蚕豆重要数量性状的遗传模型分析

为研究蚕豆重要数量性状的最适遗传模型及遗传规律,以云122和TF42为亲本构建F_2遗传群体,利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对F_2代的株高、荚数、粒数、初荚节、茎粗、分枝数等6个数量性状进行分析。结果表明:株高符合Model B-6遗传模型,为两对主基因控制的等显性遗传,主基因遗传率为44.52%。荚数、粒数、初荚节3个性状均符合Model A-1遗传模型,为1对主基因控制的加性—显性遗传,主基因遗传率分别为48.53%、38.93%、70.56%,其中,初荚节表现出较高的遗传率。茎粗和分枝数未检测到主效基因,为微效多基因遗传。本研究结果有助于了解蚕豆主要数量性状的遗传效应及其显隐性关系,对进一步控制相关性状的基因进行挖掘、定位。     

美洲黑杨与青杨杂交F1代苗期表型性状的分化及其类型划分

【目的】研究美洲黑杨‘I-69’杨(Populus deltoides ‘Lux’)×青杨(P. cathayana)F₁代初选无性系苗期表型性状指标的分化,解析不同性状分化的生物学和生态学意义,并对无性系进行类型划分,综合考虑无性系性状以及对应的目标用途,为应对干旱等条件下杨树造林的适地适树(无性系)选择提供参考。【方法】以江苏省宿迁市泗洪县半城马浪湖林场36个‘I-69’杨×青杨F₁代无性系3根1干苗为材料,调查苗木的生长量、叶片形态、气孔特征、侧芽萌发情况和分枝特性等17个指标,分析各指标的变异特征,并根据性状变化对无性系进行分类和评价。【结果】F₁代无性系的生长和表型指标均具有显著的分化,总体上呈连续的正态分布特征,其中侧枝数与侧芽萌发率的变异系数最大,分别达102.0%和93.5%。相关分析表明,苗木生长指标与叶片形态以及分枝特性指标显著正相关,但与叶片气孔特征无显著相关。叶面积以及叶干质量分别与叶片长宽比呈显著负相关,与上下表皮气孔密度比呈显著正相关。叶片长宽比与叶柄相对长呈显著负相关,同时也与上下表皮气孔密度比呈显著负相关。叶面积和叶干质量的异速生长指数为1.007 4,整体呈等速生长关系,与分枝特性等无相关关系。基于主成分分析方法,利用表型性状可以把36个F₁代无性系分为8类,不同类型具有独特的生长、分枝特性和潜在的抗旱性能。【结论】美洲黑杨和青杨杂交F₁代无性系表型性状变异丰富,通过早期判断可以针对不同气候和立地条件造林提供无性系选择的初步信息,其中类型Ⅳ中的4个无性系生长量最大、侧枝少,叶型和气孔特性等表型性状表现出一定的耐旱特征,可以选择用于在偏干旱的平原地区或山地进行进一步的适应性造林试验。     

21份木槿栽培品种表型多样性评价

【目的】 研究木槿品种资源表型性状的多样性,为改良现有木槿品种、开发新品种提供理论支持。【方法】通过聚类分析、相关性分析、多样性分析,对21份木槿栽培品种的10个数量性状和24个质量性状进行分析。【结果】木槿品种资源表型多样性丰富,24个质量性状的多样性指数为4.175 8~4.392 3,10个数量性状的多样性指数为4.217 9~4.384 7;基于表型性状聚类分析,在欧氏距离为22时,可将21份木槿品种分成浅色类、深色重瓣类及单瓣类三大类型。通过主成分分析,花色数、花瓣长度、花瓣内部次色、花瓣次色的分布等9个主成分可以反映29个性状的基本特征,特征值均大于1,累计贡献率达88.960%,表明花越大、花色越艳丽的木槿品种观赏性越强。在相关性方面,花晕相对花瓣面积大小(HAS)、花瓣次色的分布(DPS)等花部性状与花瓣内部次色(ISCP)之间呈极显著正相关,相关系数均大于0.800,叶柄的长度(LP)与叶片长度(LL)、叶片长度(LL)与叶片宽度(WL)、重瓣性(PS)与花瓣具裂(PC)之间呈极显著正相关,相关系数分别为0.673、0.702、0.796。【结论】21份木槿栽培品种表型多样性丰富,花朵的外部形态与色彩是木槿分类的主要依据,树形、生长习性、叶片基部形状也对其形态分类有较大影响,这可以为木槿种质资源的保护和利用以及新品种的研究奠定基础。     

