黄绿叶幼苗标记在黄瓜(Cucumis sativus L.)自交系间杂交育种中的应用

本研究目的是讨论非致死黄绿叶幼苗标记性状的应用工作。用隐性的黄绿叶突变体和相对显性的正常深绿叶自交系作材料,在田间开展了应用试验。试验内容为黄绿叶突变性状的遗传分析。回交转育成用作自交系间杂种母本、具有优良农艺性状的86-31E黄绿叶自交系。黄绿叶自交系和深绿叶自交系间杂种与具有相似母本和相同父本的深绿叶自交系间杂种有同等的产量优势。黄绿叶和深绿叶自交系间杂种采用行比1∶1,菱形格式种植,不去雄,杂交率为72.8%~73.2%;按照黄绿叶幼苗标记,能确保栽种的都是深绿叶杂交苗,有稳定的产量优势;制种手续大大简化,等同于种子繁殖,是一种较好的制种方法。结果表明,黄绿叶幼苗标记可用于自交幼苗的鉴定,为黄瓜自交系间杂交育种开创新前景。

连作土灭菌对黄瓜(Cucumis sativus)生长和土壤微生物区系的影响

采用盆栽试验的方法,对黄瓜的生长状况、抗病相关酶及土壤微生物区系特征进行了测定。结果表明:连作土灭菌能在较大程度上改善黄瓜的生长,灭菌土上生长的黄瓜的叶绿素含量、株高、叶面积和鲜重均大于连作土,但随氨基酸肥料(AAF)施用量的增加,灭菌土与连作土之间的差异变小。黄瓜叶片的SOD和POD活性在不施用AAF条件下灭菌土显著高于连作土,然而随着AAF施用量的增加,活性则相反。CAT活性及可溶性蛋白含量灭菌土所有处理均极显著高于相对应的连作土,MDA含量则显著低于相对应的连作土。灭菌土的细菌、真菌数量分别比连作土增加1.89～3.03倍和6.96～2.43倍,放线菌的增加幅度相对较小,真菌/细菌比值也显著提高。随AAF施用量的增加,连作土中的黄瓜枯萎病的致病菌(尖孢镰刀菌)减少,而灭菌土的所有处理均未分离到。土壤细菌的PCR-DGGE图谱分析表明,灭菌土DGGE图谱带明显比连作土增加,土壤间带谱的相似性降低,土壤微生物多样性指数增加。灭菌土上的黄瓜未见枯萎病发生,而连作土的黄瓜发病率达31.25%～68.75%。

外源NO对NaCl胁迫下黄瓜(Cucumis sativus L.)幼苗生长和谷胱甘肽抗氧化酶系统的影响

采用营养液水培,研究了外源一氧化氮(NO)对黄瓜(Cucumis sativusL.)幼苗生长和叶片谷胱甘肽抗氧化酶系统的影响。结果表明,正常生长条件下添加NO能促进黄瓜幼苗生长,而添加NO信号传递途径关键酶鸟苷酸环化酶(cGC)抑制剂亚甲基蓝(MB-1)显著抑制了黄瓜幼苗的生长;添加NO显著缓解了盐胁迫对黄瓜幼苗生长的抑制,提高了叶片谷胱甘肽还原酶(GR)活性、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)及还原型谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(ASA)含量,降低了氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量,提高了GSH/GSSG,对单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)活性无显著影响;NaCl胁迫下添加NO的同时添加MB-1抑制了GR活性的提高,GSH和ASA含量、GSH/GSSG均降低,GSSG含量提高,但对MDAR、APX和DHAR活性无显著影响,表明NaCl胁迫下NO对GR活性、GSH和ASA含量、GSH/GSSG的调节可能是通过cGC介导的,对MDAR无明显的调节作用,对DHAR、APX的调节还存在其它途径。

