棉花多胺HPLC的测定方法优化及其在体细胞胚胎发生过程中的变化规律

利用HPLC法测定棉花组织培养物中的多胺含量,以棉花品种新陆早33号愈伤组织为材料进行多胺含量的测定,结果表明：冰浴浸提时间及衍生反应时间优化后,可将内源腐胺（Putrescine,Put）、亚精胺（Spermidine,Spd）、精胺（Spermine,Spm）在15min完全分离并定量测定,线性关系良好（r＞0.99）,回收率高（96.8％～103.1％）;建立了棉花多胺HPLC测定方法.利用该方法对棉花体细胞胚胎发生各时期培养物进行多胺含量测定,结果显示胚性愈伤组织形成后多胺含量显著上升,且腐胺与亚精胺和精胺的比例随着体细胞胚胎发生持续下降,表明非胚性细胞向胚性细胞转化过程中,二胺（腐胺）不断向三胺（亚精胺）和四胺（精胺）转化,特别是在胚状体形成期,亚精胺和精胺的积累显著增加,初步揭示了棉花体细胞胚胎发生过程中多胺的变化规律.

切花多头菊品种茎枝数量性状比较与因子分析

以20个切花多头菊品种为试材,采用统计分析方法,研究了11个茎枝数量性状的相关性和品种间差异,并采用标准化后的因子分析结果对供试品种茎枝数量性状进行评价,以期为切花多头菊的品种选择提供参考依据。结果表明:供试品种的11个数量性状指标变异系数在8.93%~26.83%,品种间茎枝性状差异主要体现在栽培时期的株高、茎粗、叶片数、花蕾大小与数量,以及采收时期切花枝的花序总长、节间长和花枝粗等性状,11个数量性状之间有极显著相关性。利用因子分析方法提取出3个因子,根据对应指标分别命名为F1长度、F2数量、F3粗度,方差解释率分别为30.51%、29.58%和19.41%。权重较高的指标为开放花头数、花枝粗,权重值分别为10.46%和10.32%。根据评价值结果,仅“爱之槟”“柠檬酒”“瑞丽”和“爱之黄”的综合评价等级为良好。

棉花S-腺苷蛋氨酸脱羧酶基因(GhSAMDC2/3/4)的克隆及其诱导表达分析

利用电子克隆结合RT-PCR技术克隆获得陆地棉(Gossypium hirsutum L.)S-腺苷蛋氨酸脱羧酶(S-adenosylmethionine decarboxylase,SAMDC)基因家族3个基因,分别命名为Gh SAMDC2、Gh SAMDC3和GhSAMDC4。序列分析显示,该基因c DNA包含的upstream ORF(u ORF)和main ORF(m ORF)为植物SAMDC基因特征ORF,其中m ORF长度分别为1068 bp、1110 bp和1032 bp,分别编码355、369和343个氨基酸。聚类分析表明,Gh SAMDC2/3蛋白与可可树(Theobroma cacao)SAMDC聚为一类,且Gh SAMDC2与GhSAMDC3蛋白亲缘关系最近;Gh SAMDC4与拟南芥At SAMDC4聚为一类。实时荧光定量PCR分析表明,Gh SAMDC2在茎中表达相对较高,随着纤维发育其表达量不断增加,在纤维发育后期其表达量达到最高;Gh SAMDC2/3/4在不同的胁迫条件下表现出不同的表达模式,Gh SAMDC2受低温和干旱胁迫诱导最强烈,Gh SAMDC3响应盐胁迫显著,Gh SAMDC4受ABA诱导强烈。上述结果为进一步研究棉花SAMDC基因功能奠定了一定基础。

生物质废弃物快速热解制取富氢气体的实验研究

采用管式炉对红松锯屑快速热解制取富氢气体进行了实验研究,分析了反应器温度、物料粒径和催化剂对热解产物组成的影响。结果表明高温能加快生物质快速热解进程,减少炭和焦油生成量,利于富氢气体的生成,800℃时气态产物比例可达56.9 wt.%,气态产物中H2体积分数由4.3%(500℃下)上升至17.2%,H2+CO体积分数达68.3%。小粒径能增大热解气态产物的比例,但对气态产物组成的影响很小,这可能与红松锯屑本身质地疏松有关。以与生物质直接混合方式添加的煅烧白云石能使热解产物中H2含量增加,但造成产气过程变缓,炭生成量增多,富氢气体总产量未能得到提高。

