基于RAD重测序技术开发烟草品种SNP位点

利用限制性内切酶位点标签（RAD）技术,通过对10份供试烟草材料的基因组简化重测序,发掘了烟草高通量SNP位点,为烟草基因组学提供标记信息。结果表明,本研究共获得了44.33 Gb的Clean data数据,平均覆盖度1.01 X,共鉴定到291 770个SNP位点,SNP位点间的平均间距为10.066±29.801 kb。发掘到的SNP位点能够覆盖整个基因组,但在不同染色体部位上的分布密度存在一定差异,在17号染色上半臂的存在一段大范围的SNP密集区域。SNP变异类型以转换为主,通过功能注释在基因区域发现45 049处SNP位点。利用SNP分型信息,计算了供试品种间的遗传距离,平均为0.29,台烟8号的遗传背景与其他品种相对最远。该结果将为烟草QTL定位、候选基因发掘、亲本组配等研究提供科研依据。     

烤烟烟碱含量的全基因组关联分析

烟碱是烟草属特有的一类生物碱,为加深对烟碱遗传调控机制的解析,充分挖掘高烟碱优异等位。本研究选取219份烤烟品种开展了RAD重测序研究,获得了384,904个高质量SNP位点的群体分型数据。同时在四川西昌和山东诸城2个试验点,于2012-2015年相同栽培管理条件下对供试品种的烟叶烟碱含量进行了表型鉴定。利用全基因组关联分析的策略,共发掘到2个与烟碱含量显著关联的SNP位点,分别位于1号染色体的69,912,063bp处和2号染色体的81,115,794bp处。基于上述SNP位点预测到2个候选基因,并将目标SNP位点转化3对可通过PCR检测的功能标记。通过以上研究,加深了烟碱遗传调控机制的解析,为高烟碱优异等位基因型的发掘和高烟碱新品种的分子标记辅助选择提供了可用的标记和基因资源。      

烟草抗青枯病育种研究进展

概述了国内外抗青枯病烟草种质抗性遗传特性和抗性相关分子标记研究、分析了我国种质资源的抗性鉴定结果、比较了中国和美国抗青枯病品种的抗性以及亲本。TI448A是国内外少数抗青枯病种质资源之一,其抗性由多对加性基因控制,美国烤烟品种的青枯病抗性大多来源于TI448A。烟草青枯病抗性容易受环境影响,且与TI448A抗性相关的分子标记缺乏。因此,鉴定抗病种质和抗病育种,需要建立稳定可靠的抗性鉴定方法、进行多年多点的抗性鉴定。开发分子标记尤其需要采用永久性遗传群体。提出了抗青枯病育种存在的问题,并讨论了解决办法。     

烟草品种大叶密合抗青枯病相关QTL的检测

烟草青枯病抗性遗传基础薄弱、抗源单一,使烟叶生产面临巨大风险。寻找新抗源,增加抗性基因是烟草抗青枯病育种的当务之急。大叶密合为新近发现的一个兼具品质和抗性的烟草地方品种,为了深入研究其抗性遗传基础,本研究以大叶密合(抗)×长脖黄(感)的F₂ (152个单株)为作图群体,构建包含287个SSR位点的遗传连锁图谱,全长2691.7 cM,平均图距10.23 cM。随后通过田间病圃对亲本、F₁和F₂进行抗性鉴定,并对抗青枯病数量性状位点(QTL)进行定位及遗传效应分析。结果共检测到6个QTL,位于第7、8、9、15和22连锁群,可解释的表型变异为9.2% ~ 15.0%。比较分析发现大叶密合的抗性基因不同于已发现的抗源。本研究结果为烟草青枯病新抗源的开发利用提供重要信息。      

烟草青枯病抗性与分子标记的关联分析

为了找到与烟草青枯病抗性相关的分子标记、加快抗病品种的选育,以78份烟草种质为自然群体材料,选用20对简单重复序列(Simple Sequence Repeat,SSR)和37对微卫星锚定片段长度多态性(Microsatellite-anchored Fragment Length Polymorphism,MFLP)引物组合对烟草种质材料进行基因分型,并利用等位变异数据进行主成分分析和群体结构分析,同时采用TASSEL3.0软件对烟草青枯病抗性与等位变异进行连锁不平衡关联分析。结果显示:SSR和MFLP标记在78份烟草种质中共检测到252个等位变异,主成分分析和群体结构分析均将烟草种质分为5个组群;关联分析发现6个MFLP标记位点与烟草青枯病抗性显著相关,对青枯病抗性的解释率在8.33%~19.49%之间。这些分子标记可为评价具有青枯病抗性潜力的烟草种质材料提供依据。      