两个黄瓜(Cucumis sativus L.)叶色突变体的比较分析研究

通过对黄瓜黄绿叶突变体9110Gt和NCG-042植株表型观测、遗传分析和分子标记验证,证明9110Gt是区别于NCG-042的新叶色突变体。这两个黄绿叶突变体在表型上存在一定的区别:9110Gt在苗期表现叶色黄化,而NCG-042的心叶在整个生育期都表现黄化。遗传分析证明,两个突变体的叶色突变性状分别由两个不同的等位基因控制,且两基因间存在互补作用。分子标记的检测结果也进一步证实了这一结论。

外源BR诱导黄瓜(Cucumis sativus L.)幼苗的抗盐性

【目的】明确外源油菜素甾醇(Brassinosteroid,BR)对黄瓜(CucumissativusL.)幼苗抗盐性的诱导作用。【方法】采用根际注射结合叶面喷施外源BR(0、0.005、0.01、0.05、0.1、0.2mg·L-1)的方法,比较分析了盐胁迫下幼苗植株盐害指数、抗氧化酶活性、渗透调节物质含量等生理指标。【结果】外源BR能够明显改善盐胁迫下黄瓜幼苗植株的生长发育状况,降低盐害指数,最高幅度达40.2个百分点(P﹤0.01),极显著地提高叶片细胞游离脯氨酸(Pro)和可溶性糖的含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性(P﹤0.01),进而保护细胞膜的稳定性。【结论】外源BR可以有效诱导黄瓜幼苗的抗盐性,并且最佳浓度范围是0.01～0.05mg·L-1。

外源亚精胺对盐胁迫下黄瓜(Cucumis sativus L.)叶绿体活性氧清除系统和结合态多胺含量的影响

采用营养液水培,研究了外源亚精胺(Spd)对NaCl胁迫下抗盐能力不同的两个黄瓜品种幼苗生长、叶绿体中活性氧清除系统、转谷酰胺酶(TGase)活性、结合态多胺含量及植株光合速率的影响。结果表明,外源Spd能提高NaCl胁迫下叶绿体中TGase活性、叶绿体结合态腐胺(Put)、Spd、精胺(Spm)及总多胺含量;提高超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性,提高抗坏血酸(AsA)、类胡萝卜素(Car)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量及还原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽(GSH/GSSG)比值,降低脱氢抗坏血酸/抗坏血酸(DAsA/AsA)比值;同时显著降低叶绿体过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量,提高植株净光合速率,缓解NaCl胁迫对幼苗生长的抑制。表明Spd对黄瓜盐害的缓解作用之一可能是通过提高叶绿体结合态多胺含量和叶绿体活性氧清除能力,从而缓解盐胁迫对叶绿体膜的伤害。

增强的UV-B辐射对黄瓜(Cucumis sativus)不同叶位叶片生长、光合作用和呼吸作用的影响

在植物生长室中 ,黄瓜植株第 1片真叶出现后 ,用人工UV B光源照射 6 0d ,测定植物各叶位叶片的生长和生理活动 .结果表明 ,UV B辐射条件下 ,植物出叶时间被延迟 ;叶面积和叶干重下降 ,降幅与叶位高低正相关 ;叶片含水量降低 ,老龄叶片 (第 1叶 ,下位叶 )和幼龄叶片 (第 5叶 ,上位叶 )的水分降幅均高于成年叶片 (第 3叶 ,中位叶 ) ;叶片的伸展速度、叶片数目以及单叶面积减少 ,致使黄瓜总叶面积下降 ;植株节间长度缩短 ,是植株矮化的重要原因 ;根、茎、叶等器官之间的相关生长变化不大 ,叶片生长在其中起重要的协调作用 .UV B降低Pn和EAQE,对光合作用的抑制程度随叶位升高而增加 .UV B辐射后 ,黄瓜叶片的光呼吸显著提高 ,增幅与叶片发育阶段有关 .UV B对黄瓜第 1叶的暗呼吸没有影响 ,第 2、3叶略微下降 ,第 4叶显著升高 .分析认为 ,植株矮化和叶面积减少有利于植物适应UV B辐射 ;水分含量和光合作用减少、呼吸作用增强是黄瓜生长受抑制的生理基础 .图 2表 2参

