植物生产类专业课程思政融入与实践——以种子生物学为例

种子生物学是研究植物种子的形态结构、特征特性和生命活动规律的科学。种子生物学融入课程思政的主要目的是使学生能从生物学观点理解和掌握植物种子形态、结构及其与功能的关系、各种生命现象的变化及其与环境条件的联系,能从基础理论方面加深对种子的认识,为后续种子生产学、种子检验学、种子贮藏与加工等专业课程的学习奠定扎实的理论基础。种子生物学中包含大量多姿多彩专业内容以及丰富历史文化元素,就需要将其当成落实课程思政改革工作的一门示范课。该文在种子生物学融入课程思政的意义和种子生物学课程思政建设举措进行综述,为种子生物学的课程思政教学改革研究提供理论基础。

甜菜品种间氮效率差异及其对产质量的影响

【目的】研究不同类型甜菜品种氮素吸收利用差异及其与产质量的关系,以期为生产上氮肥精准施用奠定基础。【方法】采用大田试验方法,以丰产型(‘HI1003’)、标准型(‘IM1162’和‘SX1511’)和高糖型(‘KWS1197’)甜菜品种为试验材料,设置N_(0)(0 kg/hm^(2))、N_(75)(75 kg/hm^(2))和N_(225)(225 kg/hm^(2))施氮处理,测定甜菜不同生育时期干物质量分配、根冠比、氮积累与分配、氮效率和产质量指标。【结果】(1)甜菜生育期氮素吸收利用特征呈单峰曲线变化趋势,在8月9日达到高峰;(2)8月份块根及糖分增长期,N_(0)和N_(75)处理下,丰产和高糖型品种地上部干物质分配较标准型品种增加4.57%~36.77%,标准型品种根冠比变化幅度低于高糖和丰产型品种;(3)N_(75)处理下,高糖型品种收获期氮肥利用率最高,较标准型品种‘SX1511’和‘IM1162’分别增加58.44%和71.26%;N_(225)处理下,氮肥利用率和产量是丰产型品种最高,其产量较标准型品种‘IM1162’和‘SX1511’分别增加10.31%和14.06%。【结论】块根及糖分增长期是氮素调控产质量的关键时期,在该时期进行氮素调控,在发挥品种氮素吸收利用最大效率的同时可实现丰产或高含糖的目标。

新农科背景下种子科学与工程专业实践教学体系构建——以内蒙古农业大学为例

文章首先概述了内蒙古农业大学种子科学与工程专业课程体系组成,然后论述了新农科背景下种子科学与工程专业实践教学体系构建,最后阐述了新农科背景下种子科学与工程专业实践教学体系构建成效与反思。

胡麻亚麻酸亚油酸相关KASP标记的开发

胡麻是北方地区特有的、富含不饱和脂肪酸的油料作物。培育高亚麻酸品种、高亚油酸品种是胡麻品质育种的主要目标。分子标记辅助选择能提高胡麻育种效率,缩短育种年限。本研究进行了胡麻资源材料自然群体多年多点脂肪酸检测数据的统计分析和基因分型、群体构建、亚麻酸、亚油酸相关SNP位点的KASP基因分型及其验证等研究,取得了以下几个方面的结果:(1)检测246份胡麻种质资源材料多年多点5种脂肪酸成分,并对其进行了统计分析。相关性分析结果显示,亚麻酸与其他成分之间呈极显著负相关,尤其是亚麻酸和亚油酸之间负相关性最高;(2)对5种脂肪酸表型数据进行统计分析,确定了亚麻酸、亚油酸相关SNP标记分型群体:包括49份高亚麻酸(≥54%)材料、36份低亚油酸(≤13.5%)材料,及8号(CH-89)和254号(CI637PI91037)高亚油酸低亚麻酸材料;(3)验证并确定了7个SNP位点:g6-6229142、g10-19305239、g9-18961021与亚麻酸显著关联;g6-19208888、g9-14900088、g15-22369840和g2-7680441与亚油酸显著关联;(4)对确定的7个SNP位点进行了高通量测序,结果与KASP基因分型结果完全一致,证明KASP基因分型体系的有效性及准确性。

