扁穗冰草PLD基因cDNA序列克隆及生物信息学分析

利用RT-PCR技术和RACE方法克隆得到扁穗冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn)PLD基因cDNA的全长,并对该cDNA序列、氨基酸序列的相似性、组成成分、理化性质、疏水性/亲水性、进化树、二级结构、三级结构、无序化特性进行了预测和分析.结果显示:扁穗冰草PLD基因具有2967个核苷酸,含有PLD所特有的HKD基序和C2结构域,属亲水性蛋白,二级结构以无规卷曲为主,蛋白质的三级结构显示两个HKD基序靠近形成具功能的活性位点,蛋白质无序化分析发现无序化区域较少;进化树分析表明与蒙古冰草亲缘关系最近,与草莓亲缘关系最远.为研究扁穗冰草PLD在干旱胁迫信号转导及应答过程的机理奠定基础.

扁穗冰草不同地理种群cpDNAtrnT-trnL多态性分析

对91份不同产地扁穗冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn)样品的遗传多样性和遗传结构进行研究。采用叶绿体cpDNAtrnT-trnL直接测序的方法和邻接法(NJ)对91份扁穗冰草样品进行遗传多样性和遗传结构分析。结果显示:物种水平上单倍型多样性(Hd)指数为0.608,核苷酸多样性(Pi)指数为0.00295;种群水平上Hd介于0~0.9722,Pi指数介于0~0.00749。分子方差分析表明,扁穗冰草大部分遗传变异(91.63%)发生在居群内,居群间的基因流(Nm=5.474)较高,群体内变异是扁穗冰草的主要变异来源;NJ树表明,受试的6个野生种群可分为4大类群。扁穗冰草的遗传多样性居群内遗传分化较大。

小麦-冰草异源附加系的创建──Ⅱ.异源染色质的检测与培育途径分析

为了建立一套小麦－冰草异源二体附加系，利用形态学、细胞学、同工酶和原位杂交方法，对普通小麦品种Fukuho×冰草Z559杂交组合所衍生的BC2到BC5世代的866株进行了细胞学分析和外源染色质的检测。结果表明，（1）形态学和细胞学检测是其他检测方法的基础；（2）在建立小麦－冰草异源二体附加系的研究中，异源单体和双单体附加系并非良好的基础材料；（3）从BC2到BC5，随着回交世代的提高产生异源二体附加系的频率提高（0→4．12％）；（4）从染色体结构呈22Ⅱ＋nⅠ的材料中不仅比较容易衍生出异源二体附加系而且是相异；（5）首次获得了11个在表型性状上有明显差异的小麦－冰草异源二体附加系。

普通小麦与冰草间杂种的细胞遗传学及其自交可育性

为了进一步研究冰草属（ＡｇｒｏｐｙｒｏｎＧａｅｒｔｎ．）的Ｐ染色体组与小麦染色体组间的遗传关系和评价Ｐ染色体组在属间杂种自交可育性上的遗传效应，获得了普通小麦品种Ｆｕｋｕｈｏ（Ｔｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍｃｖ．Ｆｕｋｕｈｏ，２ｎ＝４２；ＡＡＢＢＤＤ）与３个不同来源的四倍体冰草（Ａ．ｃｒｉｓｔａｔｕｍ〈Ｌ．〉Ｇａｅｒｔｎ．，２ｎ＝２８；ＰＰＰＰ）间的杂种（２ｎ＝３５；ＡＢＤＰＰ）。结果表明：（１）不同组合的杂种间在遗传基础上差异明显，同一组合不同杂种间亦有差异；（２）冰草Ｚ５５９可能不存在抑制小麦Ｐｈ基因效应的遗传系统，但与小麦染色体组间可能存在部分同源性；（３）生长正常的Ｆｕｋｕｈｏ×冰草Ｚ５５９的杂种具部分自交可育性和明显的异花授粉结实特性，而且这些可育性很可能是由Ｐ染色体组中控制染色体在减数分裂后期分离的特殊遗传因子决定的；（４）冰草属的多倍体并非严格的同源多倍体。本实验还证实了通过幼穗培养产生再生植株，可以使属间杂种的育性显著提高。

小麦-冰草异源附加系的创建 IF_3、F_2BC_1、BC_4和BC_3F_1世代的细胞学

为了进一步研究冰草属的Ｐ染色体组在小麦背景下的遗传效应和试图建立一套小麦－冰草属异源附加系，对来自普通小麦品种Ｆｕｋｕｈｏ×冰草Ｚ５５９杂种的Ｆ３、Ｆ２ＢＣ１、ＢＣ４和ＢＣ３Ｆ１世代的２２２株进行了减数分裂行为观察。结果表明：（１）２ｎ染色体的分布范围为３９～５４；（２）冰草Ｚ５５９的Ｐ染色体组存在抑制小麦Ｐｈ效应的遗传系统，而且该系统可能只涉及不多于３条Ｐ染色体，但其对Ｐｈ基因的抑制效应是微弱的；（３）Ｐ染色体组存在控制染色体在减数分裂后期分离的基因，该基因可能只涉及不多于２条Ｐ染色体；（４）抑制小麦ｐｈ效应的基因和控制染色体在后期分离的基因可能位于不同的Ｐ染色体上；（５）已获得５个可能的小麦－冰草异源附加系。

