卡那霉素在小麦愈伤组织遗传转化中的应用

为建立利用卡那霉素筛选的小麦遗传转化的有效体系,采用不同浓度的卡那霉素对小麦品种的幼胚愈伤组织进行处理,系统地研究了不同品种、不同愈伤组织诱导培养基、不同诱导培养时间下愈伤组织对卡那霉素筛选的反应。结果表明,不同小麦品种的愈伤组织对卡那霉素的抗性存在显著差异;同一品种不同培养条件下产生的愈伤组织对卡那霉素的反应存在显著差异;小麦品种河农827在N培养基上诱导培养14d得到的愈伤组织在含有15mg.L-1卡那霉素的分化培养基上筛选,效果较好。基因枪介导转化河农827的愈伤组织,用卡那霉素筛选得到的抗性再生苗经PCR检测,检测出12.5%的阳性株。     

农杆菌浸花对小麦结实及种子萌发和幼苗生长发育的影响

为了明确农杆菌浸花处理对小麦结实及后代种子萌发的影响,用小麦品种郑麦9023、西农889和西农979进行了不同浓度农杆菌茵液的浸花处理.结果表明,小麦基因型和农杆菌菌液浓度对小麦结实率、千粒重、种子发芽率、幼苗高度、幼苗鲜重、幼苗干重、幼苗根长、叶绿素含量、MDA含量、POD、SOD活性及卡那霉素抗性苗率影响的互作效应不显著;随着农杆菌菌液浓度的增加,不同小麦品种的结实率、种子发芽率、幼苗高度、幼苗鲜重、幼苗干重、幼苗根长、叶绿素含量、POD及SOD活性呈降低趋势;MDA含量和卡那霉素抗性苗率总体随着农杆茵茵液浓度的增加而增加;小麦品种对农杆茵的反应存在一定基因型差异.综合分析农杆菌对小麦结实和种子萌发的影响及卡那霉素抗性苗率,农杆菌浸花处理的使用浓度在1.0～1.5 OD范围可能较为适宜.     

利用卡那霉素“浸种法”准确筛选转基因小麦种子的方法研究

为了确定利用卡那霉素“浸种法”筛选转基因小麦后代种子的准确方法,以冬小麦种子为试材,探讨了卡那霉素溶液体积、浓度及种子粒数对筛选结果的影响。结果表明,卡那霉素溶液体积、小麦种子的粒数对筛选结果的影响与卡那霉素浓度同等重要。在卡那霉素浓度为60～180 mg·L^-1的范围内,以“单粒分享量”（单粒分享量=卡那霉素浓度×溶液体积/种子粒数）为筛选标准,能有效地对小麦种子进行筛选。利用此方法,我们对小麦金禾9123转基因后代7个株系的412个籽粒进行卡那霉素溶液筛选,获得84株抗性苗,经PCR检测,76株为阳性,卡那霉素筛选正确率达90.5%;同时以7个不同遗传背景的普通小麦品种也验证了此选择方法的可靠性。     

转抗除草剂基因小麦植株的筛选方法研究

为了降低小麦转bar基因时产生较高比例的假阳性植株,采用测定T0代转基因植株叶片释放NH4 浓度和对T1代植株喷施Basta除草剂等辅助筛选方法,建立了简便有效的转bar基因小麦筛选体系。研究结果表明,2叶期和5叶期叶片释放的NH4 浓度与bar基因PCR检测结果呈极显著相关,相关系数分别为0.86和0.75。对391株T0代再生植株进行叶片释放NH4 浓度测定,筛选到34株转基因植株,其中27株为bar基因的PCR检测所证实。用100 mg/L Basta除草剂对381株T0代植株的后代(3 800余株)进行喷施筛选,根据后代抗性分离筛选到13株T0代阳性植株,与PCR检测结果吻合度达到100%。这两种方法可用于以bar基因为选择标记基因的转基因植株的筛选。     

