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基于WGS构建葡萄高密度遗传图谱及抗炭疽病QTL定位

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中外葡萄与葡萄酒 2024年第3期 30-37页

作者：潘凤英曲俊杰黄羽韦荣福郭泽西尹玲孙大运广西壮族自治区农业科学院/广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室广西南宁530007 广西农业科学院葡萄与葡萄酒研究所广西南宁530007

葡萄炭疽病是一种危害葡萄成熟果实的真菌病害,严重影响葡萄的产量和品质。美洲种葡萄具有适应南方湿热气候且高抗炭疽病的特点,因此构建美洲葡萄高密度分子遗传图谱,定位其抗炭疽病QTL,利用其中的抗病基因指导葡萄抗病育种具有重要意... 详细信息

葡萄炭疽病是一种危害葡萄成熟果实的真菌病害,严重影响葡萄的产量和品质。美洲种葡萄具有适应南方湿热气候且高抗炭疽病的特点,因此构建美洲葡萄高密度分子遗传图谱,定位其抗炭疽病QTL,利用其中的抗病基因指导葡萄抗病育种具有重要意义。本研究以美洲葡萄‘C30-5-1’165株自交后代为作图群体,基于全基因组测序(WGS)开发SNP标记,构建遗传图谱,并对葡萄抗炭疽病QTL进行分析。构建的葡萄分子遗传图谱总遗传距离为3138.74 cM,相邻标记间平均遗传距离为0.98 cM,分布均匀。根据群体炭疽病抗性表型数据,在11号连锁群上检测到1个炭疽病抗性相关QTL,命名为Cgr2,可解释表型变异5.0%,是一个微效QTL。与葡萄参考基因组比对分析发现,该QTL区域包含2个候选抗性基因,分别编码UDP糖基转移酶和类黄酮3’-单加氧酶,它们可能对葡萄炭疽病抗性起重要作用。

关键词：葡萄遗传图谱抗炭疽病 QTL定位

马铃薯块茎发育相关StSWEET基因的筛选

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西南农业学报 2024年

作者：施清竹耿惠云孙思凡黄斌全云南省生物资源保护与利用国家重点实验室/云南省教育厅作物品质改良重点实验室/云南大学农学院西南联合研究院

【目的】挖掘与马铃薯（Solanum tuberosum L.）块茎形成与发育相关的糖转运蛋白（Sugars Will Eventually be Exported Transporters），为下一步验证功能及精准运用这些基因做好准备。【方法】本研究通过块茎发育过程高通量转录组分析... 详细信息

【目的】挖掘与马铃薯（Solanum tuberosum L.）块茎形成与发育相关的糖转运蛋白（Sugars Will Eventually be Exported Transporters），为下一步验证功能及精准运用这些基因做好准备。【方法】本研究通过块茎发育过程高通量转录组分析SWEETs基因的表达模式，并进一步结合蔗糖、赤霉素（GA）及光周期诱导表达分析，筛选获得块茎发育过程关键SWEET基因。【结果】通过相关诱导处理发现其中有12、15、9个StSWEET基因分别在8%蔗糖、光周期、100 μM赤霉素处理下诱导表达。另外本研究发现，蔗糖处理下，SWEET12e、SWEET12d和SWEET2c在诱导24 h后表达量最高，而SWEET10-like的表达量随诱导时间的延长呈现波动但趋于平稳；随着短日照处理时间的延长，SWEET12e、SWEET12d和SWEET10-like的表达量显著上调；在GA处理下，SWEET12e、SWEET10-like和SWEET12d 3个基因分别在诱导后12 h、12 h和3 h表达降至低谷。只有StSWEET12e、StSWEET12d和StSWEET10-like 3个基因同时受到不同处理条件的显著诱导表达，表明其在块茎发育过程可能发挥更为关键的作用。【结论】本研究为进一步验证糖转运蛋白（SWEETs）参与马铃薯块茎发育过程提供了明确的候选基因。

关键词：马铃薯块茎发育糖转运蛋白赤霉素蔗糖光周期

山梨与中华猕猴桃种间杂交群体的抗病性评价及抗病机制的研究

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果树学报 2024年

作者：贺迪钟彩虹朱佳慧潘慧李文艺杨洁黄跃刘普李黎安徽农业大学园艺学院/园艺作物品质生物学安徽省重点实验室中国科学院武汉植物园·中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室·中国科学院猕猴桃产业技术工程实验室