扁穗冰草脱水素基因的克隆和表达特性分析

扁穗冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn)生长于干旱、半干旱地区,具有耐旱、耐寒、抗病等特性。采用RT-PCR技术从扁穗冰草叶片中克隆3个脱水素基因(Acwcor410,Acwzy2和Acwcs120)和1个肌动蛋白β-actin基因(Acβ-actin)。半定量RT-PCR分析表明,Acwcor410基因对温度敏感,对干旱胁迫不敏感;Acwzy2基因对温度不敏感,而对干旱胁迫敏感;Acwcs120基因则对冷胁迫及干旱胁迫均有响应。Western blot表明,扁穗冰草含有40kD脱水素,该蛋白的表达随冷胁迫和干旱胁迫程度的变化而变化,对干旱胁迫的响应比冷胁迫更为明显,推测该脱水素属于干旱敏感型。

小麦-冰草附加系与小麦-杀配子染色体附加系杂交F_1的细胞学特性

以小麦-冰草附加系与中国春-柱穗山羊草杀配子染色体2C附加系杂交,对杂交F1的形态学及细胞学特性进行了研究,为利用杀配子染色体诱导小麦ABD组和冰草P组染色体变异,创造小麦-冰草染色体易位系奠定基础。对8个小麦-冰草二体附加系同中国春-杀配子染色体附加系杂交F1的形态学、育性以及细胞学特性的观察结果表明,小麦-冰草不同附加系P染色体的传递能力存在差异。F1花粉母细胞减数分裂中存在染色体异常,平均35.3%的细胞含3个以上的单价体,74.0%的四分体含有微核,20.3%和23.8%的细胞含有染色体断片和桥,在某些组合中有多价体、四分体多裂和退化现象。杀配子染色体的诱变在配子形成的过程中已经开始发生作用。不同杂交组合之间F1植株自交结实率为51.67%-71.37%,反映出杀配子染色体2C在小麦-冰草不同附加系背景下对其育性的影响存在差异。

利用电离辐照创造小麦-冰草异源多粒新种质的初步研究

为了将冰草的多粒基因转入小麦,以具有多粒特性的小麦-冰草二体附加系4844-12为材料与小麦品种藁城8901杂交,对其杂种F1进行60Co-γ辐照处理。采用冰草P基因组特异SSR和SCAR标记对M2236个单株进行鉴定,进而对部分含P染色质阳性植株进行基因组原位杂交(GISH)检测,初步分析发现有3株为小麦-冰草异源易位(渐渗)系;进一步的穗粒数分析表明,该3株材料具有多粒特性,可能成为小麦丰产育种的创新种质。

冰草根际蟋蟀草平脐蠕孢菌的研究

对冰草根际分离获得的蟋蟀草平脐蠕孢（Bipolaris eleusineaJ.H.Peng et J.Y.Lu）的形态特征、培养性状及生物学特性进行研究,以期了解牧草根部平脐蠕孢菌的生长发育特点,并为该菌引起的牧草根病防治提供依据。结果表明：蟋蟀草平脐蠕孢分生孢子萌发的温度范围为5℃~40℃,适宜温度20℃~30℃;在各酸度下均能萌发,最适为pH 6.47;其分生孢子的萌发需要液态水,在相对湿度100%时分生孢子萌发率仅为3.2%,而相对湿度低于100%时孢子不萌发;低稀释倍数的土壤悬液、麦根浸出液、羊粪浸出液和蔗糖溶液[0]及高稀释倍数的麦根液和羊粪液均抑制孢子萌发,但高稀释倍数的土壤液和蔗糖液能促进孢子萌发;且孢子萌发对光不敏感。蟋蟀草平脐蠕孢菌丝生长的温度范围为10℃-40℃,最适25℃;碳源中D-木糖、氯醛糖对蟋蟀草平脐蠕孢菌生长具有明显抑制作用,而蔗糖、甘露糖和D-果糖对蟋蟀草平脐蠕孢菌丝生长具有明显促进作用;氮源中硝酸钠、亮氨酸对蟋蟀草平脐蠕孢菌丝的生长具有促进作用,而尿素等9种氮源均有抑制作用,并且此菌在含有各种碳、氮源的培养基上的菌落形态有差异。在国内首次报道此菌侵染冰草（Agropyron cristatum）,为一新寄主植物。

