Logistic方程拟合新疆春小麦灌浆动态

【目的】 研究新疆主栽春小麦品种籽粒灌浆基因型差异。【方法】 用 Logistic方程拟合籽粒生长动态,对该方程求一阶导数,可得籽粒生长速率方程,求得新疆主栽春小麦品种籽粒灌浆主要特征值。【结果】 9个品种籽粒干物质量积累的动态变化呈现"S"型曲线,即动态由慢-快-慢的增长过程。参试品种最终籽粒干物质量整体表现为(23.2±2.87) g/10穗;取样期籽粒干物质量的动态增长量:初花期后14~19 d达到最高,初花期后31~37 d籽粒干物质增长量最低;测算参试品种理论K值整体表现为(24.08±3.12) g/10穗;快速灌浆期整体表现为:初花期后12.60 d进入快速灌浆起始期,初花期后24.94 d到达快速灌浆终止期,灌浆快增期持续天数为12.34 d,到快速灌浆期终止期,籽粒干物质量积累贡献率达到83.56%±7.06%;最大相对灌浆速率(Vm)的整体表现为:(1.40±0.45) g/10穗/d。【结论】 近年来审定的春小麦新品种籽粒灌浆干物质量呈现逐渐增加的趋势,即穗粒重上升趋势;初花期后0~25 d是新疆春小麦籽粒灌浆的关键时期,也是充分利用水肥调配等农艺措施获得高穗粒重的重要时期;新春38号、新春44号、新春6号和新春40号四个品种具有高穗粒重潜力;新春39号、新春6号和新春37号籽粒灌浆快增期短,属相对灌浆速度较快品种,其中新春6号理论k值较高且相对灌浆速度较快,属强势籽粒灌浆品种。     

小偃6号HMW-GS表达动态研究

以小偃 6号为试验材料 ,在其开花至成熟期 ,每隔 2～ 4d采收 1次籽粒 ,提取籽粒中的麦谷蛋白 ,通过十二烷基硫酸钠 -聚丙烯酰胺凝胶电泳 (SDS- PAGE)对高分子质量的麦谷蛋白亚基 (HMW- GS)进行分离。结果表明 :高分子质量麦谷蛋白在籽粒成熟过程中 ,各个亚基大约在花后 12 d开始表达 ,但不同亚基开始表达时期稍有差异 ;在花后 16 d之前 ,各个亚基蛋白的绝对量增长缓慢 ;花后 16 d之后 ,各个亚基蛋白绝对量迅速增加至一稳定值 ,且花后 2 0 d之后各个亚基蛋白的相对含量基本保持不变。     

新疆春小麦籽粒灌浆动态差异

【目的】 研究新疆春小麦主栽品种在4个不同生态区籽粒灌浆动态表现差异。【方法】 在4个不同生态区域内,以新疆8个不同筋力春小麦品种为研究对象,基于灌浆期籽粒干物质量动态变化,利用Logistic方程拟合,计算出一系列籽粒灌浆特征参数,分析新疆主栽春小麦品种不同生态条件下籽粒灌浆动态表现差异。【结果】 8个参试品种理论最高籽粒干物质量(K值)整体表现为(2.861±0.365)g/穗,籽粒终干物质量与K值比整体降幅13.37%~25.26%;参试品种新春40号初花期后13.24 d最早进入快速灌浆起始期,新春46号初花期后15.17 d最晚进入快速灌浆起始期,新春11号(14.66±0.4)d在4个生态区快速灌浆起始期性状表现最稳定;新春6号初花期后25.25 d最快到达快速灌浆终止期,新春26号初花期后29.07 d最晚到达快速灌浆终止期,新春38号(26.86±0.48)d在4个生态区快速灌浆终止期性状表现最稳定;快速灌浆持续期平均表现中,新春6号快速灌浆持续期最短为11.10 d,新春26号快速灌浆持续期最长为14.08 d,新春40号(12.97±0.45) d在4个生态区快速灌浆持续期性状表现最稳定;新春6号最大相对灌浆速率最高0.17 g/(穗·d),出现在初花期后19.51 d;新春11号最大相对灌浆速率最低:0.12 g/(穗·d),出现在初花期后18.27 d;4个生态区快速灌浆起始期与快速灌浆终止期平均表现(初花期后天数):军户<焉耆<额敏<阿勒泰;4个生态区快速灌浆持续期的平均表现(天数):阿勒泰<额敏<焉耆<军户;4个生态区最大灌浆速率(V_m)的平均表现:焉耆(0.11 g/(穗·d))<军户(0.13 g/(穗·d))<额敏(0.15 g/(穗·d))<阿勒泰(0.17 g/(穗·d))。【结论】 参试主栽品种穗粒数平均表现低且整体表现变异幅度大,新疆春小麦品种穗粒数对产量贡献有提升空间;不同籽粒灌浆特征参数因品种特性在不同区域内表现及稳定性都存在一定差异;不同灌浆特征参数变量效应分析表明,快速灌浆起始期和最大灌浆速率地点效应最大,快速灌浆终止期地点×品种效应最大;4个不同生态区,籽粒灌浆特征参数中快速灌浆起始期与快速灌浆终止期整体表现具有一致性,其它灌浆特征参数表现各有差异。     

