小冰麦(Triticum aestivum-Agropyron intermedium)对盐胁迫和碱胁迫的生理响应

将两种中性盐(NaCl和Na2SO4)和两种碱性盐(NaHCO3和Na2CO3)按摩尔质量比1∶1混合,在60～300mmolL-1盐浓度内模拟出5种强度的盐胁迫条件,在30～180mmolL-1盐浓度内模拟出6种强度的碱胁迫条件,并以此对小冰麦苗胁迫处理12d。测定相对生长率(RGR)、含水量、丙二醛(MDA)、电解质外渗率、叶绿素、类胡萝卜素6项胁变指标和Na+、K+、脯氨酸、甜菜碱、有机酸5种溶质含量。结果表明,碱胁迫下小冰麦的各项胁变反应均明显大于盐胁迫下。在本试验条件下,小冰麦可耐受的最高盐胁迫浓度为300mmolL-1,而碱胁迫仅为150mmolL-1。碱胁迫造成小冰麦光合色素含量急剧下降,可能是其危害甚于盐胁迫的原因之一。碱胁迫下有机酸大量积累可能是小冰麦响应碱胁迫的特殊生理机制。试验结果证明盐、碱胁迫是两种性质不同的胁迫,不仅对植物的作用机制不同,而且植物的适应机制也不同。

小冰麦(Triticum aestivum-Agropyron intermedium)碱胁迫响应机制的研究

植物生长过程中受多种胁迫的影响,盐、碱胁迫是影响作物产量的重要因素,对作物的危害仅次于干旱。本文阐述了小冰麦抗盐碱的机制,为提高小冰麦耐盐碱能力及抗盐碱的育种提供依据。

Cytological and Molecular Identification of Alien Chromatin in Giant Spike Wheat Germplasm

Alien chromosomes of twelve giant spike wheat germplasm lines were identified by C-banding, genomic in situ hybridization (GISH), sequence characterized amplified region (SCAR), and random amplified polymorphic DNA (RAPD). All lines showed a chromosome number of 2n = 42, five of them carried both a pair of wheat-rye (Triticum aestivum-Secale cereal) 1BL/1RS translocation chromosomes and a pair of Agropyron intermedium (Ai) chromosomes, three carried a pair of Ai chromosomes only, three others carried a pair of 1BL/1RS chromosomes only, and one carried neither 1BL/1BS nor Ai chromosome. Further identification revealed that the identical Ai chromosome in these germplasm lines substituted the chromosome 2D of common wheat (T aestivum L.), designated as 2Ai. The genetic implication and further utilization of 2Ai in wheat improvement were also discussed.

盐、碱胁迫下小冰麦体内的pH及离子平衡

通过混合两种中性盐(NaCl和Na2SO4)和两种碱性盐(NaHCO3和Na2CO3)分别模拟出不同强度的盐、碱胁迫条件,对小冰麦苗进行12d胁迫处理,测定茎叶组织液的pH值及Na+、K+、Ca2+、Cl-、SO42-、NO3-、H2PO4-和有机酸等溶质的浓度,以探讨盐、碱两种胁迫下小冰麦体内的pH及离子平衡特点.结果表明:盐、碱胁迫下小冰麦茎叶内的pH值均稳定不变;随胁迫强度的增加,盐胁迫下小冰麦茎叶内有机酸浓度没有明显变化,Cl-浓度大幅度增加,而碱胁迫下有机酸浓度大幅度增加,Cl-浓度没有明显变化.盐、碱胁迫下小冰麦茎叶中的阳离子均以Na+和K+为主,但阴离子的来源明显不同.盐胁迫下无机阴离子对负电荷的贡献起主导作用,其贡献率达61.3%～66.7%;而碱胁迫下,随胁迫强度的增大,有机酸对负离子的贡献率从38.35%上升到61.60%,逐渐成为主导成分.实验结果表明,有机酸积累是小冰麦在碱胁迫下保持体内离子平衡和pH稳定的关键生理响应.

