【目的】植物根系对水分及营养的获取、作物的生长发育和产量的形成至关重要。挖掘小麦苗期根系性状显著关联的SNP位点,预测相关候选基因,为解析小麦根系建成遗传机制及选育具有优良根系构型的小麦品种奠定基础。【方法】以189份小麦品...【目的】植物根系对水分及营养的获取、作物的生长发育和产量的形成至关重要。挖掘小麦苗期根系性状显著关联的SNP位点,预测相关候选基因,为解析小麦根系建成遗传机制及选育具有优良根系构型的小麦品种奠定基础。【方法】以189份小麦品种组成的自然群体为供试材料,调查2种培养条件(霍格兰营养液和去离子水)下培育21 d的苗期根系总长度(TRL)、根系总表面积(TRA)、根系总体积(TRV)、根系平均直径(ARD)及根系干重(RDW)等5个根系性状,试验进行2次重复,同时结合小麦660K SNP芯片的分型结果进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。此外,通过序列比对、结构域分析和注释信息预测候选基因,并采用竞争性等位基因特异性PCR(kompetitive allele specific PCR,KASP)技术开发根系性状的分子标记。【结果】霍格兰营养液培养条件下的根系性状变异范围较大,根系整体粗短;而去离子水条件下的根系细长、侧根较多。选用贝叶斯信息与连锁不平衡迭代嵌套式模型(BLINK)、压缩式混合线性模型(CMLM)、固定随机循环概率模型(FarmCPU)以及混合线性模型(MLM)4个模型,结合2种培养条件下的根系性状进行全基因关联分析,共检测到95个与小麦苗期根系性状显著关联的QTL位点(P<10-3),其中,有18个QTL在2个条件下同时被检测到,分布在7A、1B、2B、3B、7B、1D、2D及3D染色体,可解释8.68%—14.07%的表型变异。筛选获得的显著性位点中,有4个与前人的研究相近或一致,其余为新发现QTL位点。对共定位的SNP进行单倍型分析,有10个SNP能够将供试材料分为2种单倍型,且单倍型间的根系性状具有显著差异,同时,基于这些SNP开发KASP标记,筛选到与根系总体积及根系干重相关的2个KASP标记(XNR7143和XNR3707)。进一步挖掘共定位SNP位点上下游区间内的基因,筛选到12个可能与根系发育相关的候选基因,其中,TraesCS7A02G160600编码酰基载体蛋白合成酶,参与根系脂肪酸的合成;TraesCS1B02G401800编码突触融合蛋白,对植物重力向性具有重要作用;TraesCS7B02G417900编码醛脱氢酶,参与脱落酸的合成,从而调控作物根系发育。【结论】小麦根系性状在不同基因型间差异显著,在2个条件下同时检测到18个显著QTL位点,开发了2个根系分子标记(XNR7143和XNR3707),并筛选出12个与根系性状相关的候选基因。展开更多
为了推动油用牡丹产业的发展,优化油用牡丹种植技术。以油用牡丹“凤丹”作为试验材料,在聊城大学农学院植物种植园和试验室内进行采集、试验分析,利用不同氮素添加水平:不施氮(N0),施氮5 kg N/hm~2(N1)、10 kg N/hm~2(N2)、15 kg N/hm~...为了推动油用牡丹产业的发展,优化油用牡丹种植技术。以油用牡丹“凤丹”作为试验材料,在聊城大学农学院植物种植园和试验室内进行采集、试验分析,利用不同氮素添加水平:不施氮(N0),施氮5 kg N/hm~2(N1)、10 kg N/hm~2(N2)、15 kg N/hm~2(N3)、20 kg N/hm~2(N4)和25 kg N/hm~2(N5)对牡丹幼苗进行处理,得到了根系性状的数据表明:适量增施氮肥,可有效提高幼苗根系同化物积累量,过量增施氮肥又呈下降趋势;随着氮素的增加,根系总表面积、磷素含量、根尖数和分叉数均表现不同程度先升高后降低的趋势;幼苗根系氮素含量随着施氮量的增加前期上升缓慢、中期无明显差异、后期上升迅速,总体呈不断上升的趋势。因此,为保证“凤丹”牡丹幼苗根系吸收能力和正常发育,进而促进“凤丹”牡丹稳产高产,最佳的施氮量为10 kg N/hm~2(N2)。展开更多
