大豆种质资源苗期耐盐性鉴定评价与筛选

土壤盐渍化严重影响大豆品质与产量,筛选耐盐大豆资源对开展盐碱地综合利用意义重大。为建立大豆苗期耐盐鉴定评价体系,设置淡水和NaCl含量为0.9%~1.8%的10个等差梯度,以蛭石为培养基质,大豆2片真叶始现时开始盐处理。结果表明, 1.2%盐处理16 d时,不同大豆种质资源耐盐等级四分位差值最大,是大豆苗期耐盐鉴定评价的最适条件。利用大豆苗期耐盐鉴定评价体系对来自国内外的504份大豆种质资源进行苗期耐盐性鉴定评价,耐盐等级为1级、2级、3级、4级、5级的大豆资源依次为46份、146份、157份、79份、76份。利用GmSALT3基因的分子标记对1级耐盐资源进行检测,其中40份(86.96%)大豆材料扩增结果与GmSALT3基因的分子标记结果相符合。为分析大豆苗期鉴定过程中盐胁迫浓度的变化趋势,确立了土壤含盐量(Y,%)与电导率(X,mScm^(–1))的回归方程:Y=0.278X–0.0618,预测精准度在95%以上。测定统计了从盐处理开始至调查结束时的培养基质含盐量变化趋势,培养基质含盐量基本维持在13 mS cm^(–1)左右。本研究为大豆苗期规模化耐盐性鉴定和培育耐盐新种质提供了技术体系和基础材料。

全基因组关联分析在5种农作物中的应用及展望

农作物是人类赖以生存的基础。然而,随着全球极端天气的增加、耕地的减少、人口数量的增多以及人民生活需求的提高,培育具备多个优良性状的聚合品种已成为解决粮食安全问题和现代农业分子设计育种的核心任务。全基因组关联分析(GWAS)是挖掘农作物优异基因的有效方法,已广泛应用于各类农作物中。这种分析方法成功揭示了控制农作物产量、品质以及抗逆性等关键育种性状的基因。本文系统总结了GWAS在5种代表性农作物中的最新研究进展,同时深入剖析了GWAS的局限性及未来发展趋势,期望为未来农作物的遗传改良提供有益参考。

苗草专用型大麦品种鉴定及全基因组关联分析

苗草工厂为实现草食动物的饲草周年供应提供了新的解决方案。针对苗草生产的品种需求,本研究对124份中国大麦育成品种(系)与种质开展了苗草转化率鉴定和生物量调控位点发掘。结果显示,大麦种子萌动后,水培条件下苗草生物量呈指数增长趋势并在7 d后进入平台期。在植物工厂条件下,鉴定出冬青16、扎青6号等10个高苗草转化率品种且分析发现苗草生物量与籽粒千粒重呈一定的负相关。进一步通过全基因组关联分析,共鉴定到12个苗草生物量相关QTL位点,从中预测出8个调控苗草生物量的候选基因。本研究不仅为大麦苗草工厂化生产筛选出高转化率品种,同时也为苗草专用型大麦品种的遗传改良奠定了基础。

苦荞耐盐基因FtGST2的克隆及功能初步分析

课题组前期通过全基因组关联分析获得1个苦荞耐盐相关基因FtGST2(FtPinG0707941400.01)。通过同源比对和保守序列分析发现,该基因属于谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione-S-transferases)中的四氯代氢醌脱卤素酶亚族(TCHQD)。从中苦3号中克隆出FtGST2基因,对该基因上游2000 bp的启动子序列进行分析发现,34个元件中含有2个脱落酸响应元件与6个茉莉酸甲酯响应元件,而脱落酸与茉莉酸正是植物调控盐胁迫途径的重要激素。为进一步验证FtGST2的功能,对FtGST2在苦荞不同器官中的表达量和不同浓度NaCl处理下的表达量差异进行检测。结果显示,FtGST2在根中的表达量最高,并且FtGST2在100 mmol/L NaCl处理下的表达量最高。同时构建了FtGST2的过表达拟南芥与过表达毛状根,并检测过表达植株的种子发芽率、主根长、鲜重及其生理指标。结果显示,盐处理下FtGST2的过表达拟南芥发芽率和根长均高于野生型,盐处理下FtGST2的过表达毛状根鲜重显著高于对照组A4毛状根。此外,对毛状根的超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶及丙二醛4个生理指标进行检测后发现过表达FtGST2基因的确能有效提高苦荞毛状根过表达株系的耐盐性。以上试验对FtGST2基因的抗盐功能进行了初步验证,为后续苦荞耐盐品种的选育奠定了一定基础。

