基于SSR标记的255个枣品种亲缘关系和群体遗传结构分析

【目的】枣原产中国,种质资源丰富。对来自中国22个省区不同用途的255个枣品种进行SSR分析,揭示这些不同产地来源的枣种质资源之间的亲缘关系和群体遗传结构,为枣种质资源的科学管理和分子标记辅助育种提供参考。【方法】利用改良CTAB提取供试枣种质的基因组DNA,以前期枣基因组测序挖掘出的SSR引物为基础,进行高效率引物筛选,并利用SSR分子标记技术对255份枣种质资源的基因组DNA进行PCR扩增,然后利用8%聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,银染后显色。根据条带有无统计数据,计算出多态性位点百分率（PIC）,用NTSYS软件进行UPGMA聚类分析;利用Structure软件分析群体遗传结构,计算出最适群体数目,构建遗传结构图。【结果】从64对SSR引物中筛选出23对高效率SSR引物,在供试材料中共检测出117个多态性位点,各引物扩增的多态性位点数为2-10条,每对引物平均扩增多态位点数为5.09个,PIC值变幅为0.359-0.727,平均为0.548,这些多态性引物可应用到其他枣种质资源的研究中;建立了只需1-2个标记就可鉴别出来的部分枣品种的SSR指纹,可用于这些品种的快速分子鉴定;255个枣品种的聚类分析将所有枣品种分为15个亚类,包括4个大类和11个小类,不同品种间的相似系数范围0.71-1.00,其中北京花生枣单独聚为一类,与其他枣品种关系较远;‘奉节鸡蛋枣’和‘溆浦鸡蛋枣’、‘陕西奶枣’和‘天津大马牙枣’的相似系数均为1.00;结合聚类图、供试品种的用途和原产地分析,不同枣品种间的亲缘关系与品种原产地有一定相关性,但和品种用途没有显著相关性。群体结构分析中,通过绘制K与ΔK的关系图,K=15时,ΔK最大,据此将255个枣品种也同样划分为15个群体,与聚类分析结果基本一致;进一步分析表明,各群体中大部分品种血缘关系比较单一,较少品种含有其他类群的遗传成分。总体看,山西或陕西的枣品种出现在绝大部分居群中,说明这两个省的资源在不同群体间的基因交流中发挥了重要作用;南方栽培区域中来自湖南的枣品种形成了相对独立的居群,可能是其起源相对单一,且在长期栽培过程中和其他产地枣品种间基因交流较少所致。上述结果表明,供试枣品种中与来源区域相关性明显的品种由相同地域内枣品种演化而来,而另一部分与来源产地相关性不明显的品种则是由不同区域间品种经过频繁的基因交流和重组选育而来,融合了不同区域品种的特点,从而没有了明显的区域特征。【结论】不同地理环境在枣品种的群体进化中发挥了较重要的作用,影响了不同产地间枣种质资源的遗传结构组成。     

枣树免去雄杂交育种的设计与实践

在枣树杂交育种中,因其花朵很小去雄难、坐果率低、胚败育严重,常规人工授粉杂种得率通常只有万分之一左右,致使杂交育种长期徘徊不前,至今未有人工杂交枣新品种问世。作者历时10余年,以解决去雄难和胚败育严重两大瓶颈问题为突破口,在系统研究枣树不同种质结实特性和花粉育性并攻克幼胚挽救技术的基础上,探索建立枣树免去雄杂交育种的高效技术体系,并在育种实践中加以改进和完善。通过人工控制杂交,成功获得了2 个组合的211 个杂种后代。从育种目标、亲本选配、免去雄控制杂交、授粉方法、胚培养及杂种的分子标记鉴定等方面提出了枣树杂交育种的设计方案与实现途径。并对今后枣树杂交育种的攻关重点和发展前景进行了分析讨论。     

枣智能专家系统数据库信息化推广应用

本文就枣智能专家系统数据库基本功能、性能指标及信息化推广应用等方面进行了分析叙述。     

枣子叶再生植株研究

以枣树‘雄性不育3号’未成熟胚的子叶为材料,建立了枣子叶再生植株体系。子叶愈伤诱导培养基为MS+蔗糖30 g/L+琼脂3.3 g/L,愈伤诱导率达到40%。从愈伤组织诱导不定芽的培养基为MS+蔗糖30 g/L+琼脂3.3 g/L+TDZ 1.5 mg/L,不定芽发生率为88.9%,不定芽数量与愈伤数量之比为3.5。生根培养基为MS+蔗糖30 g/L+琼脂3.0 g/L+IBA 1.0 mg/L,生根率达到33.3%。此外,培养温度显著影响玻璃化苗的生长。在24℃条件下培养30 d,仅有9.7%的玻璃化苗向正常植株转化,而在20℃培养条件下的玻璃化率仅为6.7%。附加30~80 g/L蔗糖的不同培养基上,玻璃化苗向正常苗转化情况无显著差异。     

