二倍体栽培马铃薯高效遗传转化体系的建立     

叶明旺  张春芝  黄三文 《中国农业科学》2018,51(17):3249-3257

【背景】马铃薯是最重要的块茎类粮食作物。栽培马铃薯以四倍体为主,但四倍体遗传和薯块繁殖增加了马铃薯改良的难度。因此越来越多的科学家呼吁在二倍体水平进行马铃薯的再驯化,将马铃薯驯化成种子繁殖作物。自然界中存在4个二倍体马铃薯原始栽培种,这些二倍体栽培种中蕴含着丰富的遗传变异,但是它们的遗传转化体系尚未成熟。【目的】建立高效的二倍体栽培马铃薯遗传转化体系,为二倍体马铃薯优良等位基因和分子育种提供工具。【方法】以二倍体栽培种马铃薯(Solanum phureja)CIP 703541为试验材料,利用绿色荧光蛋白基因(green fluorescent protein,GFP)作为报告基因,对遗传转化体系进行摸索,主要包括:预处理培养时间、诱导再生的激素比例、抗生素浓度以及转化效率。另外,利用同样的激素组合对17份不同基因型的二倍体马铃薯原始栽培种进行了测试,比较各个材料在不同激素浓度条件下的再生效率,筛选出再生效率较高的激素组合进行大量遗传转化;对再生苗进行生根筛选、荧光观察和PCR鉴定,统计阳性植株的概率。用流式细胞仪检测阳性植株的倍性,以分析再生植株发生染色体加倍的频率。【结果】预处理培养时间为2 d的外植体浸染效率最高。二倍体材料CIP 703541最适合再生出芽的激素配方为2.0 mg·L~(-1)玉米素(zeatin,ZT)﹕0.01 mg·L~(-1)奈乙酸(naphthaleneacetic acid,NAA)。再生阶段抗生素卡那霉素(kanamycin,Kan)的最适筛选浓度为100 mg·L~(-1),生根阶段的最适筛选浓度为50 mg·L~(-1)。通过对不同基因型进行筛选,获得3份再生能力较强的二倍体马铃薯材料(CIP 703308、CIP 703312和CIP 703541)。它们响应的激素配方各不相同,在添加了100 mg·L~(-1)卡那霉素的再生培养基中,3份材料的再生效率分别为45%、40%和52%。通过大规模遗传转化证明,3份材料的转化率分别为2.8%、4.2%和5.3%。经流式细胞仪检测,所获得的马铃薯阳性植株中四倍体的比例较高,CIP 703308、CIP 703312和CIP 703541的阳性转化植株中二倍体的比例分别为5.26%、10.53%和38.46%。【结论】建立了高效的二倍体马铃薯遗传转化体系,获得了3份再生能力较强的二倍体材料。另外,发现二倍体马铃薯在经过遗传转化之后再生植株中染色体加倍的比例较高。  相似文献   

二倍体和四倍体泥鳅全基因组DNA甲基化的比较     

张曼曼  冯兵  罗双双  王卫民  周小云 《华中农业大学学报》2018,37(5):95-103

以二倍体和四倍体泥鳅为研究对象,采用甲基化修饰依赖性内切酶测序技术(MethylRAD-Seq)在全基因组水平上分析泥鳅的DNA甲基化特点及倍性间的DNA甲基化变异。测序结果共得到302 111 684条Methyl-RAD序列标签。与参考基因组比对结果显示,泥鳅的甲基化位点主要分布在基因体区(gene body),其次为内含子区(intron)和基因间区(intergenic),而在其他功能元件上的分布较少。四倍体泥鳅的整体甲基化水平比二倍体高,尤其是在第一外显子区(1st Exon)和转录起始位点上游1 500bp至200bp区(TSS1500),且倍性间差异极显著(P0.01)。但在启动子区,四倍体泥鳅的甲基化水平略低于二倍体。在二倍体和四倍体泥鳅间共筛选到1 268个差异甲基化CmCGG位点和14个差异甲基化CmCWGG位点,这些位点主要分布于内含子、基因体和基因间区。比较各基因的甲基化水平,共得到684个倍性间差异甲基化基因。KEGG分析结果显示,倍性间差异甲基化基因主要富集到与生长发育、免疫及错配修复等相关通路上。  相似文献   

