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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

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，设置正常灌水和干旱胁迫2个处理，测... 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，设置正常灌水和干旱胁迫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。干旱胁迫处理下，8个性状的测定值均较正常灌水处理明显降低。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个鉴定性状显著相关，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

燕麦SNP高密度遗传图谱构建及β-葡聚糖含量QTL定位

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作物学报 2024年第7期50卷 1710-1718页

作者：韩丽汤胜胜李佳胡海斌刘龙龙吴斌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新重点实验室山西太原030031 中国农业科学院作物科学研究所北京100081

β-葡聚糖是燕麦发挥保健作用的主要功能因子,提高其含量对优质燕麦生产有着重要意义。为促进高β-葡聚糖燕麦种质资源的有效利用和相关基因发掘,本研究以高β-葡聚糖品种夏莜麦和低β-葡聚糖品种赤38组配衍生的219个家系RIL8群体为材料... 详细信息

β-葡聚糖是燕麦发挥保健作用的主要功能因子,提高其含量对优质燕麦生产有着重要意义。为促进高β-葡聚糖燕麦种质资源的有效利用和相关基因发掘,本研究以高β-葡聚糖品种夏莜麦和低β-葡聚糖品种赤38组配衍生的219个家系RIL8群体为材料,利用重测序技术构建了包含21个连锁群,5032个bin标记的遗传连锁图谱,图谱总长2045.09 cM,平均图距0.42 cM。利用标准酶法和近红外法对4个环境的RIL群体家系β-葡聚糖含量进行测定,结合测定结果,利用完备区间作图法对β-葡聚糖含量进行QTL定位分析,结果显示不同环境条件下RIL群体β-葡聚糖含量呈正态分布,并出现超亲后代家系,4个环境下群体β-葡聚糖含量变异系数介于9.06%~16.63%之间。QTL定位检测到7个与燕麦β-葡聚糖含量相关的QTL,分布于2D、3D、4C和4D染色体上,其中贡献率最高为14.73%,在2个环境中检测到同一个QTL,其标记区间为Chr4C_mark8361257–Chr4C_mark8384831。研究结果将为燕麦β-葡聚糖分子标记辅助育种提供重要的理论依据。

关键词：燕麦 SNP 遗传图谱 β-葡聚糖 QTL定位

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山西谷子种质资源株高全基因组关联分析

作物学报 2024年

作者：阳世杰王华智潘怡敏黄蕊侯森秦慧彬穆志新王海岗山西农业大学农学院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

适宜的株高能够有效增强谷子养分利用效率和抗倒伏能力。本研究以313份山西谷子地方品种微核心种质为关联群体，在5个环境下调查谷子株高，对其进行全基因组深度重测序，数据质量控制后得到均匀分布于谷子9条染色体的3，160，066个SNP... 详细信息

适宜的株高能够有效增强谷子养分利用效率和抗倒伏能力。本研究以313份山西谷子地方品种微核心种质为关联群体，在5个环境下调查谷子株高，对其进行全基因组深度重测序，数据质量控制后得到均匀分布于谷子9条染色体的3，160，066个SNP标记，进行株高全基因组关联分析(GWAS)。共定位到8个与株高显著关联QTL位点，单个位点表型变异解释率为7.13%～12.08%。在8个稳定QTL位点上下游各25 kb的置信区间共发现40个候选基因，结合基因注释信息等筛选到6个候选基因主要参与激素合成、细胞分裂调控、信号转导和糖类物质代谢等途径，并通过单倍型分析发现Millet＿GLEAN＿10031852候选基因的一个优异单倍型Hap2可以有效降低株高。

关键词：谷子株高全基因组关联分析单倍型候选基因

基于55K SNP芯片的山西冬小麦种质资源遗传多样性分析

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中国农业科学 2024年第10期57卷 1845-1856页

作者：雷梦林刘霞王艳珍崔国庆穆志新刘龙龙李欣逯腊虎李晓丽张晓军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山西农业大学农学院/作物遗传与分子改良山西省重点实验室山西农业大学小麦研究所

【目的】分析山西省冬小麦种质资源的遗传多样性演变规律，为山西省小麦育种的亲本选配和品种选育提供更丰富多样的原始亲本材料。【方法】以山西省冬小麦323份地方品种和105份育成品种为自然群体，利用55K SNP芯片对428份自然群体进行... 详细信息

