高丹草SSR引物设计及分子遗传框架图谱构建

利用高粱EST序列和BAC克隆,以Primer 5.0程序设计了10对高丹草SSR引物,结果发现有3对引物在皖草2号高丹草的亲本间表现多态性,其中2对来自BAC的引物可用于遗传连锁图谱构建。除以上10对SSR引物外,再选取已公布的245对高粱SSR引物,以180个皖草2号(TX623A×S722)的F2代单株作为构图群体,构建了一个包括4个连锁群、33个SSR标记的高丹草遗传图谱,图谱覆盖基因组长度458.5cM,平均图距13.8cM。

高丹草EST-SSR标记的开发及其遗传多样性

对NCBI数据库中210 878条高粱EST序列进行处理,得到57 498条无冗余EST序列,经SSR搜索,发现3 338个SSR分布于3 116条EST序列中,分布频率为1/11.28 kb,包括215种基元重复类型。其中三核苷酸重复最高,占68.33%,二核苷酸重复占17.97%。3 338条SSR序列中有1 694条序列能够设计出引物,所占比例为50.75%。选取14对引物进行合成,对50份高丹草、7份高粱和3份苏丹草材料进行了EST-SSR扩增,共检测到72个等位变异,平均每对引物检测出5.14个基因位点。每对引物多态性指数范围为0.54~0.93,遗传距离的变化范围0.1646~0.6398。结果显示：供试材料具有较丰富的遗传多样性,根据EST-SSR数据的聚类分析,将供试材料按亲缘关系远近分为5大类,来源相同的品种大致聚在一类,呈现出一定的地域性分布规律。同时发现4个特异分子标记,其中引物D1763只对314A和白壳苏丹草杂交后代GB-4-2高丹草审定品种产生特异性,此标记已作为该材料的特异性标记用于种质资源的鉴定中,同时表明,EST-SSR标记是高丹草遗传多样性及特异性研究的一种有效方法。

Cr^6＋胁迫对高丹草幼苗根质膜氧化及ATPase活性的影响

【目的】研究不同浓度Cr6+处理对高丹草幼苗根质膜氧化及ATPase活性的影响,阐明重金属Cr对植物的毒害机理,为铬污染地区优质牧草的种植提供理论依据。【方法】采用不同浓度(0(对照),0.5,1.0,1.8mmol/L)K2CrO4胁迫处理高丹草幼苗,测定根长、根干质量、根系中的Cr含量、根系O2.-产生速率和H2O2、丙二醛(MDA)含量及根质膜H+-ATPase、Ca2+-ATPase活性的变化。【结果】与对照相比,随着Cr6+处理浓度的增加,高丹草幼苗根长和根干质量均呈先升高后降低的变化趋势,O2.-产生速率、H2O2和MDA含量及细胞质膜相对透性显著升高(P<0.05),且与Cr6+处理浓度呈正相关。0.5 mmol/L Cr6+浓度处理时,H+-ATPase、Ca2+-ATPase活性与对照差异不显著(P>0.05),而在1.0,1.8 mmol/L Cr6+处理时,ATPase活性显著降低(P<0.05),并且与膜脂过氧化水平呈负相关。【结论】低浓度Cr6+处理对高丹草幼苗根系质膜ATPase活性影响较小,较高浓度Cr6+处理使AT-Pase活性及根生长受到抑制。

高粱与苏丹草EST-SSR标记的开发

从769条含SSR位点的高粱EST序列中设计了103对EST-SSR引物。用设计出的103对EST—SSR引物，对高粱品种TX623A和苏丹草品种S722进行了PCR扩增和多态性检测。结果表明：80对引物同时在两品种中扩出了条带，占引物总数的77．7％，20对引物在两品种中表现出多态性，占引物总数的19．4％，占能在两品种中扩出带引物的25．0％。研究结果表明根据高粱EST建立高粱与苏丹草EST-SSR标记是有效、可行的。

