人工合成甘蓝型油菜及其亲本的甲基化变异模式分析

甘蓝型油菜作为多倍体起源和发生的历史较短, 遗传背景较为狭窄, 人工合成甘蓝型油菜可作为植物多倍化研究的优选模型, 本文以人工合成的甘蓝型油菜为材料, 通过HPLC分析发现白菜型油菜和甘蓝的甲基化率分别为8.33%和15.88%, 2个杂种株系的全基因组甲基化水平介于双亲之间(分别为10.29%和12.83%)。MSAP分析发现杂种F₁代及其亲本的甲基化水平存在明显差异(白菜型油菜<杂种F₁<甘蓝), 杂种F1代的甲基化变异(23.71%)中来自A、C基因组的变异分别占6.60%和10.16%。MSAP差异性条带的序列分析发现多倍化过程中与甲基化变化相关的基因参与了多种生物学过程, 且差异甲基化基因在人工合成甘蓝型油菜及其亲本间的表达差异与甲基化修饰模式是一致的。本研究为了解甘蓝型油菜多倍化过程中发生的表观变异奠定了基础。     

PEG胁迫对六倍体小黑麦幼苗SOD POD活性及MDA含量的影响

为了解水分胁迫对小黑麦叶片保护酶活性及膜脂过氧化作用的影响,以10个抗旱性不同的六倍体小黑麦为材料,用20%PEG-6000模拟干旱胁迫,研究了不同抗旱性小黑麦品种SOD,POD活性及MDA含量对水分胁迫的反应。结果表明,各品种SOD,POD活性及MDA含量均显著高于对照,但是不同品种增加幅度明显不同。其中, SOD活性胁迫系数依次为S4＞S2＞S7＞S8＞S6＞S9＞S10＞S1＞S5＞S3, 最大是品种S4（Prego）为7.48; POD活性胁迫系数依次为S2＞S9＞S6＞S4＞S8＞S7＞S5＞S10＞S1＞S3,最大是S2（Fidelio）为3.19;而MDA含量胁迫系数依次为S3＞S10＞S1＞S5＞S8＞S2＞S7＞S6＞S9＞S4,最大是S3（Tewo）为4.71, 推断在所有品种中,Prego的抗旱性最强,而Tewo抗旱性则较弱。     

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200 mmol 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+200 mmol L~(-1)甘露醇,处理24 d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(P0.05), SOD、POD、CAT活性和Pro、MDA含量均显著增加(P0.05),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。     

PEG胁迫下油菜种子萌发期生理及基因表达研究

油菜是我国重要的油料作物之一,油菜生产对我国食用油供给安全和国民经济发展有着举足轻重的影响。随着全球气候剧变,干旱胁迫已成为制约我国农业发展的重要因素之一,给油菜生产带来严重损失。因此,研究甘蓝型油菜干旱应答的机制,提高甘蓝型油菜的抗旱性有着十分重要的意义。本研究对甘蓝型油菜与白芥种间杂交的3个后代株系和扬油6号(Y6)种子萌发期的抗旱性进行了鉴定,研究了15%PEG(polyethylene glycol)模拟干旱胁迫条件下4个株系的形态变化、生理生化指标以及抗氧化酶系统基因表达情况,发现在15%PEG模拟干旱胁迫的条件下,与对照(Y6)相比,杂种后代株系种子萌发期的根长及苗高受抑制程度弱于对照,丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量显著高于对照,部分后代株系的活性氧类物质积累显著低于对照,部分抗氧化酶基因在杂种后代中的表达量显著高于在Y6中的表达量,说明杂种后代可能从亲本白芥中继承了抗旱性较强的特点。     

‘张杂谷3号’对PEG模拟干旱的生理响应

旨在研究杂交谷子品种‘张杂谷3号’对干旱的生理响应特征及其抗旱性强度,为拓展中国旱作区农业发展途径及杂交谷子在旱作农业生产体系中的推广提供支持。利用不同浓度PEG-6000溶液模拟干旱胁迫,比较了‘张杂谷3号’、亲本1、亲本2和常规种‘8311’共4种谷子幼苗叶片叶绿素、游离脯氨酸、丙二醛(MDA)和超氧化物歧化酶(SOD)等生理生化指标对不同程度模拟干旱的响应特征。不同浓度PEG渗透胁迫的模拟干旱导致4种谷子材料幼苗叶片的叶绿素含量均明显下降,‘张杂谷3号’降幅最小;不同胁迫处理下4种幼苗叶片的游离脯氨酸随胁迫程度急剧上升;不同胁迫下,4种材料幼苗叶片内的MDA含量均有不同程度的增加,其中‘张杂谷3号’增幅最小;4种幼苗的SOD活性随胁迫加剧呈上升趋势,20%和30%PEG胁迫下,SOD活性均快速上升,其中‘张杂谷3号’上升幅度最大。4种材料在干旱胁迫下的适应能力存在差异,‘张杂谷3号’的耐旱性最强,常规谷子‘8311’次之,亲本2最差。     

