基于新麦草BC_(1)F_(1)群体的饲草产量相关性状QTL分析

为解析调控新麦草(Psathyrostachys juncea)饲草产量的遗传机制,深入开展新麦草产量相关性状的数量性状基因座(QTL)精细定位和分子标记育种,进而为提高和改良新麦草产量和育种工作奠定基础。基于新麦草F 1代群体构建的遗传连锁图谱。对两个亲本和307株回交子代群体产量相关性状进行表型观测,利用origin 2021软件对表型值进行频度分析检验,随后采用MapQTL 6.0软件进行QTL分析。结果发现:共检测到1个株高QTL,遗传贡献率为10.4%;8个分蘖数QTL,遗传贡献率为10.4%~11.7%;6个基丛径QTL,遗传贡献率为10.5%~11.3%;1个生殖枝数QTL,遗传贡献率为10.5%;7个叶长QTL,遗传贡献率为6.2%~7.2%;6个叶宽QTL,遗传贡献率为6.5%~7.2%;6个冠幅QTL,遗传贡献率为6.3%~7.4%。这7个性状分别定位于连锁群LG1,LG2,LG3,LG5和LG6上。本研究明确了各个QTL位点的遗传效应,为新麦草育种中产量性状的遗传改良提供指导。

马蔺种质资源花瓣抗氧化能力综合评价

【目的】探讨马蔺(Iris lactea)不同种质花瓣抗氧化能力的差异,筛选出花瓣抗氧化能力强的马蔺种质资源,为马蔺种质资源开发利用奠定基础。【方法】选取我国6个省区不同生境条件下22份马蔺种质资源,对其盛花期花瓣的花青素、类黄酮、总酚、原花青素、羟自由基清除率及总抗氧化能力进行测定,并进行相关性分析,同时采用主成分分析法和隶属函数法对各种质材料的抗氧化能力进行综合评价。【结果】1)22份马蔺种质间各成分含量存在一定差异,其中原花青素含量变异系数最大,为64.41%,总抗氧化能力含量变异系数最小,仅为4.53%;花青素含量为0.15~0.56 mg/g,类黄酮含量为0.51~1.34 mg/g,总酚含量为1.19~1.90 mg/g,原花青素含量为0~0.19 mg/g;羟自由基清除率在24.97%~50.82%,总抗氧化能力为1.98~2.36μmol Trolox/g;2)测定的6项生理生化指标间均存在不同程度的相关性,且根据欧氏距离聚类分析的结果,可将参试的22份马蔺种质资源抗氧化能力聚为3大类,包括抗氧化能力强的8份(ML011、ML012、ML013、ML014、ML016、ML019、ML029和ML035),抗氧化能力中等的9份和抗氧化能力弱的5份;3)马蔺种质抗氧化能力的综合评价排序结果为ML014>ML013>ML011>ML012>ML035>ML19>ML016>ML029>ML018>ML008>ML010>ML006>ML020>ML005>ML009>ML007>ML023>ML017>ML032>ML015>ML004>ML001,与聚类分析结果高度一致。【结论】22份马蔺种质材料中ML011、ML012、ML013、ML014、ML016、ML019、ML029和ML035抗氧化能力强,为优异马蔺种质资源的挖掘及产品开发利用提供科学依据。

冬箭筈豌豆耐盐基因NHX1克隆及表达分析

为了分析和挖掘更多豆科牧草耐盐基因,选育耐盐品种,本研究通过同源克隆PCR方法从冬箭筈豌豆(Vicia villosa Roth.)cDNA中克隆NHX1基因,并对其进行生物信息分析。结果表明:冬箭筈豌豆NHX1基因CDS序列长度为1641 bp,编码546个氨基酸,为碱性疏水蛋白,与豌豆同源相似度最高;蛋白结构以α螺旋为主,包含10个跨膜结构域;相对定量分析表明NHX1在根、茎、叶组织中均有表达,盐胁迫下叶中表达量最高并在盐胁迫后48 h达到最大值;1300-cYFP-NHX1农杆菌转化烟草亚细胞定位显示其定位于细胞膜,并通过蛋白印迹法验证蛋白表达。冬箭筈豌豆NHX1基因参与盐胁迫响应,在耐盐性强的材料中相对高表达。本研究为豆科牧草耐盐性改良奠定基础。

