大豆GmGBP1基因启动子的光周期响应元件TCT-motif功能分析

GmGBP1基因的启动子的多态性位点SNP-796与生育期密切相关，SNP-796G为缩短大豆生育期的优异等位基因。本研究运用生物信息学手段分析发现，等位基因SNP-796 G→A变异会导致TCT-motif光效应元件的变异。将包括SNP-796位点的GmGBP1基因的启动子片段与Luciferase报告基因融合构建植物表达载体并转化烟草，结合烟草叶片中的农杆菌瞬时表达试验，分析了该启动子中TCT-motif顺式作用元件的功能。结果显示，TCT-motif受短日照条件诱导，引起Luciferase基因的表达显著上调。在短日照条件下，TCT-motif可能通过增加GmGBP1基因mRNA的表达量，从而缩短大豆品种的生育期。       

TaGW2-6A等位变异对青海省小麦育成品种千粒重的影响

已有研究表明, TaGW2-6A基因的等位变异与小麦千粒重呈正相关关系。为了明确TaGW2-6A基因的优异等位变异,以青海省育成的64份小麦品种为材料,测定了3个环境下千粒重表型数据,鉴定了 TaGW2-6A基因的等位变异,并评价了 TaGW2-6A基因各等位变异对千粒重的影响。结果表明,64份小麦品种中,Hap-6A-A单倍型材料有40份,Hap-6A-G单倍型材料有24份;在3个环境下,Hap-6A-G单倍型平均千粒重显著高于Hap-6A-A单倍型。说明在青海小麦育成品种中,单倍型Hap-6A-G是优异等位变异,可用于小麦高产品种的选育。     

大豆GmGBP1启动子受激素和外源环境诱导的研究

采用PCR方法克隆大豆光周期GmGBP1基因启动子,构建含有GmGBP1启动子驱动报告基因GUS的融合性表达载体pBI121-pGmGBP1::GUS,通过花序浸泡法,转化野生型拟南芥获得pBI121-pGmGBP1::GUS转基因植株,对T3代转基因拟南芥进行GUS染色,研究了GmGBP1启动子受激素和外源环境诱导的表达规律。结果表明:大豆GmGBP1启动子受水杨酸(SA)和干旱(PEG)以及高温等外源环境的诱导,与生物信息学预测GmGBP1启动子序列存在的逆境胁迫响应元件的结果相一致。     

GmGBP1干涉转基因大豆种质创制及其对下游基因可变剪接的调控

GmGBP1基因与大豆光周期开花时间相关，本试验以GmGBP1基因为对象，利用大豆子叶节转化法进行植物组织培养，得到GmGBP1干涉（GmGBP1-i）T2转基因大豆材料进行分子检测。RNA-seq转录组测序获得可变剪接数据，进一步利用RT-PCR方法对WT与GmGBP1-i大豆叶片测序结果中的可变剪接基因进行验证，共检测到3个基因发生可变剪接，表明GmGBP1干涉表达量降低引起了下游基因可变剪接。这为进一步研究大豆GmGBP1的基因功能及解析大豆成花诱导机理奠定了基础。     

