生物炭与氮肥共施对甘蔗产量和糖分质量的影响

【目的】探求生物炭对大田新植甘蔗生长的效应,从而为甘蔗生产上应用生物炭和制定氮肥高效管理提供理论基础。【方法】试验以甘蔗品种‘GT11’和‘B8’为材料,设置低氮N 120 kg/hm^(2)和高氮N 600 kg/hm^(2)2个氮水平,生物炭C0、C10和C20 t/hm^(2)3个水平,调查测定炭氮配施对甘蔗农艺生长、氮积累量和氮利用率及产量构成因素的影响。【结果】生物炭可适当增加甘蔗出苗率、分蘖率和株高,生物炭虽对产量增加无明显效应,但能够提高甘蔗糖分0.19%~0.82%,从而使产糖量增加了1.93%~10.77%。高炭处理下甘蔗氮累积量增加了0.41%~4.74%,但对氮利用率未起到显著提高作用。【结论】生物炭对新植甘蔗的分蘖、氮累积量及糖度累积起到了一定的促进作用,但这种效应因品种而异,氮在其中的作用大于生物炭的作用。

桂糖42号胚性愈伤组织高效诱导及相关内源激素的动态变化

以优良甘蔗品种桂糖42号心叶为外植体,以MS为基本培养基,探究不同浓度2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)及营养成分[水解酪蛋白(CH)和椰汁(CW)]对甘蔗胚性愈伤组织诱导效果的影响,优化甘蔗胚性愈伤组织诱导培养基;测定诱导胚性愈伤组织发生过程中不同组织样品的4种激素[玉米素核苷(ZR)、赤霉素(GA3)、生长素(IAA)和脱落酸(ABA)]含量。结果表明,甘蔗心叶在添加3.0 mg/L 2,4-D的MS培养基中其愈伤组织诱导率达93.33%,第一代愈伤组织转接于添加3.0 mg/L 2,4-D和100.0 mL/LCW的MS培养基,其胚性愈伤组织诱导率达83.33%;在甘蔗胚性愈伤组织诱导过程中,内源激素ZR和GA3含量呈下降趋势,IAA和ABA含量呈上升趋势,胚性愈伤组织与非胚性愈伤组织间的4种激素含量均存在显著差异(P<0.05),其中,胚性愈伤组织的GA3含量是非胚性愈伤组织的1.77倍。本研究将甘蔗愈伤组织诱导培养基优化为MS+3.0 mg/L 2,4-D,继代培养基优化为MS+3.0 mg/L 2,4-D+100.0 mL/LCW,并初步揭示甘蔗胚性愈伤组织诱导过程中内源激素含量的变化规律,可作为甘蔗优质胚性愈伤组织培养的参考依据。

低温胁迫对木薯腋芽部分生理指标的影响

以木薯品种南植199种茎为材料,以常温25℃为对照,研究在持续10℃与4℃低温胁迫以及卸除低温胁迫后木薯腋芽中丙二醛、可溶性淀粉、蛋白质、游离氨基酸含量以及保护酶活性等生理生化变化。结果表明:木薯腋芽中丙二醛含量随着处理时间延长逐渐增加,尤其对照均较之低温处理的高。在处理后120 h,低温处理与对照一样,其可溶性淀粉、可溶性蛋白质与游离氨基酸含量、POD总活性、SOD活性都有所下降。而在卸除低温处理后,低温处理的可溶性淀粉、蛋白质与游离氨基酸含量、POD总活性、SOD活性均升高,尤其是低温处理的可溶性蛋白质含量与POD总活性、SOD活性均比对照的高,达到极显著差异。表明适宜低温有利于木薯种茎的保存。

