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作物学报 2021年第4期47卷 577-586页

作者：王恒波陈姝琦郭晋隆阙友雄福建农林大学农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/国家甘蔗工程技术研究中心福建福州350002

甘蔗黄锈病是屈恩柄锈菌(Puccinia kuehnii Butler)引起的一种世界性真菌病害,导致产量减少和糖分降低,给甘蔗产业造成严重损失。本研究采用抗黄锈病分子标记G1,检测我国和世界上重要的甘蔗栽培品种、野生种和近缘属的抗黄锈病基因,并... 详细信息

甘蔗黄锈病是屈恩柄锈菌(Puccinia kuehnii Butler)引起的一种世界性真菌病害,导致产量减少和糖分降低,给甘蔗产业造成严重损失。本研究采用抗黄锈病分子标记G1,检测我国和世界上重要的甘蔗栽培品种、野生种和近缘属的抗黄锈病基因,并对扩增的代表性特异条带进行克隆测序、功能注释和聚类分析,推测其抗性基因的起源和进化。G1检测结果表明,国内124份甘蔗栽培品种检测到G1标记的有83份,占66.9%;国外46份甘蔗栽培品种检测到G1标记的有31份,占67.4%。34份甘蔗野生种和近缘属中检测到G1标记的有17份,占50%,其中割手密种含有该基因比例最高,为100%。功能注释揭示,G1标记的候选基因编码一种细胞壁连接的类受体激酶,并在甘蔗栽培品种的单倍体蛋白组数据库中鉴定到3个相似度较高的蛋白,这些蛋白都有细胞壁受体激酶结构的胞外域、跨膜域和激酶活性的胞内域。聚类结果则清晰展示了抗病候选基因的起源及进化关系,具体可分为3组,第1组来源于割手密种和大茎野生种;第2组来源于大茎野生种、热带种和河八王属;第3组来源于割手密种、大茎野生种、中国种和栽培品种。研究结果为抗黄锈病甘蔗品种的选育提供重要的抗源支撑,并为抗性分子机制的解析奠定基础。

关键词：检测分子标记类受体激酶黄锈病甘蔗

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甘蔗大型机械化收获模式对蔗地土壤物理性状和宿根蔗产量的影响

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热带作物学报 2022年第7期43卷 1417-1430页

作者：林兆里张华阙友雄吴燕晶李诗燕罗俊福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心福建福州350002 中国检验认证集团福建有限公司福建福州350001 福建农林大学农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福建福州350002

为明确机械收获对蔗地土壤物理性状和宿根蔗产量的影响,以消除蔗农对大型机械收获系统对甘蔗耕层土壤严重压实的顾虑。以广西红壤坡耕地为研究对象,设置机械收获和人工收获2种处理,研究机械收获对耕层土壤物理性状和宿根蔗产量的影响。... 详细信息

为明确机械收获对蔗地土壤物理性状和宿根蔗产量的影响,以消除蔗农对大型机械收获系统对甘蔗耕层土壤严重压实的顾虑。以广西红壤坡耕地为研究对象,设置机械收获和人工收获2种处理,研究机械收获对耕层土壤物理性状和宿根蔗产量的影响。结果表明:蔗垄0~40 cm土层,土壤容重、贯入阻力、抗剪强度、田间持水量和总孔隙度等土壤物理性状在机械收获和人工收获间均无显著差异。蔗沟0~20 cm土层,机械收获后,土壤紧实度、贯入阻力和抗剪强度显著提高,总孔隙度和通气孔隙度下降。同人工收获相比,机械收获过程中,机具行走对蔗沟土壤造成压实,但对蔗垄土壤影响不显著。蔗垄土壤紧实度在垂直梯度上存在2个明显交替变化的界面,0~20 cm土层以人工收获的土壤紧实度较高,20~40 cm土层以机械收获的土壤紧实度较高。第1年宿根季和第2年宿根季人工收获处理蔗茎产量均高于机械收获处理,但差异不显著。综上所述,在固定道技术下,甘蔗机械收获对蔗垄土壤物理性状和宿根蔗产量的影响不显著。本研究为规范甘蔗机械收获操作,减少大型机械对蔗地土壤压实提供了科学依据。