小麦粒重基因等位变异的高通量分子检测及组合分析

TaCwi-A1、TaGW2-6A及TaSus2-2B基因是调控小麦粒重的基因,目前已发现TaCwi-A1基因存在TaCwi-A1a和TaCwi-A1b两种等位变异,TaGW2-6A存在启动子区Hap-6A-A和Hap-6A-G及编码区一个T碱基插入等位变异,TaSus2-2B存在SUS2-2B-H和SUS2-2B-L两种等位变异。为了探究小麦粒重基因的综合效应,为粒重基因的分子辅助聚合育种提供方法依据与优异材料,本研究利用高分辨率熔解曲线分析(high-resolution melting curve analysis,HRM)技术分别检测了上述4个位点在262份小麦微核心种质材料中的变异类型,分析了不同变异及变异组合与粒长、粒宽和千粒重的相关性,并对变异组合在我国十个麦区的分布情况进行了分析。结果表明,TaCwi-A1a单倍型品种的千粒重显著高于TaCwi-A1b(P0.05);Hap-6A-A单倍型与Hap-6A-G单倍型品种的粒长、粒宽及千粒重均无显著差异,T碱基插入等位变异(命名为TT单倍型)材料的粒宽和千粒重显著高于无T碱基插入等位变异(tt)材料(P0.05);SUS2-2B-H单倍型品种的粒长和粒宽显著(P0.05)高于SUS2-2B-L单倍型品种,千粒重极显著(P0.01)高于SUS2-2B-L单倍型品种。对变异组合的分析表明,262份材料中仅出现了8种组合类型,变异组合与粒长及千粒重呈极显著相关(P0.01),与粒宽相关不显著,其中Ⅳ型组合(TaCwi-A1a/Hap-6A-G/tt/SUS2-2B-H)为最优组合,Ⅲ型组合(TaCwi-A1a/Hap-6A-G/TT/SUS2-2B-L)为最差组合。我国十个麦区中七个麦区Ⅲ型组合分布频率最高,仅青藏麦区Ⅳ型组合分布频率较高。     

木薯干旱胁迫响应基因MeGSTU7自然变异分析

在2个木薯品种中检测MeGSTU7基因在不同干旱胁迫阶段的表达量变化，并克隆测序了60个木薯品种的基因区DNA序列，分析基因核苷酸多态性及其自然变异，并将核苷酸多态性与干旱胁迫表型关联分析，挖掘优等位变异。结果表明，干旱胁迫条件下，2个品种的MeGSTU7的表达量均上调。MeGSTU7基因区核苷酸变异丰富，共有23个SNP位点，A/G突变为主；外显子区总计10个同义突变，12个非同义突变；外显子区在品种资源群体中有4种主要单倍型，所有的单倍型分为两大类，分子进化分析表明，MeGSTU7的外显子区的两端受到很强的正选择作用；Q+K+MLM混合线性模型关联分析结果表明，1个Indel和2个SNP与干旱胁迫下地上部鲜重耐旱系数显著关联，并筛选得到了优等位变异。     

小麦粒重基因TaGW2-6A等位变异的高通量分子检测

为了开发出一种高通量的TaGW2-6A基因等位变异分子检测技术,利用高分辨率熔解曲线分析技术(High resolution melting curve analysis,HRM)检测了316份小麦材料的TaGW2-6A基因编码区T碱基插入等位变异以及启动子区Hap-6A-A(-593A和-739G)和Hap-6A-G(-593G和-739A)等位变异,同时利用桑格测序和Hap-6A-P1/P2分子标记验证HRM的分析结果。结果表明,HRM技术能够准确、高效的检测TaGW2-6A基因的等位变异。在316份材料中,检测到61份T碱基插入等位变异材料(命名为TT基因型)和255份无T碱基插入的等位变异材料(命名为tt基因型);其中,189份为Hap-6A-A单倍型材料,127份为Hap-6A-G单倍型材料。     

大豆SVP基因进化分析及调控开花功能研究

SVP(SHORT VEGETATIVE PHASE)基因是MADS-box家族一员，它通过介导不同开花途径调控下游基因表达，从而影响植物开花。本研究主要探究大豆SVP基因是否参与调控开花，为进一步深入解析大豆SVP基因的主要功能和调控机制提供依据。本研究利用同源比对与进化树分析鉴定出大豆SVP基因GmSVP01和GmSVP02,利用定量PCR检测GmSVP01和GmSVP02基因的表达模式以及不同生长发育时期的转录水平变化，通过拟南芥回补实验验证GmSVP01和GmSVP02基因调控开花的功能，并利用已发表的424份大豆自然群体材料的重测序数据对大豆SVP基因进行单倍型分析。结果表明：GmSVP01和GmSVP02两个基因主要在大豆营养生长阶段表达，且在顶芽和侧芽中的表达量较高，暗示其可能与组织分化及调控开花期的功能有关。长日照条件下的转基因拟南芥表型分析表明大豆SVP基因能够回补拟南芥svp突变体的早花表型，证明大豆GmSVP01和GmSVP02基因具有调控开花的功能，且与拟南芥SVP基因功能相似。单倍型分析表明GmSVP01和GmSVP02在大豆的进化过程中受到的选择程度不同。综...     

