新麦草(Psathyrostachys juncea)两个高分子量谷蛋白亚基基因上游序列的克隆与分析

应用PCR技术对新麦草PI429801和PI406469的高分子量谷蛋白基因上游序列进行了克隆,得到长度分别为998和1000 bp的HMW-N1和HMW-N2序列。比较发现,HMW-N1与麦类HMW-GS基因上游序列一致性在85%以上,与滨麦(Leymus mollis)序列DQ073542一致性最高,达98%;HMW-N2与麦类HMW-GS基因上游序列一致性在81%以上,与二角山羊草(Aegilops bicornis)序列AY611726一致性最高,达98%。系统进化分析表明,HMW-N1与含Ns染色体组的赖草属物种的同源基因序列DQ073551、FJ600498和DQ073546亲缘关系最近,HMW-N2却与含D染色体组节节麦和普通小麦的同源基因序列FJ008134、AY248704和DQ537337以及含S染色体组的山羊草物种的同源基因序列AY611726、AY611721和AY611724的亲缘关系较近。同时,HMW-N1和HMW-N2也具有E-box、N-box、partial Enhancer、complete Enhancer、TATA-box和Start等高分子量谷蛋白基因启动子区域的典型特征。本研究结果可为新麦草高分子量谷蛋白基因的克隆提供帮助,对从新麦草属以及其他小麦近缘属物种中分离未知高分子量谷蛋白基因有参考价值和借鉴意义。

新麦草Psathyrostachys juncea遗传变异的细胞学和分子的分析(英文)

本文用染色体C分带、同功酶和RAPD技术分析了来自不同地理分布的新麦草不同材料的单株,观察其c带的多态性,即同源染色体的配对,相同材料的不同个体之间,同一地区不同材料之间,以及不同来源的材料之间的多态性。10个同功酶揭示了14个假定标记位点,其中11个显示了多态性(平均66.2％,每个位点具2.6个等位基因)。大量的等位变化发生在多数的多态位点上。在所用试材中有近90％的等位变化。在优化条件下,200个测试引物中有55.5％的材料间产生了多态性的RAPDs带型。在同一材料中和不同材料间分别有55.7％和47.8％的扩增片断是多态的。C—带、同功酶和RAPD分析结果是互相确证而高度一致的,为新麦草的遗传变异提供了模式。 新麦草具有抗旱、耐盐碱和抗黄矮病的特性,可以在小麦育种工作上加以利用。

新麦草基因组重复序列组成及在赖草属物种染色体上的分布

新麦草(Psathyrostachys juncea)被认为是赖草属植物的一个重要祖先物种。对新麦草中高度重复序列Cot-1 DNA文库克隆测序分析鉴定,结果表明新麦草Cot-1 DNA文库中的序列可以分为6种类型:反转座子、转座子、卫星DNA、抗病相关LZ-NBS-LRR、未能鉴定类型、反转座子LTR和LTR/Copia类型序列组合型,占比分别为49.5%、1.0%、28.7%、5.9%、13.9%和1.0%。进一步利用2种卫星DNA序列和5个反转座子序列为探针,对新麦草、赖草(Leymus secalinus)和2个大赖草(L. racemosus)材料进行染色体荧光原位杂交,结果表明卫星DNA序列TaiI-family和pSc250-family杂交信号主要分布在染色体的端部,TaiI-family杂交信号数量分别为20、16、7和18,而卫星DNA序列pSc250-family在新麦草、赖草中的杂交信号数量分别为17和24,在2个大赖草材料均没有信号检出。反转座子序列在3个物种染色体上基本呈散布分布方式,而且在赖草属物种染色体分布呈现同质化倾向,其中克隆序列pPj-44和pPj-28在新麦草和赖草属物种间信号分布差异显著,分别提示在异源多倍化过程中存在序列扩张和收缩,克隆序列pPj-77仅在1个大赖草材料10个染色体杂交信号强度区别于其余染色体。研究结果表明,新麦草重复序列在赖草多倍体形成过程发生了快速进化并可能存在同质化扩散,同时赖草属不同物种基因组间重复序列组成可能存在显著差异。

Plant regeneration from intergeneric asymmetric hybridization between wheat (Triticum aestivum L.) and Russian wildrye (Psathyrostachys juncea (Fisch.) Nevski) and wheat grass (Agropyron elongatum (Host) Nevski)

Particular attention has been paid to the donor-recipient method in the work of plant somatic hybridization. γ-or X-ray was generally used to irradiate one of the parents(donor) in order to obtain hybrids or asymmetric nuclear hybrids. But no application of ultraviolet rays (UV) has been reported yet. In the field of somatic hybridization of cereals,

