北方旱寒区冬油菜不同后茬作物根际与非根际土壤肥力研究

以脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和磷酸酶4种土壤酶活性及土壤理化性状为指标,研究了冬油菜后茬作物油菜、胡麻、玉米和小麦的根际与非根际土壤肥力状况。结果表明,4种作物的根际与非根际土壤肥力差异较大。根际土壤的酶活性与理化性状均显著高于休闲对照,而非根际土壤只有脲酶、有机质含量和速效氮等优于休闲对照。相关性分析表明土壤酶与理化性状之间相关性较大,它们都是评价土壤肥力的重要指标。利用隶属函数法将各土壤肥力分为3级,各处理肥力状况依次为:小麦根际(珔F=0.72)>胡麻根际(珔F=0.61)>油菜根际(珔F=0.56)>玉米非根际(珔F=0.44)>胡麻非根际(珔F=0.39)>小麦非根际(珔F=0.38)>玉米根际(珔F=0.37)>油菜非根际(珔F=0.29)>休闲CK(珔F=0.15)。分析结果表明各项指标采用隶属函数法综合评价冬油菜不同后茬作物根际与非根际土壤肥力是可行的。

青稞遗传多样性及其农艺性状与SSR标记的关联分析

利用92个SSR标记对108份青稞亲本材料进行多态性扫描,分析其遗传多样性,旨在寻找与农艺性状相关联的分子标记,为青稞杂交组合的配制及分子标记辅助育种提供依据。挑选48个多态性标记进行群体遗传结构分析,在此基础上采用Tassel 2.1 GLM（general linear model）和MLM（mixed linear model）方法进行标记与农艺性状的关联分析。共检测出156个等位变异,每个位点2～6个等位变异。供试群体的Shannon指数为0.6727～1.1368,材料间遗传相似系数为0.2250～1.0000,平均0.7585。通过群体遗传结构分析将供试材料划分成4个亚群。以GLM分析,发现12个与株高、穗长、穗粒数和分蘖数相关联的标记,对表型变异的解释率分别为11.5%～17.6%、19.4%～45.4%、15.4%～22.1%和29.2%;以MLM分析,发现8个与株高、分蘖数和小穗数相关的标记,各标记对表型变异的解释率分别为31.7%～49.8%、28.1%～37.2%、22.7%～32.7%。关联标记分布在基因组全部6个连锁群上。

青稞主要性状的差异性与遗传分析

为合理评价110份青稞品种(系)的农艺性状及遗传特性,对参试种质材料的株高、穗长、穗粒数、分蘖数和千粒重进行了调查统计,同时用分布于大麦全基因组的48对SSR标记进行了遗传多样性分析。结果表明,参试材料各农艺性状变异较大,变异系数为2.92%~42.33%,其中株高、穗长、分蘖数、穗粒数和千粒重变化范围分别为53~122cm、2.5~7cm、2~19个、20~90粒和25.46~60.34g。SSR标记共检测到168个等位变异,变化范围为2~6个。110份青稞种质材料分成三大类群。SSR标记的1 128个位点成对组合中,不论是共线性成对组合还是非共线性成对组合,都存在一定的连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD)。D′统计概率(P<0.01)支持的LD成对位点438个,占全部位点的38.8%,D′的平均值为0.36,整体LD水平较高。较高水平的LD位点(D′>0.5)主要分布在2H、4H、6H和7H连锁群上。

开花期干旱胁迫对不同基因型玉米生理特性和产量的影响

以耐旱性不同的3份玉米自交系为材料,在花期进行干旱胁迫处理,研究了耐旱系廊黄和昌7-2与旱敏感系TS141的花期耐旱性差异。结果表明,花期干旱胁迫后,3份玉米自交系的生长受到抑制,地上部和地下部鲜重以及株高下降,枯叶率升高,相对含水量下降,相对电导率升高,渗透调节剂脯氨酸、可溶性糖含量、保护酶SOD和POD活性增加。但是各个指标在不同自交系内变化的幅度不同。与旱敏感系TS141相比,耐旱系廊黄和昌7-2的生长受抑制程度较小;叶片相对含水量下降、相对电导率升高幅度较小;脯氨酸和可溶性糖含量、保护酶SOD和POD活性升高的幅度较大。干旱胁迫后,3份玉米自交系的开花时间间隔(ASI)延长,雄穗一级分枝数减少,产量降低。与旱敏感系TS141相比,耐旱系廊黄和昌7-2的ASI延长时间较短,雄穗一级分枝数减少的幅度较小,产量下降幅度较小,特别是单穗重和穗粒数表现更为明显。

