菜鳝种养模式对作物产量和土壤肥力的影响

为探明菜鳝种养模式和肥料类型对作物产量、土壤养分含量的影响,分别设置菜鳝种养模式与传统种植模式,对比分析了不同时期(花菜收获期和芋艿收获期)的作物产量、不同区域(菜田中心表层、沟渠侧面、沟渠底部)的土壤养分含量。结果表明:在花菜、芋艿收获期,与普通菜田常规施肥处理相比,在菜鳝种养模式中施用有机肥或混施有机肥和无机肥有助于提高作物产量、土壤有机质和全磷含量;在花菜收获期,普通菜田常规施肥处理的中心表层、沟渠侧面土壤的速效磷含量较高,而在芋艿收获期,种养菜田有机肥-无机肥混施处理的中心表层、沟渠侧面土壤的速效磷含量较高;单独施用无机肥可能会增加土壤速效氮流失的风险。综上所述,在菜鳝种养模式中混施有机肥和无机肥更有助于作物增产和土壤养分储存。

NaCl处理对大麦种子萌发后生长量和相关生理生化指标的影响

以2份耐盐性不同的大麦品种为材料,比较NaCl处理种子萌发后的根、茎、叶生长量和过氧化酶(POD)、超氧化物歧化酶活性(SOD)以及脯氨酸(Pro)含量的变化。结果表明:1.5%NaCl胁迫严重抑制供试品种种子萌发后的生长量以及POD和SOD活性,"花11"受抑程度明显小于"花30","花11"的脯氨酸含量提高幅度小于"花30"。0.5%NaCl浸种预处理提高了"花30"在1.5%NaCl胁迫下的生长量、POD和SOD活性,脯氨酸含量下降;降低了"花11"的生长量和POD活性,SOD活性显著提高,脯氨酸含量明显上升。

以单倍体材料为转化受体的植物转基因研究进展

对以单倍体为受体进行转基因的优势以及近年来国内外在单倍体基因转化方面的研究进行了概述,并对其存在的问题和未来前景进行了探讨与展望。

空间诱变大麦的耐盐性筛选及大田鉴定

为了提高大麦的抗盐性,培育抗盐耐盐新品种,笔者选取大麦品种花30中优良的突变单株,进行种子发芽期耐盐性筛选,再将其播种进行田间农艺性状鉴定试验。结果表明,4个供试材料的耐盐性均较好,4个供试材料的发芽率、胚芽鞘长度、主根长度尽管受到显著的抑制,但抑制程度均明显小于花30。在4个供试材料中Ha08-11成穗率高,属相好,可以成为比较适合上海地区发展的大麦新株系。

不同播期、密度及施肥量对大麦新品种‘海花1号'产量的影响

通过在上海地区的大田种植试验,研究了不同播期、不同播种密度及施肥量对优质啤麦品种‘海花1号'的产量及其构成因素的影响。结果表明:播种期对‘海花1号'的产量具有显著影响,适时的早播可有效增加其有效穗数,从而达到提高产量的目的;随播种密度的增加,产量呈现出先升后降的变化趋势,但变化幅度较小;施肥量未对其产量产生显著影响。为获得高产,较合适的播期是11月16日、播种密度240万/hm^2基本苗、施肥量270 kg/hm^2纯氮。

利用基因枪轰击花药将GUS基因导入大麦小孢子

为了建立和不断完善大麦单倍体细胞遗传转化体系,并突破其对模式品种的依赖,以2份大面积推广种植的优良大麦品种的花药为受体材料,利用基因枪法将GUS报告基因导入其小孢子,比较了不同基因型大麦花药经基因枪轰击后小孢子转化频率的差异,并探讨了不同轰击次数对小孢子转化频率的影响。研究结果表明,供试品种花药经基因枪轰击后,都有少量小孢子被成功转化,表现GUS活性;玉米泛素基因Ubi启动子能启动报告基因GUS在大麦小孢子中表达;基因枪轰击对小孢子的转化频率存在一定的基因型差异,两轰击处理组合下,品种"花22"的小孢子转化频率比"花30"的分别高出50.9%和77.8%;具有GUS活性的小孢子随轰击次数的增多而增加,轰击2枪较轰击1枪小孢子转化频率高出113.9%(花30)和77.6%(花22)。