二色补血草LbGST基因的原核表达载体构建与表达

从二色补血草(Limonium bicolor)中分离出一个编码谷胱甘肽硫转移酶(LbGST)基因,并将该基因构建到pGEX-4T-2原核表达载体,转入大肠杆菌(Escherichia coli)BL21中,利用0.1 mmol/L的IPTG诱导该基因在大肠杆菌BL21中进行表达。SDS-PAGE检测表明,出现了特异的分子量为50 kDa左右的融合蛋白,说明该基因在大肠杆菌中成功表达,该基因的成功表达为分离纯化LbGST蛋白并研究其功能奠定了基础。

苏丹草和高丹草转录组测序及其差异基因表达分析

为了初步探明苏丹草[Sorghum sudanense(Piper) Stapf.]和高丹草[Sorghum bicolor(Linn.) Moench.×Sorghum sudanense(Piper) Stapf.]相关差异基因的表达,本研究对两者进行转录组测序,并对分蘖调控以及粗蛋白和木质素合成关联基因的差异表达进行分析。结果表明:与苏丹草相比,高丹草的单株分蘖数显著降低,粗蛋白、木质素和独角金内酯含量以及果糖激酶、苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、反肉桂酸4-单加氧酶活性显著提高,己糖激酶-3(HXK3)、果糖激酶2(FRK2)、天冬氨酸转氨酶(ASPAT)、S-腺苷甲硫氨酸合成酶1(SAMS1)、多酚氧化酶II(PPOII)、双功能天冬氨酸激酶/高丝氨酸脱氢酶2(AKI/DHI2)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、反-肉桂酸4-单加氧酶(C4H)基因表达上调,独角金内酯酯酶D14(SLsE D14)基因表达下调。本研究为苏丹草和高丹草相关功能基因的克隆、分子标记开发等工作奠定了基础。

高粱11A与3种苏丹草杂交种F_1代的农艺特性及细胞遗传学研究

研究了雄性不育系高粱11A与苏丹草3个杂交组合F1代的生育、产量、光合性能等主要农艺特性及细胞遗传学特性。结果表明，3个杂交组合F1代的生长势和平均株高均明显超过其各自父本苏丹草，继承了苏丹草分蘖能力强和高粱11A抗倒伏的优良特性，生育期126～130d，穗型呈双亲中间型；F1代花粉可育率均高达93％以上，结实性好，自然结实率62．34％～68．75％，杂交组合间差异不明显；F1代PMCMⅠ的平均染色体构型均为2n=2x=20（10Ⅱ），配对行为较规则，但棒状二价体频率明显高于其3个父本苏丹草和母本高粱11A，原亲本间遗传组成存在一定差异。综合分析植株生长、产量性状、光合性能等指标，得出3个杂交组合F1代的育种潜力依次为：高梁11A×棕壳苏丹草F1≥高梁11A×黑壳苏丹草F1〉高粱11A×白壳苏丹草F1。

盐碱互作胁迫对高丹草叶片叶绿素荧光参数的影响

为明确高丹草Sorghum bicolor×S.sudanense在盐碱互作胁迫下的生理响应及耐受特点,以两种中性盐NaCl和Na_2SO_4以及两种碱性盐Na_2CO_3和NaHCO_3按不同比例配成50、100、150和200mmol·L^(-1) 4个盐浓度,并且每个盐浓度分别设7.0、8.0、9.0和10.0共4个pH梯度的盐碱互作组合,研究了在盐碱互作胁迫对高丹草叶片的叶绿素荧光参数的影响。结果表明,高丹草叶片的各生理参数受高盐浓度以及溶液中各离子浓度的影响较大,其中影响较大的为CO_3^(2-)浓度和总盐浓度。低盐浓度下,不同pH对高丹草叶片叶绿素荧光参数的影响相对较小,并且低于100mmol·L^(-1)的盐浓度下高丹草叶片PSⅡ反应中心的光化学活性无明显影响,即高丹草具有一定的抗盐碱性能力。但在高盐高pH条件下,高丹草叶片PSⅡ光化学效率的降低,并且此时随着pH的增加,高丹草叶片的PSⅡ反应中心活性降低幅度增大。高丹草在一定碱性盐浓度范围内可以通过提高非化学淬灭系数(NPQ)及时耗散过剩的光能,但在高盐浓度下高丹草叶片通过NPQ来耗散过剩光能的保护能力下降,并且高pH下降低幅度更为显著。盐和pH对高丹草叶片的各生理参数影响过程中存在明显的交互作用,并且随着盐浓度的增加,交互作用逐渐变大,即低盐浓度下,受pH的影响相对较小,但随着盐浓度的增加,pH的影响变大。高丹草叶片具有一定的耐盐碱能力,但在盐浓度较高地区推广高丹草要注意碱化度的影响。