应用分子原位杂交技术解析小麦-天兰冰草部分双二倍体──远中2号的染色体构成

为分析普通小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍ）－天兰冰草（Ａｇｒｏｐｙｒｏｎｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｍ）部分双二倍体──远中２号（２ｎ＝５４）的染色体构成，用生物素（ｂｉｏｔｉｎ－１６－ｄＵＴＰ）标记天兰冰草染色体组ＤＮＡ作为探针，以普通小麦品种中国春染色体组ＤＮＡ为封闭ＤＮＡ（ｂｌｏｃｋｉｎｇＤＮＡ），与远中２号的有丝分裂中期染色体ＤＮＡ进行了分子原位杂交。证明远中２号除具有普通小麦的２１对染色体外，附加了１对小麦－天兰冰草易位染色体（即天兰冰草染色体片段易位到小麦染色体的两臂端部）、５对天兰冰草染色体。说明小麦－天兰冰草部分双二倍体在形成过程中染色体行为是比较复杂的，不仅可能产生小麦－天兰冰草染色体间易位，而且小麦染色体也可能与天兰冰草染色体的３种染色休组染色体共同参与组建新的染色体组附加到小麦中去。

盐碱胁迫对小冰麦相对生长率及茎叶离子积累的影响

将2种中性盐(NaCl和Na2SO4)和2种碱性盐(NaHCO3和Na2CO3)按摩尔质量比1∶1混合,模拟出相同强度的盐碱胁迫条件,并以此对小冰麦33幼苗进行胁迫处理,测定相对生长率及茎叶无机离子含量。结果表明,随着胁迫强度的增加,盐碱胁迫均使小冰麦幼苗RGR显著下降,但碱胁迫处理的下降幅度(0.12 g/d)明显大于盐胁迫(0.06 g/d)处理;碱胁迫引起Na+含量急剧增加,NO-3、SO24-、H2PO-4含量明显降低,引起负电荷亏缺和离子不平衡。

小麦抗叶锈基因Lr38差异表达的初步研究

小麦叶锈病是一种世界性发生的小麦病害,利用抗病品种是防治该病害最经济、安全、有效的方法。目前已经正式定名的56个小麦抗叶锈基因中,有许多表现出抗锈性的丧失。来自中间偃麦草的小麦抗叶锈基因Lr38则表现出优良的抗锈性。利用DDRT-PCR技术,分析了小麦抗叶锈近等基因系材料TcLr38与感病对照Thatcher间的表达差异。通过对差异片段的克隆测序,获得一条425bp的差异表达序列,推测可能为一与抗病相关的基因片段。

碱胁迫诱导小冰麦有机酸积累和分泌的研究

【目的】探讨碱胁迫对小冰麦有机酸积累和分泌的影响。【方法】将2种中性盐(NaCl和Na2SO4)和2种碱性盐(NaHCO3和Na2CO3)均按物质的量比1∶1混合,模拟出相同强度的盐、碱胁迫条件,并以其对小冰麦33的幼苗进行胁迫处理,计算日相对生长率,测定盐、碱胁迫下小冰麦幼苗茎叶中有机酸和无机离子的含量,分析根外pH及根分泌物中有机酸含量的变化。【结果】碱胁迫对小冰麦生长的抑制作用明显大于盐胁迫。碱胁迫引起小冰麦幼苗茎叶中Na+含量急剧增加,NO3-、SO42-、H2PO4-含量明显降低,引起负电荷匮缺和离子不平衡。对照和盐胁迫处理小冰麦幼苗茎叶和根中有机酸均不积累,而碱胁迫可诱导有机酸急剧增加。小冰麦根系能够迅速降低碱胁迫下根外的pH。对照和盐胁迫下小冰麦分泌有机酸很少,而碱胁迫能明显刺激小冰麦根分泌有机酸。【结论】小冰麦可能通过积累有机酸来弥补负电荷不足,以保持细胞内pH稳定。分泌有机酸可能是小冰麦根外pH调节的重要途径。

3个抗条锈病小偃麦附加系中偃麦草染色体同源性鉴定

已经建立了3个抗条锈病小偃麦二体附加系,分别编号为 A1,A2和 A3。它们衍生于铭贤169与中4的杂交后代。铭贤169是一个普通小麦品种,它对我国现有全部条锈菌小种均高度感染。中4是人工合成的异源八倍体新种,含有全套小麦染色体和7对中间偃麦草染色体,对目前我国所有条锈菌小种均免疫或高抗。将铭贤169与中4杂交、用铭贤169回交、回交后代自交及抗病性鉴定得到了 A1,A2和 A3。为了搞清这3个附加系所附加染色的异同,将A1,A2和A3两两杂交,检查其 F_1植株减数分裂过程中染色体配对情况。在 A1×A2和 A2×A3的 F_1小孢子母细胞中出现了两个单价体染色体,在 A1×A3的 F_1中未发现单价体。这表明,A1与 A3所附加的是同一对中间偃麦草染色体,A2所附加的则是另一对。结论是,已经从中4鉴定出两种抗条锈病的中间偃麦草染色体,这两对染色体之间不具有同源性。

