大豆种子硬实突变体M_(zp661)的鉴定和基因定位

【目的】硬实是种子物理休眠的表现特征,也是大豆驯化的一个重要性状。硬实性虽然有利于种子在不良环境中生存,但是在生产实践中会严重降低大豆出苗率,同时影响产量和加工品质。采用混合群体分离测序(bulked segregant analysis sequencing,BSA-Seq)解析大豆种子硬实性状的遗传基础及候选基因,为大豆硬实的分子机理研究提供理论依据。【方法】经甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变大豆中品661种子获得硬实突变体M_(zp661),将其与栽培大豆中黄13(父本)杂交构建重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体,对不同株系的种子进行硬实性、吸水率和种皮解剖结构鉴定。选取RIL群体中硬实型和正常吸胀型2种极端材料分别构建混池,利用BSA-Seq技术检测不同极端材料及亲本基因型,结合欧式距离(euclidean distance,ED)和delta SNP-index、delta InDel-index关联分析方法,开展大豆种子硬实遗传位点的挖掘,进一步利用生物信息学分析、大豆不同组织的转录组数据和基因注释信息挖掘显著关联区域的候选基因。【结果】突变体M_(zp661)后代中,吸胀型种子各部位均具有吸水能力,种子体积随浸水时间延长不断增大,然而,硬实型种子浸水36 h内体积未发生变化,随着浸水时间的持续延长,种皮开始局部出现皱缩,并逐渐向其他部位扩散,子叶恢复吸胀能力。硬实型种子种皮表面光滑且结构紧密、角质层呈规则的网状结构、栅栏层较厚,而吸胀型种子表皮有气孔且结构松散、角质层有微小的裂缝、栅栏层较薄,表明突变体M_(zp661)种子硬实与种皮不透水/气相关;ED和delta SNP-index、delta InDel-index关联分析方法不仅鉴定到已报道种子物理休眠遗传位点qHS1,而且检测到1个一致性关联区域Chr.06:45897227—47746047,该区间共含有189个基因,转录组数据及基因注释挖掘到种子中特异高表达的Glyma.06G275300可能为该关联区域调控大豆种子硬实的关键候选基因。【结论】大豆突变体M_(zp661)种子硬实由种皮不透水/气所致,利用BSA-Seq法鉴定到Glyma.06G275300可能为影响种皮结构的候选基因。

菜豆种子硬实分析和破除研究

为了探讨菜豆种子硬实形成的影响因素以及破除硬实方法,为菜豆种子硬实破除研究奠定基础。以菜豆‘盛冠’种子为试验材料,测定种皮成分、结构和酶活性以及通过干湿交替和机械处理测定发芽指标。结果显示,菜豆种皮成分(除了原花青素)对种子硬实性有显著影响;与非硬实种子相比,硬实种子各细胞层种皮更厚,种子和种皮的蛋白酶活性更低,而过氧化物酶和多酚氧化酶活性更高。随干湿交替次数增加,硬实种子发芽指标呈上升趋势。干湿交替处理种子3次时,发芽势、活力指数和发芽指数分别是对照组的21倍、9倍和8倍。经机械处理后的硬实种子其发芽率、发芽势、活力指数和发芽指数分别是非硬实种子的1.07倍、3.4倍、4倍及3倍。研究发现,菜豆种子硬实受种皮成分、种皮结构和酶活性的影响,干湿处理使种子通透性增加,起到了打破种子休眠、促进种子萌发的效果,干湿交替处理3次和机械处理,均对菜豆种子萌发和破除硬实有显著积极影响。研究旨在筛选出高效破除种子硬实的方法,为农业生产中提高种子出苗率提供技术支撑。

多序岩黄芪种子破除休眠及种子引发研究

为破除多序岩黄芪种子的休眠,提高种子的发芽率,采用研磨、H2O2、酸、碱处理进行种子硬实的破除,并进行了种子的引发处理。结果表明:多序岩黄芪种子为高硬实种子,用浓硫酸处理9min效果较好,使硬实率下降为87%,发芽率达24.8%。用190mg/L的GA3+15%PEG组合进行种子引发,种子的发芽率高达62.20%,发芽势达44.30%,发芽时间比对照提前1d,种用价值和整齐度均可大幅度提高。建议在生产中,将种子用浓硫酸处理9min,再用190mg/L的GA3+15%PEG组合进行种子引发,以提高出苗率。

长柄山蚂蟥种子的硬实处理方法研究

为提高豆科植物长柄山蚂蟥坚硬种壳种子的萌发率,采用热水处理、划破种皮、石英砂研磨和微波处理4种方法处理长柄山蚂蟥种子。结果表明,热水浸泡及划破种皮处理能显著提高其发芽率、发芽势、发芽指数,其中热水浸泡处理中70℃为最优。与其他处理相比,该处理操作更为省工省时、安全、简便易行,建议在实际生产中采用此方法。

