CO_2和O_3浓度倍增及复合效应对大豆生长和产量的影响

利用OTC 1型农田开顶式气室 ,模拟研究了大气中CO2 、O3 浓度倍增及其复合效应对大豆生长、根瘤和产量形成的影响 .结果表明 ,CO2 浓度倍增促进根系生长 ,固氮能力增强 ,植株高度和基部粗度增加 ,对发育期、绿叶数和绿叶面积影响不大 .O3 浓度倍增抑制大豆根系和茎的生长 ,固氮能力下降 ,叶片伤害使绿叶数和绿叶面积显著下降 ,衰老提前 .在CO2 和O3 的复合试验中 ,CO2 浓度增加明显缓解O3 浓度增加对大豆伤害和抑制作用 ,CO2 、O3 浓度持续倍增处理下大豆生长和固氮能力与CK的数量差异明显小于单一O3 浓度倍增与CK的数量差异 ,逐渐增加CO2 、O3 浓度的刺激作用和剂量效应使大豆生长后期伤害加重 ,绿叶数、绿叶面积显著下降 。

大豆查尔酮合成酶(CHS)基因的克隆、表达及其在雪莲提取液中的代谢产物分析

以栽培大豆北丰12为材料,利用PCR方法克隆查尔酮合成酶(Chalcone synthase,CHS)全基因,采用SOE法克隆得到去掉内含子的查尔酮合成酶基因,核酸序列分析表明,该基因编码区长1170bp,编码390个氨基酸,与已报道的GMCHS8(GenBank:AY237728)的cDNA序列相似率达到97%。构建pET-GMCHS工程表达质粒,通过大肠杆菌E.coliBL21(DE3)高效表达系统表达大豆CHS。通过12%SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析表明,获得了分子量在42.9kDa的一条蛋白质特异表达带。液相色谱分析大肠杆菌E.coliBL21(DE3)高效表达系统在雪莲提取液中的代谢产物,样品和空白对照样对比,样品在273nm,3.0min出现新的吸收峰,质谱分析结果表明CHS利用雪莲提取液中代谢中间产物合成了新的黄酮类物质。

磷钾营养对套作大豆茎秆形态和抗倒性的影响

以贡选1号大豆品种为材料,采用两因素随机区组设计,研究了磷钾营养对套作大豆茎秆形态和抗倒性的影响。结果表明,施用磷钾显著影响套作大豆茎秆的抗倒能力。茎秆基部节间粗度、C/N比、细胞壁纤维素、木质素含量、机械强度、抗倒指数(SLRI)均随施钾量的增加而增加,随施磷量的增加呈现出先增后降的趋势,而基部节间长度、主茎高、倒伏率均随磷钾施用量的增加而降低。SLRI与基部第1、2节间粗度、茎秆木质素、纤维素含量、机械强度及C/N比呈显著正相关,与基部节间长度、主茎长、实际倒伏率呈极显著负相关。适宜的磷钾水平(P2O517kg/hm2,K2O 112.5kg/hm2)能提高套作大豆SLRI,降低其倒伏率。

气相色谱方法定量检测大豆5种脂肪酸

为建立大豆脂肪酸组分的绝对定量方法,采用加热甲酯化提取法和气相色谱分析法(GC),以5种脂肪酸甲酯(棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯和亚麻酸甲酯)为标准样品,在制定5种脂肪酸甲酯组分的标准曲线(R2>0.99)和回归方程的基础上,建立了大豆脂肪酸组分的定量测定方法。该方法可以准确检测大豆籽粒中脂肪酸组分的绝对含量。通过对4个油份含量不同的大豆品种脂肪酸含量测定以及与粗脂肪含量的比较分析发现,该方法可显著提高籽粒中的脂肪酸提取率和检测效率,其检测的总脂肪酸含量占总油脂含量的94%以上。该方法不仅能检测样品中5种脂肪酸组分的相对百分比含量,还可以准确计算出籽粒中各个脂肪酸组分的绝对含量,对大豆脂肪酸检测及育种具有重要意义。

