不同品种马铃薯幼苗对NaHCO_(3)胁迫的响应及耐碱能力指标筛选

[目的]探究不同马铃薯品种对NaHCO_(3)胁迫的响应机制,为选育耐碱性较强的马铃薯品种提供理论依据。[方法]以V_(7)、后旗红、克新1号、兴佳2号、荷兰15号、康尼贝克6个品种马铃薯为研究对象,以1/2霍格兰(Hoagland)营养液为母液进行了水培试验。营养液设置6个NaHCO_(3)浓度,分别为0、10、20、30、40、50 mmol/L,选择出苗后7天的马铃薯幼苗,缓苗3天后进行碱胁迫处理。胁迫处理7天后,调查马铃薯幼苗株高、茎粗、主根长,分析叶片含氮量和叶绿素相对含量,分析根系脯氨酸含量、过氧化物酶(POD)活性、过氧化物歧化酶(SOD)活性以及过氧化氢酶(CAT)活性等11项生理指标。[结果]随着碱胁迫浓度的增加,各品种马铃薯幼苗生长受到不同程度的影响,在碱浓度30、40、50 mmol/L胁迫处理下,V_(7)根长较0 mmol/L处理分别增加了54.37%、46.04%、25.58%,其余5个品种根长均显著低于0 mmol/L。50 mmol/L胁迫处理下,各品种株高、茎粗均显著低于碱浓度0 mmol/L处理。各品种叶片含氮量、叶绿素相对含量随胁迫浓度增加呈现不同的变化趋势,V_(7)、后旗红、克新1号叶片含氮量均在40 mmol/L处理下达到峰值,兴佳2号叶绿素相对含量在50mmol/L处理下达到峰值,而荷兰15号、康尼贝克叶片含氮量、叶绿素相对含量均在50mmol/L处理达到最小值。各品种幼苗根系活力呈先增后降的趋势,碱浓度40 mmol/L胁迫处理下,V_(7)、后旗红根系活力显著高于0mmol/L,而荷兰15号的降幅达80%以上。各品种幼苗根系中丙二醛含量随胁迫程度加剧而增加,但V_(7)的丙二醛含量始终低于其他品种。各品种幼苗根系CAT活性、SOD活性均呈先升后降变化趋势,其中V_(7)、后旗红、克新1号、兴佳2号的CAT活性、SOD活性高于康尼贝克和荷兰15号。利用主成分分析计算得到5个特征值>1的归一化指标,其对碱胁迫抗性的累积贡献率达80.07%,符合主成分分析要求,因此将11个指标转化为7项生理指标,包括:株高、茎粗、叶片含氮量、叶绿素相对含量、脯氨酸含量、POD活性、CAT活性。[结论]株高、茎粗、叶片含氮量、叶绿素相对含量、脯氨酸含量、POD活性、CAT活性这7项生理指标可作为马铃薯耐碱性能力强弱的评价指标。综合各项指标筛选出耐碱能力较强的品种为V_(7),后旗红、克新1号、兴佳2号耐碱能力中等,康尼贝克与荷兰15号耐碱性较弱。

NaHCO_(3)胁迫下马铃薯根系代谢组差异分析

【目的】分析马铃薯根系对NaHCO_(3)胁迫的代谢组学差异,揭示不同马铃薯品种响应NaHCO_(3)胁迫的代谢分子机制,为优化马铃薯育种、栽培技术措施以及生产应用提供理论依据。【方法】以马铃薯‘V_(7)’和‘康尼贝克’2个品种幼苗根系为研究对象,选用不同浓度梯度(CK、10 mmol/L、20 mmol/L、30 mmol/L、40 mmol/L、50 mmol/L)NaHCO_(3)溶液模拟碱胁迫,胁迫7 d后,结合非靶向代谢组学检测方法,用高效液相色谱(LC-MS)技术及多维统计学对2个马铃薯品种根系代谢产物进行检测分析。【结果】(1)NaHCO_(3)胁迫下,‘V_(7)’根系中检测到160种代谢物上调、91种代谢物下调,‘康尼贝克’根系中125种代谢物上调、52种代谢物下调。(2)2个品种各筛选出10条差异代谢通路,其中植物次生代谢产物的生物合成、不饱和脂肪酸的生物合成、由组氨酸和嘌呤衍生的生物碱合成以及嘧啶代谢这4条差异代谢通路是马铃薯根系响应碱胁迫的关键代谢途径。(3)糖类、酰胺类化合物、胺类、含氧有机化合物、生物碱、酚酸类、菑体-皂苷元等差异代谢物均参与到了马铃薯响应NaHCO_(3)胁迫的复杂调控网络中。【结论】筛选出马铃薯根系响应NaHCO_(3)胁迫的关键代谢产物以及代谢途径,耐碱性品种‘V_(7)’与碱敏感性品种‘康尼贝克’二者根系代谢组学存在差异性;同时,同一个品种不同胁迫程度下其根系代谢与CK也存在差异性。氨基酸及其衍生物、有机酸、尿囊素这3类差异代谢物含量的积累是‘V_(7)’根系代谢过程活跃、耐碱性能力强于‘康尼贝克’的重要特征分子。