关键词：甘蔗收获方式土壤物理性状产量

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甘蔗ScCRT1基因克隆及其应答SCMV侵染分子机制的研究

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作物学报 2021年第1期47卷 94-103页

作者：张海程光远杨宗桃王彤刘淑娴商贺阳赵贺徐景升福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心/农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福建福州350002

钙网蛋白(calreticulin,CRT)在真核生物中广泛表达,是重要的分子伴侣和钙离子结合蛋白,参与调控Ca2+稳态、钙依赖信号、内质网质量控制、植物生长发育、免疫反应和逆境应答等多种生物学过程。甘蔗(Saccharum ***)中CRT应答甘蔗花叶病毒(... 详细信息

钙网蛋白(calreticulin,CRT)在真核生物中广泛表达,是重要的分子伴侣和钙离子结合蛋白,参与调控Ca2+稳态、钙依赖信号、内质网质量控制、植物生长发育、免疫反应和逆境应答等多种生物学过程。甘蔗(Saccharum ***)中CRT应答甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)侵染尚未见报道。本研究从热带种Badila(***)中克隆了1个CRT1/CRT2亚型的CRT编码基因,命名为ScCRT1。该基因开放读码框(open reading frame,ORF)长度为1281bp,编码长度为426aa的蛋白。生物信息学分析表明,ScCRT1具有典型的CRT蛋白结构域,为稳定的亲水性蛋白,其N端有一个信号肽,具有典型的跨膜结构域,C端有典型的内质网定位信号;二级结构多为无规则卷曲;系统进化树分析表明,该蛋白是典型的CRT蛋白,在单子叶和双子叶植物中具有明显的分化。亚细胞定位表明ScCRT1定位于内质网。实时荧光定量PCR分析发现,ScCRT1基因在甘蔗各组织中都有表达,在第8节间中的表达量最低,在心叶中的表达量较高;该基因在SCMV侵染早期表达量上调,后期下调表达。酵母双杂交(yeast two hybrid,Y2H)和双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)试验表明,ScCRT1与SCMV-6K2蛋白互作。推测SCMV-6K2通过与ScCRT1互作调控钙离子稳态进而便于SCMV侵染。

关键词：甘蔗钙网蛋白 SCMV 6K2

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基于SSR标记的甘蔗指纹图谱构建及遗传多样性分析

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分子植物育种 2022年

作者：张慧刘严明林萍萍黄潮华黄国强徐良年邓祖湖张木清王勤南赵新旺福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室广西大学广西甘蔗生物学重点实验室广东省科学院南繁种业研究所

为从分子水平研究中国甘蔗材料的遗传多样性差异并建立甘蔗品种(系)的DNA指纹图谱，本研究利用21对SSR引物，对中国育成、引进和本地野生资源等229份材料构成的甘蔗群体进行遗传多样性分析，并对群体材料进行指纹图谱构建。结果表明中... 详细信息

为从分子水平研究中国甘蔗材料的遗传多样性差异并建立甘蔗品种(系)的DNA指纹图谱，本研究利用21对SSR引物，对中国育成、引进和本地野生资源等229份材料构成的甘蔗群体进行遗传多样性分析，并对群体材料进行指纹图谱构建。结果表明中国甘蔗群体遗传多样性较好，群体间遗传变异占比低，野生资源利用率低。同时，构建了229份甘蔗品种、种质资源的DNA指纹图谱数据库，开发了相对应的二维码。研究结果对中国甘蔗新品种选育与推广、品种信息查询和鉴别及种质资源的开发利用提供理论支持。

关键词：甘蔗 SSR标记遗传多样性指纹图谱

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甘蔗PsbR亚基应答SCMV侵染及其与SCMV-6K2的互作

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作物学报 2021年第8期47卷 1522-1530页

作者：张海程光远杨宗桃刘淑娴商贺阳黄国强徐景升福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心/农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福建福州350002

