灌浆期干旱对不同倍性小麦光合和产量的影响

为揭示灌浆期水分亏缺对不同倍性小麦光合特性和产量的影响,选用二倍体野生一粒、栽培一粒小麦,四倍体野生二粒、栽培二粒小麦,六倍体小麦"长武134"和"陕253"等6个小麦品种作为供试材料,通过盆栽控水方式,对不同倍性小麦旗叶净光合速率、瞬时水分利用效率和产量进行了研究。结果表明,在正常供水、轻度干旱和严重干旱3种水分处理下,不同倍性小麦旗叶净光合速率、水分利用效率和产量差异极显著。在灌浆过程中,水分亏缺对不同倍性小麦净光合速率变化趋势的影响不明显。而最大净光合速率和水分利用效率随水分胁迫的加重而减小。六倍体小麦平均最大净光合速率为22.03μmol CO2.m-2.s-1),高于二倍体和四倍体小麦。六倍体小麦平均最大水分利用效率约为7.12μmol CO2/mmol H2O,分别是四倍体和二倍体的1.63倍和2.05倍,并且在灌浆开始时就达到最大。因此,小麦长期进化过程中,六倍体小麦花后较强的光合能力和较高的水分利用效率是提高小麦产量的重要生理基础。

不同倍性黄瓜遗传差异的AFLP分析

采用AFLP（Amplified fragment length polymorphism）技术对黄瓜（Cucumis sativus L．）品种‘津绿4号’的单倍体、二倍体和四倍体进行基因组DNA多态性比较。结果表明：（1）从35对引物扩增获得2188条60～500bp的条带，多态性位点仅有20个，占0．92％，其中22对引物组合扩增的不同倍性材料的AFLP指纹没有明显差异；（2）在多态性位点表现中，以二倍体的条带存在，单倍体和（或）四倍体的条带丢失为主，在四倍体中扩增出1条特异带；（3）与相应的二倍体相比，单倍体和四倍体有特异片段的消失和增加。

NaCl胁迫对不同倍性西瓜幼苗Na^+、K^+和Ca^(2+)质量分数的影响

以黄枚西瓜同源二倍体(2x)、三倍体(3x)、四倍体(4x)为材料,分别用100、200、300、400mmol/L NaCl处理西瓜幼苗,鉴定不同浓度NaCl对不同倍性西瓜幼苗的伤害程度,采用微波消解-火焰原子吸收分光光度法测定NaCl胁迫8d后不同倍性西瓜幼苗叶片中的Na+、K+和Ca2+质量分数。结果表明,NaCl胁迫8d以后,随着NaCl浓度的增加,西瓜幼苗受害程度也随着加深,相同NaCl浓度下,不同倍性西瓜幼苗受伤害程度为2x>3x>4x;4x幼苗叶片中的Na+质量分数高于2x和3x。高NaCl浓度下,西瓜幼苗叶片内的K+质量分数为4x>2x>3x,Ca2+的质量分数为4x>2x。NaCl胁迫后,耐NaCl胁迫能力表现为多倍体强于2x,4x的西瓜幼苗相对于2x具有较高的Na+、K+和Ca2+质量分数,与其表现的受伤害程度一致,3x的西瓜幼苗的受伤害程度与K+质量分数相关性最大,耐NaCl胁迫能力介于4x和2x间。2x的西瓜幼苗叶片受伤害程度与Na+、K+和Ca2+质量分数及K+/Na+比值、Na+/Ca2+比值的相关性较多倍体低。

