甘蓝型油菜pol CMS恢复系621R硼高效利用的遗传改良

油菜是需硼量最大的作物之一,在生产中需要额外增施硼肥,否则易出现大幅度减产。为了提高油菜对硼元素的利用效率,本研究以携带Bna.A03NIP5;1优良等位基因的硼高效利用材料2016-XFSB为供体亲本,以621R为轮回亲本,通过回交与MAS相结合的方法,将Bna.A03NIP5;1优良等位基因导入621R中,选育出拥有621R遗传背景并携带有Bna.A03NIP5;1优良等位基因的近等基因系材料621R^(NIP5;1A3),并在此基础上与细胞核雄性不育系RG430A配制了杂交种。利用水培和不同土质土壤栽培试验对621R和621R^(NIP5;1A3)及其杂种进行相关农艺性状的鉴定。结果表明,621R^(NIP5;1A3)及其杂交种对硼的利用效率有明显提升。农艺性状考察结果表明,621R^(NIP5;1A3)及其改良杂交种在生物量、株高、角果长、每角果粒数和千粒重等性状上有显著优势。本研究结果对油菜硼高效育种具有重要参考价值。

基于多元要素协同的乡村精明收缩路径研究

精明收缩是人、地、资源的优化配置,是乡村高质量发展的有效途径。文章以精明收缩理论为指导,以福建省福鼎市溪镇18个行政村(223个自然村)为例,分析城镇化背景下乡村人口、产业、职能、空间收缩的基本表征,探讨乡村收缩的机制,认为“人口外流—产业收缩”和“人口外流—服务设施不足”两个恶性循环,是加速乡村收缩的动因,二者分别映射于村庄空间,引发农村人、地、资源关系失调。由此提出人口、产业、空间、职能协同发展的乡村精明收缩路径:人口—产业协同,产业转型升级是先导,推动人口结构的重塑;人口—空间协同,从聚集核、空间模式、空间综合整治方面提出精明收缩路径;人口—职能协同,探讨服务职能的分化、上移及生活圈的建构。

耗散结构下村庄空间秩序的变迁

村庄空间具有显著的耗散结构特征,它是开放的、非线性的及远离平衡态的系统,并通过涨落机制实现突变。风水观念、宗族关系以及现代社会组织是内在作用力,决定着村庄空间的秩序。该文分析了风水观念下的村庄选址、住宅布局与理水特征。研究了宗族关系下的整体空间秩序、局部空间秩序以及住宅内部空间秩序。探讨了现代社会组织作用力下的公共空间与居住空间的秩序变迁。从建筑布局、街巷肌理及风貌界面方面,分析了村庄空间“熵变”的特征,提出了维系村庄空间秩序的规划响应策略。

侧翼序列克隆方法评价

克隆已知序列的侧翼DNA区域是基因操作实验中经常面临的任务之一。自PCR技术发明以来,以其为基础克隆侧翼序列的方法不断开发,如反向PCR(inversePCR)、捕捉PCR(capturePCR)、VectorettePCR、抑制PCR(suppressionPCR)、T接头PCR(T-linkerPCR)、多功能接头PCR(versatilecassettePCR)、AluPCR、热不对称交错PCR(thermalasymmetricinterlacedPCR)和DNA步行—复性控制引物(DNAwalking-an-nealingcontrolprimerTM)等。本文对上述方法的原理进行了简要的概括和总结,据此将其归为三大策略,即连接成环PCR、外源接头介导PCR和半随机引物PCR。对不同的策略和同一策略中不同的方法的优缺点亦进行了比较,进而讨论和展望了它们的主要应用领域和潜力,以期对实际操作起到借鉴作用。

甘蓝型油菜隐性细胞核雄性不育系9012AB遗传模式新释

通过对甘蓝型油菜隐性细胞核雄性不育系9012AB及其临保系T45与来源不同的几个自交系和常规品种杂交和测交后代的遗传分析,提出了隐性细胞核雄性不育系9012AB的新遗传模式,即育性受2对育性基因Ms3和Rf控制。其中Ms3有2个等位基因,Ms3为野生型显性可育基因,ms3为隐性不育基因;Rf位点存在3个复等位基因,Rfc为野生型可育基因,Rfa为突变恢复型可育基因,而Rfb为突变不育基因,三者的显隐性关系为Rfa>Rfb>Rfc。按照这一遗传模式,9012AB可育株基因型为Ms3ms3RfbRfb,不育株基因型为ms3ms3RfbRfb;临保系基因型为ms3ms3RfcRfc;恢复系基因型为Ms3Ms3__或__RfaRfa。