【目的】分析山西省冬小麦种质资源的遗传多样性演变规律，为山西省小麦育种的亲本选配和品种选育提供更丰富多样的原始亲本材料。【方法】以山西省冬小麦323份地方品种和105份育成品种为自然群体，利用55K SNP芯片对428份自然群体进行全基因组扫描，分析品种间的遗传多样性、遗传结构、主成分、遗传聚类及亲缘关系。【结果】SNP位点在21条染色体上的分布范围为329—1 639个，平均值为1 152个；7个部分同源群中的分布范围为2 154—3 852个，平均值约为3 456个；基因组的分布规律为：B基因组>A基因组>D基因组；基因组注释多态性标记，在基因间区分布最多，约占50%，分析表明，SNP位点在21条染色体、7个同源群和3个基因组上均有覆盖，但分布各异，多态性比率为45.60%。整个群体的平均观测杂合度（0.0185）均低于平均期望杂合度（0.4992），整个自然群体的香农-威纳指数和多态性信息含量的变化幅度不大。对比自然群体多样性各参数，发现群体的遗传多样性不高，育成品种的遗传多样性比地方品种略高。群体结构分析将群体分为2个类群，第Ⅰ类群307份材料，以地方品种为主；第Ⅱ类群121份材料，以育成品种为主。主成分和聚类分析均将自然群体分为5个类群，第Ⅰ类群品种间的遗传距离平均值为0.21831，变幅为0.00127—0.72461；第Ⅱ类群品种间的遗传距离平均值为0.14619，变幅为0.00038—0.76489；第Ⅲ类群品种间的遗传距离平均值为0.16521，变幅为0.00049—0.43033；第Ⅳ类群品种间的遗传距离平均值为0.17643，变幅为0.00118—0.60496；第Ⅴ类群品种间的遗传距离平均值为0.12039，变幅为0.00042—0.37032，可见，山西省冬小麦品种间的遗传距离变异幅度较大，但平均遗传距离值较低，聚类分群明显，类群中部分品种的遗传关系较近。经对比，第Ⅰ类群和第Ⅳ类群的平均遗传距离均要高于第Ⅱ类群、第Ⅲ类群和第Ⅴ类群，第Ⅰ类群和第Ⅳ类群的遗传距离变幅大于第Ⅲ类群和第Ⅴ类群，可知，育成品种的遗传距离普遍大于地方品种。【结论】利用55K SNP芯片对山西省冬小麦种质资源进行遗传多样性分析，明确了山西省冬小麦育成品种和地方品种在基因组层面上的遗传多样性分布特点，育成品种通过外源基因的导入有利于品种的遗传多样性提高，地方品种的遗传多样性相对较低，同时，极少数品种的亲缘关系呈两极分化，在后续利用时应合理地区分利用。

关键词：小麦地方品种育成品种遗传多样性 55K SNP

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基于表型性状和品质性状的苦荞核心种质构建

植物遗传资源学报 2024年

作者：马名川赵少迪胡传伟刘璋张丽君刘龙龙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山西农业大学农学院

本研究利用708份国内外苦荞资源的22个表型性状和3个品质性状数据，进行苦荞核心种质构建。通过比较遗传距离、取样方法、取样比例和聚类方法4个层面的不同组合策略优劣，确定了苦荞核心种质的最佳取样策略为“欧氏距离+多次聚类偏离度... 详细信息

本研究利用708份国内外苦荞资源的22个表型性状和3个品质性状数据，进行苦荞核心种质构建。通过比较遗传距离、取样方法、取样比例和聚类方法4个层面的不同组合策略优劣，确定了苦荞核心种质的最佳取样策略为“欧氏距离+多次聚类偏离度取样法+20%取样比例+最长距离法”，构建了包含141份苦荞资源的核心种质。核心种质和原始种质的均值差异百分率、方差差异百分率、极差符合率和变异系数变化率分别为 0、84%、97.60%和115.42%。比较核心种质与原始种质各性状的均值、方差、极值、变异系数、多样性指数和主成分对核心种质进行验证和评价，核心种质与原始种质在25个性状上的均值无显著差异，核心种质方差和变异系数大于原始种质，有更强的异质性，多样性指数t检验表明，核心种质与原始种质多样性指数在所有性状上差异均不显著；主成分检验表明，核心种质与原始种质均有8个主成分，累计贡献率分别为77.525%和76.191%，所构建核心种质能较好地代表原始种质，可作为苦荞种质资源收集保存和有效利用的依据。