小麦生产应用现状及制曲小麦育种思路

小麦是我国第2大主粮作物,除用于制作食品外,制曲酿酒、石油化工等轻重工业消费也是重要的应用领域。随着社会的发展,小麦消费结构也在不断改变,多样化的产业需求促进了小麦品种迭代更新,供给侧的小麦生产改革升级对保障我国粮食安全和市场需求具有重要作用。基于我国小麦生产应用现状,总结了制曲用小麦的特点和要求,分析了当前市场上主要制曲小麦的优缺点,并对今后制曲小麦的多样性育种研究进行了探讨。

石榴MAPK家族基因鉴定及其响应冷胁迫的表达分析

【目的】评价不同石榴种质资源籽粒硬度及抗寒性,筛选可能参与调控石榴抗寒性的MAPK家族基因。【方法】以31份石榴种质资源为试材,进行抗寒性及籽粒硬度评价;基于全基因组筛选石榴MAPK家族基因,对其进行进化、基因结构和蛋白理化性质分析,同时利用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,qRT-PCR)分析冷胁迫对石榴MAPK家族基因表达模式的影响。【结果】31个石榴品种籽粒硬度及半致死温度测定结果表明,峄城粉红牡丹、淮北六棱甜和鲁白榴2号等硬籽石榴抗寒性较强,华紫、以3和玛丽斯等软籽石榴抗寒性较弱。基于石榴全基因组鉴定出17个MAPK家族基因,广泛分布于8条染色体上;MAPK家族所有成员主要分为3个亚类,其中,A和B亚类成员主要包含PKc_MAPKK_plant_like和PTZ00024结构域,C亚类主要包含PLN00034结构域,所有成员均具有S_TKc结构域;各成员氨基酸残基数量分布在314~860 aa,外显子数目1~18个,蛋白分子质量为34910.05~97965.26 u,等电点4.94~9.35;PgMKK2、PgMPK6、PgMPK9、PgMPK16和PgMPK13在峄城粉红牡丹响应冷胁迫过程中表现为显著上调,PgMKK8、PgMPK1-1和PgMKK4在玛丽斯响应冷胁迫过程中表现为显著上调;PgMKK2、PgMPK6、PgMPK9、PgMPK16和PgMPK13在峄城粉红牡丹响应冷胁迫过程中的表达量显著高于玛丽斯,PgMKK8和PgMPK1-1在玛丽斯响应冷胁迫过程中的表达量显著性高于峄城粉红牡丹;PgMKK3在峄城粉红牡丹不同时间均未检测到表达,在玛丽斯中表现为先升高后降低的趋势;PgMPK12-2在玛丽斯不同时间均未检测到表达,在峄城粉红牡丹中表现为逐渐升高的趋势。【结论】石榴MAPK家族基因响应冷胁迫信号,其中,PgMKK2、PgMPK6、PgMPK12-2和PgMPK9可能参与正调控石榴的抗寒性。

基于共线性分析的大豆种子硬实性QTL定位及候选基因预测

大豆种子硬实度关乎食品与饲料加工。为提高大豆种子硬实度分子标记辅助选择的效率,发现相关候选基因,利用染色体片段代换系(chromosome segment substitution lines,CSSL)对大豆种子硬实性进行了两年的QTL定位研究,结合前人得到的25个种子硬实性QTL,利用MCScanX对整个大豆基因组进行分析,生成共线性区组,评估大豆种子硬实性QTL之间的共线性,确定了位于Gm02片段的中心QTL。利用多个数据库分析hub-QTL区段的基因,锚定了8个与大豆种子硬实性相关的候选基因。从CSSL群体中选择种子硬实性不同的两个品系和轮回亲本,用于随后的实时荧光定量PCR分析,发现候选基因Glyma.02G269400和Glyma.02G269500在CSSL群体中硬实性不同的2个品系及轮回亲本绥农14中的表达差异显著。Glyma.02G262600在绥农14中的相对表达量约是CSSL-136的5倍,而在CSSL-200中表达量中等,推测该基因抑制大豆种皮的形成。

