中国大麦种质资源直链淀粉含量分析

为了弄清中国大麦种质资源中直链淀粉含量的高低,为今后的糯大麦研究和育种提供参考,利用近红外反射光谱（NIRS）法对含糯性基因的167个中国代表性大麦品种的直链淀粉含量进行了测定。结果表明,在中国大麦中鉴定发现的糯大麦种质均属低直链淀粉糯大麦（以下简称低直糯大麦）,尚无一份是无直链淀粉糯大麦（以下简称无直糯大麦）材料。167份含糯性基因品种的直链淀粉含量变异范围为13.34%~38.23%,平均值为25.23%,标准差为4.18,变异系数为16.56%。品种内不同单株间直链淀粉含量不同,有的品种单株变异系数大,有的变异系数小。在28个品种中检测到直链淀粉含量小于15%的单株,其中在6个品种中共鉴定出7份材料,直链淀粉含量低于10%,可以在我国糯大麦育种和遗传等基础理论研究中优先利用。由于大麦品种间和品种内单株之间的直链淀粉含量存在很大差异,因此进行糯大麦种质资源鉴定筛选时,应在品种群体测定的基础上,进一步开展单株纯系繁殖鉴定;在杂交育种中选择糯大麦亲本时,不但要考虑备选品种的直链淀粉含量,还要考虑其个体基因型的遗传一致性。

中国大麦种质资源Wx蛋白分析及糯大麦分子标记验证

为了鉴定中国大麦种质资源Wx蛋白类型以及对已有的糯性分子标记进行验证,利用1D-SDS-PAGE分析了中国167份不同直链淀粉含量类型的大麦种质资源的Wx蛋白类型,发现在低直糯大麦和无直糯大麦两种类型中,可能存在四种生化遗传变异类型。其中有两种与无直糯大麦有关,一种是Wx基因可以正常转录,但转录产生的Wx蛋白无活性,不能催化直链淀粉合成;另一种是Wx基因不能正常转录,既无Wx蛋白产生,也无直链淀粉合成。另外两种与低直糯大麦有关,一种是Wx基因可以正常转录,但转录产生的Wx蛋白活性有限,催化直链淀粉合成的功能降低;另一种是Wx基因不完全正常转录,产生的Wx蛋白数量有限,影响直链淀粉合成。利用4个大麦与小麦的STS标记和2个大麦与小麦的SSR标记对不同Wx蛋白类型进行糯性鉴定,结果表明,迄今利用的Wx基因的STS引物P1可能只适合用于与CDC Candle遗传类型相同的糯大麦品种或基因型的鉴定;其他标记均不能用于鉴定大麦糯性胚乳表型。因此当前对于糯大麦育种及Wx分子鉴定研究而言,还有待于开发新的分子标记。

城市污泥和粉煤灰配施影响砂化土壤微生物区系的实验研究

目前,对利用城市污泥和粉煤灰改良土壤的研究大多集中在二者对土壤理化特性、作物产量以及重金属累积的影响等方面,而对土壤微生物区系进行研究的相对较少。为了了解城市污泥和粉煤灰改良砂化土壤对土壤微生物区系的影响,文章对包头试验田改良前后土壤微生物区系进行了比较,研究发现,刚刚改良后,土壤中微生物数量较对照组明显增加;在改良后的最初2个月内,细菌和放线菌的数量有所减少,真菌数量少量增加;改良后2～5个月内,改良后土壤中微生物数量较对照组增加幅度显著,细菌、放线菌和真菌数量分别增加79.53%～589.76%,46.53%～270%,61.92%～143.59%,且微生物数量增加的幅度随着时间的延长,呈上升的趋势。