新麦草异戊烯基转移酶PjIPT基因的功能验证

【目的】异戊烯基转移酶(isopentenyl transferases,IPT)参与反式玉米素(trans-zeatin,tZ)的生物合成。tZ是调节植物生长发育和抵抗逆境胁迫的一种细胞分裂素类型,在促进芽生长和调控植物侧枝发育方面具有重要作用。探索IPT的功能,为后续新麦草产量性状改良提供了理论依据。【方法】通过对新麦草IPT进行系统发育和多序列比对,探究其编码氨基酸序列的特征和同源性。通过花粉管通道法获得过表达PjIPT拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株,并运用逆转录PCR(RT-PCR)和蛋白质印迹(Western blot,WB)对转基因植株进行验证,利用实时荧光定量逆转录PCR(RT-qPCR)对其组织表达模式进行分析,使用液质联用系统测定反式玉米素。【结果】IPT在新麦草(Psathyrostachys juncea)和二粒小麦(Triticum dicoccoides)等麦类作物中具有高度同源性,且AtIPT9是PjIPT的同源蛋白。通过花粉管通道法获得过表达PjIPT拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株,证明PjIPT上调植株分枝数。RT-PCR和蛋白质印迹分析显示,PjIPT在转录水平和蛋白水平均能够正常表达。利用不同部位组织RT-qPCR分析PjIPT的空间特异性表达,结果显示,PjIPT在拟南芥的分蘖节和叶中特异性表达。此外,反式玉米素的定量分析表明PjIPT通过参与tZ的生物合成去调控拟南芥植株分枝数。【结论】PjIPT是上调植株分枝数的关键基因。

新麦草YUCCA基因克隆及其表达特性分析

【目的】克隆新麦草分蘖关键基因YUCCA并明确其表达特性,为该基因功能验证和育种利用奠定基础。【方法】以不同分蘖类型的新麦草分蘖节为材料,采用PCR法克隆新麦草YUCCA基因并进行同源序列比对,构建1300-cYFP-YUCCA过表达载体,利用烟草瞬时转染及蛋白质印迹法分析新麦草YUCCA蛋白的表达位置及表达情况,通过RNA-Seq数据及qRT-PCR分析验证YUCCA基因的相对表达量。【结果】成功克隆了新麦草YUCCA基因全长,大小为1336 bp,最大阅读框为1236 bp,并成功构建了1300-cYFP-YUCCA过表达载体。多序列比对结果显示,新麦草YUCCA主要与麦类作物的亲缘关系较近。表达特性分析发现,YUCCA基因在多分蘖型新麦草中的相对表达量远低于少分蘖型新麦草;与叶、根等组织相比,YUCCA基因在分蘖节中的相对表达量最高。烟草瞬时转化和蛋白质印迹法分析均显示,YUCCA蛋白可以正常表达,其亚细胞定位于细胞质中。【结论】YUCCA基因在调控新麦草分蘖中起下调作用,可用于后续YUCCA基因功能的研究。

新麦草新品系生物学特性及生产性能研究

对新麦草新品系及对照山丹新麦草的物候期、生长速度、草层结构、开花习性、产量性状等生物学特性和生产性能的研究结果表明,该品系具有抗寒、耐旱性强、返青早、生长发育快、青绿持续期长、分蘖多、须根系发达、开花整齐和产量高等优良特点,适宜于干旱半干旱地区栽培,具有很好的推广种植前景。

新麦草种质遗传多样性的ISSR分析

利用ISSR标记对15份新麦草（Psathyrostachys juncea）种质资源进行遗传多样性检测。为获得稳定的新麦草ISSR反应体系,对反应条件中的dNTP、Taq酶浓度、引物浓度、Mg2＋浓度等因子进行了优化,建立起的最佳反应体系为：25μL的反应体系中含有dNTP 2.5μL、Taq酶0.2μL、Primers 1μL、Mg2＋1.5μL、2.5μL 10×Buffer、2μL模板DNA和ddH2O 15.3μL。ISSR标记结果显示,筛选出的重复性好、谱带清晰的ISSR引物8条,共获得84个扩增位点,其中多态性位点72个,多态性比率（PPB）为85.7%。通过遗传相似系数（GS）的计算,供试种质材料间的GS值在0.4405～0.9048之间,表现出丰富的遗传多样性。通过聚类分析,将15份新麦草种质材料划分为四大类,且呈现出一定的地域性分布规律。