GOX-CP4EPSP转化甘蓝型油菜的抗草甘膦研究

利用Genome walking方法在孟山都抗农达油菜(Brassica napus L.)中克隆了GOX-CP4EPSP双顺反子结构。利用农杆菌介导的遗传转化方法将PCAMBIA-GOX-CP4EPSP植物双元表达载体转化甘蓝型油菜Pol CMS恢复系"7-5"获得转基因植株。在田间对转基因植株喷施400倍的农达(41%草甘膦异丙胺盐),所有的转基因家系都能存活,而非转基因Pol CMS恢复系"7-5"全部死亡。在转基因植株叶片中能够检测到GOX和CP4EPSP基因的表达。对转基因T1代3个家系在60 mg/L草甘膦培养基上的发芽试验以及GUS染色分析表明抗草甘膦的单株能表达与GOX-CP4EPSP共转化的GUS蛋白质,而对草甘膦敏感的单株和野生型对照植株都不能表达GUS蛋白质。鉴于GOX-CP4EPSP双顺反子在转基因油菜中的有效性和稳定性,可以作为双子叶植物遗传转化的筛选标记。

一种简化的油菜杂交F_1种子的生产方法

安全有效的制种方法是油菜杂交种应用的关键。通过回交转育获得抗(耐)磺酰脲类除草剂的自交不亲和系,将其作为杂交种父本。父本因其具有自交不亲和特性,自交不结实;因其具有抗(耐)磺酰脲类除草剂特性,在用磺酰脲类除草剂进行母本化学杀雄时,不受化学杀雄剂影响。因此,可以将父本与不育系或者化学杀雄的母本材料混合播种,实现杂交种父、母本的混播混收。通过本文提出的杂交制种方法,只要选育出兼有抗(耐)磺酰脲类除草剂和自交不亲和特性的父本,即可进行杂交种的快速组配。该方法将父、母本混播混收,操作简单,节约了劳动成本,提高了杂交种制种效率。

转Bt基因油菜的抗虫性分析

利用农杆菌介导的遗传转化分别将Cry1C和Cry2A的2个单价Bt基因转入油菜(Brassica napus L.),以两个纯合的转基因抗虫油菜为亲本,通过有性杂交的方法将不同Bt基因聚合,培育双价Bt抗虫油菜,并对其抗虫性和种子品质性状进行评价。结果表明,Cry1C、Cry2A在聚合后均能稳定表达,和单价Cry1C转基因植株相比,双价株系中蛋白质含量明显降低,以Cry2A为母本的聚合株系蛋白质含量降低更多,Cry1C在遗传上存在母本效应。室内接种小菜蛾二龄幼虫结果显示,转化单价和双价聚合Bt基因的抗虫性增强,其中转化单价Cry1C的抗虫性优于双价聚合Bt基因和单价Cry2A基因的转基因植株。玻璃温室栽培转基因植株,单价Bt和双价聚合Bt基因的转基因植株能生存而非转基因植株受到严重虫害而死亡。对抗性优良的单价和双价聚合的转基因植株种子品质测定发现,与未受到虫害的受体材料双低优良恢复系7-5的含油量和硫苷含量差异不显著,从而达到抗性改良的目的。

BnA7HSP70分子伴侣结合蛋白超表达能够提高甘蓝型油菜耐旱性

分子伴侣结合蛋白广泛参与植物生长发育过程,在逆境下能够保护植物细胞免受胁迫。在甘蓝型油菜中超表达油菜含有HSP70热激蛋白结构域的分子伴侣基因BnA7HSP70,所得到的转基因植株在缺水条件下延缓萎蔫。通过生理生化实验证明,干旱条件下转基因植株有着更高的相对含水量、更强的渗透调节能力和较低的脂质膜过氧化性。另外,转基因植株的幼苗在萌发期表现出对糖基化酶抑制剂衣霉素处理的耐受性。Evans blue染色实验证明,转基因植株逆境下叶片死亡细胞数目比非转基因植株减少,叶片衰老相关标记基因Bn CNX1在转基因植株中下调表达证明,超表达BnA7HSP70基因所介导的途径能够减轻逆境胁迫下的植株衰老,保持叶片持绿性。在转基因植株中内质网和渗透胁迫产生的细胞死亡标记基因N-Rich蛋白Bn NRP延迟表达证明,在油菜中增强BnA7HSP70基因的表达能够缓解未折叠蛋白途径(unfold protein response,UPR)和NRP(N-rich pathway)途径介导的叶片黄萎,并降低油菜叶片失绿的标记基因BnLSC222和BnLSC54的表达。研究结果表明,在油菜中超表达BnA7HSP70基因能够提高植株在干旱条件下内质网胁迫的耐受性。

