利用生化及分子标记确定长穗偃麦草(Elytrigia elongatum, EE. 2n=14)染色体与小麦染色体的部分同源性

利用限制性片段长度多态性（ＲＦＬＰ）及等电聚焦（ＩＥＦ）技术确定普通小麦中国春－二倍体长穗僵麦草７个异附加系所附加的外源染色体与小麦染色体的部分同源性，共有８个生化标记，１３个ＲＦＬＰ标记在亲本间揭示了多态性。结果表明：长穗堰麦草的ＩＥ、２Ｅ、３Ｅ、４Ｅ、 ５Ｅ、６Ｅ、７Ｅ ７条染色体分别与小麦染色体的 １、２、３、４、５、６、７ ７个部分同源群具有部分同源关系，堰麦草的ＩＥ与７Ｅ、５Ｅ与７Ｅ染色体间可能发生过重排。同时，研究还分别将Ｅｓｔ－Ｅ５、Ｅｓｔ－Ｅ８位点定位于３ＥＬ，Ｐｅｒ－Ｅ１定位于７Ｅ， Ｐｅｒ－Ｅ４定位于５Ｅ，β－Ａｍｙ－Ｅ１定位于４ＥＬ染色体，并进一步将α－Ａｍｙ－Ｅ１位点定位于６Ｅ染色体长臂上。

偃麦草属(Elytrigia Desv.)3种牧草营养器官解剖结构与抗旱性的研究

本文对偃麦草属 3种牧草进行了营养器官解剖结构的研究 ,结果表明营养器官的抗旱结构特性非常明显 ,表现在 :维管束数目多 ;靠近内皮层的 2 -3层皮层薄壁组织细胞 ,从内向外 ,由小到大呈辐射状排列 ;根茎的皮层薄壁组织环较宽 ,茎无色薄壁贮藏组织面积增大 ;泡状细胞的列数增多 ;叶肉细胞呈栅栏状 ,大型维管束两端形成较宽的维管束鞘延伸区 ,均为C3 植物。 3种牧草中 ,中间偃麦草的旱生特性较其他两种明显 ;巴顿硬叶偃麦草较茹沙娜硬叶偃麦草抗旱。

偃麦草属植物种质资源研究进展

偃麦草属植物是我国干旱半干旱地区重要的优质乡土草资源,也是防风固沙、水土保持和改良盐碱地的理想植物。本文重点梳理和论述了偃麦草属植物种质资源细胞染色体倍性和核型及同工酶特性、非生物逆境胁迫响应及抗逆性评价、优异功能基因(抗旱耐盐基因、耐低磷营养胁迫基因、抗病基因等)挖掘及功能解析、新种质创制和新品种培育等的研究成果与进展,旨在为偃麦草属植物种质资源的深度开发利用奠定重要科学基础。

长穗偃麦草 ThPLA 基因的电子克隆和生物信息学分析

本研究基于长穗偃麦草高通量测序信息,利用电子克隆方法获得长穗偃麦草磷脂酶基因(ThPLA),结合生物信息学分析方法,从氨基酸理化性质、保守结构域、高级结构、亲水性/疏水性、跨膜结构域、同源性分析及功能表达等方面对该基因gDNA和编码蛋白进行了预测和分析。结果表明,ThPLA基因全长1620 bp,编码539个氨基酸;与粗山羊草、野生二粒小麦、水稻和玉米的PLA蛋白亲缘关系最近;亚细胞定位和GO term预测ThPLA蛋白质位于叶绿体;综合基因表达预测和转录组数据结果,该基因可能在植物根部对盐胁迫做出响应。

不同基因型长穗偃麦草幼胚诱导再生体系的构建和比较研究

长穗偃麦草是一种耐盐碱、高产优质的多年生牧草和生态草,在我国盐碱地改良和滨海地区生态环境建设中占有重要地位,但其生物技术体系尚不成熟。本研究以来源不同的8个长穗偃麦草种质为试验材料,利用组织培养技术开展幼胚再生体系构建,筛选适宜构建遗传转化体系的优异受体材料。结果表明,在改良后的诱导培养基(MS培养基+0.5 g/L L-谷氨酸+0.5 g/L L-脯氨酸+0.3 g/L酶水解酪蛋白+30 g/L麦芽糖+2 mg/L 2,4-D+7 g/L琼脂)上,长穗偃麦草种质培养第3 d形成较小的愈伤组织,培养4周后分化。不同基因型长穗偃麦草在相同培养基上的幼胚愈伤组织诱导率、分化率和再生时间差异显著,其中4号材料的幼胚出愈率高达97.92%,分化率为88.33%,生根率为100.00%,再生时间较短,为56.2 d,可作为长穗偃麦草遗传转化的理想底盘材料。