光系统II(Photosystem II,PSII)的PsbR亚基对于放氧复合体(oxygen-evolving complex)的组装和稳定具有至关重要的作用。本课题组前期克隆了甘蔗(Saccharum ***)的PsbR亚基编码基因,命名为ScPsbR,并利用酵母双杂交技术(yeast two hybrid,Y2H)验证了ScPsbR与甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)编码蛋白6K2的互作。本研究通过生物信息学分析表明,ScPsbR具有典型的PsbR亚基结构域,无信号肽,具有1个跨膜结构域,为稳定的疏水性蛋白。系统进化树分析表明,该蛋白在C3和C4植物中存在明显的分化。亚细胞定位试验表明,ScPsbR定位于叶绿体且与SCMV-6K2共定位。双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)试验进一步验证了ScPsbR与SCMV-6K2的互作。实时荧光定量PCR检测表明,ScPsbR基因表达具有显著的组织特异性,在根和茎中表达极少,未成熟叶片和初衰叶中次之,成熟叶片中相对表达量最高;SCMV侵染显著影响ScPsbR基因表达,ScPsbR基因在侵染0~12 h显著上调,侵染1~5 d下调至略低于对照的水平,但差异不显著,侵染7~15 d显著下调。

关键词： PsbR亚基甘蔗花叶病毒 6K2 蛋白互作

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施用硅肥对甘蔗抗条螟性及其产量的影响

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热带作物学报 2021年第4期42卷 1071-1079页

作者：林兆里张华罗俊高世武姚俊丽许莉萍福建农林大学农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心福建福州350002 福建农林大学植物保护学院福建福州350002

为明确甘蔗施用硅肥对甘蔗条螟(Chilo sacchariphagus Bojer)抗性的影响,在田间自然螟虫胁迫条件下,对甘蔗含硅量、抗条螟性指标和产量性状等进行测定。结果显示,硅肥在187.5~750 kg/hm^(2)施用量范围内能显著提高整个生长季甘蔗植株的... 详细信息

为明确甘蔗施用硅肥对甘蔗条螟(Chilo sacchariphagus Bojer)抗性的影响,在田间自然螟虫胁迫条件下,对甘蔗含硅量、抗条螟性指标和产量性状等进行测定。结果显示,硅肥在187.5~750 kg/hm^(2)施用量范围内能显著提高整个生长季甘蔗植株的硅含量,显著降低甘蔗条螟钻蛀率和为害程度。硅肥施用量、植株硅含量和抗条螟性指标间响应一致。采用因子分析对7个抗条螟性指标进行简化,可分为3个公因子,即苗期条螟为害因子、工艺成熟期条螟为害因子和条螟生长发育因子。苗期螟害枯心率、工艺成熟期螟害节率和羽化率可作为硅肥调控甘蔗对条螟抗性效应的评价指标。经逐步回归分析可知,在7个抗条螟性指标中,苗期螟害枯心率和累积蛀道长度对蔗茎产量影响最大。562.5 kg/hm^(2)硅肥施用量对甘蔗条螟防治效果和甘蔗增产效应最适宜。研究表明,硅肥能显著提升甘蔗植株硅含量,增强甘蔗植株对条螟的抗性,有效降低甘蔗条螟发生为害,促进甘蔗增产增收。

关键词：甘蔗硅肥条螟抗条螟性指标产量

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甘蔗栽培种单倍体基因组SSR位点的发掘与应用

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作物学报 2020年第4期46卷 631-642页

作者：王恒波祁舒婷陈姝琦郭晋隆阙友雄福建农林大学农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/国家甘蔗工程技术研究中心

甘蔗是世界上最重要的糖料作物之一,由于尚未完全破译栽培种基因组,导致SSR标记匮乏,难以覆盖全基因组,限制了甘蔗遗传研究的进展。本研究以栽培种R570的4660个BAC文库片段序列(累计总长为382 Mb,预测到25,316个编码蛋白基因)组装成的... 详细信息