新麦草YUCCA基因克隆及其表达特性分析

【目的】克隆新麦草分蘖关键基因YUCCA并明确其表达特性,为该基因功能验证和育种利用奠定基础。【方法】以不同分蘖类型的新麦草分蘖节为材料,采用PCR法克隆新麦草YUCCA基因并进行同源序列比对,构建1300-cYFP-YUCCA过表达载体,利用烟草瞬时转染及蛋白质印迹法分析新麦草YUCCA蛋白的表达位置及表达情况,通过RNA-Seq数据及qRT-PCR分析验证YUCCA基因的相对表达量。【结果】成功克隆了新麦草YUCCA基因全长,大小为1336 bp,最大阅读框为1236 bp,并成功构建了1300-cYFP-YUCCA过表达载体。多序列比对结果显示,新麦草YUCCA主要与麦类作物的亲缘关系较近。表达特性分析发现,YUCCA基因在多分蘖型新麦草中的相对表达量远低于少分蘖型新麦草;与叶、根等组织相比,YUCCA基因在分蘖节中的相对表达量最高。烟草瞬时转化和蛋白质印迹法分析均显示,YUCCA蛋白可以正常表达,其亚细胞定位于细胞质中。【结论】YUCCA基因在调控新麦草分蘖中起下调作用,可用于后续YUCCA基因功能的研究。

新麦草异戊烯基转移酶PjIPT基因的功能验证

【目的】异戊烯基转移酶(isopentenyl transferases,IPT)参与反式玉米素(trans-zeatin,tZ)的生物合成。tZ是调节植物生长发育和抵抗逆境胁迫的一种细胞分裂素类型,在促进芽生长和调控植物侧枝发育方面具有重要作用。探索IPT的功能,为后续新麦草产量性状改良提供了理论依据。【方法】通过对新麦草IPT进行系统发育和多序列比对,探究其编码氨基酸序列的特征和同源性。通过花粉管通道法获得过表达PjIPT拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株,并运用逆转录PCR(RT-PCR)和蛋白质印迹(Western blot,WB)对转基因植株进行验证,利用实时荧光定量逆转录PCR(RT-qPCR)对其组织表达模式进行分析,使用液质联用系统测定反式玉米素。【结果】IPT在新麦草(Psathyrostachys juncea)和二粒小麦(Triticum dicoccoides)等麦类作物中具有高度同源性,且AtIPT9是PjIPT的同源蛋白。通过花粉管通道法获得过表达PjIPT拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株,证明PjIPT上调植株分枝数。RT-PCR和蛋白质印迹分析显示,PjIPT在转录水平和蛋白水平均能够正常表达。利用不同部位组织RT-qPCR分析PjIPT的空间特异性表达,结果显示,PjIPT在拟南芥的分蘖节和叶中特异性表达。此外,反式玉米素的定量分析表明PjIPT通过参与tZ的生物合成去调控拟南芥植株分枝数。【结论】PjIPT是上调植株分枝数的关键基因。

盐胁迫对新麦草种子萌发及幼苗期生理特性的影响

为研究新麦草种子萌发期及幼苗期的耐盐性,以前期在盐碱地种植的6个不同品种的新麦草为材料,采用0.6%~2.0%的8个浓度梯度NaCl溶液分别处理6种材料,蒸馏水为对照。统计盐胁迫处理下6个品种种子的发芽率、发芽势、根长、芽长等萌发指标。将经1.8%、2.0%高浓度NaCl处理下萌发的幼苗移栽到育苗钵中培育,材料生长到三叶期后,再次进行0.6%浓度NaCl中度盐胁迫,并测定叶片的生长高度,可溶性糖、游离脯氨酸含量,SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性及丙二醛含量和电导率。通过隶属函数和主成分分析对6种新麦草萌发期与苗期的耐盐性进行综合评价。结果表明,随着盐浓度的增加,新麦草的发芽率、发芽势、活力指数和相对生长速度均呈下降趋势;幼苗叶片中脯氨酸、可溶性糖、丙二醛的含量和相对电导率在中度盐胁迫后增加;SOD、POD、CAT的变化在不同材料中表现不一致。主成分分析表明盐胁迫下发芽指标是评价新麦草耐盐性的主要成分,其次是抗氧化酶活性和膜质过氧化性。