干旱和盐胁迫对花生渗透调节和抗氧化酶活性的影响

为明确干旱和盐胁迫对花生生长发育及衰老特性的影响,以花生品种花育25为试验材料,采用盆栽试验探究了开花期干旱和盐胁迫对花生叶片中渗透调节物质含量及抗氧化酶活性的影响。结果表明,干旱处理(D)、盐胁迫处理(S)和旱盐共同胁迫处理(DS)均增加了叶片中可溶性蛋白质、可溶性糖、游离氨基酸、脯氨酸、O_2~(-·)、MDA的含量。S处理和DS处理降低了叶片中SOD、POD、CAT活性,且随着胁迫时间的延长而持续降低;而D处理使叶片中SOD、CAT活性有所提高。复水10 d后,D处理叶片中的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、游离氨基酸、O_2~(-·)、MDA的含量较复水前下降,除可溶性蛋白外,D处理叶片SOD、POD活性和上述指标与CK差异不显著,但DS处理叶片中的SOD、POD、CAT活性、O_2~(-·)、MDA含量与S处理均差异显著。收获期,D处理单株产量和出仁率与CK差异不显著,但DS处理的单株产量和出仁率与S处理差异显著。分析DAT9的数据得出:干旱和盐胁迫对叶片可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸和脯氨酸含量无显著的交互作用,但对SOD、POD、CAT活性和O_2~(-·)、MDA含量存在显著的交互作用,旱盐互作抑制了SOD、POD、CAT活性,加剧了对植物细胞膜的过氧化作用,MDA含量增加,最终降低了花生产量和出仁率。因此,盐胁迫下种植花生应及时补水,避免开花期干旱,减少盐胁迫、干旱胁迫和旱盐互作对花生的危害。     

干旱胁迫下2种内生真菌对烟草生理生化指标及NAC基因表达的影响

为探究印度梨形孢联合丛枝菌根真菌(AMF)对烟草抗旱性的影响,在温室条件下开展盆栽试验,以云烟87为材料,设立接种无菌水(CC)、印度梨形孢(CP)、AMF(PC)、印度梨形孢和AMF(PP)处理,以自然干旱的方式进行胁迫,测定烟草叶片中脯氨酸(Pro)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)生理生化指标和干旱相关基因NTNAC1和NAC4表达情况。结果表明,印度梨形孢和AMF均能促进烟草地上部分和地下部分生长,且干旱胁迫后褪绿不明显,干旱症状轻微。干旱胁迫7 d后,与CC组相比,CP、PC和PP组烟草叶片中Pro含量显著升高,分别为CC组的1.39,1.59,1.78倍;烟草叶片中SOD和POD活性呈现先升高后降低的趋势,CP、PC和PP组的SOD活性分别是CC组的1.15,1.22,1.33倍,POD活性分别是CC组的1.33,1.46,1.85倍;烟草叶片中MDA含量降低,CP、PC和PP组的MDA含量比CC组分别减少21.98%,23.98%,24.84%;烟草叶片干旱相关基因NTNAC1和NAC4表达上调,CP、PC和PP组NTNAC1基因表达量分别...     

干旱和低磷胁迫对大豆叶保护酶活性的影响

采用水培和盆栽试验法,测定不同程度干旱水平下,不同磷素营养基因型大豆叶片中MDA含量、SOD、CAT和POD活性。结果表明,干旱胁迫能显著增强MDA含量,导致细胞膜伤害加剧。SOD、POD与CAT协同作用,具有减缓MDA积累的作用。干旱胁迫下,磷素能有效地增强SOD、POD和CAT活性,减少MDA积累。     

(芥蓝×羽衣甘蓝)×白菜型油菜人工合成甘蓝型油菜研究初报

以芥蓝和黄籽羽衣甘蓝的杂种 F1 作母本与黄籽白菜型油菜材料杂交.开展了甘蓝与白菜间多变种复合杂交人工合成甘蓝型油菜初步研究.在4个种间杂交组合中,授粉后20天统计,发育子房率在31.5%～60.1%;每100蕾发育胚珠数为 1.1～60.8;借助胚珠培养获得了1个人工合成甘蓝型油菜新材料,其形态上综合了3个亲本的特征.该人工合成甘蓝型油菜自交高度不亲和,蕾期自交结籽也仅 1.8粒/花蕾;与天然甘蓝型油菜杂交表现较高的亲和性,杂交亲和性表现与天然甘蓝型油菜基因型有关.     

