利用核心种质发挥及评价花生抗黄曲霉资源

黄曲霉菌极大地限制全世界的花生生产和产业发展,且生产上抗性品种较少,我国花生育种和生产中的抗性资源缺乏,迫切需要发掘抗黄曲霉菌种质。本研究以中国花生核心种质561份和ICRISAT微核心种质155份,鉴定了黄曲霉侵染和产毒抗性,发掘出抗黄曲霉侵染和产毒种质各8份,包括具优良农艺性状的抗黄曲霉产毒种质51002-6。鉴定结果表明,ICRISAT花生微核心种质中抗黄曲霉侵染和产毒种质的频率高于中国花生核心种质;普通型花生资源中抗黄曲霉侵染种质的频率较高,龙生型资源中抗黄曲霉产毒种质的频率较高。根据SSR分析,鉴定出与生产上推广应用的优良品种中花5号、中花6号、中花12和远杂9102遗传距离较远的抗黄曲霉产毒种质ICG12625和抗侵染种质ICG4750,拓宽了我国花生品种改良的遗传基础。根据抗病基因产物的NBS类型保守域设计简并引物对抗黄曲霉种质的DNA进行PCR扩增、克隆、测序和分析,获得了1条RGA片段。     

花生黄曲霉侵染抗性持久性及种皮完整性对产毒的影响

花生种子及制品极易受黄曲霉菌侵染。利用不同的抗病种质为材料,对黄曲霉菌侵染抗性的持久性以及种皮完整性对产毒的影响进行了研究。结果表明,在常温条件下,抗黄曲霉侵染的花生种子至少可以安全贮藏7个月,其与新鲜种子受黄曲霉菌侵染后的发病率和发病指数差异不显著。但是,贮藏9个月的花生种子其抗病能力明显降低。完整种皮对黄曲霉菌产毒能力的影响在抗侵染与感病种质之间存在较大差异。对于抗黄曲霉侵染种质,受黄曲霉菌侵染后,具备完整种皮的种子比破损种皮种子的毒素含量低;对于感病种质,受黄曲霉菌侵染后,具备完整种皮的种子比破损种皮种子的毒素含量高。有关成分分析表明,高含油量、高蛋白质含量和高油酸资源对黄曲霉菌侵染和产毒的抗性较差。相关分析表明,不同花生品种对黄曲霉菌的侵染抗性与油酸含量呈显著负相关,与亚油酸含量呈显著正相关;不同花生品种对黄曲霉菌产毒的抗性与含油量呈显著负相关。通过鉴定和筛选,发掘出2份优质抗病资源G845和G8。     

花生籽仁不同发育时期的转录组测序分析

通过花生籽仁不同时期转录组测序分析,从分子水平上揭示控制花生油脂合成的重要基因。本研究以高油和低油花生新品系为研究对象,构建了花生籽仁早期和中后期4个转录组测序文库。通过高通量测序共获得了59 236条Unigenes,其COG功能涉及了大多数的生命活动,整体功能类的基因最多有4 730条;其中与代谢类和油脂转运相关的基因有654条;Unigene参与的花生代谢通路可分为126类,其中涉及生化代谢的Unigene数量最多,达到了7 672条,占整体的32.95%;有4大类代谢与油脂相关,分别是脂肪酸的生物合成,涉及的基因有85条;脂肪酸的生化代谢,涉及的基因有145条;不饱和脂肪酸的生物合成途径,涉及116条基因;亚麻酸的代谢途径,涉及有138条基因。对花生籽仁两个不同发育时期的差异表达基因进行分析,共得到了120多种代谢途径(passway);并且籽仁发育中后期基因的表达量大部分下调,说明花生种子发育初期,各类调控脂肪酸合成的基因比较活跃,而随着合成油脂调控的不断继续,相关调节基因表达量下降,同时各类脂肪酸和油脂的合成也渐渐变慢。研究结果为深入揭示花生籽仁发育过程中油脂合成调控的相关基因及其功能提供了丰富的数据资源。     