甘蔗是世界上最重要的糖料作物之一,由于尚未完全破译栽培种基因组,导致SSR标记匮乏,难以覆盖全基因组,限制了甘蔗遗传研究的进展。本研究以栽培种R570的4660个BAC文库片段序列(累计总长为382 Mb,预测到25,316个编码蛋白基因)组装成的一套甘蔗单倍体基因组的模板,利用MISA (Microsatellite identification tool)软件,发掘SSR位点;并综合分析其与4种禾本科植物(高粱、玉米、水稻和二岁短柄草)SSR位点的分布特征;选取50对以TG和AG重复基序的SSR引物,分别利用4个甘蔗属材料(R570、ROC1、LA purple和SES208)和24个重要甘蔗亲本,对SSR引物进行扩增效率验证和多态性分析。共发掘到27,241个SSR位点,平均每个BAC片段有6.29个SSR位点,平均密度为71.33个SSR Mb?1,远低于高粱的平均密度(350.00个SSR Mb?1)。在重复基序中,占比前2位的分别为单核苷酸基序(11,079个)和三核苷酸重复基序(6447个),合计占总SSR位点数的64.33%。与甘蔗不同的是, 4种禾本科植物中的三核苷酸基序类型数量最多、占比最大。此外,在单核苷酸重复基序中, A/T所占比例最高,为84.8%, C/G所占比例最低,为15.2%;在三核苷酸重复基序中, TGT/ACA所占比例最高,为16.04%。总之,禾本科植物基因组富含A/T的基序。在50对SSR引物(TG基序41对和AG基序9对)的多态性验证中,共有45对(90%)能够扩增出清晰的条带,其中35对(70%)在4个甘蔗材料上呈现多态性。进一步利用20对多态性较高的SSR引物对24个甘蔗重要亲本材料进行分析,共扩增到95个等位基因,平均每对引物扩增4.75个,验证了这些引物应用于甘蔗遗传多样性研究的可行性。本研究鉴定的甘蔗栽培种单倍体基因组SSR标记,有效增加了甘蔗遗传研究中可用的分子标记数量,可直接用于甘蔗群体遗传多样性分析和重要性状遗传机制的解析,为甘蔗分子育种的深入研究奠定了基础。

关键词：甘蔗栽培种 BAC文库 SSR 标记开发多态性

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甘蔗连作障碍土壤根际关键微生物的分析与鉴定

甘蔗连作障碍土壤根际关键微生物的分析与鉴定

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中国植物病理学会2023年学术年会

作者：曹月吴故燃尤垂淮吴期滨阙友雄张华福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福建农林大学生命科学学院

甘蔗宿根连作障碍的发生在甘蔗主产区愈发明显,但其成因尚未明确。为探究根际土壤微生物与宿根连作障碍的相关性,本研究以柳城05136和ROC22两种不同宿根性甘蔗为材料,分别进行宿根0年、1年、2年种植,并对根际土壤进行高通量测序及关键... 详细信息

甘蔗宿根连作障碍的发生在甘蔗主产区愈发明显,但其成因尚未明确。为探究根际土壤微生物与宿根连作障碍的相关性,本研究以柳城05136和ROC22两种不同宿根性甘蔗为材料,分别进行宿根0年、1年、2年种植,并对根际土壤进行高通量测序及关键微生物的分离、筛选及鉴定。结果表明:甘蔗根际的真菌群体较细菌群体丰富40%,拟青霉属(Purpureocillium spp.)和翅孢壳属(Emericellopsis spp.)在弱宿根性甘蔗根际的含量显著高于强宿根性甘蔗,与连作障碍严重性的重要指标产量成正相关,微皮伞属(Marasmillus spp.)和刺球菌属(Chaetosphaeria spp.)在弱宿根性甘蔗根际的含量显著低于强宿根性甘蔗,与连作障碍严重性的重要指标产量呈负相关关系。通过平板稀释法进行分离微生物,以功能鉴定筛选综合特性最佳的有益菌株NC29,对其进行菌落形态观察、生理生化试验及16S rDNA扩增,鉴定其为Bacillus spp.。综上所述,本研究挖掘了宿根甘蔗-根际微生物互作过程中发挥关键作用的微生物,明确了强弱宿根性甘蔗微生物间的差异,为甘蔗连作障碍的研究及缓解提供参考。

