江苏省酿酒高粱产业现状与发展趋势

高粱是我国白酒酿造的主要原料。江苏省白酒产业发达,是高粱消费大省,但江苏省白酒企业所需要的高粱几乎全部采购自我国东北地区,仅少数当地生产。近几年,随着高端白酒品牌的打造以及产能的扩大,酿酒原粮本地化生产和基地建设已纳入今世缘和洋河两大酿酒企业发展战略规划。为了进一步加快江苏省酿酒高粱产业发展,扩大种植规模,力争早日实现酿酒高粱完全本地化种植。本文分析了江苏省酿酒高粱产业的发展现状,剖析了当前江苏省高粱种植产业发展存在的严重短板,提出了江苏省缺乏满足江苏省酒企需求,适应本地区种植,自主选育的酿酒专用高粱品种,高粱生产种植规模小,管理粗放,缺乏规模化高粱生产基地以及机械化程度低等突出问题。针对以上问题,笔者从酿酒原粮的本土化、规模化基地建设、优质专用酿酒高粱品种培育、酿酒高粱产业发展模式以及发展以高粱文化为特色的休闲旅游等方面提出应对措施,分析江苏省酿酒高粱的发展趋势,以期为江苏省未来酿酒高粱的发展提供参考。

低温下环丙酸酰胺调控棉花内源激素促进噻苯隆脱叶的机制

脱叶催熟是棉花机械采收的前提,但遇低温可导致噻苯隆(TDZ)脱叶效果下降,不能满足机械化采收的要求,本实验室发现环丙酸酰胺(CYC)可显著提高低温下TDZ的脱叶效果,但CYC促进低温下棉花化学脱叶的机制尚不清楚。为此,以中棉425品种为材料,设置2个温度水平(25℃和15℃),清水(CK)、TDZ单剂(T)和TDZ+CYC复配(TC)3种处理方式,分析棉叶脱落过程中离层中内源激素含量变化及相关基因的表达情况。结果表明:低温(15℃)下处理后240 h,T处理棉花脱叶率仅为53.0%,但TC处理的棉叶脱落开始时间较T处理提前24 h且脱落率升高至79.6%。低温下,相较于T处理,TC处理棉叶离层生长素(IAA)运输相关基因(LAX2、PIN1)、IAA响应基因(IAA9、ARF3)表达量显著下降,离层中IAA含量降低;离层乙烯(ET)合成基因(ACS、ACO)表达量升高,ET合成前体ACC含量增加,ET下游信号基因(ERF1B)显著上调表达;茉莉酸(JA)合成相关基因(AOC4)上调表达,离层中JA含量增加。综上,低温下CYC和TDZ复配抑制棉叶离层中IAA运输与信号传导,促进ET、JA合成与ET信号转导,是CYC提高低温下TDZ脱叶效果的主要原因。

干旱胁迫下二氢卟吩铁对棉花光合与抗氧化特性的影响

【目的】明确新型植物生长调节剂二氢卟吩铁(iron chlorine e6,ICE6)提高棉花抗旱性的生理机制。【方法】于2021、2022年在防雨棚内进行池栽试验,以早熟棉花品种中棉所425为材料,研究初花期喷施ICE6对干旱胁迫下(连续14 d不灌水)棉花光合与抗氧化特性、生物量及产量的影响。【结果】与正常灌水相比,干旱胁迫下棉花叶片净光合速率(net photosynthetic rate,Pn)、气孔导度、胞间CO_(2)浓度及蒸腾速率分别降低41.5%、37.2%、11.1%、23.1%(2021年)和17.2%、21.7%、9.4%、22.7%(2022年),干旱胁迫下喷施ICE6后则分别降低31.3%、18.6%、4.4%、15.4%(2021年)和6.6%、3.7%、4.2%、11.0%(2022年)。喷施ICE6减缓了干旱造成的棉花光合性能的降低,缩小了干旱胁迫下棉花叶片光饱和点时Pn的降幅,增大了光补偿点时Pn的降幅,显著降低了暗呼吸速率,减缓CO_(2)饱和点时Pn的降幅。干旱胁迫下喷施ICE6能增强叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶及过氧化氢酶活性,降低丙二醛含量。最终,喷施ICE6缩小了干旱胁迫下棉花的生物量及籽棉产量的降幅,但对正常灌水处理的棉花光合作用、抗氧化能力、生物量与籽棉产量影响较小。【结论】干旱胁迫下,喷施ICE6可以显著增强棉花对弱光的利用,减轻光抑制、减弱暗呼吸,增强棉花的抗氧化能力,这是在干旱胁迫下外源ICE6维持棉花生物量、保持籽棉产量水平的生理基础。