不同春小麦品种HMW-GS形成及积累动态研究

以3个HMW-GS组成不同的春小麦品种为材料,研究了籽粒形成过程中亚基形成及积累表达规律。结果表明,小麦高分子量麦谷蛋白亚基是在籽粒灌浆过程中逐渐形成的。不同亚基形成时间存在差异,Glu-D1和Glu-B1编码的亚基出现较早（花后12 d左右）,Glu-A1编码的亚基形成较晚（花后15 d左右）。各品种亚基一经形成即在以后的胚乳发育过程中不再消失,表现出很强的遗传稳定性。各亚基在花后15 d之前积累量较少;在花后16-27 d积累量大幅度增长,积累高峰在开花后21 d左右;从花后28 d至小麦完熟期,各亚基的积累量基本保持不变。各品种不同HMW-GS位点亚基积累量为Glu-D1〉Glu-B1〉Glu-A1。     

黑麦籽粒Waxy蛋白亚基的高效分离与鉴定技术体系的构建

【目的】构建用于制备级分离及高效鉴定黑麦籽粒Waxy蛋白亚基的技术体系,为该亚基理化特性的分析、功能的发掘及Waxy种质的快速筛选等提供理论参考。【方法】设计特异引物从灌浆期间的奥地利黑麦籽粒cDNA中克隆获得Waxy,并进行体外表达;利用DuoFlow对籽粒蛋白提取物进行纯化,对峰值收集物、原核表达产物及其Ni柱纯化的重组Waxy蛋白进行SDS-PAGE分离,挖取蛋白条带进行MALDI-TOF质谱鉴定,结合经由基因序列所推导的氨基酸序列,确定回收产物的Waxy蛋白属性;在优化电泳条件的基础上构建针对Waxy蛋白的毛细管电泳体系;同时,利用部分黑麦品种对DuoFlow及CE体系的有效性进行验证。【结果】核苷酸序列分析表明,从奥地利黑麦cDNA中克隆获得一条覆盖Waxy全长的编码序列（GenBank登录号:KF559182）,其理论编码产物约为60 kD;利用DuoFlow Q1阳离子交换柱,以低浓度Tris-Hcl（20 mmol•L-1 Tris-Hcl,pH 9.5）进行蛋白挂柱,高浓度NaCl（20 mmol•L-1 Tris+1 mol•L-1 NaCl,pH 9.5）进行蛋白洗脱,214 nm波长检测,实现了对籽粒Waxy蛋白的DuoFlow高效分离;纯化产物的SDS-PAGE条带大小、质谱鉴定肽段与黑麦、小麦Waxy蛋白序列相似性的统计结果表明,DuoFlow峰值回收产物具有黑麦Waxy亚基一致的特征序列,故属于Waxy蛋白;以DuoFlow纯化产物为标准样,以0.05 mmol•L-1硼砂+15%乙腈+1%SDS溶液(pH 9.5)为缓冲液,采用分离电压20 kV,温度25℃,检测波长214 nm,压力进样,0.5 psi×5 s,在11—12 min处获得峰值约12 mAU单一主峰,图形清晰,基线水平,从而构建了Waxy蛋白的CE鉴定体系,且籽粒Waxy蛋白提取物能直接用于对该亚基的检测;同时,利用黑麦品种对上述体系的验证结果表明,DuoFlow及CE体系适于对Waxy亚基的高效分离与通量检测。【结论】从奥地利栽培黑麦cDNA文库中克隆获得Waxy完整编码序列,构建了能特异分离黑麦籽粒Waxy蛋白的DuoFlow制备级纯化体系,并确立了黑麦籽粒Waxy亚基的毛细管快速鉴定体系。     