10个饲用燕麦品种种子萌发期耐盐碱性的综合评价

采用盆栽试验,对10个饲用燕麦品种的种子于萌发期对其进行100 mmol·L^-1浓度盐碱胁迫处理,采用NaCl∶NaHCO 3∶Na 2CO 3∶Na 2SO 4质量比为1∶9∶9∶1的混合盐碱溶液,以蒸馏水处理为对照,共20个处理。结果表明:盐碱胁迫下发芽率、发芽势是评价耐盐碱性强弱最主要指标,其次是地上部分及地下部分干物质量积累。耐盐碱最强的饲用燕麦品种是燕王,最弱的是梦龙,其耐盐碱性综合评价顺序为:燕王>甜燕1号>骏马>枪手>贝勒>牧特力>牧王>牧马人>莫妮卡>梦龙。

新麦草种质染色体倍性鉴定及基因组估测

【目的】利用流式细胞仪检测新麦草种质的染色体倍性和基因组大小,为新麦草的种质鉴定及遗传育种研究提供基础数据。【方法】以31份新麦草种质为材料,利用流式细胞仪检测新麦草种质染色体倍性、核DNA含量,通过根尖染色体压片法验证检测结果。同时用已知基因组大小的黑麦草(Lolium perenne L.)和大麦(Hordeum vulgare L.)为对照,采用外标法估测新麦草的基因组大小。【结果】31份新麦草种质中,四倍体材料2份,分别为200803和595289号,占新麦草种质的6.45%;其余29份材料均为二倍体,占新麦草种质的93.55%。二倍体新麦草基因组大小为6.73 Gb,核DNA含量为(13.74±0.483)pg,四倍体新麦草基因组大小为13.62 Gb,核DNA含量为(27.842±0.681)pg。经根尖染色体制片法验证,二倍体新麦草种质体细胞染色体数为2n=2x=14,四倍体新麦草种质染色体数为2n=4x=28。根尖压片法和流式细胞仪法对新麦草种质染色体倍性鉴定结果完全一致。【结论】明确了新麦草种质的染色体倍性及基因组大小。

苜蓿——禾草混播草地牧草产量及种间竞争关系的动态研究

为了解在内蒙古中部轻度盐碱地上建植豆禾混播草地的牧草产量及各混播组合物种的竞争关系,以草原3号苜蓿分别与新麦草、缘毛雀麦和长穗偃麦草3种禾草以不同比例(1∶1,1∶2,1∶3)混播建植人工草地,研究不同刈割期、不同混播方式下的牧草产量、土地当量比(LER)、相对产量(RY)、相对密度(RD)、相对产量总值(RYT)和种间竞争率(CR)等。结果表明,混播物种、混播比例和刈割时期对混播草地的产量和种间竞争关系有直接影响。在3个刈割时期,所有混播组合的牧草产量均高于单播,且土地当量比均大于1。相对产量、相对密度和相对产量总值除个别1∶3组合外也均大于1,根据物种竞争模型对混播组合中各物种竞争关系进行分析,发现除豆禾1∶3组合外,苜蓿与3种禾草均分布在双方受益区域,表明各草种混播组合基本呈共存状态。除苜蓿与缘毛雀麦1∶1组合外,苜蓿在其余各混播组合中种间竞争率均大于1,且在同一刈割期随禾草比例的升高而增大。从牧草产量和种间关系的稳定性综合考虑,在上述地区苜蓿与缘毛雀麦以1∶1或1∶3混播,苜蓿与新麦草、苜蓿与长穗偃麦草以1∶1或1∶2混播更有利于建立高产稳定的人工草地。