整合关联分析和共表达网络分析挖掘甘蓝型油菜籽粒质量候选基因

甘蓝型油菜是中国重要的油料作物,籽粒质量是油菜产量构成的重要因素。本研究利用A-D Test模型对496份油菜的籽粒质量进行全基因组关联分析,共检测到19个显著位点,联合解释34.1%的表型变异。整合A-D Test及前期混合线性模型和一般线性模型结果后得到71个位点,联合解释50.1%的表型变异。在22个位点置信区间内找到ARF2、NPC6、TTG2和WRI1等已被报道的拟南芥中的籽粒质量基因的同源基因。同时,利用大粒品种中双11和中小粒品种中油821的籽粒和角果皮转录组数据进行加权基因共表达网络分析,构建了13个共表达模块,其中紫色(purple)和洋红色(magenta)模块与籽粒质量表型显著相关。GO富集分析结果表明,2个模块在L-苯丙氨酸氨基转移酶活性、硫双加氧酶活性、焦磷酸酶活性和RNA解旋酶活性等显著富集。2个模块中的枢纽基因BnaA06g00850D、BnaA01g00990D、BnaC06g10000D和BnaC02g44260D等的同源基因为ETHE1、DAR1、GLN1;1和SMG7等拟南芥籽粒质量已知基因。整合全基因组关联分析和加权基因共表达网络分析的分析结果,在42个显著位点的置信区间内找到90个属于purple和magenta模块的基因,其中BnaA01g06210D、BnaA07g14990D和BnaA07g03030D等拟南芥同源基因已被报道参与种子发育进程调控。本研究整合GWAS与WGCNA 2种分析方法,挖掘甘蓝型油菜的籽粒质量候选基因,为研究籽粒质量的调控机制、指导籽粒质量的遗传改良提供参考。

高粱CIPK家族基因的全基因组鉴定及非生物胁迫下的表达特征

钙调磷酸酶B样蛋白互作蛋白激酶(CIPK)是一种重要的Ca^(2+)信号传感器,在植物应答逆境非生物胁迫过程中发挥着重要作用。为了探究高粱中CIPK家族基因的功能,本研究从高粱基因组中鉴定了31个SbCIPK基因,这些基因不均匀地分布在高粱的9条染色体上,编码蛋白质的氨基酸数量为403~519个,等电点为6.07~9.38,相对分子质量为46 357.31~58 316.97。基因结构分析结果表明,SbCIPK家族基因分为内含子缺失型和内含子富集型2类。进化树分析结果表明,SbCIPK家族蛋白质成员分为8个亚族。基于转录组数据的表达模式分析结果表明,SbCIPK基因广泛参与对盐胁迫、干旱胁迫等非生物胁迫的响应。本研究结果可以为高粱CIPK家族基因的功能研究奠定基础。