大豆TOE基因的进化分析及开花调控功能解析

为了进一步解析大豆中重要植物开花和花器官发育调控转录因子AP2的编码基因TOE的进化规律及其对开花功能的调控作用,为大豆TOE基因的功能解析和大豆纬度适应性研究提供基础,本研究利用生物信息学手段对大豆TOE基因进行聚类分析、序列特征分析、染色体区段共线性分析和组织特异性表达分析,预测关键开花基因启动子区段AP2结合位点,并验证不同单倍型大豆开花时间.结果 显示:从PlantTFDB数据库检索到12个大豆TOE基因,GmTOE6b(Glyma.02G087400)为新发现的大豆TOE基因.GmTOE6a和GmTOE6b均只有1个AP2结构域,其余大豆TOE基因均有两个AP2结构域.6个大豆TOE基因与拟南芥TOE1基因聚为一类;2个与拟南芥TOE2基因聚为一类;4个与拟南芥TOE3、AP2聚为一类.12个大豆TOE基因都有且仅有1个miR172靶位点,且该靶位点序列与拟南芥TOE的miR172靶位点序列高度一致.染色体区段共线性分析显示,大豆12个TOE基因按起源方式可以分为3类,6个随大豆基因组复制而产生;4个起源于大豆物种形成之前且与拟南芥TOE基因有共同祖先;2个起源于大豆物种形成之前且与拟南芥TOE基因无共同祖先.大豆开花关键基因GmFT2a和GmFT5a启动子序列中均含有多个AP2结合位点,GmTOE4b和GmTOE5b两个基因均可影响大豆的开花时间.研究结果说明大豆中12个TOE基因极有可能均是miR172的靶基因,虽然其编码蛋白的氨基酸组成非常相似,但它们的进化规律和组织特异性表达规律存在不同,它们在进化过程中可能存在功能分化.GmTOE4b和GmTOE5b可能通过结合GmFT2a和GmFT5a启动子上的顺式元件来调控其基因转录,从而调控开花.     

玉米耐盐基因ZmHKT1的序列变异分析

HKT(High-affinity potassium transporter,高亲和性钾转运蛋白)基因所编码的蛋白能起到维持植物体内的Na+/K+平衡的作用。在作物中HKT蛋白主要通过排出叶片中的Na+,从而提高植物耐盐性。对54份玉米自交系材料的Zm HKT1基因及上游序列进行多态性分析。结果表明,在3 784 bp的序列中,共有194个SNP和32个In Del。大部分变异集中在基因上游序列和内含子区,编码区的变异相对较少,说明编码区在进化和人工选择中承受了更大的选择压力。根据序列变异情况可将54份玉米自交系材料划分为15个单倍型,上游序列主要存在3种单倍型,而基因序列存在9种单倍型。遗传重组和连锁不平衡分析发现,全长序列只有3次重组事件发生,上游序列存在着非常强的连锁不平衡。     

不同土壤水分条件对大豆产量的影响

通过盆栽条件下对土壤水分设置 5个水平 ,分别对大豆营养生长期、花期、荚期和鼓粒期 4个关键生育期进行水分控制 ,研究对大豆子粒产量的影响。试验结果为 :营养生长期干旱可减产19.4 2 % - 2 1.11% ,涝灾可减产 6 .97% ;花期干旱可减产 17.70 % - 2 5 .92 % ,涝灾可减产 14 .91% ;荚期干旱可减产 2 3.77% - 33.89% ,涝灾可减产 13.70 % ;鼓粒期干旱可减产 12 .2 5 % - 40 .6 1% ,涝灾可减产 10 .10 %。同一水分条件对不同生育期进行处理结果是 :各个生育期进行“特涝”处理 ,其子粒减产程度没有差异 ;在干旱条件 ,不同生育期处理产量损失大小结果为 :荚期 >花期 >营养生长期 >鼓粒期。     