低磷胁迫对大豆根系生长特性及分泌H^+和有机酸的影响

以不同基因型大豆nf37和冀黄13为材料,溶液培养法研究大豆根系周围的酸化现象,并通过对大豆根干重、根冠比以及植株中磷含量的测定来探讨不同基因型大豆对枸溶性磷肥的利用效率。结果表明,低磷胁迫下,不同基因型大豆的根系均能主动向外界环境分泌H+;经HPLC分析得出,柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸是主要分泌的有机酸;当向培养介质中添加枸溶性磷肥后,不同基因型大豆均可有效利用这一难溶性磷肥。无论是H+分泌量、有机酸分泌量还是对枸溶性磷肥的利用效率,耐低磷基因型大豆(nf37)都显著高于磷敏感基因型大豆(冀黄13)。表明,低磷胁迫均导致不同基因型大豆根系向介质中分泌H+和有机酸,同时还诱导大豆根系的加速生长,各项指标在耐低磷和磷敏感大豆基因型之间表现出显著差异,这可能是不同基因型大豆对枸溶性磷肥吸收、利用效率不同的原因。

大豆种子抗老化鉴定的方法研究

选用遗传差异相对较大的皖豆24、皖豆25(杂交品种)及合豆3号的种子,在温度为40℃、湿度为85%的条件下老化处理4、8和12 d,研究加速老化过程中不同基因型大豆种子成苗率、发芽率、电导率及单株幼苗干重的变化规律。结果表明:随着加速老化时间的延长种子活力下降;加速老化处理8 d,3个品种的各项鉴定指标均发生改变:品种的成苗率、发芽率及单株幼苗干重显著降低,电导率明显升高,且品种间有显著差异;发芽率和成苗率的变化在品种间具有一致性,电导率、单株幼苗干重的变化和成苗率品种间一致性较差;成苗率和发芽率的相关性最高(r=0.972**)。利用国家大豆微核心种质中的91份资源对老化鉴定方法进行验证,结果在温度为40℃,湿度为85%条件下老化8 d的种子发芽率及老化指数与在自然条件下老化15个月的发芽率及老化指数极显著相关(r=0.943**,0.716**)。综合分析认为,温度为40℃,湿度为85%条件下老化处理8 d,以种子发芽率为活力鉴定指标可作为大豆种子抗老化性的鉴定方法。

大豆叶片衰老QTL的初步定位

【目的】叶片衰老是植物的一个发育性状,对植物体内营养再分配与光合作用有重要影响。【方法】利用2套重组自交系群体进行大豆叶片衰老QTL的初步定位,并进行与产量性状的相关分析。【结果】在C1、D1b+W和O连锁群上检测到3个与大豆叶片衰老有关的QTL,可解释表型变异的5.8%～13.7%。除NJ(SP)BN群体熟期与叶片衰老相关程度较低外,两个RIL群体中生物学产量、籽粒产量、株高和熟期与叶片衰老间均存在显著或极显著的正相关;而收获指数与叶片衰老间一个群体为极显著负相关,另一个群体则表现为极显著正相关。【结论】在大豆育种中,针对延迟叶片衰老选育出的材料有时仅能提高收获指数,这样的材料往往产量潜力不高。

大豆低植酸突变体Gm-lpa-ZC-2的精细定位

降低大豆植酸含量对于改善大豆营养品质极其重要。通过诱变的方法筛选到大豆低植酸突变体Gm-lpaa-ZC-2，经典遗传学分析表明：其突变性状由隐性单基因所控制，并被定位在大豆连锁群B2上。试验在大豆低植酸突变体Gm-lpa—ZC-2初步定位的基础上，通过构建较大的遗传群体，运用生物信息学发展新的连锁标记，结合大豆基因组学和传统定位的方法，进行突变基因的精确定位。结果表明：位于大豆B2连锁群上的Gm-lpa-ZC-2突变基凶，与连锁标记Satt168和Satt416的遗传距离远大于初步定位的结果，为18．2cM；4E此基础上，利用大豆基因组序列信息，在Satt168标记的上游序列与目的基因之间的染色体片段，4900～8200kb的区域中，发掘到9对在遗传群体亲本间具有多态性的SSR引物；其中SSR位点psmlpa-224，psmlpa-225和psmlpa-226与目的基因的距离仅为0．8cM，实现了突变基凶的精细定位。

