水稻小孢子培养研究进展

植物小孢子培养技术是获得单倍体的一种高效方法,已成为现代育种的重要手段。综述了水稻(Oryza sativa L.)小孢子分离纯化、影响小孢子培养技术诱导培养及植株再生的主要因素,提出了水稻小孢子培养技术存在的问题,并对小孢子培养技术发展前景进行了展望,以期为水稻小孢子培养技术的进一步研究和更广泛的应用提供参考。

籼型杂交水稻农艺性状的配合力研究

如何有效利用杂种优势已成为水稻增产的关键。本研究按照NCII遗传交配设计,将三系野败型杂交水稻的恢复系和微核心种质构成的115份优异籼稻品种,分别与4个两系不育系及1个三系不育系测交,分析各农艺性状配合力、遗传力及相互关系。结果表明,除单株有效穗数、主穗实粒数外,其他农艺性状一般配合力差异均达到极显著水平;除单株有效穗数外,其他各农艺性状特殊配合力差异也均达到极显著水平。同一组合的不同性状、同一亲本的不同组合所表现出的特殊配合力效应都有所不同,表明亲本的一般配合力水平与特殊配合力间没有固定的联系。在育种实践中,选取一般配合力高的亲本,同时兼具较高特殊配合力是获取高产杂交稻组合的关键。

能源植物芒的SRAP分子标记体系建立与优化

以芒总DNA为材料,利用单因素分析法对影响SRAP反应体系的Mg2+、dNTPs、TaqDNA聚合酶等3个因素进行了优化。研究结果表明:最佳的10μL反应体系为1μL10×TaqBuffer、DNA20ng、Mg2+2mmol/L、dNTPs0.5mmol/L、TaqDNA聚合酶0.6U、正反向Primer浓度均为0.8μmol/L。SRAP-PCR反应体系的建立和优化,为今后利用SRAP标记技术开展芒的遗传多样性研究和分子标记辅助选择育种研究提供了一个技术支持。

湖北省水稻生产发展现状及对策建议

水稻是湖北省第一大粮食作物,持续推进水稻生产水平再上新台阶,对提高湖北省粮食供给能力、扛稳粮食生产责任和筑牢粮食安全防线意义重大。本文简要阐述了湖北省水稻生产现状,系统分析了现阶段存在的主要问题,靶向提出了相关对策和建议,以期为湖北省水稻生产可持续健康发展提供参考。

克氏原螯虾AFLP反应体系的建立

以克氏原螯虾DNA为材料,对AFLP分析中的基因组酶切时间、选择性扩增中预扩增产物稀释倍数、Mg2+浓度等3个因素进行了比较。结果表明,基因组用EcoRⅠ和MseⅠ双酶切5 h,选择性扩增的PCR反应体系中Mg2+1.5 mmol/L是进行克氏原螯虾AFLP分析的最佳反应条件,能够得到丰富稳定的带纹。而预扩增产物稀释倍数对选择性扩增没有明显影响。该体系的构建为AFLP技术在克氏原螯虾相关研究中的应用奠定了基础。

芋氮磷钾吸收规律的研究

采用凯氏定氮法、钼锑抗显色法、火焰光度计法对芋[Colocasia esculenta(L.)schott]的两个品种各器官中的氮、磷、钾含量进行测定,研究芋植株对氮磷钾的吸收与分配规律。结果表明,在幼苗期,氮磷钾的分配主要集中在芋的叶片和叶柄中,氮以叶片中居多,钾以叶柄中居多;从发棵期开始,氮磷钾主要分配在芋的球茎中。

芒AFLP反应体系的建立

以芒DNA为材料,对AFLP分子标记分析中的基因组酶切体系选择性扩增中Mg2+、dNTP和Taq酶浓度等4个因素进行了比较。结果表明20μL基因组双酶切体系中,使用1UEcoRⅠ和1UM seⅠ酶切3 h能够实现完全酶切;选择性扩增的PCR 10μL反应体系中1.4 mmol.L-1Mg2+,0.4 mmol.L-1dNTP及0.6 U Taq酶是进行芒AFLP分析的最佳反应条件,能够得到丰富稳定的带纹。该体系的构建为AFLP技术在芒相关研究中的应用奠定了基础。

莲属植物叶片及花瓣的比较解剖学研究

对莲属(Nelumbo)植物的叶片及花瓣进行了比较解剖学研究。结果表明,莲属植物的叶片均有明显的栅栏组织和海绵组织之分,但二者的厚度及它们在叶肉中所占的比例有一定的差别;叶肉细胞内经常可以观察到草酸钙晶体;莲花瓣上下表皮均有乳状突起,无栅栏组织,仅有极为疏松的海绵组织,气室发达。同时,从研究结果来看,美国莲与中国莲在叶片和花瓣的解剖结构上没有明显差异;热带来源的莲与温带来源的莲之间并没有明显分化。莲叶片与花瓣解剖特征均表现出莲对水生生活的适应性,而其种间及种内的分化均不明显。