烟草种质的SSR标记遗传多样性及青枯病抗性的关联分析

烟草青枯病是影响烟草产质量的主要病害之一,开发出与烟草青枯病抗病性密切相关的优异等位基因,可加速抗病品种的选育进程。据此,本研究选用94份烟草种质材料作为研究对象,运用236个SSR标记对这些材料进行基因分型和群体结构分析,开展基于连锁不平衡的关联分析探测与青枯病抗性相关的分子标记。结果表明,236个SSR标记在94份烟草种质中检测到904个等位变异位点,平均每个SSR标记为3.83个位点;这些SSR标记的多态性信息量（PIC）值在0.1361~0.8760之间,平均为0.5136。基于SSR基因分型数据,构建了126个标记单倍型;在此基础上进行群体结构分析,将94份种质划分为2个类群,表明本研究烟草种质的群体结构简单,有利于减少伪关联。二年田间抗病性数据与单倍型的关联分析发现7个单倍型与青枯病抗病性密切相关,其中有3个单倍型在二年的田间试验中均表现出与青枯病抗性密切相关,平均解释率超过10%。研究结果可为烟草青枯病抗病材料的分子标记辅助筛选提供参考。      

烟草青枯病抗性遗传效应分析

烟草青枯病是由青枯菌引起的烟草细菌性病害,是危害我国烟草生产的主要病害之一,解析烟草青枯病的抗性遗传效应对指导抗病育种具有重要意义。本研究采用主基因+多基因混合遗传模型的多世代联合分析方法,以多个抗病/感病样本为亲本,构建了两个不同的杂交组合,进行群体遗传效应分析。结果表明,岩烟97的青枯病抗性由2对加性、显性、上位性主基因以及加性、显性、上位性多基因控制;反帝三号-丙的青枯病抗性受1对加性-显性基因+加性-显性-上位性多基因控制。烟草青枯病抗性以加性效应为主,兼有显性效应,有利于等位基因聚合育种及早代选择。     

烟草抗青枯病突变体153-K的抗性遗传及与农艺性状的关系

烟草青枯病是一种细菌性病害,严重影响烟叶生产,筛选抗青枯病的烟草种质并解析其抗性遗传效应对指导抗病育种具有重要意义。本研究选用感病品种翠碧一号（CB-1）和抗青枯病突变体153-K为亲本,构建了F2群体,利用"主基因+多基因"混合遗传模型分析方法,研究其在安徽、福建两个病圃环境下的遗传效应,并对153-K青枯病抗性与农艺性状进行相关分析。结果表明,153-K在安徽病圃中的最优遗传模型为MX2-EEAD-AD,即2对等显性主基因+加性-显性多基因模型;153-K在福建病圃中最优遗传模型为MX2-ADI-AD,即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型。相关分析结果表明,在安徽、福建两个病圃环境下,青枯病抗性与株高呈显著负相关;而与叶片数、节距、茎围相关性均不显著。     

烟草青枯病抗病的动态QTL分析

为检测控制烟草青枯病抗性动态变化的QTLs，以大叶密合×长脖黄建立的158份F₆代重组自交系（RIL）群体为研究对象，利用SSR和InDel标记进行基因分型，并运用JoinMap 4构建一个含有24个连锁群、覆盖2269.3 cM的遗传图谱；该图谱含有546个SSR和80个InDel标记，平均标记密度达到了3.63 cM/标记。结合2016和2017连续两年不同调查期各株系的病情指数，使用WinQTLcart 2.5软件的复合区间作图法（CIM）进行QTL定位，在2016年的4个调查期中分别检测到4、4、6和4个青枯病抗病QTLs，其表型变异解释率在5.03%~13.07%之间；而在2017年的4个调查期分别定位到7、3、6和6个青枯病抗病QTLs，其表型变异解释率在4.63%~18.18%之间。两年共检测到28个青枯病抗病QTLs，其中有7个QTLs在不同调查期中被重复定位，但没有一个QTL可以在所有调查期中出现；另外，不同调查期检测到QTL的数目与表达效应存在较大差异。这些结果表明烟草在发病的不同阶段可能有不同的抗性基因发挥作用，且其表达具有一定的时序性。     

烟草PVY隐性抗病基因的分子标记及其适用性

马铃薯Y 病毒(Potato virus Y,PVY)是危害烟草的重要病害, 种植抗病品种是经济有效的防治措施。分子标记辅助选择可提高抗病育种效率。来源于X-射线诱变的Virgin A Mutante(VAM) 的隐性抗PVY 基因位点(va)被广泛应用于烟草抗病育种。为了提高va 位点的育种利用效率, 根据烟草隐性抗PVY 基因(感病基因)eIF4E-1 基因序列, 设计特异扩增的引物CF2GR11,开发eIF4E-1 基因的分子标记, 并检测了该标记与抗性的遗传距离和在常见烟草资源中的适用性。CF2GR11 在云烟87、红花大金元和K326 等感PVY 品种可扩增出500 bp 产物, 在NC102、NC55 和K326PVY 等抗病品种无扩增条带。以抗、感PVY 亲本构建的101 个F₂ 单株为定位群体, 遗传连锁分析表明, CF2GR11 标记与烟草PVY 感病基因的遗传距离为0.99 cM。对46 份PVY 抗性明确的栽培烟草资源的检测表明, 供试资源的标记检测结果与抗性的吻合度为100%, 表明CF2GR11 标记适用性高。该目的基因标记可用于抗PVY 育种的辅助选择和抗PVY 资源的鉴定。      