大豆远缘嫁接诱变技术的优化

为完善和优化大豆远缘嫁接诱变技术体系,以与大豆远缘的8种植物为砧木,以4个大豆品种(系)为接穗进行嫁接试验。结果表明:以6～8日龄的大豆幼苗作为接穗可提高远缘嫁接成活率,其中7日龄大豆幼苗的嫁接成活率最高。砧木类型对远缘嫁接大豆后代诱变率和诱变方向有重要影响,番茄/龙选1号、蓖麻/科绿2号、生姜/科绿2号、蓖麻/田丰90和洋姜/田丰90嫁接组合的诱变率最高,同时以生姜和番茄作为砧木与大豆接穗嫁接后代可出现高蛋白、高油和晚熟类型突变;以甘薯和马铃薯为砧木与大豆接穗嫁接后代可出现多分枝和丰产类型突变;以蓖麻和洋姜为砧木与大豆接穗嫁接后代可出现抗逆性强(抗倒伏)和植株矮化的突变类型;以南瓜和葫芦为砧木与大豆接穗嫁接后代可出现晚熟和高大植株的突变类型。嫁接亲和力评价结果表明,以南瓜、马铃薯、番茄和生姜作为砧木的嫁接亲和力较高,以科绿2号为接穗的嫁接亲和力较高。

三种大豆种子贮藏蛋白亚基缺失种质的筛选与鉴定

蛋白质组分改良是国内外大豆蛋白质品质育种的研究热点之一。大豆种子贮藏蛋白主要包括11S球蛋白和7Sβ-伴大豆球蛋白,它们也是大豆蛋白营养价值和功能特性的决定组分。利用我国自然突变产生的亚基缺失体材料通过聚合育种,并经聚丙烯酰胺凝胶电泳法（SDS-PAGE）分析鉴定表明：已获得A3＋α’亚基缺失、只含有β亚基、只含有α＋β亚基、只含有α’＋β亚基、只含有7S亚基和A5A4B3亚基缺失、A2A1aA1b含量极低、B1aB1bB2含量极低等系列单缺、双缺、多缺的贮藏蛋白亚基组成类型新种质,其中A3＋α’亚基缺失、只含有α＋β亚基、只含有7S亚基3种种质均能正常生长、结实,并稳定遗传;只含7S亚基类型大豆种子贮藏蛋白的7S组分总量含量最高;A3＋α’亚基缺失类型大豆种子贮藏蛋白11S组分总含量最高;在11S＋7S组分总量上由高到低依次是A3＋α’亚基缺失类型〉只含7S亚基类型〉只含α＋β亚基类型;11S/7S比值的变异范围在0.14-1.27。三种类型种质完熟期基本在105-111 d;百粒重基本一致;A3＋α’亚基缺失类型大豆单株产量最高平均为55.12 g;只含α＋β亚基类型蛋脂总量最低为57.6%,蛋白质含量由高到低依次为只含7S亚基类型、A3＋α’亚基缺失类型、只含α＋β亚基类型,脂肪含量由高到低依次为：只含α＋β亚基类型、只含7S亚基类型、A3＋α’亚基缺失类型。

植酸酶根特异表达载体的构建及大豆转化

应用PCR方法分别从胡萝卜基因组中扩增出96bp的外展蛋白信号肽编码序列片段,从拟南芥基因组中扩增出1454bp的pyk10启动子片段,用RT-PCR方法从无花果曲霉(Aspergillus ficuum3.4322)中扩增出phyA基因,长1347bp。然后,分别克隆到pMD18-T载体。应用已设计的限制酶切位点,通过5个中间载体将3段DNA片段连接构成2.9kb的表达单元Ppyk10-S-phJA(KSA),将KSA片段插入初始载体pC-GENERAL,构建成植酸酶根特异表达载体pPC-KSA。利用农杆菌介导法将无花果曲霉植酸酶基因phyA转入到栽培大豆品种吉林35中,在大豆转基因植株中正确表达,产生有活性的植酸酶,且能分泌到根外。T3代植株根系分泌植酸酶活性比未转化植株提高了2～4倍。

