青稞早抽穗主效QTL cqHD2H-2的遗传定位及候选基因分析

抽穗期是决定青稞品种的种植区域范围和季节适应性的重要农艺性状,也是青稞成熟早晚的关键标志。在前期实验中,青稞早抽穗主效QTL cqHD2H-2被定位于青稞2H染色体上约84 Mb的区间内,为进一步验证该位点的有效稳定性,本研究对cqHD2H-2进行定位验证及候选基因分析。利用早抽穗青稞品种DZZ与晚抽穗青稞品种KL10构建F5群体,在cqHD2H-2区段内开发InDel标记,共筛选到3个与目标基因紧密连锁的分子标记,扫描F5群体中的25株极端早抽穗和25株极端晚抽穗单株,获得1个侧翼共显性标记,将cqHD2H-2进一步限定在标记PA22和Va07之间约40 Mb的区间内。该区段通过与大麦及水稻同源共线性比对,筛选到水稻抽穗期基因DTH8在大麦中的同源基因HORVU2Hr1G087460(HvNF-YB3)。比较HvNF-YB3基因全长,发现Hv2H.NF-YB3(DZZ)与Hv2H.nf-yb3(KL10)编码区由1个外显子组成,编码区为750 bp,启动子区为2116 bp,Hv2H.NF-YB3与Hv2H.nf-yb3启动子区存在3个SNPs。Hv2H.NF-YB3与Hv2H.nf-yb3的表达分析表明,Hv2H.NF-YB3与Hv2H.nf-yb3在转录水平上存在显著差异,Hv2H.NF-YB3与Hv2H.nf-yb3在茎、芒和颖壳组织中均有表达,但相较于Hv2H.NF-YB3,Hv2H.nf-yb3在各组织中的表达量均显著下降,且二者随着生育期的推进,表达量均依次降低。因此,Hv2H.NF-YB3可能在青稞抽穗时间调控中发挥作用。本研究为青稞早抽穗分子标记辅助选择育种体系的建立及目标基因的图位克隆奠定了基础。

利用尾矿与作物秸秆制备有机肥料的研究

为减少矿开采过程中丢弃的尾矿和废弃的甘蔗秸秆对环境的污染,实现废弃资源的二次利用,文章利用尾矿、甘蔗秸秆进行生物发酵制备肥料。确定的工艺条件为尾矿粒径200目,发酵时间144h,料水比1∶2.5,甘蔗与尾矿的用量比1∶5,发酵温度30℃,接种量15%。对200目的尾矿,不采取发酵处理,测得可溶氮含量为19.10ppm,可溶磷含量为2.10ppm,可溶钾含量为11.60ppm。在本研究确定的工艺条件下,发酵液中可溶氮含量为75.80ppm,可溶磷含量为8.20ppm,可溶钾含量为188.00ppm。利用尾矿与作物秸秆进行发酵得到的有机发酵液,比直接尾矿中的氮磷钾含量有明显提升。文章为进一步研究尾矿的肥料化利用,提供了一定的指导作用。

野生六棱大麦叶绿体基因组特征及系统发育分析

野生六棱大麦(Hordeum agriocrithon)广泛分布在青藏高原上,被认为是六棱栽培大麦的野生祖先。为揭示野生六棱大麦叶绿体基因组(chloroplast DNA,cpDNA)结构特征和系统发育关系,利用Illumina Hiseq 6000测序平台对其进行高通量测序,并以钝稃野大麦(H.spontaneum)叶绿体基因组为参考进行序列组装及质控;利用生物信息学手段,对野生六棱大麦的叶绿体基因组进行注释及特征分析;同时,以玉米(Zea mays)和禾本科(Gramineae)针茅属(Stipa)物种Stipa lipskyi为外类群,通过MEGA X软件构建最大似然法(maximum likelihood method,ML)系统发育树,分析野生六棱大麦系统发育关系。研究表明,野生六棱大麦叶绿体基因组总G+C含量为38.32%,全长136462 bp,包含1对长度为21582 bp的反向重复区(in⁃verted repeats region,IRs),1个长度为80597 bp的大单拷贝区(large single copy region,LSC)和1个长度为12701 bp的小单拷贝区(small single copy region,SSC),为典型的四分体结构。在野生六棱大麦叶绿体基因组中共检测到129个基因,分别是83个编码基因、38个tRNA基因和8个rRNA基因;另外,共检测到46个散在重复序列(dispersedrepeated sequences)和178个简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)位点,大部分SSR是由A/T组成的单碱基重复序列。密码子偏好性分析结果表明,野生六棱大麦有偏好性,且偏好使用以A/U结尾的密码子。结合IR边界分析和序列比较分析,结果表明,除碱大麦(Hordeum marinum)外,野生六棱大麦、栽培二棱大麦(Hordeum distichon)、钝稃野大麦和大麦(Hordeum vulgare)的叶绿体基因组结构具有较高保守性,且序列变异主要发生在LSC的非编码序列上。系统发育分析结果表明野生六棱大麦与大麦属(Hordeum)物种聚类在一起,且与大麦亲缘关系最近。本研究获得了野生六棱大麦的叶绿体基因组序列,明确了与小麦族(Triticeae)物种间的亲缘关系,为研究大麦属物种的系统进化及物种鉴定提供科学依据。