[目的]构建籽用美洲南瓜突变体库,加快籽用美洲南瓜种质资源创新进程,对南瓜品种选育、品种改良以及遗传基础的拓宽具有重要的意义.[方法]利用1.8％诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)处理籽用美洲南瓜ZHL4种子15 h,然后对M1和M2代群体单株进行表型变异观察,同时对M2群体变异株系ZHL4-33进行显微组织结构观察.[结果](1)M2群体中共筛选到242个突变植株,45种表型变异,变异类型涵盖了突变株的各个生长时期以及各植物器官,总的突变频率达到25.17％.(2)突变体叶片栅栏组织厚度显著高于野生型,排列紧凑,维管形成层痕迹明显;突变体茎维管束多而密集,导管直径小于野生型,髓部发达,细胞间隙较小,细胞数目有所增加.[结论]初步构建了由425 个M2家系所组成的籽用美洲南瓜突变体库,为籽用美洲南瓜功能基因组研究和新品种选育奠定了材料基础.

我国地方鸡品种资源丰富,且在长期的选择进化过程中形成了各异的种质特性.科学评估群体遗传多样性,明确品种间遗传结构,对地方鸡品种资源的保护与创新利用具有重要价值.为了评估23K SNP芯片"酉芯一号"在地方鸡遗传多样性和遗传结构分析中的应用效力,本文利用RADseq鉴定21个地方鸡种基因组遗传变异,并研发23K芯片"酉芯一号".基于两组SNP数据集计算各品种的遗传统计量,开展相关性、拟合及系统发育分析,以评估芯片的应用效力.结果表明,基于两组SNP数据集计算的观察杂合度(Ho)、多态信息含量(PIC)、近交系数(FROH)和遗传分化系数(Fst),在21个地方鸡种中趋势基本一致.琅琊鸡(LA)、瓢鸡(PJ)、文昌鸡(WC)的遗传多样性较为丰富;边鸡(BJ)、狼山鸡(LS)、固始鸡(GS)、东乡绿壳蛋鸡(DX)和北京油鸡(BY)的遗传多样性相对匮乏,两组Ho、PIC、FROH和平均Fst的相关系数分别为0.794、0.901、0.926和0.984,均达到极显著水平(P＜0.01),且拟合度较高(P＜0.001),R2分别为0.644、0.827、0.916和0.927.针对两组SNP数据集,采用邻接法(NJ)和极大似然法(ML)构建的进化树较为合理,将21个地方鸡种总体上分为6大类,与品种的形成历史和地理分布相吻合;23K芯片对5个新增品种亦实现有效聚类,没有出现个体偏离.利用不同密度的SNP估算遗传统计量会存在一定差异,需要进行数据和分析方法的标准化,23K芯片在地方鸡遗传多样性和结构分析中具有较好的效力.

水芹[Oenanthe javanica(Bl.)DC.]是伞形科水芹属多年生水生蔬菜植物,其营养成分丰富、富含多种功能性生物活性成分,也是一种具有保健功能的药食同源蔬菜.我国水芹种质资源丰富,其利用涉及食用、药用、污水净化、提取加工等方面,但育种及其分子机理方面的研究较少.本文综述了近20年来水芹种质资源、营养品质、生理生化、育种、基因及组学研究的进展,具体内容包括:(1)伞形科植物及水芹种质资源研究;(2)水芹营养品质及生长调控研究;(3)水芹生理生化及次生代谢物质研究;(4)水芹功能基因及组学(包括基因组学、转录组学、代谢组学及蛋白质组学)研究,旨在为我国水芹资源创新和保护、遗传育种、基因挖掘、加工、栽培及环境治理等方面的进一步研究利用提供理论依据.