西瓜四倍体与二倍体正反交果实发育过程中内源激素的变化     

李涵  王志伟  孙波  邹甜  孙小武 《湖南农业科学》2017,(6)

为了探究西瓜四倍体与二倍体反交种子败育的原因,以蜜枚的二倍体和四倍体为材料,采用酶联免疫法(ELISA)对授粉后1~13 d果实内赤霉素(GA)、玉米素核苷(ZR)、脱落酸(ABA)和生长素(IAA)4种内源激素进行测定。结果表明:蜜枚二倍体与四倍体西瓜正交果实发育过程中,ZR和ABA呈现升高-降低-升高-降低的趋势,GA_3和IAA呈现降低-升高-降低-升高的趋势,蜜枚二倍体与四倍体西瓜反交授粉后3~4 d ABA含量较高,授粉后7 d GA和IAA含量较低,授粉后5 d GA_3平均水平低于正交。这样的差异可能就是反交种子败育的原因。  相似文献   

不同倍性菘蓝林下光合特性及种植研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

张锋  韩金龙  朱彦威  倪大鹏  单成钢 《中国农学通报》2021,37(26):58-65

为了研究菘蓝林下种植是否可以提高土地利用率和板蓝根药材的产出。以四倍体和二倍体菘蓝为试材,在不同郁闭度林下进行了一个完整生长周期的种植和研究：郁闭度在0.3以下为轻度郁闭(C1),郁闭度在0.3~0.6为中度郁闭(C2),郁闭度在0.6以上为重度郁闭(C3),以大田露地栽培为对照(C0)。结果表明：菘蓝属于阳生植物,但对光的适应范围较宽,可适应30%郁闭以上的弱光环境。四倍体菘蓝光合能力强于二倍体菘蓝,但二倍体菘蓝更能适应弱光环境,更适合中度以上郁闭林地进行种植。在生产中,30%以下郁闭林地种植四倍体菘蓝,可获得较高效益,郁闭度30%以上林地,应选择二倍体菘蓝种植。  相似文献   

QTLs for potato tuber resistance to Dickeya solani are located on chromosomes II and IV     

Renata Lebecka  Jadwiga Śliwka  Anna Grupa-Urbańska  Katarzyna Szajko  Waldemar Marczewski 《Plant pathology》2021,70(7):1745-1756

The goal of this research was to identify quantitative trait loci (QTLs) for potato tuber resistance to the soil- and seedborne bacterium Dickeya solani and for tuber starch content, to study the relationship between these traits. A resistant diploid hybrid of potato, DG 00-270, was crossed with a susceptible hybrid, DG 08-305, to generate the F₁ mapping population. Tubers that were wound-inoculated with bacteria were evaluated for disease severity, expressed as the mean weight of rotted tubers, and disease incidence, measured as the proportion of rotten tubers. Diversity array technology (DArTseq) was used for genetic map construction and QTL analysis. The most prominent QTLs for disease severity and incidence were identified in overlapping regions on potato chromosome IV and explained 22.4% and 22.9% of the phenotypic variance, respectively. The second QTL for disease severity was mapped to chromosome II and explained 16.5% of the variance. QTLs for starch content were detected on chromosomes III, V, VI, VII, VIII, IX, XI, and XII in regions different from the QTLs for soft rot resistance. Two strong and reproducible QTLs for resistance to D. solani on potato chromosomes IV and II might be useful for further study of candidate genes and marker development in potato breeding programmes. The relationship between tuber resistance to bacteria and the starch content in potato tubers was not confirmed by QTL mapping, which makes the selection of genotypes highly resistant to soft rot with a desirable starch content feasible.  相似文献   

Heterosis and combining ability ofSolanum tuberosum Group Andigena haploids     

J. A. Landeo  R. E. Hanneman Jr. 《Potato Research》1982,25(3):227-237

Summary Combining ability analysis was done on a diallel cross of a random sample of four different cultivated diploid potato populations (Solanum tuberosum Group Andigena haploid, Gp. Tuberosum haploid, Gp. Phureja and Gp. Stenotomum) to determine the amount of heterosis and the gene action involved in the inheritance of tuber yield, fresh vine yield, total plant accumulation (tuber+vine) fresh and dried, dry vine yield and density (specific gravity). The analyses of variance on data from two locations demonstrated significant general combining ability for most traits, indicating a preponderance of additive gene action. Specific combining ability was not significant for any of the traits. Heritabilities for the more important traits such as tuber yield and density were large enough to ensure progress from selection.

