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甘蔗常用亲本产量和品质性状评价与聚类分析
《中国糖料 》 2022
摘要：为筛选出在产量和糖分性状上表现优异的亲本,对83份甘蔗常用亲本开展产量和品质性状评价与聚类分析.结果表明:83份亲本在产量和品质性状数值上具有较大的变幅,产量性状的变异系数(14.16%~65.00%、平均37.78%)要远大于品质性状(9.94%~26.38%、平均16.71%),相比品质性状具有更为丰富的遗传变异;方差分析表明不同亲本在产量和品质性状上存在显著差异,筛选出来的优异亲本可用于甘蔗产量和品质性状的改良.相关性分析表明,大部分的产量性状间表现出显著的正相关性,其中有效茎数与理论产量相关性最高(0.750);品质性状中的糖分性状之间都表现出显著的正相关,而纤维分与糖分性状呈显著的负相关;大部分的产量性状与糖分性状之间呈显著的正相关,表明高产高糖亲本或品种是可以同时兼得的;考虑到纤维分与大部分的产量和所有的糖分性状呈现显著负相关,在育种上要注意均衡把握.聚类分析表明,依据产量性状可将亲本聚为6类,其中在各性状中表现较好的为B和C类群,最差的为F类群;依据品质性状可将亲本聚为7类,在糖分性状上表现最好的为IV和V类群,表现最差的是I和VII类群.以上结果将有助于对甘蔗亲本产量和品质性状的了解,为亲本的利用方向和组合的配制提供有效的参考.
关键词： 甘蔗亲本;产量;品质;评价;聚类分析
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甘蔗ScMOC1基因启动子的克隆与瞬时表达分析
《植物遗传资源学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：MOC1属于植物特有的GRAS家族蛋白基因,是调控植物腋芽形成发育的关键基因.启动子对基因转录效率起直接调控作用,其功能分析可以精确定位基因的表达部位、发育阶段和调控机制,克隆甘蔗腋芽形成发育关键基因ScMOC1的启动子序列,研究其功能对该基因表达调控机制具有重要意义.本研究以我国主栽甘蔗品种新台糖22号(ROC22)的基因组DNA为模板,通过基因组步移和巢式PCR技术克隆到ScMOC1起始密码子ATG上游1874 bp的启动子序列.PlantCARE在线分析预测表明,该序列包含多个真核生物启动子必需的核心元件TATA-box、CAAT-box以及与光响应、激素响应和分生组织表达等相关的顺式作用元件,推测ScMOC1启动子可通过激素诱导调控ScMOC1表达,且该启动子可能通过分生组织表达顺式调控元件CAT-box参与ScMOC1对甘蔗分蘖的调控.将获得的启动子序列替换pBI121质粒中的CaMV35S启动子驱动下游GUS基因表达进行活性分析,结果表明:本研究克隆的启动子片段能驱动GUS基因在甘蔗嫩叶中瞬时表达.5′缺失分析表明该启动子的基础启动子序列在起始密码子ATG上游350~500 bp之间.该结果为后续ScMOC1的调控机制研究奠定了良好的基础.
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甘蔗HD-Zip Ⅰ亚家族转录因子基因ScGT1的克隆和生物信息学分析
《中国糖料 》 2019
摘要：Grassy Tiller1 (GT1)属于植物HD-Zip Ⅰ亚家族转录因子,通过抑制侧芽萌动和侧枝伸长调控植物分蘖性状.本研究使用RT-PCR和RACE技术从甘蔗品种ROC22中克隆出甘蔗GT1同源基因ScGT1 (MK318528).生物信息学分析发现该基因cDNA序列包含一个长度为723 bp的开放阅读框,可编码一个含240个氨基酸的蛋白.该蛋白具有一个Homeodomain保守结构域,分子量为26.44kD,理化等电点pI为6.04,属于亲水蛋白,无跨膜结构,不存在信号肽,可能定位于细胞核,参与氨基酸生物合成的可能性较高.蛋白结构及同源性分析表明该蛋白空间结构与高粱和玉米较为相似,Homeodomain结构域高度保守,变异较少.系统发育树分析表明该蛋白属于HD-Zip Ⅰ亚家族中的gt1 Clade类群,与高粱和玉米GT1亲缘关系较近,初步推测ScGT1可能通过腋芽分生组织发育的调控来影响分蘖表现.该研究可为后续该基因更深入的功能鉴定和分子辅助育种奠定重要的前期基础.