外源NO提高玉米瘤黑粉病抗性的效果和作用机制初探

为探讨一氧化氮供体硝普纳(SNP)提高玉米对瘤黑粉病抗性的效果和作用机制,以高抗玉米瘤黑粉病自交系‘齐319’和高感玉米自交系‘掖478’为材料,研究不同浓度(0.02、0.05、0.1、0.5 mmol/L)SNP处理对玉米瘤黑粉菌菌丝生长和不同生长时期(0、5、10、15、20 d)玉米叶片生理特性的影响。结果表明:0.02、0.05 mmol/L浓度SNP对菌丝有明显抑制作用,处理玉米叶片后会产生一定的诱抗效果。外源喷施0.02 mmol/L浓度SNP能够提高玉米叶片中的抗氧化超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶(CHT)、β-1,3-葡聚糖酶活性和游离脯氨酸(pro)含量,而其丙二醛(MDA)含量和脂氧合酶(LOX)活性有所降低。可见,外源NO可在一定程度上缓解瘤黑粉菌对玉米植株造成的伤害,提升玉米对瘤黑粉病的防治效果,其机制可能是通过提高玉米的多种抗氧化酶活性、渗透物质含量和抗病相关酶活性,从而提高玉米对瘤黑粉病的抗性。

白菜型冬油菜RuBisCo蛋白亚基基因rbcL和rbcS的克隆及其在干旱胁迫下的表达

应用双向电泳结合液相色谱-质谱联用(LC-MS)分析,筛选得到干旱胁迫下白菜型冬油菜与光合作用相关差异蛋白质RuBisCo小亚基。根据已发表白菜型油菜(Brassicarapa)RuBisCo亚基rbcL和rbcS保守序列设计引物,采用RT-PCR扩增陇油7号的cDNA,获得rbcL和rbcS基因开放阅读框,长度分别为1095 bp和549 bp,编码364和181个氨基酸的蛋白质。生物信息学分析结果显示, rbcL与大白菜(Brassica rapa subsp. chinensis)的蛋白质同源性达到99%以上,其保守序列属于RuBisCoLarge超家族,该蛋白质理论相对分子量及等电点分别为40.29kDa和6.70,不稳定指数(instabilityindex,II>40为不稳定蛋白质)为41.67,属于不稳定蛋白;脂融指数(aliphaticindex)为83.63,平均亲水性值(grand average of hydropathicity)为-0.232,属于亲水性蛋白质;二级结构包括38.74%α-螺旋(alpha helix)、10.99%延伸链(extendedstrand)及50.27%自由卷曲(randomcoil);三级结构具有5个不同的活性口袋。rbcS与甘蓝(Brassicaoleracea)蛋白质同源性达到99%,其保守序列具有rbcS超家族和RuBisCo Small Like超家族,理论相对分子量为20.32 kDa,理论等电点为8.23,不稳定指数为33.66,属于稳定蛋白质;脂融指数为74.86,平均亲水性值为-0.142,属于亲水性蛋白质;二级结构包括16.02%α-螺旋、28.73%的延伸链及55.25%自由卷曲;三级结构具有4个不同的活性口袋。实时荧光定量和半定量分析显示,干旱胁迫下,白菜型冬油菜叶片rbcL和rbcS基因表达量下调是光合作用下降的原因。并且,冬油菜叶片Pn下降与RuBPCase表达抑制和活性降低有关,非气孔限制是Pn下降的主要因素。