不同基因型大麦苗期耐低氮性状与产量性状的相关性

为给大麦耐低氮育种提供理论依据,利用溶液培养和大田产量试验相结合的方法探讨了大麦苗期和成熟期各相关性状在两种供氮条件下的变异情况。结果表明,苗期氮素生理利用效率、单株吸氮量、地上部干重和苗高在品种间存在极显著差异,籽粒产量在品种间存在显著差异,不同供氮水平对各性状都有极显著的影响。相对性状的基因型变异为:相对地上部干重>相对分蘖数>相对单株吸氮量>相对籽粒产量>相对氮素利用率>相对苗高。相关分析表明,低氮胁迫下分蘖数与籽粒产量呈极显著正相关,苗期相对氮素生理利用效率、相对苗高和成熟期相对籽粒产量间互呈显著或极显著正相关。从各性状的相对值中可以看出,大麦品种BI-04表现最好,具有较强的耐低氮性,BI-45表现最差,对低氮胁迫相对比较敏感。

源于大麦小孢子诱变-氮胁迫培养的DH株系田间耐低氮性表现

以EMS处理大麦品种花30的游离小孢子,结合低氮胁迫培养获得再生植株,其自交一代的加倍单倍体(DH)株系,在正常施肥和低氮胁迫两种施肥条件下对DH株系进行鉴定,选择株高、单株有效穗和单株产量3个农艺性状作为鉴定指标,并与原始亲本花30进行比较。结果表明:在大田正常施肥和低氮胁迫条件下,DH株系中株高、有效穗和单株产量3个性状出现了明显的正向变异,在低氮胁迫下的表现更为明显。结论:利用游离小孢子的EMS处理结合低氮胁迫筛选培养,可以获取耐低氮性提高的纯合变异体。

大麦单倍体细胞水平与植株水平耐低氮性的关系

为了确定大麦籽粒产量和苗期耐低氮能力与小孢子培养阶段的氮胁迫下愈伤组织产量之间是否存在一致性,以2份大麦基因型为供试材料,进行了以下3项研究:(1)培养基中水解干酪素和谷氨酰胺使用量对小孢子培养愈伤组织产量的影响;(2)营养液中NH4NO3不同添加量对大麦苗期生长量的影响;(3)盆栽时正常施氮与不施氮处理对大麦单株产量的影响。结果表明,培养基中氮含量的下降明显降低小孢子培养愈伤组织产量,2份基因型的降幅存在明显的差异;营养液中氮使用量的下降明显降低植株高度、主根长度和植株及根干重,2份基因型之间的降幅也存在明显的差异;盆栽时不施氮处理的大麦有效穗和单株产量低于正常施氮的对照,2份基因型间有差异。氮素胁迫下,2份基因型小孢子培养愈伤组织产量的相对值与苗期植株高度、茎叶干重、主根长度和根干重的相对值以及单株产量的相对值存在一致性,说明供试基因型小孢子水平与植株水平的耐低氮性存在相关性。

不同基因型大麦苗期对低氮胁迫的生物学响应

采用溶液培养试验的方法,对6个不同基因型大麦品种苗期耐低氮性状指标进行了研究。结果表明:单株吸氮量、根干重、地上部干重、植株干重、分蘖数和根长在品种间存在极显著差异;不同供氮水平对根长以外的各性状都有极显著的影响;各相对性状也存在不同程度的基因型差异,相对分蘖数>相对地上部干重=相对植株干重>相对根干重>相对单株吸氮量>相对根长>相对氮素生理利用效率>相对株高。相关性分析表明:单株吸氮量和苗期各干重指标间互呈极显著正相关关系;相对单株吸氮量、相对株高和苗期各相对干重指标间互呈极显著相关关系。