CIP马铃薯资源材料引进及田间鉴定综合评价

为了丰富马铃薯遗传资源,同时筛选出适合本区生长种植的优质高产新品种,针对从国际马铃薯中心亚太中心(简称:CIP)引进的20份资源材料进行田间种植栽培比较。试验结果表明:CIP16、CIP15、CIP10、CIP8和CIP14产量居前5位,综合各观测指标来看CIP10、CIP14、CIP15以及CIP16这4份资源材料建议在生产上进一步推广。

马铃薯萌芽出苗期根系对水分胁迫的响应机理分析

【目的】研究马铃薯根系对不同水分胁迫的响应机理。【方法】试验以马铃薯栽培品种‘克新1号’为材料,利用Illumina HiSeqTM 4000高通量测序技术,从转录组水平分析马铃薯萌芽出苗期根系对不同水分胁迫基因的差异表达,分析萌芽出苗期根系对水分胁迫应答的分子机理。【结果】①通过对转录组测序分析,中度水分胁迫样品中获得差异表达基因1 488个,其中上调578个,下调910个,重度水分胁迫样品中获得差异表达基因5 241个,其中上调1 905个,下调3 336个,共同差异表达基因369个,差异基因主要与蛋白激酶、水解酶、氧化还原酶、水通道蛋白、转运蛋白、转录因子等相关;②马铃薯萌芽出苗期根系中谷胱甘肽及其代谢途径参与了抵御水分胁迫处理的正调控;③激素ABA、ET和CKs信号转导被激活,IAA、属于12个家族的107个蛋白磷酸酶基因,可能参与水分胁迫应答,其中丝氨酸/苏氨酸磷酸酶(PP2C,PP2A)参与了ABA信号转导的调控;④发现了属于54个家族的488个转录因子基因,其中部分转录因子参与水分胁迫应答。【结论】在水分胁迫下,马铃薯萌芽出苗期根系基因出现差异表达,其中部分蛋白激酶、蛋白磷酸酶、氧化还原酶、转录因子及其参与的生物代谢途径和信号转导途径参与了水分胁迫的应答响应。

水分胁迫下马铃薯萌芽出苗期根系转录组差异表达分析

以马铃薯‘克新1号’为材料,通过Illumina HiSeqTM 4000高通量测序技术,对不同水分胁迫后的马铃薯萌芽出苗期根系cDNA文库进行了RNA-Seq分析,拟探明马铃薯感应水分胁迫的分子机制,挖掘出与抗旱密切相关的功能基因.将比对到基因组上的基因利用RPKM衡量各样本间的基因表达丰度,以P<0.05筛选出差异表达基因,通过GO(基因本体,gene ontology)数据库、KEGG代谢途径数据库,对不同水分胁迫样本差异表达基因的功能和参与的调控路径进行分析;选择6个差异表达基因,利用实时荧光定量PCR验证RNA-Seq结果的可靠性.结果表明:(1)DLWR(重度水分胁迫)样本中,比对到基因组的表达基因30114133个,差异表达基因5241个;LWR(中度水分胁迫)样本中,比对到基因组的表达基因32858890个,差异表达基因1488个.2个样本中同时存在的差异基因369个,其中上调表达基因78个,下调表达基因291个;显著差异表达基因主要与蛋白激酶、水解酶、氧化还原酶、水通道蛋白、转运蛋白、转录因子等相关.(2)在GO富集分析中,2个水分胁迫处理样本在生物学功能中富集的类别并不完全相同,但显著富集的主要是与氧化还原、转运、膜结合、转录调节子等相关的基因.(3)KEGG代谢分析显示,差异表达基因显著富集在谷胱甘肽代谢、植物激素信号转导等途径,与植物抗逆能力密切相关.(4)利用qRT-PCR验证的6个基因表达模式与RNA-Seq分析结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性.通过研究得到了不同水分胁迫下马铃薯根系转录组信息,获得了差异基因及其功能信息,阐明了差异基因所参与的代谢通路及与植物水分胁迫的关系.