偃麦草属植物种质材料苗期耐盐性综合评价

采用温室苗期模拟NaCl盐分胁迫方法,对来自于21个国家的偃麦草属8个植物种34份种质材料苗期的叶片相对含水量、相对电导率、脯氨酸、K+/Na+、相对生长速度变化率、耐盐系数、存活率和出现盐害到死亡的时间等指标进行测定与分析,并对偃麦草属植物种质材料苗期的耐盐性进行综合评价。结果表明,上述指标均是偃麦草属植物种质材料苗期耐盐性评价的有效指标。且通过对0.9%NaCl浓度下的各项指标进行综合聚类,可将34份偃麦草属植物种质划分为3个耐盐级别,即耐盐种质有ER030、ER035、ER041、EE011、EE014、EE017、EE023、EE026、EE047、EH001、EH002和EPU02;中度耐盐种质有ER008、ER014、ER027、ER032、ER037、ER038、ER044、ER045、EE007、EE027、EJ001、EPO02、EPO03和EPO04;敏盐种质有ER028、ER033、ER036、ER039、EE022、EJ003、EL001和EI022。

中间偃麦草与小麦杂交后代的细胞遗传学及性状特点的研究

中间偃麦草作父本与小麦品种烟农15杂交,杂交结实率为71.72%,杂种F_1在套袋自交和开放授粉条件下的自交结实率分别为32.05%和69.66%.以7个杂种世代为材料,对其细胞遗传学及性状特点进行研究.结果表明,F_1 PMC MI染色体的联会频率较高,细胞内二价体数目平均为13.73个;F_2和F_3两个自交世代的染色体数目显著多于双亲和F_1的42条;杂种F_1在减数第二分裂后期染色体发生不对称分离,形成了不完全减数配子.回交可较快地削减后代染色体数目,回交次数太多会导致偃麦草染色体较快地丢失,这不利于双亲染色体的重组.不同杂种世代均有不同频率的四价体出现,因此在中间偃麦草与小麦杂交后代中可能存在较为普遍的染色体易位重组.杂种后代性状分离复杂,变异类型丰富.

小麦-偃麦草杂种后代及小麦种质资源对纹枯病的抗性

为鉴定小麦-偃麦草杂种后代以及我国小麦品种和育种中间品系对纹枯病的抗性,并且解析偃麦草染色体与纹枯病抗性的关系,在徐州和南京两个试点,采用田间病圃法对321份普通小麦品种或品系和56份小麦-偃麦草杂种后代材料进行了纹枯病抗性鉴定。在徐州试点没有发现高抗纹枯病的种质,但是有52份材料表现中抗反应型,包括34份普通小麦材料,其中萧农8506-1、小偃81、冀植4001、农大195、徐州8913和京东3066A-3的相对抗病指数高于0.7。在南京试点,全部普通小麦材料都不抗纹枯病,只有5份小麦-偃麦草种质表现中抗反应型。部分小麦-偃麦草种质的病情指数不但显著低于感病对照品种苏麦3号和扬麦158,而且还低于抗病对照品种安农8455和宁麦9号,如小麦-中间偃麦草4Ai#2或4Ai#2S附加系、代换系和易位系材料TA3513、TA3516、TA3517和TA3519及小麦-长穗偃麦草第4部分同源群染色体代换系SS767,说明中间偃麦草4Ai#2染色体和长穗偃麦草4J染色体可能与纹枯病病情指数降低有关。基因组原位杂交分析结果表明,4Ai#2染色体属中间偃麦草的Js基因组,而长穗偃麦草与纹枯病抗性相关的第4部分同源群染色体属J基因组。虽然纹枯病与眼斑病的发病部位和症状非常相似,但抗眼斑病基因Pch1(Madsen)和Pch2(Cappelle-Desprez)对纹枯病无效。

