蒙农杂种冰草AcdMYB 1基因克隆及表达分析

‘蒙农杂种’冰草(Agropyron cristatum×A.desertorum‘Hycrest-Mengnong’)具有干草产量高,适口性好,抗逆性强的特点,是中国北方干旱地区建立人工草地的适宜草种。本研究利用同源克隆方法从‘蒙农杂种’冰草中克隆得到的1个MYB类转录因子基因(命名为AcdMYB 1),对其进行了生物信息学分析和表达分析。结果表明:该基因cDNA序列长度为1161 bp,包含完整开放阅读框(ORF)为969 bp,编码322个氨基酸,具有MYB转录因子的保守结构域。AcdMYB1与小麦族的山羊草、普通小麦、野生二粒小麦的同类基因亲缘关系最近,序列一致性均在90%以上。组织表达中AcdMYB1基因在穗中的表达量最高,其次为叶、根,茎中表达量最低;在模拟自然干旱胁迫下,能够显著降低AcdMYB 1的表达水平。烟草亚细胞定位显示,该蛋白定位于细胞核。本研究为进一步探索‘蒙农杂种’冰草AcdMYB 1基因及MYB转录因子家族提供了科学依据。

蒙农杂种冰草试验田除草剂试验初报

近年来,化学除草剂因其除草效率高、成本低的优势而得到广泛应用,但适用于蒙农杂种冰草田的除草剂尚无报道。因此,本试验探究了二甲戊灵、氟乐灵和赤地3种除草剂在不同浓度和施用时期下对呼和浩特周边地区蒙农杂种冰草田内的杂草防除效果以及施用安全性。结果表明,播后苗前喷施33%二甲戊灵乳油可有效防除一年生田间杂草,最佳使用浓度为3.00 L·hm^(-2),兑水750 L喷施,此浓度下株防效为72.78%,除草效果优良,且对蒙农杂种冰草无药害。

冰草种间杂种蒙农杂种组织培养再生和遗传转化体系的建立

以冰草属(AgropyronGaertn.)中的1个优质种间杂种——“蒙农杂种”冰草(A.cristatumA.desertorumcv.‘Mengnong’)为材料,以幼穗为外植体,建立了组织培养再生与遗传转化体系。试验中所用诱导愈伤组织的培养基为改良MS+2,4-D2.0～3.0mg·L-1,愈伤组织诱导率平均为83.4%;分化培养基为MS(无附加成分),分化率达59.6%;在1/2MS培养基上生根后得到完整小植株。在此基础上,以抗除草剂基因bar为目标基因,用基因枪法转化幼穗诱导的愈伤组织,并对再生植株进行PCR和Southern鉴定,以及在含除草剂(0.5mg·L-1的Glufosinate)培养基中可正常生长的结果表明,外源基因已整合到受体基因组DNA中,转化率为1.1%。

基因枪法获得转CBF4基因蒙农杂种冰草的研究

为快速培育出优良的冰草品种,以蒙农杂种冰草(Agropyron cristatum×A.desertorumcv.Mengnong)幼穗为材料,以拟南芥外源脱水应答转录因子CBF4基因为目的基因,利用基因枪轰击蒙农杂种冰草幼穗诱导愈伤组织,经筛选后获得了抗性转化植株,进一步经PCR和RT-PCR检测得到了670bp左右的电泳条带,表明CBF4基因已在蒙农杂种冰草中得到表达。

蒙农杂种冰草成熟胚愈伤组织的诱导及植株再生

以蒙农杂种冰草成熟胚为外植体,通过胚性愈伤组织的诱导进行植株再生,结果表明:在附加甘露醇(0.2mol/L) 和2,4-D(2.0mg/L)的MS培养基中,冰草成熟胚可诱导产生愈伤组织,诱导率为87.6%,但质量较差;将其在降低2,4- D浓度和添加6-BA的继代培养基中继代改造,可明显改善愈伤组织质量,增加胚性愈伤;将筛选改良的愈伤组织置于分 化培养基MS+ZT(3.0mg/L)+NAA(1.0mg/L)中,分化率为82%;分化小苗在1/2MS培养基上可生根并得到完整 植株。本研究还建立了一套有效的以成熟胚为外植体的蒙农杂种冰草组织培养再生体系。

蒙农杂种冰草种子田追肥效应初探

蒙农杂种冰草(Agropyron cristatum×A.desertorumcv.M engnong)为优良牧草新品种,具有较强的适应性和良好的生产性能。2005年在呼和浩特市巴彦镇项目区,对5年生种子田进行了尿素、磷酸二铵和复合肥等3种肥料,15个处理的追肥试验。结果表明:尿素可以促进营养生长,增加株丛高度和枝条数量,而对于种子生产作用不大;磷酸二铵效果较好,枝条总数、生殖枝数、小花数和结实率都有明显提高,NP4(300kg/hm2)处理的种子产量增加454.0kg/hm2,利润增加12 270.0元/hm2,追肥效应在15个处理中位居第二;复合肥对种子生产效果最为明显,可以大幅度增加枝条总数、生殖枝数、生殖枝比例、小花数和结实率。其中以NPK3处理(225kg/hm2)为最好,株高达68.4cm,比对照增高19.9 cm,地上生物量达195.2g,是对照的3.3倍,地下0 cm^40 cm根系的总重为最高(99.4g),为对照的2.3倍,表现种子产量增加489.5kg/hm2,生产利润增加13 695.0元/hm2。