黄东海陆架区表层沉积物磁化率空间分布及其影响因素分析

沉积物磁化率已被广泛用于古气候重建，但在黄东海陆架区，其在短时间尺度气候演化中的指示意义仍不明确，原因之一是目前尚缺乏对现代沉积物磁化率空间分布特征的系统研究。本文通过测定黄东海陆架区81个点位表层沉积物的磁化率，得到该区域磁化率的空间分布特征。结果显示，黄海北部磁化率较低，与其物源主要为来自黄河／黄河故道的泥沙有关：黄海南部及东海磁化率较高，为长江口高磁化率物质输入所致；长江口以东远岸（31°～33°N，123°～125°E）的高磁化率区可能受地形控制。因此，在黄东海陆架区不同区域，磁化率反映的环境信息有所差别。本研究可为磁化率在陆架区沉积物物源分析和短时间尺度古气候重建中的应用提供依据。

两个新疆棉花品种体细胞胚胎发生的比较研究

以新疆棉区主栽品种新陆早33号和新彩棉7号为实验材料,比较不同激素组合对两者体细胞胚胎发生过程的影响,以建立高效再生体系。结果表明,新陆早33号和新彩棉7号在2,4-D+KT的激素组合下出愈率均为100%,降低2,4-D浓度有利于胚性愈伤组织的分化,分化率分别达到60.0%和7.5%;在IBA+KT的激素组合下出愈情况相对较差,分别为72.5%和85.0%;继代几次后,两个品种的胚性愈伤组织分化率可分别达到45%和55%,新陆早33号和新彩棉7号分别在DK和IK激素组合下更有利于体细胞胚胎发生过程。进一步观察发现,新彩棉7号分化形成胚状体的能力比新陆早33号更强,两品种均能在6个月内获得再生植株。再生体系的建立,为新疆棉花开展分子育种工作奠定了基础。

新陆早33号高效遗传转化体系研究

【目的】以新疆北疆棉区主栽品种新陆早33号为材料,研究不同处理条件对转基因抗性胚性愈伤组织增殖、胚状体分化以及植株再生的影响,为新疆棉花遗传转化奠定基础。【方法】以新陆早33号下胚轴为外植体,利用农杆菌介导法转化抗草甘膦基因EPSPS,通过优化培养条件以提高抗性胚性愈伤组织获得完整再生植株的能力。【结果】在胚性愈伤组织增殖阶段,培养基中KNO_3浓度为3.8g/L,继代周期为11 d有助于胚性愈伤组织快速增殖和保持良好生长状态;将凝固剂Phytagel浓度提高到4.0g/L能明显促进胚状体分化;在子叶胚生根阶段以Phytagel为凝固剂同时加入1.0 g/L的活性炭有助于壮根、减少褐化和提高正常植株比例。【结论】通过对培养条件的优化,缩短了胚状体发生的周期,并获得了大量再生植株,建立了新陆早33号的高效遗传转化体系。

新疆典型生态区不同滴灌配置小麦产量构成因子调查分析

通过调查石河子、巴州和硕、伊犁新源、阿勒泰青河、塔城额敏地区滴灌小麦产量构成因子及产量特征,旨在探明不同生态区毛管配置对滴灌小麦产量及其构成因子和穗部性状的影响,为滴灌小麦高产栽培提供理论依据。研究结果表明:在半湿润半干旱地区,1管6和1管4毛管配置模式下不同行位间小麦产量无显著性差异,在干旱区(石河子地区)无论是在1管4模式还是1管6模式下均表现出行位效应,即行1产量显著大于行2和行3;半湿润半干旱地区(巴州和硕、伊犁新源、阿勒泰青河、塔城额敏地区)灌溉充足,在关键时期适量灌水可消除行位效应;干旱区(石河子地区)降水量不足,可以通过减少毛管间距和加大灌水量来减小行位效应。