分子标记辅助选育甘蓝型油菜高油酸pol TCMS不育两用系及其恢复系

高油酸油菜的食用品质、营养价值、贮存和加工品质较高,在食用、工业和药用等领域都发挥重要的作用。为获得高油酸油菜不育系和恢复系,以高油酸油菜J-3111为供体亲本,采用回交转育与分子标记辅助选择相结合的育种策略,将高油酸优良等位基因(fad2基因)导入到甘蓝型油菜波里马细胞质温敏雄性不育(pol TCMS)两用系616A及其恢复系L-135R中。结果表明:改良株系油酸含量最高可达75.18%;同时,改良株系在角果长度、每角果粒数和千粒重等产量性状与轮回亲本无显著差异。此外,利用重测序数据开发了油酸含量调控位点连锁的In‐Del标记。由此本研究获得了甘蓝型油菜高油酸pol TCMS不育两用系及其恢复系,为培育高产高油酸油菜新品种奠定了基础。

甘蓝型油菜隐性细胞核雄性不育上位抑制基因(esp)的分子标记开发

9012AB是甘蓝型油菜隐性上位细胞核雄性不育两型系,其育性受2对隐性重叠不育基因(ms3ms3ms4ms4)和1对隐性上位抑制基因(espesp)互作控制。为提高其不育系及同型临保系的选育效率,本研究以9012B和T45为基本材料,构建分离群体,鉴定与esp基因紧密连锁的AFLP标记。筛选了1 024对引物组合,鉴定出5个与esp相引相连锁的AFLP标记(L1、L2、L3、L4和L5),2个与esp相斥相连锁的AFLP标记(L6和L7)。所有标记位于esp位点的一侧,L6和L7与Esp基因共分离。其中,L1、L6和L7转化成SCAR标记SCL1、SCL2和WSCL3。在20个基因型已知的验证群体中检测,SCL1、SCL2和WSCL3的准确率分别为90%、100%和100%。结果表明三个SCAR标记可用于9012AB的分子标记辅助选择。

三个油菜F1组合小孢子培养及双单倍体结实性分析

为了研究不同油菜(Brassica napus L.)基因型小孢子培养试验中不同浓度秋水仙碱和氟乐林加倍剂对不同基因型材料小孢子再生、加倍率以及成株结实性的影响,选取3个遗传背景不同的F1杂交组合,利用秋水仙碱或氟乐林处理小孢子细胞以及对从小孢子直接再生的植株根系进行秋水仙碱浸泡处理,采用流式细胞仪(FCM)检测不同处理方式下小孢子成苗的倍性水平,并对双单倍体植株开展结实性考察分析。结果表明,3个F1组合的小孢子细胞经过85 mg/L秋水仙碱处理后得到的再生苗数目最多,并且所得到的双单倍体植株的数目最多。不同浓度的氟乐林加倍剂处理试验显示,10μmol/L氟乐林处理小孢子后获得双单倍体相比其他浓度氟乐林处理后的数目多。3个F1组合的小孢子胚在4℃处理10 d后能够显著提高胚的一次成苗率。对3个F1组合的小孢子自然加倍和加倍剂处理后获得的DH群体的结实性考察结果显示,自然加倍获得的双单倍体植株的平均角果长、平均每角果粒数和平均千粒重与不同浓度秋水仙碱或者氟乐林处理后获得的双单倍体无显著差异。

