山西省小麦苗期根系性状及抗旱特性分析

小麦苗期根系形态是成株期根系分布的基础,与抗逆和产量密切相关,全面认识苗期根系及抗旱特性,对于抗旱优异种质的利用和早期筛选具有重要意义。采用239份山西省小麦品种(系)在土培条件下,研究了苗期根系性状及对水分胁迫的响应。结果表明,正常生长下山西小麦苗期根系性状多样性丰富,地方种变异最大;不同年代品种中,除最大根长随年代略下降外,其他性状均呈先升后降的趋势;不同根系性状对水分胁迫响应存在差异,总根长对水分最敏感,其次为根表面积、根体积和根生物量,最大根长和平均根数不敏感。苗期根系综合抗旱能力随年代呈先降后升的趋势,地方种和20世纪70年代品种多为中抗,80和90年代的品种抗旱性较低,2000年以后审定品种的抗性较高,其中旱地品种抗性最好。苗期根系抗旱特性与产量性状相关分析发现,最大根长、总根长、根体积和根生物量与雨养条件下的千粒重和产量显著正相关,最大根长和根生物量与成株期抗旱性也显著正相关。因此苗期最大根长和根生物量可作为半干旱地区旱地育种过程中抗旱性和产量的早期筛选指标。

智能考种分析系统在玉米穗部性状表型鉴定中的应用研究

在玉米的育种和栽培研究中,玉米穗部性状是影响玉米产量的关键参数。通过考种方式对玉米进行品种鉴定和品质分析是科研工作者常用的一种评价研究效果的方法,先进的科学仪器可以帮助科研工作者更加快捷、准确地获取科研数据,以此来评定品种优劣,决定取舍去留。随着科技化、智能化的快速发展,近几年农业研究领域各种先进的分析仪器纷纷进入了实验室,为繁重的考种工作带来了极大的便利,然而如何正确、精准地使用好这些先进的设备,在实际操作中还存在一定的盲目性和不精准性,基于此,该文对型号为TPKZ-1的智能考种分析系统在不同DPI(分辨率)下,通过调整R值(R值是仪器对玉米果穗的长、粗、秃尖、穗缘角、籽粒紧凑度按系统的算法模块进行综合调整的功能),筛选出该智能考种分析系统在实际操作使用中的最佳参数范围。

超声王水浸提-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定土壤中汞的含量

为建立了一种适合土壤中汞含量测定的方法,通过考察样品前处理中使用的王水体积、超声温度、超声时间和超声功率以及测定过程中的干扰消除等因素对测定的影响,确定了0.1 g土壤样品中加入5 mL的王水溶液,放入超声波清洗器中在功率400 W、60℃水浴下超声浸提30 min的前处理方法;电感耦合等离子体质谱仪通过^(209)Bi作为内标,仪器采用KED模式消除质谱干扰;提出了将金溶液与内标试剂共同配制,从而形成在线冲洗消除记忆效应的方法。结果表明:汞浓度在0~20μg/L内线性良好,相关系数R=0.99946;方法检出限为1.5μg/kg,方法定量下限为6μg/kg;通过测定值与认定值对比分析可知测定结果均在认证值范围内,方法准确度较高;RSD为2.1%~3.4%(n=6),方法精密度较高,满足分析要求。超声王水浸提-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中的汞含量,前处理易操作,普适性强,准确度和精确度均满足检测要求,可适用于大批量土壤汞含量测定工作。

普通菜豆种质资源苗期抗旱性综合评价

我国普通菜豆的主产区主要分布在干旱、半干旱地区。干旱是影响其生长的主要因素之一。为了筛选抗旱种质资源以及建立抗旱性评价方法,以50份来源不同的普通菜豆品种为材料,采用盆栽法,设正常供水和干旱胁迫2种处理,在干旱胁迫12 d和复水3 d后分别取样测定各项形态和生理指标;采用干旱胁迫和复水后两者的抗旱度量值(D值)、聚类分析和逐步回归方程以及通径分析相结合的方法,对普通菜豆进行苗期的抗旱鉴定及抗旱指标的筛选。结果表明,干旱12 d后超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性,复水3 d后相对叶绿素含量、相对含水量与各自D值显著相关,两处理的丙二醛(MDA)含量与各自D值极显著相关。根据各自D值进行聚类分析,将50份供试材料进行抗旱级别分类,两处理分类结果的一致率达到40%,邻级率为60%,未出现跨级材料;综合两处理的分类结果进一步细分,可分为高抗、中高抗、中抗、中低抗和低抗5个抗旱级别,其中高抗材料10份、中高抗材料25份、中抗材料7份、中低抗材料6份、低抗材料2份。综上所述,普通菜豆苗期干旱胁迫和复水后的D值相互判定的方法可提高鉴定结果的可靠性;干旱胁迫下的SOD活性、POD活性、MDA含量和复水后的相对叶绿素含量、相对含水量、MDA含量可作为普通菜豆苗期抗旱性鉴定的指标,尤其是两者的MDA含量可直接用于普通菜豆资源的抗旱性鉴定。本研究为简化鉴定筛选工作提供了方法和理论依据。

