农杆菌介导的籼稻9311和华占遗传转化体系的研究

【目的】水稻转基因技术是推动水稻分子生物学研究和精准育种的重要工具。农杆菌介导法是水稻遗传转化的主流方法。然而受基因型限制,典型籼稻的转化效率仍然偏低,需提高其转化效率。【方法】以顽拗型籼稻品种9311和华占为受体材料,研究了不同大量元素、微量元素、有机物和碳源的组合,植物激素浓度,侵染培养基,乙酰丁香酮(AS)浓度和光周期对遗传转化效率的影响。【结果】在成熟种子组织培养试验中,MS大量元素、B5微量元素、N6有机物和麦芽糖为9311最优组合,华占最优组合为MS大量元素、MS微量元素、MS有机物和麦芽糖。诱导培养基中添加0.5mg/L的BAP或1.5mg/L的KT可显著提高9311和华占的组织培养再生率,可达70.0%以上。在侵染过程中,添加100μmol/LAS的转化效率高于200μmol/LAS。光周期实验显示9311和华占宜采用不同的光周期策略,9311在全黑暗条件下进行愈伤诱导和筛选,在全光照条件下进行分化,转化效率最高,达6.0%~6.4%,而华占在12h光照/12h黑暗条件下进行诱导、筛选和分化,获得的转化效率最高(5.0%~7.5%)。【结论】本研究优化了顽拗型籼稻9311和华占的组织培养和遗传转化体系,该体系也可以应用于其他相关籼稻基因型的遗传转化。

湖北黄精大小孢子发生及雌雄配子体发育

【目的】研究湖北黄精花部形态结构特征和大小孢子发生及雌雄配子体发育过程,以丰富黄精属植物的生殖生物学理论,为进一步开展湖北黄精的品种选育提供依据。【方法】以不同发育时期的湖北黄精花芽为试验材料,用显微观察法观察花部形态结构特征,石蜡切片技术对单花雌雄蕊进行切片观察。【结果】湖北黄精的花被为白色或淡黄绿色,花被筒近喉部稍缢缩;具6枚雄蕊,花丝下端与花被合生,花药开裂方式为纵裂;雌蕊子房上位,3心皮,花柱与子房等长。湖北黄精花药壁由4层细胞组成,成熟的绒毡层具多核,绒毡层发育类型为分泌型;小孢子母细胞减数分裂为连续型,四分体呈左右对称型排列,成熟花粉粒为2-细胞型;存在小孢子发育不同步的现象。雌蕊胚珠具双珠被、厚珠心;四分体呈直线型排列,胚囊发育类型为蓼型;存在双胚囊胚珠现象。在雄蕊的花药壁和雌蕊的子房壁都观察到有束状草酸钙针晶。【结论】湖北黄精雌雄蕊具有较原始的发育特征,虽然在发育过程中都存在异常现象,但雄蕊最终能形成正常的雄配子体,雌蕊低频率的双胚囊现象对总体受精结果影响很小。湖北黄精杂交育种可以选择花药开裂前一时期的花粉,花药壁和子房壁观察到的束状草酸钙针晶无法作为湖北黄精物种鉴定的依据。

高粱秸秆的设施化代料栽培对香菇产量和品质的影响

香菇(Lentinula edodes)是重要的食药用木腐菌,在目前林业资源日渐匮乏的背景下,探寻合适的代料以支持香菇产业的持续发展显得尤为重要。以不同比例的高粱秸秆替代部分木屑对香菇栽培进行设施化试验,并通过测定香菇菌棒的总糖、木质素、纤维素、钙离子、磷离子、pH以及香菇的蛋白质、总糖和产量等指标,来选择最优的配比以达到产量和品质的平衡。结果表明,高粱秸秆替代部分木屑后均能正常出菇且显著提高了产量,其中当菌棒中15%比例的木屑被高粱秸秆替代时,产量提高最为显著,每个菌棒的平均产量达到正常菌棒的约1.65倍,并且该比例下的香菇品质也得到了一定程度的提升。此结果表明高粱秸秆在香菇代料栽培的设施化产业中具有很好的经济和利用价值。

高粱秸秆栽培大球盖菇的品质、产量与优势分析

以高粱秸秆和玉米芯为主要栽培基质原料栽培大球盖菇(Stropharia rugosoannulata),在大棚中比较不同高粱秸秆含量基质中的营养成分,及不同栽培料配比对大球盖菇子实体营养成分和产量的影响。结果表明:与对照相比,高粱秸秆代替玉米芯配方基质中木质素、纤维素、还原糖占比最高分别提升11.94%、12.55%、3.88%。较高含量的木质素、纤维素和还原糖基质有利于大球盖菇的生长和发挥大球盖菇分解木质素的优势;与对照相比,高粱秸秆培养大球盖菇子实体中脂肪和还原糖占比最高分别提升1.28%和1.39%;当高粱秸秆添加量达到49%时,基质中木质素和还原糖含量占比分别提升6.36%和1.44%,子实体中多糖含量无显著变化,脂肪和还原糖含量占比分别提升0.61%和0.89%,初潮菇产量增加0.85 kg。因此,添加49%含量高粱秸秆为大棚培养大球盖菇的最佳添加量。

