谷栗立体套种下谷子耐荫性评价方法的建立及应用

【目的】开展谷栗等立体套种模式下谷子耐荫性评价方法研究,以利于挖掘耐荫谷子种质资源,培育耐荫型谷子新品种。【方法】通过连续多年遮荫条件下的种植鉴定,挖掘耐荫材料;通过耐荫概念的剖析,确定耐荫直接性状;通过耐荫材料、非耐荫材料各性状耐荫系数与耐荫直接性状耐荫系数的相关性分析及各性状的遗传力分析,确定耐荫相关性状;通过耐荫相关性状耐荫系数间的相关性分析,确定耐荫标志性状;通过耐荫材料在遮荫、非遮荫条件下各耐荫性状的对比分析,确定耐荫性评价标准。【结果】挖掘出耐荫性较好的谷子育种材料206058,在10年林龄和15年林龄板栗园立体套种,分别较大田减产1.23%~4.28%和4.43%~6.96%。确定了谷子耐荫直接性状为产量,5个耐荫相关性状分别为株高、出谷率、根轮数、光合耐荫系数和光合耐荫指数,耐荫标志性状为光合耐荫系数。确定了谷子耐荫材料性状特征,并建立了谷子耐荫资源鉴定标准:根轮数10年林龄和15年林龄板栗园立体套种均为不育材料≥4轮、恢复(常规)材料≥5轮;株高增量10年林龄板栗园下≤3 cm、15年林龄板栗园下≤4 cm;出谷率增量10年林龄板栗园下≥-2%、15年林龄板栗园下≥-4%;光合耐荫系数10年林龄板栗园下≥0.35、15年林龄板栗园下≥0.20;光合耐荫指数10年林龄和15年林龄板栗园下均≥1.0,满足上述5个特征的材料为耐荫材料,满足上述2~4个特征的材料为中度耐荫材料,其他为非耐荫材料。【结论】提出了“耐荫标志性状初筛、耐荫相关性状系统鉴定”的谷子耐荫性鉴定方法,利用该方法鉴定筛选出谷子耐荫材料6份,分别为206058、201094、JK4-95、JK4-227、谷56A和谷51A。

优质强筋春小麦种质筛选及高分子量谷蛋白序列分析

小麦是重要的口粮作物,加工品质的遗传改良是小麦育种的重要目标之一。为了丰富小麦加工品质育种的基因资源,本研究在收集的种质资源中筛选出农艺性状优良的SG-1、SG-2和SG-3,并对其进行加工品质分析和籽粒储藏蛋白组成分析,并评估它们在育种上的利用价值和方式,使用SDS-PAGE、A-PAGE、高分子量谷蛋白亚基编码基因测序、SDS沉降值分析等技术,对这些小麦品种的籽粒储藏蛋白亚基组成进行分析。研究发现,SG-1携带非优质的高分子量谷蛋白亚基Dx2+Dy12,而SG-2和SG-3携带优质的高分子量谷蛋白亚基Dx5+Dy10。在醇溶蛋白方面,3份资源都检测到了γ-1型醇溶蛋白,但只有SG-3检测到了γ-2型醇溶蛋白。加工品质分析显示,SG-1的加工品质优于天津推广的优质强筋春小麦品种津强6号。高分子量谷蛋白亚基序列分析发现,SG-1和SG-3在By8亚基存在序列变异,表明尽管它们在SDS-PAGE水平上亚基类型一致,但在DNA序列上仍然存在变异。本研究结果初步解释了携带优质亚基的小麦品种在加工品质上表现不佳的原因可能是DNA序列存在差异。同时,研究人员还发现携带非优质亚基但具有优良加工品质的SG-1,说明SG-1可能存在其他能够提升小麦加工品质的机制。本研究拓宽了小麦加工品质育种的基因资源,并为加工品质形成机制的解析提供了新的资源和理论依据。

糯玉米和普通玉米籽粒蛋白差异分析

为了探讨玉米糯性是否会影响籽粒储藏蛋白组成及含量,明确糯玉米与普通玉米在基因表达上的差异,为糯玉米育种提供更多的基因资源,通过使用A-PAGE和转录组测序分析等技术,对普通玉米和糯玉米的籽粒储藏蛋白组成及基因表达模式进行了分析。结果表明:糯玉米在籽粒储藏蛋白组成上与普通玉米接近,同时糯玉米和普通玉米的醇溶蛋白迁移速率明显快于小麦籽粒醇溶蛋白。基因表达上,玉米醇溶蛋白Zm00001d005793(mc1)在糯玉米和普通玉米上的表达模式上基本吻合,未见明显差异;玉米醇溶蛋白Zm00001d049243(fl2)和Zm00001d048851(fl4)在糯玉米中表达丰度显著低于普通玉米。以上结果说明,玉米糯性所在的调控通路可能影响籽粒储藏蛋白编码基因的表达。在育种过程中,应关注糯性和籽粒储藏蛋白的变化,从而提升育种产品的多样化,提高市场竞争力。