蛋白磷酸酶-2Ac在不同倍性鱼6种组织中的分化表达模式

蛋白磷酸酶-2A是最重要的丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶之一,对于调控多细胞的生命活动起着非常重要的作用。以异源四倍体鲫鲤及其二倍体父/母本(湘江野鲤/红鲫)和子代三倍体湘云鲫等为实验材料,运用Westernblot技术及荧光免疫组织化学技术等实验手段,得到了Protein Phosphatase-2A(PP2A)的催化亚基在上述不同倍性鱼体内6种不同组织的表达模式:Protein Phosphatase-2Ac(PP2Ac)在异源四倍体鲫鲤及其二倍体父/母本及子代三倍体湘云鲫不同组织中蛋白水平均有表达,而且出现了明显的种属特异性和组织特异性,如在大脑、肌肉、肝脏三组织中,三倍体湘云鲫中PP2Ac的表达相对最高。而在肾脏组织中,PP2Ac在异源四倍体鲫鲤中的表达水平最高,父本与三倍体湘云鲫中的表达比较相近,且最低;而在性腺组织中则是父本精巢中的表达最高;在心脏组织中,PP2Ac在母本红鲫中的表达相对较高。这种明显的种属之间组织特异性可能说明了子代与父母本之间的变异性。荧光免疫组化实验结果显示,从整体水平来看,4种不同鱼的同一组织中,PP2Ac的相对定位是非常相似的,这可能说明了异源四倍体鲫鲤与其二倍体父/母本及子代三倍体湘云鲫之间的遗传相似性。研究结果为进一步探索PP2Ac在脊椎动物不同组织中的功能提供了实验依据。

不同倍性鲫鲤性腺型芳香化酶cyp19a1a基因cDNA的克隆及表达

为研究性腺型芳香化酶P450aromA(cyp19a1a基因编码)在不同倍性鲫鲤卵巢发育过程中的作用,实验采用同源克隆和cDNA末端快速扩增技术(RACE),获得了二倍体红鲫、三倍体湘云鲫和四倍体鲫鲤的cyp19a1a基因cDNA全长。结果显示,3种鱼cyp19a1a基因均编码517个氨基酸残基,而且编码的蛋白都包含P450aromA特有的跨膜螺旋区、I-螺旋区、Ozol’s肽区、芳香化酶特异保守区以及血红素结合区。采用RT-PCR分析cyp19a1a基因mRNA在3种不同倍性鱼类组织中的表达情况,结果显示,cyp19a1a基因主要在实验鱼的卵巢中表达,其次在精巢、脑、脾脏有少量表达。采用实时荧光定量PCR对cyp19a1a基因mRNA在不同倍性鱼卵巢中的表达进行分析,结果发现,cyp19a1a基因在不同倍性鱼的非繁殖期卵巢的表达都高于繁殖期卵巢,并且在繁殖期和非繁殖期,cyp19a1a基因在三倍体湘云鲫的表达量高于二倍体红鲫和四倍体鲫鲤。采用免疫组织化学方法对CYP19A蛋白在不同倍性鲫鲤卵巢中的定位进行分析,结果发现,CYP19A蛋白主要定位在滤泡细胞、Ⅳ时相卵母细胞的放射膜上以及Ⅱ时相卵母细胞的卵浆中。研究表明,性腺型芳香化酶在不同倍性鲫鲤卵巢发育过程中的表达存在一定的差异性,三倍体鱼cyp19a1a基因mRNA水平表达异常,推测与其不育有关联性。

蛋白磷酸酶PP-1c在不同倍性鱼6种组织中的分化表达模式

以异源四倍体鲫鲤及其二倍体父/母本(湘江野鲤/红鲫)和子代三倍体湘云鲫等为实验材料,运用W estern-blotting技术及荧光免疫组织化学技术等实验手段,分析了PP-1的催化亚基在上述不同倍性鱼体内的表达模式:蛋白水平检测发现PP-1c在不同倍性鱼的大脑、心脏、肌肉、肾脏、肝脏和性腺6种主要器官组织中均有表达,且不同的组织中显示了明显的差异表达模式,而PP-1c在这4种不同鱼的肌肉组织中的表达差异更显著,其中在异源四倍体鲫鲤中表达最低,在父/母本红鲫中的表达水平相对较高,子代三倍体湘云鲫中的表达最高,这种差异性可能从生化的角度说明了子代与父母本之间的变异性。免疫荧光组化实验结果显示,从整体水平来看,4种不同鱼的同一组织中,PP-1c的表达模式是非常相似的,这可能从蛋白和细胞的水平说明了异源四倍体鲫鲤与其二倍体父/母本及子代三倍体湘云鲫之间的遗传相似性。但对于同一组织的不同细胞的具体表达部位是有差异的,具有细胞特异性。