施氮对杂交苏丹草植株硝态氮累积及产量的影响

研究2个施氮水平(中氮300 kg/hm2和高氮600 kg/hm2)和2种施肥方式(一次基施和平均3次分施)对皖草2号植株茎杆、叶片硝态氮(NO3-N)累积及产量的影响。结果表明:皖草2号叶片NO3-N含量显著低于茎秆(P<0.05),其第3次收获草(H3)茎杆和叶片中NO3-N含量最高;施氮处理植株茎秆、叶片NO3-N含量均高于对照(N0)。同种施肥方式下,各茬收获草(H1、H2、H3)的NO3-N含量随施氮量增加而升高。所有氮素处理硝酸还原酶(NR)活性均高于对照,且随收获次数的增加NR活性升高。一次性基施处理,鲜干物质产量随施氮量增加而降低;分次施肥处理,鲜干物质产量随施氮量的增加而升高;相同施氮量分次施用(N3和N4)产草量显著高于一次性施用(N1和N2)(P<0.05)。施氮处理粗蛋白产量均显著高于对照(P<0.05),其中N4处理产量最高,达到5218 kg/hm2。随施氮量的增加干物质生产效率、粗蛋白生产效率和氮肥吸收利用率等降低。干物质生产效率和氮肥吸收利用率变化情况是相同施氮量分次施肥处理高于一次性基施处理,即:N3>N1,N4>N2,粗蛋白生产效率是高施氮量分次处理高于一次基施处理。

高粱11A与3种苏丹草杂交新品系的AFLP分析

利用AFLP分子标记技术，对4个高丹草新品系11A-黑壳苏丹草、11A-白壳苏丹草、11A-棕壳苏丹草、11A-黑壳苏丹草晚熟型与对照品种蒙农青饲1号、蒙农青饲2号、蒙农3号及乐食高丹草的遗传差异性进行比较分析。结果表明：用筛选出的24对适宜引物共扩增出3986个AFLP位点，其中多态性位点3546个，多态性位点比率高达88．96％；各供试材料的遗传距离（GD）变动在0．6905～0．8089之间，以GD值0．74为基准，8个材料聚为3类，第一类为蒙农青饲1号、蒙农青饲2号、蒙农3号、11A-黑壳苏丹草、11A-白壳苏丹草、11A-黑壳苏丹草晚熟型；第二类为乐食；第三类为11A-棕壳苏丹草。

应用RAPD标记对高粱属两物种之间遗传差异的研究(简报)

本研究选用了32个栽培高粱品种、10个苏丹草品种及2个高粱近缘种进行了RAPD分析。结果表明,1)12对引物产生的68条DNA扩增片段中,52条(76.5%)具有多态性。2)高粱之间的相似系数从55%到95%;苏丹草之间的相似系数从52%到84%,因此选择的品种之间的多态性高,具有代表意义。高粱不育系和保持系之间的相似度很大,为89%以上,但通过RAPD标记能够将其区分。3)以0.66为阈值将44个品种分为10个类群。第1类群中全部为苏丹草;在2,3,4群中既有苏丹草也有高粱;5,6,7,8群中则全部为高粱。因此,使用RAPD分子标记进行聚类不能将高粱和苏丹草区分开来。

