甘蔗斑茅的杂交利用及其杂种后代鉴定系列研究(二):甘蔗斑茅远缘真实杂种的分子鉴定

根据斑茅ITS区序列设计编号为EF1／ER1和编号为EF2／ER2的两对引物,经在甘蔗及其近缘属植物间ITSPCR扩增,证明这两对引物是斑茅特异引物,其中引物EF1／ER1在斑茅多态性研究中扩增出5种带型,而引物EF2／ER2扩增出3种带型;同时,利用这两对引物对甘蔗(拔地拉)与斑茅杂交的9个F1,甘蔗斑茅真实杂种(崖城96-66、96-46)与CP84-1198的36个BC1以及崖城95-41与内江57-416的12个BC1,15个曾被认为具有斑茅血缘的品系进行分子鉴定,结果表明,两对引物的鉴定结果基本一致,其中对斑茅F1的分子鉴定结果与前人(沈万宽)的同工酶鉴定结果相一致,对15个曾被认为具有斑茅血缘的品系进行鉴定结果显示大部分品系为假杂种。     

斑茅杂种后代分子检测

利用RAPD随机引物和斑茅5S rRNA间隔序列(ITS)引物对斑茅与甘蔗的杂种F1、F2代进行了分子鉴定,获得了与含有斑茅血缘有关的RAPD分子标记3个及5S rRNA间隔序列标记1个;其中,5S rRNA间隔序列标记可用于斑茅杂种后代碱法DNA模板的快速检测.     

甘蔗斑茅的杂交利用及其杂种后代鉴定系列研究Ⅲ.甘蔗斑茅远缘杂交后代细胞遗传分析

以甘蔗与斑茅杂交和回交后代为供试材料，进行染色体计数与核型分析，结果表明，在5个供试材料中，海南斑茅92-105的体细胞染色体数2n＝60=60m，属原始的1A型染色体，其他材料的核型均属2B型。以拔地拉（2n=80=70m+10sm）为母本、海南斑茅92-105为父本的杂交后代崖城96-66的体细胞染色体数目为2n=70=68m+2sm；以崖城96-66为母     

广东割手密SSR遗传多样性分析

割手密是甘蔗近缘野生种之一,在甘蔗育种中具有重要地位和作用。本研究采用Genomic-SSR和EST-SSR两种类型分子标记对来自广东各个地区的67个割手密种质进行分析。在20对SSR引物上共检测到341个多态性条带,每个引物上的平均多态性为17.05,其中11个Genomic-SSR的平均多态性为20.82,9个EST-SSR的平均多态性为12.44。广东割手密在Genomic-SSR上的多态性显著高于EST-SSR上的多态性。MantelTest分析表明:通过Genomic-SSR、EST-SSR以及Genomic-SSR+EST-SSR三种方法所计算的试验材料的遗传距离矩阵之间都呈极显著相关(p<0.01),说明应用两种类型SSR获得的各个材料间的遗传关系具有较高的一致性。广东割手密在20对SSR引物上的遗传多样性指数介于0.1064~0.2916之间,平均多样性指数为0.1943;各个材料间的遗传距离为0.0063~0.3082之间,平均为0.1935。UPGMA聚类分析表明:广东割手密之间的遗传关系和地理来源存在一定的相关,由南向北存在较为显著的地理分化。     

甘蔗与斑茅杂交后代的SSR标记鉴定方法

为简化甘蔗与斑茅杂交后代鉴定程序、缩短鉴定时间,提高检测准确性,本研究在前期简化基因组调研测序开发的SSR引物基础上,选取部分引物对其在甘蔗DNA混液、斑茅DNA混液、主要栽培种及甘蔗与斑茅杂交后代DNA的扩增情况进行分析。结果表明,选取的381对引物在斑茅DNA混液和10个甘蔗栽培种DNA混液中有363对引物在斑茅混液中检测到扩增产物,其中86对只在斑茅混液检测到扩增产物。将上述86对引物在192个甘蔗栽培种中进行扩增分析,筛选得到4对仅在斑茅及甘蔗与斑茅的后代有特异扩增条带的特异性引物。本研究可实现简单、快速、准确鉴定甘蔗和斑茅杂交后代的斑茅血缘,有利于高效地获得真实的杂种后代,加快甘蔗和斑茅杂交后代育种进程。     