---

Zusammenfassung Es wurde die Analyse der Kombinationsf?higkeit einer diallelen Kreuzung von einer zuf?lligen Auswahl aus vier verschiedenen kultivierten diploiden Kartoffelpopulationen —Solanum tuberosum Gruppe Andigena (haploid, AH), Gruppe Tuberosum (haploid, TH), Gruppe Phyreja (PHU) und Gruppe stenotomum (STN) — durchgeführt, um das Ausmass an Heterosis und Genwirkung zu ermitteln, welches an der Vererbung von Knollenertrag, Ertrag von frischem Kraut, gesamter pflanzlicher Akkumulation (Knollen und Kraut, frisch und getrocknet), trockenem Krautertrag und Dichte beteiligt war. Das mittlere Gesamtgewicht an Knollen (Tab. 2) war für die TH×STN-F₁-Hybriden (0,75 kg/Pflanze) am h?chsten, danach folgte TH×PHU (0,59 kg/Pflanze), AH×TH (0,38 kg/Pflanze) und AH×PHU (0,23 kg/Pflanze). Eine ?hnliche Folge der Mittelwerte war beim Gewicht von Knollen+Kraut und bei der Gesamtproduktion an Trockenmasse zu beobachten. Bei Gewicht von frischem und trockenem Kraut hatten gew?hnlich die AH-Hybriden den h?chsten Ertrag. Die STN-Hybriden ergaben hohe Dichte. Beim Vergleich mit den Elternmittel-Werten glichen oder übertrafen die Hybriden diese in allen sechs Eigenschaften (Tab. 2). Die TH, STN und PHU-Hybriden übertrafen das elterliche Mittel entsprechend um 135, 145 und 117%. Die Hybriden aller vier Elternpopulationen übertrafen das elterliche Mittel bei Gesamttrockenmasse und drei der vier Hybriden beim Gewicht von Knollen+Kraut. Die Dichte aller Hybriden glich dem Elternmittel-Wert, der potentielle Bereich des prozentualen elterlichen Mittels ist jedoch gering. Die F₁-Hybriden übertrafen ohne Ausnahme das elterliche Mittel für Gesamtgewicht der Knollen, Gewicht von Knollen+Kraut und Gesamtproduktion von Trockenmasse (Tab. 2). Die mittleren Quadrate der allgemeinen Kombinationsf?higkeit (GCA) waren hochsignifikant für Gesamtgewicht der Knollen, Gewicht des frischen Krautes, Trockengewicht des Krautes und Dichte, dagegen nichtsignifikant für die Gesamtakkumulation bei frischen und bei getrockneten Pflanzen (Knollen+Kraut, Tab. 3). Ebenso wenig waren die mittleren Quadrate für spezifische Kombinationsf?higkeit (SCA) für eine der Eigenschaften signifikant. Eine starke GCA×Standort-Wechselwirkung zeigte sich bei Gesamtgewicht an Knollen und bei Gesamttrockenmasse, sie wurde deshalb von GCA eliminiert, um die Vererbung dieser Eigenschaft in engerem Sinne zu berechnen. Gesamtgewicht der Knollen (h ² =0,875) und Dichte (h ²=0,703) zeigten hohe Vererbbarkeit, w?hrend gesamte pflanzliche Akkumulation (Knollen+Kraut) frisch (h ²=0,040) und trocken (h ²=0,184) niedrige Vererbbarkeit zeigten. Gewicht von frischem Kraut (h ²=0,499) und von getrocknetem Kraut (h ²=0,573) ergaben m?ssige Vererbbarkeit. Daraus wurde geschlossen, dass additive Geneffekte als wichtig bei der Verbesserung dieser Populationen anzusehen sind. Sogar bei bekannten nachteiligen Effekten wie grosser Tagesl?nge und hoher Temperatur auf die Knolleninitiierung und-entwicklung, erh?hten die im Kurztag kultivierten und in dieser Arbeit verwendeten südamerikanischen Gruppen AH, STN und PHU im Hybridstadium die Knollenbildung betr?chtlich, obwohl die maximale Vitalit?t der Hybriden hinsichtlich der Knollenbildung durch die ungünstige Photoperiode beeintr?chtigt war. Die gesamte pflanzliche Akkumulation (Knollen+Kraut) mag ein guter Indikator für Heterosis-bedingte Reaktionen sein, die gesamte Akkumulation an Trockenmasse (Knollen+Kraut) erscheint jedoch zur Ermittlung der Heterosis in nichtadaptiertem Material noch geeigneter.