林木多元性状数据QTL区间作图统计分析及其在杨树上的应用

【目的】传统的数量性状基因座(QTL)定位统计分析方法是针对自交系产生实验群体而建立的,不能直接应用到林木这种杂合度较高生长周期较长的异交物种中。针对林木多元性状数据,将传统的QTL区间作图方法应用到林木杂交F₁代作图群体中。【方法】考虑分子标记各种可能的分离比以及连锁相信息,建立林木多元性状数据QTL定位统计分析模型,并用R语言编写了相应的计算软件包mvqtlmap。在美洲黑杨和小叶杨杂交F₁代群体中,对2014年5月29日至9月24日期间调查的6个时间点树高数据进行了QTL定位分析。【结果】有4个QTL定位在母本美洲黑杨的遗传连锁图谱上,有6个QTL分布在父本小叶杨的遗传连锁图谱上,这些QTL分别位于第1、5、7、9、11和19号染色体上,平均解释0.8%～6.7%的表型方差。【结论】研究结果可为在林木上利用多个性状或多个时间点性状数据进行QTL定位提供统计分析方法及计算工具。所建立的程序包可在网站http://www.bioseqdata.com/mvqtlmap/mvqtlmap.htm上自由下载。     

小麦农艺性状遗传模型,选择适宜世代和分离极限估计

本文以小麦双列杂交试验资料进行统算分析。结果表明,单株粒重、株高、穗长、主穗粒数、单穗粒重、千粒重等六个性状基因作用方式属于加性——显性模型,不存在显著的上位性效应,小穗数以加性遗传为主,单株穗数的遗传只有部分上位性效应。本文并对供试亲本各性状的显隐性基因分布进行了讨论。该群体单株粒重最大潜力为20.576g/株,主穗粒数为63.07粒,单穗粒重为2.00g/穗。首次提了小麦各农艺性状适宜选择世代。     

低磷土壤下玉米根系质量的混合遗传分析

运用主基因-多基因模型分离分析法,对低磷土壤条件下玉米082×掖107组合P1、P2、F1、F2和F2：3五世代的根系质量进行联合遗传分析,结果表明：低磷土壤条件下,玉米根系质量遗传符合两对加性-显性-上位性主基因＋加性-显性-上位性多基因混合遗传模型,即玉米根系质量性状受2对主效基因（a、b）与微效多基因共同控制,表现为质量-数量性状．其中主效基因a与主效基因b的效应方向相反,a主要是促进根系质量,b主要是抑制根系质量,b对根系质量性状的贡献率小于a,2对主效基因间存在上位性,b基因加性与a基因显性互作明显．微效多基因的加、显效应对玉米根系质量性状的表现有较大影响,多基因的显性作用大于两对主基因的综合显性作用．     

‘凤丹’PoERF4基因的克隆及表达分析

【目的】牡丹(Paeonia×suffruticosa)是传统的观赏名花,由于其花期短暂极大限制了牡丹的观赏价值。克隆牡丹品种‘凤丹’(Paeonia ostii‘Feng Dan’)PoERF4基因,研究其序列特征及在不同花期、组织、品种和激素处理下的表达特性,为进一步研究PoERF4基因对牡丹花期和生长发育的调控作用提供理论参考。【方法】以‘凤丹’为研究材料,基于‘凤丹’3代全长转录组测序结果,筛选出同源性高的序列,采用RT-PCR技术克隆PoERF4基因,并进行生物信息学和表达模式分析。【结果】PoERF4基因的开放阅读框(ORF)为747 bp,编码248个氨基酸。PoERF4蛋白分子式为C_{2 217}H_{3 689}N₇₄₇O₉₃₃S₁₇₄,为亲水蛋白,含有保守的AP2超家族结构域,无跨膜结构,二级结构中α-螺旋中包含28个氨基酸,延伸链中包含48个氨基酸,β-转角中包含6个氨基酸。荧光定量分析发现,PoERF4基因在‘凤丹’不同花期的花瓣中,半开期的表达量最高;在不同组织...     