关键词：甘蔗宿根连作根际微生物芽孢杆菌

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甘蔗NIP水通道蛋白的鉴定与抗病功能分析

甘蔗NIP水通道蛋白的鉴定与抗病功能分析

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中国植物病理学会2023年学术年会

作者：陈瑶王东姣黄廷辰尤垂淮吴期滨阙友雄苏亚春福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福建农林大学生命科学学院

类NOD26膜内在蛋白(nodulin 26-like intrinsic proteins,NIPs)是水通道蛋白(aquaporin proteins,AQPs)家族的一个亚家族,在响应植物生物和非生物胁迫中发挥重要作用。本研究基于甘蔗热带种(Saccharum officinarum)、甘蔗近缘野生种割手密(***)和甘蔗栽培种R570 (Sccharum hybrid cultivar R570)基因组数据库,分别鉴定到15个SsNIP、44个SoNIP及4个ShNIP基因。进化树分析表明,甘蔗NIP基因家族可分为三类。转录组分析显示,NIP基因在蔗芽中高表达,且Ⅱ类家族成员积极响应甘蔗黑穗病菌(Sporisorium scitamineum)的胁迫。进一步,从甘蔗栽培种ROC22中同源克隆到1个NIPⅡ类家族成员ScNIP1,其cDNA全长1 016 bp,编码288个氨基酸,属膜定位蛋白。在水稻中过表达ScNIP1基因,显著增强了对稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)的抗性。该研究揭示了甘蔗NIP基因家族的系统演化、表达谱及抗病功能,为甘蔗抗病育种提供理论依据和潜在的基因资源。

关键词：甘蔗水通道蛋白全基因组分析基因克隆抗病功能

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黑穗病对甘蔗根际微生态的影响及其拮抗细菌的筛选

黑穗病对甘蔗根际微生态的影响及其拮抗细菌的筛选

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中国植物病理学会2023年学术年会

作者：张靖曹月刘俊鸿杨靖涛阙友雄尤垂淮罗俊福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福建农林大学生命科学学院

黑穗病是甘蔗生产上最主要的真菌病害之一,能造成蔗茎产量严重损失、糖分降低和品质变劣。目前,响应甘蔗黑穗病菌(Sporisorium scitamineum)胁迫的根际土壤微生态变化的研究鲜见报道。本研究利用高通量测序对新植和宿根一年种植的健康... 详细信息

黑穗病是甘蔗生产上最主要的真菌病害之一,能造成蔗茎产量严重损失、糖分降低和品质变劣。目前,响应甘蔗黑穗病菌(Sporisorium scitamineum)胁迫的根际土壤微生态变化的研究鲜见报道。本研究利用高通量测序对新植和宿根一年种植的健康蔗株和发病蔗株的根际土壤微生物群落结构和功能多样性进行比较,并利用稀释平板法等分离、筛选和验证拮抗黑穗病菌的细菌。结果显示,健康蔗株与发病蔗株的β-多样性具有显著差异,蔗株发病后显著富集了功能菌属Pedomicrobium、Alkaliphilus和有害菌属Candida、Thanatephorus。其中,Sproisorium是富集于宿根季发病蔗株中最显著的关键致病真菌菌属。基于微生物功能预测,发现与病害胁迫密切相关的精氨酸和脯氨酸代谢通路在发病后积极响应。此外,本研究共分离到18株拮抗细菌,综合防效最佳的为洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderia cepacia) RH33,其不仅对甘蔗黑穗病菌、叶枯病菌和白条病菌有抑制作用,还能促进苗期甘蔗的生长。总的来说,黑穗病对甘蔗根际微生物群落结构有影响,进一步研究可培养微生物的生防功能,有助于提供甘蔗黑穗病高效防治的方法。

关键词：甘蔗黑穗病根际微生态高通量测序拮抗细菌生物防治

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