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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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甘蔗近缘种蔗茅(Erianthus fulvus)光合气体交换特性的差异分析
《中国农业科学 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：【目的】研究蔗茅无性系气体交换特性,筛选高光效种质资源,为开展高光效品种培育等相关研究奠定基础。【方法】在自然条件下,利用Li-6400便携式光合仪测定36份蔗茅种质资源的光合气体交换参数,如叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、叶片饱和水汽压亏缺、蒸腾效率、叶片瞬时水分利用效率。【结果】36份蔗茅种质资源平均净光合速率为17.61μmol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为2.28;平均气孔导度为0.15 mol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为2.88;平均胞间CO_2浓度为163.49μmol·mol~(-1),倍数变化为2.29;平均蒸腾速率为2.17 mmol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为1.96;平均叶片饱和水汽压亏缺为1.38 MPa,倍数变化为1.60;平均蒸腾效率为124.43μmol CO_2·mol~(-1)H_2O,倍数变化为1.93;平均叶片瞬时水分利用效率为8.12μmol CO_2·mmol~(-1)H_2O,倍数变化为1.75。36份蔗茅无性系光合气体交换参数变异系数范围为11.79%—26.79%,其中,气孔导度变异系数最高(26.79%),净光合速率次之(21.48%),叶片瞬时利用效率最低(11.79%),36份蔗茅无性系光合气体交换参数间存在较大差异。净光合速率与蒸腾速率、气孔导度、叶片瞬时水分利用效率呈显著正相关,与叶片饱和水汽压亏缺呈显著负相关;气孔导度与胞间CO_2浓度、蒸腾速率呈显著正相关,与叶片饱和水汽压亏缺、蒸腾效率呈显著负相关。环境因子相关分析表明,叶片饱和水汽压亏缺与经度呈正相关,与海拔、纬度呈负相关,依据海拔划分为高海拔和低海拔,高海拔拥有相对较高的光合速率。进一步利用主成分分析选出2个主成分,方差累计贡献率达到89.79%,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率即光合效率作为第一主成分的主导因子;胞间CO_2浓度、叶片瞬时水分利用效率、蒸腾效率即水分利用效率因子作为第二主成分的主要因子。36份蔗茅无性系材料可划分为五类,分别划分为光合效率高、较高、中、低、较低和水分利用效率高、较高、中、低、较低类5个类群。在聚类基础上进行逐步判别分析,7个光合气体交换参数有5个进入判别函数,建立了5个判别能力较高的判别模型,回判的准确率达97.22%。【结论】第Ⅳ大类群具有较高光合效率和较高水分利用效率,材料丰富,拥有较好的育种应用前景。
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甘蔗杂交品种初级核心种质苗期性状与产量性状相关性评价
《中国糖料 》 2015
摘要：以前期构建的甘蔗杂交品种初级核心种质材料161份为研究对象,测定甘蔗品种苗期性状与产量性状之间的相互关系,为品种的早期选择提供理论支持。结果表明:(1)在苗期相关性状之间,出苗率和主茎苗占总苗数比例二者呈现正相关关系,而与分蘖苗相关性状表现出负相关关系;(2)在产量性状之间,株高与单茎重和蔗茎产量,茎径与单茎重之间表现出正相关关系,而茎径与蔗茎产量表现为负相关关系;(3)在苗期性状与产量性状之间,出苗率、分蘖苗占总苗数比例和分蘖苗成茎率与蔗茎产量表现出显著的正相关关系,且相关系数出苗率(0.576)>分蘖苗成茎率(0.243)>分蘖苗占总苗数比例(0.180);(4)分别筛选出82份、10份和30份在出苗率、分蘖苗占总苗数比例和分蘖苗成茎率指标上表现优异的材料。以上结果的获得将为品种早期筛选提供有价值的参考信息,并为品种产量改良提供优异亲本。
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29份云南甘蔗创新种质的SSR遗传多样性分析和指纹图谱构建
《西北植物学报 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：该研究以16份甘蔗骨干亲本为参照,对29份云南甘蔗创新种质进行SSR指纹图谱构建和遗传多样性分析,以明确创新种质与16份亲本间的遗传基础和多样性水平。结果表明:6对引物共扩增出104条带,其中101条为多态性条带,多态性条带比例为97.25%;45份材料的遗传相似性系数为0.235 3~0.891 3,平均值为0.563 3;其中16份甘蔗骨干亲本的遗传相似性系数为0.301 6~0.755 6,甘蔗创新种质与甘蔗骨干亲本的特异条带比例为14∶1,涵盖了割手密、大茎野生种、斑茅和滇蔗茅等基因源。根据骨干亲本间的相似性系数范围,在相似性系数为0.43处,可将种质分为6大类群,亲缘关系相对较远,适宜作为种质间的杂交利用。通过引物区分效率分析,6对引物扩增的多态信息量为0.967 9~0.975 8,其中MSSCIR21引物区分效率最高,利用MSSCIR21和SMC1047HA引物组合构建了云南甘蔗创新种质标准指纹图谱,在相似性系数为0.85处即可区分所有种质,图谱的鉴别准确率为100%,每份资源都有唯一的指纹图谱,可将29份创新种质和16份骨干亲本区分鉴别出来。该研究能够为后续杂交利用、种质鉴定和知识产权保护提供依据。