“红颜”草莓原生质体制备及瞬时转化体系的建立

为探索“红颜”草莓悬浮细胞系原生质体提取的最优条件,并建立“红颜”草莓原生质体瞬时转化体系,以“红颜”草莓悬浮细胞为材料,对酶液组成、酶解温度、酶解方式进行研究。用PEG介导的瞬时转化法将标记基因GFP转化到“红颜”草莓原生质体中。结果显示:以“红颜”草莓悬浮细胞系作为分离材料,酶液组合为CPW中含有0.5%PVP+0.1%MES+1%纤维素酶+0.5%离析酶+0.01%半纤维素酶+0.9 mol/L甘露醇,在低速(50 r/min)恒温(31℃)震摇下进行酶解反应,酶解10 h时,达到“红颜”草莓原生质体最佳分离效果,每克鲜重产量可得原生质体6×108个,活力值可达93.0%。PEG介导法成功将含有绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)的植物表达载体转化“红颜”草莓悬浮细胞原生质体,转化效率达44%。通过实验筛选得到“红颜”草莓悬浮细胞原生质体的最佳制备条件,建立“红颜”草莓悬浮细胞原生质体的瞬时转化体系,为进一步开展“红颜”草莓功能基因及合成生物学研究奠定基础。

高粱LEA基因家族的鉴定及表达分析

有研究表明,干旱、低温和盐等环境胁迫能够诱导LEA基因的表达。为了探索LEA基因家族在高粱响应外界刺激过程中起到的作用,本研究通过生物信息学的方法对LEA基因家族在高粱全基因组水平进行鉴定和分析,于高粱全基因组中共鉴定出35个基因家族成员,不均匀地分布于高粱8条染色体上,结合系统进化树和保守结构域分析结果,将高粱LEA基因家族成员分为7组。亲水性分析和结构无序性预测表明高粱LEA蛋白绝大多数为亲水性且结构无序。基因结构分析显示了各分组基因结构上的保守性。高粱LEA基因的启动子分析发现了一些与激素和非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。对激素和干旱胁迫下高粱LEA基因的表达分析发现外界胁迫能够诱导部分高粱LEA基因的表达。

高粱品种BTx623原生质体分离及瞬时表达体系的建立

高粱(Sorghum bicolor)是世界上仅次于小麦、水稻、玉米和大麦的重要粮食作物之一,虽然高粱基因组已经完成了测序,但是针对高粱测序品种BTx623,遗传转化方法的缺乏限制了高粱遗传育种和功能基因组研究的发展。而原生质体瞬时表达技术,则因为其高效、快速的特性,在功能基因组研究中具有重要的作用。为了在高粱品种BTx623中建立原生质体瞬时表达体系,本研究以BTx623幼苗为材料,对原生质体分离过程中的渗透压、酶液成分、酶解时间进行研究。结果表明:BTx623幼苗的原生质体分离过程中,最佳酶解液组成为1%纤维素酶、0.25%离析酶、0.6 mol/L甘露醇、10 mmol/L吗啉乙烷磺酸、1 mmol/L CaCl2、0.1%小牛血清蛋白和5 mmol/Lβ⁃巯基乙醇,并获得了每毫升1×10^(7)个的高质量原生质体,所获原生质体活性在90%以上。之后利用PEG介导的转化方法,将含有35S::egfp的质粒导入到原生质体中,并通过荧光显微观察统计,遗传转化率达到(61.31±3.91)%。本研究通过优化高粱品种BTx623原生质体制备及瞬时转化的条件,成功建立了其原生质体瞬时表达体系,为进一步开展高粱品种BTx623功能基因组的研究奠定了基础。

高粱磷脂酶D基因家族的鉴定和表达分析

磷脂酶D(PLD)是植物生长和胁迫反应过程中参与膜磷脂分解代谢的关键酶。PLD编码基因在高等植物中构成了一个大的基因家族,但是仍未对高粱PLD基因家族进行深入研究。本研究中,通过全基因组分析,鉴定了15个PLD基因,并分成6个亚组,初步揭示了SbPLDs的基因结构、保守结构域、染色体定位和系统发育关系等信息。基因复制的研究表明,片段复制在高粱PLD基因家族的扩展中发挥了重要作用,SbPLDs在进化过程中经历了强烈的纯化选择。此外,转录组数据表明,受启动子区上游顺式元件调控的PLD家族基因可能在高粱的生长发育中发挥重要作用。通过real-time PCR分析,显示部分SbPLDs参与非生物胁迫和激素途径的潜力。亚细胞定位表明,高粱PLD蛋白在细胞质中富集,可能具有抗逆胁迫的功能。本研究为了解高粱PLD基因的特征提供了理论参考,为研究高粱PLD基因家族的进化提供了新的视角,也为阐明高粱PLD基因家族的功能提供了基础信息。