芡种质资源及其杂种后代的初步遗传分析与评价

利用DNA标记(AFLP标记和SRAP标记)研究了11份芡、4份鸡王莲和1份克鲁兹王莲之间的亲缘关系,13对AFLP引物共产生490条条带,多态性条带447条(91.22%);9对SRAP引物共产生162条条带,多态性条带151条(93.21%);用UPGMA法建立的分子标记聚类树显示,克鲁兹王莲与其他材料(包括鸡王莲)差异很大,而鸡王莲与芡也有一定的差异。此外,对5份芡杂交材料的品质性状进行了检测,利用品质性状的数据进行聚类分析的结果表明,材料间的遗传距离很近,难以分辨相同种属不同材料的遗传关系和分类地位。

基于NCⅡ遗传交配设计的籼稻抽穗期全基因组关联分析

抽穗期受光温资源和基因网络的共同调控,影响作物产量和品种的地域适应性,通过关联分析鉴定与抽穗期性状相关的显著位点和基因,对解析抽穗期的遗传基础具有重要意义。本研究按照双因素交叉式遗传设计(North Carolina design Ⅱ,NCⅡ)将115份籼稻品种作为父本,5份不育系作为母本,进行测交,得到了575个F_(1)代的测交群体。对亲本和F_(1)代抽穗期的表型值、亲本品种群体的一般配合力、F_(1)代群体的特殊配合力和超亲优势值进行全基因组关联分析,(1)共定位到104个关联位点,分布在12条染色体上。其中,第4条染色体上检测到的显著位点最多,为16个。在亲本的抽穗期表型、一般配合力、F_(1)代的抽穗期表型、特殊配合力、超亲优势值5个数据集中分别检测到6、5、15、57和21个。对这5个数据集中的显著关联位点进行表型变异分析,发现在亲本抽穗期表型、一般配合力、F_(1)代抽穗期表型、特殊配合力和超亲优势值这5个数据集中的显著关联位点对表型变异的总贡献率(phenotypic variation explained,PVE)分别为79.57%、10.51%、33.35%、56.42%和54.86%。其中,25个位点在多个数据集中被检测到,可能为抽穗期相关的热点区域。(2)通过关联分析得到的显著位点与日本晴参考基因组注释信息比对,共检测到5个已克隆抽穗期基因,其中3个基因与显著关联位点的基因组距离小于200 kb,对这3个基因中的单倍型组合与单个基因的优异单倍型进行比较发现,亲本品种群体中单倍型组合SDG724(Hap.A)_Hd17(Hap.E)_Ghd7(Hap.A)的对应的水稻单株籽粒产量较高,抽穗期较长,该组合中各基因的单倍型对应于单个克隆基因的优异单倍型,表明优异单倍型的聚合的常规稻,具有更高的产量和更长的抽穗期。测交子代未见此情形,测交子代群体中SDG724(Hap.I)_Hd17(Hap.K)_Ghd7(Hap.I)的单倍型组合形式的水稻有适中的抽穗期和较高的产量,说明测交子代的抽穗期遗传机制较父本(常规水稻品种)复杂。全基因组关联分析和单倍型分析相结合,能利用到多个SNP提供的连锁不平衡信息,提高了基因检测效率,对培育高产的水稻品种具有重要的指导意义。

不同生育期茭白对氮磷钾的吸收状况研究

以鄂茭2号为供试材料,研究其叶片在不同生育期氮、磷、钾含量的变化规律。研究发现,茭白不同生长期对氮磷钾的吸收量不同。茭白在幼苗期到发棵期,氮磷钾的吸收积累均呈增长趋势;发棵盛期,茭白对氮磷钾3种营养素的吸收都急剧增加,其中对氮元素的吸收积累状况最为明显;衰亡期茭白对3种元素的吸收均开始下降。研究结果有助于指导茭白的科学施肥。

荷花不同花期及部位挥发油成分的测定

为综合开发利用荷花,采用水蒸气蒸馏法提取荷花不同花期、不同部位的挥发油,利用气-质联用仪测定挥发油的组成成分,用色谱峰面积归一化法计算各组分的相对含量。结果表明:整个荷花花朵在盛开期共含有的化合物种类为73种,其中烃类占74.04%;花蕾期含有84种,烃类占77.50%。对荷花的不同部位而言,花丝的挥发油组成成分最复杂,盛开期和花蕾期的挥发油成分差异最大,盛开期花丝挥发油含有28种化合物,花蕾期花丝挥发油含有38种化合物。花丝的最佳药用时期在花蕾期,而花瓣和花托在不同花期差别较小。

子莲“3414”肥效试验与配方施肥推荐研究初报

运用"3414"回归试验设计研究不同氮、磷、钾肥料施肥量配比对莲子产量的影响,建立了相应的施肥模型,探讨分析确定了子莲配方施肥养分适宜用量的方法。结果表明:所试田块及其代表区域对莲子产量的影响顺序为氮肥>钾肥>磷肥,推荐配方施肥氮肥(纯N)养分用量270.0 kg/hm2,磷肥(P2O5)养分用量90.0 kg/hm2,钾肥(K2O)养分用量97.5～127.5 kg/hm2,养分配比为1∶0.33∶0.36～0.47。