基于GYT双标图对西北内陆棉区国审棉花品种的分类评价

西北内陆棉区是我国最重要的主产棉区,对该棉区历年国审棉花品种进行科学分类和综合评价有利于国审品种资源的合理利用和棉花生产效率的提升。本研究采用GYT双标图分析对2003—2019年期间西北内陆棉区37个国审棉花品种的产量与霜前花率、纤维长度、比强度、马克隆值、枯萎病指数和黄萎病指数等性状的组合水平进行了综合分析和品种分类评价。结果表明,西北内陆棉区37个国审棉花品种可划分为3个特征明显的品种类型。其中,I型品种包括新陆早13号、中棉所49、新陆早21号、巴13222、新46、天云0769、Z1112、新石K18、J206-5、新石K21、禾棉A9-9、创棉508、H33-1-4、金科20、新K28、创棉512和J8031等17个品种,是产量与其余性状组合协调最好的品种类型,在生产上推广应用价值最高。II型品种产量和纤维品质表现一般,抗病性差,在当前生产上应用价值有限。III型品种的抗枯萎病性表现最好,但在其余性状上表现略差,综合生产应用价值有限,也许可作为抗病亲本应用。同时,根据各品种的理想指数筛选出创棉512、J8031、新K28、H33-1-4、金科20、新陆早13号和创棉508等综合表现优良的品种,也鉴别出新陆棉1号、新陆早33号、创棉501号和新陆早51号等综合表现相对略差的品种。本研究采用的GYT双标图分析方法是基于“产量-性状”组合水平对品种进行综合评价和分类研究,产量-性状组合之间的相关关系更加简单,多数组合间表现显著正相关,更适用于品种的多性状直观选择和综合评价,通常比先前的GT双标图解释的变异比率高,双标图模型拟合度更好,结果更可靠。本研究采用GYT双标图分析方法对西北内陆棉区国审品种的分类研究揭示了该棉区国审棉花品种的分类特征和应用价值,为本区的国家棉花品种试验审定提供了借鉴,也为其他作物品种的类似研究提供了范例。

不同种植模式棉花产量、种植效益与氮素利用率比较分析

【目的】研究长江流域棉区麦棉两熟种植制度下,不同种植模式对棉花产量、种植效益及氮素利用率的影响,为棉花高产高效生产提供依据。【方法】采用裂区设计,研究麦后棉花不同种植方式(育苗移栽和直播)、品种(中熟和早熟)和氮肥运筹(不施氮和适宜氮肥运筹)对其生育进程、生物量累积与分配、产量、种植效益与氮素利用率的影响。【结果】与育苗移栽方式相比,直播棉花生育进程快,尤其苗期缩短10~17 d;直播棉花生育中后期生物量和氮素累积量较高,且经济系数均以早熟品种较高。适宜氮肥运筹下,直播早熟品种与移栽中熟品种霜前皮棉产量均较高,且两者间差异不显著。适宜氮肥运筹下,移栽棉花的籽棉产值是直播方式的1.0~1.2倍,总成本是直播方式的1.8~2.0倍,收益仅为直播方式的23.0%~43.1%。氮素效率的结果表明,种植方式对农学利用率和氮素表观利用率的影响大于品种和氮肥运筹,直播方式的氮素农学利用率和表观利用率分别比移栽方式提高40.0%和76.4%(2017年);品种对氮素生产效率的影响大于种植方式与氮肥运筹,早熟品种的氮素生产效率比中熟品种提高45.3%(2017年)。【结论】长江流域棉区,适宜氮肥运筹下早熟品种麦后直播有利于实现棉花高产稳产、生产总成本低而效益高;其氮素农学利用率、表观利用率和生产效率均较高,是该棉区麦后棉高产高效生产模式。