2种黑籽南瓜响应枯萎病菌侵染的转录组学研究

为了筛选白皮黑籽南瓜和绿皮花纹黑籽南瓜抗枯萎病的差异表达基因，挖掘参与抗性相关的代谢通路。以尖孢镰刀菌侵染2 d后和未侵染的2种幼苗叶片作为材料，利用Illumina Hiseq 2500测序技术进行转录组测序分析。以未侵染的幼苗作为对照，白皮和绿皮花纹黑籽南瓜差异表达基因分别有2082和1116个。其中141个基因在2种黑籽南瓜中均呈现出差异表达，62个基因具有相同表达趋势。对差异表达基因进行GO功能注释，结果显示2种黑籽南瓜差异表达基因主要富集在生物学过程中。KEGG代谢通路分析发现白皮有22个差异表达基因显著富集在植物激素信号通路，绿皮花纹有30个差异表达基因富集在苯丙烷生物合成通路。本研究挖掘出黑籽南瓜抗枯萎病差异表达基因，预测了抗性通路，为瓜类抗病机制的深入研究奠定了理论基础。     

农作物收获前黄曲霉毒素污染与控制措施

黄曲霉毒素(aflatoxin,AFT)是曲霉属真菌产生的一大类生物毒素,是危及食品安全和人类健康的主要物质之一。农产品收获前黄曲霉毒素污染是热带、亚热带地区普遍存在的问题,其中在玉米、花生、棉籽、辣椒籽和一些木本坚果及其产品中尤为严重。国内外现有研究结果表明,多种因素可影响作物收获前黄曲霉毒素污染,其中干旱和高温的综合胁迫是最主要的环境因素。作物抗性对降低毒素污染具有重要作用。综合运用分子生物学及常规育种技术改良作物品种对黄曲霉菌侵染或产毒的抗性以及对其他病虫害及干旱的抗(耐)性,是解决黄曲霉毒素污染问题的重要途径。作物生产过程中病虫害的防治和合理的田间管理是作物收获前黄曲霉毒素污染的有效防控措施。     

花生籽仁发育过程中糖分积累特征及蔗糖代谢酶活性分析

花生籽仁的含糖量与其食用品质和加工特性密切相关,为了明确花生籽仁发育过程中糖分积累特征以及与蔗糖代谢相关酶活性的关系,以3个不同蔗糖含量的花生品种为材料,分别比较了它们在籽仁发育不同时期可溶性总糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量以及蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖合酶(SS)、中性转化酶(NI)、酸性转化酶(SAI)等蔗糖代谢关键酶的活性差异。结果表明不同品种在籽仁发育过程中的糖组分含量及酶活性变化规律相似;无论是合成方向还是分解方向,都以SS活性值相对最高;相关性分析显示,籽仁发育后期蔗糖含量与NI呈极显著负相关,与SPS呈显著正相关。推测可以在花生籽仁趋于成熟时,通过调节NI和SPS活性来提高其蔗糖含量。     

氮素供应水平对小粒型花生氮素代谢及相关酶活性的影响

花生籽仁蛋白质含量较高,研究不同品种花生各器官中氮代谢酶活性的差异及与籽仁蛋白质含量间的关系,可为花生优质高产提供依据.在大田高产条件下研究了氮素水平对小粒型花生各器官中可溶性蛋白质、游离氨基酸含量及氮代谢相关酶活性的影响,结果表明,适当提高氮素水平既能增加花生各器官中可溶性蛋白质和游离氨基酸的含量,又能提高硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶等氮素同化酶的活性,使其达到同步增加;氮素水平过高虽能提高硝酸还原酶和籽仁蛋白质含量,但谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶的活性下降;N素施肥水平不改变花生植株各器官中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性的变化趋势,但适量施N(B2、B3处理)使花生各营养器官中NR、GS活性提高;氮素水平对花生各叶片和籽仁中GDH活性的高低影响较大,但对茎和根中活性大小的影响则较小.     