直播稻金粳818成熟胚遗传转化体系的建立

[目的]建立高效的金粳818成熟胚遗传转化体系。[方法]以直播稻品种金粳818成熟胚为外植体,设计4种诱导培养基,筛选适合金粳818的诱导条件;设计5种分化培养基,筛选适合金粳818的分化条件;获得的愈伤组织用农杆菌介导法进行转基因再生。[结果]最佳诱导培养基为4.10 g/L NB+2 mg/L 2,4-D,诱导率为89.3%;最佳分化培养基为MS+5.0 mg/L KT+0.5 mg/L NAA,分化率为81.1%,成苗率为52.1%;经PCR分子检测,再生幼苗100%为转基因阳性植株。[结论]该研究建立了金粳818成熟胚遗传转化体系,为品种定向改良奠定了技术基础。

尾菜有机肥对土壤肥力及圆白菜和小茴香产量和品质的影响

目的研究尾菜有机肥对土壤肥力及圆白菜和小茴香的产量与品质的影响,筛选出适宜不同蔬菜的尾菜有机肥用量。方法将不同量尾菜有机肥和商品有机肥通过田间实验应用于圆白菜和小茴香2种蔬菜,研究尾菜有机肥对土壤及蔬菜的影响。结果尾菜有机肥能提升土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量,与CK差异达显著水平;与CK相比,施用尾菜有机肥后,圆白菜增产幅度为12.01%~43.02%,小茴香为12.88%~30.82%。结论尾菜有机肥可以明显提升土壤养分含量以及圆白菜和小茴香的产量,尾菜有机肥的适宜用量为45 t/hm^(2),为蔬菜尾菜资源化利用提供理论依据。

水稻基因组任意区间InDel标记开发方法

基于极端表型单株高通量测序的定位方法QTL-seq已成为植物QTL分析的一种主要方法。继QTL-seq分析后,对目标QTL定位区间进行分子标记开发时,由于目标区间大,所含变异位点多,特定区间的分子标记开发仍是一件较繁琐的事。为提高特定区间分子标记开发的效率,本研究建立了基于高通量测序数据基础的特定脚本程序,可简单快速地完成水稻基因组任意区间的InDel标记开发。本研究开发了来自7个不同作图群体和染色体区间的有8 bp以上片段长度差异的InDel标记708个,平均每17.6 kb有1个InDel标记;对95个标记进行试验验证,总体多态频率为63%。本研究建立的方法在水稻及其他已测序的植物重要农艺性状控制QTL的分子标记辅助育种、精细定位和图位克隆中有重要应用价值。

小麦组蛋白TaHis3.2的克隆及盐胁迫下的表达分析

为了研究组蛋白编码基因的表达是否受到渗透胁迫的诱导及探讨利用组蛋白编码基因开发分子标记,辅助耐盐育种的可能,以小麦(Triticum aestivum L.)为研究对象,通过NaCl渗透胁迫,从根叶组织的RNA-seq挖掘到一个表达受到盐胁迫影响的组蛋白编码基因His3.2出发,利用同源克隆法从小麦中获得His3.2基因,通过生物信息学方法分析其蛋白序列特征,使用HMMER软件、PF00125结构域进行全家族调取,并利用FPKM算法分析其组织表达特异性以及盐胁迫响应模式。结果表明,共得到2种TaHis3.2序列,开放阅读框长411 bp,存在8个SNP,编码同一种氨基酸;氨基酸结构域预测发现,TaHis3.2包含Histon保守结构域PF00125;小麦中该家族共398个成员,在各个染色体上均有分布,且主要分布在染色体的两端。表达分析显示,TaHis3.2主要在根部表达,盐胁迫抑制该基因的表达。自然群体序列分析发现,在D基因组该基因高度保守,未发现品种间存在序列差异。

