国家自然科学基金(31171599) 作品数:13 被引量:15 H指数:3 相关作者: 吴玉香 荣二花 陈弟 更多>> 相关机构: 山西农业大学 中国农业科学院棉花研究所 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 山西省基础研究计划项目 山西省科技攻关计划项目 更多>> 相关领域: 农业科学 更多>>
利用多倍体诱导技术改良草棉种质 被引量:1 2014年 以二倍体草棉(Gossypium herbaceum L.)为材料,采用改良初生分生组织处理法对其进行多倍体诱变,并对获得的草棉变异株进行形态学、生理指标及细胞学鉴定。结果表明最佳诱变参数为:用0.2%秋水仙素处理草棉幼苗茎尖生长点24 h,诱变率最高,为16.67%。形态及生理特征变化:与对照相比,诱变株草棉各个时期生长速度明显减缓,新叶萌发时间晚。诱变株叶片皱缩、肥厚,颜色加深,对照株叶形指数(长/宽)为0.81,变异株叶形指数为0.72,较对照减小11.11%,变异株较对照茎结间变短,茎秆变粗;变异株叶绿素相对含量较对照株高。细胞遗传学差异表现在减数第二次分裂中,变异株染色体发生不均等或不完全分裂,出现二分体、三分体和微核,而对照株中则全为正常四分体。 李灵娇 吴玉香关键词:多倍体诱导 棉花三元杂种的细胞遗传学研究 2014年 棉属有丰富的种质资源,在野生棉种中有许多优异的农艺性状和丰富的基因资源,将野生澳洲棉和黄褐棉的优良性状导入陆地棉,以期改良栽培种陆地棉。采用栽培种陆地棉和野生澳洲棉杂交获得杂种F1,然后对其进行染色体加倍,加倍后的异源六倍体再与野生黄褐棉杂交,产生陆地棉、澳洲棉和黄褐棉的三元杂种,并对三元杂种F1花粉母细胞减数分裂行为进行观察。结果表明:三元杂种F1的减数分裂异常,主要表现在减数分裂后期染色体不能均等分离,在四分体形成时期,常出现一些多分体和微核。统计结果表明,末期Ⅱ形成的异常型孢子占绝大多数,而其正常的四分孢子数仅占8.4%,导致最后不能形成正常的花粉粒,这是三元杂种不育的主要原因。研究结果为三元杂种不育提供了细胞遗传学证据,也为棉花新种质的创制提供了中间材料。 张鹿飞 陈弟 吴玉香关键词:棉花 三元杂种 减数分裂 陆地棉与野生斯特提棉远缘杂种性状鉴定及遗传解析 被引量:1 2021年 棉花远缘杂交是种质创新和新品种选育的重要途径。以实验室前期合成的陆地棉与野生斯特提棉远缘杂种为材料,对其进行形态学、细胞遗传学及SSR分子标记鉴定。形态学分别从植株、叶片和花三方面进行了双亲和杂种的分析比较,结果表明杂种植株高于双亲,叶片大于双亲,表现出显著的杂种优势;叶色与父本相近,为翠绿色,杂种花基部花斑与父本相近,为深红色;细胞遗传学上对杂种进行了花粉母细胞减数分裂观察,结果表明不育杂种F_1在减数分裂过程中出现许多异常行为,其中二分体占24.00%,三分体占10.40%,四分体占40.60%,多分体占25.00%。在四分体中,正常四分体占72.91%,异常占27.09%,以至于最后形成很多异常花粉粒,所占比例为24.00%,正常花粉粒占76.00%,这是杂种不育的主要原因;最后通过SSR分子标记鉴定结果表明,杂种F1不仅扩增出双亲的互补带,还扩增出双亲没有的特异性条带,遗传成分比例分别为:父本占7.69%,母本占34.62%,双亲的互补带占23.07%,特异性新带占34.62%,既表明在杂交过程中发生了基因重组,也从分子水平证实了该杂种是陆地棉和斯特提棉的真杂种,同时为棉花遗传育种和种质创新提供了有价值的材料。 