花生黄曲霉侵染抗性的AFLP标记

本研究利用抗、感黄曲霉菌侵染的花生品种为亲本配制杂交组合“J11×中花5号”,以其F₂分离群体为研究材料，采用AFLP技术和BSA分析方法，获得了与花生黄曲霉菌侵染抗性连锁的2个分子标记，标记与抗性间的遗传距离分别为8.8 cM和6.6 cM;利用获得的分子标记对抗、感黄曲霉的花生种质资源进行了分子鉴定，实验结果表明分子标记与抗性鉴定结果具有较高的一致性，证实了两标记应用于研究群体之外的育种潜力。该抗侵染分子标记的建立为开展花生抗黄曲霉辅助选择育种提供了有效的筛选技术。     

花生油脂合成相关基因的表达谱分析

为研究不同发育时期花生籽仁油脂合成过程中基因表达调控模式,本研究以高油酸、中油花生品系F18和低油酸、低油花生品种‘鲁花6号’为材料,对下针后10、30、40、60 DAP(days after pegging)的花生种子进行表达谱芯片测序。结果表明,130、3556、2783个基因分别在30、40、60 DAP时期差异表达。GO注释和KEGG富集结果显示,差异表达的基因主要富集在脂肪酸合成和光合等代谢进程中,其中FAB2、FAD2、WRI1等主要参与油酸的积累,参与光合作用的基因均为捕光叶绿素a/b结合蛋白,全部上调表达。代谢通路图结果表明,籽仁发育的40 DAP和60 DAP时期,脂肪酸合成途径的基因均上调表达。研究结果为花生油脂代谢的分子机制提供理论基础,同时也为花生品质改良贡献了基因资源。     

花生不同品种植株重金属As和Hg的富集与转运规律

在大田生产条件下,以8个主栽花生品种为试材对花生植株不同器官中重金属As和Hg元素的吸收、富集与转运规律进行了研究。结果表明,供试的花生品种植株根系、茎叶中As和Hg含量存在显著性差异,籽仁中As含量和果壳中Hg含量存在显著性差异,而果壳中As和籽仁中Hg含量差异不显著。花生植株根系As含量最高,其次为茎叶和果壳,籽仁中的含量最低;花生植株根系Hg含量最高,其次为果壳和茎叶,籽仁中的含量最低。不同花生品种植株根系、茎叶、籽仁和果壳中As和Hg的富集量均存在显著性差异,植株中的As和Hg主要富集于茎叶中,其次为果壳,根系和籽仁中富集量较低。不同花生品种茎叶和籽仁中的As转运量系数差异显著,果壳中的差异不显著;花生根系吸收的As转运到茎叶中最多,其次为果壳中,转运到籽仁中最少。不同花生品种茎叶、籽仁和果壳中的Hg转运量系数均呈现显著性差异,花生根系吸收的Hg主要转运到植株茎叶中,籽仁和果壳中很少。花生对As和Hg的富集量和转运能力差异是造成花生籽仁含量高低的主要原因。     

Control of preharvest aflatoxin contamination in maize by pyramiding QTL involved in resistance to ear-feeding insects and invasion by Aspergillus spp.

Several resistance sources and resistance mechanisms to aflatoxin formation and corn earworm (Helicoverpa zea Boddie) damage to maize (Zea mays L.) have been identified. Based on this knowledge, experiments were initiated toward achievement of the following objectives: (1) to confirm earlier determinations on resistance traits of germplasm sources and to identify quantitative trait loci (QTL) associated with each of the traits, and (2) upon estimation of the degree of QTL effects on each trait, to generate a maize population, with chemical and physical resistance to Aspergillus spp. and ear-feeding insects, for inbred development. A 2-year field experiment to evaluate selected genotypes inoculated with A. flavus and infested with corn earworm revealed that significant variation exists among the genotypes for aflatoxin contamination and corn earworm damage. The protection of maize ears against aflatoxin contamination was primarily dependent on resistance to fungal infection and ear-feeding insects, and excellent husk coverage and tightness. A major QTL (p1) identified on chromosome 1S had effects of 54.0, 42.1, and 28.3% on the phenotypic variability for concentrations of silk maysin, 3′-methoxymaysin+apimaysin, and chlorogenic acid, respectively. Markers/QTLs for husk phenotypic traits and total aflatoxin concentrations have been determined, but more detailed mapping of these chromosomic regions will be necessary to locate precise markers/QTLs for husk traits and aflatoxin production. Realizing the complexity of the Aspergillus–aflatoxin-maize system and the factors affecting aflatoxin contamination, we are directing our program toward marker-assisted breeding to enhance or improve general genetic resistance to ear-feeding insects and invasion by Aspergillus spp.     