关键词： 甘蔗 HD-Zip Ⅰ ScGT1 分蘖 基因克隆 生物信息学
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云南甘蔗国外引进骨干亲本糖分性状分析
《中国糖料 》 2018
摘要：高糖亲本筛选是甘蔗高糖育种的基础,对蔗糖产业健康持续发展至关重要。云南是我国甘蔗第二大产区,本研究以16份云南甘蔗品种杂交选育常用国外引进亲本为材料,对其纤维分、蔗汁锤度、蔗汁糖度、甘蔗糖度、简纯度5项糖分性状进行了分析。研究结果显示,所有性状在不同材料间均存在显著差异,且该差异主要由遗传背景差异导致。5个糖分性状中,纤维分与其他性状均存在显著负相关关系,而其他4个性状间均呈显著正相关关系。聚类分析将16份材料分为3组,组I、组II均有较好表现,而组III所含的CP28-11、POJ213、Co1001三份材料表现较差。I、II两组材料主要差异体现在纤维分方面,据此对其杂交利用给出了建议。
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甘蔗花芽分化及花序发育过程的石蜡切片显微观察与分析
《热带作物学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：常规杂交是甘蔗遗传改良的主要手段,开花诱导是亲本杂交的关键。花芽分化和花序发育对甘蔗开花至关重要,但目前笔者们对这一过程还缺少必要的了解。本研究以当前甘蔗主栽品种粤糖93-159为材料,对其茎尖分生区花芽分化及花序发育过程进行石蜡切片显微观察。结果显示,甘蔗开花过程可明显划分为6个阶段:营养生长阶段——甘蔗分生区维持营养生长;花芽分化阶段——生长锥分生区膨大,产生花序分生组织;枝梗分化阶段——分生区周围的褶皱分化产生一次、二次枝梗分生组织;小穗/小花原基分化阶段——沿枝梗产生的小穗分生组织分化出2朵小花分生组织;花器官分化阶段——小花分生组织分化形成典型花器官;成熟阶段——抽穗开花,可以授粉。此结果揭示了甘蔗花发育分化过程中的组织形态变化,可为甘蔗开花机理的深入研究提供参考。
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甘蔗MOC1基因(ScMOC1)的克隆与表达分析
《植物遗传资源学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：MONOCULM 1(MOC1)基因在植物腋分生组织和腋芽的形成中发挥重要作用,是植物分蘖关键调控基因。本研究利用同源基因克隆法结合RT-PCR、RACE技术从甘蔗品种ROC22中克隆获得MOC1的同源基因,命名为Sc MOC1。生物信息学分析发现该基因的c DNA序列包含一个长度为1299 bp的开放阅读框,编码432个氨基酸残基组成的含有GRAS保守结构域的非分泌蛋白,其分子量为45.43 k D,理化等电点p I为6.98。序列比对分析显示Sc MOC1与高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)、赖草(Leymus secalinus(Georgi)Tzvel.)、水稻(Oryza sativa L.)等禾本科植物同源蛋白氨基酸序列一致性较高;系统进化树分析显示其与高粱、小米草(Setaria italica(L.)P.Beauv.)、玉米(Zea mays L.)等禾本科植物MOC1同源蛋白亲缘关系最近;Sc MOC1在甘蔗品种ROC22中的序列变异分析发现,30个克隆得到的序列中共有46个SNP位点和29处In Del位点,其中1个位点发生的单个碱基缺失和另一个位点的4个碱基插入是造成基因编码蛋白序列变化的主要原因。中性检测表明,Sc MOC1在ROC22中遵循中性进化模型。采用实时荧光定量PCR分析Sc MOC1在甘蔗品种ROC22分蘖期不同组织部位(根、茎、叶、分蘖芽、叶鞘、生长点)、茎尖生长点和不同发育阶段腋芽(幼嫩腋芽、半大腋芽、较大腋芽、成熟休眠腋芽)的表达特征,结果显示Sc MOC1在分蘖期的ROC22中的表达具有组织特异性,在生命活跃的茎尖生长点处表达量最高;在腋芽形成发育过程中该基因表达总体呈现出"升-降-升-降"的趋势,说明Sc MOC1基因可能在甘蔗腋芽形成发育阶段中发挥作用。以上研究可推测Sc MOC1在甘蔗的分蘖性状调控上扮演重要的角色。本研究为Sc MOC1的功能研究及其在甘蔗产量分子辅助育种中的利用奠定基础。