关键词：苦荞表型性状品质性状核心种质

大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变的转录组分析

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生物技术通报 2024年第6期40卷 134-142页

作者：白志元徐菲杨午王明贵杨玉花张海平张瑞军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太原030031 山西农业大学农学院太谷030801

【目的】探索大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变在RNA水平上的分子机制,以期从育性转变的角度为大豆细胞质雄性不育的分子机理提供有价值的信息。【方法】以弱恢复型杂种F1(H3A×SXTH3)为研究对象,设置苗期短光照(植株育性不育... 详细信息

【目的】探索大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变在RNA水平上的分子机制,以期从育性转变的角度为大豆细胞质雄性不育的分子机理提供有价值的信息。【方法】以弱恢复型杂种F1(H3A×SXTH3)为研究对象,设置苗期短光照(植株育性不育)和正常光照(植株育性可育)处理,在盛花期分别采集不同大小的混合花芽进行转录组测序和RT-qPCR分析。【结果】筛选出3917个差异表达基因,苗期短光照处理后,2134个基因下调表达,1783个基因上调表达。对差异表达基因进行生物信息学分析,GO显著富集分析表明,碳水化合物代谢过程、跨膜转运活性和细胞外围等功能在育性转变中行使着主要生物学功能;KEGG通路显著富集分析表明,戊糖葡萄糖醛酸的相互转化、淀粉蔗糖代谢和植物昼夜节律等通路为育性转变的主要代谢通路。11个基因的RT-qPCR分析发现,大豆细胞质雄性不育相关基因和PPR基因参与了大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变过程。【结论】推测大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变与植物昼夜节律、PPR和大豆细胞质雄性不育相关的线粒体、花粉壁发育、碳水化合物代谢、糖转运和活性氧代谢等基因的异常表达相关,当昼夜节律通路的关键基因变化,引起PPR基因和大豆细胞质雄性不育相关基因的表达水平变化,将会发生育性转变。

关键词：大豆细胞质雄性不育杂种F1 育性转录组测序

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山西谷子种质资源表型性状鉴定及综合评价

核农学报 2024年第10期38卷 1887-1896,I0001-I0006页

作者：黄蕊阳世杰王杨冯链潘怡敏王海岗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山西太原030031 山西农业大学农学院山西晋中030801

由于山西不同生态区谷子种质资源的遗传变异规律尚不清楚,育种工作中其谷子资源难以被有效利用。为研究山西谷子种质资源表型性状的遗传多样性,以603份山西谷子种质资源为试验材料,于2018—2020年5个环境下鉴定其14个表型性状,进行正态... 详细信息

由于山西不同生态区谷子种质资源的遗传变异规律尚不清楚,育种工作中其谷子资源难以被有效利用。为研究山西谷子种质资源表型性状的遗传多样性,以603份山西谷子种质资源为试验材料,于2018—2020年5个环境下鉴定其14个表型性状,进行正态分布检验、相关性分析、主成分分析和聚类分析及综合评价。结果表明,各性状在不同环境下呈正态或偏正态分布。3年5点遗传多样性指数范围为1.971~2.090,平均多样性指数最大的是单穗重(2.076);变异系数变化为7.74%~33.87%,穗粒重平均变异系数最高为30.38%。聚类分析将603份山西谷子种质资源分为3个类群。相关性分析结果表明,各表型性状存在不同程度的相关性,千粒重与抽穗天数、颈长和码数呈极显著负相关(P山西谷子种质资源表型性状综合得分F值均值为0.516,其中,来自吕梁的红流沙(CC599)F值最高(0.685),来自朔州的垅谷(CC295)得分最低仅为0.242;逐步回归法确定株高、叶长、穗粒重、节数、穗长和叶宽为表型鉴定和筛选优异种质资源的关键指标。本研究表明,山西谷子种质资源变异丰富,遗传多样性指数高,可以为谷子种质改良和品种选育提供多样性的材料选择。

关键词：谷子种质资源表型性状综合评价

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糜子SBP基因家族全基因组鉴定及表达分析

植物学报 2024年第2期59卷 231-244页

作者：段政勇丁敏王宇卓丁艺冰陈凌王瑞云乔治军山西农业大学农学院太谷030801 山西农业大学玉米研究所忻州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太原030031