不同倍性小麦材料对水分和密度条件的响应

以栽培一粒(2n)、栽培二粒(4n)和长武134(6n)为材料在大型活动防雨棚条件下研究不同倍性小麦材料在不同密度和水分条件下的产量适应性变化。结果发现,在两种水分条件下随着染色体倍性从2n→6n的增加,产量、千粒重、水分利用效率(WUE)和收获指数均呈增加趋势,在水分胁迫下各材料穗粒数和穗数则呈降低趋势,而在正常供水下穗粒数则呈增加趋势。在水分胁迫下栽培一粒、栽培二粒和长武134最高产量分别出现在中、低、高密度群体,而同一材料不同密度群体间变异系数分别为6.73%,1.98%,9.07%;不同倍性材料千粒重均随着密度增加而减小,而穗数则逐渐增加,二倍体的穗粒数以中密度最高,四倍体的穗粒数随着群体密度的增加而减小,六倍体则相反;三种材料WUE和收获指数分别以低、高、低密度最高。正常供水下随着染色体倍性从2n→6n的增加,三个倍性材料最高产量分别出现在高、低、低密度群体,而同一材料不同密度群体间变异系数分别为6.01%,17.12%,2.46%;千粒重表现为中密度>低密度>高密度,而穗粒数均以低密度群体最高,二倍体和四倍体以高密度群体最低,六倍体则以中密度群体最低,穗数则随着密度群体增加而增加;二倍体WUE以高密度群体最大,中密度最小,四倍体和六倍体随着群体密度的增加而逐渐减小,二倍体收获指数以低密度最高,中密度最低,四倍体和六倍体表现为低密度>中密度>高密度。上述研究结果为干旱半干旱地区小麦节水高产栽培和育种提供了理论依据。

不同倍性龙葵砧木嫁接对树番茄幼苗硒积累的影响

为研究嫁接对果树硒积累的影响,采用盆栽试验,分别以少花龙葵(二倍体)、少花龙葵经秋水仙素诱导的四倍体后代和龙葵(六倍体)为砧木,以树番茄为接穗进行嫁接,研究不同倍性龙葵砧木对树番茄幼苗的生长和硒积累的影响。结果表明,与未嫁接相比,以不同倍性龙葵为砧木嫁接均能提高树番茄的叶绿素总量、类胡萝卜素含量和硒含量,提高幅度由大到小为六倍体龙葵砧木嫁接>四倍体龙葵砧木嫁接>二倍体龙葵砧木嫁接>未嫁接。以不同倍性龙葵为砧木进行嫁接,提高了树番茄幼苗砧木茎秆、接穗茎秆、接穗叶片和整个接穗的干重和硒积累量,其中以六倍体龙葵砧木的增加效果最为显著。与未嫁接相比,六倍体龙葵砧木嫁接树番茄整个接穗的干重、硒含量和硒积累量分别提高了69.54%、56.43%和165.17%。因此,六倍体龙葵为砧木嫁接可用于促进树番茄的生长,提高树番茄的富硒能力。

大鸭梨与不同倍性梨品种杂交后代染色体数目鉴定

本文用去壁低渗－火焰干燥－Ｇｉｅｍｓａ染色法对大鸭梨与不同倍性梨品种杂交后代的染色体数目进行了鉴定，共１０个组合３８１株，发现 ３０株为三倍体（２ ｎ＝３ ｘ＝５１），其中，１株为金花４号×大鸭梨的后代，８株为大鸭梨×金花４号的后代，３株为大鸭梨×秦酥的后代，６株为大水核×大鸭梨的后代，８株为安梨×大鸭梨的后代，２株为大鸭梨×安梨的后代，２株为白皮洋×大鸭梨的后代，三倍体的比例为 １．９％；６８株为四倍体（２ｎ＝４ｘ＝６８），其中１株为大鸭梨×安梨的后代，１株为安梨×大鸭梨的后代，１株为大水核Ｘ大鸭梨的后代，２１株为沙０１×大鸭梨的后代，４４株为大鸭梨×沙０１的后代，四倍体的比例为１７．８％；１２株为非整倍体，占观察总数的３．１％；余者为二倍体。结果表明，大鸭梨为倍性育种的优异种质资源。