三种类型油菜苗期抗旱性综合评价及抗旱指标筛选

探讨三种类型油菜苗期的抗旱性,并筛选抗旱指标,为今后抗旱性品种选育提供参考。以甘蓝型油菜Q2、芥菜型油菜‘新油9号’和白菜型油菜L14为材料,在温室中进行盆栽控水实验,设置正常供水和干旱胁迫处理,测定油菜叶片光合参数、叶绿素荧光参数、抗氧化酶、渗透调节物质等21项生理生化指标,并以各指标的抗旱系数为抗旱性评价指标,在主成分分析的基础上,利用加权隶属函数法对供试油菜品种的抗旱性进行综合评价,然后对各指标在抗旱性评价中的作用进行了比较分析。频次分析表明,三种油菜的光合参数指标(Pn, Gs, Tr, Ci)及离体叶片失水速率对干旱胁迫的反应最为敏感,可用于油菜苗期抗旱性的快速或初步鉴定;主成分分析将21个指标综合成为4个相互独立的综合指标(累计贡献率达92.259%),结合隶属函数分析得到抗旱性综合评价D值,得出三种油菜的抗旱性顺序为:‘新油9号’L14Q2;关联分析表明,水分利用效率、净光合速率、叶绿素荧光参数、离体叶片失水速率、丙二醛与油菜苗期抗旱性密切相关,可作为油菜苗期抗旱评价指标。     

利用异源六倍体(A~rA~rA~nA~nC~nC~n)与甘蓝种间杂交合成甘蓝型油菜的新方法

利用亲本种的遗传变异是改良油菜的重要途径,本研究提出一种利用甘蓝拓宽甘蓝型油菜遗传多样性的新方法。以甘蓝型油菜(AnAnCnCn)品种中双11号为母本,与白菜型油菜(ArAr)品系SWU07杂交,经染色体加倍获得异源六倍体(ArArAnAnCnCn),再与甘蓝(CoCo)杂交,创建出具有亲本种遗传成分的新型甘蓝型油菜(ArAnCnCo)。该六倍体连续3个世代核型稳定,各世代中的自交和自由授粉结实率无显著差异,花粉育性在94.6%～98.8%之间,3个世代自交平均结实率为每角果5.47粒,自由授粉平均结实率为每角果7.93粒;各世代六倍体(ArArAnAnCnCn)与不同类型甘蓝杂交平均结实率分别为每角果0.05、0.04、0.05粒,世代间无显著差异,且六倍体与栽培、野生甘蓝杂交结实性无显著差异,可交配性不受六倍体世代及甘蓝类型的影响。尽管该六倍体与甘蓝可交配性较低,但仍可在田间条件下成功杂交,获得新型甘蓝型油菜(ArAnCnCo),表明以ArArAnAnCnCn六倍体为桥梁与甘蓝杂交,是一种有效导入甘蓝遗传成分、创建新型甘蓝型油菜的新方法。     

甘蓝型油菜NRT1.5和NRT1.8家族基因的生物信息学分析及其对氮-镉胁迫的响应

植物对硝酸盐的吸收和转运需要硝酸盐转运体(nitratetransporters,NRTs)的协助。在拟南芥中,硝酸盐的长途转运及其在根部和地上部的分配,主要受NRT1家族的两个成员NRT1.5和NRT1.8的协同调控,且两者的表达均受到硝酸盐的强烈诱导。本文以AtNRT1.5和AtNRT1.8基因序列为基础序列,采用生物信息学方法鉴定了白菜、甘蓝和甘蓝型油菜中NRT1.5和NRT1.8同源基因,并对基因结构和分子特性、基因拷贝数变异、基因染色体分布、系统进化树、蛋白保守序列比对和跨膜结构域、基因响应低氮和镉胁迫的转录组测序以及基因共表达网络进行了分析。结果表明,白菜、甘蓝及甘蓝型油菜中NRT1.5和NRT1.8蛋白均含有保守的跨膜结构域和保守基序(F-Y-L-A-L-N-LG-S-L),属于MFS (major facilitator superfamily)超家族的小肽转运体PTR (peptide transporter)家族。转录组测序结果表明,甘蓝型油菜低氮处理72 h,根部NRT1.5基因的表达丰度上调而抑制NRT1.8的表达;镉处理条件下,乙烯/茉莉酸-硝酸盐转运体介导的信号途径能够促进NRT1.8表达上调而抑制NRT1.5的表达,从而使更多的硝酸盐从地上部运输到根部,提高植物抗镉胁迫的能力。本研究为进一步了解甘蓝型油菜NRT1.5和NRT1.8家族基因的生物学功能及其对氮-镉胁迫的响应奠定基础,同时为NRT1.5和NRT1.8家族基因在其他物种中的生物信息学研究提供参考。     