海河低平原区施氮磷肥对高丹草生产性能及饲用品质的影响

为探讨海河低平原区施氮磷肥对高丹草(Sorghum bicolor×S.sudanense)生产性能及饲用品质的影响,确定合理的施肥量,研究以冀草2号高丹草为试验材料,采用大田小区栽培法,测定并分析了不同氮磷施肥处理下(N:0、90、180、270、360、450kg·hm^(-2);P:0、45、90、135、180、225kg·hm^(-2))高丹草产量性状、饲用品质以及土壤养分等相关指标的变化。结果表明,随着氮磷施肥量的增加,不同氮肥处理下以N270P180(N:270kg·hm^(-2),P:180kg·hm^(-2))水平的全年干草产量显著高于未施肥对照(P<0.05),而不同磷肥处理下的全年干草产量与对照无显著差异(P>0.05)。高丹草粗蛋白含量、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、糖锤度含量以及相对饲用价值在不同氮磷施肥处理间无显著差异(P>0.05),但施氮会显著增加硝态氮含量,其硝态氮含量平均比对照增加了62.6%。不同氮肥处理下土壤全氮、碱解氮含量与对照无显著差异(P>0.05);不同磷肥处理下土壤速效磷含量高于或显著高于对照。综合分析得出,海河低平原区高丹草合理的施肥量为,N:180~270kg·hm^(-2),P_2O_5:90~135kg·hm^(-2)。

添加尿素或食盐对高丹草青贮品质的影响

以乐食高丹草（Sorghum vulgare×S.sudanense‘ Everlush’）为原料,研究不同添加剂（尿素、食盐）对高丹草青贮品质和发酵进程的影响.结果表明：青贮30d后,随着尿素添加比例的增加,中性洗涤纤维含量呈下降的趋势;食盐处理与尿素处理呈相似趋势.粗蛋白质含量随尿素添加比例的增加而上升,1.5％尿素处理组粗蛋白质含量最高可达19.00％,显著高于其他各处理（P＜0.05）,对照组的粗蛋白质含量最低.综合考虑所有指标,尿素的最适添加比例为0.5％～1％,食盐以添加0.6％～0.8％为宜.

几种有机肥料在高丹草上的应用效果

通过几种有机肥料处理和单施化肥处理对高丹草Sorghum bicolor×S sudanese农艺性状、产量和植株营养物质含量的影响研究,得出施用几种有机肥料处理均能比单施化肥(习惯施肥)处理更好地促进高丹草株高、着叶数和茎叶比的增加,并且提高鲜草的产量(处理5除外);几种有机肥料处理对高丹草植株的粗蛋白、粗脂肪和粗纤维含量的影响表现各异;但与单施化肥处理相比,全量沼液(处理3) 处理、绿优牌有机肥(处理4) 处理和1/2化肥+1/2沼液(处理2) 处理对高丹草植株粗蛋白、粗脂肪和粗纤维的产量均表现出促进作用。

栽培高粱、甜高粱和拟高粱前中期染色体DAPI显带核型

本研究利用二脒基苯基吲哚(DAPI)荧光染色的方法分析了栽培高粱、甜高粱和拟高粱的DAPI带型,根据前中期染色体上(从短臂到长臂)荧光强度的变化,结合染色体的相对长度和臂比作为辅助参数,构建了它们的前中期染色体核型图,其结果能准确识别栽培高粱、甜高粱和拟高粱基因组中每条染色体,为高粱属的细胞遗传学研究提供一定依据。

栽培因素对高丹草的产质量影响

高丹草是我国最近几年从国外引入的一种新牧草,对这种牧草的特性了解和掌握得还不全面,特别是在不同地区的栽培技术和利用方式尚需研究鉴定。本试验主要研究了在黑龙江省气候条件下,播期、密度及灌溉等因素对高丹草的影响。试验结果表明,各种栽培因素对高丹草的产量、质量有不同程度的影响。

栽培高粱、甜高粱和拟高粱比较基因组原位杂交分析

用一种植物的总基因组DNA与近缘或远缘物种的染色体杂交,可以研究植物近缘或远缘物种基因组进化关系。以拟高粱总基因组DNA为探针,对栽培高粱、甜高粱基因组进行杂交,结果表明栽培高粱、甜高粱和拟高粱基因组中重复序列存在很大的同源性,基因组进化关系表现出保守性。栽培高粱与拟高粱基因组间重复序列的同源性要比甜高粱与拟高粱间重复序列的同源性高。