DNA甲基化参与调控马铃薯干旱胁迫响应

非生物胁迫下表观遗传对调控植物基因表达起重要作用,但是有关马铃薯干旱胁迫下的表观遗传研究甚少。本研究以马铃薯品种大西洋、费乌瑞它、C119、C16和青薯9号为试验材料,以MS培养基为对照以及分别添加200mmol L^-1甘露醇、60μmol L^-1甲基化抑制剂(5-azadC)和60μmol L^-1甲基化抑制剂+200mmol L^-1甘露醇,处理24d后对试管苗表型性状和生理指标进行综合分析。结果发现,不同品种马铃薯对甘露醇和甲基化抑制剂响应程度趋势类似。在干旱和DNA甲基化抑制剂分别处理下,马铃薯植株干鲜重、株高、叶片数和叶绿素含量均显著减少(P<0.05),SOD、POD、CAT活性和Pro、MDA含量均显著增加(P<0.05),而分枝数、根长、平均根粗均无明显变化,表明马铃薯不同性状指标在响应干旱胁迫和DNA去甲基化时,受到的调控通路可能不同。进一步比较干旱胁迫和DNA去甲基化共同处理与分别处理下表型性状和生理指标的差异发现,共同处理使马铃薯植株表型性状受到进一步抑制,同时活化了SOD、POD、CAT,并且使Pro、MDA含量增加,表明马铃薯在响应干旱胁迫过程中,部分表型的形成与DNA甲基化调控相关。这将为深入研究马铃薯干旱胁迫响应与表观遗传学之间的调控网络通路提供初步的理论基础。

大麦发芽期耐盐性种质鉴定及其生理响应特征分析

为了解大麦发芽期耐盐性差异和生理响应特征,对126份大麦材料进行200 mmol·L^-1 NaCl胁迫下的种子发芽及生长实验,并对极端耐盐性材料和盐敏感性材料进行盐胁迫处理水培实验。结果表明:盐胁迫下大麦发芽期各指标测量值较对照相比均下降,且处理与对照相比变异系数增大,发芽势、发芽率、株高、根长和根数的变异系数值分别为73.81%、58.00%、47.22%、39.39%和31.79%,说明不同材料盐胁迫处理具有较大差异;并且除株高和发芽率、根长之间无相关性之外,其它各指标之间均存在显著或极显著正相关。采用聚类分析将材料分为4个耐盐等级,其中ZDM655等33个品种为高度耐盐性,MAVRIIP等28个品种为中度耐盐性,GN241等16个品种为中度盐敏感性,莆田17号等49个品种为盐敏感性。在盐胁迫水培条件下,大麦主要通过调节根表面积和根体积表型特征来适应盐胁迫,高度耐盐性材料ZDM655地上部和根系中Na+含量分别为对照的3.63倍和2.55倍,而盐敏感性材料ZDM222地上部和根系中Na+含量分别为对照的8.95倍和2.92倍;同时,ZDM655较对照相比地上部K+含量显著提高,地下部K+含量显著下降,而ZDM222地上部K+含量显著下降,地下部较对照无显著差异,表明高度耐盐性材料具有更好适应盐胁迫的表型特征和生理响应功能。种子发芽期耐盐性强弱是在盐渍地生长的关键,发芽势、发芽率、株高、根长、根数可以作为大麦发芽期耐盐性评价的合理指标。

不同来源大麦对条纹病抗性鉴定及遗传多样性分析

为了解不同来源大麦对条纹病的抗性及遗传多样性,本研究采用“三明治法”通过人工接种大麦条纹病菌对91份大麦材料进行抗性评价,并通过31对SSR标记对91份大麦材料进行遗传多样性和群体结构分析。结果表明,人工接种大麦条纹病菌后共鉴定出4份免疫、6份高抗、33份抗病、43份感病和5份高感大麦材料;31对SSR标记共检测出等位基因238个,平均每对标记可检测到7.677个等位基因,等位基因数的变幅为2~19;主基因频率变化范围为0.236~0.951,平均值为0.394;基因多样性指数的变幅为0.094~0.871,平均值为0.667;多态性信息含量变幅为0.091~0.860,平均值为0.613;遗传相似系数变异范围为0.103~1.000,平均值为0.522;在遗传相似系数为0.783水平上可将参试材料聚为3个大类群,各大类分别包含86份、2份和3份材料;群体遗传结构分析表明,供试大麦材料分为3个亚群,每个亚群分别包含47份、33份和11份材料,且在91份材料中,Q>0.6的材料占总数的97.80%。本研究经抗病鉴定及分子标记结果综合分析,可为挑选抗病亲本辅助抗大麦条纹病优良品种的选育提供参考。

DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的关键基因挖掘

植物受到干旱胁迫时,会通过DNA甲基化做出快速反应以帮助其应对胁迫。为探究在干旱胁迫下,DNA甲基化是如何影响基因转录表达,本研究对甘露醇模拟干旱和5-azadC(去甲基化)处理下,抗旱性不同的2个马铃薯品种(抗旱型,青薯9号;干旱敏感型,大西洋)进行转录组学分析,以Fold-change>2和校正后P<0.01进行差异表达基因(DEG)的筛选。GO富集分析发现,2种处理都共同显著富集到氧化应激和碳水化合物代谢过程相关的GO term。说明不同耐旱性马铃薯在响应干旱胁迫时,与这些GO term相关的基因也受DNA去甲基化调控。对既响应干旱又响应DNA去甲基化的1345个DEG进行KEGG功能富集发现,与植物抗旱相关的通路有植物MAPK信号途径、植物激素信号转导途径、植物谷胱甘肽代谢通路、糖酵解与糖异生和磷酸肌醇代谢通路。说明这些通路相关基因在大西洋和青薯9号2个抗旱性不同的马铃薯品种中,响应干旱的敏感性受DNA甲基化调控。接着对DEG上游1500 bp启动子区域进行顺式作用原件和甲基化CpG岛分析发现,干旱胁迫下参与植物谷胱甘肽代谢的GST基因通过DNA去甲基化来降低启动子区ABRE和CAAT-box作用元件的甲基化水平,进而激活该基因的表达以应对干旱胁迫。因此,利用比较转录组学分析干旱和DNA去甲基化处理下的差异基因,可挖掘到DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的相关基因,为研究马铃薯干旱胁迫响应的表观遗传学机理提供新的研究思路。

基于诊断标记的LOX-1活性缺失大麦种质鉴定评价

在啤酒酿造和储藏过程中,所含脂类物质代谢是影响啤酒风味稳定性和啤酒货架期长短的主要原因。研究表明,大麦脂肪氧化酶1(LOX-1)是导致籽粒中脂类代谢的关键酶,筛选和创制LOX-1活性缺失(null LOX-1)的大麦种质是促进啤酒大麦品质育种的有效途径。为提高检测效率,针对前期鉴定出的中国null LOX-1大麦稀有SNP功能变异,开发出特异性KASP快速诊断标记,并利用该标记对来源于河南和山东两省的633份大麦地方品种进行鉴定评价,共计筛选出8份LOX-1活性缺失新种质,同时明确了该变异的地理分布及其在不同地方品种中的变异频率。本研究不仅为啤酒大麦分子辅助育种提供了优异种质和快速检测手段,也为大麦种质资源遗传完整性保护与利用提供了参考。

栽培甘草对荒漠盐渍土改良效应及药材产量品质分析

通过在盐碱地上栽培甘草,分别测定其耕作层0～15 cm、15～30 cm、30～45 cm、45～60 cm土壤的各项理化指标以及甘草地下和地上部分的生长指标,探查甘草的耐盐抑盐效果以及盐渍土对栽培甘草的影响。结果表明:栽培甘草后,盐渍化土壤中p H值、总盐量,K^+、Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^-和SO_4^(2-)各项指标明显降低,土壤有机质含量显著升高;本研究还表明:中轻度盐碱地对甘草产量和有效成分无明显影响。结论:栽培甘草后,盐渍化土壤中K^++Na^+/Ca^(2+)+Mg^(2+)明显下降,有利于土壤团粒结构的形成;中轻度盐碱地适合甘草栽培并有利于甘草酸的合成。