作物耐低氮的相关生物学研究进展

综述了近年来国内外在作物低氮胁迫下氮效率和筛选指标、基因型差异、生理生化、遗传改良方面的研究进展,以及分子生物学技术在作物耐低氮改良方面的重要作用。

低氮胁迫下大麦谷氨酰胺酶基因的表达分析

谷氨酰胺酶是氮代谢中的关键酶,在氨同化和谷氨酰胺生物合成中起着重要的作用。为研究谷氨酰胺酶基因在大麦耐低氮中的作用机理,本研究利用荧光定量PCR技术检测了大麦中这两类谷氨酰胺酶基因(GS1和GS2)在低氮胁迫下的表达情况,并分析了谷氨酰胺酶基因在耐低氮大麦基因型BI-04和低氮敏感大麦基因型BI-45间的表达差异。结果表明,GS1基因在BI-04中表现为上调表达,而在BI-45中表现为下调表达,但随着时间的延长其表达量恢复并超过对照;而GS2基因在两种大麦基因型中的表达差不多,都表现为下调表达。另外,本文也观察到大麦谷氨酰胺酶基因的表达在黑暗条件下受到抑制,因此推测其也受到光照条件的影响。

两份大麦品种单倍体细胞与植株水平耐盐性的关系

为了确定盐胁迫下大麦籽粒产量和萌发期生长指标与小孢子培养阶段盐胁迫下愈伤组织产量之间是否存在一致性,以2份大麦品种为供试材料,进行了以下3项研究:(1)诱导培养基中NaCl含量对小孢子培养愈伤组织产量的影响;(2)萌发液中NaCl含量对大麦种子萌发期生长指标的影响;(3)NaCl胁迫处理对大麦单株产量的影响。结果表明,诱导培养基中NaCl含量提高可降低小孢子培养愈伤组织产量,但2份品种的降幅存在明显的差异;萌发液中NaCl含量提高可降低种子发芽率、主根长度和胚芽鞘长度,2份品种间降幅上也存在明显的差异;盆栽条件下NaCl胁迫处理的大麦单株产量明显低于无NaCl的对照,2份品种间有差异。NaCl胁迫下,2份供试材料小孢子培养愈伤组织产量的相对值与种子萌发期的发芽率、主根长度和胚芽鞘长度的相对值以及单株产量的相对值存在着一定的相关,说明供试品种的耐盐性在小孢子水平与植株水平上是一致的。

大麦小孢子再生植株气孔保卫细胞长度与倍性的相关性

为了建立一种快速鉴定大麦小孢子来源植株倍性的方法,对大麦品种＂花30＂不同倍性（种子来源二倍体,小孢子来源单倍体和单倍体加倍系）早期植株的不同叶位、不同叶片部位的气孔保卫细胞长度进行了测定,考察了不同取材部位气孔保卫细胞长度的差异,对种子来源二倍体、小孢子来源单倍体和单倍体加倍材料的气孔保卫细胞长度的分布进行了区分。结果表明,＂花30＂单倍体材料的气孔保卫细胞长度在不同叶位以及不同叶片部位差异较小,而单倍体加倍材料和种子来源二倍体材料受叶片部位影响较大,单倍体和二倍体材料间气孔保卫细胞的长度差异显著,而单倍体加倍材料和种子来源二倍体材料间气孔保卫细胞长度未观察到明显差异。单倍体和单倍体加倍材料气孔保卫细胞的长度值范围分别为26.9-37.7μm和36.7~62.1μm;利用37μm临界值可对大麦小孢子来源的DH群体中的单倍体进行快速区分。

诱变结合小孢子培养创制大麦黄花叶病不同抗性突变体

为了创制具有不同黄花叶病抗性的大麦突变体材料,对大麦品种花30的干种子和游离小孢子分别采用物理和化学诱变处理,结合小孢子培养技术获得了一批纯合稳定的加倍单倍体(double haploid,DH)株系,并利用黄花叶病种植鉴定圃进行突变体DH株系的大田抗性筛选与鉴定,比较2种诱变方式结合小孢子培养的诱变效果。结果表明:以400 Gy剂量60Co-γ射线处理干种子诱变方式对小孢子培养的愈伤组织诱导能力和绿苗成活率有较大影响,获得的大部分株系(84.2%)对黄花叶病表现感病(感病或高感),未筛选到比亲本抗性增强(高抗)的材料;以3 mg·L-1剂量EMS处理游离小孢子诱变方式对小孢子培养相对影响较小,筛选到少量(5.5%)比亲本抗性增强(高抗)的株系,只有近1/3的材料(31.1%)表现为感病(感病或高感),进一步鉴定筛选到2份高感和1份高抗黄花叶病的大麦突变体材料。综上所述,EMS处理游离小孢子结合小孢子培养诱变效果较好。本研究为利用大麦黄花叶病抗性突变体材料进行其抗病机理研究奠定了基础。

