甘肃省小麦条锈病主要流行小种的RAPD分析及Su11-4小种SCAR标记建立

本研究应用RAPD标记技术对甘肃省小麦条锈菌主要流行的8个生理小种进行多态性标记分析,旨在寻找小麦条锈菌不同生理小种的特异性标记,共选用220条10碱基随机引物进行筛选,其中有147条可得到稳定清晰的扩增条带。研究结果显示,通过使用147条引物对甘肃省流行的8个条锈菌的生理小种进行RAPD分析,发现各致病小种间遗传变异丰富,其中引物S301在条中33号中扩增得到约507 bp的特异条带;引物S39在条中32扩增得到长度约183 bp的特异条带;引物S36在Hybrid46-8扩增得到约510 bp的特异条带;引物S2140在Su11-4扩增得到约317 bp的特异条带。另外,本研究还对扩增得到的特异片段进行回收并进行测序分析,其中依据小麦条锈菌生理小种Su11-4特异条带的测序结果设计特异引物,成功将其转化为对Su11-4小种特异的SCAR标记,这对不同条锈菌生理小种的快速准确检测具有重要意义。

白菜型冬油菜响应干旱胁迫差异蛋白质组学和HSC70-1基因克隆及表达分析

为探索白菜型冬油菜抗旱机理,采用双向电泳结合液相色谱-质谱技术分析抗旱冬油菜品系DR-5差异蛋白质组变化,克隆其差异蛋白热激同源蛋白70(heat shock cognate protein 70)基因HSC70-1,研究干旱胁迫对白菜型冬油菜HSC70-1表达的影响。质谱鉴定出23个差异蛋白质,分别参与刺激响应(5)、糖/能量代谢(6)、脂代谢(2)、信号转导(1)、氨基酸/蛋白质代谢(2)、核酸代谢(1)、细胞骨架(1)、光合作用(2)、伴侣蛋白(3)。同源克隆得到1 911bp的HSC70-1基因完整开放阅读框,编码637个氨基酸残基。所编码的蛋白HSC70是稳定的疏水性蛋白质,含有HSP蛋白家族特有的核酸结合功能区及底物结合功能区,有5个活性口袋,氨基酸序列与白菜型油菜(Brassica rapa)HSC70氨基酸序列相似度达98%。实时荧光定量和半定量分析HSC70-1基因干旱胁迫下表达,发现HSC70-1在叶片中上调表达。本研究结果为冬油菜抗旱育种提供了理论基础。

干旱胁迫对玉米耐旱自交系与旱敏感自交系苗期生理特性的影响

为了探讨玉米(Zea mays)的耐旱机理,为玉米耐旱种质改良提供材料,本试验以前期筛选出的玉米耐旱自交系廊黄、昌7-2和旱敏感自交系TS141为试验材料,在自然干旱条件下,用盆栽法对其形态与生理变化进行研究。结果表明,干旱胁迫条件下,3个玉米自交系的存活率降低,叶片中的相对含水量呈下降趋势,相对电导率、游离脯氨酸含量、保护酶SOD和POD的活性增加。干旱胁迫下,与旱敏感自交系TS141相比,耐旱系廊黄和昌7-2存活率较高,叶片的相对含水量、游离脯氨酸含量、保护酶SOD和POD的活性也比较高,相对电导率则较低。

NaCl胁迫对白菜型冬油菜种子萌发和幼苗生理的影响

为研究白菜型冬油菜的耐盐机制,以耐盐材料KY-1、KY-191和盐敏感材料NDJ为材料,采用NaCl模拟法,研究了盐胁迫对白菜型冬油菜种子萌发和幼苗生理特征、离子稳态、光合特性等的影响。结果表明:盐胁迫显著抑制白菜型冬油菜种子萌发、胚根和胚芽伸长,胚根伸长对盐胁迫更为敏感;盐胁迫下耐盐品系KY-1、KY-191种子萌发优于盐敏感品系NDJ。随着盐胁迫程度加深,幼苗叶片游离脯氨酸含量、电导率、MDA含量逐渐上升,抗氧化酶SOD、POD、CAT活性呈先升高后降低趋势;且耐盐品系抗氧化酶活性、游离脯氨酸含量高于盐敏感品系,而电导率、MDA含量均低于盐敏感品系。盐胁迫下幼苗Na+含量升高,K+含量降低;光合色素含量显著下降,但耐盐品系KY-1、KY-191下降幅度小于盐敏感品系NDJ;各品系蒸腾速率Tr、气孔导度Gs、光合速率Pn明显下降,胞间CO2浓度Ci显著升高。综上所述,盐胁迫下白菜型冬油菜耐盐品系通过K+积累缓解Na+毒害;渗透调节物含量提高抵御离子水势胁迫;能够维持较良好的胞内生理状态和保持较强的光合能力。

不同生态条件下白菜型冬油菜性状差异分析

在4个生态区种植11个不同抗寒性白菜型冬油菜品种,探讨北移种植后冬油菜生育期进程、农艺性状、品质等的变化特征及与主要生态因子间的相关性。结果表明：与原种植区（天水）相比,冬油菜北移后其生育期进程发生明显改变,主要表现在冬前生育期缩短,越冬期延长;越冬后返青期～成熟期生育期总天数不变,但早期（返青期～终花期）生育期进程加快,而角层期延长。北移种植后冬油菜株高、分枝部位降低,主花序变短、单株角果数减少,分枝数增加,株型变差;角粒数、千粒重增加,角、粒性状改善。含油量、油酸、亚麻酸、芥酸含量增加,亚油酸、廿碳烯酸、硫苷含量降低;油酸、亚麻酸含量与纬度、海拔呈显著正相关,与降雨量、年均温度、最冷月温度呈显著负相关;廿碳烯酸、硫苷与油酸、亚麻酸表现相反。冬油菜北移后株型变差,角、粒性状改善;冬前生育期变短,越冬期延长,返青后生育期加快,而角层期延长,有利于粒重增加;籽粒含油量增加,高纬度、高海拔有利于油酸、亚麻酸积累,而高降雨量、低温有利于廿碳烯酸积累。