普通小麦-冰草衍生后代中抑制成穗新种质的外源物质检测与遗传分析

【目的】检测普通小麦Fukuhokomugi(Triticum aestivum L.)-冰草Z559(Agropyron cristatum L.Gaertn.)衍生后代中6个分蘖正常而成穗显著受抑制株系的外源物质,对成穗受抑制性状进行遗传分析。【方法】采用基因组原位杂交(GISH)和微卫星(SSR)技术进行外源物质检测;以成穗受抑制小麦(♀)×京4841(♂)后代的F1与F2单株表型进行遗传分析。【结果】通过GISH和SSR分析,在成穗受抑制株系中检测出2个插入易位和6个SSR易位标记;成穗受抑制材料与京4841的杂交后代F1单株均表现为正常成穗,F2正常成穗植株与成穗显著受抑制植株比值为3﹕1。【结论】有一些冰草的染色体片段被导入普通小麦Fukuhokomugi中,抑制成穗性状的基因是1对隐性基因。

冰草EST-SSR引物和小麦EST-SSR引物在黑麦属基因组的通用性分析

为研究黑麦属植物的遗传多样性,开发R基因组特有的分子标记并绘制其遗传连锁图谱,选用1 343对冰草EST-SSR引物和786对小麦EST-SSR引物对新疆杂草黑麦和栽培黑麦(共计6份材料)的全基因组进行了PCR扩增,结果显示,有679对冰草EST-SSR引物能够扩出清晰的条带,占引物总数的50.6%;其中有187对引物在6份黑麦材料基因组中扩增产物表现为多态性,占其引物总数的13.9%,平均每对引物扩增条带数为1.1。有364对小麦EST-SSR引物可扩增出清晰的条带,占其引物总数的46.3%;其中有135对引物在6份黑麦材料基因组中扩增产物具有多态性,占其引物总数的17.1%,平均每对引物扩增条带数为2.0。冰草EST-SSR引物在黑麦中的有效扩增效率高于小麦EST-SSR的有效扩增效率,但扩增多态性后者大于前者。两种来源引物扩增强带比率分别为51.8%和32.6%。结果表明小麦和冰草的EST-SSR引物均可用于黑麦基因组分析研究。

小麦-冰草二体附加系的细胞学稳定性研究

为了研究小麦-冰草二体附加系的细胞学稳定性,采用细胞遗传学技术,对20个小麦-冰草二体附加系开放授粉后代的染色体数目进行了分析。结果表明,在所检测的20个二体附加系后代中,细胞学稳定性存在较大的差异:在10份材料中检测到2n=44植株的平均频率为74.78%,传递率为33.3%～100%;在10份材料的后代植株中没有检测到2n=44的植株,通过GISH分析,在这些后代中检测到1个代换系5111-1和1个易位系5112-4。说明在二体附加系后代中2n=42的个体,并不一定表示冰草染色体的完全丢失,而可能以其它形式(如代换、易位等)存在于小麦核背景中。同时,还讨论了冰草属P基因组在小麦族中的地位。

杜尔伯特扁穗冰草生产性能试验研究

杜尔伯特扁穗冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn.cv.Duerbote)是黑龙江省畜牧研究所1994-2008年引种驯化野生新品种。通过三年生产性能的试验研究,结果表明,该品种抗寒、耐旱,适应性强,生长速度快,饲草品质好,牧草产量和种子产量高,干草产量达4215.04 kg/hm2,比对照品种野生扁穗冰草(3271.92 kg/hm2)和细茎冰草(3771.78 kg/hm2)增产28.8%和11.7%。种子平均产量为576.29 kg/hm2,较野生扁穗冰草(428.95kg/hm2)和细茎冰草(557.07kg/hm2)增产34.3%和3.4%,是北方寒冷干旱区种植人工草地、改良天然草地的优质饲草饲料品种。

塔乌库姆冰草特征分析及适应性的研究

对塔乌库姆冰草(Agropyron cristatum(Linn.)Gaertn.cv.Tawukumu)的品种来源、特征特性、产量表现、栽培要点、适应区域进行了综合概述,为引进品种在新疆天然草地补播改良和人工草地建植中的合理利用提供了科学依据。

扁穗冰草对狼毒生化他感作用耐抗性的初步研究

采用室内生物测定方法研究了狼毒根粉碎物在土壤里腐解过程中对扁穗冰草幼苗生长的影响。结果表明,扁穗冰草幼苗的株高、干重、叶绿素相对含量、叶面积及细胞膜透性在狼毒各用量处理下均表现出一定的促进作用(个别处理表现为不明显的抑制作用),狼毒根用量在3克/盆时,对扁穗冰草的株高、干重促进作用效果最大,狼毒根用量在2克/盆时对扁穗冰草叶绿素含量和叶面积的促进作用效果最大,且与对照相比均达到显著水平(p<0.05)。由此说明,扁穗冰草对狼毒的生化他感作用具有很强的耐抗性,对狼毒侵占的草地进行植被恢复,可将其作为选择草种。