甘蔗B家族蔗糖磷酸合成酶基因SofSPSB的克隆及原核表达

【目的】克隆甘蔗B家族SofSPSB基因并进行原核表达,为进一步研究甘蔗SPS酶学特性及SPS活性调控机制奠定基础。【方法】在进化分析的基础上,通过同源克隆获得甘蔗SofSPSB基因部分序列,再结合RACE技术获得全长cDNA序列。扩增SofSPSB基因ORF并连到原核表达载体pETBlue-2上,导入大肠杆菌BL21(DE3)中表达。【结果】通过比对B家族中进化关系很近的玉米(Zea mays)ZmSPS1和水稻(Oryza sativa)OsSPS1基因序列,并在保守区设计一对引物扩增获得甘蔗B家族SPS基因(SofSPSB)2330bp序列。结合5'-RACE和3'-RACE技术获得3481 bp SofSPSB基因全长cDNA序列,该序列包含一个3225bp的开放阅读框(ORF);起始密码子(ATG)位于转录起始位点后56bp处,终止密码子(TGA)后有一段201bp的非编码序列,并带有真核生物典型的polyA尾巴;编码1074个氨基酸,SofSPSB与Zm-SPS1、OsSPS1的核苷酸序列同源性分别为94.7%和81.3%,氨基酸序列同源性分别为96.0%和83.9%;其理论分子量Mw=118.96kDa,等电点pI=6.30。经原核表达后纯化获得带6×His标签的融合蛋白。【结论】克隆获得甘蔗B家族Sof-SPSB基因全长cDNA序列,成功构建了SofSPSB基因原核表达载体,使其在大肠杆菌BL21(DE3)中表达。

甘蔗各家族SPS基因表达特性分析

【目的】通过时空表达特性分析,初步推测甘蔗各家族蔗糖磷酸合成酶（SPS）基因在甘蔗蔗糖积累途径中的功能,为研究甘蔗各家族SPS基因的生物学功能奠定基础。【方法】采用荧光定量PCR分析甘蔗4个家族SPS基因在高、中、低糖甘蔗品种未成熟叶片、成熟叶片和茎中的时空表达特性。【结果】在甘蔗伸长期、蔗糖积累前期和蔗糖积累后期,Sof SPSDⅢ基因在所有甘蔗品种的未成熟叶片、成熟叶片和茎中均高水平稳定表达,相对表达量在5.3-8.1;Sof SPSB基因在成熟叶片中几乎不表达,而以茎中表达量最高。在伸长期,Sof SPSC和Sof SPSA基因表达较强,相对表达量分别为7.3-14.2和1.5-4.4;在蔗糖积累前期,Sof SPSC基因表达稍有降低,但仍处于较高水平,相对表达量达为4.6-8.9,而Sof SPSA基因表达加强,相对表达量达3.8-6.9;在蔗糖积累后期,Sof SPSC基因在成熟叶片中的表达量比蔗糖积累前期下降4.0-7.2倍,且均比未成熟叶和茎中下降约6.0倍,而Sof SPSA基因在不同组织中的表达量比蔗糖积累前期下降1.8-5.7倍。各家族SPS基因在不同糖分甘蔗品种间的表达趋势一致。【结论】甘蔗D家族SPS基因维持甘蔗蔗糖合成的基本功能,通过调控C、A家族SPS基因的表达来调控蔗糖合成的强度,B家族SPS基因不参与甘蔗源叶中蔗糖合成而参与蔗糖的积累与利用。

甘蔗DⅢ家族蔗糖磷酸合成酶基因SofSPSDⅢ克隆及其hpRNA载体构建

【目的】克隆甘蔗DⅢ家族SofSPSDⅢ基因并构建其hpRNA表达载体,为研究该基因生物学功能奠定基础。【方法】通过同源克隆获得甘蔗SofSPSDⅢ基因部分序列,利用RACE技术获得其全长cDNA。扩增SofSPSDⅢ目的基因约500 bp序列,利用中间载体pHANNIBAL构建该片段的hpRNA结构,然后用Not Ⅰ将整个hpRNA结构切下,克隆到双元植物表达载体pART27上,构建该基因的hpRNA表达载体。【结果】通过同源克隆和RACE技术获得SofSPSDⅢ基因全长cDNA序列,该基因全长3252 bp,5′端UTR长度59 bp,3′端UTR长度292 bp,开放阅读框(ORF)长度2895 bp,带有真核生物典型的poly(A)尾巴(GenBank登录号:HQ117935)。该基因编码蛋白含有964个氨基酸,理论分子量108.03kDa,等电点pI=6.66;SofSPSDⅢ与SoSPS2、SbSPS和TaSPS9的氨基酸序列同源性分别为99.0%、98.9%和90.0%。构建获得SofSPSDⅢ基因的hpRNA载体pART-DⅢ-Ri。【结论】成功克隆甘蔗DⅢ家族SofSPSDⅢ基因并构建基hpRNA载体,可为下一步沉默该基因、进而解析该基因的生物学功能奠定基础。