氮、磷、钾配施对草原3号苜蓿干草产量的影响

采用“3414”试验设计对草原3号苜蓿进行大田施肥,通过对苜蓿干草产量进行多元回归分析和模拟寻优分析来探索氮、磷、钾肥的肥料效应。结果表明,施肥在不同程度上增加了苜蓿干草产量,增产幅度在7.20%~26.85%之间,增产最高的施肥处理是P2K1N1;在单因子施肥效应中,苜蓿干草产量随着磷肥施入量增加而增加,随着钾肥和氮肥施入量增加而先增加后降低。在两因子互作效应中,氮磷、磷钾互作对苜蓿干草产量具有一定的促进作用,氮钾互作对苜蓿干草产量具有一定抑制作用。通过模拟寻优分析得到最优施肥配比为P2O5 180.22kg/hm^2、K2O 52.82kg/hm^2、N 41.84kg/hm^2,产量达11257.09kg/hm^2。磷、钾、氮以及饲草产量的最优配比区间分别为178.2~182.33kg/hm^2、51.38~54.38kg/hm^2、40.8~42.9kg/hm^2、11247.36~11266.82kg/hm^2。

内蒙古中部地区不同苜蓿品种生产性能评价

分别于2019~2021年初花期,对2018年种植的国内外16个苜蓿品种的草产量、营养成分和相对饲用价值进行分析,筛选适于内蒙古中部地区种植的优良品种。结果表明:(1)依据饲草产量,16份材料可划分为以下3个类群:高产类群包括草原3号、三得利、中苜2号和龙牧803(12.00~13.96 t/hm^(2));中产类群包括甘农3号、察北、WL323、惊喜、公农2号、赛特、敖汉、草原2号(10.00~11.19 t/hm^(2));其余4份材料属于低产类群(8.58~9.99 t/hm^(2)),尤以新疆大叶最低。(2)不同苜蓿品种干草产量均表现为第一茬>第二茬>第三茬,第一茬干草产量占总产量的54.32%~62.97%,对苜蓿总产量影响最大。(3)ADF与NDF呈显著正相关关系(P<0.05),相对饲用价值与CP含量呈正相关关系,与NDF和ADF呈极显著负相关关系(P<0.01)。饲草产量与CP和相对饲用价值呈正相关,与NDF和ADF含量呈负相关。综合饲草产量及营养品质(CP>18%,NDF<45%,ADF<35%),中苜2号、龙牧803、草原3号和三得利表现较好,适合在内蒙古中部地区推广种植。

新麦草饲草产量相关农艺性状的关联性分析

为了解新麦草饲草产量与农艺性状的关系,以30个新麦草种质为材料,进行相关分析、回归分析、通径分析,结果表明:新麦草种质多数农艺性状间存在较大变异;相关分析表明,单株地上生物量与株高、生殖枝数和营养枝数呈极显著正相关,与基丛径、叶层高度显著正相关;通过逐步回归分析得到回归方程Y=-483.662+3.515X1+3.103X2+1.190X7(R2=0.6554,P<0.01),表明株高(X1)、基丛径(X2)和营养枝数(X7)对新麦草地上生物量的贡献最大;主成分分析表明,基丛径、叶长、叶宽、营养枝数、株高这5个指标对新麦草地上生物量的累积贡献率达86.48%。通径分析结果表明,对单株地上生物量的直接通径系数为株高>基丛径>叶宽>生殖枝数>营养枝数>叶长>叶层高>干鲜比>再生高度。

新麦草种子产量与繁殖性状的关联性分析

为了解新麦草的种子产量及繁殖性状间的关系,对27份新麦草种质资源的单株种子产量与7个产量性状的关联性进行了分析。结果表明,新麦草的单株生殖枝数、穗轴节数、单穗小花数和千粒重与单株种子产量关联最密切,其相关性表现为单株生殖枝数>千粒重>穗轴节数>单穗小花数。经通径分析,单株生殖枝数(X_1)对单株种子产量(Y)直接效应最大,其余依次是单穗小花数(X_4)、单穗小穗数(X_3)、千粒重(X_7)、穗轴节数(X_2)和单穗结实种子数(X_5),其中单穗结实种子数和结实率对种子产量均表现为负效应,且未达到显著水平。经逐步回归分析得到回归方程Y=-9.880 2+0.27 X_1+0.012 X_4+2.011 1 X_7(R^2=0.805 8,P<0.001),说明提高单株生殖枝数、千粒重、单穗小花数对新麦草增产的贡献最大,增加结实率也可间接提高新麦草的单株种子产量。