棉花基因组中赤霉素氧化酶基因的鉴定与分析

根据赤霉素氧化酶氨基酸序列的保守结构域和生物学信息,对棉花2个二倍体野生种(A基因组的亚洲棉和D基因组的雷蒙德氏棉)和2个异源四倍体遗传标准系(陆地棉TM-1和海岛棉H7124)进行了全基因组的查找。结果表明,在2个二倍体野生种的A和D基因组中分别预测到219和188个该酶类基因家族成员;在异源四倍体陆地棉TM-1和H7124中分别预测到了310和428个该酶类基因家族成员。通过分析陆地棉中预测到的310个该酶类基因家族成员在赤霉素敏感超矮突变体和野生型转录组中表达差异,发现16个基因具有显著性差异。利用这16个基因编码的蛋白质氨基酸序列与报道的拟南芥赤霉素氧化酶氨基酸序列进行进化分析,结果表明Gh_D06G2009属于GA3ox氧化酶,Gh_D01G0300和Gh_D09G0746为GA2ox氧化酶,Gh_A06G1341、Gh_A07G1653、Gh_A11G1416、Gh_A13G0444、Gh_A13G1787、Gh_A13G2343、Gh_D01G0055、Gh_D07G0446、Gh_D07G1858、Gh_D08G2680、Gh_D11G3415、Gh_D13G0516、Gh_D13G2157为GA20ox氧化酶。

甘蓝型油菜千粒重全基因组关联分析

千粒重是油菜产量构成的重要因素之一。本研究利用高通量SNP芯片对496份具有代表性的油菜种质资源进行基因型分析,考察群体在3个环境(14NJ、15TZ、16TZ)中的千粒重表型,利用混合线性模型(mixed linear model,MLM)和一般线性模型(general linear model,GLM)进行全基因组关联分析。结果表明,本群体在3个环境中千粒重的广义遗传力为63.12%。MLM模型检测到6个显著位点,解释28.92%的表型变异;GLM模型检测到61个显著位点,解释47.08%的表型变异。合并共同位点后得到62个显著位点,联合解释47.31%的表型变异。这些位点分布在基因组所有染色体上,在A07、A03和C06染色体上分别检测到数目最多的9、8和7个位点。其中效应最大的位点Bn-scaff_17526_1-p1066214位于C09染色体,在MLM和GLM模型中表型贡献值分别为5.55%和15.26%。21个位点与前人报道的QTL重叠,其中8个位点得到至少2个群体的验证。其余41个位点为新鉴定的位点,其中多个位点效应高且在多环境中被检测到,如位点Bn-A03-p560769、Bn-scaff_15743_1-p599416和Bn-scaff_15743_1-p590955等。在11个位点附近找到DGAT、EOD3、AGL61、WRI1、DA2、RAV1等拟南芥已报道千粒重基因的同源基因。本研究结果有助于解析甘蓝型油菜千粒重的遗传基础,为研究千粒重的调控机制、指导千粒重的遗传改良奠定基础。

棉花施用脱叶剂对相邻未着药叶片生理活性的影响

【目的】研究脱叶剂噻苯隆(Thidiazuron, TDZ)处理后,未着药叶片对脱叶剂的响应机理。【方法】以中棉所50为材料,分析TDZ涂抹叶片不同时间(1 d、3 d、6 d、10 d)后其相邻未着药棉花叶片的光合与叶绿素荧光特性、内源保护酶活性及内源激素含量等的变化。【结果】棉花叶片涂抹TDZ 6 d后着药叶片脱叶率达到100%,而其相邻未着药叶片在试验期内(TDZ处理后10 d)无脱落。在TDZ施用的前期,未着药棉花叶片净光合速率(Pn)迅速降低,之后逐渐升高恢复至清水对照(CK)水平。TDZ施用亦降低了未着药棉花叶片光系统II的最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII量子产量(ΦPSII)、电子传递速率(Ret)和光化学猝灭系数(qP),提高了非光化学猝灭系数(qNP);但在处理后10 d,各叶绿素荧光参数逐渐恢复到CK水平。TDZ施用显著提高了相邻未着药棉花叶片的超氧化物歧化酶活性,对过氧化物酶活性影响较小,而降低了丙二醛含量。TDZ施用后的3 d、6 d,未着药叶片的脱落酸(Abscisic acid, ABA)含量显著低于CK,而在处理后10 d,ABA含量与CK无差异;TDZ处理对未着药棉花叶片的生长素含量影响较小。【结论】棉花施用噻苯隆显著影响相邻未着药叶片的光合、叶绿素荧光特性、内源保护酶活性及内源激素含量,但药后10 d时未着药叶片的生理活性逐渐恢复到正常水平,这可能是其未脱落的部分原因。