基于CGE技术的甘蔗SSR-PCR反应体系优化

【目的】优化基于毛细管凝胶电泳（CGE）技术的甘蔗SSR-PCR反应体系,为甘蔗遗传多样性和亲缘关系研究、分子辅助育种及遗传图谱构建提供技术支持。【方法】基于CGE技术,采用正交试验设计,选择dNTPs浓度、DNA聚合酶量、引物浓度和DNA模板量为考察因素进行优化,确定最佳SSR-PCR反应体系,并用于8个甘蔗种质资源材料的遗传多样性分析。【结果】最佳SSR-PCR反应体系（20μL）：dNTPs浓度0.15 mmol/L,DNA聚合酶1.5U,引物浓度0.50μmol/L,DNA模板量25 ng。利用该体系对8份来自不同国家地域的甘蔗种质材料进行遗传多样性分析,发现8对SSR引物共扩增出101个片段,其中多态性片段为93个,多态性比率为92.1%。聚类分析结果表明,参试材料间的遗传相似性系数为0.521-0.871,在相似性系数为0.614处,所有参试材料可分为两大类,3份国外种质材料PINDAR、CP72-1210、CP84-1198与ROC20、GT69-156聚为一类;而ROC26、GT02-237和GT97-69聚为另一类。【结论】基于CGE技术的SSR-PCR反应体系检测结果稳定,重复性好,适用于甘蔗的遗传分析及遗传作图。

一种适用于甘蔗SSR-PCR的DNA快速提取方法

以不同甘蔗品种幼苗期幼嫩叶片为材料,以改良SDS法和DNA快速提取法对甘蔗基因组DNA进行提取,并以SSR-PCR检测比较两者的扩增效果。结果表明,两种方法提取获得的基因组DNA条带基本一致,条带较为清晰,重复性好且稳定,均可满足SSR-PCR扩增的需要。但DNA快速提取法简化了SDS改良法,具有高通量、操作方便、简单、快速、成本低、DNA存放时间较长等优点,能在较短时间内完成大量样品的DNA提取。

广西不同种源银杏种子的性状变异分析

[目的]为银杏雌株的分类提供依据。[方法]以广西9个银杏品种为材料,每品种随机选100粒种子,测定种子的外形指标及可溶性糖和可溶性蛋白含量,分析9个品种种子性状的变异规律。[结果]各品种银杏种子指标由大到小依次为可溶性蛋白含量>可溶性糖含量>单核重>核型系数>核长>核宽>核厚;银杏的生理性状变异较大,形状变异较小;方差分析结果表明,所测性状在9个品种间都存在显著差异;旋转分析结果表明,3个公因子的累积贡献率为93.253%,第1公因子反映了银杏种子的核宽、核厚、单核重,第2公因子反映了银杏种子的核长、核型系数;第3个公因子反映了银杏种子的生理指标。[结论]将银杏种子性状转化为独立指标可简化分析难度,增加分析的可靠性。

桂北地区主栽甘蔗品种（系）的蔗糖分变化及相关分析

文章分析了桂北生态和生产条件下6个主栽甘蔗品种(系)一年新植、一年宿根每年10月至翌年3月的蔗糖分变化情况,并对各月蔗糖分和平均蔗糖分,以及11月蔗糖分与最高蔗糖分及最大退糖值进行相关分析。结果表明:大多数甘蔗品种(系)的成熟高峰期在12、1月份,大多数甘蔗品种(系)1~2月份开始退糖;各月份的蔗糖分与平均蔗糖分均呈显著正相关;11月和12月蔗糖分越高,则平均蔗糖分越高;晚熟与蔗糖低是相关联的,晚熟的品种其蔗糖分偏低;甘蔗品种退糖值的大小与早熟没有必然联系。

五个甘蔗品种(系)的生长性能及相关性分析

为研究桂糖系列甘蔗新品种的农艺特征,该研究以桂糖42号、桂糖07-1141、桂糖06-2081、桂糖07-108和新台糖22号为实验材料,测量每个品种(系)的出苗率、分蘖率、发株率、株高、茎径、单茎重和有效茎数等农艺指标,比较品种(系)间的差异,并进行各指标间的相关分析。结果表明:桂糖42号的单茎重显著高于其他品种,其次为桂糖06-2081、新台糖22号和桂糖07-108中等,桂糖07-1141单茎重最小。五个甘蔗品种(系)的有效茎数为桂糖07-108>桂糖42号>新台糖22号>桂糖06-2081>桂糖07-1141,彼此间均呈显著性差异。相关分析结果表明,桂糖42号的单茎重与株高、茎径等正相关,有效茎数与出苗率为正相关关系;桂糖07-1141的单茎重与发株率、株高显著正相关,有效茎数与出苗率、分蘖率等正相关;桂糖06-2081的单茎重与株高极显著正相关,有效茎数与茎径极显著正相关;桂糖07-108的单茎重与株高、茎径等呈正相关,有效茎数则与发株率、单茎重呈正相关;新台糖22号的单茎重与分蘖率极显著正相关,有效茎数与发株率极显著正相关。