侧面补光对温室黄瓜(Cucumis sativus L.cv.Shenchun)果实生长和品质的影响

为研究侧面补光对温室黄瓜果实生长和品质的影响,以黄瓜品种深春为材料,采用不同光质(8红1蓝、6红2绿1蓝、6红3蓝)LED灯开花结果期侧面补光,光源光通量密度为15μmol·m-2·s-1。每天补光8.0h(06:00-11:00;16:30-19:30),测定分析了侧面补光下黄瓜果实生长和品质等的变化。结果表明:3个不同补光处理的黄瓜果实瓜长、径粗及瓜重均高于对照处理,3个不同补光处理均明显提高黄瓜果实维生素C含量和氨基酸总含量,其中,维生素C含量以6红3蓝(6R3B)补光处理最高,8种人体必需氨基酸以及其他氨基酸含量和比例均以8红1蓝(8R1B)补光处理最高;而可溶性蛋白、可溶性糖、蔗糖、果糖、淀粉和还原糖含量,仅8红1蓝(8R1B)补光处理比自然光有显著提高。因此,开花结果期不同光质LED灯侧面补光能促进黄瓜果实生长和营养品质的增加,红光比例较高的8红1蓝(8R1B)补光处理效果最好。

湿垃圾来源的蚯蚓粪肥对连作障碍土壤质量和黄瓜产量的影响

随着城市化的发展,湿垃圾产量与日俱增,湿垃圾资源化利用迫在眉睫。利用蚯蚓处理湿垃圾制作蚯蚓粪肥用于农田土壤改良,是一项有效的湿垃圾资源化利用途径以及有利于缓解蔬菜连作障碍方面问题。该文以常规有机肥为参照,选取以湿垃圾及其厌氧沼渣为原料制作的蚯蚓粪肥为研究对象,研究连续3年施加蚯蚓粪肥对黄瓜(Cucumis sativus)土壤综合质量和作物产量的影响。结果表明,经过3年的改良后,施加60.0 t/hm^(2)蚯蚓粪肥的黄瓜产量提高了5.60%,土壤有机质含量提高了50.0%,且蚯蚓粪肥的效果要高于常规有机肥;土壤全氮含量达到最高,高于背景值33.0%;土壤的养分含量(硝态氮、速效磷、速效钾)也得到了提高,其中速效钾含量升高了94.0%。经过3年的改良,土壤中的细菌数量在施加了有机肥后明显增加,其中以添加30.0t/hm^(2)蚯蚓粪肥的细菌数量最多;土壤细菌/真菌的比值有所提高,土壤生物性状得到改善。土壤的呼吸强度随着有机肥的施入而升高,以施加60.0t/hm^(2)蚯蚓粪肥的最大;土壤pH略有降低,盐度无明显变化。因此,湿垃圾来源的蚯蚓粪肥能改善土壤的理化和生物学性质,可在一定程度上缓解连作障碍的发生,可作为化肥替代品或与化肥相配合在农业生产中进行推广。

黄瓜(Cucumis sativus L.)种子含油量性状的QTL定位与分析

应用SRAP和SSR技术,对黄瓜种子高含油量品系Ma7与低含油量品系M6杂交组合的F2群体进行检测,获得102个分子标记,构建了7个连锁群组成的分子标记遗传图谱;图谱总长764cM,标记间平均长度7.49cM。应用Windows QTL Cartographer2.5对种子含油量性状进行QTL扫描,在2009年秋季获得4个QTL位点,分别位于LG1、LG2和LG5连锁群,联合贡献率为32.7%。在2010年春季季获得5个QTL位点,分别位于LG1、LG2、LG5和LG6连锁群,联合贡献率为35.4%。通过对比春秋两季不同环境下的QTL位点发现,SOC_SP02和SOC_FA01分别位于LG1的74.7cM和72.2cM处,两位点相距2.5cM。此外,SOC_SP03和SOC_FA03两个微效QTL也存在部分的重叠,重叠区域为1.67cM,重叠的区间位于分子标记ME7OD17a和ME3EM8之间。另外,还估算了单个QTL的加性效应和显性效应,9个QTL的遗传效应均以加性效应为主。结果表明,对于种子油含量性状的等位基因增效作用既来自母本,又源自父本。