甘蓝型油菜叶绿素缺失突变体yl1的表型鉴定与遗传分析

为挖掘高光效种质资源,研究来自甲基磺酸乙酯(EMS)诱变的甘蓝型油菜品种宁油18号(NY18)突变体,获得了能够稳定遗传的叶绿素缺失突变体yl1。调查和测定该突变体的农艺性状、光合色素含量和光合作用参数,观察叶绿体超微结构,发现与野生型NY18相比,全生育期里yl1的整株都表现出黄化,经济性状与野生型存在显著差异;苗期光合色素含量显著降低,叶绿素b下降程度更大;净光合速率显著降低;叶绿体形态异常、发育不完全,类囊体分布松散未垛叠形成基粒类囊体。以NY18与yl1为亲本,构建P_(1)、P_(2)、F_(1)、F_(2)、BC1P_(1)(B_(1))和BC1P_(2)(B_(2))6世代群体,利用主基因+多基因6世代联合分离分析方法,发现yl1叶绿素缺失为不完全显性遗传,且符合1对加性-显性主基因模型,F_(2)世代的主基因遗传率为96.42%。

油菜杂交种宁杂21号及其双亲苗期在盐胁迫条件下差异表达基因分析

为了解甘蓝型油菜杂种优势在盐胁迫中的表现,遏制减产,以油菜强优势杂交种宁杂21号及其亲本为材料,通过转录组测序,筛选鉴定得到1078个芽苗期差异表达基因(DEG)与耐盐杂种优势密切相关,并能被已有盐胁迫相关QTL注释,部分基因的表达能被荧光定量PCR验证,说明所得DEG具有可靠性,有潜在的油菜耐盐育种价值。杂交组合中耐盐杂种优势相关DEG表达模式与母本更为类似,大部分表现为正调控,功能倾向于生物合成的同化作用,而表达模式类似父本的DEG其功能倾向于氧化还原等调节作用。本研究还对耐盐性杂种优势特异的SNP位点进行了预测和注释,以期为杂交油菜耐盐分子标记的开发以及耐盐育种提供理论依据。

异常棉NF-YA家族基因鉴定及其在干旱胁迫下的表达分析

NF-YA转录因子在植物生长发育和逆境响应中扮演重要角色。本研究通过生物信息学手段,分析棉花二倍体野生种异常棉基因组中NF-YA家族基因的数目、染色体分布、系统进化、保守基序、结构、顺式作用元件、表达模式及编码蛋白质的亚细胞定位、理化性质等。结果表明,异常棉NF-YA基因家族(GoanoNF-YA)包含17个成员,分布在10条染色体上,编码的蛋白质长度为190~603个氨基酸,理论等电点为7.87~10.07,16个成员包含3~5个外显子且编码的蛋白质定位于细胞核。拟南芥和异常棉NF-YA基因在系统进化树上分为6类,每类基因在系统进化树上具有相同或相似类型和排列顺序的基序。5个NF-YA基因在异常棉根、茎、叶和花中广泛表达,15个NF-YA基因对干旱持续时间有不同程度的响应,11个NF-YA基因含有干旱响应顺式作用元件MBS。本研究结果为进一步解析异常棉NF-YA家族基因的功能提供了理论依据。

具有iaaM基因抗虫陆地棉新品系的选育

分析了3个转iaaM基因抗虫陆地棉新品系的主要经济性状,结果显示:品系WU024的籽、皮棉产量最高,分别为236.5、113.6 kg/667 m 2,分别比对照WT118增产8.4%、24.3%,衣分高达48.0%,但纤维品质一般。品系U0005的纤维品质在3个品系中表现最好;但衣分较低,为38.2%,籽棉产量比对照增产、皮棉产量比对照减产。品系SR006的纤维品质中等,衣分达43.9%;籽棉产量比对照减产,但皮棉产量比对照增产。陆地棉导入外源iaaM基因,可使马克隆值明显变低,3个转iaaM基因品系WU024、U005、SR006的马克隆值分别为3.5、3.7、3.3,低于常规对照WT118的马克隆值。对转iaaM基因核心品系SR006的抗棉铃虫特性进行检测,其生物学抗虫性表现正常,对棉铃虫达抗性级别。

