【目的】筛选与马铃薯主茎数和单株结薯数显著关联的单核苷酸多态性(SNP)位点并挖掘候选基因,为高产马铃薯分子育种提供基因资源。【方法】以251份马铃薯核心种质为材料,于2018-2019年在马铃薯主产区4个试验点共8个环境下对其主茎数和单株结薯数进行表型鉴定;提取251份马铃薯种质的DNA,并采用高通量Illumina HiS eq~(TM)对DNA进行测序及处理,获得高质量SNP标记,在此基础上,结合表型性状进行全基因组关联(GWAS)分析,对显著关联的SNP位点所在区域的候选基因通过NR、Swiss-port、KEGG、GO等4个数据库进行功能注释。【结果】2018-2019年的检测结果表明,在环境和基因型互作下,251份马铃薯种质间主茎数与单株结薯数有广泛的表型变异。共获得1 209 969个高质量SNP位点,其中与主茎数显著关联的SNP位点有7个,共挖掘到19个候选基因,其中在3个以上环境重叠的候选基因有9个,其可能编码半乳糖醛酸转移酶、转录因子MYB、赤霉素3-β-双加氧酶及细胞色素P450;与单株结薯数显著关联的SNP位点有13个,共挖掘到33个候选基因,去掉2年间重叠的4个候选基因,实际共关联到29个候选基因,其中在3个以上环境下重叠的候选基因有11个,其可能编码果糖-1,6-二磷酸醛缩酶、生长素响应因子IAA_(13)、转录因子WRKY、b HLH113及MADS-box。【结论】在2年8个环境下共鉴定出20个与马铃薯主茎数和单株结薯数显著相关的SNP位点,挖掘到48个候选基因。

针对马铃薯收获机作业时挖掘部件阻力偏大和挖净率低等问题,基于计算机辅助分析,采用Visual Basic6.0设计建立了牵引阻力模型,对挖掘机构进行运动分析、参数优化和性能分析。计算机模拟试验结果表明:挖净率≥98%,明薯率≥97%,伤薯率≤4%,均达到设计要求。与传统农机设计相比,计算机辅助分析使得计算工作量减少50%,计算精确度高,并解决了农机部件设计试验受气候、土壤类型和种植习惯等条件影响的问题。

【目的】薯肉颜色是马铃薯重要的农艺性状,它直接影响马铃薯的营养和商品价值,一直是马铃薯遗传研究和育种改良的重要目标。本研究通过对二倍体红色薯肉分离群体的混池分析、基因精细定位和候选基因表达分析,确定调控红色薯肉的候选基因,为下一步基因功能、遗传调控研究及彩色马铃薯的分子育种奠定基础。【方法】本研究通过向二倍体红色薯肉亲本导入自交不亲和抑制基因Sli获得BC1S1群体,从300个单株中挑选18株红色薯肉和21株黄色薯肉个体提取基因组DNA,分别测序进行混池分析。通过集团分离分析法(bulked segregation analysis,BSA)对基因进行初步定位;在定位区间内开发分子标记,对796份BC1S1植株进行基因型分析,筛选交换单株,并结合表型对基因进行精细定位;借助参考基因组注释信息和qRT-PCR表达量分析确定候选基因。【结果】本研究通过构建薯肉颜色分离的二倍体BC1S1群体,利用BSA-seq分析把调控薯肉花青素合成的主效位点定位在第10号染色体48.70—52.20 Mb。最终,利用分子标记将该基因定位于51.47—51.85Mb的377 kb区间内。基于参考基因组注释信息,此区间包括5个基因,其中2个基因注释为MYB类转录因子,结合表达量数据推测这2个基因为候选基因,编号分别为PGSC0003DMG400013966、PGSC0003DMG400013965。【结论】本研究将调控马铃薯薯肉花青素积累的一个主效位点定位于第10号染色体51.47—51.85 Mb之间,推测PGSC0003DMG400013966和PGSC0003DMG400013965为候选基因。

针对我国丘陵山地作业大型机械不适宜、小型手扶类拖拉机动力不足的问题,以减阻和提高土薯分离效率为目标,设计了一种铲筛激振式马铃薯挖掘机。该机将挖掘铲后端设计成栅格状,分离筛各齿条倾角由内向外增大,增加了土薯分离面积;采用铰链四杆式摆动机构和组合式偏心轮,可实现挖掘铲倾角和振幅调整。田间试验表明,该机土薯分离效果良好,明薯率为96.2%,挖净率为97.8%,伤薯率低于3.9%;在前进速度为0.34 m/s情况下,无振动时的平均牵引阻力为1 498 N,而频率为14 Hz,振幅为4 mm和8 mm时的平均牵引阻力分别为1 204 N和995 N。研究表明,振动挖掘可以降低牵引阻力,提高土薯分离效率,...