【目的】秋眠是紫花苜蓿(Medicago sativa)对晚秋生长环境变化的一种适应性反应,根系是紫花苜蓿越冬的主要功能器官,秋眠性与其越冬具重要关联,但对于如何通过根系性状的越冬特征来实现抗寒效应,仍不清楚。文章中从根系性状越冬反应的角...【目的】秋眠是紫花苜蓿(Medicago sativa)对晚秋生长环境变化的一种适应性反应,根系是紫花苜蓿越冬的主要功能器官,秋眠性与其越冬具重要关联,但对于如何通过根系性状的越冬特征来实现抗寒效应,仍不清楚。文章中从根系性状越冬反应的角度,探究秋眠性对紫花苜蓿抗寒性的作用过程。【方法】采用11个标准秋眠级紫花苜蓿品种为材料,以紫花苜蓿在中国适宜分布区中较为寒冷的中温带地区为例,通过标准主轴分析(standardized major axis,SMA)等方法,研究不同秋眠级紫花苜蓿各根系性状在越冬过程的差异化响应及其异速生长关系,进一步采用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)等方法,研究不同秋眠型紫花苜蓿通过根系策略来实现其抗寒效应的关键作用因子。【结果】(1)随着秋眠性的减弱(即秋眠级提高),越冬紫花苜蓿根颈直径和侧根数显著减小(P<0.05),秋眠性较强的紫花苜蓿具有增强储藏的表型特征,而主根直径、侧根直径等则随着秋眠性的减弱而显著趋于增大(P<0.05),侧根数量与侧根的其他特性表现一定的权衡关系(P<0.05);(2)受秋眠级的影响,根系性状之间表现显著的异速生长关系,主要表现在根颈入土深度、侧根位置、侧根数等性状之间,其异速生长斜率与1存在显著差异(P<0.05),不同根系性状在越冬期间对秋眠级具有不同的响应策略;(3)紫花苜蓿越冬率与秋眠级具有显著的负相关关系,但并非线性响应,而是呈现逻辑斯蒂曲线变化特征,1—5秋眠级趋于稳定在高越冬率水平(>95%),中间级别5—8级的越冬率逐渐急剧减小(50%—70%),9—11级在中高纬度难以越冬(<5%);(4)影响紫花苜蓿越冬率的正向贡献因子是根颈直径、侧根数(P<0.05),而主根直径、侧根直径等因子的提高反而降低了紫花苜蓿的抗寒性(P<0.05),根系直径等性状并非决定抗寒能力的主导因子。【结论】不同秋眠级紫花苜蓿的根系性状表现出对越冬低温胁迫的差异化响应特征,不同性状具有异速生长关系;紫花苜蓿主要通过增加根颈直径和侧根数来提高其抗寒性,并不取决于根系其他表型性状的绝对大小;越冬期间,不同秋眠型紫花苜蓿根系策略的适应性变化,是实现其抗寒效应的重要途径。展开更多
文摘【目的】植物根系对水分及营养的获取、作物的生长发育和产量的形成至关重要。挖掘小麦苗期根系性状显著关联的SNP位点,预测相关候选基因,为解析小麦根系建成遗传机制及选育具有优良根系构型的小麦品种奠定基础。【方法】以189份小麦品种组成的自然群体为供试材料,调查2种培养条件(霍格兰营养液和去离子水)下培育21 d的苗期根系总长度(TRL)、根系总表面积(TRA)、根系总体积(TRV)、根系平均直径(ARD)及根系干重(RDW)等5个根系性状,试验进行2次重复,同时结合小麦660K SNP芯片的分型结果进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。此外,通过序列比对、结构域分析和注释信息预测候选基因,并采用竞争性等位基因特异性PCR(kompetitive allele specific PCR,KASP)技术开发根系性状的分子标记。【结果】霍格兰营养液培养条件下的根系性状变异范围较大,根系整体粗短;而去离子水条件下的根系细长、侧根较多。选用贝叶斯信息与连锁不平衡迭代嵌套式模型(BLINK)、压缩式混合线性模型(CMLM)、固定随机循环概率模型(FarmCPU)以及混合线性模型(MLM)4个模型,结合2种培养条件下的根系性状进行全基因关联分析,共检测到95个与小麦苗期根系性状显著关联的QTL位点(P<10-3),其中,有18个QTL在2个条件下同时被检测到,分布在7A、1B、2B、3B、7B、1D、2D及3D染色体,可解释8.68%—14.07%的表型变异。筛选获得的显著性位点中,有4个与前人的研究相近或一致,其余为新发现QTL位点。