优良大麦品种花30幼胚遗传转化体系的优化

以大麦花培基因型花30的幼胚为外植体,设置不同的培养基类型、不同激素配比及碳源,研究其对幼胚愈伤组织诱导及绿苗分化的影响,以此建立和优化一个适于优良大麦品种遗传转化的高效组织培养体系。结果表明:在N6、MS和B5的组合改良培养基下,以蔗糖为碳源,附加2mg/L 2,4-D、1mg/L ABA时,有最高的愈伤组织诱导率,且愈伤质量最好。Cu2+的添加具有抑制幼胚直接发芽成苗和改善愈伤组织质量的双重功效。添加2mg/L 6-BA对愈伤组织的分化效果比较理想。为了提高农杆菌介导转化大麦外源基因的瞬时表达率和优化遗传转化体系,利用花30幼胚产生的愈伤组织为受体材料,通过检测GUS基因的瞬时表达情况,研究了农杆菌介导的大麦遗传转化中菌液的浓度、侵染时间以及共培养天数对遗传转化的影响,结果表明:当菌液浓度OD600=0.5的条件下,侵染15min,共培养2d表现出最佳的GUS瞬时表达率。

预处理对水稻小孢子诱导愈伤组织产量和绿苗分化的影响

为了提高水稻小孢子离体培养中愈伤组织诱导和再生效率,以4份水稻为材料,研究了温度、渗透压(甘露醇)和化学(秋水仙碱)等预处理离体花药和小孢子对愈伤产量和绿苗分化的影响。结果表明:水稻离体花药分别于60 g/L甘露醇和10 mg/L秋水仙碱中预处理3 d均能明显提高小孢子愈伤组织产量及绿苗产量;游离小孢子于32℃热击预处理2 d也能提高小孢子愈伤组织产量和绿苗产量。

外源SA对白粉桃低温胁迫下花器的生理效应

用0、0.5、1.0、2.05、.0 mmol/L 5种浓度的水杨酸(SA)溶液喷施白粉桃花蕾,然后在3℃下进行低温胁迫处理,研究了SA对桃花抗冷性的影响.结果表明,SA可以增强桃花的抗冷性,其中以1.0 mmol/L处理的效果最好,处理48 h后,MDA、O2-、H2O2含量分别降低了53%4、1.5%、24.59%,且与对照间差异达到极显著水平;而与植物抗性相关的Pro含量在处理48 h后,比对照升高了31.74%,与对照间的差异也达到极显著水平.从试验中还可以看出SOD、POD这2种保护酶的活性受到O2-、H2O2含量的调节,推测这2种酶可能是作为细胞的保护应激物质来增强桃花的抗寒性.

不同地区大麦品种苗期耐低氮性及聚类分析

对全国不同地区的22个大麦主栽品种在苗期进行正常供氮和胁迫供氮2种供氮水平下的溶液培养试验,将得到的苗期性状的平均值进行比较、分析和聚类。结果表明:不同供氮水平间,茎叶干重、植株干重、株高、根长、分蘖数和氮素利用指数等性状差异极显著,不同品种间的所有统计性状差异极显著;胁迫供氮水平下植株的相对茎叶干重、相对植株干重、相对分蘖数的变异系数较大,可作为聚类分析的标准。利用软件SPSS17.0对这些品种进行系统聚类,将其分为三大类及若干亚类。

大麦空间诱变SP2和SP3代萌发期耐盐性变异

以卫星搭载大麦品种花30种子的180份SP2代和14份SP3代作为供试材料,设置0和5.0g/LNaCl溶液25℃、12h浸种后,分别置于含NaCl 0和15g/L的溶液中发芽,比较种子萌发阶段的耐盐性。结果表明:供试材料在主根长度、发根数、芽鞘长度和发芽率影响率上均存在广泛变异;大部分材料的直接表达型耐盐性比花30的高,而诱导表达型耐盐性比花30的低;直接表达型耐盐性可以遗传,而诱导表达型耐盐性不能传递给后代。