【目的】挖掘与黄瓜幼苗下胚轴长度显著相关的SNP位点及候选基因,为揭示下胚轴长度的遗传基础和分子机制提供理论依据,为短下胚轴分子标记辅助选择育种奠定基础。【方法】以95份黄瓜核心种质为试验材料,分别于2016年春季、2017年春季、2017年秋季和2018年春季在中国农业科学院南口试验基地塑料大棚进行种植,在两叶一心期调查黄瓜幼苗的下胚轴长度;利用Structure 2.3.4软件分析群体结构,Haploview软件分析连锁不平衡的衰减;基于最优模型对下胚轴长度进行全基因组关联分析(GWAS),依据关联SNP位点的LD区间序列,预测与下胚轴长度相关的重要关联候选基因,并利用荧光定量PCR对预测基因进行表达模式分析。【结果】共检测到8个显著关联的位点(Hl1.1、Hl1.2、Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl4.1、Hl5.1、Hl6.1),分别位于1、2、3、4、5、6号染色体,其中,Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl5.1、Hl6.1等5个位点被重复检测到两次以上。通过分析关联SNP位点的LD区间序列,获得Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa3G141820、Csa4G051570、Csa3G627150、Csa5G174640、Csa6G362970 8个与黄瓜下胚轴长度有关的候选基因,其中既有光形态建成、泛素化、激素信号通路等调控基因,也有调控网络下游参与细胞生长发育,调节细胞大小,直接调控黄瓜下胚轴长度的基因。多基因在不同黄瓜材料中的有机分布,形成了具有不同下胚轴长度的黄瓜种质。基因表达分析显示Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa4G051570、Csa5G174640在短下胚轴材料中高表达。Csa3G141820、Csa3G627150在长下胚轴材料中高表达。【结论】检测到Hl1.1、Hl1.2、Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl4.1、Hl5.1、Hl6.1等8个与黄瓜下胚轴长度密切关联的SNP位点,挖掘到Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa3G141820、Csa4G051570、Csa3G627150、Csa5G174640、Csa6G362970等8个调控下胚轴长度的候选基因。

为探究不同干旱胁迫时间处理下，二倍体马铃薯材料对干旱胁迫响应的分子机制，挖掘抗旱相关基因。以高抗旱二倍体资源A90为试验材料，利用转录组测序技术对PEG-6000胁迫下不同时间的差异表达基因进行分析，通过GO富集、KEGG通路分析与转录因子预测参与马铃薯干旱胁迫响应的差异表达基因，初步挖掘抗旱调控关键基因；并通过RT-qPCR对3个抗旱候选基因进行逆境胁迫表达分析。结果表明：A90在20%PEG-6000胁迫处理3,6,24 h与对照相比，共有2 519个差异表达基因，这些基因主要富集在植物激素信号转导、谷胱甘肽代谢、苯丙烷生物合成、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化等抗旱相关过程中。并且显著富集在通路上的340个共差异表达基因中有53个基因注释到了RLKs、AP2/ERF和Tify等15个转录因子家族中，其中StST/K1、StERF1和StTify1的表达量较高，有可能是抗旱调控关键基因。基因StST/K1和StERF1受到干旱和低温胁迫主要在材料的根和叶中上调表达，基因StERF1在盐胁迫下在材料的根、茎和叶中均上调表达；基因StTify1在受到干旱在材料的茎和叶中上调表达，受到盐胁迫在材料的根、茎和叶中均上调表达，但在低温胁迫下只在材料的茎中下调表达。由此说明，筛选出的3个基因均能够对干旱、盐和低温胁迫产生响应，可为今后马铃薯抗旱分子育种中相关抗旱候选基因研究提供一定的理论基础。