偃麦草属植物苗期耐盐性指标筛选及综合评价

对10份自国外引进的野生偃麦草属种质材料在不同梯度NaCl胁迫下,测定存活率、K+/Na+、丙二醛含量、脯氨酸含量等12项指标,进行相关分析、主成分分析、隶属函数法和通径分析。结果表明,1)筛选出存活率、K+/Na+、丙二醛含量、脯氨酸含量、生长胁迫指数、相对生长速度6个可以对偃麦草属植物耐盐性进行评价的指标;2)根据耐盐综合评价值(D)得出材料耐盐性排序为ZXY04P-6>ZXY04P-210>ZXY04P-29>ZXY04P-490>ZXY04P-176>ZXY04P-103>ZXY03P-271>ZXY04P-157>ZXY03P-444>ZXY03P-289;3)10个材料的耐盐性预测值(VP)与综合评价值(D)极显著相关。

偃麦草E染色体组特异RAPD和SCAR标记的建立

用 10 0条 10碱基随机引物 ,以普通小麦中国春、中间偃麦草为材料进行 RAPD分析 ,筛选到一个偃麦草染色体组特异引物 OPF0 3,并从中间偃麦草中克隆了该引物的特异 DNA片段 OPF0 312 91。将该片断与比萨偃麦草中的 OPF0 312 96(Gen Bank序号 U4 35 16 )比较 ,同源性为 88%。根据 OPF0 312 91的序列 ,设计了 2对SCAR引物 ,利用 OPF0 3和引物 P3、P4对普通小麦、普通小麦 -中间偃麦草的部分双二倍体、长穗偃麦草、中间偃麦草、小麦 -二倍体长穗偃麦草代换系、附加系共 6类材料进行了 RAPD和 SCAR分析 ,发现 RAPD标记OPF0 312 91没有出现在含 Ee染色体组的材料中 ,而标记 SCAR982 则出现于所有含 E染色体组的材料中。说明 ,根据 Eb 染色体组特异 RAPD标记转化的 SCAR标记 ,可以同时检测小麦背景下的 Ee

PEG模拟干旱胁迫下29份偃麦草种质种子萌发期抗旱性评价

以20%聚乙二醇溶液(PEG-6000)为渗透介质模拟干旱胁迫条件,对29份偃麦草种质资源进行了种子萌发期抗旱性评价。结果表明:PEG胁迫降低了偃麦草种质资源的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数,抑制了胚芽和胚根的生长发育。以相对发芽率、相对胚根长、相对胚芽长、萌发抗旱指数、胁迫指数、相对发芽势及相对活力指数为依据,通过隶属函数法综合评价认为,29份偃麦草种质资源的抗旱性顺序依次为:E39>E14>E11>E13>E16>E03>E07>E25>E34>E42>E09>E29>E17>E31>E21>E26>E06>E10>E12>E27>E38>E08>E01>E04>E41>E19>E37>E02>E24。

偃麦草和中间偃麦草种质材料苗期抗旱性鉴定研究

选用来自9个国家的17份偃麦草和中间偃麦草种质材料,在日光温室模拟旱境胁迫条件下,通过土壤干旱法,开展了苗期抗旱性鉴定研究,分析测定了植株叶片的相对含水量、细胞膜透性、脯氨酸含量、丙二醛含量等理化指标,综合评定了17份种质材料的抗旱性强弱,并针对上述4个理化指标变化率,通过赋分分级的办法将其划分为较强、中等、较弱3个抗旱性级别,抗旱性强的种质材料包括Ag-2,Greenar,AJC-320,Reliant,1;抗旱性中等的种质材料包括2,Clarke,D-2111,Slate,DT-3175,D-1483,X93035;抗旱性较弱的种质材料包括D-1987,699,D-939,D-3244,VIR103。