刈割频率、混播比例和混播组合对盐碱地混播草地产量及种间关系的影响

在内蒙古中西部轻度盐碱地,以草原3号杂花苜蓿分别与新麦草、缘毛雀麦、长穗偃麦草不同混播比例(豆禾比1∶1、1∶2、1∶3)建植3年的人工草地为研究对象,设3个刈割频率(年刈割1次、年刈割2次、年刈割3次)研究不同刈割频率、混播比例和混播组合对牧草产量以及种间竞争关系的影响。结果表明,刈割频率与混播组合的互作效应对混播草地的牧草产量有显著影响(P<0.05),其中主效应刈割频率对产量的影响极显著(P<0.01),且以年刈割2次牧草产量表现均为最高。3个混播组合在不同刈割频率下的竞争指数表现一致,均为豆禾相对产量大于1,相对产量总值大于1,苜蓿种间竞争率大于1,禾草种间竞争率小于1。不同混播比例组合在各刈割频率下的相对产量和相对产量总值表现为大于1,在3种刈割频率下苜蓿种间竞争率均随着禾草比例的升高逐渐增大,年刈割3次时禾草种间竞争率表现为先增高后降低,且豆禾以1∶2混播时禾草种间竞争率较高。综合考虑,苜蓿与新麦草以1∶2、苜蓿与缘毛雀麦以1∶3、苜蓿与长穗偃麦草以1∶1进行混播建植,且每年刈割2次更有利于维持稳定、高产的混播草地。

毛苕子萌发期和苗期耐盐性综合评价

以12份毛苕子为试验材料,采用0、50、100、150和200mmol/L NaCl溶液分别在萌发期和苗期处理,测定萌发期盐胁迫处理下12份材料的相对发芽率、相对发芽势、相对活力指数和相对发芽指数。苗期模拟盐胁迫环境,对生长15d后的幼苗进行处理,并测定叶片叶绿素含量、细胞膜透性、MDA含量、POD、SOD和CAT活性6个生理指标,通过主成分分析结合隶属函数法对毛苕子的萌发期和苗期进行综合评价。结果表明:盐胁迫下12份毛苕子种质的相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数和相对活力指数均随着NaCl浓度的升高而呈下降趋势。幼苗叶片细胞膜透性、MDA含量、SOD活性随着盐浓度的增加呈增加趋势;叶绿素含量、CAT活性则随着盐浓度增加而降低。

苜蓿与禾草混播对海流图盐碱地土壤改良效果研究

为探求不同混播组合和混播比例对盐碱土壤的影响,筛选最适合海流图盐碱地的混播方式,本研究以杂花苜蓿(Medicago varia)分别与新麦草(Psathyrostachys juncea)、缘毛雀麦(Bromus ciliatus)和长穗偃麦草(Elytrigia elongata)混播建植草地,连续三年测定土壤养分含量和pH,结果表明,建植混播草地对土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾积累都有显著促进作用,降低土壤pH效果显著。苜蓿与新麦草混播最有利于土壤速效钾的积累,苜蓿与缘毛雀麦混播最有利于土壤有机质、氮素、速效磷的积累,苜蓿与长穗偃麦草混播降低土壤pH效果最显著。对于该地区同类型盐碱地综合改良效果而言,短期以苜蓿-长穗偃麦草1∶2混播土壤改良效果最好,长期以苜蓿-缘毛雀麦1∶2混播土壤改良效果最好。