内蒙古地区马铃薯黑痣病立枯丝核菌融合群及致病性研究

从内蒙古中西部马铃薯主产区的15个旗县盟市采集分离纯化得到148个马铃薯黑痣病病样标本,经鉴定148个均为立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kuhn),通过病原菌生长速度测定结果表明,从内蒙古各地区采集的黑痣病病原菌按菌丝生长速度可聚为3类,即慢速、中等、快速生长型,其中以中、快生长速度类型为主。采用载玻片配对法鉴定菌丝融合群,61个菌株中,45个菌株属于融合群AG-3,占73.77%,4个菌株属于AG-1-IB,3个菌株属于AG-2,分别占6.56%和4.92%,另有9个菌株与标准菌株不融合,占14.75%,表明内蒙古中西部地区马铃薯黑痣病立枯丝核菌的优势菌系是AG-3融合群。采用土壤接种法测定不同生长速度、不同融合群菌株致病力,试验表明,各菌株均能侵染马铃薯块茎,并出现典型的黑痣病症状,但不同菌株致病力强弱不同。从病原菌生长速度与致病力相关分析发现,致病力与菌丝生长速度具有一定的正相关性。

内蒙古自治区马铃薯黑痣病病原菌(菌核)存活力及地下侵染研究

马铃薯黑痣病是由立枯丝核菌引起,在各大马铃薯种植区均有发生,目前己成为影响马铃薯生产的主要病害之一。试验研究不同生存环境下病原菌(菌核)萌发率和影响因子的作用以及菌核存活力及地下侵染能力。结果表明,病原菌(菌核)的萌发率随温度升高而增加,相同地区病原菌不同温度下萌发速度不同,菌核萌发率与温度具有定量关系;菌核可多次萌发,第4次萌发仍具有31.76%的萌发率。通过研究了解了不同环境下病原菌的存活力,掌握了适合病原菌萌发的条件,为在生产过程中预防和防治马铃薯黑痣病的发生提供依据。

应用马铃薯病原菌芯片法检测马铃薯主要病毒试验及结果分析

在马铃薯主粮化的战略推动及马铃薯效益驱使下,马铃薯种植区域越来越广。马铃薯生长的过程中会受到各种病菌的侵染引起不同病害发生,造成减产和品质的下降,严重制约马铃薯产业的健康发展。马铃薯病原菌芯片检测法属于分子生物检测层级,拥有优越的灵敏度,其方法操作简单、运用性强、检测结果清晰可观,同时提高了病毒鉴定的高效性和准确性,为马铃薯种薯繁育提供技术支撑,为从事马铃薯病毒检测工作提供帮助。

太仆寺旗马铃薯新品种比较试验

为筛选出适宜在太仆寺旗种植的优质、高产、抗病性强的马铃薯新品种,以大西洋为对照,引进8个马铃薯新品种,分别对其植物学特征、生育期、产量性状、抗病性等进行比较。结果表明:斯尔瓦纳和科伦巴的产量分别为42902.78、42855.56 kg/hm^(2),较对照品种大西洋分别增产16.09%、15.97%,能满足太仆寺旗马铃薯产业发展需求;伊芙丽卢塞特抗病性表现优异,淀粉含量为17.1%,可作为加工薯种植或作育种优势亲本材料;梦菲思抗病性优良,产量为42416.67 kg/hm^(2),较对照品种增产14.78%,商品薯率为89.4%,生育期为91 d,建议在内蒙古地区继续试验示范。