黄瓜(Cucumis sativus L.)对枯萎病菌抗性超微结构的研究

从超微结构水平上以枯萎病对黄瓜幼根的侵染过程和抗病、感病品种受侵染后细胞内部结构的变化进行研究，并探讨了寄主细胞结构变化与抗病性的关系．得出分生孢子在幼根表皮附着并萌发后，抗病、感病品种的表皮细胞均发生迅速反应．感病品种的表皮细胞壁增厚，细胞器和膜系统亦发生与壁增厚相关的变化；而抗病品种除细胞壁增厚外，表皮下的２—３层细胞的细胞质浓缩成致密状基质．将入侵菌丝包围在内．在感染的寄主组织，病原菌丝周围细胞的细胞器解体，膜结构破坏。

黄瓜（Cucumis sativus L．）组织培养与诱导四倍体再生植株

应用杨行黄瓜、长春密刺、农大秋光和杂种群丰、津研四号、津杂四号等黄瓜的子叶、真叶、茎段为外植体，离体培养诱导再生植株。比较了细胞分裂素（ＫＴ）与不同浓度的２，４－Ｄ和ＮＡＡ配比对诱导黄瓜愈伤组织的影响，及其所产生的愈伤组织分化培养的成苗率。所得结果表明：黄瓜在组织培养再生植株时，对生长激素极为敏感，只需极低浓度的２，４－Ｄ或ＮＡＡ即能诱导大量愈伤组织。激素浓度增高，出愈率提高，愈伤组织增殖加快，但分化能力下降。ＮＡＡ诱导成的愈伤组织比２，４－Ｄ诱导的易于分化。在诱导愈伤组织及胚性细胞发生时加入５００ｍｇ·Ｌ－１的秋水仙素经振荡液体培养４８，７２，９６ｈ再进行分化培养，出苗率分别为２５．６％、１８．５％、０．９％，对照为４６．８％。再生植株中３．５％～４．５％为四倍体，秋水仙素在分化培养中有抑制作用，处理９６ｈ的则很少分化再生植株。

多胺对盐胁迫下黄瓜(Cucumis sativus L.)幼苗体内K^+、Na^+和Cl^-含量及器官间分布的影响

采用营养液水培,选用耐盐性不同的两个黄瓜品种,研究了外源多胺(Put、Spd、Spm)对NaCl胁迫下黄瓜幼苗植株不同器官中K+、Na+和Cl-含量的影响。结果表明,NaCl胁迫后黄瓜植株体内K+含量下降、Na+和Cl-含量升高、K/Na比值降低,耐盐性较弱的“津春2号”体内离子含量变化幅度明显大于耐盐性较强的“长春密刺”;叶面喷施多胺抑制了K+含量的降低,减少了Na+和Cl-的积累,提高了K/Na比值及K+、Na+吸收和运输的选择性,可缓解盐胁迫的伤害,增加生物积累量,且Spd(亚精胺)的作用尤为明显。总之,外源多胺可通过调控盐胁迫下植株体内的离子平衡,提高黄瓜幼苗的耐盐性。