【目的】细菌性溃疡病是猕猴桃产业面临的毁灭性病害，筛选抗性猕猴桃种质资源，可为抗病育种与品种改良奠定基础资源。【方法】利用离体枝条接种的方法，连续两年对山梨63101与中华猕猴桃磨山雄7号杂交群体进行溃疡病抗性鉴定；选取19... 详细信息

【目的】细菌性溃疡病是猕猴桃产业面临的毁灭性病害，筛选抗性猕猴桃种质资源，可为抗病育种与品种改良奠定基础资源。【方法】利用离体枝条接种的方法，连续两年对山梨63101与中华猕猴桃磨山雄7号杂交群体进行溃疡病抗性鉴定；选取19份抗病性存在差异的种质，进一步采用石蜡切片法和扫描电镜技术观察叶片组织结构与气孔特征，并测定叶片中总酚、可溶性糖、木质素含量等，筛选与溃疡病抗病显著相关的指标。【结果】84份种质资源中含抗病种质67份（占比79.76%）、耐病13份（占比15.48%）、感病3份（占比3.57%）、高感1份（占比1.19%）。相关性分析表明叶片的海绵组织厚度、气孔密度和长度与抗病性呈显著负相关，总酚、可溶性糖及木质素含量与抗病性呈极显著正相关。气孔宽度、上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度与枝条抗病性不相关。【结论】本研究筛选出67份抗病种质资源，证实叶片海绵组织厚度、气孔密度和长度、木质素含量、可溶性糖含量、总酚含量等6个指标可作抗性评价指标，为猕猴桃品种的抗病杂交选育及快速抗性鉴定奠定了基础。

关键词：猕猴桃溃疡病种质资源抗性评价生理生化指标

棉花AP2/ERF转录因子Gh TINY2负调控植株抗盐性的功能分析

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作物学报 2024年第1期50卷 126-137页

作者：肖胜华陆妍李安子覃耀斌廖铭静闭兆福卓柑锋朱永红朱龙付广西大学农学院/亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广西南宁530000 华中农业大学/作物遗传改良国家重点实验室湖北武汉430000

棉花属于相对耐盐作物,但高盐胁迫同样会造成棉花产量和纤维品质的大幅下降。深入挖掘抗盐基因并解析棉花响应盐胁迫的分子机理,对加快棉花抗盐遗传改良育种进程具有重要意义。本研究从棉花响应盐胁迫的转录组数据中鉴定到一个受盐诱导... 详细信息

棉花属于相对耐盐作物,但高盐胁迫同样会造成棉花产量和纤维品质的大幅下降。深入挖掘抗盐基因并解析棉花响应盐胁迫的分子机理,对加快棉花抗盐遗传改良育种进程具有重要意义。本研究从棉花响应盐胁迫的转录组数据中鉴定到一个受盐诱导极显著下调表达的AP2/ERF转录因子GhTINY2,并分析了GhTINY2超表达拟南芥的抗盐表型和各生理指标。结果显示,在盐胁迫下,GhTINY2超表达植株的种子萌发率显著下降;脯氨酸、可溶性糖、叶绿素含量等均显著减少;多个盐胁迫响应基因显著下调表达;因而表现出更为严重的叶片萎蔫枯黄表型。通过分析GhTINY2超表达拟南芥中的RNA-seq数据,发现差异表达基因(DEGs)富集到叶绿素代谢、刺激响应等生物过程中,且DEGs均呈下调表达趋势。此外,在棉花中通过病毒诱导的基因沉默(VIGS)试验沉默GhTINY2后,TRV:GhTINY2植株在盐胁迫下叶绿素和脯氨酸含量显著增加,从而增强了棉花的抗盐性。综上,GhTINY2是棉花中一个负调控盐胁迫抗性的重要基因,未来将有望通过现代基因工程技术利用GhTINY2创制耐盐棉花材料。

关键词：棉花 GhTINY2 盐胁迫转录因子转基因

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水稻粉质胚乳突变体we1的表型分析与基因定位

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中国水稻科学 2024年

作者：朱建平李霞李文奇许扬王芳权陶亚军蒋彦婕陈智慧范方军杨杰江苏省农业科学院粮食作物研究所/农业农村部淮河下游种质创制重点实验室(南京)/国家水稻改良中心南京分中心生物育种钟山实验室扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心

