高效液相色谱法测定小麦籽粒中杀雄嗪酸残留

建立了高效液相色谱法(HPLC)切换波长检测小麦籽粒中化学杂交剂SQ-1主成分杀雄嗪酸残留的方法。采用改进的QuEChERS方法进行样品前处理,以80%乙醇作为提取溶剂,以PSA(primary secondary amine,N-丙基乙二胺)作为分散净化剂进行分散固相萃取净化。采用Wondasil C18不锈钢柱,以甲醇-0.1%乙酸水溶液(70∶30,V/V)为流动相,流速:1.0 mL/min,切换检测波长程序:0.01～5.00 min,283 nm;5.01～6.30 min,220 nm;6.31～10.00 min,283 nm。结果表明:杀雄嗪酸在0.40～80.00 mg/L范围内线性关系良好,相关系数r=0.9999,在3个添加水平(1.00,8.00和60.00 mg/kg)范围内,平均加标回收率在82.12%～93.20%之间,相对标准偏差为1.1%～1.9%,检出限为0.020 mg/L。

超声辅助提取高效液相色谱法检测小麦籽粒中杀雄嗪酸的残留

建立了高效液相色谱法(HPLC)检测小麦籽粒中化学杂交剂SQ-1主成分杀雄嗪酸残留的方法。以75%乙醇为提取剂,正反萃取净化;采用Diamonsil C18不锈钢柱,以甲醇-0.5%(NH4)2HPO4溶液(60∶40,V/V,pH 2.5)为流动相,检测波长283 nm,流速1.0 mL/min。结果表明:化学杂交剂SQ-1主成分杀雄嗪酸在0.75～25.0 mg/L范围内线性关系良好,相关系数r=0.9999,在3个添加水平(1.0,5.0和10.0 mg/kg)范围内,平均加标回收率在84.2%～95.0%之间,相对标准偏差为1.0%～3.3%,检出限为0.075 mg/L。

化学杂交剂SQ-1在谷子叶片和小穗中的残留消解动态

建立化学杂交剂SQ-1在谷子叶片和小穗中残留检测的高效液相色谱法,并研究其在谷子叶片和小穗中的消解动态。样品经乙腈提取,N-丙基乙二胺净化,外标法定量。该检测方法在1~1 000 mg/L范围内,化学杂交剂SQ-1质量浓度与色谱峰面积呈良好的线性关系,线性方程为y=30 377x+27 634,相关系数为0.999 9,最低检出限为0.05 mg/kg。在10~500 mg/kg添加范围内,化学杂交剂SQ-1在谷子叶片和小穗中的平均回收率为87.0%~95.5%,相对标准偏差为0.74%~2.28%。结果表明:化学杂交剂SQ-1可以从谷子叶片运输到小穗中,在小穗中的动态变化呈现出'先升高后降低'的趋势。其在谷子叶片中的半衰期为1.83~2.08 d,在喷施21 d后叶片中几乎检测不到化学杂交剂SQ-1残留,而在小穗中的半衰期为25.21~28.41 d,其消解速度明显慢于叶片中的消解速度。

小麦倒春寒响应基因TaJAZ6的克隆、表达模式及亚细胞定位分析

JAZ蛋白在植物生长发育和胁迫信号通路中具有关键作用。为探究JAZ蛋白在小麦倒春寒中的调控机制,从小麦幼穗中克隆了TaJAZ6基因,并对其分子特征、表达特性与亚细胞定位进行分析。结果表明,该基因CDS序列全长为549 bp,编码178个氨基酸,预测编码蛋白质的分子质量为18.376 ku,理论等电点为9.37,不稳定系数为62.44,属于不稳定蛋白。该基因编码蛋白质具有1个TIFY结构域和1个CCT_2结构域。系统进化树分析发现,该蛋白质与野生二粒小麦和乌拉尔图小麦TIFY 11b蛋白亲缘关系最近。TaJAZ6基因启动子区除含有CAAT-box、TATA-box等基础作用元件外,还含有激素类响应元件、光响应元件、低温响应元件、防御和应激反应元件等。实时荧光定量PCR分析发现,TaJAZ6基因在根、茎、叶和幼穗中均有表达,根系中表达量最高。TaJAZ6基因还受低温和茉莉酸甲酯(MeJA)的诱导表达,低温胁迫下,TaJAZ6在矮抗58(耐倒春寒)和郑麦366(倒春寒敏感)根、茎和叶中表达趋势相同,均显著升高;喷施300,350μmol/L的MeJA之后再低温处理TaJAZ6在2个小麦品种中表达量均显著下降。TaJAZ6在低温胁迫后的幼穗中表达量出现相反的趋势,在矮抗58幼穗中表达量显著下降,在郑麦366幼穗中则显著上升,推测该基因可能负调控了小麦倒春寒胁迫防御反应。通过喷施MeJA显著降低了低温胁迫下2个小麦品种幼穗中TaJAZ6基因的相对表达量,同时提高了小麦的结实粒数。亚细胞定位试验显示,TaJAZ6蛋白定位于细胞核中。以上研究结果表明,TaJAZ6可能在小麦响应倒春寒胁迫过程中发挥重要作用。

