转基因种子质量控制及认证初探

作物种子质量是决定该品种推广的关键。从国家实施种子审定绿色通道制度以来,我国以玉米为代表的作物品种呈逐年井喷式发展,而种源狭窄导致育成品种同质化严重,种子质量参差不齐,企业竞争力不足。此外,由于转基因作物在抗虫、抗病性等方面较普通种具有优势,且近年来受灾害性极端气候环境影响,外加农村劳动力转移等问题,导致农业生产效率不高。种子认证制度是控制种子质量的主要途径,是发达国家在种业发展这条道路上较为成功的制度和经验。我国种子认证工作起步较晚,转基因作物品种的推广蓄势待发,需要未雨绸缪,建立完善的溯源体系来保证转基因种子的安全性。研究转基因种子认证体系,应当做到全程可溯源,全程质量可控,并从根本上避免常见的种子质量问题。就转基因农作物获得安全证书及产业化应用中遇到的问题进行初步探究,从回交转育到转基因种子生产、销售及应用过程中潜在的问题进行分析,为建立全面切实可行的转基因种子认证方案提供指导,为转基因种子产业化提供保障。

高活力玉米种子生产理论在九圣禾2468中的应用研究

以玉米杂交种九圣禾2468为材料,对其授粉后53~69d不同成熟度的种子进行含水量、发芽率及活力测定,综合分析在不同收获期的活力水平,探究其适宜收获期,为九圣禾2468高活力种子生产提供技术参考。结果表明,授粉后53~57d内的种子发芽率、活力均较高,比正常收获时间早12~15d,因此可将授粉后53~57d作为九圣禾2468玉米种子早收的适宜收获期。

西北地区玉米亲本制种种子综合活力的评价

为探究西北地区玉米亲本种子活力及适应范围,以我国西北地区41份玉米杂交亲本为试材,设置加速老化(AA)、冷浸(CS)、模拟干旱(D)及盐(S)胁迫处理,以标准发芽试验为对照(CK1),测定种子7 d发芽率及幼苗生物量等指标,结合41份亲本材料在北京、新疆石河子、乌鲁木齐及甘肃酒泉4个生态区的出苗率及种子活力、生物量指标在内的29个参数做了相关性分析。结果表明:分别以20%PEG 6000(0.033 mol/L)和200 mmol/L NaCl处理模拟干旱和盐胁迫,选取80%的种子能正常发芽的处理浓度作为筛选依据,以此标准来评价亲本种子活力是可行的。供试材料中的30份亲本标准发芽率达到85%的国家标准要求;11份材料发芽率>92%,高于玉米单粒播发芽标准。冷浸处理后,35份亲本(占比85%)的发芽率与对照(CK1)无显著差异,其中4个亲本冷浸后发芽率比CK1升高1%~18%。41份亲本的种子耐老化能力普遍较差,加速老化处理的种子发芽率最高仅为44%;200 mmol/L NaCl胁迫条件下,10个亲本的发芽率被显著抑制,20%PEG 6000条件下8个亲本发芽率受到显著抑制;另有10个亲本的发芽率在模拟干旱(20%PEG 6000)和盐(200 mmol/L NaCl)胁迫下均显著升高(P≤0.05);模拟干旱胁迫可显著诱导18份亲本幼苗根系的发育,其中12份亲本根重显著增加(P≤0.05)。不同亲本材料在4个气候区的出苗率均表现出较大的变异,且各气候区的出苗率与冷浸发芽率的相关性均达到极显著相关。

不同成熟度京科968种子活力与种子物理化学特性的关系研究

以京科968为材料,2013年在甘肃分析授粉后35~62 d的不同成熟度种子的5个物理特性(长度、宽度、灰度、百粒重和容重)和8个生理生化特性(糖、蛋白、淀粉、油脂和MDA含量以及含水量、电导率和SOD酶活性)。结果表明,随着收获期的推迟,京科968品种5个物理特性和蛋白、淀粉、油脂、SOD酶活性逐渐增加,然后达到平台期;糖、MDA、含水量和电导率则随之下降。采用标准发芽率、人工老化发芽率、冷冻发芽率和冷浸发芽率分析不同成熟度种子的活力。结果表明,随收获期推迟种子活力不断提高,在授粉后59 d,4种评价方法的活力指标均处于最高点,该时期为该品种的最佳收获期。相关性分析发现,种子活力指标与种子物理特性和生理化学特性之间均存在显著相关性。