甘蓝型油菜开花相关基因的鉴定及进化与表达分析

开花是开花植物繁衍后代的前提,控制开花时间对农作物获得高产稳产具有重要影响。然而,关于甘蓝型油菜基因组水平上开花相关基因的信息报道较少。本研究对甘蓝型油菜开花相关的基因进行了鉴定、特征分析、进化与表达模式分析。结果表明,基因组水平上共鉴定到甘蓝型油菜1173个开花相关基因,这些基因分为9类,且不均匀地分布在染色体上;与白菜(AA,2n=20)和甘蓝(CC,2n=18)相比,甘蓝型油菜(AACC,2n=38)经过自然杂交和染色体加倍后,使开花相关基因的数目显著扩增;选择压力分析表明,糖代谢信号途径的基因比自发途径的开花相关基因受到的选择压力更大;仍有一些开花相关基因在拟南芥和油菜基因组内非常保守。甘蓝型油菜基因数目的扩增和功能分化导致其开花调控机制更加复杂,本研究为油菜开花途径提供更多的信息,也为阐明拟南芥和油菜开花基因的进化关系指明了方向。     

甘蓝型春油菜早花位点加密及位点聚合创建优异早花资源

cqDTFA7a and cqDTFC8, two major effects of early flowering QTL, were identified in the NNDH population of spring Brassica napus, and closely linked markers SSR G1803, InDel IA7-4, and SSR S035 with cqDTFC8 developed in previous studies. In this study, a BC₂F₂ population for early flowering QTL locus cqDTFC8 was constructed, and a closely linked SNP marker was further developed. The early flowering genotypes of one natural resources contained 93 spring B. napus varieties were identified used four closely linked markers with two loci, and selected 3164 and 2216 resources with cqDTFA7a site, 3484 and 2857 resources with cqDTFC8 site. Two site resources were aggregated by site polymerization through reciprocal hybridization. The polymerized DH system was rapidly obtained by microspore culture and maker assisted selection. A hybrid combination was created between polymeric line with good traits and early flowers and the Polima CMS, and the utilization value of the polymeric line was further analyzed by the production test at multiple environments for two consecutive years. cqDTFC8 encryption results showed that this site was located in the SNP11 and SNP12 interval, and separated from SNP11 altogether. The identification results of early flowering genotypes of natural resources showed that there were 50 individuals containing cqDTFA7a locus, with an average initial flowering period of 58.1 days; 16 single plants containing cqDTFC8 locus, with an average flowering period of 58.3 days; and 16 single plants containing two loci, with an average flowering period of 55.2 days, indicating the more early flowering sites containing, the earlier flowering. The results of polymerization showed that the flowering time of the polymerized lines of cqDTFC8 and cqDTFA7a was 2-3 days earlier than that of the single locus parents, among which the polymerized DH18 from 3164 of cqDTFA7a and 3484 of cqDTFC8 was 3 days earlier than that of the parents, and the yield-related traits were better than those of other lines. The combination of DH18 and the Polima CMS 025A was further utilized, and the combination was named TZG18. Yield results of two years and nine environments showed that yield of TZG18 was above 17.5% higher than the Haoyou 11, a local B. rapa variety on the Qinghai-Tibet plateau. Those results indicated that the early flowering site polymeric lines had an obvious advantage over the single locus lines in flowering time, and had an effect on the increasement of rapeseed yield. This study is a preliminary exploration of MAS breeding for early flowering traits of Brassica napus, providing materials support for replacing B.rapa varieties using early maturity Brassica napus varieties in spring rapeseed region, and approaches for gene polymerization breeding technology.     

