芝麻遗传育种专题

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1. 基于FISH和GISH技术的芝麻栽培种和野生种染色体组特征比较分析

马琴, 赵瑞红, 琚铭, 陈成彬, 段迎辉, 杨伟飞, 苗红梅, 张海洋

河南农业科学 2024, 53 (10): 48-53. DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.10.006

摘要（1397）

PDF （2483KB）（65）

为揭示胡麻属物种进化特征，探究胡麻属基因组结构演变及物种进化，促进野生资源的开发利用，以芝麻栽培种豫芝11号和2n=26类型野生种S.alatum 3651为试验材料，采用荧光原位杂交(FISH)和基因组荧光原位杂交(GISH)技术对芝麻栽培种和野生种染色体组特征进行分析。结果表明，芝麻栽培种和野生种均为2n=2x=26类型；rDNA-FISH杂交结果显示，栽培种的13对染色体中，3对染色体（第7、8、9对染色体）的短臂端部携带45S rDNA特异信号，显示为随体特异染色体；2对染色体（第5、11对染色体）的短臂携带5S rDNA特异信号，5S rDNA与45S rDNA信号位于不同染色体上。野生种的13对染色体中，有2对染色体（第4、7对染色体）携带45S rDNA杂交信号，1对染色体（第4对染色体）携带5Sr DNA特异信号，5S rDNA与45S rDNA信号位于同一染色体不同位置，表明栽培种与野生种的染色体组特征差异较大。GISH杂交结果显示，分别以栽培种和野生种的基因组DNA作探针与自身染色体杂交，每条染色体上携带不同强弱的杂交信号，而与对方染色体杂交，均表现出极少的杂交信号。芝麻栽培种和野生种具有相同的染色体数目，但染色体rDNA数量、分布及其GISH信号均存在明显差异，说明栽培种和野生种亲缘关系较远。

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2. 评价芝麻种质油分含量水平的SSR 标记筛选与分析

徐芳芳, 郑磊, 琚铭, 马琴, 李春, 段迎辉, 张仙美, 苗红梅

河南农业科学 2023, 52 (11): 49-56. DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.11.006

摘要（709）

PDF （6327KB）（69）

为建立芝麻油分含量水平相关分子标记鉴定技术体系，利用自主开发的与芝麻油分含量紧密关联的24个SSR标记，对具有不同油分含量的48份芝麻种质进行了PCR快速鉴定和验证分析。结果表明，48份芝麻种质的油分含量在29.81%~57.86%，平均油分含量为46.91%。SSR标记的方差分析结果显示，24个SSR标记在48份样本中均表现出了多态性等位位点，其中Hs393（4/2）、Hs635（2/2）、Hs4082（2/1）和Hs4089（2/2）4个SSR标记多态性位点与芝麻油分含量显著（P<0.05）或极显著（P<0.001）关联。在检测的48个样本中，共有12个样本同时携带了上述4个SSR标记的优异等位位点，样本油分含量为52.74%~57.86%，均属于高油分含量样本。综上，Hs393、Hs635、Hs4082和Hs4089等4个SSR标记可以用于芝麻种质和育种材料的油分含量水平鉴定与评价，为建立并完善芝麻品质相关分子标记辅助育种技术体系提供了技术支撑。

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3. 基于高密度遗传图谱的芝麻籽粒品质相关性状QTL 定位

崔承齐, 刘艳阳, 杜振伟, 武轲, 江晓林, 郑永战, 梅鸿献

河南农业科学 2023, 52 (9): 66-77. DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.09.007

摘要（1052）

PDF （1663KB）（116）

芝麻是我国重要的优质油料作物，对芝麻籽粒品质性状进行数量性状位点（QTL）定位对定向培育高品质芝麻品种具有重要意义。以豫芝4号为母本、孟加拉小籽为父本，分别构建F2、F_2:3、BC₁ 和BC₁F₂群体，结合特异位点扩增片段（SLAF）标记和简单重复序列（SSR）标记构建F₂和BC1遗传图谱，以F_2:3、BC1和BC₁F₂ 3个群体的表型数据为基础，进行脂肪、蛋白质、芝麻素、芝麻林素含量等4个品质性状的QTL作图分析。结果表明，在F_2:3群体中共检测到16个QTL，解释表型变异的5.08%~27.12%，其中仅有1个主效QTL qOC_10-1 在2个环境中被重复检测到，分别解释表型变异的9.62%和27.12%。在BC1和BC1F2群体中共检测到35个QTL，其中3个主效QTL qOC_4-1、qOC_10-2和qSmin_7-2在3个环境中被重复检测到，分别解释表型变异的8.08%~12.42%、11.95%~12.60% 和4.24%~10.56%；3个主效QTLqSmin_8、qSmol_5-2和qSmol_7-2在2 个环境被重复检测到，分别解释表型变异的13.36%~26.75%、11.44%~14.33% 和5.77%~12.38%。经过对2 个图谱进行整合和比对分析，共发现10 个QTL 簇，其中QTL簇loci4、loci7、loci8和loci10均与多个性状相关联，并且均至少包含1个主效QTL，其对应的最大表型变异解释率分别为12.42%、12.38%、26.75%和27.12%。