月季‘月月粉’与野蔷薇U6启动子的克隆及活性分析

【背景】U6启动子是CRISPR/Cas9基因编辑系统中驱动sgRNA转录的重要元件,而不同物种的U6启动子转录活性可能存在差异,且物种内源U6启动子相比物种外源U6启动子可能具有更高效的启动效率。迄今对蔷薇属(Rosa)植物的U6启动子少有报道,且尚未获得转录活性强于拟南芥U6的启动子。【目的】筛选转录活性更高的蔷薇属植物U6启动子,为后续月季和野蔷薇等蔷薇属植物CRISPR/Cas9基因编辑系统的优化和分子育种奠定基础。【方法】利用拟南芥保守的102 bp U6 snRNA序列,从中国古老月季‘月月粉’(Rosa chinensis Old Blush,OB)基因组中克隆相似性最高的6个OBU6启动子,从野蔷薇(R.multiflora)基因组中克隆相似性最高的7个RmU6启动子,并构建OBU6启动子和RmU6启动子分别驱动LUC和GUS报告基因的融合表达载体,利用农杆菌介导的瞬时转化法转染本氏烟草(Nicotiana benthamiana)叶片和月季‘萨曼莎’(R.Samantha)组培苗,通过双荧光素酶活性检测和GUS组织化学染色对月季和野蔷薇的启动子转录活性分别进行比较。【结果】‘月月粉’6个OBU6启动子和野蔷薇7个RmU6启动子均具有影响U6启动子转录活性的两个必要元件USE和TATA box。双荧光素酶活性检测和GUS组织化学染色结果显示,月季‘月月粉’OBU6启动子和野蔷薇RmU6启动子均具有转录活性,但OBU6启动子的转录活性均弱于拟南芥AtU6-1启动子。考虑到过长的U6启动子可能会削弱其转录活性,于是选取其中转录活性相对较高的OBU6-4进行5′端截短(1507、1076、574和187 bp),但截短后的启动子未能提高转录活性;而在野蔷薇中,成功筛选到一个长度为630 bp的RmU6-2启动子,其转录活性显著高于拟南芥AtU6-1启动子。【结论】从月季‘月月粉’中克隆得到6条U6启动子,从野蔷薇中克隆得到7条U6启动子,并筛选出一条转录活性显著高于拟南芥AtU6-1启动子的野蔷薇U6启动子RmU6-2,为构建蔷薇属植物CRISPR/Cas9基因组编辑系统提供了极具应用潜力的启动子。

腐胺促进棉花胚性愈伤组织分化的初步研究

为了利用多胺促进棉花体细胞胚胎发生,提高农杆菌介导的棉花遗传转化效率,本研究以4个陆地棉品种新陆早33号(L33)、新陆早36号(L36)、新彩棉7号(C7)、豫早1号(Y1)为试验材料,下胚轴在附加有0.1 mg/L2,4-D和0.1 mg/L KT的MSB培养基中培养4周后,分别继代到附加了1 mmol/L腐胺(Put)、1 mmol/L D-精氨酸(D-Arg)和对照的3种分化培养基中培养4周后,记录愈伤组织的增殖和分化情况。结果表明:D-Arg可以显著抑制愈伤组织增殖,4个品种都表现出严重的褐化,而附加Put则能够一定程度地促进愈伤组织的增殖。在胚性愈伤组织分化方面,D-Arg处理后L33和L36均未见分化,C7和Y1分别为对照处理的49.38%和324%;而经Put处理后,所有品种的胚性愈伤组织分化率均表现为提高,其中Y1和L33的胚性愈伤组织分化率提高了3倍多。此外,内源多胺含量测定发现,施加外源腐胺和D-Arg之后愈伤组织的多胺含量发生明显变化,可能与后期胚性愈伤组织分化有关。因此,多胺在促进棉花胚性愈伤组织分化方面发挥重要作用。

棉花多胺氧化酶基因(GhPAO3)的克隆及表达分析

根据拟南芥AtPAO5的cDNA序列在雷蒙德氏棉数据库中Blastn比对获得同源PAO基因,设计特异性引物并利用RT-PCR技术克隆获得1个陆地棉PAO基因,命名为GhPAO3。对GhPAO3的cDNA序列进行生物信息学分析,结果显示:该基因cDNA全长为1 736bp,开放阅读框为1 530bp,编码506个氨基酸,预测蛋白大小为56.88ku,等电点为5.77,编码蛋白为亲水性蛋白。Real-time PCR结果表明,GhPAO3在不同组织中的表达情况不同,表达量依次是叶>茎>根>花瓣>子房>雄蕊>种子>雌蕊。不同诱导处理下GhPAO3基因表达量也存在差异,其中低温处理和ABA处理后该基因在6h时表达量达到最大值,PEG处理后在24h时表达量达到最大值,NaCl则在处理后3h时表达量最高。表明GhPAO3基因受非生物胁迫诱导表达,可能以不同的角色参与棉花抗逆过程,结果为进一步研究该基因的功能奠定基础。