芦笋种质资源与育种技术研究进展

文章简述了近年来芦笋种质资源的引种情况,不同芦笋种质资源相关农艺性状以及在国内不同生态区的适应性研究。总结了芦笋主要育种技术,包括选择育种、杂交育种、多倍体育种、全雄育种和分子标记辅助育种等的研究成果及进展。笔者认为今后芦笋种质资源创新和育种技术研究工作可重点从2个方面寻求突破：（1）加强芦笋优良种质资源的引进和创新利用;（2）开展多元化育种,高效推进抗茎枯病、优质和高活性成分等优良新品种的选育。     

5种紫金牛属植物种子形态及显微鉴别研究

旨在鉴别硃砂根、矮紫金牛、东方紫金牛、铜盆花、密鳞紫金牛5种紫金牛属植物成熟种子的异同,为紫金牛属植物物种鉴别提供参考依据。以5种紫金牛属植物种子为试验材料,使用体视显微镜及石蜡切片技术对种子的形态、微性状及种子胚细胞的排列方式进行鉴别研究。结果表明,硃砂根种子外种皮棕色圆滑,胚乳外表面光滑;矮紫金牛种子外种皮纹路密集,有凹凸感,胚乳外表面有金黄色粉末镶嵌;铜盆花种子外种皮颜色较浅,纹路较矮紫金牛种子稀疏,有凹凸感,胚乳外表面凹凸不平;东方紫金牛种子较小,纹路交汇处有明显凸起,胚乳外表面呈蜡样光泽,有金黄色粉末镶嵌;密鳞紫金牛种子外种皮呈红棕色,纹路密集且有薄膜连接,胚乳外表面轻微凹凸,可看到褐色条纹;5种紫金牛属植物种子在外观性状上差异较小,而微形态和石蜡切片观察结果均显示出5种种子形态特征存在差异。本研究可为紫金牛属植物物种间鉴别提供依据,为紫金牛属植物进一步研究奠定基础。     

褪黑素对扁茎黄芪种子萌发和幼苗生长的影响

探讨不同温度与盐和干旱交互胁迫的条件下,褪黑素对扁茎黄芪种子萌发和幼苗生长的影响。利用6个不同浓度的褪黑素溶液对扁茎黄芪种子进行浸种处理,NaCl和PEG溶液分别模拟盐和干旱环境为实验组,蒸馏水处理为对照组,处理过的种子分别置于4个温度下(15、20、25、30℃),萌发实验结束后进行萌发指标和幼苗生长指标测定。结果表明,同一温度下随着干旱程度的增加,扁茎黄芪种子最终发芽率降低(P<0.05);盐胁迫和干旱胁迫下,各温度下平均发芽时间随着胁迫程度的增加而增加(P<0.05);同一温度下,胚根长和子叶随着盐胁迫和干旱胁迫渗透势的增加而降低;同一渗透势胁迫下,胚根长随着温度的增加而先增加后减少;30℃下胁迫为-0.7 MPa时,扁茎黄芪在盐胁迫下种子萌发后幼苗的生长受到抑制,而干旱胁迫下某些处理组种子未发芽。25℃和20℃分别是本实验中适合扁茎黄芪在盐和干旱条件下萌发与生长的最适温度;在相同温度下其耐盐性大于耐旱性,且随着胁迫程度的增加,其生长受到抑制;褪黑素处理在一定程度上缓解了胁迫对扁茎黄芪造成的影响。     