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4. 芝麻苗期氮高效品种筛选及氮效率评价体系建立

张鹏钰, 高桐梅, 苏小雨, 李丰, 王东勇, 田媛, 芦海灵, 苗红梅, 卫双玲

河南农业科学 2022, 51 (6): 54-66. DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.06.006

摘要（1416）

PDF （5236KB）（243）

为筛选苗期氮高效芝麻品种，构建芝麻苗期氮效率评价体系，在不同氮水平下测定18个芝麻品种苗期生理指标和氮效率指标，利用变异系数、相关分析、主成分分析、通径分析、隶属函数分析和灰色关联度分析筛选芝麻苗期氮高效品种，确定芝麻氮高效筛选评价指标，构建芝麻苗期氮高效评价体系。结果表明，各性状在不同供氮水平和品种间均存在显著差异，正常氮和高氮水平下植株各部位的氮含量和氮利用效率的变异系数明显低于低氮水平。不同氮水平下，供试芝麻品种的茎干质量、叶干质量、根氮吸收效率和叶氮吸收效率任何2个指标之间均呈显著或极显著正相关。通过用欧式距离最长距离法将18个品种划分成3个等级，其中，郑太芝3号和郑芝HL05为氮高效品种，扶绥三合黑芝麻和缅甸高产者为氮低效品种。不同施氮水平下，茎鲜质量、叶鲜质量、叶干质量和茎干质量均与芝麻氮高效综合得分值关联系数较高，是芝麻氮高效筛选的重要指标。不同氮水平下，2个氮高效品种在根鲜质量和干质量上表现出较高的优势，低氮水平下2个氮高效芝麻品种的主根长及各组织的氮吸收、利用效率均显著高于高氮和正常氮水平。可见，低氮水平更适合筛选芝麻苗期氮高效品种，芝麻苗期的氮效率主要由氮吸收效率决定。

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5. 我国芝麻主要育成品种遗传多样性分析及优异变异位点挖掘

李春, 段迎辉, 琚铭, 苗红梅, 杜华, 张海洋

河南农业科学 2022, 51 (3): 55-64. DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.03.007

摘要（1241）

PDF （9942KB）（90）

为了深入分析芝麻育成品种的多样性，挖掘优异等位基因位点，加快芝麻分子育种进程，以705份芝麻种质资源材料（95份我国育成芝麻品种、405份国内地方种、205份国外种质）基因组数据为基础，开展了芝麻育成品种和地方种间分子多样性的比较分析。通过分析，获得了12 704个普遍存在的SNP/InDel变异位点，通过比较95份育成品种和405份地方种间的核苷酸多样性差异，发现育成品种的核苷酸多样性指数平均为0.158，较地方种（0.246）显著降低。进一步通过模拟置换检验发现，在95个育成品种中，共有2 483个位点的遗传多样性较地方种显著降低，115个位点的多样性显著升高；同时，以遗传分化系数Fst 为参数，筛选出在育成品种与地方种群体之间表现出显著分化的变异位点1 290个。通过结果的交集分析，获得了在群体间显著分化且遗传多样性在育成品种内显著提升的变异位点80个，其中，具有强突变效应的变异位点14 个。结合基因组信息分析发现，位点Chr2：8176782 和Chr10：3441593分别位于2个抗病相关基因（C_2_2.176 和C37.81）内，且在育成品种中的基因频率较地方种分别提高了12.93倍和3.44倍。上述研究结果表明，某些位点在芝麻育成品种与地方种间发生了显著的多样性变异，而这种改变可能与育成品种优良性状的形成有着密切关系。

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6. 芝麻抗裂蒴基因SiIND1的克隆与原核表达

刘艳阳, 武轲, 梅鸿献, 杜振伟, 崔承齐, 江晓林, 郑永战

河南农业科学 2020, 49 (5): 63-68. DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2020.05.007

摘要（938）

PDF （3664KB）（399）

LOC105167765基因属于KANADI(KAN)基因家族，与芝麻裂蒴性有关。从芝麻裂蒴品种豫芝11号和抗裂蒴品种郑芝InD01中分别克隆得到LOC105167765基因cDNA序列SiIND1，并进行序列生物信息学分析和原核表达分析。结果表明，豫芝11号SiIND1基因cDNA序列全长为1 320 bp，编码439个氨基酸，推测的蛋白质分子质量为50.0 ku，等电点7.53，编码SHAQKYF类MYB家族的转录因子，具有GARP保守结构域，属于KAN家族。郑芝InD01 SiIND1基因cDNA序列长度为1 246 bp，包括1个最大的开放阅读框900 bp，编码299个氨基酸，推测的蛋白质分子质量为32.9 ku，等电点8.37，GARP结构域发生缺失突变，翻译提前终止，可能导致基因功能丧失。将SiIND1连接到原核表达载体pET30a，并转化大肠杆菌BL21，通过IPTG诱导和SDS-PAGE电泳检测，表达的融合蛋白与预测蛋白大小相符合，进一步证实了抗裂蒴品种和裂蒴品种SiIND1基因的蛋白质表达存在差异，抗裂蒴材料SiIND1基因在翻译过程中发生提前终止。

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