山西小麦苗期耐低磷特性及遗传分析

【目的】干旱与半干旱地区的水肥资源贫乏,而小麦不同基因型间的磷效率差异很大,因此,鉴选耐低磷种质、挖掘磷代谢遗传位点有助于小麦的遗传改良。【方法】以282份山西小麦品种为材料,在正常磷(0.2 mmol·L^(-1))、中度低磷(0.1mmol·L^(-1))和低磷胁迫(0.01 mmol·L^(-1))3个磷浓度条件下对苗期根部鲜重、茎叶部鲜重、植株鲜重、根部干重、茎叶部干重、植株干重,最大根长、总根长、根表面积、根体积、根直径和根尖数共12个形态指标进行考查,运用主成分分析、隶属函数分析及聚类分析等方法综合评价苗期不同品种的耐低磷特性,在此基础上,分析苗期性状演变趋势及生物量分配等特征,并利用全基因组关联分析挖掘小麦耐低磷位点。【结果】苗期不同性状对低磷的响应程度不同,磷浓度降低导致生物量分配策略发生变化,与根部生长情况比较,地上部生长受磷浓度变化影响小;磷浓度降低会抑制地上部生长,地上部干重和鲜重显著降低,而低磷促进了根系生长,根部干重和鲜重、最大根长、总根长、根体积和根尖数等指标显著增加。根据耐低磷综合D值与形态指标相关分析发现最大根长和根直径可作为苗期耐低磷的筛选指标,D值聚类分析筛选到晋麦46、晋麦61、有芒大红茎、红秃麦、红和尚、白壳红、白线麦、火烧头和白山麦共9份耐低磷品种。性状演变分析发现品种耐低磷能力没有受到直接选择。耐低磷能力随年代变化先降后升,2010年之前品种耐低磷能力呈下降趋势,2010年后品种耐低磷能力有所提升。关联分析检测到8个R^(2)>10%的稳定位点,其中,1A_545074550、2B_489279799、6A_166899658和6A_273060644未见报道。【结论】苗期最大根长和根直径可作为苗期耐低磷的筛选指标。通过综合评价山西小麦苗期耐低磷能力,筛选到9份耐低磷品种。在1A、2B和6A染色体上检测到4个与耐低磷相关的新位点。

小麦卷叶突变体RL1的生理特性及遗传研究

小麦叶片在逆境下会发生可逆的折叠或卷曲,通过脱水回避的形态学变化降低非生物胁迫的损害。目前小麦叶片卷曲的生理和遗传调控机制尚不清楚。本文利用EMS诱变晋麦47获得了卷叶突变体RL1(Rolled Leaf 1),RL1在整个生育期叶片呈现卷曲,初生叶片沿中轴脉向近轴面微卷,随着叶片生长加速卷曲,直至为筒状。与野生型相比,RL1株高降低、穗长变短、旗叶变窄和千粒重降低。氯化三苯基四氮唑(TTC)染色结果表明RL1种子活力低,且种子发芽率降低了22%。抽穗10 d后,RL1的叶绿素含量与野生型基本一致,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间隙CO_(2)浓度差异不显著,但水分利用率降低。低温、高温和干旱促进RL1的叶片卷曲;石蜡切片观察表明,RL1的大叶脉和小叶脉偏少,在中脉区域远轴面厚壁细胞和近轴面薄壁细胞数目减少,且维管束间泡状细胞的面积和数量均明显低于野生型;RL1叶片不同部位泡状细胞缩小以及维管束减少导致整个叶片向近轴面极度卷曲。遗传分析表明该性状受1对不完全显性的核基因控制,位于1D染色体短臂上,精细定位将目标区间锁定在9.42 Mb范围内。

基因枪介导的冬小麦临汾5064遗传转化体系构建

以中国小麦优质骨干亲本临汾5064幼胚为试验材料,对诱导、分化、生根培养基中的激素浓度和基因枪轰击压力等关键参数进行对比分析,旨在总结出临汾5064的最适遗传转化体系,为山西小麦育种提供技术平台。结果表明,临汾5064幼胚在3种激素浓度的诱导培养基中均可形成愈伤组织。其中,在含2.0 mg/L 2,4-D的诱导培养基中,参试幼胚具有最高的出愈率(83.0%)。临汾5064愈伤组织在4种激素浓度的分化培养基中均有再生芽产生,当分化培养基包含0.2 mg/L 2,4-D和0.2 mg/L 6-BA时,愈伤组织具有最高的分化率(70.0%)。临汾5064分化愈伤组织在4种激素浓度的生根培养基中均有根生成,当生根培养基包含0.1 mg/L 2,4-D且不添加6-BA时,分化愈伤组织具有最多的生根率(77.5%),并且形成较多数目的根。利用上述优化激素浓度的培养基对临汾5064幼胚开展基因枪介导的遗传转化,在轰击步骤设置3个压力处理组分别导入测试质粒。结果显示,在900 psi轰击压力下获得192株再生植株,再生植株获得率为28.3%,其中有4株成功扩增出目标条带,具有最高的遗传转化率(0.50%)。