旱寒区冬油菜苗期抗寒性与抗旱性相关性分析

为了了解冬油菜苗期抗寒性与抗旱性的相关性,为北方旱寒区抗寒、耐旱冬油菜新品种选育提供理论参考,本试验对抗寒性不同的8个白菜型冬油菜品种进行苗期抗旱胁迫研究。结果表明,冬油菜抗寒性与抗旱性显著正相关;干旱胁迫后,油菜叶绿素含量逐渐增加,组织含水量与抗旱性不存在相关性,根系活力与抗旱性存在极显著相关性。

轮回选择对白菜型冬油菜抗寒性及经济性状的影响

为了解轮回选择对白菜型冬油菜抗寒性及经济性状的影响,以改良北方白菜型冬油菜抗寒性和产量。以4个抗寒性不同的白菜型冬油菜品种在不同生态条件下轮回选择后代为材料,调查越冬率,鉴定农艺性状,分析生态环境与抗寒性之间的关系以及轮回选择的改良效果。结果表明,随轮回选择世代的升高,越冬率明显增加,轮回选择代数与越冬率存在显著的线性正相关,但轮选效果因材料而显著差异,抗寒性强的品种经轮回选择后越冬率的增幅与遗传增益幅度都要比抗寒性弱的品种小。株高、主花序角果数、角粒数、千粒重、单株产量均随轮选世代的增加呈显著增加,而单株角果数降低,抗寒性差的品种遗传增益增幅较大。生态环境对轮回选择效果有较大影响,在气候条件更为严酷的酒泉试点,轮回选择的遗传增益幅度更大。相关性和逐步回归分析结果表明,株高和主花序角果数均与轮回选择群体单株产量呈显著正相关。通径分析结果表明,在C0群体中,各性状对产量均有直接正向效应,但在C1、C2和C3群体中发生了变化,尤其单株角果数,在强抗寒品种陇油6号C1和C2群体中和耐寒品种天油2号C1和C3群体中通径系数均为负值,对单株产量有较大的负向作用。选择更寒冷的生态环境和抗寒性强的基因型进行轮回选择是改良北方冬油菜抗寒性及经济性状的有效途径。

16份玉米自交系的耐盐性评价

选用16份玉米自交系,采用NaCl胁迫处理,测定萌发期和幼苗期的相关生长与生理指标,对盐害指数进行聚类分析和耐盐性综合评价。结果表明,盐胁迫下,不同玉米自交系萌发期的发芽势、发芽率、胚根长、胚芽长、胚芽鲜重、胚根鲜重均呈下降趋势,幼苗期的MDA含量和相对电导率上升,相对含水量下降。87-1、8723和78599-1属于高耐盐性自交系;LX9801、TS141、A413、137、81162等属于中等耐盐自交系;廊黄、昌7-2、478和成687属于耐盐性自交系;9046和65232属于敏感性自交系;543和136属于高敏感自交系。

NaCl胁迫对不同耐盐性玉米自交系萌动种子和幼苗离子稳态的影响

盐胁迫影响植物组织的离子分布,不同品种间存在差异。以玉米耐盐自交系81162和8723及盐敏感自交系P138为材料,研究了不同浓度(0、60、140、220 mmol/L)Na Cl胁迫下萌动期种子和幼苗的不同部位中Na+、K+、Ca2+含量以及K+/Na+和Ca2+/Na+比值的变化,旨在探讨不同自交系耐盐性差异的原因。结果表明,在萌动种子中,3个玉米自交系中的Na+积累量表现为种皮>胚>胚乳,K+累积表现为胚>种皮>胚乳;幼苗中,Na+积累表现为根>茎>叶。随着Na Cl浓度的增加,3个玉米自交系萌动种子和幼苗中的Na+含量逐渐升高,但是萌动种子中耐盐自交系81162和8723的Na+增加幅度小于盐敏感自交系P138,Na+含量小于盐敏感自交系P138;幼苗中耐盐自交系81162和8723的Na+增加幅度大于盐敏感自交系P138,幼苗根中Na+含量大于盐敏感自交系P138;茎叶中的Na+含量小于盐敏感自交系P138。随着Na Cl浓度的增加,萌动种子和幼苗中的K+和Ca2+含量逐渐降低。K+离子在耐盐自交系81162和8723萌动种子和幼苗中的降低幅度小于盐敏感自交系P138;Ca2+离子在耐盐自交系81162和8723幼苗中的降低幅度小于盐敏感自交系P138;而在萌动种子中3个自交系Ca2+的流失差异不大。耐盐自交系81162和8723萌动种子和幼苗中K+含量都大于盐敏感自交系P138。耐盐自交系81162和8723的萌动种子和幼苗根中Ca2+含量都大于盐敏感自交系P138;幼苗叶片中则小于盐敏感自交系P138。萌动种子和幼苗中K+/Na+和Ca2+/Na+均随着Na Cl浓度的升高而降低,K+/Na+比值表现为耐盐自交系81162和8723大于盐敏感自交系P138。耐盐自交系81162和8723通过调节离子平衡维持萌动种子和幼苗中较高的K+/Na+比值从而提高耐盐性。