“蒙农杂种”冰草的生物学特性初探

蒙农杂种冰草具有返青早、枯黄晚、青绿期长等特点。本试验通过对蒙农杂种冰草在生长期和果后营养期有无灌溉条件下的抗逆性进行观察研究,结果发现:蒙农杂种冰草具有稳定的抗逆性,且对试验区的环境条件具有较强的适应性,为改善干旱地区草地植被和西部地区生态环境提供优良牧草品种。

不同贮藏年限蒙农杂种冰草种子生活力及活力的变化

采用电导法和TTC法测定了不同贮藏年限（1～7年）的蒙农杂种冰草种子生活力。结果表明：不同贮藏年限的蒙农杂种冰草种子有不同程度的休眠和生活力下降的现象，其中贮藏1～2年的种子休眠性最强。贮藏7年的种子生活力最低。贮藏4年的种子发芽率最高。结果显示其种子贮藏利用年限以2～4年为宜。

卫星搭载对蒙农杂种冰草生物学特性和潜在产量的影响

以返回式科学与技术试验卫星搭载的蒙农杂种冰草种子为材料,地面单株种植后对绝对株高、茎粗、叶长、叶宽、叶面积、分枝数进行测定,运用模糊隶属函数法对卫星搭载材料进行综合分析。结果表明:空间环境对冰草单株形态指标产生了一定的影响,模糊隶属函数综合分析表明,在潜在产量上共有12株系冰草高于对照,分别为株系5、9、10、16、17、22、24、25、27、28、30和株系32。

追肥对蒙农杂种冰草生长发育及种子生产性能的影响

对蒙农杂种冰草进行不同施肥,分析N肥、NP、NPK复合肥对其生长发育及种子生产性能的影响。试验结果表明:施肥后蒙农杂种冰草的地上生物量比对照有明显增加,对地下生物量的分层分布有显著影响,施肥后地下生物量主要分布于20cm以上的土层。在拔节期施用化肥各个处理对蒙农杂种冰草种子产量有一定影响,对种子产量提高均显著,尤其是NPK复合肥对种子产量的提高最大。

空间环境对蒙农杂种冰草的细胞生物学效应影响

为了研究空间环境对植物染色体的影响,试验采用返回式卫星搭载蒙农杂种冰草种子,进行常规染色体制片,比较其细胞有丝分裂指数、细胞核畸变、染色体行为的变化。结果表明:空间诱变促进了冰草种子根尖核畸变的产生,其中以单微核为主;空间环境还导致其染色体畸变。

空间诱变对蒙农杂种冰草细胞生物学效应的影响

为了深入研究植物空间诱变育种,比较经返回卫星搭载的蒙农杂种冰草干种子与未经搭载的对照种子细胞有丝分裂指数、细胞核畸变、染色体行为。结果表明:空间诱变促进了冰草种子根尖核畸变的产生,其中以单微核为主;空间诱变还导致其染色体畸变。

空间诱变对蒙农杂种冰草同工酶谱带的影响效应研究

为了进一步研究空间诱变对蒙农杂种冰草生物学效应的影响,以空间诱变冰草F1植株为材料,对诱变后冰草的过氧化物同工酶和酯酶同工酶谱带的变化情况进行研究。结果表明:10株空间诱变蒙农杂种冰草株系和对照冰草之间表现出一定的遗传性,每一株空间诱变蒙农杂种冰草都有自己的变异酶带;对照冰草有6条过氧化物同工酶酶带,诱变冰草的酶带数从3条到8条不等,大部分酶带强度趋于减弱;对照冰草有8条酯酶同工酶酶带,诱变冰草的酶带数从3条到10条不等,大部分酶带强度趋于减弱。

航空搭载对蒙农杂种冰草潜在产量的影响

[目的]研究卫星搭载对蒙农杂种冰草产量的影响,为空间诱变对蒙农杂种冰草的诱变效应提供理论依据。[方法]通过方差分析、权重系数和隶属函数分析,探讨太空搭载对蒙农杂种冰草潜在产量的影响。[结果]空间诱变对蒙农杂种冰草抽穗后绝对株高、茎粗、叶长、叶宽、叶面积和分枝数都有极显著影响;潜在产量排序为:株系24>17>28>32>22>27>16>25>5>10>30>9>CK>19>31>1>35>29>21>12>6>8>7>15>33>14>26>4>18>3>2>20>23>11>13>34。[结论]12株空间诱变冰草的潜在产量高于对照,可对正向突变较大的株系加以利用。