不同有机肥配施土壤调理剂对黄瓜连作土壤碳氮及酶活性的影响

针对设施农业黄瓜连作障碍问题,2020-2023年,通过田间定位试验,设置单施化肥(CK)、化肥减量20%+生物有机肥(SB)、化肥减量20%+微生物菌肥、化肥减量40%+生物有机肥+土壤调理剂、化肥减量40%+微生物菌肥+土壤调理剂(SMC)5个处理,研究化肥减量配施生物有机肥/微生物菌肥和土壤调理剂对土壤理化性质、物理结构以及酶活性的改良效果,结合典型相关分析以及冗余分析结果,探讨不同施肥处理条件下土壤酶活性与土壤碳氮及物理结构之间的关系。结果表明,与单施化肥相比,化肥减量配施生物有机肥/微生物菌肥或增施土壤调理剂均能够提高土壤碳氮、速效养分含量、pH值、酶活性以及土壤总孔隙度,降低土壤容重。而与化肥减量配施生物有机肥/微生物菌肥不施土壤调理剂处理相比,增施土壤调理剂能够显著提高土壤有机碳、全氮、碱解氮以及微生物量碳含量,明显提高土壤酶活性以及土壤总孔隙度,降低土壤容重。相关分析结果表明,土壤酶活性变化与土壤碳氮变化之间密切相关,但不同酶活性变化与碳氮指标间的关系有强有弱。冗余分析结果表明,土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶以及蔗糖酶与土壤空隙度呈正相关关系,与土壤容重呈负相关关系,且空间分散处理点说明土壤酶活性对不同施肥措施条件产生不同的响应。由此可知,化肥减量配施生物有机肥/微生物菌肥和土壤调理剂能够提高土壤肥力以及酶活性,改善土壤结构。

48份黄瓜(Cucumis sativus L.)嫁接砧木种质资源耐寒性综合评价

探讨黄瓜砧木资源的耐寒性,为黄瓜嫁接砧木的选择提供试验依据。分别在种子萌发期和幼苗期对48份黄瓜嫁接砧木进行低温处理,通过测定种子发芽率、发芽势、发芽指数、种子活力和幼苗株高、茎粗、鲜重、干重、壮苗指数、冷害指数等,采用主成分分析和聚类分析方法,鉴定评价了黄瓜嫁接砧木的耐寒性。结果表明:在种子萌发期48份种质资源可划分为耐低温型(1个)、较耐低温型(16个)、低温较敏感型(11个)和低温敏感型(20个)4类;在幼苗期,可分为耐低温型(11个)、较耐低温型(17个)和低温敏感型(20个)3类。可见,种子萌发期和幼苗期耐寒性较强的砧木品种有9个:1,2,3,6,13,17,26,27和33,对低温较敏感的有11个:21,22,23,24,32,34,37,40,42,44和46。

高浓度LaCl_3抑制黄瓜(Cucumis sativus Linn)光系统Ⅱ(PSⅡ)活性

研究了高浓度LaCl3对黄瓜(Cucumis sativus Linn.)的光系统Ⅱ(PSⅡ)光诱导荧光动力学参数、低温荧光光谱和放氧活性的影响。结果表明,随着黄瓜体内LaCl3浓度的升高、其荧光量子产率、PSⅡ最大光化学效率、放氧活性和电子传递速率都明显降低。低温荧光分析表明,低浓度LaCl3引起激发能更多的分配给PSⅡ。高浓度LaCl3对黄瓜幼苗的抑制作用表现在对类囊体膜结构的破坏,进而导致PSⅡ光合活性下降,并最终抑制黄瓜生长。

黄瓜(Cucumis sativus L.)种质资源遗传多样性及亲缘关系分析

利用18个SSR标记和3个SCAR共显性标记,分析了177份不同生态类型的黄瓜种质资源,旨在阐明其遗传多样性和亲缘关系,为遗传和育种的利用提供理论依据。结果表明,在所有种质中共得到等位基因51个,平均每个位点为2.42个。177份种质资源的相似系数变化范围0.24～1。聚类分析的结果将资源划分为5大类,大部分旱黄瓜被划分在第1类中;多数的华南类型和加工型黄瓜被划分在第2类中;Concombre vert long和西双版纳本地山黄瓜被单独划为第3类;另外,1个收集于韩国和2个收集于美国的种质,分别为韩3,Burpless Hybrid,Muncher为第4类;大部分华北类型种质为第5类。欧洲温室型没有单独被划出来。在育种上,有利于鉴定有价值的优良亲本的亲缘关系,为现阶段黄瓜育种实践中减少杂交组合选配盲目性,提高品种质量及育种效率提供了依据。