基因型和2,4 D浓度对小麦不同外植体离体培养特性的影响

为了探讨不同基因型、不同外植体和不同培养条件对小麦愈伤组织诱导、分化及再生的影响,以小偃22、西农1376、西农1012和西农1013为材料,对各小麦品种(系)的幼穗、花药、幼胚和成熟胚组织的培养特性及影响因素进行了研究.结果表明,愈伤组织的诱导和再生与外植体类型、基因型和培养条件密切相关.以幼穗和花药为材料,西农1376平均出愈率均最高,达98.97％和3.85％,成苗率和花培效率均值亦最高,达12.83％和2.39％;以幼胚为材料,西农1376平均出愈率也最高,达99.27％,西农1012平均成苗率最高,达51.03％;以成熟胚为材料,小偃22平均出愈率最高,达93.22％,西农1376平均成苗率达19.78％.离体培养条件下,不同小麦品种(系)的4种外植体愈伤诱导和分化率与2,4-D浓度密切相关,1.0～3.0 mg·L-1 2,4D浓度能较好地诱导4种离体组织愈伤的产生及分化.不同基因型和同一基因型的不同外植体在2,4-D最佳诱导浓度上也有差异.供试小麦4种离体组织培养再生特性比较表明,离体幼胚培养再生效率最高,成熟胚次之,幼穗最差.     

转基因棉花室内种质筛选新方法研究

为进一步改进转基因棉花室内筛选系统,使用5000mg·L^-1浓度卡那霉素分别对转Bt基因棉花和非转基因棉花品种新陆早33的种子进行卡那霉素影响侧根生成的实验研究,经过卡那霉素溶液处理的棉花种子在基质中培养5d后进行数据统计,然后分别提取生成和不生成侧根的棉花幼苗子叶DNA,进一步经聚合酶链式反应（PCR）鉴定确认。结果表明：用5000mg·L’的卡那霉素对2个品种进行筛选时,Bt棉89％有侧根形成,而新陆早33仅2％有侧根发生。PCR鉴定结果也显示有侧根生成的棉花幼苗具有卡那霉素抗性基因NPTII和抗虫基因Bt。实验结果-9预期结果一致,所以这种筛选新方法可以作为有效快捷的转基因棉花室内筛选方案。     

小麦新型化学杂交剂的筛选及其诱导败育后小麦的农艺性状

为了拓展小麦化控两系途径的药剂种类,降低小麦杂交种制种成本,利用西农1376(浅蜡质材料)和矮抗58(厚蜡质材料)研究了23种化学药剂诱导小麦雄性不育的效果以及对植株表型性状的影响。结果表明,各药剂诱导小麦花粉败育效果差异较大,Feek’s 8.5时期,XN-1药剂可诱导西农1376和矮抗58植株群体雄性不育率达98%以上,且植株表型及雌蕊发育正常,仅株高降低约5cm,饱和授粉后结实率正常,并能获得正常杂交种子。在银川和西宁对新筛选的小麦化学杂交剂XN-1的药效研究表明,XN-1可诱导春小麦品种银川P、银川Q和西宁P、西宁Q产生98%以上的雄性不育率,除株高降低约5~10cm外,其他株型指标不受影响。表明XN-1具有优良小麦化学杂交剂的特点和大面积应用于小麦杂种优势利用研究的潜力。     

花粉管通道法介导小麦抗病相关基因的转化和抗锈性鉴定

为了筛选小麦的新抗病基因,进而培育抗病种质材料,以小麦品种小偃22、小偃6和西农1376为受体,利用花粉管通道法将防御素基因alfAFP、脂质转运蛋白基因LTP和抗菌肽基因spCEMA转入栽培品种中,并对转基因植株进行了目的基因和bar基因的PCR鉴定,获得了转化alfAFP基因和LTP基因的转基因后代,总体转化率为0.135％.对转基因后代进行的条锈病抗性鉴定,发现alfAFP基因对小麦抗病性提高有一定的作用.     

转基因生物新品种培育科技重大专项（2008ZX 080022003）；西北农林科技大学基本科研业务费专项资金（CX200903）；国家“863”计划项目（2011AA100501）。

为了明确农杆菌侵染普通小麦大龄幼胚对幼苗再生及生长发育的影响,以普通小麦基因型小偃22、西农1376、西农889为主区,农杆菌菌液浓度(OD600值分别为0、0.5、1.0、1.5)为副区,采用裂区设计,对农杆菌侵染大龄幼胚后幼苗再生及生长发育相关性状进行了测定。结果表明,不同小麦基因型对农杆菌侵染的敏感程度不同。不同浓度农杆菌侵染小麦大龄幼胚后,初期幼苗再生成苗率、鲜重、株高和根长并未随菌液浓度变化而变化;在幼苗生长发育过程中,随着农杆菌菌液浓度的提高,小麦幼苗叶绿素含量和SOD活性呈下降趋势,而幼苗POD活性、CAT活性和MDA含量呈上升趋势,且当菌液浓度大于等于1.0(OD600)时与对照呈现显著差异。综合农杆菌对再生幼苗生理生化指标的影响,认为当农杆菌菌液浓度达到1.0(OD600值)以上时将对幼苗的生长发育造成严重伤害。     