亚麻种质生氰糖苷含量测定与评价

为进一步评价亚麻种质亚麻苦苷和百脉根苷含量的变异特征,本研究以20份亚麻种质为材料,利用高效液相色谱结合蒸发光检测仪测定亚麻苦苷和百脉根苷含量。结果表明,亚麻苦苷含量的均值为0.56±0.25 mg·kg^(-1),变异系数和遗传多样性指数分别为42.19%和31.26%;百脉根苷含量均值为0.25±0.24 mg·kg^(-1),变异系数和遗传多样性指数分别为60.67%和41.96%;亚麻籽亚麻苦苷、百脉根苷和二者总含量相互之间均极显著正相关。亚麻苦苷和百脉根苷含量与亚麻产量和品质相关性状的相关性分析表明,亚麻苦苷与棕榈酸之间显著负相关(-0.133),与其他脂肪酸相关性状之间不显著;亚麻籽亚麻苦苷、百脉根苷和二者总含量均与株高极显著正相关,其中与二者总含量的相关系数最大(0.216);聚类分析结果表明,遗传相似系数0.70时分为20个亚麻种质3个类群,第一类群种质的亚麻苦苷和百脉根苷平均含量较低,分别为0.46和0.11 mg·kg^(-1),这一类群中的内亚六号、H 140、内亚七号、内蒙红、CDC ARRAS、NOR MAN和晋亚8号这7个品种可以加以推广利用。

基于GWAS分析的马铃薯主茎数和单株结薯数候选基因挖掘研究

【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IlluminaHiSeq~(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、bHLH113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。

胡麻种质资源表型性状的鉴定与分析

为了精准鉴定胡麻种质的表型,为种质创新和品种选育奠定基础,在4个环境下,对269份胡麻种质资源产量和品质相关14个表型性状进行鉴定统计分析,结果表明,胡麻产量和品质相关性状存在广泛的表型变异,其中单株粒重变异系数最大(24.33%),全生育日数变异系数最小(2.66%)。产量相关性状表型变异系数依次排序为单株粒重>单株果数>千粒重>工艺长度>分枝数>株高>果粒数>全生育日数,品质性状表型变异系数依次排序为硬脂酸>油酸>棕榈酸>亚油酸>亚麻酸>粗脂肪,14个表型性状均呈现正态分布的趋势。4个环境下亚麻酸的广义遗传力最大,达到了85.91%,工艺长度的广义遗传力最小,为52.38%。产量性状的广义遗传力依次排序为千粒重>果粒数>单株粒重>株高>全生育日数>单株果数>分枝数>工艺长度,品质性状的广义遗传力依次排序为亚麻酸>粗脂肪>硬脂酸>油酸>棕榈酸>硬脂酸。

胡麻核心种质资源表型变异及SRAP分析

为了深入了解胡麻核心种质资源的表型变异和遗传多样性,对401份胡麻种质14个表型性状进行多元统计分析。结果表明:14个表型性状平均变异系数为17.87%,平均遗传多样性指数为2.132,28对表型性状间呈极显著相关,4对呈显著相关。用26对SRAP引物评价了胡麻核心种质,共扩增出234个多态性条带,多态性信息量(PIC)平均为0.60;有效等位基因数(Ne)、香农信息指数(I)和Nei's基因多样性指数(H)在物种水平上分别为1.584 7、0.523 5和0.347 9,在群体水平上分别为1.510 5、0.464 4和0.305 4。聚类分析结果显示,在遗传相似系数为0.295和0.375处,将401份胡麻资源分为2大类和7个亚类,与国内外7个不同地区来源吻合。结果表明供试胡麻种质资源农艺性状的变异大于品质性状的变异,地理环境是影响胡麻种质资源遗传多样性的主要因素。

胡麻种质资源遗传多样性及亲缘关系的SRAP分析

利用SRAP分子标记,对国内外5个不同地区161份胡麻种质资源的遗传多样性及亲缘关系进行研究,为胡麻育种提供科学依据。结果表明:(1)20对引物扩增出307个条带,其中有192个多态性条带,多态比率为62.54%,平均每对引物组合有9.60个多态性位点,每对引物的多态性信息量(PIC)为0.51~0.76,平均为0.61。(2)有效等位基因数(Ne)、香浓信息指数(I)和Neis遗传相似系数(H)在物种水平上分别为1.582 0、0.521 1和0.346 5,在群体水平上分别为1.491 1、0.431 1和0.286 3。(3)各群体遗传多样性指数表现为中国西北群体>中国华北群体>美洲群体>亚洲群体>欧洲群体。(4)聚类分析结果显示,在遗传相似系数为0.335 5处,将161份胡麻资源分为2大类;在0.455 0处,分为5个亚类,与国内外5个不同地区来源吻合。研究表明,中国西北地区胡麻品种(系)的遗传多样性最为丰富;地域是影响胡麻种质资源遗传多样性的主要因素;国内、外品种(系)间的遗传差异较大,表现出较远的亲缘关系。