赵祝跃 申状状 王一帆 杨亚杰 荣二花 吴玉香关键词:远缘杂交 性状鉴定 SSR 棉属AD远缘杂种的合成及性状鉴定 被引量:1 2018年 [目的]棉属A、D组棉种是研究物种形成过程中生殖隔离机制和基因组互作的良好材料,本研究旨在获得AD远缘杂种并从形态学初步鉴定杂种的真实性,探讨A、D组棉种间生殖隔离的先后顺序,并进一步探究亲本基因组在杂种中的互作模式。[方法]选用A组亚洲棉、草棉为母本,D组雷蒙德氏和瑟伯氏棉为父本进行远缘杂交,获得杂种并进行统计分析和形态性状鉴定。[结果]结果表明四个组合中只有亚雷、草雷和亚瑟获得杂种并长成植株,亚雷和草雷组合的杂种植株长势旺盛并能开花,且杂种大部分性状间于双亲之间;亚瑟组合收到种子并能成苗,但植株生长受阻不现蕾;草瑟组合没有收到饱满种子。[结论]草瑟组合属于合子前生殖隔离;草雷、亚雷、亚瑟生殖隔离是由合子前和合子后生殖隔离共同起作用。且草雷、亚雷杂种基因组互作亲和,而亚瑟杂种基因组互作不亲和。D组雷蒙德氏棉能同时和A1、A2组杂交成功并获得杂种后代,进一步验证了雷蒙德氏棉被视为四倍体棉种祖先的直接证据。 吴玉香 李昱樱 申状状 张磊 郑赟关键词:棉属 远缘杂交 生殖隔离 草棉同源四倍体后代性状鉴定与遗传解析 2023年 【目的】多倍化是植物进化及新物种形成的重要途径,利用染色体加倍之后基因的剂量效应及多倍体优势,培育出综合性状优良的草棉同源四倍体新种质,有效拓宽棉花种质资源。【方法】以草棉同源多倍体后代S_(1)和S_(2)为材料,利用流式细胞仪鉴定倍性,对同源四倍体进行形态学、细胞学和生理生化指标鉴定。【结果】倍性鉴定表明,5株S_(1)中有1株三倍体和4株四倍体,7株S_(2)中有1株非整倍体和6株四倍体。在植株形态、叶片性状、花的表型、气孔性状等方面,S_(2)较S_(1)更稳定。细胞学鉴定结果表明,S_(2)正常四分体(85.17%)和正常花粉粒(87.33%)的比例较S_(1)都有所提高,说明同源四倍体减数分裂逐渐趋于正常。S_(2)叶片中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性以及丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和叶绿素的含量均高于S_(1)及其二倍体亲本。在结实率、种子大小和纤维长度方面,S_(2)优于S_(1)。【结论】通过染色体加倍成功合成了草棉同源四倍体新种质,S_(2)较S_(1)表现出更强的多倍体优势,且育性于S_(2)代趋于稳定。 荣二花 杨亚杰 李昱樱 吴玉香关键词:同源多倍体 性状鉴定 流式细胞仪 细胞学 生理生化指标 草棉同源多倍体后代筛选及性状鉴定 被引量:1 2022年 多倍化是物种形成及植物育种的重要途径。以实验室前期合成的草棉同源多倍体后代S_(1)为材料,对其进行流式细胞术、形态学、细胞学和SRAP分子标记鉴定。流式细胞倍性鉴定表明,以二倍体的荧光峰值作为参照,8株后代中有5株三倍体和3株四倍体。形态学鉴定表明,二倍体表现为株高、茎细、叶薄、叶片较小、叶色翠绿、花朵较小,三倍体和四倍体则表现为植株矮小、茎秆粗壮、叶片增厚和皱缩、叶片较大、叶色浓绿、花朵较大。细胞学鉴定表明,随着倍性的增加,气孔密度呈下降趋势,而气孔长度、叶绿体数和花粉粒直径均呈上升趋势;二、三和四倍体草棉在花粉母细胞减数分裂过程中均出现正常和异常行为,包括单分体(0.17%,2.50%和2.17%)、二分体(0.33%,0.67%和0)、三分体(4.17%,10.00%和2.33%)、正常四分体(94.83%,54.00%和73.67%)、异常四分体(0.17%,0.33%和0.83%)和多分体(0.33%,32.50%和21.00%);异常多分体均不能形成正常花粉粒,所以三者的正常花粉粒所占比例分别为95.33%、58.83%和77.67%。