对共定位的SNP进行单倍型分析,有10个SNP能够将供试材料分为2种单倍型,且单倍型间的根系性状具有显著差异,同时,基于这些SNP开发KASP标记,筛选到与根系总体积及根系干重相关的2个KASP标记(XNR7143和XNR3707)。进一步挖掘共定位SNP位点上下游区间内的基因,筛选到12个可能与根系发育相关的候选基因,其中,TraesCS7A02G160600编码酰基载体蛋白合成酶,参与根系脂肪酸的合成;TraesCS1B02G401800编码突触融合蛋白,对植物重力向性具有重要作用;TraesCS7B02G417900编码醛脱氢酶,参与脱落酸的合成,从而调控作物根系发育。【结论】小麦根系性状在不同基因型间差异显著,在2个条件下同时检测到18个显著QTL位点,开发了2个根系分子标记(XNR7143和XNR3707),并筛选出12个与根系性状相关的候选基因。
文摘为了推动油用牡丹产业的发展,优化油用牡丹种植技术。以油用牡丹“凤丹”作为试验材料,在聊城大学农学院植物种植园和试验室内进行采集、试验分析,利用不同氮素添加水平:不施氮(N0),施氮5 kg N/hm~2(N1)、10 kg N/hm~2(N2)、15 kg N/hm~2(N3)、20 kg N/hm~2(N4)和25 kg N/hm~2(N5)对牡丹幼苗进行处理,得到了根系性状的数据表明:适量增施氮肥,可有效提高幼苗根系同化物积累量,过量增施氮肥又呈下降趋势;随着氮素的增加,根系总表面积、磷素含量、根尖数和分叉数均表现不同程度先升高后降低的趋势;幼苗根系氮素含量随着施氮量的增加前期上升缓慢、中期无明显差异、后期上升迅速,总体呈不断上升的趋势。因此,为保证“凤丹”牡丹幼苗根系吸收能力和正常发育,进而促进“凤丹”牡丹稳产高产,最佳的施氮量为10 kg N/hm~2(N2)。
文摘【目的】秋眠是紫花苜蓿(Medicago sativa)对晚秋生长环境变化的一种适应性反应,根系是紫花苜蓿越冬的主要功能器官,秋眠性与其越冬具重要关联,但对于如何通过根系性状的越冬特征来实现抗寒效应,仍不清楚。文章中从根系性状越冬反应的角度,探究秋眠性对紫花苜蓿抗寒性的作用过程。【方法】采用11个标准秋眠级紫花苜蓿品种为材料,以紫花苜蓿在中国适宜分布区中较为寒冷的中温带地区为例,通过标准主轴分析(standardized major axis,SMA)等方法,研究不同秋眠级紫花苜蓿各根系性状在越冬过程的差异化响应及其异速生长关系,进一步采用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)等方法,研究不同秋眠型紫花苜蓿通过根系策略来实现其抗寒效应的关键作用因子。【结果】(1)随着秋眠性的减弱(即秋眠级提高),越冬紫花苜蓿根颈直径和侧根数显著减小(P<0.05),秋眠性较强的紫花苜蓿具有增强储藏的表型特征,而主根直径、侧根直径等则随着秋眠性的减弱而显著趋于增大(P<0.05),侧根数量与侧根的其他特性表现一定的权衡关系(P<0.05);(2)受秋眠级的影响,根系性状之间表现显著的异速生长关系,主要表现在根颈入土深度、侧根位置、侧根数等性状之间,其异速生长斜率与1存在显著差异(P<0.05),不同根系性状在越冬期间对秋眠级具有不同的响应策略;(3)紫花苜蓿越冬率与秋眠级具有显著的负相关关系,但并非线性响应,而是呈现逻辑斯蒂曲线变化特征,1—5秋眠级趋于稳定在高越冬率水平(>95%),中间级别5—8级的越冬率逐渐急剧减小(50%—70%),9—11级在中高纬度难以越冬(<5%);(4)影响紫花苜蓿越冬率的正向贡献因子是根颈直径、侧根数(P<0.05),而主根直径、侧根直径等因子的提高反而降低了紫花苜蓿的抗寒性(P<0.05),根系直径等性状并非决定抗寒能力的主导因子。【结论】不同秋眠级紫花苜蓿的根系性状表现出对越冬低温胁迫的差异化响应特征,不同性状具有异速生长关系;紫花苜蓿主要通过增加根颈直径和侧根数来提高其抗寒性,并不取决于根系其他表型性状的绝对大小;越冬期间,不同秋眠型紫花苜蓿根系策略的适应性变化,是实现其抗寒效应的重要途径。
