不同生育期干旱胁迫对马铃薯生长特性、块茎产量和水分利用效率的影响

为了探究马铃薯对不同生育期干旱胁迫的响应,明确马铃薯各生育期的需水特性,本研究以马铃薯栽培品种华颂7号为试验材料,在大田遮雨棚下对马铃薯各生育期进行干旱胁迫处理,研究不同生育期干旱胁迫对马铃薯植株生长、干物质积累、块茎产量及水分利用效率的影响。结果表明,幼苗期干旱胁迫处理(T_(1))后恢复灌水,相较于对照,成熟期马铃薯株高、根长、干物质积累量和水分利用效率显著提高。在产量和产量构成方面,幼苗期干旱胁迫处理后恢复灌水,大薯率较对照显著提高11.00个百分点、小薯率较对照显著降低10.34个百分点,块茎产量较对照显著增加31.34%。块茎形成期和块茎膨大期干旱胁迫处理(T_(2)、T_(3))的块茎产量较CK显著下降58.41%和27.84%,T_(2)处理的大薯率较对照显著降低了25.34个百分点,但T_(3)处理的大薯率、中薯率、小薯率与对照相比无显著差异。相较于对照,淀粉积累期干旱胁迫处理(T_(4))对马铃薯单株干物质积累、块茎产量和产量构成影响不显著。因此,可对华颂7号在幼苗期进行适当干旱胁迫以提高块茎产量和水分利用效率,而在块茎形成期和块茎膨大期应保持充足的水分供应以确保块茎产量的形成,从而达到高产高效的目的。

强冬性和春性甘蓝型油菜变种间杂种优势分析

为了研究甘蓝型强冬性与春性油菜变种间亲本组配的杂交组合之间的杂种优势表现,选用8个强冬性甘蓝型油菜和4个春性甘蓝型油菜作为研究材料,组配杂交组合,分析亲本及F1的杂种优势强/弱。结果表明,冬×春组合的F1生育期较冬性亲本明显缩短;在冬×春组合中,株高、分枝部位、主花序长度、角果长度和单株有效角果数等方面有较强的杂种优势,其中角果长度(超亲优势:10.61%,杂种优势指数:128.81%)和单株有效角果数(超亲优势:17.31%,杂种优势指数:143.92%)杂种优势最为明显。结合杂种表现和杂种优势结果,说明甘蓝型油菜变种间杂交比种内杂交具有更明显的杂种优势表现,并且角果长度和单株有效角果数的超亲优势和杂种优势指数最高。本研究结果为今后研究甘蓝型油菜变种间杂种优势的研究利用提供了基础。

玉米愈伤组织形成的转录组分析

玉米遗传转化受体主要是未成熟幼胚,经过组织培养形成胚性愈伤组织,进而分化成苗。目前,对玉米胚性愈伤组织形成的分子机理的了解还不深入。为了挖掘调控玉米胚性愈伤组织形成的基因,本研究选取玉米自交系CAL28×郑58的F3群体中不同表型的愈伤组织进行RNA-seq分析。与愈伤发生差的Ⅱ型愈伤相比,愈伤发生好的Ⅰ型愈伤中共检测到4419个差异表达基因,其中1571个基因上调,2848个基因下调。GO富集分析结果表明,差异表达基因主要富集在细胞过程、催化活性、细胞组分等通路中。KEGG富集分析表明,差异表达基因主要富集在苯丙烷生物合成途径和植物激素信号转导途径。在生长素早期响应基因中,8个AUX/IAA家族基因,如IAA23、IAA33、IAA41,和4个GH3家族基因在Ⅰ型愈伤中上调表达。差异显著基因中共有隶属56个转录因子家族的2968个转录因子,其中与愈伤形成相关的AP2、WOX和LBD转录因子家族基因中的ZmEREB53、ZmEREB206、ZmEREB184、ZmLBD10、ZmLBD24、ZmLBD31、ZmLBD32、ZmWOX5b、ZmWOX9b等在Ⅰ型愈伤中的表达量显著上调,对这些靶标基因进行遗传操作有可能促进玉米愈伤组织形成。本研究发现的靶标基因具有较大的应用潜力,研究结果也为解析玉米愈伤组织形成的分子机理提供了理论参考。