不同施氮量对春小麦灌浆速率和产量的影响

【目的】研究不同施氮量对小麦籽粒灌浆进程的调控效应,分析滴灌条件下春小麦产量的提升潜力,为确定不同品质类型小麦品种适宜施氮量提供理论依据。【方法】以11个新疆审定的春小麦常规品种和1个现阶段正在培育的品系为材料,设置4个施氮水平处理,研究施氮量对不同春小麦品种(系)籽粒灌浆特性和产量的影响。【结果】不同施氮水平下小麦籽粒灌浆趋势均呈现为“S”型,随着施氮量的增加,小麦籽粒的干物质积累量达到最高籽粒千粒重后,积累的有效籽粒干物质重不增反降,但下降程度有所减缓。新春6号、新春37号、核春137表现为灌浆强势品种,新春11号、新春21号、新春29号表现为灌浆弱势品种。100 kg/hm²低氮水平下,新春17号和核春615产量达最高水平;200 kg/hm²中氮水平下,新春6号、新春11号、新春26号、新春29号、新春37号、新春39号、核春121和核春514共8个春小麦品种产量达最高水平;300 kg/hm²高氮水平下,核春137和新春21号产量达最高水平。【结论】4个施氮水平下,最大灌浆速率V_max与平...     

小麦籽粒淀粉积累动态的条件和非条件QTL定位

 【目的】阐明影响小麦籽粒淀粉基因/QTL的时空表达和动态变化情况,为运用条件QTL更好地揭示小麦籽粒淀粉动态积累的基因表达提供参考。【方法】本研究以小麦品种花培3号和豫麦57构建的168个双单倍体（doubled haploid, DH）群体为材料,在6个不同的环境下种植,分别在花后12 d、17 d、22 d、27 d和32 d取样,对小麦籽粒淀粉含量（GSC）积累的条件和非条件QTL进行分析。【结果】在籽粒灌浆的5个时期,一共检测到7个非条件QTL和4个条件QTL,没有一个条件QTL能在测定的5个时期都有效应。7个非条件QTL分别分布在2A、3A、3B、4A、5D染色体上,其中QGsc4A在整个灌浆过程都能表达,5个时期的表型变异贡献率分别为13.57%、16.57%、21.96%、22.53%、22.90%。4个条件QTL中,QGsc4A在花后12 d、17 d、32 d均能检测到,总贡献率为21.80%,对籽粒淀粉积累的净增长量起主要作用。其它非条件QTL和条件QTL只在一个或几个阶段出现且效应值较小,花后27 d没有检测到条件QTL。【结论】控制GSC积累的数量性状基因以一定的时空方式表达,小麦籽粒淀粉积累的QTL动态分析,可以了解小麦籽粒淀粉积累的遗传规律及其对小麦籽粒发育的影响,为小麦产量和品质形成的分子基础的深入研究提供参考。     

春小麦不同品种籽粒蛋白质和干物质动态变化研究

[目的]研究春小麦不同品种籽粒灌浆过程中蛋白质和粒重的积累动态,为新疆春小麦优质高产种植提供理论依据.[方法]采用杜马斯燃烧法测定不同灌浆时期籽粒粗蛋白含量.[结果]春小麦不同品种在籽粒灌浆过程中蛋白质含量的变化动态及累积趋势是基本一致的,呈高、低、高的"V"型变化规律.粒重在灌浆前期增长迅速,后期增大缓慢;不同品种之间籽粒蛋白质含量积累变化动态存在差异,灌浆前期籽粒蛋白质含量与成熟期籽粒蛋白质含量关系不明显.[结论]蛋白质含量高的品种其含量增加主要在灌浆中后期;不同品种籽粒产量和蛋白质产量同步增加,籽粒蛋白质含量与千粒重间呈有负相关关系.     