根腐病菌侵染对黄芪苯丙烷途径关键酶活性的影响

以蒙古黄芪-根腐病菌（Fusarium solani和F. acuminatum）为互作体系,测定苯丙烷途径关键酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸-4-羟化酶(C4H)及4-香豆酸-辅酶A连接酶(4CL)活性的变化,以期获得黄芪抗根腐病菌侵染机制的信息,为抗病育种工作提供参考。试验采用幼苗浸根法接种病菌,分光光度法测定3种酶的动态变化。结果表明,F. solani侵染黄芪后,PAL和C4H活性与对照相比明显升高,并在7、21天出现2个酶活高峰;4CL活性则随着时间的延长持续上升,7、21天时也显著高于对照。F. acuminatum侵染黄芪后,PAL、C4H和4CL的活性均在21天显著高于对照。可见2种病原菌在侵染黄芪过程中,苯丙烷途径的关键酶被不同程度地激活,但2种病菌激活各酶的时间和规律有所差异,表明黄芪对这2种病菌的抗性机制明显不同。     

育苗温室辣根素消毒处理效果研究

辣根素是从十字花科植物中提取的一类次生代谢产物,是一种新型速效、高效和低毒农药。本研究选取北京大兴区、通州区的3个育苗专用日光温室开展试验,研究了辣根素药剂喷雾处理方式下日光温室消毒效果。通过对比消毒处理前后温室内环境、设施设备表面微生物的数量及种类,发现消毒处理后温室沉降平板真菌、细菌数量均显著降低;另外,棚膜及苗床表面细菌总量均有所下降,其中部分温室育苗床表面消毒前后细菌数量差异显著;进一步结合真菌形态与ITS序列分析鉴定主要分离真菌有：Alternaria属、Curvularia属、Rhizopus属、Aspergillus属、Penicillium属,其中含有Alternaria tenuissima、Alternaria alternate 2类链格孢属植物致病菌,其数量和分离比率在消毒处理后均有所降低。本研究证明,辣根素作为育苗温室消毒药剂对温室环境及设施表面有较好的消毒效果。     

扑草净对10种小麦田恶性杂草的防除活性研究

为研究扑草净对10种小麦田恶性杂草的防除活性,通过温室整株生物测定法比较研究扑草净对菵草(Beckmannia syzigachne)、看麦娘(Alopecurus aequalis)、日本看麦娘(Alopecurus japonicus)、大穗看麦娘(Alopecurus myosuroides)、多花黑麦草(Lolium multiflorum)、耿氏假硬草(Pseudosclerochloa kengiana)、早熟禾(Poa annua)、播娘蒿(Descurainia sophia)、猪殃殃(Galium spurium)、荠菜(Capsella bursa-pastoris)等10种小麦田恶性杂草土壤处理和早期茎叶处理（禾本科杂草2~3叶期,阔叶杂草2对或轮叶期）的防除活性。结果表明,扑草净推荐剂量（有效成分750 g/hm²）早期茎叶处理后30天对猪殃殃、播娘蒿、荠菜的地上部分鲜重抑制率分别达89.75%、94.04%、75.00%,推荐剂量1/2量对播娘蒿2对叶龄幼苗地上部分鲜重抑制率达到89.64%。扑草净推荐剂量早期茎叶处理后30天完全杀灭看麦娘、日本看麦娘、耿氏假硬草,对大穗看麦娘、早熟禾、菵草、多花黑麦草地上部分鲜重抑制率分别为95.80%、83.58%、82.77%、60.11%。扑草净推荐剂量土壤处理后30天对看麦娘、耿氏假硬草、早熟禾、菵草的地上部分鲜重抑制率达到85%以上。扑草净早期茎叶处理对看麦娘、日本看麦娘、大穗看麦娘、耿氏假硬草、早熟禾、播娘蒿、猪殃殃有效,对菵草和荠菜也有一定的防除活性,对多花黑麦草防效差。     