Cucumis hystrix Chakr.×黄瓜种间杂种F_1及其双二倍体细胞遗传学特性及花粉育性研究

研究了野生种Cucumis hystrix（2n=2x=24）与栽培黄瓜C.sativus L．（2n=2x=14）种间杂种F1（2n=2x=19）及其双二倍体（2n=4x=38）自交S1～S4代的细胞遗传学特征及花粉育性。结果表明：减数分裂中期Ⅰ，杂种F1代花粉母细胞（pollen mother cell，PMC）染色体主要以单价体存在，染色体构型为：16．75Ⅰ＋0．5Ⅱ＋0．25Ⅲ＋0．13Ⅳ；双二倍体染色体构型以二价体为主，伴随着自交，平均每个PMC所含二价体比例逐渐增加，非二价体配对比例减少。四分体时期，F1代不能形成正常的四分孢子，主要以多分孢子形态存在；双二倍体以四分孢子为主，并随着自交世代的增加，其比例增高。花粉育性观察发现，随着自交世代的增加，双二倍体花粉育性呈增高趋势。以上结果暗示，双二倍体在遗传上逐渐趋于稳定；双二倍体PMCs在后期Ⅰ和Ⅱ普遍含有落后染色体、染色体桥及染色体不均等异常现象，可能是导致其花粉育性较低的原因。

枯萎病不同抗性黄瓜(Cucumis sativus L.)根系分泌物氨基酸组分与抗病的相关性

以5种对枯萎病不同抗性黄瓜品种为试材,对其根系分泌物氨基酸组分进行测定,并对氨基酸组分与黄瓜品种枯萎病抗病性之间的相关性进行了分析。结果表明:在中抗品种根系分泌中检测到的16种氨基酸:半胱氨酸Cys、苏氨酸Thr、丙氨酸Ala、缬氨酸Val、异亮氨酸Lle、天冬氨酸Asp、亮氨酸Leu、苯丙氨酸Phe、甘氨酸Gly、甲硫氨酸Met、组氨酸His、谷氨酸Glu、酪氨酸Tyr、赖氨酸Lys、丝氨酸Ser和精氨酸Arg。其中的精氨酸在感病品种中没有被检出,组氨酸和精氨酸组分在抗病品种中没有被检出。根系分泌物中总氨基酸含量随品种抗性的增加而降低;精氨酸、丝氨酸和赖氨酸的含量与品种对枯萎病的病情指数呈负相关,其他13种氨基酸组分含量与品种对枯萎病的病情指数呈正相关,其中苯丙氨酸含量与病情指数呈显著正相关。丝氨酸与苯丙氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、甘氨酸的比值均与品种对枯萎病的病情指数呈显著负相关,其中Ser/Phe与品种对枯萎病的病情指数呈极显著负相关。

基于全球黄瓜分子育种专利技术的创新态势分析

为研究黄瓜分子育种领域的全球专利发展趋势、研发热点、区域分布和技术布局,揭示黄瓜分子育种的创新态势,笔者的研究基于德温特创新索引国际专利数据库(DII),借助DDA分析工具对1987—2022年全球黄瓜分子育种技术发展态势进行了归纳分析。结果表明,黄瓜分子育种技术整体呈快速发展的趋势;植物基因工程与遗传育种是各大技术布局的核心;中国的申请量最多,美国申请量第二;孟山都、先正达、拜尔以及陶氏、巴斯夫等国际育种巨头企业均在主要国家进行了专利布局,中国在该领域专利数量较多,中国农业科学院、上海交通大学、中国农业大学以及南京农业大学4家机构入围全球前10;深入分析表明,种质鉴定与创新、抗生物胁迫、方法改进与技术革新是黄瓜分子育种技术领域当前的研发热点。综上,分子育种是黄瓜育种领域的前沿技术,发展速度快,种质材料创新、抗性与技术革新是研发热点,我国的专利申请量和研究机构最多,是全球最受重视的技术市场。这些研究结果可为我国在黄瓜生物育种技术领域合理部署、完善知识产权布局提供一定借鉴。