小麦抗旱相关基因TaGSTF6的多态性

【目的】研究TaGSTF6基因多态性与抗旱性的关系。植物谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)是一类重要的受逆境胁迫诱导表达的酶类,能减少干旱等逆境胁迫导致的体内活性的氧积累,在植物的抗旱反应中发挥重要作用。【方法】以86份抗旱性不同的普通小麦品种和7份粗山羊草为材料,检测TaGSTF6基因的核苷酸序列长度及碱基组成多态性,并预测氨基酸序列多态性。【结果】Northern分析结果表明,小麦幼苗中TaGSTF6基因受水分胁迫诱导表达。序列多态性分析发现在长达113.6 kb的核苷酸序列中有47个单核苷酸变异位点,其中23个SNP,24个InDel,二者的频率分别为1SNP/4 940bp和1InDel/4 734bp,粗山羊草中SNP和InDel出现的频率明显高于普通小麦;仅在11份材料中预测到氨基酸序列多态性。根据核苷酸序列变异可能导致的氨基酸变异把基因编码区的变异分为两类:核苷酸转换或颠换导致的单个氨基酸变异;碱基缺失导致的移码突变或翻译提前终止,其中大多数变异属于移码突变。【结论】尽管小麦基因组庞大,重复序列多,但在功能基因TaGSTF6中SNP的分布频率非常低;虽然TaGSTF6受水分胁迫诱导表达,但其结构多态性分析未能揭示其多态性与小麦抗旱性之间的直接关系。

TaMyb2-Ⅱ基因在普通小麦(Triticum aestivum L.)及其近缘种中的单核苷酸多态性分析

以39份抗旱性不同的普通小麦、5份A基因组材料、4份拟斯卑尔脱山羊草(Aegilops speltoides)、6份粗山羊草(A.tauschii)和2份四倍体小麦为材料,分析TaMyb2基因的核苷酸序列长度多态性和单核苷酸多态性,及其与抗旱性的关系。结果发现,TaMyb2在A基因组材料中无目标片段扩增,在其他材料中共检测到Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3种类型序列。经详细分析,TaMyb2-Ⅱ序列长1606bp,在供试材料77088bp的核苷酸序列中检测到34个单核苷酸变异,其中26个SNP,8个InDel,二者出现的频率分别为1/2965bp和1/9636bp,编码区π值(0.00055)小于非编码区的π值(0.00185),说明编码区的遗传变异小于非编码区的遗传变异。从SNP水平上分析,发现普通小麦与其D基因组供体种粗山羊草及四倍体小麦的亲缘关系较近,与B基因组供体种拟斯卑尔脱山羊草的亲缘关系较远。48份材料的TaMyb2-Ⅱ序列共分为18个单倍型(haplotype),其中haplotype2、3、5、6、8、9均为旱地栽培的普通小麦品种,说明普通小麦TaMyb2-Ⅱ的这几个haplotype结构可能与抗旱性有关。

农杆菌介导大豆子叶节遗传转化体系的优化研究

以大豆品种"中豆32、Peking、早熟18、绥农14"子叶节为受体材料,用农杆菌介导法转入与抗逆相关的小麦Na+/H+逆向转运蛋白基因(TaNHX2),探索外植体大小、培养基主要成分、培养时间等因素对外植体分化的影响,旨在优化遗传转化条件,提高大豆转基因的遗传转化效率。研究结果表明,以健康外植体获得率、抗性丛生芽获得率和抗性芽伸长比率为指标,筛选并建立的优化转化系统为:大豆萌发和不定芽诱导时分别加入0.5mgL-16-BA和1.0mgL-16-BA,浸染时间为30min、共培养时间为3d;外植体大小为2/3子叶,kan抗性筛选浓度第一阶段和第二阶段分别是60和50mgL-1;利用上述方法,已获得中豆32转基因再生植株,经PCR分子检测,证明目的基因TaNHX2已导入并整合到大豆基因组中,转化率为3.78%。