砷胁迫下甘蓝型油菜苗期根、下胚轴和鲜重的全基因组关联分析

油菜是修复土壤重金属污染的理想作物,为筛选甘蓝型油菜耐砷性的显著关联单核苷酸多态性位点及相关候选基因,本研究以140份不同来源的甘蓝型油菜自交系为材料,测定和利用油菜60KSNP芯片对正常和砷胁迫条件下的相对根长(RRL)、相对下胚轴长(RHL)和相对鲜重(RFW)进行了全基因组关联分析。结果表明,与RRL、RHL和RFW显著关联的SNP位点分别为15、20和35个,单个SNP位点表型贡献率分别介于13.31%～24.39%、18.04%～33.82%和20.19%～25.06%之间;其中在A02、A07和C02染色体上同时存在与RRL、RHL和RFW显著关联的LD区间。基于油菜基因组信息在LD区间内共筛选到61个可能与砷胁迫相关的候选基因,其中PHT3;3、PHT1;9、GST、OTC5、NRAMP1和ZIP12等与重金属吸收和转运相关。实时荧光定量PCR分析结果表明, PHT3;3和PHT1;9是与甘蓝型油菜砷离子吸收转运相关的重要候选基因。本研究结果对于甘蓝型油菜耐砷胁迫机理的研究、性状的改良具有重要参考价值。     

异源表达棉花S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(Gh SAMDC1)基因提高了拟南芥抗盐能力

以转GhSAMDC1基因拟南芥研究了过量表达GhSAMDC1基因对拟南芥幼苗抗盐能力的影响,以及内源多胺、过氧化氢(H2O2)、丙二醛(MDA)、叶绿素含量(Chl)、离子渗透率、抗氧化酶(SOD、CAT、POD)活性和表达量在盐胁迫下的变化。结果表明,过量表达GhSAMDC1基因能够减少拟南芥内源腐胺(Put)含量,增加亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量。盐胁迫下,转基因株系亚精胺合酶(AtSPDS1、AtSPDS2)和精胺合酶(AtSPMS)基因表达量明显高于野生型,Spd和Spm含量进一步增加,H2O2、MDA、Chl以及离子渗透率显著降低;与野生型相比,过氧化物酶(POD)活力无明显差异,但超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活力明显增加,其表达水平与活力变化趋势基本一致。因此,盐胁迫下,GhSAMDC1基因通过提高Spd和Spm合成相关基因的表达,增加了转基因株系Spd和Spm含量,Spd和Spm直接或间接提高抗氧化系统相关酶的活力,通过清除H2O2等活性氧的方式提高拟南芥的抗盐能力。     

密胡杨对Na2SO4环境的生理响应

对杂交树种密胡杨盆栽幼苗进行不同浓度的Na₂SO₄处理,测定其生理指标,以评估其对Na₂SO₄环境的生理适应性。选取1年生密胡杨幼苗,采用盆栽试验,设置0、50、100、150和200 mmol/L Na₂SO₄处理,对密胡杨在不同盐渍环境下生长的生理指标进行测定、分析。与对照相比,50~200 mmol/L的Na₂SO₄溶液处理下,密胡杨幼苗发生了细胞膜脂质过氧化作用（MDA含量增加）,但细胞膜选择透性未被破坏,3种保护酶活性显示不同的变化趋势（SOD活性维持不变,CAT活性先减后增,POD活性增加）,可溶性蛋白和可溶性糖在Na₂SO₄环境下表现复杂的代谢适应。本试验设置的Na₂SO₄处理对密胡杨幼苗未构成胁迫。密胡杨可以适应0~200 mmol/L Na₂SO₄环境,研究结果可为塔里木盆地栽植抗逆性强的密胡杨提供参考。     

冬油菜在陇中旱农区的适应性及抗风蚀效应

为探究不同品种冬油菜在陇中旱农区的适应性及抗风蚀效应，以6种冬油菜(白菜型冬油菜‘HN12PZ16-2’‘、HN12PZ16-65’和‘平试8’，甘蓝型冬油菜‘QL-GAU-201’‘、QL-GAU-196’和‘低(1)-19’)为研究对象，具体分析其在陇中地区的越冬率、防风蚀效应、产量及含油量。结果表明，白菜型油菜由于冬前根冠比显著高于甘蓝型油菜，越冬存活率显著高于甘蓝型油菜，‘HN12PZ16-65’越冬率最高，达88.33%。白菜型油菜由于较高的株高和千粒重，产量和含油量显著高于甘蓝型油菜‘，HN12PZ16-65’产量(2937.00 kg/hm²)和含油量(43.67%)均最高。冬油菜冬前干物质积累量高，提高了农田起动风速，显著降低农田风蚀量，6个冬油菜品种农田土壤风蚀量较露地下降了88.77%～92.79%。因此‘，HN12PZ16-65’在陇中地区有较强的抗旱性，越冬率高，产量和含油量好，适应性好，且具有良好的防风蚀效应，适于陇中旱农区防风蚀越冬栽培。