SRAP分子标记鉴定表明,三倍体和四倍体不仅扩增出与二倍体完全一致的条带,还出现了条带的缺失与新的特异性条带,其中三倍体的遗传比例分别为80.81%、6.73%和12.46%,四倍体的遗传比例分别为76.59%、10.37%和13.04%,从分子水平证明了多倍体的真实性。 杨亚杰 李昱樱 申状状 陈天 荣二花 吴玉香关键词:同源多倍体 性状鉴定 分子标记 陆地棉、澳洲棉和绿顶棉三元杂种的细胞遗传学研究 被引量:1 2013年 棉属有丰富的种质资源,野生棉具有栽培种所缺乏的许多优良性状,为了将野生澳洲棉和绿顶棉的优良性状导入陆地棉,以期改良栽培种陆地棉。本研究通过陆地棉和C组野生澳洲棉远缘杂交获得杂种F1,并对其进行染色体加倍,将加倍成的异源六倍体与B组野生绿顶棉杂交,产生陆地棉、澳洲棉、绿顶棉的三元杂种,并对该三元杂种花粉母细胞减数分裂行为进行观察。结果表明:三元杂种减数分裂异常,主要表现在:后期染色体不均等分离,使得末期形成大量的不正常多分孢子,其中以五分体居多,这些多分孢子进一步发育为大量败育花粉粒,导致该杂种高度不育。本研究不仅为该三元杂种不育提供了直接原因,也为进一步探讨有效的育性恢复方法及棉花新种质的创制提供了理论依据和中间材料。 李灵娇 陈弟 吴玉香关键词:陆地棉 三元杂种 减数分裂 陆地棉与拟似棉异源六倍体的合成与性状鉴定 2023年 远缘杂交及多倍化是棉花种质创新的重要途径,通过陆地棉与野生拟似棉远缘杂交并加倍获得可育的杂种后代,为利用拟似棉中的优良基因拓宽陆地棉的遗传多样性提供理论依据和新材料。本研究以陆地棉为母本、拟似棉为父本杂交合成F1并采用秋水仙素进行染色体加倍,获得异源六倍体植株,对其进行形态学(叶片表型)、细胞学(气孔密度、气孔长度、保卫细胞对中叶绿体数、花粉粒直径)、生理生化指标(SOD、POD、CAT、可溶性蛋白及叶绿素荧光参数指标)鉴定。通过流式细胞鉴定筛选出了3株六倍体植株。六倍体与三倍体及亲本性状统计结果显示,六倍体叶形指数与陆地棉无显著差异,说明六倍体叶形整体偏向陆地棉,而三倍体远缘杂种更多偏向父本拟似棉,六倍体叶面积及气孔长度增大、保卫细胞中叶绿体数显著增多;六倍体花的表型性状介于双亲之间,花粉粒直径大于三倍体呈极显著差异,六倍体正常花粉粒比为73.25%,三倍体正常花粉粒比为51.13%,说明六倍体育性在恢复;六倍体叶片中SOD、POD、CAT及可溶性蛋白含量显著大于其他世代;六倍体较其他世代最大荧光产量Fm差异显著,初始荧光Fo、叶片可变荧光Fv、原初光能转化效率(Fv/Fm)、PS II潜在光化学效率(Fv/Fo)以及开放的PS II捕获的激发能的效率(Fm/Fo)均表现出极显著差异。综合结果证明通过杂交加倍成功合成了陆地棉与拟似棉异源六倍体新种质,同时发现六倍体在抗逆性及光合作用表现优于三倍体。 王一帆 候林慧 常永春 杨亚杰 陈天 赵祝跃 荣二花 吴玉香关键词:陆地棉 远缘杂交 性状鉴定 生理生化指标 棉花RCI2基因家族的鉴定及表达分析 被引量:2 2021年 [目的]稀有冷诱导2(RCI2)基因,又称为质膜蛋白3(PMP3)基因,编码一类小分子量的跨膜蛋白质,在植物生长发育和非生物胁迫应答中发挥重要调控作用。本文旨在研究棉花中RCI2基因的特征与表达模式,为进一步了解该基因在棉花中的功能提供理论支持。