一个小麦-中间偃麦草异代换系的形态学和细胞学鉴定

中间偃麦草含有丰富的优良基因 ,在小麦的遗传改良中具有重要利用价值 .对从中间偃麦草与小麦品种烟农 15杂种后代 BC2 F4 中选育的小麦种质系山农 0 0 95进行形态学和细胞学鉴定 ,结果表明 :山农 0 0 95株高 78cm,穗长 17.3cm,旗叶长 36 .3cm,旗叶宽 3.0 3cm,茎杆粗壮 ,繁茂性好 ,既长又宽的旗叶、长圆锥型穗是其显著的形态学特征 ;其根尖细胞染色体数目为 2 n=4 2 ,花粉母细胞减数分裂中期 PMC M 染色体构型为 2 n=2 1 ;它与普通小麦的杂种 F1 PMC M 绝大多数细胞出现 2个单价体 ,没有观察到多价体 ,平均染色体构型为 2 n=2 0 .0 8 +1.84 .以上结果表明 ,山农 0 0 95是一个小麦 -中间偃麦草的双体异代换系 .

重金属Cd Zn对长穗偃麦草生理生化特性的影响及其积累能力研究

以长穗偃麦草为材料,采用土培试验方法,研究了重金属Cd、Zn单一及复合污染对长穗偃麦草的生物量、保护酶(SOD和POD)、丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)的影响,及长穗偃麦草对Cd、Zn的积累能力。结果表明,Cd、Zn单一及复合污染下,长穗偃麦草生物量随Cd和Zn浓度的升高而降低,与对照存在显著差异(P<0.05);Cd和Zn单一污染下,随着Cd、Zn浓度的升高,SOD、POD、MDA、Pro含量增加;Cd和Zn复合污染下,随处理质量浓度的增加,SOD呈下降趋势,POD和MDA呈增加趋势。Cd10Zn200处理下Pro含量减少,随Cd和Zn质量浓度的增加,其他复合处理下的Pro含量增加;植株根部的Cd和Zn积累量均大于地上部的积累量。综合实验结果,可初步判断长穗偃麦草能积累和忍受一定量的Cd、Zn,Cd和Zn复合污染对上述各指标的毒害效应大于同水平单元素污染的效应。长穗偃麦草根茎发达,生物量大,在生长过程中可通过生物量带走部分重金属Cd、Zn,因此长穗偃麦草具有修复重金属Cd和Zn污染土壤的潜能。

长穗偃麦草(Agropyron elongatum,2n=14)与普通小麦间的多态性及E组染色体的特异RAPD标记

以普通小麦中国春、长穗偃麦草及其7个二体异附加系为材料,用26个10碱基随机引物进行随机扩增,以检测普通小麦与长穗偃麦草间的多态性并建立长穗偃麦草染色体特有的RAPD标记。实验结果表明:26个引物在中国春及长穗偃麦中共扩增出180条带,其中中国春121条,长穗偃麦草94条,二者相同的带只有35条,仅占19.44％,另外80.56％的带在二者间揭示了多态性,从分子水平揭示二者基因组间存在着较高水平的多态性。有三个引物OPE—05、OPF—03和OPF—15分别在两亲本间揭示了多态性,同时这一多态性带也分别出现于双二倍体及1E、3E染色体的附加系中,其片段大小分别为1300bp、700bp、400bp,因而OPE—05_(1300)、OPF—03_(700)和OPF—15_(400)分别是1E和3E染色体的特异RAPD标记,可以用来快速地跟踪鉴定1E和3E染色体并应用于偃麦草属的研究中。

偃麦草属植物种间苗期抗旱性评价

采用温室模拟干旱胁迫-复水法,对收集自6个国家的10种偃麦草属植物的种间苗期抗旱性进行综合评价,分别于干旱胁迫开始前(CK),连续干旱胁迫7,14,21,28,35d,以及复水7d后,对其叶片相对含水量(RWC)、相对电导率(REC)、脯氨酸含量(Pro)、丙二醛含量(MDA)、可溶性糖含量(SSC)5个抗旱生理指标,以及干旱胁迫到35d时复水7d后的植株平均存活率(ASR)进行测定分析,并采用欧氏距离法进行5个生理指标的综合聚类分析,可将10个植物种划分为3个抗旱等级,即相对抗旱的包括:ET001、EPU02、EJ003和EH001;中等抗旱的包括ES001、EE013和EC002;相对旱敏感的包括:ER037、EL001和EI022。