象腿蕉种子萌发特性研究

以象腿蕉种子为研究材料,采用标准发芽法及发芽率测定等方法,研究了不同处理方法(未处理、常温浸种、打磨2/3种皮及60℃热水浸种)、不同培养温度(15℃、30℃、10~20℃、15~25℃及20~30℃)及不同培养基质(沙土、草炭土、园土)对象腿蕉种子萌发的影响,并对象腿蕉萌出的幼苗进行生长量测定。结果表明,象腿蕉种子百粒重为54.2 g,吸水率为134.54%,种子存在硬实现象;种子打磨处理是象腿蕉种子最优处理方法,20~30℃是种子萌发的最适温度,种子发芽率可达56.7%;沙土是象腿蕉种子萌发的最佳基质,发芽率为45%;测量3种不同基质中萌出的幼苗发现,幼苗对栽培基质不敏感。

不同基质·遮阴强度对盐肤木种子萌发的影响

采用对盐肤木种子3种遮阴强度和4种土壤基质多种处理进行穴盘播种育苗试验,研究不同处理对盐肤木种子发芽率和发芽势的影响。结果表明:MLI(一层4针黑色遮阳网,遮阴50%~60%)和混合土环境(砂土∶腐殖质=3∶1)对盐肤木种子的萌发促进效果最优,发芽率和发芽势分别达到80.83%和40.83%。

不同处理方式对鹰嘴紫云英种子萌发和生长的影响

为探索打破鹰嘴紫云英种子硬实、促进种子萌发的方法,本研究以鹰嘴紫云英甘绿2号为试验材料,采用恒温水浴、物理破除种皮和浓硫酸浸泡等3种种子处理方法,测定鹰嘴紫云英种子的发芽率、发芽势、根长和苗长等各项萌发指标和生长指标。结果表明,3种处理方法对鹰嘴紫云英种子的萌发均有促进作用,综合各萌发指标和幼苗生长指标,表现为划破种皮处理12 h>浓硫酸处理15 min>热水浴处理1 min,但划破种皮较为繁琐耗时,不适用于大型农业生产。综合考虑,以浓硫酸浸泡15 min为最优处理方式。

不同处理破除新疆黄花苜蓿种子硬实效果的研究

本试验以新疆野生黄花苜蓿为材料,采用机械打磨、变温(高温干燥、低温处理、液氮处理)、浸种(热水、浓硫酸、盐湖水)等方法处理种子,通过分析比较各处理下的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数等指标来探究打破种子硬实的最佳处理方法。结果表明,机械打磨降低硬实率的效果最佳,可以完全破除硬实;100℃热水浸种也可有效降低硬实率,种子发芽率可达70%以上,液氮处理30 min也可提高发芽率至80%;高低温处理、盐湖水浸种等处理能够降低硬实率,但效果不显著;浓硫酸浸种虽然可以完全打破硬实,但处理浓度和时间难以控制,很容易导致种子死亡。综合分析,机械打磨和热水浸种是破除黄花苜蓿种子硬实较为理想的处理方法。

牧草种子硬实破眠研究与智能化破眠展望

为了优化牧草种子休眠解除技术,提高牧草种子尤其是硬实种子的发芽率,对目前研究中硬实种子休眠与萌发机制的现状进行综合分析。对硬实种子休眠类型、影响种子硬实原因、硬实种子解除方法进行总结归纳,并基于目前研究现状对种子解除休眠的生态学意义及未来智能破眠技术进行分析,以期在明晰硬实种子休眠机理与萌发机制的基础上,为解除硬实牧草种子休眠问题提供思路与方法,为生态修复和粮食、种子安全研究提供科学依据。

不同硬实程度的刺槐种子活力差异性研究

以始温 80℃水浸种 1～ 4d吸胀的刺槐种子视为不同硬实程度的种子T1 、T2 、T3及T4 ,与第 4天仍未吸胀的刺槐硬实种子 (记作Tr)为试材对其种子活力差异性进行研究。结果表明 :随着硬实程度的提高 ,即Tr>T4 >T3>T2 >T1 ,种子的发芽势、发芽指数、活力指数、呼吸速率呈上升趋势 ;而电导率呈下降趋势。通过测定人工逆境 (盐胁迫、低温、人工老化 )处理种子的SOD酶活性和MDA含量 ,发现硬实种子具有较高的抗逆性 ,且其抗逆性随硬实程度的增高而增强 ,进一步证实了硬实种子具有较高的活力水平。

蓝花棘豆硬实种子特性的研究

每天从发芽皿中挑选吸胀的蓝花棘豆种子作为对照。第一天的称为CK1，依此类推分别为CK2，CK3……等。对照种子的硬实程度随着吸胀时间的延长而增强，即CK5＞CK4＞CK3＞CK2＞CK1。将第八天尚未吸胀的作为硬实种子。用浓硫酸处理25分钟。结果表明，硬实种子的发芽率、活力指数、脱氢酶活性及抗逆性均高于对照。后者CK1→CK5的上述指标呈逐渐上升趋势。硬实种子的电导率则低于对照。后者CK1→CK5电导率呈下降趋势。综上所述，作者认为蓝花棘豆中硬实种子的活力高于非硬实种子，其活力随着硬实程度的增加而递增。