[方法]本文通过生物信息学方法,对陆地棉、海岛棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉4个棉种中RCI2家族基因特征、亚细胞定位、系统进化、启动子顺式元件和非生物胁迫应答模式进行系统分析。[结果]分别从陆地棉、海岛棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉基因组中分别筛选到12、12、8、8个RCI2基因,该基因编码的蛋白质仅含有PMP3(PF01679)一个高度保守的结构域。通过进化分析,将棉花中RCI2基因分为3类。顺式作用元件分析结果表明,陆地棉RCI2家族基因的启动子中含有较多的激素响应、胁迫响应和生长发育相关的元件,其中激素响应和胁迫响应的元件数目较多。陆地棉中12个RCI2基因在不同组织器官中表达方式不同,在低温、高温、盐和PEG胁迫下的表达模式也不同。[结论]本研究明确了RCI2基因在棉花基因组中的数量和理化性质,并对该家族的进化和表达特征进行了分析,为进一步研究RCI2基因的作用机理提供了参考,为研究棉花应对非生物胁迫的分子机制提供新的方向。 刘楚楚 吴玉香关键词:棉花 非生物胁迫 草棉不同倍性材料叶片转录组差异表达分析 被引量:3 2022年 通过转录组测序筛选草棉同源多倍体与二倍体相比差异表达基因,为同源多倍体的表型变化及其染色体加倍过程中遗传物质的变化提供基因表达水平的依据。本研究以草棉二倍体(CK)和同源多倍体后代为材料,通过流式细胞仪鉴定出同源三倍体(T)和同源四倍体(M)植株,比较同源四倍体与二倍体的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、脯氨酸和可溶性蛋白含量生理指标,并进行转录组测序分析。草棉同源四倍体叶片的SOD、POD、CAT、脯氨酸和可溶性蛋白含量均显著高于二倍体。DESeq差异分析结果表明, CK vs T、T vs M、CK vs M分别有4166 (2832个上调, 1334个下调)、4037 (1766个上调, 2271个下调)、4184 (2679个上调, 1505个下调)个DEGs,有205个DEGs是不同倍性植株两两比较的3组间共同表达的。GO功能分析表明, DEGs在膜的固有成分、膜的组成部分、催化活性等途径差异显著。KEGG富集分析表明, DEGs在类黄酮生物合成、苯丙烷生物合成、光合作用-天线蛋白等通路较为活跃。通过富集分析筛选CK vs T和CK vs M中与倍性相关的DEGs发现,多倍体在应激反应(62.46%和54.84%)、逆境反应(57.42%和53.85%)、细胞(70.16%和66.22%)、代谢(72.73%和66.14%)、生物活性物质和抗性(60.33%和63.37%)、光合(58.06%和63.16%)等方面的差异基因大都是上调表达,这可能是导致多倍体优势的关键因子。Nr注释信息CK vs M中共获得27个与抗性相关的基因(19个上调, 8个下调), 11个与光合相关的基因(9个上调,2个下调)。对不同倍性草棉与光合相关的27个DEGs进行聚类分析发现, 18个(66.67%)基因在四倍体中表达丰度最高。对3组间共同表达的205个DEGs进行Nr注释和表达情况分析发现,有30个基因都表现为上调表达,且在四倍体中表达量最高,7个基因都表现为下调表达,且在四倍体中表达量最低,这37个基因可能是受DNA剂量影响或是与 杨亚杰 李昱樱 申状状 陈天 荣二花 吴玉香关键词:同源多倍体 流式细胞 生理指标 转录组测序