小麦穗发芽会造成小麦产量和品质的显著降低,近年来在黄淮地区逐渐加重,威胁我国、特别是黄淮区域小麦生产安全,抗性种质及功能分子标记的筛选和利用是减轻穗发芽危害的根本途径.本研究以多年田间自然鉴定的77份抗穗发芽种质及128份导入了 6个抗穗发芽种质的轮回群体创制的高代品系为材料,采用整穗发芽法和籽粒发芽法对穗发芽抗性进行鉴定和评价,明确穗发芽功能标记Vp1B3、Dorm-B1和PM19在抗性种质中的分布并评估其育种效果.结果表明种质资源中49.35％(38份)达到中抗水平,其中仅57.89％(22份)含有Vp1Ba或(和)Dorm-B1b抗性位点,西农172、Kalango、淮麦40、豫农186同时含有2个抗性位点;高代品系中36.72％(47份)达到中抗以上,其中87.23％含有抗性位点,17.02％(8份)同时含有2个抗性位点.抗性位点的累加可提升抗性水平.种质资源中不含有抗性位点的穗发芽率和发芽指数分别为36.65％和34.99％,而含有2个抗性位点的分别为18.17％和23.87％,高代材料也呈现相同的趋势.高代材料中达到中抗及以上水平的材料与其他材料之间含有的抗性位点数目存在显著差异,其中17.02％的中抗水平材料含有2个抗性位点,而未达到中抗水平的其他材料中仅有4.94％含有2个抗性位点,表明利用优异等位变异可显著改良抗性.本研究结合分子标记和表型鉴定进行抗穗发芽种质筛选,通过轮回选择进行种质创新,有望提升黄淮麦区的小麦穗发芽抗性水平.

薯类作物种类繁多,包括马铃薯、甘薯、木薯、山药、葛根等,其中,马铃薯、木薯与甘薯并称为全球三大薯类作物.薯类作为"粉粮",是重要的粮食补充,也提供了丰富的功能农产品.我国每年薯类种植面积超过1.5亿亩,薯类产业的发展事关国家粮食安全、扶贫攻坚、乡村振兴等一系列国家重大战略部署.加强薯类作物种质资源收集保护、繁殖更新、种质创新与推广利用,是推进薯类作物种业振兴和打赢种业翻身仗的基础.

MYB(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)家族转录因子是高等植物转录因子中数目最多的一类基因家族成员,可分为 4 个亚家族,其中R2R3-MYB是最常见的亚家族类型.R2R3-MYB类转录因子广泛参与植物的器官发育和次生代谢产物生物合成的调控.为研究R2R3-MYB家族转录因子在艾叶黄酮合成和腺毛发育中发挥的作用,该研究基于艾的全基因组数据筛选、鉴定出 92 个R2R3-MYB转录因子,并利用生物信息学预测其潜在功能.结果表明,92 个转录因子的氨基酸长度为 168～547 aa,相对分子质量为 19.6～60.5 kDa,均为亲水性蛋白.亚细胞定位分析表明,89 个AaMYB 蛋白定位结果为细胞核,3 个蛋白同时定位于细胞核和细胞质中.依据拟南芥R2R3-MYB家族分类,92 个艾R2R3-MYB蛋白分为 26 个亚家族,同一亚族基因结构基本类似.顺式作用元件预测结果表明光响应元件、茉莉酸甲酯元件和脱落酸元件在R2R3-MYB基因启动子区域分布广泛.转录组表达分析结果显示,AaMYB60、AaMYB63 和AaMYB86 在叶片中的表达均高于茎和根中的表达,说明这 3 个转录因子主要在叶片中发挥作用.此外,利用系统进化分析筛选出 5 个参与艾叶黄酮生物合成或腺毛发育的候选R2R3-MYB转录因子.该研究可为后期艾的优良品种选育和种质创新等提供重要的基因资源.

棉花是全球重要的经济作物和纺织工业原料,选育优良新品种是提高棉花产量、品质和植棉效益的主要途径.然而,传统育种方法在改良作物遗传特性方面存在很大的局限性,而基因编辑技术为加快棉花种质创新和遗传改良提供了契机.基因编辑技术是一种利用人工设计的核苷酸酶,对生物体特定DNA序列的基因组片段进行删除、修改、插入或替换单个或多个核苷酸,从而实现对目标基因精确编辑的技术方法.本文首先综述了ZFNs、TALENs和CRISPR三种主要基因编辑系统的原理,以更好地理解如何利用基因编辑技术改良棉花的生长发育、抗逆性等性状;其次,重点评述了当前备受关注的CRISPR基因编辑系统在改良棉花抗逆性、纤维与种子品质性状等方面的应用;最后分析了基因编辑技术在应用过程中存在的不足和局限,并指出未来应进一步优化开发有知识产权的基因编辑系统,提高其精确性、安全性,促进其在棉花种质创新和遗传改良中的应用.