接种AMF对煤矿废弃物上高丹草的生长和叶绿素荧光的影响

为改善采矿废弃物上植被生长状况,提高植物成活率,该研究采用盆栽试验法,以高丹草为材料,选用摩西球囊霉(Glomus mosseae,G.m)和地表球囊霉(G.versiforme,G.v)两种AM真菌,分别研究单接种和混合接种对粉煤灰(S1)、煤矸石(S2)和粉煤灰与煤矸石混合物(S3)三种煤矿废弃物基质上高丹草(Sorghum bicolor×S.sudanense)生长及叶绿素荧光的影响,并以正常沙土(S4)作为对照。结果表明:(1)4种基质上,3种接种处理均获得较高侵染率,在基质S1、S3和S4上均为接种摩西球囊霉对高丹草根系侵染率最高,分别为49.04%、57.40%、43.34%,在基质S2上,混合接种处理对高丹草根系侵染效果最好,达49.33%。(2)3种煤矿废弃物基质上高丹草根长、干重、叶绿素含量、F_v/F_o、q P和Yield显著降低。接种AM真菌显著提高了高丹草的生长和光合效率。与其他处理相比,在基质S1、S3和S4上,接种摩西球囊霉显著增加了根长、干重、叶绿素含量、F_v/F_o、q P和Yield,在基质S2上,接种地表球囊霉显著增加了根长、干重,接种地表球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉(G.mv)处理间叶绿素荧光参数均无显著差异。这表明在煤矿废弃物基质的复合逆境中高丹草生长和光合作用显著受到抑制,AM真菌可通过提高高丹草叶绿素含量,改善叶片叶绿素荧光和光合作用,促进植物生长,来缓解该复合逆境对高丹草造成的伤害,增强其对煤矿废弃物不良环境的抗逆性,提高煤矿区植被恢复效果。接种摩西球囊霉对粉煤灰以及粉煤灰和煤矸石混合基质上高丹草的促进作用最佳,而接种地表球囊霉更适于煤矸石基质上高丹草的生长。

在不同高粱及高丹草品种上高粱蚜的生物学特性及生命参数（英文）

【目的】高粱蚜是危害高粱、苏丹草、甘蔗和高丹草重要的害虫,为了明确不同高粱属植物对高粱蚜生长发育的影响。【方法】在7个不同高粱属品种上研究了高粱蚜的生物学特性、发育历期、若虫存活率、生命参数,所选7个高粱属品种分别为;甜M81、不育系7050A、皖甜粱1号、甚迪亚、皖草3号、皖草4号和高丹D,试验在人工气候箱中进行,温度为(24±1)℃,相对湿度为(70±5)%,光周期为14L:10D。【结果】在甚迪亚上的高粱蚜的相对日均增长率最高(0.56),而饲养于不育系7050A的高粱蚜的相对日均增长率最低(0.33);在7个不同品种上的高粱蚜的发育历期范围为:5.35~9.04 d,饲养在甚迪亚、皖草4号和高丹D上的高粱的存活率均达98%,而在不育系7050A上的高粱蚜存活率最低(80%);在不同高粱及高丹草品种上的高粱蚜的生殖期之间存在显著差异,饲养于皖甜粱的高粱蚜的生殖期最长(18.03 d),饲养在不育系7050A时生殖期最短(13.59 d);在甚迪亚、皖草3号和皖草4号上的高粱蚜的内禀增长率较高,饲养于不育系7050A时内禀增长率最低。在不同的高粱属品种上的高粱蚜的净增殖率范围为57.65~90.95头/(雌·代)。【结论】皖草4号最适合高粱蚜生长发育及繁殖,不育系7050A和皖甜粱不适合高粱蚜的生长发育,而不育系7050A和皖甜粱1号则对高粱蚜表现出抗性。

南方根结线虫在寄主和非寄主植物中的发育比较研究

在盆栽试验条件下,研究了南方根结线虫在寄主和非寄主植物根部的发育进度,并比较其各个龄期间的差别。试验结果表明,在黑麦草植株根部的南方根结线虫幼虫只能发育到3龄幼虫(J3),侵染24 d后黑麦草植株根部未观察到4龄幼虫(J4);侵染高丹草和蓖麻植株根部的南方根结线虫2龄幼虫(J2)数量很少,但侵染蓖麻的2龄幼虫(J2)侵染24 d后,可发育成4龄幼虫(J4),但数量极低。比较南方根结线虫发育进度可以看出,高丹草、蓖麻、黑麦草3种植物对南方根结线虫2龄幼虫(J2)的侵染具有一定的抑制作用。