---

Résumé L'analyse de la capacité de combinaison a été faite sur un échantillon issu de croisement diallèle, pris au hasard dans les populations de quatre types de pommes de terre diplo?des cultivées:Solanum tuberosum groupe Andigena haplo?des (AH), groupe Tuberosum haplo?de (TH), groupe Phureja (PHU) et groupe Sténotonum (STN) pour déterminer le degré d'hétérosis et l'effet génétique dans la transmission du rendement en tubercules et en fanes, de la production totale (tubercules+fanes) par rapport à la matière fra?che et à la matière sèche, de la densité. La moyenne du poids total de tubercules (tableau 2) a été la plus élevée pour l'hybride F₁, TH×SIN (0,75 kg/butte) suivie par TH×PHU (0,59 kg/butte), AH×TH (0,38 kg/butte) et AH×STN (0,32 kg/butte). Un classement analogue des moyennes a été obtenu pour le poids des tubercules plus celui des fanes et la production totale de matière sèche. En ce qui concerne le poids des fanes fra?ches et sèches, les hybrides AH ont eu généralement le rendement le plus haut. Les hybrides STN ont donné une densité élevée. Quand les hybrides ont été comparés au ‘mid parent’ (voir définition tableau 2) leur valeur a généralement dépassé celle de ce dernier pour les six critères (tableau 2). Les hybrides TH, STN et PHU ont dépassé respectivement le rendement total en tubercules du ‘mid parent’ de 135, 145 et 117%. Les hybrides des quatre populations parentales ont dépassé le ‘mid parent’ pour la matière sèche totale, et trois d'entre eux pour les poids de tubercules plus fanes. La densité a égalé la valeur du ‘mid parent’ pour tous les hybrides, mais la fourchette du pourcentage au niveau de ce critère était petite pour le ‘mid parent’. Les performances des hybrides F₁ ont été supérieures à ce dernier pour le poids total de tubercules, le poids de tubercules plus fanes et la production totale de matière sèche (tableau 2). Les carrés des moyennes de la capacité générale de combinaison (GCA) ont été hautement significatifs pour le poids total des tubercules, le poids de fanes fra?ches et sèches et la densité; toutefois, il n'ont pas été significatifs pour la production de matière fra?che et sèche du total tubercules plus fanes (tableau 3). Les carrés des moyennes de la capacité spécifique de combinaisons (SCA) n'ont été significatifs pour aucun des critères. Une forte interaction GCA×localité a été observé pour le poids total des tubercules et la matière sèche totale; elle a été éliminée de la GCA pour le calcul précis de la transmission à ce niveau. On a déduit de ces résultats que l'effet des gènes additifs a été important vis à vis de ces populations. Même avec l'action des jours longs et des températures élevées, préjudiciables à l'initiation de la tubérisation et au développement des tubercules, les groupes Sud Américains cultivés AM, STN et PHU, atilisés dans cette étude, ont accru la tubérisation au stade hybride bien que leur vigueur maximum ait été pénalisée par une photopériode défavorable. La production totale de matière fra?che (tubercules+fanes) peut être un bon indicateur de la réponse à l'hétérosis, mais la production totale de matière sèche (tubercules+fanes) est souvent meilleure pour la détermination de l'hétérosis d'un matériel inadapté.