不同结荚习性大豆各生育阶段干物质积累动态的研究

通过对不同结荚习性大豆品种各生育阶段干物质积累动态的研究表明:在生育期相近的品种中,无限型大豆的特点是:苗期根系发达,开花期较早,结荚快,开花结荚期长,干物质积累与产量形成的重要时期为R2-R5阶段;有限型及亚有限型大豆的特点是:开花较晚(尤其是有限型),开花的前中期结荚缓慢,干物质积累和产量形成的重要时期为R3-R6阶段,其中以R5-R6期为最重要。在高产栽培中,无限型品种应重点促进其初花后10~30 d期间的生长发育,而有限及亚有限型品种则应重点促进其初花后20~40 d期间的生长发育,这样会对提高大豆的产量起到最佳的效果。     

高产春大豆干物质积累与花荚形成的关系研究

为探明高产春大豆花荚期干物质积累与花荚形成的关系,田间随机区组排列法研究10个高产大豆品种(系)的花期、花荚期干物质增量分别与开花数、成荚数、产量的关系。结果表明,产量在4 527.4～5 734.2 kg·hm^-2的范围内,花期干物质增量与产量相关不显著,花荚期干物质增量与产量呈极显著正相关,总花数、总荚数均与产量呈显著正相关;花期干物质增量与开花数呈二次曲线关系,Y_1=-0.050 3X■+42.285X_1-5 312.2,R^2=0.673 9~*;花荚期的干物质增量与成荚数呈线性关系,Y_2=0.090 4X_5+419.47,R^2=0.719 4^**;开花期叶片干物质增量与开花数呈二次曲线关系,花荚期茎秆、叶片、叶柄干物质增量与成荚数均呈二次曲线关系。花期和花荚期过少或过多茎叶干物质积累量均不利于花、荚形成。花期茎叶稳健生长,荚期荚快速生长有利于增加开花数、成荚数。在花期、花荚期地上部干物质增量分别为4 373,7 801 kg·hm^-2、荚干重占33.8%,总花数为3 773.3×10~4朵·hm^-2、总荚数为1 127.3×10~4个·hm^-2,产量可达5 734.2 kg·hm^-2,其干物质成花效率、成荚效率依次为8.63朵·g^-1、1.45个·g^-1。     

早晚熟夏大豆品种花荚形成的比较

通过对１７个有限、亚有限型夏大豆品种的研究结果,鼓粒前的花荚期长短是选择夏大豆品种生育期长短的重要因素。不同熟期类型品种间生殖器官发育规律存在差异,早熟品种较晚熟品种花、荚形成发育快、时间短、脱落也快。当早熟品种生育重心进入鼓粒前的中、大荚形成发育过程中（相当于Ｒ４阶段）时,晚熟品种的相对时期还处在花和幼小英     

水钾耦合对大豆光合特性及其产物积累运转的影响

盆栽条件下,研究了不同生育时期水钾耦合对大豆光合特性及水分利用效率的影响,并对光合速率与各器官干物重进行相关分析。结果表明：苗期与花期控水时,土壤水分及水钾互作极显著影响光合速率（Pn）;结荚期控水时,水分极显著影响Pn。花期与荚期控水后测定的Pn要高于苗期的Pn。水钾耦合对光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）的影响趋势相似,即水分效应要优于钾肥,且一般而言同一钾肥水平下,土壤水分的影响表现为：W4>W3、W5>W2>W1。只有当土壤水分供应适宜（W3）时,钾肥的施用提高了植株的Pn、Tr和Gs。水分对植株水分利用效率（WUE）的影响要优于钾肥,且水分为正效应。苗期及开花期控水条件下,植株的Pn与根、茎、叶干物重呈极显著正相关（p<0.01）,且Pn与各器官的相关程度表现为茎>叶>根;结荚期植株Pn与根、茎、叶干物重仍呈极显著正相关（p<0.01）,与荚粒干物重呈显著正相关（p<0.05）。     