施肥深度对胡麻生长性状及产量的影响

为了提高胡麻肥料利用率,试验采用数学方法拟合植株地上地下指标的动态变化,研究了施肥深度对胡麻全生育期植株生长特性、收获经济性状及产量的影响。调查不同施肥深度胡麻从出苗到收获株高、根长、须数、叶数、鲜重,通过方程一阶导数求得各指标达到最大的时期,计算生长速率,观测整个生育期不同施肥深度对地下地上各指标的影响。结果表明:不同施肥深度胡麻株高生长规律符合Logistic生长曲线,叶数、根长、须根数符合一元三次曲线,鲜重符合S曲线,均达到极显著水平;不同施肥深度对收获后胡麻经济性状(出苗率、茎粗、有效分枝数、千粒重)有差异性影响。施肥深度5 cm时肥效明显(此施肥深度与播种深度距离最近),产量最高为3005.7 kg/hm^(2),施肥深度20 cm产量最低,最高产量较最低产量增产238.9 kg/hm^(2),增产率8.63%。施肥深度和相应产量拟合,回归方程为Y=0.27904+0.02253/(1+exp(X-12.10561)/2.57669),R2=0.959。研究认为,随着施肥深度的加深,胡麻产量基本呈现逐渐下降的趋势,胡麻施肥深度应该在保障不烧苗、有效出苗的基础上尽量与播种深度接近。

胡麻种子产量与主要农艺性状的多重分析

[目的]探寻影响胡麻种子产量的主要农艺性状,为选育高产胡麻品种提供科学依据。[方法]对343份胡麻种质的种子产量与株高、工艺长度、分枝数、株果数、果粒数、千粒重、开花日数、全生育日数8个主要农艺性状进行相关性、多元回归和通径分析。[结果]胡麻的主要农艺性状变异系数达3.83%~24.93%,平均变异系数为16.77%,平均遗传多样性指数为1.97;株果数、果粒数、千粒重对种子产量的总影响达到92.17%,能较好地预测胡麻种子产量的变化;株果数和分枝数与种子产量成极显著正相关(P<0.01),而且株果数对种子产量的直接作用最大(P=0.742),相关系数最高(r=0.776)。[结论]株果数是决定胡麻种子产量的主要农艺性状。

甜菜雄性核不育基因的SRAP标记

采用SRAP技术对甜菜核雄性不育基因进行分子标记的研究,为甜菜育种提供了一条新的途径。以遗传背景相似的可育株和不育株甜菜为材料,用64对SRAP引物组,进行了SRAP分子标记研究。在64对引物组中有2对引物组(即M2E7和M8E8)可分别得到1个育性基因相关的SRAP分子标记,即M2E7-480和M8E8-130,出现频率分别为73%和76%。表明该SRAP标记技术可用于甜菜辅助育种及遗传多样性分析,从而为甜菜雄性不育相关基因的表达提供科学依据。

亚麻木酚素含量的SSR关联分析

为了进一步揭示亚麻木酚素含量的遗传机制,对220份亚麻核心种质进行2 a 2点重复检测木酚素含量,通过关联分析挖掘木酚素含量相关的SSR标记,为高木酚素含量的亚麻新品种选育提供基础。结果表明,220份亚麻种质木酚素含量变幅为3.24~11.76 mg/g,变异系数为20.34%,广义遗传率61.03%,2 a 2个环境条件下重复检测筛选出7份高木酚素含量亚麻品种。30个SSR引物扩增出203个多态性位点,平均扩增率为56.28%,有效等位基因数平均为1.41,引物多态性含量平均值0.43。群体结构K=4时,220份亚麻种质分为4个群体。203个SSR多态性位点和220份亚麻木酚素含量的关联分析,在GLM模型分析共检测到18个SSR位点,表型解释率为2.07%~13.18%。MLM模型分析共检测到16个位点,表型解释率为3.06%~15.03%,其中LU_83b位点在GLM(13.18%)和MLM(15.03%)下表型解释率均较高,LU_203、LU_661和LU_330位点2个环境条件下均检测到。

胡麻种质资源、育种及遗传研究进展

胡麻是油用亚麻,其综合利用价值非常高。随着胡麻生产的发展,对优异胡麻资源的需求越来越大,胡麻种质的研究和利用已成为推动胡麻产业发展的重要因素。与大宗作物相比,胡麻种质资源利用率较低,品种改良方法仍局限于常规育种手段,现代分子遗传学研究落后,导致胡麻新品种选育进程缓慢,育种效率低下,限制了胡麻产业的进一步发展。本文分别从胡麻植物生物学特征、种质资源收集与利用、品种选育概况及传统遗传学、分子辅助育种等方面的研究进行了综述,供我国胡麻科研工作者参考,并期望对提高国内胡麻遗传研究与育种利用水平有所裨益。