烟草青枯病抗性突变体486-K和117-K的遗传分析

烟草青枯病是一种典型的维管束细菌性病害,严重影响我国烟叶生产。为了解烟草青枯病抗性突变体的遗传规律和开发抗性相关分子标记,本研究选用EMS诱变烤烟品种翠碧一号获得的烟草青枯病抗性突变体486-K和117-K为研究对象,以翠碧一号和2个突变体为亲本,构建了两个不同的杂交组合,采用卡方检验和植物数量性状"主基因+多基因"混合遗传模型分析方法,进行群体遗传效应分析。结果表明,卡方检验显示突变体486-K和117-K的F2代各病级株数呈正态分布,存在一定性状分离。"主基因+多基因"混合模型分析发现突变体117-K的最优抗性遗传模型为2MG-A,即2对主基因为加性效应控制遗传,无显性效应和上位性效应,主基因的遗传效率为78.57%;突变体486-K的最优抗性遗传模型为2MG-ADI,即2对加性-显性-上位性主基因模型,上位性效应中以显性×显性互作和显性×加性互作效应较大,主基因遗传效率为88.34%。表明烟草青枯病抗性突变体的遗传方式以主基因效应为主,受环境影响较小。     

烟草种质抗青枯病鉴定及其抗性分类

分别于2008年、2009年在安徽省皖南烟区烟草青枯病病圃,选择国内外文献中标注为抗青枯病的部分烟草种质及安徽省尚未鉴定抗性的地方种质共138份,田间采用高密度栽培方式、随机区组设计,鉴定其青枯病抗性。结果表明:(1)以感病对照长脖黄病情指数达到100时的抗性进行划分评价,部分烟草种质的抗性与文献标注的抗性表现有差异;本试验中没有免疫烟草种质;Coker298、K346、NC86、Coker86、K399、LMAFC34、歙圆四号为高抗品种;G28等13份种质为中抗品种;其它种质在中感以上。(2)依据大田病情指数变化对烟草种质抗性分为四类:感病型、慢病型、抗病型及免疫型,并对其进行数据规范;分类结果表明免疫型种质0份,抗病型种质3份为Coker298、NC86、歙圆四号,慢病型种质有DB101等16份;其它为感病种质。     

烟草青枯病抗性的配合力分析

选用16 份青枯病抗性有差异的烟草种质,完全双列杂交方法配制组合,于2010、2011 年在烟草青枯病病圃鉴定其抗性,分析青枯病抗性的配合力.结果表明,烟草青枯病抗性种质间-般配合力差异显著;其中种质RG11、NC86、C17、歙圆四号-般配合力抗性效应最强,K346、岩烟97、K326、LMFC34 次之;烟草青枯病抗性种质间大部分特殊配合力指标差异不显著.综上认为,-般情况下可按烟草青枯病抗性强强组合应用于育种.     

橙皮素对烟草青枯病的诱导抗性研究

为探究类黄酮诱导烟草抗青枯病的生理机制,从12种类黄酮化合物中筛选出对烟草青枯病防治效果最好的橙皮素,并对橙皮素处理后烟草叶片过氧化氢沉积、防御酶活性以及相关基因的表达量等进行了分析。结果表明,1 mmol/L橙皮素对青枯菌无直接的抑菌作用,但对青枯病具有较明显的防控效果。橙皮素灌根处理诱发接种青枯菌烟草叶片过氧化氢的积累,显著提高叶片过氧化物酶（POD）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性以及烟株次生代谢产物中酚类和类黄酮含量,上调表达NtPR1a、NtNPR1、NtPAL抗性基因,从而提高烟株对青枯病的抗性。由此可知,橙皮素可作为诱抗剂有效防控青枯病的发生。     

香料烟青枯病抗性基因的遗传分析

本研究以香料烟青枯病抗病品种Xanthi、感病品种Samsun、F1以及F2群体为研究材料,采用青枯病圃进行抗性鉴定,利用主基因+多基因混合遗传模型对各群体单株的病情指数进行分析,结果表明:香料烟青枯病抗性基因是受2对加性-显性-上位主基因+加性-显性多基因(E-1模型)控制遗传;主基因的遗传率为49.63%。     

烟草品种抗青枯病鉴定中的相关因素分析

采用烟草青枯病ｔ菌株对Ｋ７３０、红花大金元等品种分别作不同接种方法、不同菌量、不同重复和不同生育期接种试验以及与黄瓜花叶病（ＣＭＶ）交叉接种试验。结果表明，对烟草青枯病的抗性，烟草旺长初期发根灌妆种与病区田间自然鉴定结果之间呈极显著正相关，接种浓度以１０＾８ｃｆｕ／ｍｌ为宜。不同抗感品种在田间没重复鉴定中均表现不同程度的抗幅波动，但有一个相对稳定的抗性水平。根据不同生育期与ｔｌ菌株的相互作用，参试