花生CONSTANS-Like（COL）家族基因的克隆与表达分析

开花是植物从营养生长到生殖生长的重要过程，CONSTANS-Like（COL）基因是植物光周期诱导开花途径中的关键转录因子，但是在花生中的具体功能尚不清楚。本研究通过生物信息学的方法对花生COL 基因家族成员序列特征、系统进化关系、基因结构、保守结构域及表达模式进行分析，最终克隆了17个AhCOL 基因（AhCOL1-Ah⁃COL17）。花生17个AhCOL 基因氨基酸长度范围为327aa~617aa，等电点（pI）均小于7，在蛋白质序列的氮端与碳端 均含有保守的BBX和CCT结构域。此外，不同组织中的基因表达模式分析，表明多数AhCOL 基因在叶片中的表达量显著高于其他组织。不同时期的表达量分析表明多数AhCOL 基因的表达量从苗期到开花期呈现递增。本研究为研究花生AhCOL 基因的潜在功能奠定了重要基础。     

利用注射叶片法快速鉴定大豆GmCRY1和GmCRY2基因功能

将大豆隐花色素基因GmCRY1、GmCRY2构建在N端含有绿色荧光蛋白(GFP)的pEGAD载体上,并转化农杆菌EHA105菌株.将含有上述基因的EHA105菌液分别注射到大豆单叶及复叶叶片中,观察长日条件下(16 h光照/8h黑暗)和短日条件下(8h光照/16 h黑暗)注射植株的开花时间.结果叶片注射含GmCRY1基...     

长期定位施肥玉米生育期内微生物量碳、氮和微生物数量的动态变化

对吉林省公主岭市国家黑土肥力和肥料效益长期定位试验(2014年土样)进行测定和分析,探讨长期定位施肥条件下黑土中微生物量碳、氮和微生物数量在玉米生育期内的动态变化。结果表明,长期不同定位施肥处理黑土中微生物量碳、氮在玉米生育期内呈大致相同的变化规律,从苗期至拔节期下降,拔节期至开花期上升并达到峰值,开花期至收获期下降。微生物数量在苗期至拔节期变化不明显,开花期微生物数量急剧上升,达到峰值,开花期至灌浆期明显下降,并趋于稳定。黑土中微生物量碳、氮和微生物数量在玉米生育期内的动态变化表现出较好的一致性,长期不同定位施肥处理之间相比,有机无机配施、秸秆还田、玉米与大豆轮作等施肥措施可提高土壤中微生物量碳、氮含量和微生物数量。     

Photoperiod sensitivity after flowering and seed number determination in indeterminate soybean cultivars

Seed and pod numbers are the main yield components in soybean (Glycine max (L.) Merrill). They are related to canopy photosynthesis during a critical period, occurring between the R1 (beginning of flowering) and R6 (full seed) stages. We investigated the relationship between the duration of the critical period and the number of seeds produced. Response to photoperiod during post-flowering stages was evaluated in indeterminate soybean cultivars from maturity groups (MG) IV and V. The study was conducted under field conditions with two sowing dates (normal and late). Plants were grown under natural photoperiod throughout the experiment or exposed, from the R3 stage (beginning pod) onwards, to artificially extended regimes of 2 h longer than natural daylength. Duration of the R3–R6 period increased in response to the extension of photoperiod, and cultivars of MG V exhibited a stronger sensitivity to photoperiod than those of MG IV. Exposure to long photoperiods promoted node production, mainly in branches, and increased node fertility. Within each sowing date, the increased duration of R3–R6 under longer photoperiods was corresponded with increments in pod and seed number. Seed number was related to the duration of R3–R6, particularly when the length of the period was corrected for temperature differences between treatments. Seed number was also related to the integral of solar radiation during R3–R6. The possibility of using sensitivity to photoperiod after flowering as a criterion for increasing yields through increasing seed number are discussed.