天绿香体外安全性毒理学评价研究

目的:对野生蔬菜天绿香匀浆液的细胞毒性和遗传毒性进行评价。方法:天绿香匀浆液分别以1450、725、363、181、90.6、45.3、22.6、11.3mg/ml浓度对人胚肺细胞MRC-5及人肝肿瘤细胞HepG2染毒,24h后以中性红摄入法对天绿香匀浆液的细胞毒性进行测定,计算IC_(50);根据细胞毒性结果,以72.5、36.3、18.1mg/ml天绿香匀浆液处理HepG2细胞,并同时设阴性对照组(仅加DMEM培养液)和阳性对照组[B(a)P],进行体外微核分析,记录微核细胞数,计算微核率。结果:染毒24h后观察到天绿香匀浆液对MRC-5细胞的IC_(50)为133.1mg/ml,而对Hep G2细胞的IC_(50)为185.1mg/ml,天绿香匀浆液对肺来源细胞的毒性明显大于肝来源的细胞。不同浓度天绿香匀浆液染毒的HepG2细胞微核率与阴性对照组比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:天绿香匀浆液对细胞的损伤作用具有一定的组织选择性,对人肺组织来源的细胞损伤作用大于肝组织来源的细胞。未发现到天绿香对HepG2细胞遗传物质具有损伤作用。

树仔菜嫩梢和叶片中多种元素含量变化的生理分析

分别测定了树仔菜嫩梢和叶片样品中钾、钙、镁、铜、锰、锌、铁、镍、铅、铬、镉等元素的含量,探讨各个元素含量变化的生理规律,以及对植物生长和产品质量的影响。结果表明:钾元素含量的分布规律表现为嫩梢>嫩叶片>老叶片,钙、镁、锰、铁、镉元素含量分布规律表现为嫩梢<嫩叶片<老叶片,铜、锌、铅、铬、镍元素含量则变化不大。在产品质量安全方面,所测试的铅、镉、铬、镍重金属元素的含量均未超过相关的国家标准或文献报告值。此外,研究发现,树仔菜嫩梢样品中元素含量的测定结果较为稳定,随机抽样可以体现出良好的样品代表性,因此建议将树仔菜的嫩梢作为树仔菜植物营养诊断取样测定的对象。

菠萝R2R3-MYB基因家族S20亚族的鉴定

【目的】鉴定菠萝R2R3-MYB基因家族S20亚族成员,分析其进化、结构与表达模式,为菠萝S20亚族的生物学功能研究奠定基础。【方法】以菠萝基因组数据库为基础,利用生物信息学方法对菠萝S20亚族基因进行鉴定,并对其系统进化、结构、保守基序和表达模式进行系统分析。同时,克隆并原核表达代表性基因AcMYB108a,利用Western blot进行杂交验证。【结果】在菠萝基因组上共鉴定到5个S20亚族基因,分布于5条染色体上。系统进化与保守基序分析发现,不同植物的S20蛋白具有较高的保守性且均具有motif3保守基序。顺式作用元件分析表明,菠萝S20亚族基因与植物逆境胁迫响应过程有关,且受乙烯诱导。基因表达分析结果显示,S20亚族基因的表达存在组织特异性,其中AcMYB108a在果实中的表达水平最高。利用pET原核表达系统成功表达了AcMYB108a重组蛋白,并通过了Western杂交验证。【结论】菠萝S20亚族基因与逆境胁迫响应相关,且受到乙烯诱导。

菠萝AcMADS14的克隆及其在成花转变中的表达分析

MIKC型MADS-box家族成员SVP参与植物开花时间和花发育的调控。本研究从‘巴厘’菠萝中克隆到成花抑制蛋白SVP亚家族的一个同源基因AcMADS14,其开放阅读框长度为897 bp,编码299个氨基酸。序列分析发现AcMADS14蛋白包含1个高度保守的MADS-box结构域和1个半保守的K-box结构域。系统进化分析表明AcMADS14蛋白序列与油棕EgSVP和椰子CnSVP具有较高的同源性。通过RT-qPCR分析组织特异性发现AcMADS14在叶片、根等营养器官中表达较高,在花分生组织、雄蕊和雌蕊等生殖器官中表达量较低;外源喷施乙烯利抑制了AcMADS14在花芽分化阶段的表达,特别是在花器官分化期表达量显著下降。此外,转录激活活性分析表明Ac MADS14蛋白具有转录激活活性,可激活或抑制下游靶基因。综上,AcMADS14可能响应乙烯处理在菠萝营养生长转变为生殖生长的过程中发挥抑制作用,为探究菠萝成花分子机制提供了理论基础。