甜菜单胚雄性不育系NM 3006A及保持系NM 3006B的选育

【目的】为了给甜菜新品种选育提供亲本材料和基础材料。【方法】通过对引进及自育甜菜种质资源材料杂交后代进行育性、胚数性、产量、含糖率、配合力、细胞质类型、细胞核基因型、花粉粒细胞形态等性状鉴定选择,历经9年5个世代,选育出了优良甜菜单胚雄性不育系及保持系。【结果】单胚雄性不育系‘NM 3006A’的不育率为100%,单胚株率为100%,花药发育形状不规则且干瘪,花粉粒表面黏稠且不光滑,细胞质类型为S型,细胞核基因型为xxzz。单胚雄性不育保持系‘NM 3006B’的可育株率为100%,单胚株率为100%,花药发育形状规则且药室饱满,花粉粒为圆球形且表面光滑,细胞质类型为N1型,细胞核基因型为xxzz。【结论】甜菜单胚雄性不育系‘NM 3006A’及保持系‘NM 3006B’为糖用型二倍体单胚雄性不育系及保持系,2023年7月通过国家甜菜专家鉴定组鉴定,达到成系标准并命名,该不育系属于偏高糖型、配合力较高的不育系。

氮肥基追比例对苏打盐碱土甜菜光合效率及糖产量的调控

【目的】探究氮肥基追比例对苏打盐碱土甜菜光合特征、产量和质量的调控效应,为甜菜高效施肥提供依据。【方法】田间试验于2020—2021年在内蒙古通辽市开展,在氮(N)总量150 kg/hm^(2)基础上,设置9个氮肥基追比例处理:10:0:0(N10)、8:2:0(N821)、7:3:0(N731)、6:4:0(N641)、5:5:0(N551)、8:1.6:0.4(N822)、7:2.1:0.9(N732)、6:2.8:1.2(N642)、5:3.5:1.5(N552),和不施氮肥对照(CK),共10个处理,追肥时期在叶丛快速生长期(V1)和块根生长及糖分积累期(V2)进行。在V1、V2和糖分积累期(V3),测定光合指标和生物量,收获期调查甜菜含糖率、产量和产糖量。【结果】与CK处理相比,施氮显著提高了甜菜叶片光合能力、干物质积累量以及产量;基肥比例大于70%的处理含糖率无显著降低;基肥比小于60%的处理对产量无显著影响;除N551和N552处理外,其余处理产糖量均显著提高,N732处理的产糖量两年均显著高于其他处理(P<0.05)。与N10处理相比,氮肥分期施用提高了V1期甜菜叶片光合能力、干物质积累量,且同一基肥比例下以追肥1次优于追肥2次;进入V2期,除基追比N821和N551处理外,其余处理甜菜叶片光合能力、干物质积累量均高于对照,且同一基肥比例下以追肥2次优于追肥1次,其中以N732处理表现最优,各指标显著高于其余处理,其甜菜叶片净光合速率、胞间CO_(2)浓度、蒸腾速率、气孔导度、SPAD值两年平均值分别提高17.20%、13.33%、21.34%、21.01%、10.35%,叶片、叶柄、块根及全株干物质积累量分别提高26.02%、46.69%、47.96%、41.92%。与此同时,N732处理有效调节了甜菜干物质分配和转运,显著降低了V1期后地上部干物质比例,提高了块根干物质比例,提高了根冠比,形成了良好“源–库”关系,为产量形成奠定基础。通过主成分分析,甜菜产量和质量与叶片净光合速率、胞间CO_(2)浓度、蒸腾速率、气孔导度、SPAD值均存在正相关关系.【结论】合理的氮肥基追比可通过对苏打盐碱化耕地甜菜叶片光合特征的调控,实现甜菜产量和质量的提高。本研究中N732处理的氮肥运筹方式(基肥105 kg/hm^(2)、叶丛快速生长期追肥31.5 kg/hm^(2)、块根生长及糖分积累期追肥13.5 kg/hm^(2))具有较好的效果,分别提高甜菜产量19.53%、产糖量20.47%、氮肥农学效率167.48%、氮肥偏生产力19.53%,可作为苏打盐碱化耕地甜菜高产优质的氮肥管理方式。