空间诱变对蒙农杂种冰草叶片过氧化物酶和酯酶同工酶的影响

经"实践八号"卫星搭载蒙农杂种冰草种子(Agropyron cristatum×A.desertorum cv.Mengnong),播种后当代出现了矮化突变株。本文利用聚丙稀酰胺凝胶电泳技术对开花期叶片进行过氧化物同工酶和酯酶同工酶进行了分析,结果表明:太空诱变后矮化突变株,过氧化物酶谱带减少,酯酶谱带数增加,酶活性明显增强或减弱。太空诱变影响了蒙农杂种冰草开花期的细胞生理代谢。

“实践八号”卫星搭载对蒙农杂种冰草生物学特性的影响

[目的]为筛选品质优良的蒙农杂种冰草新品种提供理论参考。[方法]以未搭载的蒙农杂种冰草种子为对照,搭载种子为处理,通过观察、测定、比较它们的生理生态指标,研究航空搭载对蒙农杂种冰草种子生物学特性的影响。[结果]在搭载种子中,2.1%的种子的植株株高低于222 mm(对照的植株株高均高于223 mm);3.2%的种子的植株叶片长低于145 mm(对照植株叶片长均高于146 mm);5.3%的种子的植株叶片宽超过3.73 mm(对照植株叶片宽均低于3.72 mm);8.4%的种子的植株单株重超过0.9337 g(对照植株单株重均低于0.9336 g)。[结论]航空搭载对蒙农杂种冰草种子的发芽率、发芽势、发芽指数、发芽速度、叶片数和分蘖数没有显著影响,但对其株高、叶片长、叶片宽、单株鲜重影响较大。

空间环境对蒙农杂种冰草生物学特性的影响

利用"实践八号"卫星搭载蒙农杂种冰草种子干种子作为处理,未搭载种子作为对照。观察其种子不同贮藏时期的发芽特性,以及其幼苗生长、生理及细胞学指标的测定。结果表明,处理种子活力随着贮藏时间延长而降低;空间环境对叶片数、分蘖数没有影响,但对株高和叶片长有显著的影响;空间环境对植株的叶绿素和可溶性糖含量、有丝分裂指数没有影响。

干旱胁迫下蒙农杂种冰草RT-qPCR内参基因的筛选

为了筛选出蒙农杂种冰草基因表达分析研究的最适内参基因,基于前期蒙农杂种冰草转录组数据(NCBI临时登录号:PRJNA777813),以不同干旱胁迫下蒙农杂种冰草茎和叶2个器官为材料,用RT-qPCR技术分析6个候选内参基因(CYP、GAPDH、G6PD、UBQ11、ACT11和TUB4)的表达情况,并利用Ct值和3个软件分析候选内参基因的表达稳定性。Ct值分析结果表明,6个候选内参基因在干旱胁迫下蒙农杂种冰草茎和叶中的Ct值为24~35,表达丰度适中,适合进行下一步筛选。geNorm、NormFinder及ReFinder综合分析后结果表明,GAPDH是干旱胁迫下蒙农杂种冰草不同器官基因表达分析的最佳内参基因,TUB4次之,CYP最差。为了提高准确性,干旱胁迫下蒙农杂种冰草也可同时使用两个内参基因组合,GAPDH和G6PD是最稳定的内参基因组合。

^(60)Co-γ射线辐射对蒙农杂种冰草性状的影响

本研究以蒙农杂种冰草为试验材料,应用^(60)Co-γ射线对其种子进行不同辐射剂量(30、60、120、180 Gy)处理后育苗单株移栽试验地,研究^(60)Co-γ射线辐射对蒙农杂种冰草株高、叶长、叶宽、穗长、穗宽、茎粗、干草产量等性状的影响。结果表明:随着辐射剂量的增加,蒙农杂种冰草的株高、叶长、干草产量均呈现先升高后降低的趋势。低辐射剂量30 Gy处理冰草平均高度较对照组高4.39 cm(P>0.05),干草产量较对照组显著提高21.34%(P<0.05)。高辐射剂量180 Gy处理株高、穗长、茎粗、干草产量均较对照组显著降低(P<0.05)。相关分析可知,株高、叶宽、茎粗与辐射剂量呈显著负相关(P<0.05),叶长、穗长、单株产量与辐射剂量呈负相关,但不显著(P>0.05)。

蒙农杂种冰草退化群体农艺性状变异分析

为冰草属牧草以及其他禾本科牧草的遗传改良和新品种选育提供依据,以蒙农杂种冰草为研究材料,采用田间观察与室内分析方法连续两年(2018年、2019年)对15个农艺性状(株高、叶长、叶宽、穗长、穗宽、小穗长、小穗宽、每穗节数、每节小穗数、每小穗小花数、株丛茎、第一旗叶长、第一节间长、干重、鲜重)进行鉴定。结果表明,蒙农杂种冰草连续生长利用多年后,群体退化明显,15个农艺性状平均变异系数为25.49%,以第一节间长的变异系数最大(42.55%),其次是地上生物量及叶部和穗部的性状,株高的变异系数亦较大;性状间相关性显著,株高与旗叶及地上生物量呈正相关;株高、叶长、叶宽、穗长、穗宽、地上生物量是变异的主要性状,且营养生长有关性状的变异显著大于生殖生长的性状变异。因此,在群体遗传改良或提纯复壮时可从株型、叶型、地上生物量等几个方面考虑。