陆地棉-异常棉异附加系抗旱耐盐性评价及关键生理生化指标测定

【目的】筛选具有抗旱或耐盐潜力的陆地棉-异常棉异附加系,并明确体现其抗旱耐盐性的关键生理生化指标,旨在为棉花抗旱耐盐育种提供理论与材料基础。【方法】利用异常棉每条染色体特异的简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)标记鉴定陆地棉-异常棉异附加系的基因型;通过表型观察和相关指标测定,筛选出具有抗旱或耐盐潜力的异附加系,并测定其生理生化指标,包括过氧化氢(H_(2)O_(2))、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、脯氨酸(proline,PRO)的含量、SPAD(soil and plant analyzer development)值及过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)的活性。【结果】陆地棉-异常棉异附加系的传递率为34.66%~51.50%;MAAL_1B、MAAL_5B、MAAL_7B、MAAL_8B、MAAL_11B和MAAL_12B具有抗旱潜力,MAAL_4B、MAAL_6B、MAAL_8B、MAAL_9B和MAAL_10B具有耐盐潜力。干旱或盐胁迫下轮回亲本陆地棉苏棉8289和具有抗旱或耐盐潜力的异附加系叶片中的MDA、H_(2)O_(2)和PRO的含量与干旱前或清水对照相比均有不同程度地增加,且轮回亲本的MDA和H_(2)O_(2)含量更高。干旱处理后10 d,与轮回亲本相比,MAAL_1B中CAT和SOD的活性、MAAL_5B中CAT和SOD的活性及PRO含量、MAAL_7B中SOD的活性、MAAL_8B中POD、CAT和SOD的活性及SPAD值、MAAL_11B中POD和CAT的活性以及MAAL_12B中CAT活性及SPAD值显著或极显著提高;350 mmol·L^(-1) NaCl处理后3 d,与轮回亲本相比,MAAL_6B中POD和SOD的活性及SPAD值、MAAL_8B中CAT活性、MAAL_9B中POD和SOD的活性以及MAAL_10B中SOD活性和SPAD值均显著或极显著提高。【结论】部分陆地棉-异常棉异附加系具有抗旱或耐盐潜力,且可能通过不同的生理生化过程应答干旱或高盐胁迫。

陆地棉杯状叶突变体基因的SSR分子标记定位

为研究陆地棉杯状叶变异的分子遗传规律,以自主鉴定的陆地棉绿色杯状叶突变体‘R169’为试验材料,通过与海岛棉品种‘胜利1号’配制海陆杂交组合进行遗传分析,结果显示,杯状叶突变体为单位点质量性状突变体,符合由一对隐性基因控制的孟德尔分离规律。而后利用棉花单位点质量基因在染色体的快速定位方法对该突变体基因(cup)进行染色体定位,对12个特定样本组成的小群体分析显示,引物NAU3480、BNL1066与目的基因cup连锁。由于引物NAU3480、BNL1066均位于棉花第11染色体,据此推断cup基因位于第11染色体。而后合成位于该染色体的110对SSR引物,通过对双亲DNA的PCR扩增得到26对多态性引物。用这些引物检测F2代群体每个单株的标记基因型,然后通过软件进行遗传连锁分析,结果表明共有19对引物与基因cup连锁,它们分别是引物NAU5192、NAU3621、NAU2118、NAU1162、NAU3409、NAU2998、NAU3657、NAU1148、NAU3234、NAU2651、NAU2599、NAU2661、NAU1014、NAU3622、BNL1408、NAU4086、BNL1066、NAU3480、NAU5505。基因cup位于SSR分子标记BNL1066与NAU3480之间,遗传距离分别为9.3 cM和1.6 cM。