不同类型特种稻种质营养及功能性成分含量的差异

本研究以具有有色种皮、巨胚、甜味、香味、糯性等单一特殊性状或2个以上特殊性状聚合于一体的新创制特种稻种质39份和1份白米种质(对照)为试验材料,进行了黑米、黑褐米、红米、香糯米、黑巨胚糯米、红巨胚糯米、巨胚糯米、黑甜米、红甜米、白甜米等不同类型特种稻种质的营养及功能性成分含量的差异评价。结果表明,供试特种稻类型在大部分氨基酸含量和矿质元素含量上与白米差异不显著,只在个别氨基酸和矿质元素含量上与白米呈显著或极显著差异。黑褐米、红米、黑巨胚糯米、红巨胚糯米、巨胚糯米、红甜米和白甜米等7种类型的赖氨酸含量显著或极显著高于白米,高2.91%~24.68%;黑米、黑褐米、红米、香糯米、黑巨胚糯米和红甜米等6种类型的铁含量显著或极显著高于白米,高17.62%~68.09%;黑褐米、红米、黑巨胚糯米、红巨胚糯米、黑甜米、红甜米、白甜米等7种类型的钙含量显著或极显著高于白米,高23.56%~49.46%;黑米、黑褐米、红米、黑甜米、红甜米、白甜米等6种类型的锌含量显著或极显著高于白米,高12.21%~55.87%。由此表明,具有有色种皮、巨胚、甜味、香味、糯性等单一特殊性状或2~3个特殊性状的聚合对赖氨酸含量与铁、钙和锌含量的提高方面具有一定的增加效应,认为在今后以赖氨酸、铁、钙和锌含量为目标性状的功能性水稻育种中,多个特殊性状的聚合将是增加上述功能性成分含量的有效途径之一。通过鉴定评价,从创新种质中还筛选出一些功能性成分含量相对较高的优异种质,白甜米1553和红巨胚糯米1476的赖氨酸含量较高,比白米分别高29.37%和23.42%;红米1439和红米1440的铁含量较高,比白米分别高99.05%和80.00%;黑甜米1511和黑甜米1515的硒含量较高,比白米分别高194.14%和136.48%;白甜米1551和香糯米1446的γ-氨基丁酸含量较高,比白米分别高14.56%和11.83%;黑巨胚糯米1464和黑米1432的花色苷含量较高,比供试18份有色稻米的平均值分别高253.23%和248.83%。这些新创制的功能性成分含量较高的水稻种质有待于今后在育种、生态适应性鉴定与产业化中进一步得到利用。

水稻全生育期耐盐性鉴定评价方法研究

土壤盐渍化是危害水稻生产的重要非生物胁迫因素,而遗传改良是提高水稻耐盐性的有效途径之一。全生育期耐盐性是对水稻各生育时期耐盐性的综合反映。科学、准确、高效的水稻全生育期耐盐性鉴定评价方法是水稻耐盐遗传改良必要条件,也是正确判别水稻种质耐盐真实性的关键所在。本研究挑选19份不同耐盐性水稻种质作为研究材料,在正常环境和0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%盐处理浓度下,调查11个农艺性状并计算其耐盐系数,运用品种间四分位差法分析,明确水稻全生育期耐盐性鉴定最适浓度。品种间四分位差最大的盐浓度被认为是盐处理最佳浓度;综合多种多元统计分析方法,包括主成分分析、隶属函数分析、回归分析、聚类分析,对水稻全生育期耐盐性鉴定合理评价方法进行探索。结果表明,0.3%盐胁迫浓度下多数性状耐盐系数品种间四分位差最大,0.3%盐胁迫浓度是水稻全生育期耐盐性鉴定最适浓度。主成分分析结果表明,11个农艺性状的耐盐系数可简化为3个主成分。利用主成分贡献率和隶属函数分析,可进一步将3个主成分值简化为水稻耐盐性综合评价指标D值。D值能够简便、准确的评价水稻种质的耐盐性。本研究还利用逐步回归分析,建立D值与11个农艺性状耐盐系数最优线性回归方程:D=-0.365+0.647PL+0.152GP+0.274TW。从该方程可知穗长、穗粒数和总干物重耐盐系数是影响D值的关键指标。利用回归分析建立的模型,可准确完成对D值预测。本研究利用聚类分析,将19份水稻种质耐盐性划分为5个等级,对应于水稻5个耐盐等级划分,即极强、强、中、弱、极弱,可作为其他水稻种质耐盐性评价重要参考。