不同倍性苹果叶片叶绿素荧光参数分析

对不同倍性苹果嘎拉(二倍体)、4-9(四倍体)、富士(二倍体)、天星(四倍体)叶片的叶绿素荧光参数进行了测定分析。结果表明:四倍体苹果叶片的荧光参数(Fv,Fv/Fm,Fv/F0,Fm/F0)显著高于二倍体,因此四倍体苹果叶片相对于二倍体苹果叶片而言,具有更强的光系统活性、光能转化效率和电子传递效率,能将所吸收的光能更有效地转化为化学能。

不同倍性杂交后代桑叶品质性状的遗传特性

旨在揭示桑树杂交后代群体的遗传特性,为种质创新和品种遗传改良提供技术和理论支撑。以桑树2个不同倍性杂交亲本和组合后代群体为材料,对其桑叶中主要营养成分、活性物质含量和体外抗氧化能力等品质性状的遗传变异进行了研究。结果表明:杂交组合后代群体中不同性状遗传差异较大,其中水分和灰分含量性状遗传相对稳定,而可溶性糖、粗蛋白、粗纤维、多酚类、黄酮类物质含量及体外总抗氧化能力、清除·OH能力等变异系数较大。杂交组合后代群体中桑叶营养物质含量均值均小于相应亲本均值,活性物质含量及体外抗氧化能力均值均高于相应亲本均值。对桑树杂交后代进行优良单株筛选可获得较高的遗传增益。

不同倍性花生光合特性研究

用0.01%秋水仙素诱导使花生染色体加倍,通过单细胞内染色体数目和DNA含量鉴定花生倍性,比较不同倍性花生叶片的气孔大小、气孔密度和叶绿素含量。结果表明:秋水仙素加倍处理后的花生叶片气孔更大,单位面积的气孔数量减少,叶绿素含量增加。

不同倍性云南山茶种子表型及萌发特性研究

为探究不同倍性云南山茶种子的生物学特性,以3种不同倍性的山茶种子为研究材料,对种子表型性状及萌发指标进行观测分析。结果表明,不同倍性的居群生物学特性存在显著差异(p<0.05),含水量与海拔呈显著正相关(r=0.763);不同倍性云南山茶发芽率与海拔高度呈负相关(r=-0.45),平均发芽时间与海拔高度呈显著正相关(r=0.841);3种倍性间萌发率较对照组差异显著(p<0.05)。随着海拔升高,低温层积处理的平均发芽时间逐渐变长,即呈极显著正相关(r=0.891,p<0.001);激素处理后,200 mg·L^(-1) GA3浸种24 h可使其二倍体种子发芽率达到70%且显著提高其发芽势并缩短发芽时间。四倍体发芽率远高于其他倍性,推测是由于海拔高度及杂交渗入等原因使得其萌发特性优于其他倍性。

不同倍性冬小麦种内竞争能力的比较研究

通过3个不同倍性冬小麦材料(两倍体栽培一粒、四倍体栽培两粒、六倍体现代品种长武134),在不同水分条件下进行密度实验,研究了不同材料的株高、生物量累积和分蘖动态的变化,以及产量对密度变化的反应。结果表明随着群体的增大,不同倍性材料个体间竞争明显加剧,相互抑制作用增强,种群内部个体大小等级差异增大;在不同群体下各倍性材料的个体生长存在差异,表现为四倍体栽培两粒竞争能力>两倍体栽培一粒>六倍体现代品种长武134,且长武134受种群大小影响最为显著,但长武134产量累积的投入比例最高,产量最高,低竞争能力的个体更适合生产上的需求,是群体高产的基础。研究结果为旱地小麦的高产栽培和育种提供了理论基础。

中华猕猴桃异倍体花粉对‘哑特’种子发育及果实品质的影响

为了研究不同倍性猕猴桃花粉对‘哑特’种子及果实品质的影响,选择4个中华猕猴桃花粉对‘哑特’进行授粉试验,以2个美味猕猴桃六倍体花粉为对照。统计各授粉组合的坐果率,观察种子发育结构,测定采收后果实中黑色种子占比、种子千粒质量、单果质量、果实纵横径、可溶性固形物、可滴定酸及风味相关品质指标,利用主成分分析方法对不同花粉授粉后的果实品质进行综合评价。结果表明:中华(M1-M4)和美味系(M5-M6)不同倍性猕猴桃花粉授粉后,坐果率均在93%以上,与四倍体和六倍体花粉相比,二倍体花粉M1和M2对‘哑特’授粉后黑色种子占比(9.14%和9.37%)、千粒质量(0.13 g和0.14 g)、果实单果质量(95.78 g和86.10 g)显著降低,种子明显败育,但果实感官评价更优。干物质、可溶性固形物、可滴定酸和果皮挥发性物质的含量在不同花粉处理间具有差异,但与花粉倍性无明显相关性。综上,两个二倍体花粉(M1、M2)对‘哑特’授粉的少籽效果最佳,果实品质表现优良,为后期少籽‘哑特’的商业化生产提供了理论依据和资源选择。