SBP(squamosapromoterbindingprotein)家族广泛参与植物生长发育、信号转导及多种生理生化过程。从糜子(Panicum miliaceum)全基因组中筛选并鉴定到25个SBP基因。系统发育分析表明,PmSBP家族成员分为6个亚家族。同一亚家族成员具有相似... 详细信息

SBP(squamosapromoterbindingprotein)家族广泛参与植物生长发育、信号转导及多种生理生化过程。从糜子(Panicum miliaceum)全基因组中筛选并鉴定到25个SBP基因。系统发育分析表明,PmSBP家族成员分为6个亚家族。同一亚家族成员具有相似的基因结构和保守基序。共线性分析表明,PmSBP与拟南芥(Arabidopsisthaliana)AtSBP和水稻(Oryzasativa)OsSBP分别形成7对和31对直系同源基因。顺式作用元件分析表明,PmSBP启动子区富含逆境胁迫、光反应及激素信号响应元件。基因表达模式分析表明,PmSBP基因表达具有明显的组织特异性、品种特异性及发育阶段特异性,表明SBP基因在糜子生长发育中发挥重要作用。研究结果为揭示SBP基因在糜子生长发育中的生物学功能奠定了基础,也为其它作物SBP基因研究提供了借鉴参考。

关键词：糜子 SBP基因全基因组鉴定基因表达分析

基于荧光SSR的宁夏糜子DNA分子身份证的构建

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作物学报 2024年

作者：曹越辛旭霞冯智尊郭娟王晓丹曹晓宁 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

糜子(Panicum miliaceum L.)种质资源丰富，在干旱环境中具生产优势，基于荧光SSR标记构建其DNA分子身份证可为资源的数字化管理提供理论依据和分子检测工具。本文以274份宁夏糜子核心种质为试验材料，对山西农业大学前期开发的糜子特异... 详细信息

糜子(Panicum miliaceum L.)种质资源丰富，在干旱环境中具生产优势，基于荧光SSR标记构建其DNA分子身份证可为资源的数字化管理提供理论依据和分子检测工具。本文以274份宁夏糜子核心种质为试验材料，对山西农业大学前期开发的糜子特异性SSR标记进行多次PCR筛选和优化后获取核心引物。基于糜子参考基因组信息，经过BLAST序列比对后将核心标记进行染色体定位。在SSR引物的5′端标注荧光(FAM/HEX)，利用毛细管电泳给出材料的基因型，采用“0，1”二进制编码方式记录扩增条带的有无，使用IDAnalysis4.0检测材料的区分程度。采用十进制(0～9)统计扩增片段大小以获得材料的字符串分子身份证。使用Popgene、Powermarker、MEGA、NTSYS进行遗传多样性、遗传聚类和主成分分析。利用二维码在线软件(https://***/)给出材料的二维码DNA分子身份证。PCR扩增结果发现，10个荧光SSR(RYW6、RYW125、RYW43、RYW3、RYW40、RYW37、RYW42、RYW8、RYW28和RYW124)组合在一起可以将274份材料全部区分开。BLAST结果表明，RYW124分布在第12染色体，位于7.8 cm处；RYW40位于第4染色体，位于42.64 cm处；RYW42分布在第13染色体上，位于34.63 cm处，RYW28分布于第16染色体上，位于2.34 cm处，RYW8分布在第3染色体上，位于9.90 cm处。274份材料在10个位点共检出125个等位变异，平均每个位点为12.5个，变幅为5.0000(RYW3)～25.0000(RYW6)；检出的Shannon多样性指数(I)为1.2458(RYW3)～2.6568(RYW6)，平均为1.8532；观测杂合度(Ho)为0.5185(RYW40)～ 0.9964(RYW124)，平均为0.8674；期望观测杂合度(He)为0.5724(RYW40)～0.9108(RYW42)，平均为0.7784；Nei’s基因多样性指数(Nei)为0.5711(RYW40)～0.9091(RYW42)，平均为0.7767；多态性信息含量(PIC)为0.6563(RYW3)～0.9602(RYW42)，平均为0.8399。聚类分析和主成分分析均将材料划归4个类群。将电泳条带进行数字编码，利用10个标记组合，构建了全部材料的字符串和二维码DNA分子身份证。

关键词：糜子宁夏毛细管电泳荧光SSR DNA分子身份证染色体定位