大麦条纹病原菌的RAPD遗传多样性分析及大麦亲本抗性评价

为了明确大麦条纹病菌-麦类核菌(Pyrenophora graminea)在甘肃省河西走廊地区不同地理位置的遗传差异性,并鉴定大麦亲本品种对其抗性,运用RAPD(Random Amplified Polymorphic DNA)技术,对甘肃农业大学农学院麦类实验室保存的20个采自河西不同地区的大麦条纹病菌株进行遗传多样性分析,采用“夹心法”对30种大麦亲本材料进行抗性评价。结果表明,在遗传相似系数(GS)为0.7166时可将20个麦类核菌(P.graminea)菌株划分为4类,菌株XTB和JT聚为一类,且这2个菌株的地理位置相隔较远,菌株YC和HYH各自单独为一类,剩余16个菌株聚为一类;20个供试菌株中,菌株QQ和SW、菌株HZ和QWC的遗传相似系数(Genetic Similarity,GS)均为0.9365,遗传相似性最高,遗传距离值分别为0.0523和0.0455。菌株YC的遗传相似系数最小,为0.6241,与其他菌株间的遗传距离范围是0.3722~0.6330,得出不同地理来源的麦类核菌菌株存在一定的遗传差异性;在供试菌株中,菌株CJZ和SW的地理位置接近,遗传距离小,而菌株SW和QWC,HZZ和SW,SSB和HZ之间的地理位置均相隔较远,但两两之间的遗传距离值均较小,得出菌株间地理位置的远近差异与遗传距离的大小无显著相关性。抗性鉴定结果显示,30份供试的大麦亲本品种对菌株QWC的抗病性差异较大,鉴定出6份高感大麦条纹病品种,19份感病品种,5份抗病品种,其中‘Isotta’的抗性最差,‘甘啤6号’抗性最好。综上所述,引起甘肃河西走廊地区大麦条纹病的病原菌群体存在较高遗传差异性,且其亲缘关系的远近与地理差异无明显相关性;鉴定大麦亲本抗性,得到抗感大麦品种组合‘甘啤6号’和‘Isotta’。

外源5-氨基乙酰丙酸对干旱胁迫下玉米幼苗生理特性及抗氧化酶基因表达的影响

以玉米品种郑单958为试验材料,研究外源5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)对15%PEG-6000模拟干旱胁迫下玉米幼苗生理特性及抗氧化酶基因表达的影响。结果表明:与对照相比,干旱胁迫下玉米幼苗叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量显著增加,分别增加132.69%、30.69%、30.39%、60.34%、495.65%、31.36%,叶绿素含量降低21.33%(P<0.05),净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO 2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、最大光化学效率(F v/F m)、实际光化学效率(ФPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)都显著下降,分别下降30.79%、68.75%、9.15%、53.15%、33.33%、47.06%、26.37%,但非光化学猝灭系数(NPQ)上升31.82%(P<0.05)。喷施25 mg·L^-1的5-ALA能显著缓解干旱胁迫对玉米幼苗造成损伤,与干旱胁迫下相比,抗氧化物酶SOD、POD、CAT活性分别增加17.63%、17.68%、27.48%(P<0.05),Pro、可溶性糖和叶绿素含量分别增加34.97%、19.64%和17.82%(P<0.05),MDA含量降低22.12%(P<0.05),Pn、Gs、Ci、Tr、F v/F m、ФPSⅡ、qP分别上升79.03%、180.00%、35.77%、161.54%、20.00%、88.89%、26.87%(P<0.05),NPQ下降15.52%(P<0.05)。实时荧光定量PCR得到干旱胁迫下喷施25 mg·L^-1的5-ALA,SOD3、POD3、CAT1三种抗氧化酶基因表达量也显著增加,较干旱胁迫下不喷施5-ALA分别增加了49.31%、34.07%、44.17%。说明外源5-ALA对干旱胁迫下玉米幼苗的生长具有缓解作用,能增强玉米幼苗的抗旱性。

亚麻生氰糖苷合成关键酶CYP79基因家族的鉴定及表达分析

CYP79蛋白是生氰糖苷合成关键酶,但关于亚麻CYP79基因的研究鲜有报道。本研究对包括亚麻在内的9种作物的CYP79基因家族进行了鉴定,并分析了亚麻CYP79基因的序列特征、复制事件、共线性关系、系统进化、顺式作用元件及表达模式。结果表明,在亚麻、白亚麻、毛果杨、木薯、芝麻、高粱、大豆、葡萄及水稻中分别鉴定到9、9、3、2、5、7、6、16和4个CYP79家族成员;系统进化分析显示,CYP79基因的进化具有物种特异性;LuCYP79不均匀分布在4条染色体上,具有1~3个外显子,其启动子区含大量激素与逆境响应相关元件;共克隆到8个亚麻CYP79基因的全长DNA序列及5个成员的全长cDNA序列;LuCYP79蛋白序列长度为282~565aa,等电点为5.84~9.14,分子量为31.56~62.86kD,均为亲水性蛋白,定位于内质网;共有5对基因发生复制事件,占全部基因的77.8%,全部经历了强烈的纯化选择,其中LuCYP79-1和LuCYP79-9在拟南芥和木薯中均具有同源基因。表达分析表明,LuCYP79家族成员具有组织特异性,且各成员在不同遗传背景下表达模式不同,其中LuCYP79-1、LuCYP79-7、LuCYP79-8和LuCYP79-9在4个品种中的表达差异显著。相关分析表明,50d时的LuCYP79-1/LuCYP79-7与成熟亚麻籽中生氰糖苷含量呈极显著正相关,20d时的LuCYP79-7/LuCYP79-8及(LuCYP79-7+LuCYP79-9)/LuCYP79-8分别与成熟亚麻籽中生氰糖苷含量呈极显著正相关,初步推测其可能是亚麻籽生氰糖苷合成的关键基因。研究结果对进一步阐明亚麻CYP79蛋白的功能具有积极意义,并为培育低生氰糖苷亚麻品种提供了理论参考。