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甘蔗与滇蔗茅杂交后代F_1、BC_1表型和GISH分析
《分子植物育种 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：滇蔗茅是甘蔗重要的近缘植物资源,在甘蔗种质创新和遗传改良中具有重要利用价值。为了鉴定甘蔗与滇蔗茅远缘杂交F_1、BC_1真实性后代种质并探明其遗传物质组成,本研究对远缘杂交组合亲本和后代材料进行了形态学观察、染色体计数、核型分析和染色体荧光原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)分析。结果:(1)表型鉴定结果显示,F1叶片具父本滇蔗茅特征,BC1后代叶片则趋于甘蔗品种。BC1的节间长度和株高表现出一定的杂种优势,茎径和锤度则逐渐趋于甘蔗品种(ROC10);(2)细胞学鉴定结果显示:父本云南95-20 2n=30,核型属2B类型。F1云野03-316 2n=54,属2B类型;3个BC1后代材料2n均为110,其中云野06-278属2B类型,云野06-277和云野06-279属2C类型。(3)GISH结果:在F1和3个BC1材料中均检测到15条滇蔗茅野生种外源染色体,但没有检测到重组染色体。以上结果表明F1和BC1是真实的杂交后代种质,杂交过程染色体遗传方式分别为n+n和2n+n。本研究可为滇蔗茅有利基因向甘蔗转移提供细胞学证据,为滇蔗茅在甘蔗杂交创新中利用方式的制定提供参考。
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甘蔗非生物胁迫抗性研究进展
《植物遗传资源学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：甘蔗是世界上重要的糖料和能源作物,对于我国食糖产业发展具有举足轻重的作用。但是,我国甘蔗种植面积正不断减少,呈现出向高海拔、土壤贫瘠等生产条件差的地方转移的趋势,因此遭受的逆境胁迫程度日益加深,严重影响了甘蔗的生长发育及产量形成。如何解决逆境胁迫下甘蔗的产量问题是目前生产上面临的重要课题。目前最好的解决办法还是培育高抗逆品种,为了给甘蔗抗性品种选育提供参考,本文对甘蔗的各种逆境,如低温、干旱、高盐、重金属等伤害与抗逆性的生理生化机制及甘蔗抗逆相关功能基因的挖掘研究进行了综述,以期系统地了解甘蔗逆境研究现状,并提出了甘蔗抗逆育种需要开展的关键工作,以期为甘蔗抗逆相关研究方向的设定、抗性机理和抗性品种的选育提供借鉴。
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甘蔗TAD1(ScTAD1)的克隆与表达分析
《中国农业科学 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：【目的】Tillering and Dwarf 1(TAD1)是植物株型发育的重要调控基因,该基因与腋芽的形成发育密切相关。获得甘蔗TAD1(ScTAD1)并预测其结构和功能,分析其在甘蔗不同组织部位、不同发育阶段腋芽中及在用生长素(IAA)和细胞分裂素(6-BA)处理后的蔗苗非伸长茎梢部的表达情况,以期为ScTAD1的功能分析及其在甘蔗产量分子辅助育种中的利用奠定理论基础。【方法】采用电子克隆技术并结合反转录PCR(reverse transcription PCR,RT-PCR),c DNA末端快速扩增(rapid-amplification of c DNA ends,RACE)等技术获得ScTAD1的c DNA全长,然后利用生物信息学方法对其序列结构、功能、同源性进行分析;再使用实时荧光定量PCR(real-time fluorescent quantitative PCR,q PCR)技术对该基因在甘蔗品种ROC22不同组织部位(根、茎、叶、分蘖芽、叶鞘、生长点)、茎尖生长点和不同发育阶段腋芽(幼嫩腋芽、半大腋芽、较大腋芽、成熟休眠腋芽)及叶片分别喷施IAA和6-BA不同时间点幼苗非伸长茎梢部的表达特征进行分析。