油用亚麻主要品质和农艺性状的变异分析

为深入了解油用亚麻主要品质和农艺性状的遗传变异,以253份油用亚麻种质为研究对象,在3个环境下(内蒙古呼和浩特市、集宁市和锡林郭勒盟太仆寺旗)对其全生育天数、株高、工艺长度、单株果数、每果粒数、单株粒重、千粒重和分枝数8个农艺性状及棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、粗脂肪含量6个品质性状进行鉴定。结果表明,8个农艺性状的变异系数为5.66%~42.65%;6个品质性状的变异系数为4.10%~30.14%。全生育天数在太仆寺旗表现最长,为112.51 d;千粒重和单株粒重在集宁地区表现最大,分别为5.94和0.55 g;果粒数和单株果数在呼和浩特地区表现最多,分别为5.65和16.90;粗脂肪和亚麻酸含量在太仆寺旗地区表现最大,分别为39.53%和53.45%;亚油酸和棕榈酸含量在集宁地区最大,分别为16.41%和5.09%;油酸和硬脂酸含量在呼和浩特地区表现最大,分别为24.03%和8.31%。聚类分析表明,253份油用亚麻种质被划分为4个类群,相同地理来源的油用亚麻种质被聚到1个类群,为油用亚麻种质资源的收集保存与繁殖提供了科学依据。

植物miRNA的生物功能与研究方法

植物microRNA(miRNA)是近年来发现的一类在植物体内普遍存在的内源非编码小RNA,与植物基因表达调控相关。本文综述了植物miRNA的特点、miRNA与植物发育的关系及调控机制、植物miRNA研究方法等,对植物生长发育以及抗性的调控机制提供了研究方向,同时对于一些基因家族研究提供了理论基础。

《种子生物学》课程思政的教学改革研究

课程思政元素融入专业课的教学改革是落实立德树人的根本任务。《种子生物学》是一门与《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》提出的打好种业翻身仗文件要求相吻合的课程,课程中蕴涵着“人与自然和谐共生”的哲学思想,这门课程的思政建设对品德高尚的高层人才培养具有重要意义。

雄性不育和可育亚麻的生殖期形态学与细胞学比较

为了阐明显性雄性核不育亚麻不育株花粉败育的时期及细胞学特点,以雄性不育亚麻和雄性可育亚麻花蕾为材料,采用常规的石蜡切片方法,对花蕾和花粉发育过程进行了解剖学观察研究。结果表明:亚麻雄性不育株和雄性可育株在开花期其花药和花粉的形态学与细胞学差异非常明显。该研究将花药和花粉败育从四分体时期的绒毡层细胞与中层脱离开始划分为4个阶段:败育初期,绒毡层与中层分离;败育中期,小孢子发育停滞;败育后期,绒毡层与小孢子粘连后逐渐消失;败育终期花药干瘪,不能形成花粉。

亚麻(Linum usitatissimum L.)染色体核型分析

采用压片法对亚麻C-H-89品种进行染色体核型分析研究。结果表明,亚麻C-H-89品种为二倍体,染色体数目为15对,其核型公式为2n=2x=30=26m+4sm,核型类型为"2B",染色体长度比2.23,染色体臂指数NF值=60,核型不对称系数As.k.%=56.66%。

亚麻主要产量相关性状的SSR关联分析

为了深入了解亚麻种质产量相关性状的遗传变异,以229份亚麻种质为材料,利用广义线性模型(GLM)和混合线性模型(MLM)的关联分析,以挖掘亚麻产量相关性状显著关联的SSR标记。结果表明,呼和浩特地区种植亚麻种质株高((58.40±5.67)cm)、单株果数((17.50±3.50)个)和单株粒质量((0.55±0.15)g)的平均值最大;在集宁地区分枝数((5.00±1.25)个)、果粒数((6.52±2.67)粒)和千粒质量((5.58±1.48)g)平均值最大。7个产量相关性状的表型变异系数为11.18%~18.29%。广义遗传力从大到小依次为千粒质量>果粒数>单株粒质量>株高>单株果数>分枝数>工艺长度。群体结构K=4时,229份亚麻种质分为4个群体。30对SSR引物共扩增出365条带,与亚麻7个产量相关性状进行GLM关联分析共检测到36个SSR标记,表型变异的解释率为1.15%(Lu146)~7.75%(Lu747);MLM关联分析共检测到23个SSR标记,表型变异的解释率为2.26%(Lu203a)~7.16%(Lu291)。在GLM和MLM下,单株粒质量、单株果数和分枝数同时检测到了Lu203a和Lua125a标记,分别分布在第12,2号染色体上。亚麻SSR标记能够很好地关联到产量相关性状,具有一定的解释率。