一种新型罗丹明B类Fe^(3+)荧光探针的合成及性能

以罗丹明B(RhB)、水合肼、苯甲醛为原料,通过两步反应合成了一种新型罗丹明B类荧光探针RhB-P,并利用傅里叶红外变换光谱与核磁共振氢谱对RhB-P的分子结构进行表征。紫外-可见光谱和荧光光谱表明:在V(乙腈)∶V(水)=1∶1溶液中,RhB-P对Fe^(3+)具有良好的选择性,溶液可从无色转变至粉色。荧光滴定实验以及Job's实验结果表明:络合物中n(RhB-P)∶n(Fe^(3+))=1∶1,且络合物的荧光强度在c(Fe^(3+))为0.1μmol/L～20μmol/L区间范围内,与其呈正线性关系,检出限为0.193μmol/L。

异源表达棉花S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(Gh SAMDC1)基因提高了拟南芥抗盐能力

以转GhSAMDC1基因拟南芥研究了过量表达GhSAMDC1基因对拟南芥幼苗抗盐能力的影响,以及内源多胺、过氧化氢(H2O2)、丙二醛(MDA)、叶绿素含量(Chl)、离子渗透率、抗氧化酶(SOD、CAT、POD)活性和表达量在盐胁迫下的变化。结果表明,过量表达GhSAMDC1基因能够减少拟南芥内源腐胺(Put)含量,增加亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量。盐胁迫下,转基因株系亚精胺合酶(AtSPDS1、AtSPDS2)和精胺合酶(AtSPMS)基因表达量明显高于野生型,Spd和Spm含量进一步增加,H2O2、MDA、Chl以及离子渗透率显著降低;与野生型相比,过氧化物酶(POD)活力无明显差异,但超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活力明显增加,其表达水平与活力变化趋势基本一致。因此,盐胁迫下,GhSAMDC1基因通过提高Spd和Spm合成相关基因的表达,增加了转基因株系Spd和Spm含量,Spd和Spm直接或间接提高抗氧化系统相关酶的活力,通过清除H2O2等活性氧的方式提高拟南芥的抗盐能力。

乡村振兴背景下《植物保护学》教学改革的思考

《植物保护学》作为农学、植物保护、园艺等涉农专业的必修课程,在人才培养课程体系中占有重要的地位。以乡村振兴为出发点,结合荆楚理工学院生物工程学院涉农专业植物科学与技术专业的课程设置和人才培养模式,分析了《植物保护学》课程对植科人才培养意义,课程教学的现状,教学过程中存在的问题,并从教学内容和教学模式两方面提出改革方案,为进一步提升《植物保护学》的教学效果,培养适应地方农业生产需求,助力乡村振兴的涉农专业人才提供参考。

野蔷薇内源多胺的HPLC测定方法及其组织变化规律

以野蔷薇为材料,提取内源多胺,用高效液相色谱法HPLC进行腐胺、亚精胺、精胺含量测定.结果表明,多胺提取过程中,样品用量0.2 g、冰浴浸提液300μL、苯甲酰化反应37℃,提取效率最高.HPLC检测参数:流动相为V(甲醇)∶V(水)(60∶40),进样量15μL,流速1 mL·min^(-1),柱温30℃,检测波长254 nm,保留时间15 min时,3种内源多胺可完全分离并定量测定,相关系数均大于0.99,测定加标回收率为87.17%~103.64%,表明该方法可靠.在野蔷薇体细胞胚胎发生过程中,叶片培养3 h,内源多胺无明显变化,培养3 d后,多胺总量和腐胺含量显著增加,5 d后,亚精胺和精胺含量显著增加,亚精胺含量最高,精胺其次,腐胺含量极显著下降,同时多胺总量下降,说明在野蔷薇体细胞胚胎发生的启动阶段,腐胺向下游产物亚精胺和精胺发生了转化;在培养25 d的愈伤组织中,多胺总量显著下降,腐胺和精胺含量很低,说明在野蔷薇愈伤组织增殖阶段,可能精胺作用不大.该试验建立了内源多胺的2 mL提取体系,该方法降低了样品材料的用量,多胺提取过程更简便高效,并初步探索了野蔷薇体细胞胚胎发生过程中内源多胺的变化规律.