转G10eve基因棉花的获得及草甘膦抗性初探

【目的】为培育高抗草甘膦棉花新品种提供种质材料。【方法】对草甘膦抗性基因G10eve进行生物信息学分析,利用农杆菌介导的方式将G10eve导入到珂字棉312中。利用PCR(Polymerase chain reaction)、qRT-PCR(Quantitative real-time PCR)方法分析G10eve的表达情况。对受体及转基因植株进行草甘膦喷施实验,测定其莽草酸含量,分析其抗性水平。【结果】最终获得28个独立的转基因阳性系,转化率及幼苗分化率分别高达49.3%、40.6%。PCR及qRT-PCR检测证明外源G10eve基因已经整合到棉花基因组中,且在不同转基因株系间表达量差异显著。在子叶期,转基因植株可耐受8 mL·L^(-1)浓度的草甘膦,而非转基因对照在2 mL·L^(-1)浓度草甘膦处理下已出现药害。草甘膦处理前后,转基因植株叶片莽草酸含量未出现明显积累,进一步说明其具有草甘膦抗性。【结论】过量表达G10eve基因能够提高受体材料对草甘膦的抗性,获得了高抗草甘膦的棉花株系。

转G10eve基因高抗草甘膦棉花的农艺性状分析

为培育高抗草甘膦棉花,本研究以转G10eve基因棉花为试验材料,通过室内鉴定结合大田试验,筛选高抗、稳定遗传的转基因株系。结果表明,幼苗期喷施不同浓度草甘膦,转基因株系L91抗性水平高于L152,抗性表现稳定,且根、茎、叶间莽草酸积累量差异明显,在叶片中相对含量最高。不同浓度草甘膦处理后,内源EPSPS基因相对表达量呈先升高后降低的趋势,在受体Coker 312中基因相对表达量显著高于转基因株系,表明转G10eve基因可以提高棉花的草甘膦抗性水平。大田试验表明,L91和商业化品种AuR可耐受20 mL·L^(-1)草甘膦。幼苗期喷施草甘膦后,L91株系的株高、果枝数、有效铃数相对于未喷施条件下(对照组)有所增加;AuR的各农艺性状指标与对照组差异不显著;花期喷施不高于20mL·L^(-1)草甘膦,L91和AuR棉花的株高、果枝数、有效铃数均未受抑制,表明,L91株系能够满足生产要求。本研究鉴定筛选得到高抗草甘膦L91转基因株系,为培育抗除草剂棉花新品种提供了种质资源。

山西小麦籽粒叶黄素含量变异及遗传特性分析

叶黄素在保护视力、预防糖尿病、心血管硬化和癌症等方面具有良好功效。利用小麦(Triticum aestivum)进行叶黄素的生物强化逐渐引起人们的重视。以3种环境下种植的194份山西小麦为材料,采用有机溶剂浸提法提取叶黄素,利用高效液相色谱法测定不同种质的叶黄素含量,分析小麦叶黄素含量的广义遗传力,及其与籽粒颜色、冬春性、地域分布、品种类型和主要农艺性状的关系,并通过全基因组关联分析挖掘叶黄素含量相关的遗传位点。结果表明,山西小麦品种间叶黄素含量变异范围较广,变异系数为33.12%-48.57%,基因型是影响叶黄素含量的主要因素,3种环境下小麦叶黄素含量范围分别为0.67-4.03、0.16-5.05和0.16-3.63μg·g^(-1);冬性小麦品种的平均含量高于春性品种,水地品种平均含量高于旱地品种,籽粒颜色与育种年代对叶黄素含量无显著影响;抽穗期、株高和千粒重与叶黄素含量呈显著负相关,其它农艺性状对叶黄素均无明显影响;全基因组关联分析在1B、3A和7A染色体上发现4个与叶黄素含量相关的主效位点,其中QLuc.3A和QLuc.7A.1是影响叶黄素含量的新位点。研究结果可为小麦叶黄素生物强化品种的选育和栽培提供有价值的信息。