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云南八倍体割手密抗逆功能标记遗传多样性探讨
《亚热带农业研究 》 2015
摘要：割手密是甘蔗杂交育种中重要的野生血缘供体亲本和抗逆性状基因源。选用根据植物抗旱和耐高温相关基因(DREB,Aquaporin;HSP70,WRKY1)设计的引物对或单条引物与随机引物之一组成的5对功能标记(DBF/Arb1,DBF/Arb2,Aqua/Arb1;SCB174,SCB190)对22份云南八倍体割手密进行抗逆功能标记的遗传多样性评价,同时选用13份甘蔗骨干亲本和10份近年云南主栽甘蔗品种作为对照。多态性统计显示,5对功能标记引物共获得113个条带,其中106个为多态性条带,17个为群体特异带,平均多态性条带比例为93.81%,平均多态信息量为0.914 0,八倍体割手密多态性表现最为丰富;遗传相似性系数分析表明,八倍体割手密无论在抗旱还是耐高温标记方面均有较大的相似性系数范围;群体遗传分化分析表明,八倍体割手密在抗旱和耐高温标记方面都与骨干亲本和主栽品种存在较小基因流,多数仅有30%左右的遗传变异来自于群体之间;UPGMA聚类结果也表明,云南八倍体割手密材料与骨干亲本和主栽甘蔗品种在5对抗逆功能标记上表现出明显的遗传差异。以上结果均表明,云南八倍体割手密在耐高温基因HSP70、WRKY和抗旱基因DREB、AQP等4个抗逆基因(尤其是HSP70和AQP)功能标记上较骨干亲本和近年云南主栽甘蔗品种拥有更为丰富的遗传变异,而且八倍体割手密中还有很多抗逆血缘未渗透到现代甘蔗品种中。因此,甘蔗品种改良上应加大云南八倍体割手密资源的利用力度。
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甘蔗属热带种与滇蔗茅杂交后代BC_1核型分析
《西南农业学报 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：对甘蔗属热带种(Saccharum officinarum)越南牛蔗和滇蔗茅(Erianthus rockii Keng)云南95-20杂交后代BC_12个无性系(云南06-278和云南06-279)的根尖进行染色体制片,用以鉴定其体细胞染色体数目和核型分析。结果表明,这2个BC_1后代的体细胞染色体数目均为2n=110,云南06-278和云南06-279核型公式分别为2n=110=116m+4sm和2n=110=102m+8sm,核型分别为2B和2C类型。根据BC_1后代染色体数目鉴定结果,推断杂交F1子代与甘蔗商业品种新台糖10号(ROC10)杂交时,染色体以2n+n方式遗传到BC_1后代。
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甘蔗属热带种与滇蔗茅远缘杂交F_1代花粉母细胞减数分裂及花粉败育研究
《热带作物学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：采用染色体压片法研究甘蔗属热带种与滇蔗茅远缘杂交F1代花粉母细胞减数分裂过程及染色体行为,显微观察结果显示:在终变期观察到单价体、二价体和四价体;分裂中期Ⅰ、后期Ⅰ、中期Ⅱ和后期Ⅱ均出现落后染色体;中期Ⅱ形成"八"字形纺锤丝、后期Ⅱ二分体2个子细胞染色体不同步分离;四分体时期观察到三分体、微核、大小不等的四分体以及多面体等异常细胞;同一小花的3个花药中几个不同时期的分裂相同时存在。进一步应用DAPI荧光染料进行染色观察,结果表明,大多数小孢子在单核时期就发生皱缩变形。该结果说明减数分裂过程异常染色体行为和异常细胞分裂是导致杂交F1代花粉完全败育的主要原因。花粉败育时期为小孢子母细胞时期、四分体时期和单核小孢子时期。
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甘蔗近缘种滇蔗茅(Erianthus rockii)表型性状遗传多样性研究
《植物遗传资源学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：选用6个数量性状和23个质量性状对滇蔗茅野生资源的表型变异、多样性及聚类关系进行分析。结果表明,数量性状变异系数在12.72%~22.38%之间,最大的是田间锤度,为22.38%,其次是茎径,为22.27%,最小的是叶长,为12.72%;质量性状的曝光后节间颜色多样性丰富,茎形、芽形、生长裂缝、节间形状、花序形状等5个性状均表现一致;聚类分析表明51份滇蔗茅无性系材料可分为4大类群和5个亚类群。遗传多样性和聚类分析为资源杂交利用和优异基因挖掘提供参考。
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