野蔷薇4CL基因的克隆及表达分析

以野蔷薇为试验材料,采用PCR及RT-PCR的方法,研究了4CL1α1基因的基因组和CDS全长的克隆,对候选基因进行相关的生物信息学分析,以期为野蔷薇花色合成代谢通路提供参考依据。结果表明:通过半定量qRT-PCR的方法对4CL基因家族在野蔷薇不同组织中及激素诱导后的表达量进行分析。克隆得到4CL1α1基因,gDNA长度4 261 bp, CDS长度1 632 bp,编码543个氨基酸。通过生物信息学分析,初步认定其为4CL或4CL-like。通过对其中6个基因进行荧光实时定量的分析,发现4CL基因家族大多在红花和幼嫩的刺中的表达量相对较高。初步认定野蔷薇中Rm4CL基因家族在花色素合成及细胞壁增厚中发挥重要作用。

园艺植物栽培学混合式教学模式下的思考与探索

首先分析了园艺植物栽培学课程教学现状和存在的问题,阐述了包括混合教学模式在内的课程改革方法及措施,提高了学生的主动性和积极性,增强了学生的信息化素养和综合实践能力,对涉农人才的培养具有积极意义。

茉莉酸合成抑制剂对棉花脱分化及茎尖培养的影响

以棉花幼苗下胚轴和茎尖作为试验材料,通过添加不同浓度的外源茉莉酸合成抑制剂,观察棉花下胚轴生根及愈伤组织的形成率以及对茎尖分化的影响,探究茉莉酸合成抑制剂对棉花脱分化及茎尖培养的影响。结果表明,茉莉酸合成抑制剂可以显著地促进愈伤组织的生成,加快生根,但是会在一定程度上抑制愈伤组织POD及SOD的活性。当茉莉酸合成抑制剂浓度为0.075 mg·L^-1时,对生根及愈伤组织形成方面作用效果最显著。而在茎尖培养过程中,2.0 mg·L^-1的茉莉酸合成抑制剂在棉花茎尖培养初期对分生组织分化起显著促进作用,棉花生长量最大,植株SOD酶和POD酶活性最大。

棉花多胺氧化酶基因(GhPAO_2)的克隆及非生物胁迫下的表达分析

本研究以拟南芥多氨氧化酶(AtPAO2)为探针,在雷蒙德氏棉基因组数据库中获得同源基因并设计引物,利用RT-PCR技术克隆PAO基因,分离一个新的陆地棉PAO基因命名为GhPAO2。该基因cDNA全长为2 237 bp,具有一个1473 bp的开放阅读框,编码490个氨基酸残基,预测该基因蛋白质分子量为54.41 kD,等电点为5.69。利用Real-time PCR对该基因在不同组织和多种非生物胁迫处理进行表达分析,结果表明:GhPAO2基因主要在棉花花瓣和叶中表达;不同胁迫处理下GhPAO2基因表达量均发生显著变化,其中低温处理和20%PEG处理后基因表达量迅速上升并在1 h时表达量达到最高,200 mmol/L NaCl和1 mmol/L ABA处理则在24 h时表达量达到最高,表明GhPAO2基因受低温、PEG、Na Cl和ABA诱导表达,可能在棉花抵御非生物胁迫过程中发挥重要作用。

根癌农杆菌介导万寿菊遗传转化体系的建立

以万寿菊(Tagetes erecta)里程碑·黄色的小叶为外植体,采用农杆菌介导法探究抗生素浓度、菌株类型、菌液浓度、侵染时间、共培养时间、乙酰丁香酮浓度和抗褐化剂种类对万寿菊遗传转化效率的影响。结果表明,头孢霉素(Cef)和硫酸卡那霉素(Kan)的适宜浓度分别为100 mg·L^(-1)和10 mg·L^(-1);EHA105菌株的稳定转化效率最高;菌液浓度OD600=0.1、侵染5分钟及共培养1天为最佳侵染条件。此外,在侵染过程中添加100μmol·L^(-1)乙酰丁香酮(AS)和筛选培养基中添加0.2 g·L^(-1)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)均能提高出芽率。经GUS染色、PCR检测以及Southern blot检测证明转化成功,转化效率达到4%左右。研究结果为万寿菊基因功能研究和转基因育种奠定了基础。