斑茅杂种后代分子检测

利用RAPD随机引物和斑茅5SrRNA间隔序列(ITS)引物对斑茅与甘蔗的杂种Fl、F2代进行了分子鉴定，获得了与含有斑茅血缘有关的RAPD分子标记3个及5SrRNA间隔序列标记1个；其中，5SrRNA间隔序列标记可用于斑茅杂种后代碱法DNA模板的快速检测。     

甘蔗割手密种PIN基因家族的鉴定与表达分析

PIN (PIN-FORMED)作为生长素输出载体,在生长素极性运输过程中起重要作用,但是目前在甘蔗中还没有相关研究。本研究结合甘蔗割手密种基因组数据、非生物胁迫和生物胁迫下的甘蔗栽培种转录组数据,通过生物信息学分析技术,对甘蔗割手密种PIN基因进行了基因家族鉴定、基因结构及功能分析。分析结果表明,甘蔗割手密种中共有22个SsPIN基因,其中包括15对串联重复基因,启动子包含16类顺式元件,外显子和内含子数目差别明显,分布于14条染色体。SsPINs氨基酸长度在305～791之间,其编码蛋白质分子量在33.20～84.62 kD之间,跨膜结构数目在4～17之间,具有保守基序2,绝大多数属于稳定的碱性蛋白。SsPIN基因家族成员响应低氮、高粱花叶病毒和黑穗病菌胁迫,推测生长素和非生物胁迫及生物胁迫信号通路间存在交叉。本研究为揭示PIN基因在甘蔗逆境适应中的生物学作用奠定了基础,为未来抗性品种开发和选择提供依据。     

割手密线粒体DNA的简易快速提取方法

高效快速地分离提取高质量的线粒体DNA(mtDNA)是研究植物线粒体基因及其起源进化的重要前提。为获得高质量的mtDNA进行割手密资源的线粒体基因序列扩增及测序分析,本研究以割手密黄化苗为材料,通过简单差速离心分离得到线粒体,经DNaseⅠ消化处理,去除核DNA杂质得到较纯的线粒体,然后经过5%SDS和蛋白酶K充分裂解线粒体,利用饱和的苯酚/氯仿(1:1)和氯仿两次抽提除去蛋白质,并经过RNase A的消化处理除去RNA,无水乙醇沉淀等一系列操作得到mtDNA。所提取的mtDNA样品经紫外吸收光度测定,琼脂糖凝胶电泳和PCR扩增分析其浓度和纯度,结果表明利用该方法提取的mtDNA纯度高,完全能满足后续PCR分析及分子克隆测序的要求。该方法不仅DNA提取纯度高,操作简单、快速经济,可为今后开展甘蔗及其各野生种的研究提供技术支持。     

含斑茅血缘的甘蔗回交后代遗传多样性SSR分析

利用SSR分子标记对44个含斑茅血缘的甘蔗回交后代和38个常规甘蔗栽培种进行遗传多样性分析。结果显示,在80对SSR引物中筛选出17对扩增带型清晰、多态性较好的引物,共扩增出40条多态性条带,每对引物的扩增条带数介于1～5条之间,平均2.4条。引物检测到的有效等位基因数(Ne)介于1～3.1,平均值为1.809 8;多态性信息量(PIC)介于0～0.611,平均值为0.307 9;Shanoon指数(I)介于0～1.238 2,平均值为0.591 2;Ne's基因多样性指数(H)介于0～0.677 8,平均值为0.357 4。82份试验材料之间的遗传相似系数介于0.425～0.975之间,平均值为0.679,含斑茅血缘甘蔗回交后代品系间的平均遗传相似系数为0.700,常规甘蔗栽培种间的平均遗传相似系数为0.673,而含斑茅血缘甘蔗回交后代与常规甘蔗栽培种间的平均遗传相似系数为0.666。采用非加权组平均法(UPGMA)聚类分析表明,在遗传相似系数为0.59处,所有材料被划分为2个类群,‘台糖95-8899’独成一类,其他81个材料划分为另外一个类群,定为A类群;在遗传相似系数0.612处,A类群被划分为2个亚类群,‘崖城03-191’独成一类,其余80个材料划分为另外一个亚类群。本研究基于SSR分子标记技术,揭示了含斑茅血缘的甘蔗回交后代的遗传多样性,为含斑茅血缘的甘蔗回交后代的杂交利用提供了一定的参考依据。     