银合欢硬实种子处理方法研究

采用7种不同方法对银合欢Leucaena leucocephala种子进行处理,结果表明,用98%的浓硫酸对银合欢种子进行处理5 min效果最好,发芽率达86%;其次是水温80℃浸种10 min,发芽率达74%;80℃高温干燥10 min和机械摩擦种皮效果比较差,发芽率仅19.3%和15.3%;酒精、40%的氢氧化钠、不同浓度萘乙酸(NAA)浸种对银合欢的发芽率没有影响,最佳处理的大田试验结果与实验室结果相吻合。

7种硬实种子特性的研究

每天从发芽皿中挑选吸胀种子作为对照。第1天为CK1，依次类推分别为CK1，CK2……等。对照种子的硬实程度随吸胀时间延长而增强，即（CK8＞CK7＞……CK1。直至吸胀率低于2％时，将未吸胀种子视为硬实种子，并用浓硫酸处理。实验结果表明，硬实种子的发芽率、苗鲜重，活力指数，ATP水平均高于对照。后者CK1～CK5的上述指标呈逐渐上升趋势。硬实种子的电导率则低于对照。后者CK1→CK5电导率呈下降趋势。综上所述，作者认为7种种子中，硬实种子的活力高于非硬实种子，其活力随着硬实程度的增加而递增。

刺槐种子硬实破除方法探讨

硬实是豆科植物普遍存在的现象。硬实种子不透水 ,必须经过适当处理来提高种皮的透性种子才能萌发。研究表明 :热水浸种、砂擦处理、浓硫酸浸泡、切除部分子叶对刺槐硬实的破除均有作用。以热水 (10 0℃ )浸种 2 4 h为最好 ,硬实种子发芽率达 79.33%。若应用逐次增温处理效果更好。本研究为刺槐硬实种子利用提供了依据。

多花木蓝和二色胡枝子种子硬实特性与活力关系的研究

将多花木蓝和二色胡枝子种子在恒温25℃下吸胀,每24 h取出吸胀种子,14 d后未吸胀的种子为硬实种子(H)。硬实种子切破种皮后吸胀24 h,与非硬实种子进行发芽试验和各项活力指标测定。结果显示,每日内吸胀的种子数量随时间推移以一定的比例下降,多花木蓝种子吸胀相对缓慢,第5天以后吸胀率降到1%以下,胡枝子种子第3天以后吸胀率就降到1%以下。2种牧草种子都显示出硬实种子的发芽率、发芽指数和活力指数、脱氢酶活性、酸性磷酸酯酶活性均高于非硬实种子,而电导率值、浸出液可溶性糖含量和丙二醛含量低于非硬实种子,这表明硬实种子的活力高于非硬实种子。而非硬实种子中,根据以上各活力指标判断,晚吸胀的种子比早吸胀的种子活力高。

不同处理方法破除扁蓿豆品系90-36种子硬实的效果研究

扁蓿豆品系90-36硬实率高达41%。采用打磨、KNO3、KMnO4、HCl、NaOH、H2O2、H2SO4、赤霉素、高温干燥、热水浸种、低温放置和液氮处理12种方法,探讨破除其种子硬实的适宜方法。结果表明:98%H2SO4处理25～60 min,发芽率可达90%左右,硬实率可下降到8%以下;砂纸打磨能使发芽率达84%,硬实完全破除;30%H2O2处理40 min、400 mg/LGA处理24 h、70℃干燥处理0.5 h、0.3%KMnO4处理2 h可破除部分硬实。

扁蓿豆荚果和种子发育及硬实发生的关系

通过对萹蓿豆不同发育阶段荚果和种子形态学特征和生理学特征的调查,来判断该物种硬实发生的时间及种子含水量与硬实之间的关系。结果显示,盛花后第33～36天荚果和种子几乎都变为棕色,种子的长、宽和厚显著减小,荚果大小变化也明显;此阶段荚果和种子鲜重在达到最大值后下降到最小,荚果和种子含水量达到最小值(20%左右);此时种子开始出现硬实,种子硬实率与种子含水量呈显著的负相关关系。因此,种子硬实受种子成熟度影响,而且与种子含水量有关。扁蓿豆荚果和种子的形态学特征和生理学特征的变化可以作为指示硬实发生的指标,其中荚果和种子的形态学特征可以作为判断种子发生硬实时间的快速有效的指标,但荚果和种子的干重不能作为指示硬实发生的指标。