【目的】对粉质胚乳突变体的研究有助于解析稻米品质形成的分子机制。【方法】从日本晴60Co诱变突变体库中筛选到的一份粉质皱缩胚乳突变体we1（white endosperm1），对其表型、理化性质进行分析，并利用we1与9311杂交获得的F2群体对... 详细信息

【目的】对粉质胚乳突变体的研究有助于解析稻米品质形成的分子机制。【方法】从日本晴60Co诱变突变体库中筛选到的一份粉质皱缩胚乳突变体we1（white endosperm1），对其表型、理化性质进行分析，并利用we1与9311杂交获得的F2群体对目标基因进行精细定位。【结果】 we1胚乳表现为白色粉质皱缩状，淀粉颗粒排列疏松且不规则；千粒重、株高、总淀粉、直链淀粉含量显著下降，脂肪含量显著上升。遗传分析表明we1粉质皱缩胚乳性状受单个隐性基因控制。利用we1/9311 F2群体进行基因定位，WE1被定位在第6染色体短臂P16和P18之间约181 kb区间内，该区间包含23个开放阅读框（Open Reading Frame， ORFs）。qRT-PCR 结果显示，WE1的突变会影响淀粉合成相关基因的表达。【结论】 WE1可能是一个参与淀粉合成的新基因，本研究为进一步解析WE1调控水稻淀粉合成的分子机制奠定了基础。

关键词：水稻粉质胚乳淀粉理化性质精细定位

转录因子GhWRKY41促进水杨酸合成增强棉花对黄萎病菌的抗性

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作物学报 2024年第10期50卷 2447-2457页

作者：肖胜华董贤镘彭鑫李安子闭兆福廖铭静黄礼豪管倩倩胡琴朱龙付广西大学农学院/亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广西南宁530004 华中农业大学/作物遗传改良国家重点实验室湖北武汉430070 华中农业大学/湖北洪山实验室湖北武汉430070

棉花是我国最重要的经济作物之一,但其产量和品质受黄萎病菌危害而大幅度下降。挖掘棉花黄萎病抗性相关基因并解析其分子机制,对加快棉花抗黄萎病育种进程具有重要意义。前期研究鉴定到一个在多个抗病棉花品种中均受黄萎病菌诱导显著上... 详细信息

棉花是我国最重要的经济作物之一,但其产量和品质受黄萎病菌危害而大幅度下降。挖掘棉花黄萎病抗性相关基因并解析其分子机制,对加快棉花抗黄萎病育种进程具有重要意义。前期研究鉴定到一个在多个抗病棉花品种中均受黄萎病菌诱导显著上调表达的WRKY基因GhWRKY41,该基因通过激活苯丙烷代谢增强棉花对黄萎病菌的抗性。本研究进一步分析了GhWRKY41在不同激素处理下的诱导表达模式,利用病毒介导的基因沉默(VIGS)技术验证了GhWRKY41的抗病功能,并利用前期已创制的GhWRKY41转基因棉花株系‘Jin668’测定了其内源植物抗病激素含量。结果显示,GhWRKY41受水杨酸(SA)、Me-JA和H_(2)O_(2)诱导均显著上调表达;GhWRKY41被沉默后可削弱棉花对黄萎病菌的抗性;SA含量在GhWRKY41超表达棉花中显著增加,而在GhWRKY41干涉棉花中则明显减少。RT-qPCR分析显示,SA合成基因GhSID2及SA信号转导基因GhNPR1、GhPR1、GhPR5的表达水平在超表达植株中明显上调,而在干涉植株中则显著下降。ChIP-qPCR和双荧光素酶报告基因试验结果表明,GhWRKY41可结合并激活GhSID2、GhPR1和GhPR5的表达。此外,外施SA可明显提高棉花的黄萎病抗性。综上表明,GhWRKY41可通过促进棉花中内源植物激素SA的合成来增强植株的黄萎病抗性,这一结果完善了GhWRKY41在棉花抵御黄萎病菌过程中的生物学功能,为未来利用黄萎病抗性基因创制棉花抗病材料提供了理论基础。