高产抗逆广适小麦新品种—百农307

百农307是河南科技学院以矮抗58为母本、06-4047为父本杂交,经过连续多年选育而成的高产、抗逆、广适的半冬性小麦新品种。2020年5月通过河南省农作物品种审定委员会审定,审定编号为豫审麦20200017。

小麦TaPDK基因的序列分析、原核表达及纯化

为研究TaPDK蛋白在小麦生理型雄性不育过程能量代谢途径中的调控机制。本试验提取小麦花药总RNA并反转录为cDNA,根据GenBank报道的已知小麦PDK基因序列设计引物,扩增TaPDK基因的编码区,采用生物信息学方法对其进行序列分析与功能预测,得出TaPDK的ORF为1095bp,编码364个氨基酸,蛋白分子量为41kD。进一步构建原核表达载体PET23d-PDK,转化到大肠杆菌表达菌种E.coli BL21(DE3)中进行优化表达,融合蛋白经SDS-PAGE电泳和Western blot验证后利用亲和层析柱初步纯化,针对原核表达过程中出现的非特异蛋白,采用切胶处理的方法进行二次纯化。原核表达结果表明IPTG可诱导一个分子量约40kD的特异蛋白,且主要以包涵体的形式存在,优化表达条件为:28℃、0.8mmol.L-1IPTG、150r.min-1诱导表达4h,表达产物经两次纯化得到2mg的目的蛋白,为下一步制备多克隆抗体、寻找互作蛋白奠定基础。

人工老化对小麦种子活力及醇溶蛋白组成的影响

为揭示种子活力与醇溶蛋白组成变化的关系,以小麦品种百农矮抗58、周麦18、新麦208、郑麦9023和杂交小麦(BNS/05525)为材料,高温(43±1)℃、高湿(95%相对湿度)老化处理0,4,6,9,12,15d和20d,对老化处理种子的活力及醇溶蛋白组成进行了分析。结果表明,随着老化时间的延长,小麦种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数逐渐降低,老化20d的小麦种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均降为0,种子活力丧失。在同一老化程度下,杂交小麦种子的发芽势、发芽指数、活力指数均高于百农矮抗58、周麦18、新麦208、郑麦9023,说明杂交小麦的抗老化能力较强;电导率在种子老化的0~12d内变化较小,种子老化到15d时电导率迅速升高;5个小麦品种种子老化20d后,发芽率从100%下降到0,醇溶蛋白的表达均出现了带型的变化,ω区醇溶蛋白出现了谱带的丢失、新蛋白的增加及蛋白表达量的上升和下降。种子活力丧失与蛋白的丢失、新谱带的产生都是在同一时间(种子老化20d),说明种子活力的丧失与ω区域醇溶蛋白的消失和新增加的蛋白质有关;种子老化程度的加剧,导致了某些存活能力差的基因型消失,消失的基因可能与种子活力的表达相关。