湘西地区核桃坚果表型特征及多样性研究

【目的】了解湘西地区核桃(Juglans regia)资源表型特征和多样性状况,为湖南省核桃资源的开发和利用提供理论参考。【方法】以湖南省龙山县、泸溪县、靖州县、石门县采集的223份核桃资源为研究对象,测定了坚果表型的质量性状和数量性状,对其21个表型性状进行多样性和聚类分析。【结果】湘西地区核桃坚果质量性状的变异系数为20.62%～79.21%,Simpson指数为0.171～0.823,Shannon-Wiener指数0.450～2.760,数量性状的变异系数8.37%～27.49%。单果质量5.28～31.70 g,<7 g的小果资源和>22 g的大果资源各有4份。基于核桃属DUS测试指南描述的坚果表型性状,补充了3种种形、3种沿缝合线纵切面形状、1种横切面形状和1种核仁皮色等质量性状。表型性状分析表明,表型分化系数平均为64.03%,21个坚果表型性状的群体间变异大于群体内变异。聚类分析结果显示,在欧氏距离15处,可以将15个群体划分为4个类群。Mantel检验结果表明,群体间的欧氏距离与其地理距离存在显著正相关性(R=0.502,P=0.023)。【结论】湘西地区...     

氮素形态对‘凤丹’表型性状、光合及产量的影响

【目的】研究不同氮素形态配比对油用牡丹‘凤丹’(Paeonia ostii ‘Feng Dan’)表型性状、光合特性及其籽粒产量的影响,确定氮素形态最佳配比,促进高产高效科学施肥。【方法】采用铵态氮(NH⁺₄-N)、硝态氮(NO^-₃-N)和酰胺态氮(N-CONH₂)3种不同氮素形态,设置不同氮素形态配比,考察‘凤丹’的表型性状、光合特性和产量。【结果】在固定磷钾等量施肥条件下,与对照相比,不同形态氮肥及铵态氮、硝态氮配施对‘凤丹’的表型性状、光合特性和籽粒产量参数均有显著影响(P<0.05)。铵态氮与硝态氮摩尔配比在50:50的处理下,‘凤丹’叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均达到最大,较对照分别提高了22.85%、39.18%和25.98%; 胞间CO₂浓度最小,较对照降低了14.67%; 植株的千粒质量和单株籽粒产量均显著高于其他施肥处理(P<0.05),较对照分别提高了31.86%和43.05%。【结论】铵态氮与硝态氮等比配施可使‘凤丹’的表型性状、光合特性及产量大幅提高,可为‘凤丹’的合理施肥提供理论依据。     

深度学习在基于叶片的油茶品种识别中的研究

【目的】采用深度学习方法开展基于叶片的油茶品种识别研究，开发油茶品系图像识别技术，为油茶品种鉴别提供科学依据。【方法】选择自然光照条件下生长的11个油茶品种叶片作为研究对象，采集完整、无明显病虫害的叶片，以白色硬纸板为背景，利用智能手机对叶片的正、背面进行图像采集，通过可用性筛选去除无效图像，构建图像数量为2 791张的油茶叶片品种数据集，采用深度学习网络(GoogLeNet、ResNet)对11个油茶品种的叶片图像进行识别研究。【结果】GoogLeNet和ResNet网络均能满足基于叶片的油茶品种识别要求，总体识别准确率、召回率的调和平均值(F₁)分别达94.0%和80.7%;其中GoogLeNet网络识别效果更好，平均准确率、召回率、多分类模型指标宏观F₁(Macro F₁)和微观F₁(Micro F₁)分别为94.1%、94.0%、94.0%和96.9%,其对油茶品种编号1和编号8的识别召回率高达100%。【结论】深度学习网络(GoogLeNet、ResNet)能够实现基...     