灌浆期水分亏缺条件下二、四、六倍体小麦收获指数和水分利用效率的演化

为揭示不同倍性小麦生长发育、产量性状及水分利用对灌浆期水分亏缺响应的差异,选用二倍体野生一粒小麦(Triticum boeoticum)、栽培一粒小麦(T.monococcum),四倍体野生二粒小麦(T.dicoccoides)、栽培二粒小麦(T.dicoccon),和两个普通六倍体小麦(T.aestivum)品种‘长武134’和‘陕253’6个小麦品种作为供试材料。采用盆栽控水的方法,测定和分析了不同灌浆期土壤水分条件下小麦株高、旗叶叶面积、穗长、根干重、地上生物量、根冠比、千粒重、粒数、产量、收获指数、蒸腾耗水量和水分利用效率等性状的变化。在小麦染色体倍体由二倍体向六倍体进化的过程中,小麦地上生物量、千粒重、穗粒数、产量、收获指数和水分利用效率都显著增加。随着土壤水分从正常→中度亏缺→重度亏缺的减少,收获指数先增大后减小,分别为41.26%、42.48%和38.19%;生物量水分利用效率逐渐增大,分别为2.39、2.43和2.53g·kg–1;产量水分利用效率分别为1.05、1.10和1.04g·kg–1。在灌浆期水分条件是影响收获指数和水分利用效率的关键因素之一。灌浆期的水分亏缺有利于六倍体小麦的收获指数和四倍体的生物量水分利用效率的提高。中度的水分亏缺有利于四倍体和六倍体产量水分利用效率的提高。

二倍体与四倍体葡萄品种形态特征与若干生理指标比较研究

为了给葡萄倍性选育工作提供理论依据和科学参考价值,对不同葡萄品种二、四倍体的形态特征、叶绿素含量、原花色素含量及POD、CAT、MDA含量进行了测定、分析。结果表明:(1)不同葡萄品种四倍体在植物学特性方面与二倍体对照,表现出巨大性的特点;(2)不同葡萄品种叶片中原花色素含量四倍体高于二倍体;(3)不同葡萄品种叶片中叶绿素含量四倍体高于二倍体;(4)不同葡萄品种叶片中MDA含量均极低;(5)不同葡萄品种叶片中POD、CAT活性四倍体高于二倍体。由此可以看出,葡萄同源四倍体相对于二倍体植株而言,不仅其形态方面均表现出巨大性的特点,同时适应性和抗逆性也均增强。

动物和植物远缘杂交比较研究

远缘杂交是指不同物种之间的杂交,它可以是种间、属间甚至亲缘关系更远的物种之间杂交.远缘杂交可以把属于不同种、属等远缘遗传关系的不同个体的生物特性结合起来,突破种间界限,扩大遗传变异,是创制具有遗传变异、可育、优良性状的新品系乃至新种群的重要方法.本文在分析和归纳大量国内外有关动物和植物远缘杂交文献的基础上,结合本实验室长期从事鱼类远缘杂交的研究结果,在对动物和植物远缘杂交实验的具体例子进行描述和分析的基础上,比较和总结了动、植物中远缘杂交形成不同倍性生物后代的主要生物学特性;概述了动物和植物远缘杂交的相似性和差异性;分析和归纳了导致动物和植物远缘杂交形成存活和不存活后代的可能原因;还对动物和植物远缘杂交后代的形态学、细胞学和分子细胞遗传学等生物学特性研究的方法进行了介绍.旨在为系统地比较动物和植物远缘杂交的遗传、繁殖、生长性状等生物学特性提供较系统的研究资料,以阐明它们在遗传育种和生物进化方面的共性作用及重要意义.