花生胚小叶对卡那霉素的敏感性研究

卡那霉素是植物遗传转化中常用的一种筛选剂。研究花生胚小叶对卡那霉素的敏感性,对建立利用卡那霉素筛选花生遗传转化的有效体系具有重要意义。以3个不同基因型花生弗落蔓生、麻油1-1和濮花23号为试验材料,通过计算胚小叶黄化率、丛生芽诱导率和生根数等,并观察外植体的生长状态,研究不同浓度卡那霉素对胚小叶生长发育、丛生芽分化和丛生芽生根阶段的影响,以期确定3个品种胚小叶各个分化阶段的适宜筛选浓度。结果表明,不同基因型花生对卡那霉素的敏感性不同,弗落蔓生、麻油1-1和濮花23号胚小叶丛生芽分化筛选浓度依次为:150mg/L、100mg/L和50mg/L;丛生芽生根筛选浓度分别为:弗落蔓生20mg/L、麻油1-1 20mg/L和濮花23号10mg/L。本研究筛选到不同品种胚小叶丛生芽分化和丛生芽生根阶段的适宜卡那霉素浓度,为以花生胚小叶为外植体的花生遗传转化阳性植株的筛选奠定了基础。     

种植方式对关中灌区冬小麦冠层光合及产量性状的影响

为优化配置关中灌区冬小麦种植方式,以小偃22、周麦18和西农805为试验材料,采用二因素随机区组设计,研究宽窄行(B1,30cm+16cm)和等行距(B0,23cm+23cm)种植方式对关中灌区小麦冠层光合及产量性状的影响。结果表明,与B0相比,B1处理对各小麦品种均有增产效果,其中,小偃22和西农805达到显著水平。B1较B0处理,各品种的有效穗数显著提高,小偃22的穗粒数下降不显著,西农805的千粒重显著增加;各品种灌浆期LI显著提高,小偃22和西农805灌浆期的LAI显著提高;小偃22在灌浆前期与灌浆后期的光合指数、周麦18灌浆后期的光合指数显著升高;西农805灌浆前期的光合指数显著降低,而灌浆后期显著升高;小偃22的花前贮藏物质转运量及其对籽粒的贡献率显著提高,西农805花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率和西农805的经济系数显著提高,周麦18受种植方式影响较小。综上所述,B1处理能够进一步发挥小偃22和西农805在冠层光截获、同化物质生产、干物质积累与转运、产量构成要素等方面的品种性状优势,从而实现增产。     

三个小麦新品种不同生育阶段抗旱性的综合评价

为了解三个小麦新品种西农538、西农556和西农558的抗旱性,以抗旱性不同的三个生产上大面积推广的小麦品种晋麦47、小偃22和西农979为对照,在大田自然干旱和人工灌水条件下,分别测定和分析了不同生育时期与抗旱有关的小麦生理指标(SOD活性、POD活性、CAT活性、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、叶绿素含量、相对电导率、相对含水量)及农艺性状(株高、小穗数、穗粒数、穗下节长、穗长、单穗粒重、千粒重、小区产量),并运用主成分分析、隶属函数和聚类分析方法对六个品种的抗旱性进行综合评价。结果表明,干旱条件下,不同单项指标对小麦品种抗旱性的反映存在差异,不同指标间存在不同程度的相关性。通过主成分分析,在拔节期、抽穗期和灌浆期,将9个生理指标和株高转换为3个相互独立的综合指标;在成熟期,将9个农艺性状指标转换为2个相互独立的综合指标,四个时期的累计贡献率依次达到了93.67%、87.16%、92.29%和89.56%。通过对这四个时期的抗旱性综合评价值(D值)进行聚类分析,可将6个小麦品种分为三类,其中西农538与晋麦47属于强抗旱型品种,西农558与小偃22属于中等抗旱型品种,西农556与西农979属于弱抗旱型品种。     