甘蓝型油菜小孢子培养子叶形胚发育成苗研究

甘蓝型油菜小孢子细胞诱导胚状体以子叶胚和非子叶胚如球形胚、心型胚和类似于胚的结构形态存在。子叶胚在成苗培养基上能够快速生长成植株,但是非子叶胚难以一次成苗,容易褐化死亡,因此减少非子叶状胚、培育高质量子叶胚是提高油菜小孢子再生成植株效率的关键步骤。为了提高甘蓝型油菜小孢子培养过程中诱导子叶胚的数目,对3个甘蓝型油菜品系分离得到的小孢子细胞在25℃下暗培养2周,之后转移到固液双层培养基上培养。通过对摇床的振荡周期、培养温度、固液双层培养基中活性炭的浓度以及6-BA不同梯度的处理,分析诱导子叶胚和非子叶胚发生的数目。结果显示,3个品系小孢子细胞在固液双层培养基上诱导得到的子叶胚数目显著高于液体培养基上诱导发生的数目。小孢子细胞在固液双层培养基上振荡培养1周所得子叶胚数目显著增加。降低小孢子培养温度至23℃,出胚总数和对照差异不显著,但子叶胚的数目显著增加。在固液双层培养基中的下层固体培养基中加入0.1%活性炭和0.25 mg/L 6-BA能够有效提高子叶胚的数目。此外,相比前人只用液体培养基培养的方法,本试验建立了两步培养方法(先液体培养后固-液双层培养)能有效获得子叶胚,从而快速生成植株,提高了甘蓝型油菜小孢子培养技术创制育种资源的效率。

甘蓝型油菜杂交种圣光168父本根肿病抗性的遗传改良与应用

为培育优良的抗根肿病油菜品种,以华双5R和华油杂62R(分别携带抗根肿病位点PbBa8.1和CRb)为供体亲本,以圣光168的父本Y522R为轮回亲本,通过回交与分子辅助育种相结合,将PbBa8.1和CRb导入到Y522R中,选育出遗传背景回复率均达90%以上,且分别携带PbBa8.1、CRb和^(PbBa8.1+CRb)抗病位点的近等基因系Y522R^(PbBa8.1)、Y522R^(CRb)、Y522R^(PbBa8.1+CRb),并在此基础上与圣光168母本RG430A配制了具有根肿病抗性的改良杂交种圣光168CR^(PbBa8.1)、圣光168CRCRb和圣光168CR^(PbBa8.1+CRb)。利用我国根肿菌4号优势生理小种,对改良株系及杂交种进行苗期根肿病抗性鉴定,结果表明:Y522R^(PbBa8.1+CRb)和Y522R^(CRb)改良株系及其改良杂交种圣光168CR^(CRb)和圣光168CR^(PbBa8.1+CRb)对4号生理小种具有免疫抗性;Y522R^(PbBa8.1)改良株系及其改良杂交种圣光168CR^(PbBa8.1)对4号生理小种表现为感病,但显著低于对照Y522R及圣光168。农艺性状考察结果表明,Y522R改良株系及其改良杂交种的开花期、株高、有效分枝数、角果长、每角果粒数和千粒重都与对照无显著性差异,说明这些改良杂交种可作为重要的抗根肿病油菜资源。

甘蓝型油菜抗草甘膦基因遗传转化及抗性鉴定

为自主研发抗除草剂的甘蓝型油菜,从细菌(Isotericola variabilis)中克隆I.variabilis-EPSPS*基因,使油菜产生草甘膦抗性。通过农杆菌介导法将I.variabilis-EPSPS*转入甘蓝型油菜自交系育127,获得转I.variabilis-EP⁃SPS*基因单株E_(1)。草甘膦耐受性结果表明,转I.variabilis-EPSPS*基因T_(1)代在不同浓度草甘膦的培养基中能够正常生长,而非转基因对照生长严重受阻。I.variabilis-EPSPS*成功整合于油菜基因组并可稳定遗传,草甘膦处理后表达量增加,而且在草甘膦浓度改变时仍保持稳定表达。在温室用41%草甘膦异丙胺盐商品制剂(农达)600倍稀释液(1/3田间生产推荐中剂量)处理转I.variabilis-EPSPS*基因E_(1)的T_(1)植株,体内莽草酸累计量远低于非转基因对照。通过对角果长、每角果粒数和千粒重等农艺性状考察发现,转基因植株和对照相比无显著性差异。田间喷施农达400倍液(1/2田间生产推荐中剂量),发现转基因E_(1)T_(1)植株正常生长而对照全部死亡。鉴于I.variabilis-EPSPS*基因在转基因油菜中能够稳定遗传并赋予了油菜草甘膦除草剂抗性,认为该抗草甘膦转基因油菜是一份新种质。

甘蓝型油菜新品系的抗裂角性筛选与相关性状分析

甘蓝型油菜(Brassica napus L.)的裂角落粒严重影响油菜的产量和机械适收性。利用改进后的随机碰撞法对122份甘蓝型油菜的自交系和杂交组合进行抗裂角性评价,发现抗裂角指数(Shatter resistant index,SRI)大于0.60的品系占4.1%。分析抗裂角指数(SRI)与角果长、宽、果喙的相关性,发现抗裂角指数与角果长和果皮厚呈极显著正相关,且相关系数较高。结合种子的品质性状分析,共筛选了3份品质性状优良且抗裂角性强的甘蓝型油菜新品系早熟圣光168、E-7039和E-7089。