小麦生理型雄性不育系微丝骨架和胼胝质的变化与其相关基因的表达分析

【目的】研究生理型雄性不育小麦花粉细胞内微丝和胼胝质的结构及其相关基因的表达,并揭示其与生理型雄性不育的关系,为进一步研究化学杂交剂SQ-1诱导小麦生理型雄性不育的机理提供一定的理论依据。【方法】以化学杂交剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系ms(A)-西农1376及对应正常可育系(A)-西农1376为试材,用TRITC-phalloidin标记细胞内微丝,苯胺蓝标记胼胝质,q RT-PCR技术分别对肌动蛋白解聚因子Ta ADF(Actin depolymerizing factor)、类葡聚糖合成酶Ta GSL(Glucan synthase-like)进行差异表达分析。【结果】(1)在减数分裂前期Ⅰ、中期Ⅰ、后期Ⅰ这3个时期,生理型雄性不育系花粉细胞的微丝结构与可育系没有显著差异:前期Ⅰ,微丝分布于整个细胞质中,细胞核区域也可见少量微丝环绕细胞核;中期Ⅰ,微丝分布在细胞质中,在形成纺锤体部位染色更深,形成纺锤体微丝,由细胞两极发出的纺锤体微丝伸向赤道板;后期Ⅰ,在向两极移动的染色体的中间部位染色较深,微丝分布较多。(2)在早末期Ⅰ,与可育系相比,不育系花粉细胞没有形成清晰且明显可见的中国灯笼状成膜体微丝结构,且在细胞中线部位亦没有清晰可见的微丝累积。(3)晚末期Ⅰ,可育系花粉细胞在形成细胞板的部位是线性的、平滑的,成膜体微丝消失,而不育系花粉细胞在形成细胞板的部位形成了很大的缝隙,同时,可育系胼胝质在细胞板处的沉积比较平滑,而不育系胼胝质在细胞板处的沉积较可育系相比缺乏,并且是褶皱的、有裂纹的。(4)四分体时期,可育系花粉可见围绕细胞核的辐射状微丝,不育系花粉细胞中微丝呈模糊状态,并且不育系中胼胝质染色的整体荧光强度较可育系减弱。利用实时荧光定量PCR技术分析肌动蛋白解聚因子Ta ADF和类葡聚糖合成酶Ta GSL在减数分裂期的相对表达量,结果发现,不育系中Ta ADF的相对表达量是可育系的4.28倍,由于Ta ADF表达量上调,加剧了细胞内微丝解聚,微丝结构受到破坏,同时不育系中Ta GSL表达量下降,只有可育系的0.83倍,胼胝质的沉积也受到影响。【结论】Ta ADF在不育系中上调表达,破坏了细胞内微丝的正常结构,使微丝不能正常行使其功能,进而可能导致花药发育中与育性相关的某些代谢通路等受到影响。与此同时,微丝结构的破坏导致细胞板形成出现异常也可能是引起胼胝质在细胞板处沉积受到影响的一个重要原因。因此,微丝和胼胝质的异常变化与化学杂交剂SQ-1诱导的生理型雄性不育密切相关。

水氮互作对冬小麦百农207种子活力及千粒重的影响

以半冬性小麦品种百农207为材料,研究了9个水氮处理对小麦种子活力及千粒重影响。结果表明,在低水L(返青后不灌水)、中水M(拔节水)条件下,随着施氮量的增加小麦的千粒重呈下降趋势;高水H(拔节水+灌浆水)条件下,N 2(纯氮225kg/hm2,基追比设为4∶6,拔节期追肥)处理千粒重>N 0(不施N肥)处理的千粒重>N 1(施纯氮150kg/hm2,基追比设为4∶6,拔节期追肥)处理的千粒重;高水H、中水M处理下,施氮量在N 0、N 1水平下提高小麦种子活力同时能获得较高千粒重,N 2处理下种子活力降低但千粒重较高;低水L处理下,随着施氮量增加,小麦种子千粒重、种子活力逐渐升高。N 1H、N 1M处理下生产的小麦种子活力高于其它处理。N 2H、N 0M处理下生产的种子抗老化能力较强。