大赖草及近缘种染色体C-分带的研究

对Ｔｈｉｎｏｐｙｒｕｍｎｂｅｓａｒａｂｉｃｕｍ（Ｓａｖｕｌ．＆Ｒａｙｓ）Ａ．Ｌｖｅ、新麦草（Ｐｓａｔｈｙｒｏｓｔａｃｈｙｓｊｕｎｃｅａ（Ｆｉｓｃｈ．）Ｎｅｖｓｋｉ）和大赖草（Ｌｅｙｍｕｓｒａｃｅｍｏｓｕｓ（Ｌａｍ．）Ｔｚｖｅｌ．）染色体Ｃ分带的核型进行了比较研究。Ｔｈ．ｂｅｓａｒａｂｉｃｕｍ和新麦草的染色体在Ｃ分带带型上有明显的差异，显示了物种的特异性。３个物种的核型表明，Ｃ带带纹主要分布在染色体的末端，大部分染色体不显着丝粒带和中间带。在大赖草染色体上的末端带很明显。一些大赖草的染色体具有与Ｔｈ．ｂｅｓａｒａｂｉｃｕｍ和新麦草某些染色体相似的Ｃ带带型。对大赖草染色体组与Ｔｈ．ｂｅｓａｒａｂｉｃｕｍ和新麦草染色体组的关系进行了讨论。

二倍体和四倍体新麦草细胞学特性分析

对蒙农四号新麦草二倍体和四倍体的细胞学指标进行比较分析,结果表明:四倍体蒙农四号新麦草体细胞染色体数目为28(2n=4x=28),二倍体为14(2n=2x=14);四倍体植株叶片的长、宽较二倍体有所增加;四倍体植株的气孔增大,气孔密度和表皮毛密度减小且均与二倍体植株间存在极显著差异(P<0.01)。两种倍性植株的气孔大小、密度及表皮毛密度间均存在变异,其中变异幅度最小的是上表皮气孔长(6.57%),变异幅度最大的是下表皮毛密度(17.58%)。

14份新麦草种质材料苗期抗旱性差异

采用温室模拟干旱胁迫-复水方法,对14份新麦草种质材料苗期的叶片相对含水量、叶绿素的SPAD值、相对电导率、丙二醛和脯氨酸含量等5个抗旱生理指标进行了测定,综合评价其抗旱性能。采用欧氏距离法进行聚类分析,将14份新麦草种质材料的抗旱性划分为3个级别,相对抗旱的材料包括XMC01、XMC06、XMC10、XMC11,中度抗旱的包括XMC02、XMC04、XMC08、XMC09、XMC12、XMC13,相对敏感的包括XMC03、XMC05、XMC07、XMC14。

卫星搭载对新麦草二代种子活力的影响

不同含水量的新麦草种子经卫星搭载,返回后对其二代种子进行室内分析。结果发现,卫星搭载对新麦草二代种子发芽能力、种苗生长、种子浸出液电导率有显著影响,具体变化因品种而异。种子含水量对卫星搭载效应有重要影响,当含水量为10%-12%,卫星搭载效应减弱;当含水量偏离这一范围时,卫星搭载效应增强。

狼毒对新麦草化感作用的研究

采用人工气候箱培养,用盆栽法研究狼毒在土壤里腐解过程中对受体新麦草的化感作用。结果表明:新麦草幼苗的植株高度、叶面积的生化他感敏感指数RI值均为负数,表明狼毒根对新麦草具有一定程度的抑制作用,但抑制效果不显著,狼毒根对新麦草幼苗的细胞质膜透性的作用效果不显著;狼毒茎叶对新麦草幼苗无明显的抑制作用。总之,新麦草对狼毒的生化他感作用具有较强的耐抗性。

新麦草遗传多样性等位酶分析

采用不连续系统的聚丙烯酰胺垂直板凝胶电泳(VPAGE)对新疆新麦草的5个天然居群和1个栽培种遗传多样性和居群结构进行了分析。测定的6个酶系统中,确定了9个等位酶位点,多态位点百分率平均值为90.48%,平均等位基因数为2.920 7,平均预期杂合值为0.542 7。总的基因多样性中,86%存在于居群内,14%来自居群间。聚类分析以遗传距离D=0.14为分界线将6份材料明显地分为2组。研究表明,新麦草具有丰富的遗传多样性,其多样性可能与生境、人工驯化、风媒异交等因素有关。