转化Ospgip1改良甘蓝型油菜的菌核病抗性

通过农杆菌介导法,将水稻抗病基因Ospgip1成功转入甘蓝型油菜7-5、P61-5和T45中,获得了转基因阳性单株。对转基因植株T1进行PCR检测确定阳性单株,再利用RT-PCR、Real-time PCR分析阳性单株苗期叶片中Ospgip1基因的表达量,并对转基因植株进行苗期和成株期的抗菌核病性鉴定。T1中37个株系2 000株阳性单株的RT-PCR、Real-time PCR分析结果表明,Ospgip1已在转基因植株后代中表达。转基因植株的抗菌核病性鉴定结果显示,T1转基因植株苗期叶片Ospgip1表达量与其相应的叶片菌斑面积呈显著负相关性;其中16个株系的苗期平均菌斑面积显著小于对照,成株期21个转基因株系菌斑的平均长度小于对照。

种子学技能竞赛的实践与思考

开展学科技能竞赛可以提高学生专业认知度,提升综合素质及激发创新思维。该文详细介绍了2019年华中农业大学成功举办第一届种子解剖大赛的组织实施过程,通过赛后总结分析了技能竞赛折射出的问题,并提出有效建议,旨在让技能竞赛真正成为促进创新人才培养的有效实践教学途径。

基于UPLC-MS/MS技术的野生及栽培韭菜籽的代谢组学研究

多星韭为贵州省赫章县喀斯特地貌区重要的野生植物资源之一,具有较高的开发利用价值。为分析野生多星韭(Allium wallichii)籽与栽培韭菜(A.tuberosum)籽代谢产物差异及其通路,该研究利用UPLC-MS/MS物质分离鉴定技术,对2种韭籽化学成分进行广泛靶向代谢组学分析。结果表明:(1)共检测到782种代谢产物。(2)主成分分析(PCA)显示样本间存在差异,正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)共筛选出12类显著变化(P<0.05,VIP≥1)的差异代谢物,涉及492种,其中上调和下调幅度在前20的代谢物包括黄酮、甾体皂苷、黄酮醇、酚酸类、异黄酮、游离脂肪酸、三萜皂苷、生物碱、吲哚类生物碱、氨基酸及其衍生物等。(3)KEGG注释到84条差异代谢通路,其中差异代谢物显著富集(P<0.01)通路4条,此外还构建了未注释到的显著差异代谢物甾体皂苷的生物合成通路。该研究结果为韭籽有效成分代谢途径解析及药理活性物质研究提供了参考,也为赫章县野生多星韭的开发保护与多元化利用提供了新思路。

单倍体诱导创建二倍体技术在油菜遗传育种中的研究进展

单倍体诱导创建二倍体的技术体系主要包括2种类型。(1)对植物中雄性或者雌性生殖器官进行培养获得具有单套染色体组的组织,经过天然或者加倍剂处理获得二倍体;(2)对CENH3基因进行修饰获得单倍体诱导系,利用单倍体诱导系与不同材料杂交获得后者的单倍体,进而加倍成二倍体。在油菜中应用最广泛的单倍体诱导创建二倍体植株的技术是小孢子培养方法,其过程受到3个因素的影响,分别为小孢子胚发生能力、小孢子天然加倍和加倍剂处理后的加倍效率、从胚再生成完整植株的能力。经过多年研究,在油菜中建立的小孢子诱导创建二倍体的技术为油菜遗传育种研究提供了重要的技术支持。小孢子和小孢子培养得到的胚均能用于创造突变体及遗传转化试验。通过遗传学方法定位了决定油菜小孢子胚发生、天然加倍以及胚状体直接成苗的数量性状基因座(QTLs),可在不同群体中验证候选基因。深入挖掘调控小孢子胚发生和再生成苗的分子机制,分析胚性细胞发育的转变、起始细胞的分化以及胚形态发生的基因调控网络,进而为理解油菜单倍体诱导以及二倍体发生的作用机制提供依据。随着植物单倍体诱导发生的分子机制被逐步揭示,在油菜中对与拟南芥染色体减数分裂相关的同源基因进行修饰能够获得单倍体诱导系,将其与待改良的父母本进行杂交可快速获得具有不同亲本背景的单倍体,经过加倍剂处理可快速获得纯系,单倍体诱导技术能够用于反向育种研究以及品种的遗传改良。