赤桉抗风和生长性状的SSR关联分析

【目的】为了解赤桉抗风性和寻找与赤桉抗风相关联的分子标记,对影响桉树抗风性状的有利等位变异及携带优异等位变异的载体材料进行了分析,为桉树抗风分子育种奠定基础。【方法】以109份赤桉栽培种组成的半同胞群体为材料,利用关联分析方法对多态性高的107对SSR引物进行基因型检测,利用Structure2.3.4软件对供试材料进行群体结构和连锁不平衡分析的基础上,采用TASSEL 3.0软件的混合模型MLM程序,对与赤桉抗风有关的树高、胸径、材积、风害指数4个性状进行关联分析,根据计算的表型效应值,鉴别和统计优异的等位位点。【结果】通过群体遗传结构分析将109份赤桉材料分为2个亚群。通过关联分析,获得与抗风性状相关联的等位变异位点25个(P<0.05),生长及抗风性状表型变异的解释率为9.26%～71.14%,平均解释率为36.27%。其中与树高性状相关标记最多,为13个,贡献率最高的是EUCeSSR235(71.14%),增加树高表型效应最大的等位变异是EUCeSSR352-320,载体品种有9个; 与胸径显著相关的标记有7个,贡献率最高的是EUCeSSR332(63.29%),EUCeSSR489-128是增加表型效应最大等位变异,载体品种有11个; 与材积显著相关的标记有5个,贡献率最高的标记是EUCeSSR332(61.38%),增加表型效应最大的等位变异是EUCeSSR489-128,载体品种有11个; 与风害指数显著相关的标记有10个,贡献率最高的是EUCeSSR235(71.14%),减少表型效应最大的等位变异是EUCeSSR875-90,载体品种有34个。同时检测到7个标记与2个以上性状相关联,标记EUCeSSR332与树高、胸径、材积、风害指数等4个性状均同时关联,该标记对4个性状表型变异解释率超过60%。标记EUCeSSR484、EUCeSSR352、EUCeSSR570和EUCeSSR422与树高和风害指数2个性状均关联,EUCeSSR489和 EUCeSSR114标记与树高和材积2个性状关联。【结论】109份赤桉供试材料的群体遗传结构简单,连锁不平衡水平低。基于 SSR 的关联分析,发掘了与赤桉抗风性状相关的优异等位变异基因,可用于桉树抗风性状分子标记辅助育种。     

38年生马尾松种源生长及材性联合分析

【目的】通过分析已达成熟期的马尾松种源生长与材性变异,揭示不同性状在地理种源上的变异规律,并筛选适合在安徽省六安市及类似立地区域推广的速生且材质优良的纸浆材种源。【方法】以安徽省六安市裕安区国有林木良种场的38年生(成熟林)马尾松55个种源为试材,测定其胸径、树高、管胞长度及宽度、基本密度和微纤丝角,进行生长与材性联合分析。【结果】胸径、树高、材积、管胞长度、管胞宽度、微纤丝角和基本密度在种源水平上均差异极显著(P<0.01)。各性状表型变异系数、遗传变异系数分别为3.02%~58.61%、5.56%~28.16%;胸径、树高、材积、管胞长度、管胞宽度、基本密度和微纤丝角种源遗传力分别为0.665 7、0.558 9、0.616 9、0.996 3、0.965 6、0.739 3和0.823 3。相关性研究表明:生长性状与纬度呈显著负相关,与经度相关不显著;材性与经纬度均相关不显著,但表现出局部的变异规律;生长性状间相关性高于生长与材性间相关性;微纤丝角从髓心至树皮总体随着龄级的增大而减小,木材基本密度、管胞长和宽从髓心至树皮总体随着龄级的逐渐增大而增大,变化幅度随着龄级的增大而减小。通过综合指数选择出5个综合性状优良种源,其胸径、树高、材积、管胞长度与宽度、基本密度和微纤丝角平均遗传增益分别为3.69%、5.72%、15.12%、7.05%、-1.12%、0.17%和-6.46%。【结论】成熟林马尾松种源间差异显著,并且生长性状存在从南向北逐渐减小的变异规律,材性与经纬度不相关,对其进行纸浆材生长与材性联合选择具一定潜力,可为纸浆材马尾松良种选择提供可靠依据。     