不同品种小麦籽粒蛋白质组分及谷蛋白大聚合体的积累规律

选用7个不同的小麦品种,研究了小麦籽粒从灌浆期到成熟期蛋白质组分、谷蛋白大聚合体(GMP)和总蛋白含量的积累变化规律,以及它们彼此之间的关系。结果表明:①籽粒中的清蛋白和球蛋白在灌浆初期的积累较高,以后逐渐下降,一般在灌浆中后期到达一个最低点,到达最低点以后直到灌浆期结束又有所上升;不同品种之间没有明显差异;②籽粒中醇溶蛋白含量在成熟时较灌浆初期都有所下降,具有优质亚基组合的品种醇溶蛋白积累较少,品种间醇溶蛋白积累规律差异较大;③谷蛋白积累量随着灌浆过程逐渐升高,与谷蛋白大聚合体(GMP)含量变化过程一致;④大多数品种GMP含量在成熟期达到最高峰,在花后20 d以前都在较低水平上保持相对稳定的积累量,花后20 d以后,GMP含量随着灌浆过程的进行而逐渐升高;⑤籽粒总蛋白含量在灌浆期间都有一个最低点,其前、后各有一个高峰,前一个高峰主要受清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白积累的影响,而后一个峰值主要是受谷蛋白积累的影响。     

春小麦干物质动态变化与种子活力关系的研究

[目的]探明春小麦干物质积累变化与种子活力指标间的关系.[方法]通过田间试验,测5个不同品种春小麦开花后营养器官干物质转运量、转运率、籽粒贡献率,籽粒收获后测定种子发芽率、活力指数、幼苗长度、幼苗鲜重、幼苗干重等指标.[结果]不同品种的产量、积累系数和种子活力呈现一定的变化趋势,籽粒产量高低的顺序是新春15号＞新春26号＞新春17号＞新春6号＞新春13号;积累系数的排序是新春17号＞新春26号＞新春15号＞新春6号＞新春13号;种子活力指数大小的排序是新春17号＞新春26号＞新春15号＞新春6号＞新春13号.[结论]春小麦种子活力大小与籽粒产量高低的变化趋势并不完全一致,种子活力的大小与干物质积累系数、籽粒分配率、幼苗干鲜重等指标相关性相对较大.     

水稻胚乳贮藏物代谢相关基因响应花后高温胁迫的微阵列分析

【目的】揭示花后高温条件下水稻灌浆过程中胚乳淀粉和蛋白贮藏物代谢相关基因的表达谱,并阐明部分重要功能基因对花后高温胁迫的响应表达模式。【方法】利用人工气候箱设高温(日均温度32℃,日最高温36℃/日最低温28℃)和适温(日均温度22℃,日最高温26℃/日最低温18℃)2个温度处理,并在水稻开花后的不同时期取样,对水稻胚乳贮藏物代谢各类相关基因的表达谱与表达模式进行高通量的cDNA微阵列检测。【结果】在水稻胚乳贮藏物代谢的相关基因中,以对高温胁迫响应表现较迟钝的基因居多,其高温处理与低温处理之间的杂交信号(nARVOL)比值(称R值)大致在0.8—1.2,但随高温处理时间的持续,呈上调或下调差异表达的基因数量均有明显增加;花后高温对胚乳糖代谢和淀粉合成类基因表达的调控效应,不仅随各个基因的功能类型、代谢途径和灌浆进程的差别变化而异,而且其表达丰度及其上调或下调幅度在很大程度上还与该功能基因的同工型(或酶亚基)有关;高温处理下水稻胚乳中的谷蛋白、醇溶蛋白和球蛋白类基因多呈下调表达特征,但也会随其所调控的蛋白亚基组分的不同而异,从而对胚乳贮藏蛋白的亚基构成和组分变化产生较大影响;与胚乳白贮藏物代谢密切相关的糖信号传导类基因、核糖体蛋白类基因和逆境防御蛋白类基因普遍比直接参与胚乳贮藏物合成路径的功能基因对高温胁迫响应表现敏感。【结论】花后高温胁迫对水稻胚乳灌浆贮藏物代谢的调控相当复杂,涉及到众多的功能基因位点。     

甜荞·苦荞和大野荞的高分子量种子蛋白亚基研究

[目的]探讨甜荞、苦荞和大野荞的高分子量种子蛋白亚基。[方法]利用SDS-PAGE电泳法对18个不同地方居群的大野荞、3个甜荞和3个苦荞收集系的高分子量种子蛋白亚基进行研究。[结果]从这3个物种的24个收集系中,在高分子量区域（20-70 kDa）共发现12个不同的种子蛋白亚基谱带,种间差异大,种内差异小。3个物种在种子蛋白亚基分布上存在一定的相似性,约30%的谱带相同。其中,甜荞发现有9个谱带,含1个独特谱带（SSP33.71）;苦荞有8个谱带,含不同于甜荞的2个独特谱带（SSP39.15和SSP29.35）;大野荞有7个谱带,不仅含有苦荞的独特谱带,而且其谱带分布与苦荞极为相似。[结论]该研究为荞麦品质遗传育种、种间系统关系、高品质种子蛋白亚基基因工程等研究提供指导。     