花后高温胁迫对小麦灌浆特性及产量的影响

为了解小麦灌浆特性对花后高温胁迫的响应,选用西农979、洛旱2号、西农2208、新麦11、郑麦366和兰考矮早8等6个品种,于2016-2018年以自然条件为对照(CK),分析了花后高温胁迫(搭棚增温)后小麦灌浆进程、千粒重和产量的变化。结果表明,小麦粒重主要由灌浆持续时间和灌浆速率决定,不同小麦品种对花后高温胁迫的响应模式不同。西农979、洛旱2号在高温胁迫下,灌浆快增期的平均灌浆速率有所提高,但灌浆持续时间显著降低,导致粒重显著下降,且两年度的千粒重热感指数和产量热感指数均大于1,属于不抗高温型品种;新麦11、郑麦366和兰考矮早8经高温胁迫后,灌浆持续时间变化幅度不大,平均灌浆速率分别降低了0.05、0.09和0.06g·d^-1,千粒重分别降低了2.00、1.45和1.56g,但高温胁迫下粒重与CK无显著差异,且郑麦366和兰考矮早8的千粒重热感指数和产量热感指数在两个年度均小于0.9,属于抗高温型品种。     

赤霉素与小麦生理型雄性不育的关系

为探究赤霉素与小麦生理型雄性不育的关系,以新型小麦化学杀雄剂SQ-1作为诱导剂,西农1376为材料,构建了西农1376不育和可育生理系,通过扫描电镜、荧光定量PCR、气相质谱等技术,研究了小孢子花粉形态、TaGAMYB和CYP709C1基因表达、硬脂酸和赤霉素含量和花粉育性。结果表明,化学杀雄剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系花粉粒畸形,TaGAMYB和CYP709C1基因表达量显著下降,硬脂酸含量显著上升,赤霉素含量显著低于可育系。赤霉素对雄性不育系的育性有一定逆转效应。     

黄淮麦区部分骨干品种重要基因等位类型分析及全基因组优异位点挖掘

为了从分子水平上了解黄淮麦区部分骨干品种(尤其是西农系列品种)的春化和光周期特性、矮秆基因、抗赤霉病基因类型及全基因组优异位点的分布,以西农979、西农511等近年黄淮麦区主栽小麦品种(共64份)为材料,采用分子标记及小麦35K芯片对供试品种进行检测。结果表明,13份材料含有显性春化基因 Vrn-D1(20.3%),3份材料含有显性基因 Vrn-B1(4.7%),未检测到显性基因 Vrn-A1和 Vrn-B3;除中国春和宁春45外,其余62份材料均含光周期不敏感基因 Ppd-D1a;9份材料携带矮秆基因 Rht-B1b,28份材料携带矮秆基因 Rht-D1b,35份材料携带矮秆基因 Rht8;15份材料同时含有 Rht-D1b和 Rht8;苏麦3号和兰考198含抗赤霉病基因位点 Fhb1。芯片检测结果发现,西农系列品种亲缘关系较近,共含有1 049个特异SNP,集中在2A和6B染色体上,这些位点可能是决定西农系列品种区别于其他品种的重要遗传位点;所有参试材料共含有1445个相同的SNP位点,集中在2D和3B染色体上。     

化学调控剂对冬小麦光合特性及产量的影响

为给化学调控剂在高产栽培中的应用提供依据,采用裂区试验设计,以小麦品种(系)西农39、普冰143和普冰476为材料,以清水为对照(CK),在拔节期和孕穗期分别喷施250mg.L-1多效唑(MET)和150mg.L-1水杨酸(SA),分析了化学调控剂处理后冬小麦旗叶光合特性和产量的变化。结果表明,喷施MET显著提高了西农39和普冰143的旗叶光合速率和叶绿素含量,并显著提高了三个品种的产量、穗数和穗粒数;喷施SA显著提高了普冰476的光合速率和叶绿素含量,也显著提高了普冰143的光合速率,且SA处理均显著增加了三个品种(系)的产量、穗数和千粒重,对穗粒数无显著影响。喷施MET和SA对冬小麦功能叶片蒸腾速率和气孔导度也有影响,且提高了冬小麦的抗旱能力,其中喷施SA的效果较为显著。