基于GIS小麦种质资源对麦长管蚜的抗性分析

【目的】探索和发掘优质抗麦长管蚜的种质资源及方法,为高效节本型和环境友好型的抗麦长管蚜小麦育种研究利用提供理论依据。【方法】以GIS的空间分布分析法和小麦种质资源抗蚜性鉴定为基础,从377份小麦种质资源中随机选取22个种质资源的13个主要性状,运用灰色系统理论对其进行综合分析。【结果】GIS的空间分布分析结果表明,麦长管蚜种群对小麦种质资源的入侵扩散从分散危害演变为聚集危害为主。成株期田间自然鉴定结果表明,在377份种质资源中,高抗材料4份,分别是陕253、豫麦70、陕糯1号、186Tm,占鉴定材料的1.06%;中抗材料55份,占鉴定材料的14.59%,包括的种质资源有Amigo、98-10-35、小偃22、PI高;表现为低抗的材料有113份,占鉴定材料的29.97%。蚜情指数与各主要性状的关联度大小顺序为:抗性级别>不孕小穗数>穗长>饱满度>分蘖数>可孕小穗数>整齐度>穗粒数>株高>单株产量>穗下节间长>颈长。【结论】采用GIS的空间分布分析、蚜情指数计算和灰色关联度分析相结合的方法,可以综合评判小麦种质资源对麦长管蚜的抗性优劣,并选出了部分高抗的小麦种质资源以及与抗蚜性状相关的主要农艺性状。

小麦抗麦长管蚜相关基因的差异表达与鉴定分析

【目的】筛选小麦抗麦长管蚜基因,以揭示小麦抗蚜虫的分子机制。【方法】利用mRNA差异显示反转录PCR(Differential display reverse transcription PCR,DDRT-PCR)技术,以小麦抗蚜种质98-10-35、感蚜种质1376及其F3代和BC1F1代(98-10-35/1376//1376)为材料,分析了在抗蚜材料与感蚜材料之间差异表达基因的序列及功能。【结果】从24对引物组合中,共筛选到8对引物可以在98-10-35/1376的F3代抗性群体中扩增出74条差异条带,平均每对引物扩增条带数为9.3,并对其中差异明显的20条条带进行了回收、克隆、测序和序列比对分析,其中1条在所有抗性样品池中特异表达,将其经电子克隆延长后获得了长度为2 260bp的cDNA序列,经ORF finder软件翻译后,获得了一个含642个氨基酸的蛋白质,将其命名为TA642,该蛋白与其他植物黏连蛋白质复合体亚基——STAG域蛋白质高度同源,推测其主要通过参与真核生物的姊妹染色单体黏连作用而影响植物的生理生化代谢。【结论】获得了一些与小麦抗蚜性相关的差异表达基因序列,鉴定的TA642蛋白质可能与小麦麦长管蚜抗性分子机理有关。

利用药物印迹法筛选化学杂交剂苯哒嗪靶标蛋白基因

为了筛选化学杂交剂苯哒嗪的靶标蛋白基因,以SQ-1(15%苯哒嗪乳油)处理的小麦品种西农1376为材料,以噬菌体λTripl Ex2为载体,利用SMART技术构建小麦单核期花药c DNA表达文库;以生物素为报告基团,合成苯哒嗪小分子探针,并利用该探针在c DNA表达文库中进行苯哒嗪靶标蛋白基因筛选。结果成功构建了一种新型有效的药物印迹筛选方法,获得了一条能够与苯哒嗪结合的蛋白基因c DNA序列,其编码蛋白属于DUF3456家族。研究结果为进一步明确SQ-1(有效成分苯哒嗪)的作用机理提供了依据。

小麦种子萌发对盐胁迫的生物学响应

为了比较不同小麦品种(系)间萌发期的耐盐性差异,筛选出适合盐渍化土壤种植的小麦品种,采用NaCl水溶液模拟盐胁迫的方法,以蒸馏水为对照(CK),设置50、100、150和200 mmol/L 4个盐浓度梯度,对偃展4110、百农201、周麦18、周麦22、百农207、华育198、百农307(系)和百农AK58进行盐胁迫处理,研究小麦种子萌发对盐胁迫的生物学响应.结果表明:(1)随着NaCl浓度的增加,8个小麦品种(系)的种子发芽率及幼苗株高、根长、苗鲜质量、根鲜质量大体呈下降趋势,根数呈先上升后下降趋势.(2)在50 mmol/L NaCl处理下,百农207、百农307和百农201种子发芽率分别较对照提高了5.42%(P<0.05)、4.99%(P<0.05)和0.10%,浓度为150~200 mmol/L时各小麦品种(系)发芽率严重受到抑制.(3)50~150 mmol/L NaCl处理时,不同小麦品种(系)根长受抑制作用大于幼苗株高,200 mmol/L时则相反,对周麦22和百农201株高和根长的抑制率较小;小麦根数在低中盐浓度(≤100 mmol/L)下增加,高盐浓度(≥150 mmol/L)下减少,以百农201、周麦22和偃展4110根数较多;NaCl胁迫使所有小麦品种(系)的苗鲜质量和根鲜质量均下降,以百农201、周麦22和百农307苗鲜质量和根鲜质量较高.按照耐盐性将8个供试小麦品种(系)聚类为4类:第一类包括百农201和周麦22(强耐盐小麦组);第二类包括偃展4110和百农307(较强耐盐小麦组);第三类包括百农207(一般耐盐小麦组);第四类包括周麦18、华育198和百农AK58(耐盐能力较差).