芋“3414”肥效试验与配方施肥推荐研究初报

开展"3414"肥效试验,研究了不同肥料配比对芋(Colocasia esculenta)及芋荷梗产量的影响,建立了氮、钾肥施肥量与产量的回归方程,探索了获得芋及芋荷梗的最佳施肥量。结果表明,合理施肥可有效提高芋及芋荷梗的产量,且对芋荷梗的增产效果更加明显,过量施用钾肥会造成芋及芋荷梗产量明显降低,若以芋荷梗为主要采收目标时,可适当增加氮、钾肥的施用量。在该试验土壤条件下,推荐施肥量为氮肥225.0~337.5 kg/hm^2,钾肥171.0~235.5 kg/hm^2。

珠芽魔芋“3414”肥料效应试验初报

在湖北主要魔芋产区恩施市开展"3414"肥效试验,初步研究了不同氮磷钾配方施肥对珠芽魔芋(Amorphophallus bulbifer)产量的影响,并成功拟合建立了产量三元二次和一元二次肥料效应方程。结果表明,合理的氮磷钾肥施用量可显著提高魔芋产量,施肥量不足或过量施肥会导致魔芋产量降低;在试验地力土壤条件下,珠芽魔芋最高产量为40 863.4 kg/hm2,此时N、P2O5、K2O的施用量分别为295.1、76.5、193.5 kg/hm2;珠芽魔芋最佳经济产量为40 863.0 kg/hm2,N、P2O5、K2O的施用量分别为290.1、75.5、189.0 kg/hm2。

早藕“3414”肥料效应试验与配方施肥推荐

通过开展早藕"3414"肥料效应试验,初步研究了氮、磷、钾不同配比对莲藕生长、经济性状及产量的影响;同时建立氮、磷、钾肥施肥量与产量的回归方程,探索当地早藕的最佳施肥量。结果表明,氮、磷、钾配施能有效增加莲藕叶面积,提高莲藕产量;综合考虑试验土壤的特殊性,提出早藕推荐合理的养分施肥量为纯氮200～240kg/hm2、五氧化二磷50～60kg/hm2、氧化钾100～150kg/hm2。

多叶花魔芋3414肥效试验研究初报

以湖北利川多叶花魔芋为供试材料,在湖北利川市主要魔芋产区开展"3414"肥效试验,初步研究了不同肥料配比对多叶花魔芋产量的影响,拟合建立了产量三元二次和一元二次肥料效应回归方程。结果表明,氮磷钾配施能显著提高魔芋产量,但过量施肥会导致魔芋减产,其中磷肥减产显著,对氮钾肥表现有一定的耐受性;在该试验土壤条件下,推荐施肥量为纯氮354kg/hm2,P2O534.5kg/hm2,K2O51kg/hm2,最佳经济产量是11446.5kg/hm2。

基于通路分析剖析水稻农艺性状配合力和杂种优势

按照NCII 遗传交配设计构建测交群体,考察包括产量性状在内的9个农艺性状,对水稻农艺性状表型、配合力和杂种优势进行通路分析,以期为水稻品种的培育和改良提供理论基础。结果表明,主穗实粒数与生物调控、千粒重与半胱氨酸和蛋氨酸代谢、主穗长与SNARE 相关囊泡运动、主穗一/二次枝梗与依赖DNA 的转录、株高与大分子代谢过程、主穗颖花数与花粉识别、有效穗数与水解酶活性、单株实粒重与嘌呤核苷结合等通路相关。为获得优良性状,高配合力,杂种优势可以从某一性状的相关通路进行研究,找到调控该通路的相关基因,以期为改良水稻一般配合力和获得杂种优势提供一定帮助。

莲分子生物学研究进展

柯卫东男,武汉市蔬菜科学研究所副所长兼水生蔬菜研究室主任,推广研究员,享受国务院政府特殊津贴,水生蔬菜行业计划及“十二五”国家科技支撑计划首席专家,主持国家及省、市重大科研项目多项,《植物遗传资源学报》、《长江蔬菜》编委。长期从事水生蔬菜种质资源及育种研究,在水生蔬菜种质资源保护及创新、新品种选育。

两系法杂交水稻的育种成就与展望

杂种优势利用是有效应对粮食安全的重要手段。两系法杂交水稻是基于光温敏雄性不育系建立的杂种优势利用途径,其不育系育性受核基因控制,不受恢保关系制约,与三系法相比,配组更加自由,稻种资源利用率更高,制种程序相对简单。回顾了光温敏雄性不育系的发现和利用历程,总结了两系杂交水稻的育种成就,对两系法杂交稻发展所面临的问题进行了思考,并就如何进一步发展两系法杂交水稻提出了展望。