分子生药学是一门新兴的交叉学科,以分子生物学和中药学为基础,旨在研究药用植物的次生代谢产物合成和分子调控功能.穿心莲Andrographis paniculata是一种传统大宗中药材,具有保肝利胆、清热解毒和抗菌消炎等重要功效.穿心莲生产过程中受品种、产地环境、种植技术等原因造成的品质不稳定是穿心莲产业持续发展的重要限制因素,基于分子生药学的研究手段,采用现代组学技术进行穿心莲次生代谢产物调控研究已成为解决其品质问题的关键方法.该文总结了近年来穿心莲分子生药学领域的研究成果,包括资源的分子鉴定、遗传多样性、多组学技术、有效成分生物合成和种质创新等,并对该领域的发展趋势进行了展望.深入推动穿心莲分子生药学研究将为进一步开发其药用价值提供更加科学和有效的技术支持,为穿心莲新品种培育提供新思路,有效推动穿心莲产业的高质量可持续发展.

种质资源是农业科技原始创新与现代种业发展的物质基础,优异种质为培育优良棉花品种提供了材料基础.本研究以230份棉花种质资源为材料,利用遗传多样性、相关性分析、主成分分析以及聚类分析等方法对其13个表型性状指标进行分析.结果表明,13个性状的变异系数在0.90％～22.43％之间,其中整齐度指数的变异系数最小,单株结铃数的变异系数最大.各表型性状的遗传多样性指数在1.92～2.07之间,马克隆值的遗传多样性指数最大,单株结铃数的遗传多样性指数最小.主成分分析结果显示,6个主成分的累计贡献率可达74.413％,其中第1主成分、第5主成分和第6主成分可合并为纤维品质因子,第2主成分、第3主成分可合并为棉花产量因子,第4主成分为植株性状因子.聚类分析把230份棉花种质资源材料分成3类,其中类群Ⅱ是产量与纤维品质性状综合表现较好的类群.最后依据综合评价D值进行评价,初步筛选出29份表现较好的棉花品种,在育种工作中可根据育种目标对其进行针对性的改良.

为了探究葡萄种质资源果实香气成分的遗传多样性,以62份葡萄种质资源作为试验材料,采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术检测样品中的挥发性物质,进行显著性分析.鉴定葡萄种质资源幼叶上表面颜色、幼叶上表面光泽、幼叶花青素着色和成熟果肉香味等8个农艺性状,将其与挥发性物质进行相关性分析,并进一步通过非度量多维尺度分析(NMDS,non-metric multidimensional scaling,stress＜0.2)和正交偏最小二乘-判别分析(OPLS-DA,orthogonal partial least squares-discriminant analysis)筛选出特征挥发性物质.结果表明,在62份葡萄种质资源中共检测到7类99种挥发性物质,主要是醇类、酯类和萜烯类,含量分别为13.83 mg/L、13.53 mg/L、8.99mg/L.各类挥发性物质之间存在显著的差异.8个农艺性状与香气物质相关性分析结果显示,幼叶上表面颜色、上表面光泽、花青素着色、果皮颜色、果肉香味与萜烯类、酯类及酮类具有显著相关性.非度量多维尺度分析可以明显区分幼叶花青素着色极弱的种质和幼叶花青素着色中的种质.以变量投影重要性VIP(Variable importance in projection)＞1,P＜0.05为标准,筛选到17种主要的挥发性物质,其中正己酸乙酯的VIP值最高(4.07),萜烯类中橙花醇VIP值最高(2.07).本研究结果可为改善浆果香气品质性状和葡萄种质资源的创新提供一定的理论参考.