干旱和复水对4个芍药品种生理指标的影响及品种抗旱性评价

【目的】通过盆栽实验,选取‘粉玉奴’、‘种生粉’、‘赵园粉’和‘晚霞红’4个芍药品种,研究逐渐干旱及复水条件对4个芍药品种生理指标的影响,以期为芍药抗旱品种的筛选及栽培种植提供依据。【方法】以4种芍药品种为材料,采用自然干旱及复水的方法,于干旱胁迫0、7、14、21 d及复水7 d后测定芍药叶片的生理指标,并进行抗旱性评价,筛选影响品种抗旱性的主要指标。【结果】随着干旱胁迫时间的延长,芍药幼苗叶片相对含水量(RWC)、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)与蒸腾速率(T_r)呈下降趋势; 而电导率(REC)、丙二醛(MDA)含量、可溶性糖含量(SSC)呈现逐渐增加的趋势,气孔限制值(L_s)呈现先上升后下降的趋势,胞间二氧化碳浓度(C_i)与叶绿素含量(Chl)表现为先降低后升高的趋势; 复水后RWC、C_i与L_s均恢复到对照水平,其他指标则表现出不同程度的恢复。叶绿素含量在干旱胁迫条件下出现了叶绿素“浓缩”的现象,而在复水条件下则恢复正常。主成分分析表明,2个主成分可以代表芍药抗旱性91.459%的原始数据信息量,根据计算出的4个芍药品种的综合评价值(D),对4个芍药品种抗旱性进行了评价; 根据权重对各指标在抗旱中的重要性进行了评估。【结论】根据主成分分析结果,4个芍药抗旱性强弱依次为:‘粉玉奴’>‘种生粉’>‘赵园粉’>‘晚霞红’。依据各指标的权重大小,权重值较高的7个指标(P_n、T_r、G_s、SSC、REC、MDA和RWC)可以作为芍药抗旱性评价的主要指标。     

麻疯树花部特征及其对传粉昆虫的影响

【目的】麻疯树为中国西南地区重要生物柴油树种,了解其花部特征对主要传粉昆虫的访花行为与访花频率可能产生的影响,有助于麻疯树的进一步繁殖成功。【方法】对麻疯树雌、雄花的形态特征进行测量,对花粉与柱头的微观特征进行扫描电镜观察,并对其花部构成、花冠尺寸及花部颜色对蝇类与蜜蜂类访花频率的影响进行观测。【结果】麻疯树雄花的花冠直径显著小于雌花,雄蕊的直径显著大于雌蕊,可能会影响传粉者对雌、雄花的偏好。雄、雌花的花蕊和花冠的相近,利于花粉的携带、转移与落置。麻疯树花粉粒表面具有瘤状突起,含水丰富,直径大; 雌花柱头有孔状凹陷,能分泌少量黏液,利于花粉在柱头上的粘附与萌发。去除花蕊与花瓣均会显著降低蝇类与蜜蜂对麻疯树花的访问频率,去除花萼对传粉者访问频率无影响。随着花冠尺寸变小,蝇类与蜜蜂对麻疯树花的访问频率均显著降低。花部颜色的改变显著降低蜜蜂类的访花频率,但对蝇类的访花频率无明显影响。【结论】麻疯树雌、雄花的花部形态特征有显著差别。蜜蜂类与蝇类传粉者对麻疯树的花部组成、花冠大小与花部颜色的视觉识别方式有显著不同。     