冰草抗旱性的初步研究

采用盆栽育苗法,在苗期干旱胁迫下测定植株的可溶性糖含量,丙二醛含量,POD酶活性等指标综合评价冰草的抗早性,结果表明干旱对植物的影响是非常广泛而深刻的,因此植物抵御或适应干旱的途径或方式也是多种多样的。这样单一的或个别的指标就很难真实地反映出植物的抗旱性,因此植物的抗早性需要多项指标综合评价。本文试图用3项指标来阐明两种冰草幼苗的抗旱性,为冰草抗旱育种提供材料和依据。

小麦-冰草异源衍生系籽粒蛋白质特性分析

为了研究小麦-冰草异源衍生系的蛋白质品质性状,以大面积推广的6个小麦品种为对照,采用国际(ICC)标准和常规分析方法,对16个小麦—冰草异源衍生系的蛋白质组分、湿面筋含量、SDS沉淀值、谷蛋白溶涨指数(SIG)以及高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成等蛋白质品质特性进行了系统分析。结果表明,小麦—冰草异源衍生系平均蛋白质含量为11.60%,略高于对照品种的平均值(11.31%);蛋白质组分中,清蛋白、谷蛋白的平均含量分别为26.02%和44.15%,略高于对照品种,球蛋白、醇溶蛋白的平均含量分别为5.96%和24.30%,略低于对照品种;湿面筋含量、SIG的平均值显著高于对照品种;SDS沉淀值的平均值略高于对照品种;HMW-GS电泳分析显示,含有7+8优质亚基、亚基总评分为8分的小麦—冰草异源衍生系占81.25%。16个衍生系中,1-1-7、10-36、10-78、20-1-1-2和20-1-1-2-4的蛋白质含量、湿面筋含量、SDS沉淀值、SIG值均高于对照品种的平均值,HMW-GS组成均为1/7+8/2+12,可作为小麦优质蛋白质基因的供体。

浅谈冰草属牧草的优良特性及发展前景

本文对冰草属牧草的分类分布、抗逆性以及饲用价值等方面进行概述,并对今后冰草属牧草的利用前景进行了展望。

小麦—冰草异源衍生系淀粉物理特性的研究(英文)

利用 RVA- 3 D(Newport Scientific Pey.Ltd.,Narrabeen,Australia)、TA- XT2 (Sta-ble Micro Systems,Godalming,Surrey,England)、DSC2 0 (Mettler Naenikon- Uster,Switzer-land)等分析仪 ,对已被染色体组原位杂交 (GISH)检测过的 3 5份小麦—冰草异源衍生系及其亲本 Fukuho(Triticum aestivum cv.Fukuho,2 n=6 x=42 ,AABBDD,母本 )和 Z5 5 9(A-gropyron cristatum L.Gaertn,2 n=4x=2 8,PPPP,父本 )进行了淀粉糊化特性、淀粉胶结构特性、淀粉糊化过程中的热量变化、淀粉膨胀体积及直链淀粉含量等主要物理特性的研究。结果发现 :1冰草 (Z5 5 9)和小麦 (Fukuho)淀粉的主要物理特性显著不同 ,但它们的 RVA曲线的变化趋势却很相似 ;2同一淀粉性状在不同的杂种衍生系之间变异幅度很大 ,有的变异高于小麦亲本 (Fukuho) ,而有的变异则低于小麦亲本 (Fukuho)。平均热糊粘度 (HPV)、冷糊粘度(CPV)和稀释值 (Breakdown)与双亲显著不同 ,而平均淀粉胶硬度 (Hardness)与小麦亲本(Fukuho)显著不同 ,而与冰草 (Z5 5 9)无显著差异 ;3部分参数之间呈显著的正相关或负相关。

四种植物水分特性比较

用烘干法测定总含水量,用阿贝折射仪法测定自由水含量,用兰州大学生产的ZLZ-4型植物水势仪测定水势,分析藜水分特性,并与紫花苜蓿、冰草、白三叶进行比较.结果表明,四种植物含水量以白三叶为最高,冰草最低;束缚水/自由水的比值冰草最高,藜次之,紫花苜蓿、白三叶较低.四种植物抗旱能力,冰草>藜>紫花苜蓿>白三叶;藜含水量日变化中出现两个低峰,水势也呈现出两个低峰,具有"午间休眠"的特性.四种植物保水能力依次为藜>白三叶>紫花苜蓿>冰草.