基于全长cDNA序列的小麦cSNP发掘

以测序得到的来自小麦不同基因组的基因序列为源序列,用AutoSNP软件,在GenBank中的小麦EST库中检测到一批cSNP,开辟了一条发掘小麦基因组特异候选cSNP的新途径。在2089个源序列中,检测到1296个cSNP,其中有397个来自A基因组,322个来自S基因组,420个来自D基因组;另外,A和D基因组共有的SNP有154个,A和S,S和D,A、S和D基因组共有的SNP各仅有1个,这一结果也同时表明,小麦的3个基因组供体种中,A、D基因组关系比较近,而它们与S基因组的关系比较远。统计分析表明,小麦中SNP出现的频率约为0.914‰。

小麦族中间鹅观草不同居群的形态多样性分析

小麦族(Triticeae)植物的野外调查、收集通常是以形态学为依据的。为了探讨小麦族植物在野外调查、收集的科学取样策略,本项研究以小麦族具有自花授粉习性的3个中间鹅观草(Roegneria sinica.var.m ediaKeng)居群、每个居群30个单株为材料,对11个形态学性状的多样性进行了分析。结果表明,3个居群的总遗传多样性指数为1.991,遗传多样性主要集中于居群内(91.76%),而居群间的遗传变异(8.24%)相对较小;不同取样梯度下的遗传多样性指数随单株取样数目的增加呈现增大趋势,但当取样数目达到18株时,遗传多样性指数达到最高值。上述结果说明,对于小麦族自花授粉植物野外调查、收集时,应以居群为单位,而且每一居群至少应调查、收集18个单株,才能代表居群的遗传多样性。以形态学为依据的取样策略的建立,对于指导野外调查、收集具有现实意义。

粳稻谷粒性状与垩白性状的相关分析

利用大粒粳稻DL115与小粒粳稻XL005杂交后代F3和F4家系为试验材料,分析了粳稻谷粒性状和垩白性状的表型变异及其相关关系。研究结果表明,F3和F4家系谷粒的长、宽、厚、长宽比、千粒重及垩白性状均呈接近正态的连续分布,表现为由多基因控制的数量性状。F4家系谷粒性状值均小于F3,随着世代的增加,谷粒性状值趋于减小。F4家系垩白粒率和垩白度小于F3,而垩白大小基本相近。在F3和F4,谷粒千粒重与谷粒长、宽、厚、长宽比均呈极显著正相关;垩白性状与谷粒长、宽、厚、长宽比、千粒重呈极显著正相关。在不同大小的谷粒长、长宽比和千粒重范围内,谷粒性状值相对较大的群体垩白性状值明显大于谷粒性状值相对较小的群体;谷粒长和长宽比相对较小的群体内垩白性状与其谷粒性状的相关关系较谷粒长和长宽比相对较大的群体更为密切。

粳稻龙锦1号/香软米1578杂交组合F_5家系群糙米总花色苷含量变异及相关性分析

随着环境污染加剧和人们对自身健康关注度的提高,功能性食品在全球范围内蓬勃发展。彩色稻米作为稻米家族中的一员,由于富含微量元素、花色苷、生物碱等功能性成分,已成为当前功能性食品研究开发的热点之一。本研究利用粳稻品种龙锦1号/香软米1578杂交组合214个F_5家系,对水稻糙米总花色苷含量、粒色等级和千粒重的变异及其相关性进行了分析。糙米粒色等级变异范围为1~9,平均值为4.98,变异系数为57.87%;糙米总花色苷含量变异范围为0~5459.34 mg/kg,平均值为834.47 mg/kg,变异系数为191.96%;糙米千粒重变异范围为11.96~26.24 g,平均值为17.75 g,变异系数为12.89%。糙米总花色苷含量、粒色等级和千粒重在F5家系中不符合正态分布,表现为右偏态,其中糙米总花色苷含量的偏斜程度最大。糙米总花色苷含量和千粒重的峰度系数为正值,表明为尖顶峰;而糙米粒色等级的峰度系数为负值,表明为平顶峰。糙米总花色苷含量与粒色等级呈极显著正相关,相关系数为0.69;糙米总花色苷含量、粒色等级均与千粒重呈极显著负相关,相关系数分别为-0.20和-0.34。与高亲龙锦1号相比,27个家系的糙米总花色苷含量极显著提高,占214个F_5家系的12.62%,为高花色苷水稻种质创新奠定了基础。