基于高通量GBS-SNP标记的栽培燕麦六倍体起源研究

栽培六倍体燕麦是世界重要粮食作物,理清其起源对燕麦种质资源的高效利用和保护具有重要意义。本研究利用GBS (genotyping by sequencing)对27份来自中国的大粒裸燕麦材料测序,结合先前发表的包括6个六倍体燕麦种在内的66份燕麦材料的GBS数据进行SNP挖掘。UNEAK管道挖掘共计得到MAF大于0.5, call rate大于0.95的SNP标记8902个。进一步剔除缺失值大于0.15的4个燕麦材料后,对其余89份材料进行PCA分析、STRUCTURE分析以及UPGMA聚类分析。结果表明,在野生种中,除A. sterilis外,大多数来自同一物种的材料聚为一类,不同物种间能够较好地分开,表明这些物种之间存在较强的遗传分化。聚类分析将供试材料分为分别代表野生种和栽培种的2支,表明野生种和栽培种之间存在明显的遗传差异;在栽培种中, A. sativa与A. byzantina具有较高的遗传多样性,分散在不同的类群中,二者未出现明显的遗传分化,具有较高的遗传同质性, A. sativa ssp. nuda与A. sativa亲缘关系较近,但存在一定的遗传分化,因此形成独立的类群。值得注意的是,来自野生种A. sterilis的材料被分在2个类群中,其中来自西南亚地区(伊朗-伊拉克-土耳其地区)的居群与A. sativa和A. byzantina聚在一起,揭示此地区的A. sterilis居群可能是A. sativa和A. byzantina的祖先种。野生种A. hybrida显示出与A. fatua较高的遗传同质性,因此将其作为A. fatua的亚种较为合理。本研究为栽培六倍体燕麦起源提供了理论依据。     

花生膜联蛋白基因家族成员的结构和表达分析

植物膜联蛋白(annexin)是一类钙依赖性磷脂结合蛋白,参与调控植物代谢和生长发育并协同调节抗旱、耐盐等多种抗逆反应,其结构在不同植物中具有物种特异性。为系统分析花生膜蛋白基因家族,对30个花生annexin(annexinof Arachis hypogaea, AnnAh)基因进行了生物信息学分析。结果表明30个AnnAhs不均匀分布在13条染色体上,其中A、B基因组中各有13个和17个。AnnAhs含有2～8个内含子,但大多数含有5～6个内含子。聚类分析表明,植物annexin聚类关系比较复杂,低等植物、单子叶、双子叶植物annexin间隔分布, AnnAhs穿插其中,分布于各个分支中;但在各个小分支中,AnnAhs基本上都与双子叶植物annexin聚在一起,其中与大豆、苜蓿、向日葵亲缘关系较近,其次是拟南芥;但个别AnnAhs与单子叶植物和低等植物annexin聚在一起。30个AnnAhs均无跨膜结构域,其中有16个AnnAhs定位于细胞质,其余定位不明确。对AnnAhs可变剪切分析显示,仅有11个发生可变剪切事件,占38%;根中发生的最多,其次是叶中,种子中最少。根据表达谱数据分析发现, AnnAhs在seed2和根中表达量较高,其次是seed1,在叶中表达量较低。本文可为花生抗性育种提供一定的理论支撑。     

拟康氏木霉和黑根霉混合发酵对苹果链格孢的防治

研究黑根霉和拟康氏木霉混合发酵液对苹果链格孢菌的生物防治效果,探索开发为新型绿色环保生物防治剂。对2种生防微生物进行形态学鉴定和ITS鉴定;生长速率法测定混合发酵液的抑菌活性;在烟台莱阳进行田间实验对发病较为严重的果园进行为期一年的多次灌根与喷施处理,测定其防治效果并测定其对苹果叶片SOD、POD等防御相关酶的活性。研究结果表明,黑根霉和拟康氏木霉混合发酵可显著提高对病原微生物链格孢菌的抑菌能力。平板抑菌实验结果表明,混合发酵液对链格孢菌的抑菌效果达到了66.73%,显著高于黑根霉和拟康氏木霉单独发酵液的51.23%、17.28%;田间实验发现,混合发酵液处理后苹果斑点落叶病发病率与对照组相比显著下降,相对防效达到42.46%;对其叶片防御酶测定结果表明,混合发酵液处理后,苹果叶片的防御酶SOD、POD、PAL活性均有50%以上的提高。黑根霉和拟康氏木霉混合发酵液对苹果链格孢菌具有显著的抑制作用,能有效防治苹果斑点落叶病,提高苹果抗病能力,为新型生防制剂的开发提供了参考。