植物蔗糖合成酶基因研究进展

蔗糖合成酶(sucrose synthase,SuSy)是植物体内参与蔗糖代谢的关键酶之一。SuSy基因不仅影响作物产量和淀粉含量,与植物品质相关,还参与植物非生物胁迫过程。进化分析表明,高等植物SuSy基因分为三种类型(Group):SUSⅠ、SUSⅡ和SUSⅢ,SUSⅠ又可分为单子叶组(Monocot SUSⅠ)和双子叶组(Dicot SUSⅠ),甘蔗中的5个SuSy基因也被分为三组。同一植物中不同类型SuSy基因的表达具有发育和组织器官特异性,功能也有特异性。许多试验证明蔗糖能够调节SuSy的活性,光也能影响SuSy基因的表达。转基因研究表明,SuSy基因可以调节库强度、影响植株生长和发育。本研究全面总结国内外在植物蔗糖合成酶基因研究方面的进展,并提出问题与研究展望,为进一步研究利用植物SuSy基因改良作物品种提供参考。

农杆菌介导甘蔗愈伤组织遗传转化体系的优化

以甘蔗胚性愈伤组织为材料,对愈伤组织增殖、分化、幼苗生根的最适抗生素(Km)浓度进行筛选,并对影响农杆菌介导的甘蔗遗传转化因素:预培养时间、侵染时间和共培养时间等进行了研究。最后确立了甘蔗愈伤组织增殖、分化及幼苗生根三个阶段的最适抗生素(Km)浓度分别为300 mg/L,40 mg/L,20 mg/L。确定了农杆菌浸染的预培养时间、侵染时间和共培养时间分别为4d,30min,4d。PCR检测表明,61.6%的抗性植株可扩增出预期的片段,表明外源基因已经整合到甘蔗基因组中。为进一步的甘蔗基因功能验证及转基因研究提供良好的技术支撑。

植物蔗糖磷酸合成酶研究进展

蔗糖磷酸合成酶(Sucrose Phosphate Synthase,以下简称SPS)是植物体内控制蔗糖合成的关键酶。植物体内蔗糖的积累与SPS活性正相关,SPS还参与植物的生长和产量形成,并在植物的抗逆过程中起重要作用。高等植物中至少存在A、B、C三个家族的SPS,而禾本科植物至少存在A、B、C、DIII和DIV五个家族的SPS。不同植物体内不同家族的SPS基因的表达特性不同,它们所发挥的功能也存在差异。SPS的活性在基因表达调控和SPS蛋白磷酸化共价修饰作用两个层面受到植物生长发育、光照、代谢产物、外源物质如激素和糖类等多种因素的复杂调控。转基因研究表明,转SPS基因是提高作物产量和品质、增强作物抗逆性的有效途径,值得深入研究。全面总结了国内外在植物蔗糖磷酸合成酶方面的研究进展,并提出问题与研究展望,期望为进一步研究并利用植物SPS基因改良作物品种提供参考。

生长前期甘蔗叶片糖分含量及蔗糖磷酸合成酶基因表达分析

本研究比较高糖(GT28,ROC22)、中糖(YT71-210)和低糖(GT86-877)基因型甘蔗生长前期叶片中的糖分含量、叶绿素含量、蔗糖代谢相关酶活性及SPS家族基因的表达水平,以探究不同甘蔗基因型生长前期的蔗糖代谢情况,为全面了解甘蔗整个生命周期的蔗糖代谢机制提供依据。结果表明,各甘蔗基因型蔗糖代谢指标与茎中糖分含量有一致性,均呈现高糖品种>中糖品种>低糖品种趋势。SofSPSA基因家族在甘蔗苗期的叶片蔗糖积累过程中mRNA水平的表达量较低,B、C、D家族基因相对表达水平较高。甘蔗的高、低糖基因型与叶片蔗糖代谢相关酶活性有着密切关系,并影响糖分积累。与低糖品种相比,高糖品种甘蔗叶片的叶绿素含量、SP家族基因的表达水平、糖分含量及蔗糖代谢相关酶活性相对较高,表明高糖品种甘蔗叶片蔗糖代谢水平更加活跃。