中国大麦育成品种产量相关性状鉴定评价

提高产量是作物育种的最主要的目标之一。通过对不同时期大麦育成品种的产量相关性状进行鉴定评价,有助于提高大麦高产育种的针对性。本研究对我国155份青稞、啤酒和饲料大麦育成品种的8个产量相关性状,分别在两个环境进行了表型鉴定。结果显示,啤酒大麦的株高、穗长、穗节数三者之间均呈极显著正相关;青稞和啤酒大麦中,穗密度和千粒重呈负相关。总体来看,啤酒和饲料大麦育成品种的千粒重表现为逐渐上升趋势,而青稞和啤酒大麦的株高呈下降趋势。聚类分析发现,参试材料可划分为高秆多粒组、中矮秆组、长穗高千粒重组、长粒稀穗组4类,反映了不同大麦产区的主要品种特征。本研究通过分析不同时期大麦育成品种的产量相关性状变化规律及潜在利用途径,可为我国不同生态区的大麦高产育种提供参考。

基于淀粉原料的食品3D打印研究进展

三维(three dimensional,3D)打印又称增材制造,是一种通过数字化控制实现对产品的个性化设计和精准造型的新兴制造技术。近年来,基于其在定制化食品生产中的优势,3D打印技术在食品加工行业,尤其是个性化定制食品加工领域,引起越来越多的关注。淀粉是人类饮食尤其是以植物性饮食为主的东方饮食结构的重要组成部分。淀粉特殊的理化性质包括流变特性、水合特性和凝胶性质等,使其在流出喷嘴和打印成型方面具备天然优势,进而在食品3D打印中具有巨大的应用潜力。本文从淀粉3D打印中常用的打印设备类型、常见淀粉原料的打印工艺、淀粉材料理化性质与其打印性能的关联、淀粉改性对其3D打印产品的品质改善、淀粉3D打印产品的后处理以及打印对淀粉结构的影响等方面,综述了基于淀粉原料的食品3D打印研究进展,并展望了相关领域的发展前景和趋势。

国内外啤酒大麦品种酿造品质比较分析

全球不同大麦产区的环境差异以及啤酒大麦育种方向的不同,导致了啤酒大麦酿造品质差异。为比较国内外啤酒大麦的品质差异,本研究对44个来自北美、欧洲、澳洲以及我国的常用啤酒大麦品种进行了酿造品质(包括麦芽品质和籽粒品质)的分析。主要研究结果表明,在麦芽品质方面,国内各大产区主栽品种均有可对标的国外啤酒大麦品种,即东北产区的龙啤麦14和龙啤麦18号的麦芽品质可对标欧洲进口啤酒大麦,南方产区的苏啤系列和西北产区的甘啤系列可对标澳洲进口啤酒大麦,西北产区的中啤麦1号和北方产区的蒙啤3号麦芽品质与北美进口啤酒大麦为同一类型;国外进口啤酒大麦麦芽品质性状较中国啤酒大麦主要表现为β-葡聚糖含量低,浸出率高;在国内种植的国外引进啤酒大麦较在原产区种植时,糖化力、库值和β-葡聚糖含量均受到影响,但北美产区的大部分品种较适应中国种植条件,麦芽品质性状较原产区未出现明显变化;麦芽品质的糖化力和浸出率指标与籽粒蛋白质含量和总淀粉含量以及支链淀粉含量显著相关,鉴于籽粒品质和麦芽品质性状相关性以及籽粒品质性状测定的易操作性,籽粒蛋白质含量和总淀粉含量可以作为啤酒大麦育种的初筛性状。本研究为国内不同产区内啤酒大麦的培育改良提供了品种参考和改良方向,对提高国内啤酒大麦的生产利用效率具有参考价值。

大麦稃壳白化突变性状的遗传解析

大麦(Hordeum vulgare L.)稃壳是在小穗上包裹种子的花器官,包括内稃和外稃。大麦稃壳具有光合作用能力,为籽粒发育提供部分营养物质。通过EMS诱变获得的大麦稃壳白化突变体,其稃壳明显呈白色,叶枕、茎节和茎基部均呈白化变异,但叶片和芒均为绿色。本研究对稃壳白化突变性状进行鉴定和遗传分析,发现该突变性状由单个隐性基因控制;通过候选基因测序及竞争性等位基因特异性PCR(KASP)共分离检测,证实该白化突变是由基因HvGLK2的功能缺失所致;并在HvGLK2基因上鉴定到3个独立突变事件,均与已发表的大麦alm1和ebu-a等白化变异不同。HvGLK2基因编码一个Golden 2-like(GLK)转录因子,为MYB基因家族GARP亚家族成员,在多数的单、双子叶植物中均存在另一个同源基因GLK1。通过公共数据库检索HvGLK2基因的表达谱数据,发现HvGLK2在大麦衰老叶片、外稃及穗轴中高丰度表达。本研究明确了HvGLK2基因对大麦稃壳和茎节等组织叶绿素合成的关键作用,相关的稃壳白化突变体为稃壳光合作用对产量形成的机制研究提供了理想材料。