甘蓝型油菜乙酰辅酶A羧化酶3个亚基基因的克隆及其表达

[目的]为构建乙酰辅酶A羧化酶的叶绿体表达载体奠定基础。[方法]以从甘蓝型油菜叶片中提取的叶绿体基因组DNA为模板进行PCR扩增,克隆羧基转移酶β亚基基因。以从开花20~29 d后油菜幼胚中提取的总RNA为模板进行RT-PCR扩增,克隆生物素羧化酶和生物素羧基载体蛋白的cDNA序列。最后,乙酰辅酶A羧化酶的3个亚基基因被克隆到大肠杆菌表达载体中。[结果]SDS-PAGE分析结果表明乙酰辅酶A羧化酶的3个亚基基因分别被克隆到大肠杆菌表达载体中。乙酰辅酶A羧化酶的3个亚基基因在大肠杆菌中的表达产物分别为76.6、44.0和81.5 kD,其融合蛋白分别占总菌体蛋白的12%、10%和6%。[结论]不同品种的甘蓝型油菜生物素羧基载体蛋白cDNA序列存在较大差异。     

淮北小麦主茎干物质积累动态研究

[目的]研究淮北4个小麦新品种主茎干物质积累动态。[方法]4个小麦新品种分别为烟农19、豫农202、济麦22和淮P2-7。[结果]烟农19、豫农202、济麦22和淮P2-7小麦主茎和籽粒干物质积累呈Logistic曲线变化,主茎质量日增最大值点位于越冬始期前13 d和终花后5 d左右,转折点位于拔节前4 d和终花后11 d,籽粒质量日增最大值点位于终花后13 d左右;穗粒质量曲线转折点为终花后9和18 d,千粒重曲线转折点为终花后7和20 d。[结论]该研究可为进一步了解淮北地区冬小麦干物质增长规律提供依据。     

棉花开花前不同天数胚珠的采集标准检测

[目的]检测棉花开花前不同天数胚珠的采集标准,以期更清楚地研究棉花开花前后胚珠中基因的表达变化。[方法]采用花苞长、花苞宽、萼片长和萼片宽4种不同的参数来标准化陆地棉新陆早13号开花前不同天数棉花胚珠的特征。[结果]只有花苞长随花期的临近逐渐增长,而其他参数均没有明显变化。因此,选择花苞长为检测开花前不同天数胚珠的标准。统计分析表明,确定以1.0～1.2cm长的花苞为标准采集开花前5d的胚珠,以1.3～1.5cm长的花苞为标准采集开花前3d的胚珠,以1.7cm以上的花苞为标准采集开花前1d的胚珠。[结论]该研究结果为后期试验中开花前胚珠样品的采集提供参考数据,也为更精确检测开花前后胚珠中基因表达的变化奠定基础。     

小麦生育后期施用水杨酸对千粒重的影响

[目的]研究水杨酸(SA)在小麦上的增产效应与作用机理。[方法]以大穗大粒型品种兰考矮早8为试材,在小麦灌浆期间,即花后5和18 d分别用1.5、1.0和0.5 mmol/L浓度的水杨酸对植株进行叶面喷施,在小麦成熟时测定其蛋白质、总淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量。[结果]各SA处理均使小麦千粒重有较多提高。花后5 d施用SA的效果高于花后18 d的施用效果,施用浓度均以1.5 mmol/L最佳。SA对直链淀粉的作用大于对蛋白质和支链淀粉的作用。SA提高千粒重的机理是增加了直链与支链淀粉的含量,对蛋白质含量影响不大。[结论]小麦开花后喷施SA可延缓叶片衰老,有利于提高灌浆速率和光合产物的积累,从而提高了籽粒的充实度和千粒重。     

小麦DREB基因的表达特征分析

[目的]对新春6号小麦的抗旱DREB基因进行表达特征分析。[方法]在干旱逆境胁迫下,考察不同胁迫处理时间下新春6号小麦中DREB基因的表达情况,分析该基因对小麦抗逆性的影响。[结果]小麦的抗旱DREB基因受干旱胁迫诱导,与对照相比,在小麦干旱胁迫12h后表达量上升。[结论]小麦的抗旱DREB基因可能参与小麦对干旱胁迫的应答,为研究小麦的抗旱分子机理提供了依据。