新麦草IPT基因亚细胞定位、过表达载体构建及鉴定

为了验证IPT基因在新麦草中的功能,为后续新麦草IPT基因进一步功能验证提供试验材料和理论依据。研究以DT型和ST型的新麦草分蘖节为材料,通过RNA-seq分析和qRT-PCR试验验证IPT的相对表达量并进行GO富集分析,采用PCR法克隆IPT基因,构建1300-cYFP-IPT过表达载体,并进行生物信息学分析;通过烟草瞬时转染法和蛋白质印迹法鉴定IPT蛋白的亚细胞定位及表达情况。结果显示,IPT与tRNA二甲基烯丙基转移酶活性相关,在新麦草分蘖中起上调作用;克隆得到新麦草IPT基因全长,并构建了1300-cYFP-IPT过表达载体,其开放阅读框(ORF)为1362 bp;多序列比对与保守结构域分析表明,新麦草IPT蛋白存在PLN02840蛋白保守结构域,与二粒小麦、小麦及硬粒小麦IPT蛋白的亲缘关系较近;蛋白质二级结构预测显示新麦草IPT蛋白二级结构由α-螺旋、延伸链、β-折叠和不规则卷曲组成;分析显示丝氨酸的磷酸化位点最有可能是蛋白发挥功能的潜在磷酸化位点;烟草瞬时转染显示IPT蛋白正常表达,定位于叶绿体中;Western blot结果显示连接载体的目的蛋白IPT正常表达,大小为76.8 kD。研究表明IPT基因在新麦草分蘖过程中上调分蘖数,1300-cYFP-IPT载体可在植株叶绿体中正常表达。

A Pest Management Epidemic Model with Time Delay and Stage-Structure

In this paper, an SI epidemic model with stage structure is investigated. In this model, impulsive biological control which release infected pest to the field at a fixed time periodically is considered, and obtained the sufficient conditions for the global attractivity of pest-extinction periodic solution and permanence of the system. We also prove that all solutions of the model are uniformly ultimately bounded. The sensitive analysis on the two thresholds and to the changes of the releasing amounts of infected pest is shown by numerical simulations. Our results provide a reliable tactic basis for the practice of pest management.

刈割次数对苜蓿相关表型性状与饲草产量的影响

试验选取4份苜蓿材料,设4次刈割处理,观察测试表型性状及干物质的变化动态,并用DPS7.05数据处理系统对各性状指标与饲草产量的关系进行计算分析,以探讨刈割次数对苜蓿表型性状及饲草产量的影响,为高效优质生产提供依据。结果表明,刈割频度显著影响苜蓿越冬率(P<0.05),苜蓿株高、茎粗、茎叶比、分枝数等指标均随刈割次数增加呈明显降低趋势,其中WL525苜蓿首次刈割与其他3次刈割时的株高、茎粗均呈现显著性差异(P<0.05),茎叶比差异性不显著(P>0.05);而苜蓿饲草产量则随刈割次数增多而增加,与刈割1次的情况相比,WL525苜蓿刈割4次后产量增量最多,达1885kg/hm_(2);4次刈割后试验材料饲草总产量从高到底的次序依次为WL525>WL903>赛迪>惊喜。全部材料中与饲草产量关联度最大的指标为株高和茎粗,其中株高与惊喜苜蓿饲草产量的关联系数最大,达0.3751;茎粗与WL525苜蓿、WL903苜蓿饲草产量的关联系数最大,分别为0.2854、0.1944。

禾本科植物MYB转录因子研究进展

MYB转录因子是植物中最大的转录家族之一,这类转录因子在植物生长发育、初生和次生代谢、细胞形态和模式建成等生理过程的代谢和调控中发挥重要作用。在结构上,大多数MYB蛋白在N端含有一段保守的Myb结构域,根据结构特征可将MYB转录因子分为1R-MYB/MYB-related、R2R3-MYB、3R-MYB、4R-MYB四类。MYB转录因子基因家族具有多种生物学功能,广泛参与植物根、茎、叶、花的生长发育,对干旱、低温、盐渍等非生物胁迫过程也有响应。在对MYB转录因子的结构特点、生物学功能、逆境调控等方面进行综述的基础上,详细阐述了禾本科牧草MYB基因国内外相关研究的进展,为后续相关研究提供参考。