为解决马铃薯收获后的残膜回收问题，研制了一种用于马铃薯挖掘和残膜回收的联合作业机。马铃薯挖掘机采用成熟机型４Ｕ–８３型马铃薯收获机，残膜回收机采用曲柄滑块扒膜装置和圆筒式收膜与卸膜装置。通过计算确定了曲柄滑块扒膜装置和圆筒式收膜与卸膜装置的关键参数，改进了起膜铲的形状和参数，在降低伤薯率的同时提高了起膜和收膜的效果。田间试验表明：该机挖掘和输运流畅，分离效果显著，残膜能连续性地被卷膜筒卷起，卸膜方便可靠，伤薯率为４．４％，明薯率为９６．４％，残膜回收率为８９．３％、脱膜率为９８．１％，均可达到技术规范设计要求。联合作业机与马铃薯收获机单独作业相比，明薯率和损伤率无明显差距。

在对振动速度变化成正弦曲线的挖掘铲进行运动学分析的基础上提出了振动挖掘铲的理想工作状态。应用动粘摩阻力模型对振动挖掘铲切入和提升阶段进行了动力学分析。在此基础上,以拖拉机液压输出作为动力源设计了一种液压激振式马铃薯收获机挖掘装置。应用SolidWorks和ADAMS软件建立了虚拟样机模型,在ADAMS中进行了虚拟试验。虚拟试验结果验证了设计的正确性,试验表明,设计的液压激振式马铃薯收获机挖掘装置具有振幅和频率调整方便的特点,在4～10 Hz范围内能较好的进行振动掘削,挖掘铲的平均牵引阻力为1.3～1.9 KN。

针对现有马铃薯挖掘与残膜回收一体机田间试验中存在的搂模装置对马铃薯表皮造成擦伤,地膜回收率低及易产生撕膜等问题,对该机具的地膜回收部分进行改进设计。马铃薯挖掘部分仍采用成熟机型4U-83型马铃薯收获机,残膜回收部分采用送膜装置和滚筒式卷膜装置。通过计算确定了土薯分离装置、送膜装置及卷膜装置的各关键参数,并确定了压膜轮、送膜装置与卷膜装置的具体安装位置。田间试验表明:该机具掘薯、输运顺畅,土薯分离效果明显,残膜能被卷膜辊连续的卷起,卸膜方便可靠,明薯率为97.2%,伤薯率3.7%,损失率4.2%,残膜回收率

　研究了mira等10个马铃薯品种的22个杂交组合无性一代的薯形、皮色、肉色、块茎产量等8个块茎性状的群体遗传和配合力效应。结果表明,单个块茎重的父本遗传力达56.7%,淀粉含量的母本遗传力和亲本间非加性效应分别达40.5%,44.9%,皮色、块茎产量和结薯数的非加性效应分别达69.1%,82.8%,88.8%;肉色、块茎外观和薯形的加性效应和非加性效应为42.2%～57.8%,相差不大。两个亲本(至少有一个)一般配合力高的杂交组合后代的群体表现,优于双亲具有一般配合力平均值的杂交组合;而双亲具有一般配合力平均值的杂交组合的群体表现优于双亲一般配合力都很低的杂交组合。根据一般配合力选择亲本配制...

彩色马铃薯是天然色素的潜在来源之一。本试验综合利用紫外/可见光谱法和pH示差法,初步定性和定量分析了6个彩色马铃薯品种块茎的花色素苷。结果表明,不同颜色马铃薯块茎花色素苷的类型和含量不同。紫色马铃薯师大6号和小乌洋芋的主要花色素苷为锦葵色素-3-葡萄糖苷,含量分别为1.086和0.376 mg/g.FW。红色品种的主要花色素苷为天竺葵色素-3-葡萄糖苷,含量为0.159～0.873 mg/g.FW。同一品种块茎不同组织的花色素苷含量存在明显差异。基于上述结果,对花色素苷的简易测定方法进行了简要的分析和讨论。