小麦细胞增殖核抗原基因启动子的克隆及活性分析

细胞增殖核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)基因是DNA聚合酶δ的辅助因子,在真核细胞DNA复制及其损伤修复中发挥着重要的作用.采用高效热不对称交互PCR法(highefficiency thermal asymmetric interlaced PCR,hi TAIL-PCR)从小麦西农1 376基因组中扩增得到小麦PCNA基因启动子片段,并命名为Ta PCNA启动子.Plant CARE启动子在线分析软件预测含有光应答调控元件(Box I)、脱落酸应答元件(ABRE)、花粉发育应答元件(GGTT motif,GTGA motif)及细胞周期转换结合位点(E2F-binding site)等.为了分析其启动子活性,通过替换p BI121载体上的Ca MV35S启动子,构建了Ta PCNA启动子与β-葡糖醛酸酶(GUS)基因的融合表达载体,通过农杆菌介导法在烟草叶片中进行瞬时表达.GUS组织化学染色结果表明,Ta PCNA基因启动子能够驱动GUS基因在烟草叶片中表达,证实了所获得的启动子序列具有启动活性.本研究通过hi TAILPCR法克隆得到Ta PCNA基因的启动子,为深入研究该基因的功能奠定了基础.

化学杂交剂SQ-1诱导豫北地区小麦雄性不育的初步研究

通过分析化学杂交剂SQ-1与豫北地区小麦基因型和环境的互作效应,为其在豫北地区的推广和应用提供技术和理论依据。以20个小麦品种和不同剂量(3.0、4.0 kg/hm^2)化学杂交剂SQ-1为处理,统计分析化学杂交剂SQ-1诱导小麦的相对雄性不育率以及对小麦株高、穗长等主要农艺性状的影响。结果表明,在小麦生长发育期Feeke's 8.5时,使用化学杂交剂SQ-1 3.0 kg/hm^2对小麦叶片喷施,能够诱导一些小麦品种(系)的相对雄性不育率达到95%以上且大多数小麦品种(系)的适宜喷施剂量为4.0 kg/hm^2。化学杂交剂SQ-1对小麦株高、穗长等主要农艺性状没有明显的副作用。化学杂交剂SQ-1可以诱导豫北地区小麦品种(系)雄性不育,在喷施化学杂交剂SQ-1时,应做到充分雾化,均匀喷洒,避免对小麦叶片产生灼伤。

小麦生理型雄性不育系中天冬氨酸蛋白酶与绒毡层代谢的相关性分析

为探讨化学杂交剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系花药绒毡层细胞凋亡过程与花粉粒败育的关系,以小麦生理型雄性不育系及其可育系花药为试验材料,结合前期绒毡层细胞凋亡研究的结果,采用透射电镜超微观察花药绒毡层细胞结构,定量检测与凋亡相关的天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)的表达量,同时利用含明胶的十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对天冬氨酸蛋白酶活性进行验证。结果表明,在小麦花药发育单核期,生理型雄性不育系花药绒毡层细胞较可育系绒毡层细胞提前降解;在四分体至三核时期,3个天冬氨酸蛋白酶基因在不育和可育系中均表现为先升高后降低的趋势,且单核期表达量最高;天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)在花药发育单核时期以及四分体时期,不育系较可育系均明显上升;天冬氨酸蛋白酶活性研究表明,在花药发育各时期该酶活性在不育系与可育系中均表现出明显差异,且在不育及可育系花药中天冬氨酸蛋白酶活性都呈先升高后降低的趋势,在二核期活性达到最高。表明在SQ-1诱导的生理型不育系中,天冬氨酸蛋白酶的变化与绒毡层细胞凋亡、结构变化及雄性不育花粉粒败育密切相关。本研究初步揭示了生理型小麦败育的机理,为进一步深入研究小麦雄性不育机理,培育能广泛应用于生产实践的优良不育系提供了一定的理论依据。