关键词：棉花黄萎病菌 GhWRKY41 水杨酸

马铃薯CCD基因家族和互作miRNAs的鉴定及其在干旱适应中的作用

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植物生理学报 2024年第6期60卷 937-954页

作者：张艳红张作胜李洁沁易靖么梦凡兰珊珊龚明云南师范大学生命科学学院西南联合研究生院云南省马铃薯生物学重点实验室生物能源持续开发利用教育部工程研究中心云南省生物质能与环境生物技术重点实验室昆明650500 云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所昆明650031

马铃薯是干旱敏感作物,干旱严重影响其产量和品质。我们前期工作发现马铃薯类胡萝卜素裂解双加氧酶(carotenoid cleavage dioxygenase,CCD)基因(StCCD)高响应干旱胁迫。本研究基于马铃薯在干旱-复水-再干旱过程中的转录组和miRNA组测序... 详细信息

马铃薯是干旱敏感作物,干旱严重影响其产量和品质。我们前期工作发现马铃薯类胡萝卜素裂解双加氧酶(carotenoid cleavage dioxygenase,CCD)基因(StCCD)高响应干旱胁迫。本研究基于马铃薯在干旱-复水-再干旱过程中的转录组和miRNA组测序结果,在全基因组层面上对马铃薯CCD基因家族及其互作的miRNAs进行了鉴定、生物信息学及表达谱分析,并检测了干旱-复水循环过程中干旱响应的StCCDs及其互作miRNAs的共表达变化。结果表明,在马铃薯中鉴定到17个CCD基因,定位于5条染色体上,可分为6个亚家族,编码174~1115个氨基酸残基的多肽,均具有保守基序motif 5。表达谱分析结果表明,StCCD家族17个基因在马铃薯植株不同组织和器官、多种胁迫及不同植物生长调节剂处理下均有表达,并呈现显著的差异化表达趋势,提示StCCD家族各基因功能的多样化作用。其中StCCD家族中StNCED1、StNCED6和StCCD4节律性响应干旱-复水循环,暗示着这3个成员是StCCD基因家族中调控干旱胁迫响应与适应的关键基因。结合miRNAs组测序数据和生物信息学预测,发现有777个miRNAs靶向调控StCCD基因家族的17个成员。共表达分析结果表明,对干旱高响应的StCCDs基因和相应miRNAs表达总体呈负调控关系,且这种互作可能参与了马铃薯对干旱胁迫的响应与适应过程。研究结果有助于解析StCCD家族的多重功能,以及StCCDs和相应的miRNAs的互作如何参与马铃薯对干旱胁迫的响应和适应机制,也可为后续马铃薯抗旱精准分子育种提供候选基因。

关键词：类胡萝卜素裂解双加氧酶马铃薯基因家族 miRNAs 干旱适应

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棉花纤维优势表达基因Gh SLD1启动子的克隆和功能分析

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中国农业科学 2023年第19期56卷 3712-3722页

作者：刘芳徐梦贝王巧玲孟倩李桂名张宏菊田惠丹徐凡罗明西南大学生物技术中心/农业农村部生物技术与作物品质改良重点开放实验室

【目的】棉花纤维是棉花的主要经济产品，是由胚珠外珠被表皮细胞经极性伸长和次生壁加厚而成的单细胞。棉花纤维细胞是最长的植物细胞之一，是研究植物细胞生长发育的理想材料。鉴定纤维细胞特异或优势表达启动子可为纤维发育的基础研... 详细信息