抗条锈病小偃麦异附加系及其染色体稳定性的研究

以异源八倍体小偃麦中4作为抗条锈病染色体的供体亲本,以普通小麦品种铭贤169作为受体亲本,通过杂交、回交、自交、抗病性鉴定和花粉母细胞减数分裂染色体显微镜检查,选择出了含抗条锈病中间偃麦草染色体的二体附加系;对附加系花粉母细胞减数分裂观察发现,终变期有5.2%的细胞中出现了单价体,后期Ⅰ中有7.4%的细胞中存在停留于赤道板上不分离的染色体,表明附加的染色体在一定程度上是不稳定的;所得到的3个附加系中的1个,其组织病理学特征与另外两个明显不同,推测这3个附加系所附加的中间偃麦草染色体并非是同一个。

BYDV感染对小麦、天兰冰草和八倍体小冰麦细胞表面糖蛋白的影响

用钌红染色法在电镜下观察普通小麦3B-2、天兰冰草(Agropyron intermdeium)和八倍体小冰麦中,接种大麦黄矮病毒后细胞表面糖蛋白的变化,发现抗性不同的材料在大麦黄矮病毒感染后其细胞表面的糖蛋白层变化趋势不同。对大麦黄矮病毒免疫的天兰冰草接种后看不到细胞表面的糖蛋白层有明显变化。高抗大麦黄矮病毒的八倍体小冰麦中,在病毒感染后多数细胞表面糖蛋白层明显加厚.而在没有抗性的普通小麦3B-2中,大麦黄矮病毒感染后细胞表面糖蛋白层无明显的加厚现象,多数细胞的糖蛋白层部分脱落或完全消失。我们推测,细胞表面的糖蛋白与植物对大麦黄矮病毒的抗性有密切关系。感染大麦黄矮病后细胞表面糖蛋白层的加厚现象可能是植物对病毒的一种抗性反应。

一个多抗小麦-中间偃麦草新种质的选育和细胞分子生物学鉴定

经过多年田间和温室接种抗病性鉴定,从(77-5433×中5)杂交组合花药培养后代中选育出一个兼抗大麦黄矮病、条锈、叶锈和秆锈4种小麦主要病害的新种质遗4212。遗4212的体细胞染色体数为42,在减数分裂中期Ⅰ,在几乎所有的花粉母细胞中都可以观察到21个二价体,这说明遗4212是一个在遗传上业已稳定的整倍体材料。对(遗4212×77-5433)F_1代花粉母细胞的观察表明,遗4212可能是含1对外源中间偃麦草染色体的代换系或具较大中间偃麦草染色体片段的易位系。用基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)对遗4212的有丝分裂中期相、减数分裂后期Ⅰ相和(遗4212×77-5433)F_1代花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ、后期Ⅰ进行了检测,确证遗4212含1对外源中间偃麦草染色体。这些结果表明,遗4212是一个小麦一中间偃麦草代换系,其抗病性来自其携带的1对中间偃麦草。

用顺序GISH-FISH技术鉴定小麦-中间偃麦草小片段易位系

利用顺序基因组－重复序列荧光原位杂交技术对１个来自中３不育系和普通小麦恢７５杂种后代稳定株系Ｈ９６２７６－２的染色体组成进行了分析。以中间偃麦草（Ａｇｒｏｐｙｒｏｎ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｍ）基因组ＤＮＡ为探针的荧光原位杂交结果表明，Ｈ９６２７６－２的体细胞中有４２条染色体，包括２０对小麦染色体和１对小麦－中间偃麦草易位染色体，中间偃麦草染色体的易位片段位于１对小麦染色体的端部。进而用重复序列探针 ｐＳｃ１１９进行第 ２次荧光原位杂交，证明 Ｈ９６２７６－２中的中间偃麦草染色体易位片段位于小麦２Ｂ染色体的短臂上。

中间冰草种质材料苗期耐盐性研究

于2014年采用苗期盆栽法,对15份中间冰草种质材料进行不同浓度盐(0.0%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%)胁迫,通过对其存活率、相对株高、相对分蘖数、相对生物量4个形态指标的测定,利用隶属函数值法综合评价15份材料的耐盐性,并从中选出耐盐性较好和较差的材料进行细胞膜透性、丙二醛含量和过氧化物酶活性的测定与分析。试验结果表明,其存活率、相对株高、相对分蘖数、相对生物量随盐浓度的升高而降低;盐浓度0.7%处理存活率、相对株高、相对分蘖数、相对生物量显著低于0.1%、0.3%和0.5%处理。根据隶属函数综合评价法得知不同材料的耐盐性,耐盐性最强的材料是来自前苏联的84-371、84-377和84-366中间冰草,耐盐性最差的是来自伊朗的84-342和来自前苏联的84-273中间冰草。