甘蔗细茎野生种核心种质构建

以来自我国10个省(市)、自治区的540份甘蔗细茎野生种无性系为材料,根据采集地信息及其在20对SSR引物上的分子标记数据和15个表型性状资料,开展核心种质构建研究。不同取样量(5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%)分析表明,10%的取样比例可获得70%以上的变异保留比例,是较好的核心种质取样规模;对5种采集地分组取样策略(等量法、简单比例法、平方根比例法、对数比例法和多样性比例法)和2种无分组取样策略(最大变异保留法和随机抽样法)比较表明,简单比例法获得的核心种质代表性最好,为最优取样策略。最后,在简单比例法取样筛选出的54份核心样品中,又通过定向选择补充了6份具有优异表型性状的材料,构建了含60份无性系的甘蔗细茎野生种核心种质,分子和表型检验都表明本研究所构建的核心种质具有较好的代表性和遗传多样性。     

甘蔗细茎野生种(Saccharum spontaneum L.)的遗传多样性和系统演化研究

利用RAPD技术,采用25个随机引物对来自中国不同生态环境的195份甘蔗细茎野生种材料进行了地理群体结构的遗传多样性研究。结果表明：甘蔗细茎野生种的种内遗传变异较大,各地理类群的遗传分化明显,具有丰富的遗传多样性。基于分子聚类分析,推论中国甘蔗细茎野生种的起源演化方式为：起源于云南,然后由云南→四川→贵州→     

高粱SSR和EST-SSR标记在割手密中的通用性分析

目前, 割手密中开发的分子标记有限, 为增加其分子标记数量, 本研究对高粱分子标记在割手密中的通用性进行分析。选用高粱的 29对基因组 SSR标记和 20对 EST-SSR标记在割手密种质 GSM39中进行筛选, 以评价其通用性。进一步利用 14份割手密材料评价标记的多态性和遗传多样性。结果显示： 70%的 EST-SSR引物在割手密中得到成功扩增, 可用的 EST-SSR引物中多态性比率占 50%。SSR引物在割手密中的通用性比率只有 34.5%, 但多态性比率为 70%。14对多态性引物在 14份割手密中共检测到33个等位基因, 平均观测等位基因数为2.4286, 平均有效等位基因数为1.7, 平均观测表观杂合度为0.544, 平均期望杂合度为 0.3858, Nei’ s基因多样性指数平均值为 0.3716。结果表明, EST-SSR引物的通用性高于 SSR引物, 但 SSR引物的多态性更高。这对割手密遗传多样性研究和比较基因组学研究具有重要意义。     

野生割手密种质生产性能评价

为野生割手密资源的合理利用以及中国草本能源植物的开发与利用提供参考,以21份野生割手密种质为材料,对21份野生割手密种质的生产性能进行评价。结果表明：所有供试材料均能完成整个生长发育周期,材料SAGS08081生育期最长,长达167天,材料SAGS08068生育期最短,为127天,前后相差达40天;供试的21份割手密种质材料生长高度以及速度变化规律基本一致,拔节期至开花期生长速度最快;生产性能指标中,变异幅度较大的是单株干重和分蘖数,变异系数分别为52.39%和46.30%;变异幅度最小的指标是茎节数,变异系数仅为14.99%;不同割手密材料单株产量差异较大,单株鲜草产量为98.30~1238.90 g,平均单株鲜重为481.27 g,单株干草产量为45.39~335.62 g,平均单株干重为165.51 g;聚类分析可将所有材料分为两大类,Ⅰ类材料的各项指标明显优于Ⅱ类材料。     

割手密与甘蔗杂交F1群体构建及遗传多样性分子检测

为了获得更多割手密优良野生血缘的杂交后代,本研究利用割手密'云南82-116'作为母本与父本'桂糖05-3595'进行杂交.通过SSR引物MSSCIR1结合毛细管电泳技术,对48个杂交后代进行真假杂种鉴定,并分析遗传多样性.实验扩增出28个SSR片段,多态性条带比例67.9％,F1代均为真杂种.父母本及子代遗传相似系数...     