优质稻金稻919成熟胚再生体系的建立

以优质食味水稻品种金稻919成熟胚为外植体,设计4种激素配比诱导培养基和6种激素配比分化培养基,筛选最佳方案建立金稻919成熟胚再生体系。实验结果表明,Y2激素组合(4 mg/L 2,4-D)的诱导愈伤组织效果最佳,诱导率为77.3%;F5激素组合(4 mg/L 6-BA + 1 mg/L NAA)的分化成苗效果最佳,分化率为85.0%,成苗率为68.3%。本研究建立了金稻919成熟胚高效转基因再生体系,为利用基因工程技术定向改良奠定基础。

谷子单籽粒醇溶蛋白提取方法的建立及其在杂交种纯度鉴定中的应用

谷子[Setaria italica (L.) P.Beauv]是起源于中国的一种古老作物,营养价值高,富含人体所需的多种维生素、氨基酸和矿物质,具有抗旱、耐瘠薄、抗逆性强的特点,尤其适合在北方干旱和半干旱地区种植。杂种优势利用已经成为提高作物产量的有效途径,在谷子杂交种应用方面已经获得了一定突破。谷子杂交种是由不育系母本和恢复系父本配组育成的两系杂交种,且母本具有5%左右的自交结实率,因此在制种过程中不可避免地会导致杂交种中混杂一定的不育系自交种。此外,由于授粉时杂株花粉的污染、收获时的机械混杂以及收获后的处理程序等原因,也会导致杂交种中混有恢复系和其他假杂交种,从而严重影响谷子杂交种的纯度。这些假杂种或者几乎没有产量,或者产量明显低于真杂交种,它们的存在必然导致杂交种增产潜力得不到充分发挥。因此,如何有效地鉴定谷子杂交种的纯度,成为保证杂交种增产效果的重要一环。

小麦籽粒不同发育阶段醇溶蛋白表达谱分析及在种子纯度鉴定中的应用

醇溶蛋白是小麦的主要储藏蛋白,具有丰富的品种间特异性,影响和参与小麦醇溶蛋白积累的基因在染色体上均有分布,因此,醇溶蛋白常被当作小麦的指纹,可用于种子纯度鉴定。为了研究小麦发育早期纯度鉴定的方法,以济麦31、津强11号、津强13号开花后不同天数的籽粒为研究材料,以醇溶蛋白表达模式为研究对象,通过A-PAGE电泳技术,探明醇溶蛋白带谱特征,明确开花后5,10,15,20,25,30,35 d,成熟小麦籽粒醇溶蛋白带谱积累情况,确定利用醇溶蛋白鉴定小麦纯度的籽粒最早发育时间节点。研究结果表明,小麦开花后5~10 d的籽粒检测不到醇溶蛋白带谱,开花后15 d的籽粒醇溶蛋白开始积累,但是带谱表达不完全,开花后20~25 d的籽粒醇溶蛋白带谱完全表达,与成熟籽粒带谱一致。因此,小麦开花20 d后的籽粒,可用于鉴定小麦种子纯度;利用开花后20~25 d大田种植的津强11号小麦进行醇溶蛋白带谱鉴定,可以准确鉴定出混杂籽粒,并明确该地块种子平均纯度为90.88%。因此,本研究探明了醇溶蛋白的积累模式,为找到未成熟籽粒可以进行醇溶蛋白鉴定的最早籽粒发育时间,实现收获前的纯度鉴定提供理论依据,也为种子企业鉴定种子纯度提供了快速、简便、高效的鉴定技术。

猪场沼液浸种时间及浓度对金粳818种子萌发及幼苗生长的影响

为了探讨沼液浸种对水稻种子萌发和幼苗生长的影响,以金粳818水稻品种和猪场沼液为试验材料,在以蒸馏水为对照的条件下,设置10%、25%、50%、75%和100%5个体积分数沼液溶液分别浸泡金粳818水稻种子24、48、72 h后催芽,测定种子萌发率、萌发速率指数、根长、根数和茎长等指标。结果表明,在浸种24 h下,沼液浸种对萌发率、根数、根长和茎长有一定的促进作用;在浸种48、72 h下,萌发率、根数和根长整体呈下降趋势,浸种时间延长对水稻种子的生长指标有一定的抑制作用。萌发速率指数受沼液体积分数的影响较大,在0~50%体积分数下,浸种时间增加能提升种子的萌发速率指数;在75%~100%体积分数下沼液浸种对金粳818种子的萌发速率指数有一定的抑制作用,差异达显著水平。综合分析,生产中可使用50%~100%体积分数的猪场沼液对金粳818水稻种子浸种24 h,种子萌发率和生长状况较好。