61个观赏海棠品种的SSR指纹图谱构建及遗传多样性分析

【目的】观赏海棠种类繁多且同名异物和同物异名的现象严重,寻找一种从分子角度快速准确鉴定观赏海棠品种的技术手段,弥补依靠表型性状的分类和鉴定的不足,满足观赏海棠的品种资源鉴别需要。【方法】对61个主要观赏海棠品种,利用从苹果属多个种中筛选出的10对SSR引物对其进行PCR扩增检测,分析其遗传多样。【结果】10对SSR引物共扩增出78条条带,平均每个SSR位点扩增出7.8条,多态性条带百分率为100%。61个观赏海棠品种Nei多样性指数(H)和Shannon指数(I)分别为0.205 2和0.348 8,若以共显性标记的方式进行分析,43个海棠品种的Nei多样性指数的变化范围在0.623 9～0.881 8,平均为0.788 3,表现出较丰富的遗传多样性。【结论】最终利用2对SSR引物成功地构建了61个观赏海棠的指纹图谱,为品种资源的鉴别和深入挖掘利用提供依据。     

帽儿山地区樟子松优良种源的选择

【目的】进一步揭示不同种源樟子松在帽儿山地区的生长差异性,选择出优良种源。【方法】以1981年采种、1982年育苗、1984年春造林到帽儿山地区的高峰、图强、卡伦山、红花尔基、罕达盖、金山、阿尔山等7个种源31年生樟子松试验林为研究对象,通过对樟子松胸径、树高、材积、冠幅、年轮宽度及保存率等6个生长性状进行方差分析、多重比较、相关性分析、主成分分析等,选择优良种源。【结果】种源间胸径达到极显著差异(P＜0.01),材积和冠幅达到显著差异(P＜0.05),树高没有显著差异(P＞0.05); 区组间各性状均没有显著差异(P＞0.05)。图强种源的年轮宽度最大(3.69 mm),保存率则最小(56.67%); 不同种源胸径、树高、材积、冠幅及年轮宽度与原产地地理气候因子之间没有显著相关性。樟子松种源各性状地理变异模式不明显,而保存率与纬度呈极显著负相关(P＜0.01),与经度呈显著负相关(P＜0.05),与海拔呈显著正相关(P＜0.05); 主成分分析结果发现,图强种源综合指数得分最高(2.972)。【结论】31年生樟子松人工林生长性状不同种源之间存在差异,红花尔基、高峰种源生长较好; 图强种源表现最好,应用潜力大。     

红松半同胞家系生长性状变异分析与优良家系选择

【目的】分析红松(Pinus koraiensis)半同胞家系生长性状的遗传变异,选择优良家系,为红松高世代遗传改良提供材料。【方法】以吉林露水河国家红松良种基地内红松半同胞家系子代测定林为研究对象,对34个家系(包括对照1个)不同林龄(18、23、27 a)时期的生长性状进行家系间差异性比较、遗传参数估算、表型相关与遗传相关分析,综合各林龄阶段家系生长表现,以材积和育种值为主要指标进行优良家系选择。【结果】不同林龄时期,树高、胸径、材积的家系间差异均达到极显著水平。材积家系间差异主要受遗传效应影响,随林龄增长,作用逐渐加强。树高与胸径主要受遗传效应、遗传与环境互作效应共同影响,冠幅主要受环境效应影响。4个性状中,树高变异相对较小,材积变异较大。树高、胸径、材积受较强遗传控制,冠幅受中低遗传控制。林龄18~23 a时,树高、胸径、材积的家系遗传力呈下降趋势;林龄23~27 a时,遗传力变幅较小,表现趋于稳定。遗传进展变化趋势与遗传变异系数变化趋势一致,表现为树高、胸径、材积随林龄增长有所下降,林龄23 a后变幅缩小,基本稳定。生长性状间表型相关与遗传相关均表现为正相关关系。胸径与材积遗传相关达到极显著水平;树高与材积遗传相关随林龄增长逐渐减弱;冠幅与材积遗传相关随林龄增长逐渐加强。对参试家系3个林龄时期的生长表现进行综合分析与评价,筛选出优良家系2个,二者材积均值高出对照25.84%,高出参试家系平均值50.00%,高出表现较差的1331号家系114.29%。【结论】所选1302号、1046号优良家系材积现实增益显著,可为红松高世代育种提供基础材料,对今后红松生长性状的遗传改良以及大径材定向培育等具有积极意义。