小麦转录因子TaMYB5-3B与株高和千粒重相关

MYB转录因子在植物生长发育过程中发挥着重要作用。本研究克隆了小麦3B染色体上的TaMYB5-3B基因,基因组序列全长3005bp,其中编码区上游为2112bp,编码区为893bp,包含2个外显子和1个内含子,编码一个R2R3-MYB蛋白。序列多态性分析表明,在TaMYB5-3B的–2048、–1632、–1178、–1156、–504、–461、–433和61 bp处各有1个SNP位点,分别是G/A转换、G/A转换、G/A转换、T/C转换、C/T转换、A缺失、T缺失和T/A颠换,这8个SNP位点连锁。基于启动子区SNP-1632的变异开发分子标记,检测小麦自然群体的基因型,与表型性状进行关联分析,结果显示TaMYB5-3B与株高、穗下节长和千粒重显著相关。TaMYB5-3B在群体中有2种单倍型Hap-3B-1和Hap-3B-2,其中Hap-3B-2是植株较矮、千粒重较高的优异单倍型。在我国的小麦育种历程中Hap-3B-2受到了正向选择,在育成品种中的频率逐步增加,但仍然有进一步的应用潜力。研究结果为深入探讨小麦株高和产量的形成机制提供参考,也为小麦株型和产量分子育种提供了基因资源与选择标记。

密植下两个不同耐旱性玉米的比较转录组分析

[目的]比较分析玉米品种郑单7137在密植条件下对不同发育阶段以及与耐旱密植型品种熙玉303比较的转录组数据,为玉米品种郑单7137的密植耕作应对干旱胁迫的研究提供一定的依据。[方法]将郑单7137和熙玉303分别进行6×10^(4)株·hm^(-2)和9×10^(4)株·hm^(-2)进行干旱栽培,在玉米苗期和孕穗期利用高通量测序技术获得不同密植下的转录组数据,利用cutadapt对数据进行质控,通过Hisat2将质控后的数据比对到参考基因组,使用Stringtie对比对到的转录本进行定量,利用edgR包对不同分组进行差异分析筛选差异基因,使用GO ontology和KEGG数据库对差异进行注释和功能富集分析。[结果]在对郑单7137密植下苗期和孕穗期的转录组分析中共鉴定到差异基因数目分别为1926个和278个,苗期密植条件下对郑单7137影响较大,主要影响到的功能玉米素生物合成通路、植物激素信号转导、光合生物的固碳作用、MAPK信号转导、苯丙氨酸、类黄酮生物合成、类胡萝卜素和氧化应激和防御响应等;孕穗期密植对玉米影响较小,对光合作用和苯丙氨酸和类黄酮代谢有影响;在对密植下的郑单7137和熙玉303苗期和孕穗期中鉴定到差异基因分别为2878个和2235个,2个时期均富集到了苯丙酸代谢、光合作用、咖啡因代谢和萜类代谢等,激酶、氧化还原酶活性相关基因显著富集。[结论]密植下对郑单7137的苗期影响较大,在其孕穗期影响较小;在苗期主要通过影响郑单7137的光合作用、苯丙酸代谢、萜类代谢和蛋白酶的磷酸化影响其发育,本研究对郑单7137的合理密植栽培提供一定的研究依据,为玉米耐旱性研究提供重要参考价值。

玉米百粒重全基因组关联分析

以100份玉米自交系为材料,通过对2019-2020年山西榆次和太谷两地百粒重数据的测定,计算最佳线性无偏差预测值,结合均匀分布于玉米基因组的44935个SNP标记,基于GLM模型和FarmCPU模型对百粒重进行全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)。关联分析结果表明,共鉴定到25个与百粒重显著关联的SNP(P<2.324e^(-5)),其中,关联位点1_274302441、1_298518163和9_32699254位于已定位粒重QTL(Quantitative trait loci)的bin内。在显著SNP位点的连锁不平衡范围内共挖掘出28个候选基因,其中,GRMZM2G116640(乙酰氨基葡萄糖转移酶)、GRMZM2G048733(ABA受体蛋白)、GRMZM2G106424(14-3-3类蛋白)和GRMZM2G024104(谷氨酰胺合成酶)等是重要的百粒重候选基因。

干旱年景下芸豆生长及产量对其密度的响应

为进一步明确山西北部半干旱冷凉区芸豆的适宜种植密度,采用随机区组设计,以芸豆品种"英国红"为试验材料,设置6个种植密度梯度,研究了不同种植密度对株高、干物质积累、产量及产量构成因子的影响。结果表明,随着种植密度的增加,株高逐渐增加,叶绿素含量逐渐降低,单株干物质积累量逐渐降低,而群体干物质积累量呈现先升高后降低的趋势,与实测单位面积产量的趋势一致。在产量构成因子中,百粒重对实测单位面积产量贡献最大。在密度与产量的回归模拟中,密度为24万~26万株/hm^(2)时,产量最高。山西北部干旱冷凉区,在底墒差的偏旱年份,建议芸豆品种"英国红"的种植密度为24万~26万株/hm^(2)。