【结果】获得ScTAD1的c DNA全长(Gen Bank登录号为KX611166),序列分析发现其包含1个1 560 bp的完整开放阅读框,编码519个氨基酸残基,其编码蛋白分子量为55.57 k D,理论等电点p I为9.16。保守结构域分析表明ScTAD1包含7个WD40重复序列的保守结构域;信号肽预测结果表明ScTAD1蛋白不存在信号肽,为非分泌蛋白;三级结构预测表明ScTAD1与二穗短柄草(XP_003558934.1)、玉米(XP_008650376.1)和水稻(AAN74839.1)相关同源蛋白三级结构高度相似,且与高粱假定蛋白(XP_002468612.1)亲缘关系最近。q PCR分析结果表明ScTAD1在甘蔗根、茎、叶、分蘖芽、叶鞘、生长点等不同组织部位均有表达,其中在分蘖芽中的表达量最高,其次为叶和叶鞘,根中表达较弱;不同发育阶段甘蔗腋芽中,ScTAD1在幼嫩腋芽中表达最高;叶片喷施植物激素IAA和6-BA 36 h后该基因表达开始升高,但喷施6-BA 48 h后表达又回落到未处理水平,表明这两类激素对ScTAD1表达有调控作用。【结论】成功从ROC22中获得ScTAD1的c DNA序列,该基因在甘蔗不同组织部位均有表达,其中分蘖芽中表达量最高;推测ScTAD1可能在甘蔗腋芽形成发育早期发挥作用,其表达水平受生长素和细胞分裂素调控。
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干旱胁迫下割手密根系转录组差异表达分析
《中国农业科学 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：【目的】探明云南割手密82-114受干旱胁迫的内在分子机制,挖掘与抗旱密切相关的功能基因,提高割手密抗旱基因的研究与利用。【方法】以干旱胁迫24、48和72 h的云南割手密82-114的根系进行Illumina Hi Seq TM 4000高通量转录组测序分析,将组装得到的Unigene分别与Swiss-Prot、Nr、KOG、Pfam和KEGG数据库进行比对,利用RPKM来衡量各样本间的基因表达丰度,以FDR≤0.05和|log2 fold change|≥1来评估样本间的差异表达基因,通过Gene Ontology(GO)数据库、KEGG pathway数据库对不同干旱胁迫样本差异表达基因的功能和参与的调控路径进行分析。【结果】未胁迫处理的CK与胁迫24、48和72 h后的样本转录组分别检测到134 724、130 368、133 564和131 321个表达基因,与CK相比,各胁迫样本显著上调(或下调)的差异表达基因分别有3 061(1 302)、2 304(2 841)和3 236(2 525)个;以FDR值=0为筛选条件,3个样本的极显著差异表达基因主要参与转录激活、水分运输、DNA结合、ATP结合及细胞膜、跨膜运输和防御反应等有关代谢活动。GO富集分析表明:3个胁迫处理的样本在生物学途径中富集最多的类别并不完全相同,其中,胁迫24 h与48 h的样本富集最多的类别是与DNA依赖型转录和转录调节子相关的基因,胁迫72 h样本富集最多的类别是与翻译相关的基因;而在细胞组件和分子功能中,3个胁迫样本富集最多的基因类别均是与内在的膜、核和ATP结合相关的基因。KEGG富集分析表明:胁迫24 h的样本有2 248个差异表达基因参与了107条代谢途径,胁迫48 h的样本有2 114个差异表达基因参与了130条代谢途径,胁迫72 h的样本有2 392个差异表达基因参与了144条代谢途径;经KEGG显著性富集分析,筛选到鞘糖脂生物合成途径、MAP激酶信号途径和ABC转运蛋白等与非生物胁迫或逆境相关。【结论】获得3个干旱胁迫样本与CK样本间差异表达基因的变化及其功能信息,发现参与云南割手密82-114干旱胁迫响应相关的细胞外信号调节激酶、磷脂酶D、β-氨基己糖苷酶和ATP结合盒B亚族(MDR/TAP)-1等,获得在整个干旱胁迫时期稳定上调表达基因70个,稳定下调表达基因11个,通过同源基因序列的比对分析,阐明这些基因在各自的代谢通路中被强烈诱导或抑制表达,显示与干旱胁迫存在密切关系。
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