干旱胁迫下斑茅消减文库的构建及分析

以干旱胁迫下斑茅(Saccharum arundinaceum Retz.)叶片组织的cDNA为Tester，正常生长条件下斑茅叶片组织cDNA为Driver，利用抑制性消减杂交技术（Suppression Subtractive Hybridization, SSH）构建斑茅干旱胁迫消减文库。文库克隆总量约为30 000个，克隆重组率为99.2%；随机从文库中挑取3500个克隆分析表明，插入片断长度主要集中在200~1 000 bp之间，500 bp以上的有463个克隆，500 bp以下的有3 037个克隆，平均长度约450 bp; 通过随机对16个文库阳性克隆的测序及分析，3个克隆与ATP-NAD kinase、Aldo/keto reductase和锌指蛋白高度同源，3个克隆没有同源性，10个与逆境相关，是功能未知的EST。选择编号为EL0149和EL0145两个克隆进行Northern杂交验证，结果表明EL0149克隆为干旱胁迫上调表达的EST序列，而EL0145在正常供水和干旱条件下均无明显的的杂交信号。说明本研究克隆的SSH文库质量较高，可以进一步利用SSH文库结合芯片表达谱分析解析作物水分胁迫下的相关抗旱基因网络。     

Characterisation of Erianthus sect. Ripidium and Saccharum germplasm (Andropogoneae - Saccharinae) using RFLP markers

A collection of 65 Erianthus Michx. sect. Ripidium Henrard accessions (representing seven accepted species) and 14 Saccharum L. representatives (S. officinarum L. and S. spontaneum L.) were studied by RFLP analysis using 14 dispersed nuclear single-copy probes from maize. An intergeneric distance (1–F) of 0.748 was revealed between Erianthus and Saccharum. Within the Erianthus collection, the greatest distances were found between E. elephantinus Hook f. or E. ravennae (L.) P. Beauv. (the two 2n=20 species), and the rest of the Erianthus collection. The smallest distances were found amongst the E. arundinaceus (Retz.) Jeswiet clones collected in Indonesia ((1–F)=0.005). In addition, a partition based on the geographical origin and consistent with the chromosome numbers, ie E. arundinaceus from Indonesia versus E. arundinaceus and E. procerus from India, was revealed. E. bengalense was intermediate. The study of the Saccharum individuals confirmed the greater variability of S. spontaneum compared to the so called noble cane, S. officinarum. The 2n=80 S. spontaneum genotypes were shown to be closely related to S. officinarum. The implication of these results on the involvement of S. spontaneum and Erianthus sect. Ripidium in the origin of S. officinarum is discussed. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

利用SSR分子标记划分杂交籼稻亲本群的研究

杂种优势群和杂种优势利用模式可以为植物的杂种优势利用提供重要信息。与玉米相比,水稻杂种优势群的研究相对薄弱。本研究利用72对SSR引物对我国47个杂交籼稻骨干亲本进行了类群划分。共检测出328个等位基因变异,每对引物检测等位基因2~13个,平均4.56个;引物的多态性信息量（PIC）范围为0.120~0.878,平均值为0.567。材料之间的遗传相似系数(GS)范围在0.633~0.928,平均为0.741。用类平均法（un-weighted pair-group method using an arithmetic average）将亲本材料划分为保持系群、温敏核雄性不育系群、恢复系群,其中保持系群和恢复系群又各分为3个亚群,分群结果基本符合系谱信息。并结合杂交水稻生产实践提出了7种杂种优势组合配组模式。分子标记是一种划分杂交籼稻亲本群的有效途径,本研究结果对杂交籼稻的亲本选配具有一定指导意义。