StvacINV1负调控马铃薯的耐旱性

植物液泡酸性转化酶不可逆的催化蔗糖转化为葡萄糖和果糖,在植物的生长和发育及其逆境适应中扮演重要的角色。马铃薯液泡转化酶基因StvacINV1参与调控薯块的糖化,但其是否参与对干旱胁迫的调控尚不清楚。本研究以马铃薯品种‘Atlantic’和‘Russet Burbank’的StvacINV1 RNA干扰表达的转基因株系及其野生型为材料,采用停止浇水进行自然干旱处理,研究StvacINV1对马铃薯植株耐旱性的调控机制。结果表明干旱胁迫引起马铃薯叶片StvacINV1的表达量及其液泡酸性转化酶活性显著降低;与野生型相比,干旱胁迫下StvacINV1干扰效率高的转基因株系植株不易失水萎蔫、离体叶片的失水率低,MDA含量低且叶片的相对水分含量高,由此表明StvacINV1干扰效率高的转基因株系的耐旱性高于野生型,即StvacINV1负调控马铃薯的耐旱性;进一步的分析表明,干旱胁迫下StvacINV1干扰效率高的转基因株系的气孔开度和气孔导度显著低于野生型,水分利用率显著高于野生型,因此推测StvacINV1可能通过介导气孔的关闭来调节马铃薯植株的耐旱性;干旱胁迫下StvacINV1干扰株系的蔗糖含量显著高于野生型,且外源高浓度蔗糖处理可诱导气孔的关闭,因此推测StvacINV1可能通过其底物蔗糖参与调控气孔的关闭;外源ABA诱导的气孔关闭过程中,StvacINV1干扰株系比野生型更敏感。综上所述,干旱胁迫下StvacINV1通过介导气孔的关闭负调控马铃薯植株的耐旱性,StvacINV1可能通过其所催化的底物蔗糖参与调控气孔的关闭,StvacINV1也参与ABA介导的气孔关闭。本研究为选育既耐糖化(块茎)又耐干旱的马铃薯品种提供理论依据。

外源甜菜碱和脯氨酸对盐胁迫下大麦种子萌发及幼苗生长的影响

为探讨盐胁迫条件下外源甜菜碱(GB)和脯氨酸(Pro)对不同大麦品种种子萌发及幼苗的效应,以课题组前期筛选到的耐盐品种中川大麦和盐敏感品种ZY218为材料,在萌发期和苗期以200 mmol·L^(-1)NaCl为胁迫条件,分别施加浓度为0、0.5、1.0、5.0、10.0 mmol·L^(-1)的外源GB和浓度为0、5.0、15.0、30.0、45.0 mmol·L^(-1)的外源Pro进行处理,测定并分析了不同处理下大麦萌发及幼苗相关指标。结果表明,与不添加外源物质的对照相比,施加外源GB和Pro均可有效缓解盐胁迫对大麦种子萌发及地上部分生长的抑制作用;提高叶片过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性及叶绿素含量;外源Pro可以显著增加幼苗的总根长、总根体积和总根表面积,有效缓解盐胁迫对大麦幼苗根系生长的抑制作用,且对盐敏感品种效应更大。因此,施加外源GB或Pro可有效缓解盐胁迫对大麦种子萌发和幼苗生长的抑制作用。