基于主成分分析的高光效小麦品种筛选

探讨不同小麦品种光合性能,筛选高光效小麦品种,对促进小麦高光效育种研究进程奠定重要基础。选用河南省新中国成立以来28个主推品种,通过测定小麦灌浆期旗叶的叶绿素含量、叶绿素荧光参数等,采用主成分分析法对28个小麦品种的13个光效率相关指标进行研究。结果表明,不同小麦品种间13个光效率指标变异系数为2.33%~26.53%。主成分分析提取的前3个主成分累计贡献率为88.22%,表明能全面反映光效率信息。基于光效率综合得分和小麦产量,筛选出高产高光效品种(百农307、周麦16、洛麦6号、内乡188、豫麦49、郑麦7698和百农207)、低产高光效品种(豫麦10、豫麦21、豫麦25和周麦27)、高产低光效品种(矮抗58、宝丰7228、高优503、温6、西农979、豫麦34、郑麦366、郑麦9023和周麦18)和低产低光效品种(阿勃、阿夫、辉县红、陕农7859、西安8号、豫麦54、豫麦18和豫麦13)。

春季穗分化阶段低温处理对不同小麦品种幼穗结实性及生理特性的影响

研究低温胁迫对不同抗倒春寒能力小麦品种幼穗结实性和生理特性的影响,分析抗倒春寒能力不同的小麦品种对低温胁迫的生理响应机制,为小麦抗倒春寒研究和品种改良提供理论参考。以2个小麦品种矮抗58(抗倒春寒)和郑麦366(不抗倒春寒)为材料,采用盆栽和人工模拟倒春寒处理的方法,分析研究了小麦雌雄蕊原基分化期、药隔分化期和四分体形成期0℃低温处理下小麦的结实特性和幼穗生理指标变化。结果表明,在雌雄蕊原基分化期、药隔分化期、四分体形成期进行低温处理,随处理时间的延长,2个参试品种的穗粒数均降低,但不同处理时间和品种间穗粒数降低幅度不同。雌雄蕊原基分化期低温胁迫处理24,48,72h后,矮抗58穗粒数分别下降了6.52%,14.07%,22.37%,郑麦366穗粒数下降了37.14%,44.43%,64.71%;药隔分化期低温处理24,48,72h后,矮抗58穗粒数分别下降了3.74%,9.05%,13.71%,郑麦366穗粒数下降了27.54%,37.80%,48.55%;四分体形成期低温处理24,48,72h后,矮抗58穗粒数分别下降了2.70%,4.70%,4.73%;郑麦366分别下降了12.39%,29.67%,32.30%。随着低温处理时期的延迟,矮抗58、郑麦366的穗粒数降幅均表现下降的趋势。雌雄蕊原基分化期低温处理穗粒数下降最明显,说明雌雄蕊原基分化期对低温较敏感。矮抗58、郑麦366幼穗雌雄蕊原基分化期、药隔分化期低温处理72h内,2个参试品种幼穗的可溶性糖和可溶性蛋白质含量总体上均呈先升高后缓慢降低的趋势。矮抗58的可溶性蛋白质和可溶性糖含量及上升幅度均大于郑麦366。低温处理后,2个小麦品种幼穗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性升高且均高于对照,但随着低温处理时间的延长稍有下降,其中矮抗58幼穗中SOD、POD、CAT活性和上升幅度均高于郑麦366,并且丙二醛(MDA)含量的增幅小于郑麦366。相关分析结果表明,低温胁迫后,小麦穗粒数与SOD活性、POD活性分别呈显著、极显著正相关,与MDA含量呈极显著负相关。POD活性、SOD活性、MDA含量可作为小麦幼穗抗倒春寒特性的评价指标,小麦抗倒春寒的生理机制表现为多方面的综合防御。