【目的】研究抗/感干腐病的马铃薯品种‘青薯168’和‘陇薯3号’块茎间愈伤能力的差异,从木质素与软木脂积累以及苯丙烷代谢角度探讨导致差异的原因。【方法】以抗病品种‘青薯168’和感病品种‘陇薯3号’块茎为试材,人工模拟损伤后置于常温下进行愈伤,通过测定损伤块茎愈伤期间失重率的变化和块茎在不同愈伤时期接种硫色镰孢(Fusarium sulphureum)后病情指数的变化评价愈伤效果,利用间苯三酚-HCl和甲苯胺蓝-中性红染色法分别观察块茎损伤部位木质素与软木脂的形成,并量化木质化细胞层厚度和软木脂荧光强度以

phaG是生产可降解塑料PHAS的关键合成酶基因,利用来源于Burkholderia caryophylli的phaG基因BcphaG,构建了其植物表达载体pTiBHS-2,通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导转化生产上常用的马铃薯(Solanumtuberosum)优良品种大西洋,共得到9株转基因马铃薯。经PCR检测证明外源基因已经整合到植物的基因组上,West-ern blot检测表明BcphaG基因在转基因植物体内已表达。转基因植株在再生初期,苗生长慢,根的再生也很慢,但在生根后生长情况逐渐恢复正常,说明BcphaG基因对再生转基因植株的早期生长有负面影响...

【目的】甘薯的病毒种类比较多,不同的病毒感染会引起相应的症状变化,田间自然发病的甘薯表型不一,这可能与病毒感染类型有关。论文旨在鉴定和研究甘薯中与不同甘薯病毒感染相关的micro RNA(mi RNA)。【方法】采用Illumina公司高通量测序技术,对来自福建泉州地区同一品种(龙薯9号)、具有不同症状的叶片样本(畸形黄化、疱疹、褪绿矮化和曲叶,样本编号分别为Fj01、Fj02、Fj03和1H)进行高通量测序,利用生物信息学手段挖掘和分析差异表达mi RNA,并对差异mi RNA和病毒表达进行PCR验证,鉴定基因和病毒在样本中表达情况,分析测序数据的可靠性,利用生物信息学分析进行mi RNA靶基因预测和功能分析,探究差异mi RNA与病毒种类的相关性。【结果】通过与病毒数据库的比对,发现Fj01、Fj02、Fj03样本(除1H外)均感染了甘薯常见病毒,如甘薯褪绿矮化病毒(Sweet potato chlorotic stunt virus,SPCSV)、甘薯病毒2号(Sweet potato virus2,SPV2)、甘薯羽状斑驳病毒(Sweet potato feathery mottle virus,SPFMV)、甘薯G病毒(Sweet potato virus G,SPVG)、甘薯C病毒(Sweet potato virus C,SPVC)等,但Fj01、Fj02和Fj03这3个样本的症状并不一致,样本之间只在甘薯不常见的病毒种类中有差异,通过PCR验证了SPFMV和SPVC病毒在样本中的表达情况与测序数据基本一致。在4个样本中共鉴定出679个已知的mi RNA和1 004个新的mi RNA,通过配对比较分析,其中288个已知的mi RNA和433个新的mi RNA在4个样本之间有差异性表达,并且这些mi RNAs,如mi R-156、mi R-157、mi R-166等家族的成员在4个样本中表达模式各异。同时,采用实时荧光定量PCR验证几个差异mi RNAs(如mi R-156、novel-mi R-40和mi R-319m)在各个样本间的表达情况与测序结果基本一致,另外,与脱毒苗样本进行比较,检测到3个mi RNA(mi R-160a、mi R-2096和mi R-5387b)在4个症状样本中具有不同程度的上调表达,证明mi RNA的表达与植株的表型有关。通过对mi RNA靶基因的预测与分析,发现这些差异mi RNA的靶基因多数为转录调控因子,编码蛋白多含有ZFP、WD、Myb、SPL等功能区域,这些因子多参与调控植物的基因、代谢通路和抗原识别等来调控植物生长发育、形态建成和抗逆性,表明这些mi RNA靶基因的功能多样性。【结论】不同病毒感染确实能够引起mi RNA差异表达,并且这些mi RNA通过其靶基因参与调控植物的生长发育、抗胁迫性和防御。