【目的】棉花纤维是棉花的主要经济产品，是由胚珠外珠被表皮细胞经极性伸长和次生壁加厚而成的单细胞。棉花纤维细胞是最长的植物细胞之一，是研究植物细胞生长发育的理想材料。鉴定纤维细胞特异或优势表达启动子可为纤维发育的基础研究提供控制目标基因表达的调控序列，为改良纤维性状的分子育种提供依据。【方法】克隆纤维细胞优势表达基因GhSLD1的启动子，通过启动子序列分析网站PlantCARE分析克隆序列中包含的重要顺式调控元件。根据部分重要顺式调控元件的分布，对克隆启动子片段进行5′-端删除，共获得4个启动子片段，并构建了相应的植物表达载体。利用构建的植物表达载体进行烟草和棉花的遗传转化，通过转基因烟草和棉花的分子鉴定明确转基因植株。并检测转基因植株不同组织器官、纤维细胞不同发育时期的GUS活性。【结果】克隆获得最长启动子片段为2 900 bp，除了包含多个启动子必备转录调控元件外，还包含多个脱落酸响应元件、厌氧诱导元件、茉莉酸甲酯响应元件、油菜素内酯响应元件、种子特异调控元件、胁迫响应元件和MYB转录因子结合位点。通过5′-端删除获得长度分别为2 900(GhSLD-P1)、2 178(GhSLD1-P2)、1 657(GhSLD1-P3)和1 232 bp(GhSLD-P4)4个启动子片段，经分子鉴定，获得4个片段的转基因烟草，在转基因烟草中，GhSLD-P1、GhSLD1-P2和GhSLD1-P3不表达，而GhSLD-P4广泛表达，表达强度与CaMV 35S启动子相似。GhSLD1-P3和GhSLD-P4差异序列中包含4个脱落酸响应元件、2个油菜素内酯响应元件和3个MYB结合位点，这些顺式调控元件可能与GhSLD1-P1、GhSLD1-P2和GhSLD1-P3在转基因烟草中不表达有一定关系。经分子鉴定，获得GhSLD1-P2转基因棉花。GhSLD1-P2在转基因棉花纤维中优势表达，在转基因花粉中有较低的表达，在其他组织器官中几乎不表达。在纤维细胞的生长发育过程中，GhSLD1-P2在纤维细胞早期生长阶段（5 DPA）表达较低，在纤维细胞伸长期（10—15 DPA）表达水平相对较高，在纤维细胞次生壁合成期（20—30 DPA）表达水平有所降低。【结论】GhSLD1-P4启动子是一个广泛表达启动子，GhSLD1-P2启动子是一个纤维细胞优势表达启动子，在纤维细胞伸长期表达量相对较高。可应用于棉花纤维发育相关基因的功能研究和改良纤维性状的分子育种。

关键词：棉花启动子功能分析 GhSLD1 鞘脂delta8-去饱和酶

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罗汉果品质受气候因子影响及其分子调控机制

广西植物 2024年第7期44卷 1352-1363页

作者：彭欢莫长明谢蕾罗祖良郭文锋唐其肖冬广西大学农学院南宁530004 广西壮族自治区农业科学院广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室南宁530007 中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所北京100193 湖南农业大学园艺学院长沙410128

为了探讨气候因子对不同季节授粉罗汉果品质影响及其分子作用机制,该文以主栽“青皮果”品种夏季与秋季授粉果实为研究对象,采用不同发育时间气候因子监测、形态大小测量、罗汉果苷代谢检测和基因表达qRT-PCR分析方法,统计分析二者生境... 详细信息

为了探讨气候因子对不同季节授粉罗汉果品质影响及其分子作用机制,该文以主栽“青皮果”品种夏季与秋季授粉果实为研究对象,采用不同发育时间气候因子监测、形态大小测量、罗汉果苷代谢检测和基因表达qRT-PCR分析方法,统计分析二者生境气候因子、品质性状和基因表达差异。结果表明:(1)秋季授粉果实与夏季授粉果实相比,生境平均温度和有效积温35 d以后明显降低,昼夜温差65 d以前明显增加,并且平均温度、有效积温差异大于昼夜温差,光照强度和空气湿度则相近。(2)横径、纵径和单果重均增加,但是差异不显著。(3)罗汉果苷Ⅴ和11-O-罗汉果苷Ⅴ合成积累速度滞后10 d左右,含量从55 d开始均显著降低并且成熟时分别降低了40.66%和46.07%。(4)罗汉果苷Ⅴ合成酶基因55 d协同表达的一致性差,上调数目和幅度少,而且负责最后一步合成反应的葡萄糖基转移酶基因SgUGT94-289-3均下调表达。综上所述,夏季与秋季授粉罗汉果形态大小未受气候因子影响,而罗汉果苷Ⅴ品质则受温度影响显著,温度可能通过调控罗汉果苷Ⅴ合成酶基因协同表达的一致性和水平致使春季和秋季的罗汉果苷Ⅴ品质具有差异性。该研究结果为罗汉果优质栽培和遗传育种提供了理论依据。

关键词：不同季节罗汉果品质气候因子果实大小罗汉果苷Ⅴ含量基因表达

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