不同来源小麦种质高分子质量谷蛋白亚基多样性及其与加工品质的关系

为了明确小麦高分子质量谷蛋白亚基(HMW-GS)与加工品质的关系,以来源于国内外不同种植区的148个小麦种质为材料,研究小麦HMW-GS的多样性及其与小麦粉和馒头加工品质的关系。结果表明,参试材料在Glu-A1、Glu-B1、Glu-D13个位点分别检测到3,7,7种不同的亚基类型,1、7+9、2+12亚基在各自位点上出现的频率均最高,分别为56.8%,47.3%,45.9%;亚基组合类型共有35种,其中,(1/7+9/2+12)、(1/7+8/5+10)、(N/7+9/2+12)、(1/7+9/5+10)组合出现频率较高;不同来源小麦种质的HMW-GS组成存在一定差异,国外引进种质和黄淮冬麦区种质的亚基类型较丰富,且优质亚基出现的频率较高;1、2*、7+8、17+18、5+10亚基对面筋强度具有明显的正向效应,2*、17+18、2+10亚基对馒头的硬度和咀嚼性具有重要影响,携带(1/14+15/2+12)、(1/7+9/5+10)、(N/7+8/2+12)亚基组合种质馒头的加工品质较好。

雌雄蕊原基分化期低温胁迫下2个小麦品种幼穗miRNA表达谱分析

为探讨春季低温(倒春寒)胁迫下抗倒春寒能力不同的小麦品种相关miRNA及其响应规律,提供miRNA的表达谱和差异表达miRNA的信息,揭示差异表达miRNA在小麦抗倒春寒中的作用,采用高通量测序(Small RNA-seq)技术对雌雄蕊原基分化期0℃低温胁迫72 h及未低温处理(对照)的矮抗58(AK58)和郑麦366(ZM366)幼穗进行测序,通过生物信息学分析,以padj<0.05且|log2(Fold_change)|≥1为条件,筛选低温胁迫下差异表达显著的miRNA,利用psRobot(v1.2)对差异表达miRNA靶基因进行预测,然后对差异表达显著miRNA的靶基因进行GO富集分析和KEGG Pathway分析。结果表明,小麦幼穗测序共鉴定到112类miRNA,分属于38个不同的MIRNA家族。AK58、ZM366分别鉴定出85,88个差异表达miRNA,AK58有27个miRNA表达有显著差异,其中23个显著上调表达,4个显著下调表达,差异表达极显著的miRNA为2个,分别是tae-miR9672b、tae-miR9672a-3p;ZM366有48个差异表达显著的miRNA,13个显著上调表达,35个显著下调表达,差异表达极显著的miRNA为4个,分别为tae-miR9672b、tae-miR9672a-3p、tae-miR6201、tae-miR9674b-5p。对低温胁迫下AK58与ZM366差异表达的miRNA进行靶基因预测,AK5885个差异表达miRNA对应848个靶基因;ZM36688个差异表达miRNA对应6537个靶基因。GO功能富集分析结果显示,AK58差异表达miRNA靶基因有20个生物学过程、6个细胞成分、6个分子功能类别极显著富集(FDR<0.01);ZM366有10个生物学过程、14个细胞成分、19个分子功能类别极显著富集(FDR<0.01)。对2个小麦品种幼穗中差异表达miRNA靶基因进行KEGG代谢通路(Pathway)富集分析,AK58差异表达miRNA靶基因显著富集(P<0.05)到RNA聚合酶,嘌呤代谢,嘧啶代谢,光合生物固碳途径,自噬,托烷、哌啶和吡啶生物碱的生物合成,核苷酸切除修复,错配修复,DNA复制,核糖体,烟酸和烟酰胺代谢11个代谢通路;ZM366差异表达miRNA靶基因显著富集(P<0.05)在植物-病原互作,植物昼夜节律,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解,细胞周期,苯丙氨酸代谢,苯丙烷生物合成,RNA聚合酶,植物激素信号转导,氰胺酸代谢,次生代谢产物的生物合成,光合生物中碳固定,丙酮酸代谢,类胡萝卜素生物合成13个代谢通路。miRNA调控mRNA参与小麦应答低温胁迫中,小麦可能通过miRNA171a、miRNA156、miRNA398等多个miRNA的介导调控来抵御倒春寒胁迫,植物昼夜节律代谢途径可能与低温胁迫密切相关。2个小麦品种抗倒春寒能力不同的原因可能与miRNA调控光形态建成转导途径和开花过程的靶基因表达模式不同有关。