定株高、单株穗数、穗粒数、每穗小穗数、穗长、穗下节长、千粒重及单株产量8个性状，采用综合抗旱系数（CDC, comprehensive drought resistance coefficient）、抗旱性度量值（D, drought resistance comprehensive evaluation value）、加权抗旱系数（WDC, weight drought resistance coefficient）、相关性分析、频次分析、主成分分析、灰色关联度分析、隶属函数分析、聚类分析和逐步回归分析相结合的方法进行抗旱性评价。结果表明，干旱胁迫处理下8个性状的测定值均较正常灌溉处理明显降低。相关性分析发现8个性状的抗旱系数间均呈现一定的相关性。主成分分析将8个性状指标转换成5个主成分，累计方差贡献率达84.6%。基于CDC值、WDC值和D值，山西小麦地方品种抗旱性排序基本一致。根据D值利用聚类分析将373份材料划分为5类。逐步回归分析表明，D值与7个性状均显著相关，是较为可靠的抗旱性鉴定指标，并筛选出19份山西小麦地方种质，为小麦抗旱育种提供材料及理论基础。

关键词：小麦地方品种成株期抗旱性鉴定综合评价

东北春播区糜子核心种质的荧光微卫星标记鉴定

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作物学报 2024年第7期50卷 1728-1739页

作者：丁艺冰辛旭霞冯智尊郭娟曹越陈喜明王晓丹曹晓宁 SANTRA Dipak K 陈凌乔治军王瑞云山西农业大学农学院中国山西太谷030801 山西农业大学玉米研究所中国山西忻州034000 山西农业大学农业基因资源研究中心/农业农村部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室/杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室中国山西太原030031 内布拉斯加大学林肯分校农艺系小宗粮豆研究与推广中心美国内布拉斯加州斯克茨布拉夫69361

优异种质资源是糜子新品种选育和产业发展的基础。本研究以190份东北春播区糜子核心种质为材料,利用前期构建的SSR标记在5'端标注荧光,进行PCR扩增和毛细管电泳。根据毛细管电泳检测的片段有无采用“0/1”表示,利用ID Analysis4.0进行区... 详细信息

优异种质资源是糜子新品种选育和产业发展的基础。本研究以190份东北春播区糜子核心种质为材料,利用前期构建的SSR标记在5'端标注荧光,进行PCR扩增和毛细管电泳。根据毛细管电泳检测的片段有无采用“0/1”表示,利用ID Analysis4.0进行区分,使用PopGene、PowerMarker、MEGA、Structure、NTSYS进行遗传多样性分析。试验结果表明,3个荧光SSR标记组合(RYW3+RYW6+RYW28)可区分190份材料,共检测出等位变异73个,平均为24.3333;有效等位基因数(Ne)为5.4728(RYW3)~15.8922(RYW6),平均为9.6496;检出Shannon多样性指数(I)为2.0851(RYW3)~2.9457(RYW6),平均为2.4896;观测杂合度(Ho)为0.7529(RYW6)~0.9574(RYW28),平均为0.8876;期望观测杂合度(He)为0.8194(RYW3)~0.9398(RYW6),平均为0.8765;Nei’s基因多样性指数(Nei)为0.8173(RYW3)~0.9371(RYW6),平均为0.8741;多态性信息含量(PIC)为0.8656(RYW3)~0.9722(RYW6),平均为0.9198。基于UPGMA将190份资源划分为3个群组。基于Structure的遗传结构分析(K=3)将糜子核心种质分为3个类群,来源于东北地区的4个基因库(黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古的一部分)。基于主成分分析将材料分为4个类群,与地理来源一致。利用在线二维码技术(https://***/)构建了190份东北糜子核心种质的DNA分子身份证。

关键词：糜子东北春播区荧光微卫星标记毛细管电泳 DNA分子身份证