新麦草种子生产管理措施的优化研究

通过5因素混合正交组合试验,对新麦草种子生产管理措施进行了研究。结果表明:影响新麦草种子产量和质量(活力指数)最重要的管理因素是收获后灌溉时间,影响的第二位是收获后刈割残茬;影响种子活力指数的第二位是行内疏枝。新麦草种子生产收获后优化管理组合为:(九月灌+11月灌)+不疏枝+次年春季施肥+收获后刈割残茬+不火烧残茬。

荒漠草原区灌溉和旱作条件下蒙古冰草和新麦草产草量的构成因素

对荒漠草原区灌溉和旱作条件下蒙古冰草和新麦草的适应性、单株产草量构成因子及其贡献率进行了研究。结果表明:灌溉条件下蒙古冰草和新麦草单株产草量及其各构成因子产量或数值皆大于旱作条件下;旱作条件下蒙古冰草产草量构成因子对单株产草量的贡献率大小顺序为,茎重>株高>穗重>分蘖数>叶重,新麦草为茎重>分蘖数>株高>叶重>穗重;灌溉条件下蒙古冰草产草量构成因子对单株产草量的贡献率大小顺序为,茎重>分蘖数>株高>穗重>叶重,新麦草为茎重>株高>分蘖数>叶重>穗重。

野生新麦草种质醇溶蛋白遗传变异分析

采用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术（A-PAGE）对来自中国新疆、俄罗斯西伯利亚及蒙古等地的35份野生新麦草种质进行醇溶蛋白的遗传变异分析,获得如下结果,1）电泳共检测到37条醇溶蛋白条带,多态性条带比率高达100%;2）种质间遗传相似系数变幅为0~0.827 6,平均值为0.450 9,表明供试材料具有丰富的醇溶蛋白遗传多样性;3）聚类分析将供试材料分成5类,相同或者相似生态地理来源的材料能够聚在一起,表明醇溶蛋白带谱与其地理分布具有一定的相关性;4）种质间的Shannon多样性指数Ht=0.579 6,类群平均多样性指数Hgroup=0.483 5,其中类群内和类群间的遗传变异分别为83.42%和16.58%,这可能与新麦草异花授粉的繁育方式有关。本研究结果将为新麦草种质资源的保护和利用提供理论依据。

新麦草种子贮藏时间对种子活力的影响

以2013年7月收获的新麦草种子为试验材料,测定种子不同贮藏时间下的电导率、发芽势、发芽率及发芽1周胚芽、胚根长度。结果表明,新麦草贮藏40d到160d的种子发芽率维持较高水平,恒温和自然变温条件均达到了88%以上,贮藏160d种子发芽势最高,自然变温条件和恒温条件分别达到11.5%和15%,之后随着贮藏时间延长种子开始出现老化,发芽率、发芽势降低;自然变温条件贮藏的种子除发芽率外,发芽势、种子活力指数等都高于恒温条件下贮藏种子;贮藏160d种子活力指数显著高于其它贮藏时间,并且自然变温贮藏条件优于常温贮藏条件;自然变温贮藏种子更有利于种子活力的保持;其后各指标随贮藏时间的延长下降。因此,新麦草种子最佳贮藏利用时间是在自然变温条件下贮藏160d左右。

黄土高原地区蒙农4号新麦草的光合特征及其与环境因子间的关系

为研究蒙农4号新麦草(Psathyrostachys juncea‘Mengnong No.4’)在黄土高原地区的适应性,以美国引入新麦草为CK,用CI-340光合测定系统对其进行光合特性的测定,比较光合日变化,并分析其与环境因子的相关性。结果表明:2份材料的净光合速率(Pn)日变化均为双峰曲线,呈现出明显的"午休"现象,但蒙农4号新麦草的Pn最大值以及日均值均高于CK;2份材料的蒸腾速率日变化一样,为单峰曲线,最高峰出现在15:00左右。蒙农4号新麦草的气孔导度和叶片水分利用效率均高于CK,说明其适应性和生产力均大于CK。蒙农4号新麦草的光补偿点低而光饱和点较高,对光的适应性强,适合在黄土高原地区种植。

不同添加剂对青贮新麦草的影响

以新麦草为原料,通过添加甲酸和糖蜜,来初步探讨不同添加剂对青贮新麦草饲料品质的影响。研究结果表明:在添加甲酸的情况下,乳酸含量均显著降低,乙酸含量升高,同时,添加甲酸使青贮饲料的可溶性糖含量显著提高;通过添加糖蜜,青贮饲料乳酸含量升高,此外添加糖蜜还使青贮料的粗蛋白含量升高,酸性洗涤纤维含量下降。两种添加剂处理均显著降低了新麦草青贮料的pH值和氨态氮含量经。