不同成熟度京科968种子活力与种子物理化学特性的关系研究

以京科968为试验材料,分析授粉后35~62 d的不同成熟度种子的5个物理特性和8个生理生化特性。结果表明,随着收获期的推迟,5个物理特性和蛋白、淀粉、油脂、SOD酶活性逐渐增加,然后达到平台期;糖、MDA、含水量和电导率则随之下降。采用标准发芽率、人工老化发芽率、冷冻发芽率和冷浸发芽率分析不同成熟度种子的活力,结果表明,随收获期推迟,种子活力不断提高,在授粉后59 d时4种评价方法的活力指标均处于最高点,为该品种的最佳收获期。相关性分析发现,种子活力指标与种子物理特性和生理化学特性之间均存在显著相关性,这些指标也有可能用来指示不同成熟度种子的活力。

植物表皮蜡质合成、运输及调控机制研究进展

为阐明植物蜡质合成/转运的分子机制及调控网络,依据PubMed,WebofScience和中国知网数据库,以“表皮蜡质”和“植物”的中英文为关键词,检索了1974—2022年发表的相关文献125篇,通过整理和归纳,分析以玉米为代表的植物蜡质代谢相关合成,转运及调控网络。结果表明:植物蜡质成分复杂,一般由超长链脂肪酸、烷烃、醛、醇、酮以及萜类和一些小分子次级代谢物组成。且不同植物及同一种植物不同器官蜡质含量及成分均不同。模式植物拟南芥中表皮蜡质合成、运输及调控机理研究相对清楚,植物蜡质前体物质超长链脂肪酸(verylong chainfattyacids,VLCFAs)在脂肪酰-CoA延长酶等多酶体系催化下合成,包括β-酮脂酰-CoA合酶、β-酮脂酰-CoA还原酶、β-羟脂酰-CoA脱水酶和反式烯脂酰-CoA还原酶组成,合成后的VLCFAs通过脱羰基与酰基还原作用进入角质层蜡质合成途径,形成各种蜡质组分。单子叶植物蜡质合成及排列方式与双子叶植物有很多相似之处,也有一定差异,如,拟南芥中ABCG32编码的脂质转运蛋白参与莲座叶角质层蜡质的形成,而玉米GLOSSY13、大麦的HvABCG31和水稻的OsABCG31主要是在幼叶表皮蜡质转运过程起作用。目前,玉米中发现的蜡质突变体超过了30多个,相关基因还有待挖掘。

高活力玉米种子生产理论在鑫海158中的应用研究

以玉米杂交种鑫海158为材料,对其授粉后46~62d不同成熟度的种子进行含水量、芽率及活力测定,综合分析在不同收获期的活力水平,探究其适宜收获期,为鑫海158高活力种子生产提供技术参考。结果表明,在授粉后50~53d内的种子芽率、活力均较高,比正常收获时间早9~12d,因此可将授粉后50~53d作为鑫海158玉米种子早收的适宜收获期。

基于HTP标记对玉米DH、RIL和BC群体遗传规律的比较分析

以先玉335双单倍体(Doubled Haploids,DH)群体、掖107×昌7-2重组自交系(Recombined inbred lines,RIL)群体和京724×京92回交1代(Backcross,BC)群体为试材,采用全基因组覆盖的新型区块标记——单倍型标签多态性(haplotype-tag polymorphisms,HTP)标记,从基因型分离比、亲本遗传片段和重组交换3个角度解析DH、RIL、BC群体的遗传规律。结果表明,DH群体虽然偏分离高于BC群体,平均交换频率低于RIL群体,但该群体样本中不存在杂合和外源片段,均为纯合片段;平均亲本遗传片段长度为384个HTP,高于RIL群体;单代上拥有最高的重组交换次数,相较于其他群体,在群体特点和创制成本等方面具有较多优势。

电导率法早期检测玉米和小麦种子活力

为筛选稳定有效的电导率早期测定时间,以4个玉米品种(‘郑单958’,‘农大86’,‘农大87’和‘农大364’)和2个小麦品种(‘济麦22’和‘周麦18’)种子为材料,通过加速老化得到16个不同活力梯度的种子,分析不同浸种时间电导率值与种子活力梯度的相关性。并利用45个玉米品种及50个小麦品种种子对结果进行验证。结果表明,不同活力梯度的玉米和小麦种子浸种4、8、12、16、20和24h的电导率值均与发芽势、发芽率和简易活力指数(SVI)呈显著负相关,其中‘农大364’浸种4h的电导率值与SVI相关系数达-0.883。45个玉米品种浸种4h电导率值与发芽势、发芽率和SVI呈显著负相关,相关系数可达-0.4~0.5;50个小麦品种浸种8h电导率值仅与SVI呈显著负相关。浸种4h后回干的玉米种子,其发芽势、发芽率、SVI与对照相比均无显著差异。综上所述,基于电导率的种子活力测定时间在玉米中可以缩短到4h,在小麦中能否稳定缩短到8h还需继续验证。