基于GGE双标图的北方旱寒区冬油菜适应性分析

为评判白菜型冬油菜品种(系)的抗寒性以及在北方地区越冬的稳定性和适应性,对北方11个省(区、市)两年25个试点43点次试验的12个白菜型冬油菜品种的越冬率进行了GGE双标图法分析。结果表明,品种效应为55.12%,远远大于环境效应和品种与环境互作效应,为环境效应、品种与环境互作效应的2.5倍,因此,北方旱寒区冬油菜生产关键是选择超强抗寒品种。陇油6号、7号和12号品种抗寒性优良、越冬率稳定、广适性好,以‘陇油6号’和‘陇油7号’为最佳。GGE双标图分析还表明,本试验25个试点除祁县和天水两个试点外,其余试点对白菜型冬油菜品种抗寒性的鉴别力均较好,可作为北方冬油菜抗寒性鉴定的试点,以泾源、临河和靖边为最佳试点。同时将所有试点划分成不同的生态区,并筛选出了适宜不同生态区的特异适应性品种。‘陇油6号’和‘陇油7号’适于在参试的所有试点栽培;‘07皋兰DQW-1-3’和‘07兰州MXW-1-3’适于在拉萨、酒泉、定州、顺义、延边等地栽培;‘06468’适于在天水栽培。本研究表明,品种效应对冬油菜越冬率的影响占主导地位,但环境效应和品种与环境互作效应对冬油菜越冬率的影响也占较大比重,故在北方旱寒区冬油菜生产中,要综合考虑品种、环境及品种与环境互作效应,因地制宜地选择适宜地区以及不同地区的种植品种,才能保证其安全越冬。

棉花功能基因图位克隆的研究进展

图位克隆是鉴定特定表型变异遗传基础的经典有效策略。棉花功能基因图位克隆,对育种工作者创新利用种质资源、培育和定向设计新品种、提高育种效率有重要指导作用。近年来,随着雷蒙德氏棉、亚洲棉、陆地棉和海岛棉等基因组测序的完成和不断完善,基因的物理位置信息已知,省去了筛选基因组文库和构建候选区段物理图谱的过程,棉花功能基因图位克隆研究进入快速发展期。2016年,利用正向遗传学方法首次图位克隆了陆地棉显性无腺体Gl2e(GoPGF),目前已有20个质量性状基因和5个数量性状基因通过图位克隆策略鉴定。本文从基因符号、名称、染色体定位、候选基因等方面系统综述棉花纤维、腺体、蜜腺、叶型、株型、植株颜色、育性等性状相关图位克隆基因;并从图位克隆作图群体和集团分离分析法测序(bulked segregate analysis-sequencing,BSA-seq)应用等方面系统综述图位克隆策略。随着基因组测序技术的升级、测序成本的降低、BSA-seq等新方法的应用,图位克隆发展更加快速准确。利用转基因和基因组编辑技术对基因功能开展全面系统的鉴定评价,将为棉花分子设计育种提供理论基础和基因资源,加快棉花遗传改良进程。

北方冬油菜养分积累特点及与产量性状的灰色关联度分析

为促进油菜的北方布局,针对北方寒旱区冬油菜养分吸收与利用等问题,采用12个白菜型冬油菜和甘蓝型冬油菜品系,对不同品系冬油菜的干物质和养分积累量、产量性状进行测定。结果表明,甘蓝型冬油菜产量性状显著优于白菜型冬油菜,甘蓝型冬油菜的株高、分枝高度、主花序角果数、单株角果数、角粒数、千粒重、单株产量和小区产量等8个产量性状分别较白菜型冬油菜高出12.41%、108.11%、56.21%、66.91%、5.71%、70.79%、103.55%、103.87%。甘蓝型冬油菜干物质单株产量平均为67.693 g/株,为白菜型冬油菜的191.612%。白菜型冬油菜单株氮磷含量要高于甘蓝型冬油菜,分别高出2.481%、29.423%;单株钾含量低于甘蓝型冬油菜,低34.826%。由于同一生态区的甘蓝型冬油菜干物质产量大于白菜型冬油菜,所以甘蓝型冬油菜单株氮磷钾积累量较白菜型冬油菜显著高出84.647%、50.000%、158.616%。冬油菜中养分积累总量趋势均呈K>N>P,氮、磷元素主要积累在籽粒中;钾元素主要积累于茎和果壳中。甘蓝型冬油菜每100 kg籽粒需氮6.554 kg、磷0.463 kg、钾14.612 kg;白菜型冬油菜每100kg籽粒需氮7.143 kg、磷0.572 kg、钾10.467 kg;甘蓝型冬油菜较白菜型冬油菜氮磷素利用效率高,且对钾素需求量大。