中间偃麦草SGT1基因的克隆及其抗病功能的分析

为了探索中间偃麦草SGT1基因在小麦抗病反应中的应用潜力,采用RT-PCR和RACE方法克隆出中间偃麦草SGT1基因,命名为TiSGT1。该基因编码蛋白具有SGT1蛋白典型的功能域结构,与大麦SGT1序列高度同源。通过基因重组技术构建了TiSGT1的高效组成型表达载体,通过基因枪法将该载体转化到小麦品种扬麦12基因组中。对转基因植株PCR、Southern杂交与RT-PCR分析表明,TiSGT1基因可在T0、T1和T2代转基因小麦中遗传和表达。黄矮病、白粉病抗性鉴定结果表明,SGT1的超量表达可以提高小麦对黄矮病、白粉病的抗性,TiSGT1可以作为小麦广谱抗病性改良的潜在基因资源。

21份偃麦草属牧草苗期耐盐性评价

对21份国外引进的野生偃麦草属种质材料在不同梯度NaCl胁迫下,通过存活率、株高、根茎比、生长胁迫指数和叶片伤害率的测定,利用主成分分析法和隶属函数法,综合评价其耐盐性。结果表明:随着盐浓度增大,偃麦草属材料除伤害率外,其它指标与对照相比均有所下降。根据综合评价值可知,其耐盐性由强到弱为ZXY03P-388,ZXY03P-349,ZXY03P-433,ZXY04P-210,ZXY04P-257,ZXY04P-77,ZXY03P-463,ZXY03P-480,ZXY04P-25,ZXY03P-368,ZXY03P-491,ZXY04P-176,ZXY04P-29,ZXY04P-490,ZXY04P-6,ZXY03P-444,ZXY04P-103,ZXY03P-318,ZXY03P-271,ZXY03P-289,ZXY04P-157。

小麦-偃麦草-簇毛麦三属杂交后代形态学、细胞学和育性的研究

在小麦的近缘种属中,存在着巨大的基因资源有待开发。其中人类利用较多的物种如天蓝偃麦草对三锈免疫、高抗黄矮病并且抗逆性较强;而簇毛麦则对白粉病免疫、抗全蚀病、蛋白质含量高。因此利用小麦、天蓝偃麦草及簇毛麦进行三属间杂交,可以把这两个野生种的有利基因导入到普通小麦中去。目前.国内外已经获得了十余种不同类型的小麦与其近缘种属的三属杂种。Fernandez在小麦-黑麦-大麦三属杂种的后代中选出带有大麦及黑麦染色体的异附加系,Ortiz则在小麦-偃麦草-山羊草的三属杂种后代中进行相互易位的筛选,但小麦-偃麦草-簇毛麦三属间杂交的研究前人尚未做过,现初步报道如下。

碱性盐胁迫对偃麦草苗期生长的影响

采用不同浓度(0、20、40、60、80、100和120mmol·L^(-1))碱性盐混合溶液(NaCl、Na_2SO4、NaHCO_3和Na_2CO_3)处理偃麦草新品种"农菁7号"(Elytrigia repens Nong Jing No.7),测定其幼苗存活率、株高和生物量,旨在明确盐碱胁迫对偃麦草幼苗生长的影响和碱性盐胁迫下偃麦草叶片叶绿素、游离脯氨酸、可溶性糖、丙二醛(MDA)、超氧化物酶(SOD)活性,以探讨偃麦草主要生理指标对盐碱胁迫的响应规律。结果表明,碱性盐胁迫可降低偃麦草幼苗存活率、株高及生物量,当溶液浓度≥80mmol·L^(-1)后幼苗存活率显著下降(P<0.05)。株高和生物量与碱性盐溶液浓度均呈极显著的负相关关系(P<0.01)。偃麦草叶绿素含量随碱性盐胁迫浓度的增加呈现出先增加后降低的趋势,在80mmol·L^(-1)时达到最大值。游离脯氨酸、MDA和SOD均随胁迫浓度的增加而增加。碱性盐胁迫对偃麦草苗期的生长发育产生不利的影响,为了适应盐碱环境,偃麦草各种生理生化指标都会进行相应的调节。