枣黄化根蘖苗成因分析

为了探究枣黄化根蘖苗的成因,对其黄化根蘖苗、正常根蘖苗和母株之间的形态学指标、叶绿素及矿质元素含量和相关基因表达水平进行了分析。结果表明,与正常植株比,黄化根蘖苗形态学指标没有明显变化,但叶绿素含量及叶绿素a/b比值显著降低,矿质元素N、P、K、Mn、Cu、Zn、Fe含量显著增高,但Ca和Mg差异不显著。同时,AFLP分析表明,黄化根蘖苗与正常植株在基因组水平没出现显著差异;但cDNA-AFLP和RT-PCR分析表明在转录水平上,黄化根蘖苗中酰基转移酶基因表达增加,Ty3-gypsy反转录转座子基因和GAGA结合转录激活因子基因表达降低。综合分析认为,枣根蘖苗的黄化可能是与叶绿素合成转录相关的反转录转座子和GAGA结合转录激活因子基因表达降低,影响了叶绿素合成,使植株最终表现黄化;同时黄化植株中与光呼吸相关的一些基因,如酰基转移酶基因表达相应增加以适应这种逆境胁迫,说明这些基因间存在着相互适应的调控网络。     

枣雄性不育种质半同胞子代的遗传多样性分析

以280份种质,包括枣的雄性不育种质JMS2、‘交城五号’枣、‘邢16’酸枣、JMS2ב交城五号’的56个子代、JMS2ב邢16’的96个子代以及JMS2自然授粉获得的125个子代为材料,采用SSR分子标记技术研究枣半同胞家系的遗传多样性。10对SSR引物在277份子代中检测出35个等位基因,观测等位基因数量(Na)、有效等位基因数量(Ne)、香侬指数(I)、观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)、基因遗传多样性(h)和基因分化系数(Fst)分别为3.500,2.108 7,0.819 2,0.573 1,0.471 4,0.470 5和0.096 0,表明277个子代的遗传多样性水平一般。在以JMS2为母本的3个子代群体中,未知父本的自然杂交子代群体遗传多样性最为丰富,I、Na和Ne分别为0.749 5,3.500 0,2.029 2。JMS2ב邢16’子代群体的遗传多样性(Na=2.30,Ne=2.067 8,I=0.722 0)小于自然杂交子代群体,但大于JMS2ב交城五号’子代群体(Na=2.3,Ne=1.829 3,I=0.615 9)。JMS2自然授粉子代可能存在多个父本,JMS2与酸枣‘邢16’较JMS2和‘交城五号’的亲缘关系远,双亲亲缘关系远和多个父本授粉可增加JMS2半同胞子代的遗传多样性。本研究可以为进一步评价和利用枣半同胞家系提供借鉴参考。     

枣MAPK基因片段克隆与分析

采用同源基因克隆法,首次获得了枣MAPK基因片段543 bp,经Blast比对,该序列与湖北海棠(Malus hupehensis EF427897.1)、蓖麻(Ricinus communis XM002509805.1)、西府海棠(Malus micromalus AF435805.2)和欧洲山毛榉(Fagus sylvatica AJ784997.1)的相似率分别为86%、86%、85%和84%。进一步进行系统进化分析,证明该基因属于MAPK中TEY型的B类。     

利用枣离体叶片直接再生完整植株

以冬枣组培苗叶片为材料进行离体再生培养, 通过对再生条件的系统研究, 实现了离体叶片直接再生不定芽并获得完整植株。试验结果表明: 麦芽糖为离体叶片直接再生的适宜碳源; AgNO3可显著提高叶片不定芽再生率和出芽数, 在TDZ 1.0 mg·L - 1 +AgNO3 1.0 mg·L - 1的条件下, 不定芽直接再生率高达97.3% , 出芽数达14.4个。但麦芽糖不适宜继续作为不定芽伸长培养的碳源, 再生的不定芽需在MS+ 蔗糖40 g·L - 1 + 琼脂4 g·L - 1 +BA 1.0 mg·L - 1 + IBA 0.5 mg·L - 1的培养基上进行增殖, 增殖系数为3.2。在IBA1.0 mg·L - 1条件下, 生根率达87.3%。     

枣和酸枣等14种园艺植物cAMP含量的研究

本试验借助蛋白结合法对14种园艺植物、44个枣品种、59个酸枣品种和类型的cAMP含量进行了测定。结果表明,不同植物种、品种或类型、同一植物不同组织及同一组织不同时期的cAMP含量存在很大差异;同一植物不同组织cAMP的相对含量因物候期而异;在所测植物材料中,枣和酸枣成熟果肉的cAMP含量最高(平均值分别为38.05和23.87nmol/g·fw),其中山西木枣成熟果肉cAMP含量(302.50nmol/g·fw)是迄今己测高等植物中最高的。     

冬枣花药愈伤组织的诱导及原生质体分离

[研究目的]研究冬枣花药愈伤组织的诱导,悬浮系的建立和培养及愈伤悬浮系原生质体的分离.[方法]以冬枣花药为试材,通过选择愈伤诱导培养基和原生质体分离所用酶的浓度找到最佳诱导和分离条件.[结论]使用1/2MS基本培养基附加TDZ 0.2 mg/L、NAA 0.5 mg/L和PVP 2.0 g/L,对诱导冬枣花药愈伤组织有较好效果;愈伤组织增殖采用培养基1/2MS+TDZ 0.4mg/L+NAA0.2mg/L;悬浮细胞系培养采用1/2MS+TDZ 0.4 mg/L+NAA0.2 mg/L液体培养基;冬枣花药愈伤组织悬浮系原生质体分离时以0.6M甘露醇+0.1%MES+20～25 g/L纤维素酶.酶解时间为16h时得到的原生质体产量和活力较高.