  相似文献   

温度预处理对二倍体马铃薯花药培养诱导愈伤的影响   总被引：2，自引：0，他引：2  

李霞  白雅梅  李文霞  吕文河 《中国马铃薯》2009,23(2)

以原始二倍体栽培种Solanumphureja-S.stenotomum(PHU-STN)杂种无性系BD10-7和BD29-1的花药为试验材料,研究温度预处理对二倍体马铃薯花药培养过程愈伤组织诱导阶段的影响。预处理采用4℃低温、35℃热激分别进行暗培养24h、48h、72h,预处理后在22℃条件下进行花药培养,以愈伤组织的诱导率为指标探求最佳的预处理方法和水平。结果表明:4℃低温预处理48h后接种花药可明显提高愈伤组织诱导率;两个材料接种后进行热激处理愈伤组织诱导率表现不一致。  相似文献   

Comparative Embryological Studies on Infertility of Interspecific Hybridizations Between Oryza sativa with Different Ploidy Levels and O. officinalis     

FU Xue-lin  LU Yong-gen  LIU Xiang-dong  LI Jin-quan  ZHAO Xing-juan 《水稻科学》2009,16(1):58-64

As maternal parents, diploid (L202-2x) and autotetraploid (L202-4x) of Oryza sativa cv. L202 were crossed with O. officinalis. Embryo development and fertilization in these two crosses were comparatively studied. There were no mature hybrid seeds obtained because all the hybridized spikelets died 30 days after pollination. The main reasons for no seed set were abnormal fertilization and development of the embryos and endosperms in the interspecific hybrids. There were double- fertilization, egg cell single-fertilization and non-fertilization in these crosses. Although 59.45% and 54.87% of hybrid embryos produced in the crosses of L202-2x/O. officinalis and L202-4x/O. officinalis, respectively, hybrid embryos ceased to develop or degenerated and plenty of free endosperm nuclei were in disaggregating state without developing cellular endosperms three days after pollination. Besides, some embryological differences in these two crosses were found, that is, the rate of double-fertilization and total rate of double- and single-fertilization in L202-2x/O. officinalis were higher than those in L202-4x/O. officinalis. The embryo and endosperm of hybrids developed more slowly, and embryos and free endosperm nuclei were more severely degenerated in L202-4x/O. officinalis than in L202-2x/O. officinalis. Five days after pollination, a few of embryos in L202-2x/O. officinalis developed into pear-shaped ones, however, embryos in L202-4x/O. officinalis were all degenerated. Therefore, it is more difficult to obtain interspecific hybrids by wide crosses between autotetraploid of O. sativa and O. officinalis.  相似文献   

Association analysis of fibre traits in Gossypium arboreum accessions   总被引：1，自引：0，他引：1  

S. K. Kantartzi    J. McD.  Stewart 《Plant Breeding》2008,127(2):173-179

Advances in the use of diploid Asiatic species in cotton breeding require an understanding of the relatedness and ancestry of diploid cotton accessions, and identification of simple sequence repeat (SSR) markers associated with agronomically important phenotypic traits, for example, fibre quality. Fifty‐six Gossypium arboreum germplasm accessions introduced from nine regions of Africa, Asia and Europe were evaluated for eight fibre characters (lint percentage, lint colour, elongation, micronaire, strength, 50% span length, 2.5% span length and maturity%) and genotyped with 98 SSR markers. When viewed across all accessions most of the SSR markers were polymorphic. Population structure analysis identified six main clusters for the accessions which corresponded to different geographic regions, indicating agreement between genetic and predefined populations. The general linear model method was used to disclose marker–trait associations. Marker–trait associations were investigated by fitting single marker regression models for phenotypic traits on marker band intensities with correction for population structure. This paper illustrates the potential of association mapping in diploid cotton, because existing phenotypic data, a modest number of SSR markers, and a pioneering statistical analysis, identified interesting associations.  相似文献   

长牡蛎二倍体和三倍体外套膜的差异          下载免费PDF全文

林琪  吴建绍  曾志南  陈朴贤  陈木 《上海海洋大学学报》2000,(2):116-118

本文从外观、组织切片、蛋白质和糖元含量等方面分析了长特蛎二倍体和三倍体外套膜的差异。与二倍体相比,三倍体外套膜厚、不透明、呈乳白色、结弱组织较厚,糖原含量高３．９倍。  相似文献