化肥减施下生物有机肥对连作甜菜光合特性、干物质积累转运和产量形成的影响

为研究化肥减施下生物有机肥对连作甜菜的调控效应,筛选最适宜生物有机肥用量,以常规施肥(化肥施用量900 kg/hm^(2))为对照(CK),在化肥减施300 kg/hm^(2)的基础上,设置1500 kg/hm^(2)(BOF_(1))、3000 kg/hm^(2)(BOF_(2))、4500 kg/hm^(2)(BOF_(3))、6000 kg/hm^(2)(BOF_(4))、7500 kg/hm^(2)(BOF_(5))5个生物有机肥处理,探究其对连作甜菜光合特性、干物质积累和分配以及产质量形成的影响。结果表明,生物有机肥能够不同程度促进连作甜菜光合特性的改善和干物质的积累,与CK相比,处理BOF_(1)在全生育时期甜菜光合特性和干物质积累量差异均不显著;处理BOF_(2)在不同时期、不同指标间表现不一致;处理BOF_(3)、BOF_(4)和BOF_(5)除苗期外均表现出显著差异,其中净光合速率提高6.93%~15.23%、11.50%~21.67%和5.53%~16.23%,胞间CO_(2)浓度提高10.14%~16.60%、14.90%~23.06%和9.90%~16.23%,蒸腾速率提高12.29%~33.18%、17.81%~42.42%和10.26%~36.03%,气孔导度提高15.35%~22.34%、23.20%~34.94%和14.61%~22.80%,SPAD值提高12.93%~24.03%、24.30%~30.94%和12.85%~23.14%,干物质积累量提高14.29%~25.09%、23.95%~40.09%和16.24%~27.10%。仅有处理BOF_(4)具有调节除苗期外各生育时期干物质分配的积极作用,显著降低甜菜叶片分配比例2.25%~10.19%,显著提高块根分配比例2.24%~7.58%,有效促进甜菜干物质由地上向块根转运。连作甜菜产量随生物有机肥施用量增加呈先增加后降低趋势,除处理BOF_(1)外,其余各处理产量均显著高于CK,BOF_(2)、BOF_(3)、BOF_(4)和BOF_(5)甜菜产量分别提高5.69%、11.82%、22.29%和11.95%;产糖量仅有BOF_(3)和BOF_(4)表现显著,分别增加8.82%和17.39%,且通过线性拟合,甜菜产量和产糖量最大值均出现在施用量6000 kg/hm^(2)附近。综上,化肥减量300 kg/hm^(2)的基础上配施6000 kg/hm^(2)生物有机肥能够实现连作甜菜产质双增。

基于农杆菌介导法将CP4-EPSPS基因转入玉米自交系B73的研究

【目的】建立玉米遗传转化体系培育抗除草剂玉米材料,解决玉米杂草危害问题。【方法】采用农杆菌介导法在玉米自交系B73幼胚中转入抗除草剂基因(CP4-EPSPS),通过PCR、qRT-PCR鉴定转基因植株;利用ddPCR技术筛选低拷贝转基因植株,并对低拷贝植株进行草铵膦抗性鉴定。【结果】在所获得的181株抗性植株中12株为阳性,转基因植株的外源抗除草剂基因(CP4-EPSPS)在转录水平上均能正常表达;转基因植株中筛选到低拷贝植株5株;抗性鉴定证明转基因植株均具有草铵膦抗性。收获T1代转基因低拷贝植株种子5份。【结论】建立了以B73为受体,基于农杆菌法介导的玉米遗传转化体系。

甜菜SBPase基因的遗传转化

利用转基因方法在甜菜中适度表达光合作用相关的关键酶(景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶,SBPase),具有提高光合效率,提高甜菜产量的潜力。本研究以甜菜叶柄为受体材料,构建携带SBPase基因的植物表达载体,通过农杆菌介导法进行遗传转化;利用RT-PCR技术检测转基因植株中SBPase基因的表达情况;通过微滴数字PCR技术筛选低拷贝转基因植株。在所检测的抗性植株中获得转录水平上表达的SBPase转基因甜菜植株8株,其中低拷贝株系2株,为探索甜菜产量形成机理,创制高产新种质奠定了基础。