水稻耐旱性及其研究进展

耐旱性是指植株耐受低水势并维持一定水平生理活动和生长发育的能力,是水稻抗旱的重要作用机制之一。要准确鉴定水稻的耐旱性,必须最大限度地减少避旱性等其他抗旱机制的影响。笔者简要概述了水稻耐旱性的基本含义、耐旱性研究方法、耐旱性评价指标以及耐旱性的遗传学和功能基因组学的研究进展,并对如何进一步加强水稻耐旱性的研究进行了讨论。

普通菜豆新品种中芸8号

中芸8号是中国农业科学院作物科学研究所2015年通过系统选育而成的普通菜豆新品种。该品种具有高产、抗病虫、适应性广、适宜机械化收获等特点,2020年9月通过中国作物学会鉴定,鉴定编号:国品鉴普通菜豆2020002。对中芸8号的特征特性、产量表现和栽培技术等进行介绍。

颗粒野生稻愈伤的诱导继代与超低温保存

为了更好地保存颗粒野生稻资源,选取引自国际水稻研究所的2种颗粒野生稻,诱导愈伤并建立组培快繁体系,对愈伤组织进行超低温保存。结果表明:通过种子诱导以及发芽后的胚根诱导,都得到了颗粒野生稻愈伤;NB和MS培养基交替继代培养有助于提高愈伤活性;利用高糖预培养和干燥处理结合的方式,2种颗粒野生稻愈伤在超低温保存后成功存活,新生愈伤率分别为34.24%和23.95%,且恢复生长的愈伤组织可分化出新的颗粒野生稻植株。组培快繁技术与超低温保存相结合,为颗粒野生稻种质保存提供了有效途径。

普通菜豆新品种中芸10号

中芸10号是中国农业科学院作物科学研究所2016年通过杂交、单粒传选育而成的普通菜豆新品种,具有高产、抗病、适应性广、适宜机械化收获等特点。2022年8月通过中国作物学会品种鉴定,鉴定编号:国品鉴普通菜豆2022002。2023年5月获得植物新品种权,品种权号:CNA20211006000。对中芸10号的特征特性、产量表现和栽培技术要点等进行了介绍。

植物lncRNA及其对低温胁迫响应的研究进展

低温限制植物生长区域,决定种植范围;导致作物产量和品质下降,严重可能造成植株死亡。为了抵抗低温胁迫,植物进化出了复杂的防御机制。lncRNA是存在于细胞核和细胞质中、由体内基因组转录产生的一类转录本。近年来,已证实lncRNA可以通过多聚腺苷酸化、与某些蛋白酶协同作用、与miRNA竞争性结合等方式来响应植物低温胁迫。本文就lncRNA的定义、来源、分类以及低温条件下lncRNA在模式植物拟南芥和农经作物中的研究进展进行了总结,期望为植物耐低温机理研究及植物耐冷分子育种提供参考。

基于图像识别技术发掘水稻耐旱性QTL

为了快速鉴定水稻耐旱性基因资源和耐旱候选基因,本研究建立了一种基于图像识别技术测量水稻在PEG-6000(聚乙二醇)模拟干旱胁迫和H2O2胁迫处理条件下的绿叶率反映水稻耐旱性的方法,相关性分析表明图像识别技术测量的绿叶率与实测的绿叶比重呈极显著正相关,相关系数大于0.85。利用该方法测量了‘珍汕97B’‘/IRAT109’重组自交系群体在PEG-6000(聚乙二醇)模拟干旱胁迫和H2O2胁迫处理条件下的绿叶率,并结合该群体的基因型数据开展了QTL定位分析,两种胁迫处理条件下分别定位了4个QTL。这些定位的QTL将有助于理解水稻耐旱性的遗传基础,同时本研究鉴定获得的耐旱材料和定位的耐旱QTL将为水稻耐旱育种提供基因资源。