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。

马铃薯BBX基因家族的全基因组鉴定及表达分析

B-box (BBX)基因家族是一类锌指蛋白转录因子,在植物生长发育过程中起重要作用。本研究鉴定了30个马铃薯BBXs家族成员,对其理化性质、染色体定位、基因结构、蛋白保守结构域、基因重复事件、表达模式和蛋白互作网络进行了分析。结果表明, 30个StBBX基因家族成员不均匀的分布在11条染色体上。通过对其基因结构和系统发育特征的分析,将30个StBBXs分为5个亚类。共线性分析表明,马铃薯StBBXs与拟南芥AtBBXs间存在15对直系同源基因。利用PGSC数据库下载的RNA-seq数据,分析了BBX基因家族在双单倍体(DM)马铃薯不同组织部位、非生物胁迫和外源激素处理下的表达。此外,本研究对3种不同颜色块茎的马铃薯品种的薯皮和薯肉进行了RNA-seq,研究了StBBXs在不同颜色的薯皮和薯肉中的表达模式,分析了它们与花色素苷合成关键基因表达之间的相关性。利用String数据库构建了在彩色块茎中差异表达的StBBXs基因的蛋白互作网络。这些结果为进一步了解StBBX基因家族以及进一步分析StBBX基因在马铃薯非生物胁迫耐受和花青素生物合成中的功能提供了理论依据。

马铃薯块茎质地品质的综合评价

【目的】马铃薯块茎质地综合评价有利于对马铃薯加工品质性状的细分和准确定位用途,辅助马铃薯品种的选择和选育,同时加快马铃薯产品的开发。【方法】以主栽马铃薯品种块茎为材料,采用穿刺、二次压缩(texture profile analysis,TPA)和剪切3种质构检测模式分析块茎质构参数:穿刺距离、穿刺起始力、穿刺速度、压缩形变量、压缩速度、压缩间隔时间、压缩起始力、剪切起始力和剪切速度;根据最佳质构测试参数测定8个不同品种块茎质地参数,分析质地参数间的相关性和块茎品质评价最佳质地参数。【结果】鲜块茎穿刺最优参数:探头型号为圆柱金属探头(TMS 2 mm Steel),穿刺距离为2 mm,起始力为2.5 N,检测速度为50 mm·min^(-1);TPA压缩最优测试因素(鲜/熟):鲜、熟块茎圆柱体样品直径和高度均为10—15 mm,检测探头的选择对鲜块茎质地无显著差别,熟块茎最优探头型号为圆柱铝制探头(TMS 36.0 mm Aluminum Cylinder);最优参数(鲜/熟):形变量50%/60%,检测速度60 mm·min^(-1)/80 mm·min^(-1),间隔时间6 s/10 s,起始力均为0.7 N;剪切最优参数(鲜/熟):长方体样品(30 mm×15 mm×10 mm),探头型号为轻型单刀探头(TMS Perspex Knife Edge),检测速度均为60 mm·min^(-1),起始力为1 N/0.5 N。不同品种块茎相关性分析表明,弹性与薯皮脆性存在显著相关性,与穿刺和剪切其他质地参数之间均无显著相关性;鲜块茎穿刺、TPA压缩与剪切质地参数之间均存在显著或极显著正相关性(0.410—0.959);熟块茎TPA压缩和剪切质地参数之间均存在显著或极显著正相关性(0.441—0.952)。【结论】穿刺、TPA压缩和剪切质构检测模式适合鲜块茎质地品质的客观评价,其中,薯皮硬度、薯皮脆性、TPA硬度、内聚性、咀嚼性和剪切硬度可作为比较鲜块茎质地差异的重要参数;TPA压缩和剪切质构检测模式适合熟块茎质地品质的客观评价,其中,TPA硬度、粘附性、内聚性、弹性、咀嚼性和剪切硬度可以作为比较熟块茎质地差异性的重要参数。

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。