利用农杆菌介导法将抗草甘膦基因转入玉米自交系H99的研究

【目的】利用转基因手段培育抗除草剂玉米品种以解决草害问题。【方法】采用农杆菌介导法对玉米自交系H99的幼胚进行遗传转化研究,进行单因素试验,分别设置不同胚的大小、农杆菌的菌液浓度和共培养时间处理,比较分析转基因幼胚GUS的瞬时表达率。【结果】幼胚大小1.5~2.0 mm、农杆菌的侵染浓度OD_(600)为0.4、侵染5 min、共培养3 d,GUS的瞬时表达率最高。PCR检测证明成功获得7株阳性转基因苗,且抗性鉴定实验证明转基因苗具有草铵膦抗性。【结论】为玉米转基因技术体系优化和培育抗除草剂新品种提供了理论参考。

SBPase基因超表达对烟草生长的影响

【目的】探究SBPase基因超表达对烟草农艺性状与光合特性的影响。【方法】采用含SBPase基因的表达载体转化烟草叶片,获得转基因烟草株系L1、L2、L3,以野生型烟草WT为对照,利用微滴式数字PCR技术筛选低拷贝转化植株,并测定转基因烟草农艺性状与光合特性。【结果】3个转基因烟草株系植株的茎围、叶长均显著高于野生型烟草(P<0.05),茎围分别增加了52.47%、21.34%和49.17%,叶长分别增加了30.77%、25.96%和39.10%;叶宽均极显著高于野生型烟草(P<0.01),分别增加了55.48%、53.82%、65.39%;叶片数和株高均高于野生型烟草,但未达到显著差异水平(P>0.05)。3个转基因烟草株系的净光合速率显著高于野生型烟草(P<0.05),分别提高了88.2%、43.6%和27.1%;蒸腾速率、气孔导度均略高于野生型烟草,但未达到显著差异水平(P>0.05);胞间CO_(2)浓度与野生型烟草达到显著差异水平(P<0.05),分别提高了13.0%、4.4%和4.3%。【结论】SBPase基因超表达使烟草光合性能大幅度提高,能够积累更多的光合作用产物,从而促进自身生长。

CRISPR/Cas9技术介导烟草CENH3基因突变体的获得

【目的】通过CRISPR/Cas9技术对烟草CENH3基因进行编辑,获得CENH3基因发生突变的植株,确定编辑载体的编辑效率与突变类型,建立高效基因组编辑技术体系。【方法】根据CENH3序列设计特异性编辑位点,构建CENH3编辑载体;采用农杆菌介导法转化烟草获得转基因植株,通过测序明确转基因植株的目标基因编辑效率与CENH3突变类型;利用微滴式数字PCR技术筛选低拷贝突变体植株。【结果】随机检测的11株转基因烟草植株,有6株被编辑,编辑效率为54.5%;编辑植株中,靶标1未发生突变,靶标2发生4种突变类型。6株编辑植株均为低拷贝植株,拷贝数为0.3~1.2。【结论】实现了对烟草CENH3的定点编辑,建立了CRISPR/Cas9介导的烟草CENH3基因组编辑体系。

基因枪介导抗草甘膦基因对玉米自交系A188的遗传转化

【目的】有效利用除草剂进行杂草防治,培育抗除草剂转基因玉米种质材料,进一步完善玉米转基因育种技术。【方法】采用基因枪对玉米自交系A188幼胚愈伤组织进行遗传转化研究,实施单因素试验,分别设置不同胚的大小、除草剂浓度,比较分析愈伤组织诱导率。【结果】玉米幼胚大小为1.5~2.0 mm时,愈伤组织的诱导率最高(93.3%);双丙氨膦浓度为3 mg/L时是除草剂最佳筛选浓度;PCR检测证明得到5株转基因苗,同时转基因苗抗性鉴定试验表现出较强草甘膦抗性。【结论】建立基因枪介导的玉米遗传转化体系,为培育抗除草剂玉米种质材料奠定了基础。