甜荞FeSGT1基因克隆及抗旱功能解析

SGT1(suppressor of the G2 allele of skp1)作为skp1-4的抑制因子,在植物的非生物胁迫响应中具有重要作用。根据甜荞干旱胁迫下的转录组学和蛋白质组学分析,我们克隆出一个与甜荞耐旱性状相关的候选基因FeSGT1。生物信息学分析表明FeSGT1包含一个1086 bp开放阅读框(ORF),编码361个氨基酸,具有3个(TPR、CS和SGS)保守结构域。进化分析表明,FeSGT1与藜麦CqSGT1(XP_021726759.1)、甜菜BvSGT1(XP_010671588.1)和菠菜SoSGT1(XP_021839743.1)亲缘关系较近。亚细胞定位初步显示FeSGT1蛋白定位于细胞膜上。qRT-PCR分析发现FeSGT1在干旱胁迫24 h内表达呈现上调趋势。在盐、低温(4℃)胁迫和ABA处理下,FeSGT1基因表达在12 h达到高峰,24 h后开始下降。在拟南芥中过表达FeSGT1基因发现,在干旱和盐胁迫下,转基因植株的发芽率、根长、鲜重和存活率显著提高,丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)含量明显降低,而过氧化氢酶(CAT)活性显著升高。过表达FeSGT1显著增强了转基因拟南芥植株的耐旱和耐盐能力,为深入研究FeSGT1基因调控甜荞抗旱分子机制奠定了基础。

干旱胁迫对甜荞幼苗生理特性的影响

为探究甜荞(Fagopyrum esculentum Moench.)幼苗期对干旱胁迫的应答机制,以甜荞品种‘西农9976’为供试材料,采用不同质量分数(0%、5%、10%和12%)的PEG-6000溶液对荞麦幼苗进行为期5d的干旱胁迫处理,研究了甜荞幼苗期生理特性的动态变化规律。结果表明,随着PEG-6000浓度的增加以及胁迫时间的延长,甜荞幼苗的叶片相对含水量持续显著降低,叶片中的超氧阴离子自由基(O-·2)产生速率和过氧化氢(H2O2)含量总体呈上升趋势;同时,抗氧化酶SOD、POD和CAT的活性均呈现先升高后降低的趋势。此外,干旱胁迫使丙二醛(MDA)含量持续积累并于胁迫第5天达到高峰。研究结果还表明,干旱胁迫下活性氧(ROS)在甜荞幼苗叶片中均有不同程度的累积,轻度胁迫下抗氧化酶类能够对其进行有效的清除,且能维持植株的正常生长;但中度和重度胁迫下超出了抗氧化酶类的清除能力,氧化和抗氧化平衡状态受到破坏,从而导致细胞的膜脂过氧化程度加剧,植株受害严重。

基于SSR标记的赤峰地区甜荞种质的遗传多样性研究

研究内蒙古赤峰地区甜荞种质的遗传多样性,为种质资源合理利用提供依据。采用SSR分子标记对大部分来自赤峰地区的73份甜荞种质的遗传多样性进行了分析。15对SSR引物共扩增出77个条带,其中多态性条带有50条,占总数的64.9%。根据SSR扩增结果,应用NTSYSpc2.1数据分析软件计算各品种间的遗传相似系数表明,这些材料之间的遗传相似系数在0.78～0.96之间;在相似系数为0.81时,73份材料可分成4组,赤峰地区的58份材料在每一组中均有分布。赤峰地区的甜荞具有丰富的遗传多样性,具有很大的挖掘优良等位基因、进行选择育种的潜力,并发现了3份比较特异的材料。

栽培荞麦种子醇溶蛋白遗传多样性分析

利用A-PAGE(Acid-polyacrylamide gel electrophoresis)对来源于7个国家的76份栽培荞麦(苦荞54份,甜荞22份)醇溶蛋白遗传多样性进行评价。结果表明,荞麦醇溶蛋白位点存在丰富的等位变异,共分离出18条迁移率不同的谱带,每份材料具有6～12条不等,平均9.5条,多态性带占88.89%。材料间平均遗传相似系数(GS)为0.777,变幅为0.389～1.000。在GS为0.63的水平上,供试材料可聚为苦荞和甜荞2大类,绝大部分来自于相同或相似生态地理环境的材料聚成一类,表明荞麦醇溶蛋白所揭示的遗传关系与地理来源有较高的相关性。

喷施烯效唑对甜荞茎秆抗倒性能及产量的影响

【目的】甜荞(Fagopyrum esculentum M.)被誉为21世纪人类的绿色食品之一。倒伏是制约甜荞产量和品质的重要因素。研究喷施不同浓度的烯效唑对甜荞茎秆抗倒性能的影响,为甜荞的抗倒伏栽培提供理论依据。【方法】试验于2013—2014年在西南大学歇马科研基地进行,采用随机区组设计,以中抗甜荞品种"宁荞1号"为试验材料,设置0(CK)、25 mg·L^(-1)(T1)、50 mg·L^(-1)(T2)、75 mg·L^(-1)(T3)和100 mg·L^(-1)(T4)5个烯效唑浓度处理,于4叶期按100 mL·m^(-2)进行叶面喷施。分别于开花期、灌浆期和成熟期对茎秆抗折力、倒伏指数、茎秆形态特性和茎秆解剖结构等指标进行测定分析,并于成熟期调查倒伏习性和产量。【结果】(1)茎秆抗折力、茎壁厚度和维管束面积从开花期至成熟期呈先增加后减小的变化趋势,在灌浆期达最大值;倒伏指数、株高、茎秆重心高度、茎秆鲜重、基部第2节间长、基部第2节间粗、机械组织厚度和维管束数目从开花期至成熟期逐渐增加;第2节间干重、节间充实度和机械组织层数从开花期至灌浆期逐渐增加,而后变化不明显。(2)产量、茎秆抗折力、基部第2节间粗、基部第2节间干重、节间充实度、机械组织层数、机械组织厚度、茎壁厚度、维管束数目和维管束面积在CK-T3处理浓度下表现为随浓度的增加而增加,在T3-T4处理浓度下表现为随浓度增加而降低;倒伏率、倒伏指数、株高、茎秆重心高度、茎秆鲜重、基部第2节间长在CK-T3处理浓度下表现为随浓度的增加而降低,在T3-T4处理浓度下表现为随浓度增加而增加。(3)与CK相比,T1、T2、T3和T4处理的产量分别增加了2.3%、6.5%、21.3%和11.3%,倒伏率分别降低了17.9%、40.7%、84.0%和60.5%。(4)不同烯效唑浓度处理间,茎秆抗折力、倒伏指数、茎秆形态特性和茎秆解剖结构均存在显著差异。产量与株高、茎秆重心高度、茎秆鲜重和基部第2节间长、倒伏指数及倒伏率呈极显著负相关,与基部茎秆第2节间粗、基部第2节间干重、节间充实度、机械组织层数、机械组织厚度、茎壁厚度、维管束数目和维管束面积及茎秆抗折力呈极显著正相关。茎秆抗折力、基部第2节间粗、基部第2节间干重、节间充实度、机械组织层数、机械组织厚度、茎壁厚度、维管束数目和维管束面积表现为T3>T4>T2>T1>CK,倒伏指数、株高、茎秆重心高度、茎秆鲜重和基部第2节间长表现为CK>T1>T2>T4>T3。[结论]本试验条件下,当烯效唑喷施浓度为75 mg·L^(-1)时,能有效优化甜荞茎秆结构,改善茎秆质量,减小倒伏发生风险,增加产量。研究结果为甜荞的抗倒伏栽培奠定了基础。