矮杆和半矮杆大豆突变体植株生长对外源GA3的响应

矮杆和半矮杆突变体是研究植物基因功能和培育高产作物新品种的重要材料。本研究以矮杆和半矮杆大豆突变体与各自野生型品种为材料, 利用外源赤霉素(GA₃)处理不同发育时期植株, 研究植株生长速率和成熟期株高性状发育对外源GA₃的响应及主茎纵向细胞的形态学变化, 分析两类突变体与各自野生型之间的内源赤霉素含量差异。结果表明, 外源GA₃(40 mg L^-1)对半矮杆和矮杆突变体的作用效果明显不同, GA₃处理后半矮杆突变体植株在不同测定时段的平均生长速率达到2.76 cm d^-1, 而矮杆突变体的平均生长速率仅为0.92 cm d^-1, 而且成熟期半矮杆突变体植株的平均高度、主茎平均节间长度与节间纵向细胞长度均显著超过对照, 外源GA₃能够恢复其正常的野生型株高表型; 而矮杆突变体较对照的上述3项增幅均明显小于半矮杆型, 外源GA₃不能恢复其正常的野生型株高表型。说明半矮杆突变体的植株生长对外源GA₃有明显响应, 为GA₃敏感型突变体; 而矮杆突变体仅在生育前期对外源GA₃有一定程度响应, 为GA₃钝感型突变体。半矮杆和矮杆突变体成熟期植株的内源GA₃₊₁含量均显著低于各自野生型品种, 这可能是二者表型矮化的生理原因。     

陆地棉矮化突变体Ari1327的矮化机理研究

 Ari1327是从美国引进的陆地棉种质Ari971经⁶⁰Coγ射线照射后得到的一个新型矮化突变体。Ari1327在萌发期和子叶期就表现出矮化性状。在现蕾期,突变体的株高、节间数和节间平均长度均小于野生型,差异达到极显著水平,节间平均长度的缩短导致了突变体株高的降低。突变体主茎节间纵向细胞的长度要显著小于野生型,横向细胞的直径与野生型差异不显著,节间细胞伸长受抑制导致了突变体节间平均长度的缩短。突变体中IAA、GA₃和ABA 含量高于野生型,外施GA₃能使其株高恢复至野生型水平,外施BR和IAA不能使其株高恢复到正常水平,较低浓度的IAA对突变体的株高和节间长度就开始产生抑制作用。突变可能导致了IAA合成相关基因的过量表达,突变体内源IAA含量急剧升高而抑制了植株生长,使株高降低。     

外源IAA、GA3和ABA影响不同穗型小麦分蘖发生的机制

以山农15和山农8355为材料,研究外源生长素(IAA)、赤霉素(GA₃)、脱落酸(ABA)对小麦分蘖发生的影响及其作用方式。结果显示,外源IAA和GA₃可抑制分蘖的发生,而外源ABA则仅减缓了分蘖发生速率。进一步分析外源激素对分蘖芽生长动态及分蘖节中内源激素变化的影响,发现外源IAA和GA₃完全抑制分蘖芽的生长,而外源ABA明显减缓了分蘖芽的生长速率。外源IAA提高分蘖节中IAA含量和IAA/ZT比,抑制ZT含量的提高;外源GA₃提高分蘖节中IAA含量、IAA/ZT比和ABA/ZT比,抑制ZT含量的提高;外源ABA提高分蘖节中ABA/ZT比,减缓了ZT含量的升高速率。相关性分析显示,分蘖芽的生长与ZT呈显著正相关,与IAA、IAA/ZT比和ABA/ZT比呈显著负相关,与GA₃和ABA呈不显著的负相关。试验结果表明,IAA和ZT在小麦分蘖发生过程中起关键作用,外源激素主要通过影响内源IAA、ZT含量以及IAA/ZT比和ABA/ZT比来影响分蘖芽的生长,进而调控小麦分蘖的发生。     

植物生长调节剂对水稻分蘖芽生长和内源激素变化的调控效应

以扬稻6号和南粳44为材料,研究了外源ABA、GA₃和NAA对水稻分蘖芽生长的影响及其与内源激素的关系。结果表明,外源GA₃和NAA可以完全抑制分蘖芽的生长,而外源ABA只是减缓了分蘖芽的生长速率而没有完全抑制其生长。外源GA₃和NAA均提高了分蘖节和分蘖芽中ABA含量,抑制了分蘖节和分蘖芽中Z+ZR含量的提高,而且外源GA₃还提高了分蘖节中IAA含量,另外,IAA和Z+ZR含量的变化早于ABA含量的变化。分析试验结果表明IAA、ABA和Z+ZR三种内源激素与水稻分蘖芽生长密切相关,IAA和Z+ZR是生长的主要调控因素,而ABA不是,外界因素对分蘖芽生长的调控主要通过调控这3种激素实现。     

辐射育种获得油菜（Brassica napus）高油酸材料

本研究用8~10万伦琴⁶⁰Coγ射线辐射双低油菜（B. napus）湘油15干种子，并对辐射后代进行高油酸连续选择，结果M₂、M₃、M₄油酸含量有不同程度提高，至M5油酸含量迅速提高，多数植株油酸含量在70%以上，最高油酸含量达93.5%。对高油酸突变体M604-855（种子油酸含量为91.     

谷子矮秆突变体d93090的表型变异及其对赤霉素的敏感性分析

谷子矮秆突变体93090（暂命名为d93090）是野生型高秆谷子品系93090经 ⁶⁰Co-γ辐射诱变获得的,本研究对其矮化表型及其对赤霉素的敏感性进行了分析。结果表明,d93090株高约为野生型的60%左右,叶色变深、茎秆稍倾斜、茎节数不变、花期较对照推迟3~5d;幼苗期的苗长、第二叶鞘长和胚轴长均对外源GA₃敏感,拔节期喷施外源GA₃,d93090的株高部分恢复;d93090内源GA_l含量显著低于野生型。d93090突变体是个半矮秆的突变类型,为谷子矮化育种提供了新材料,其矮秆性与GA生物合成途径相关。     

培养液NO3－/NH4+比对甜菜幼苗NO3－、NH4+吸收特性的影响

采用标准偏高糖型甜研7号与标准偏丰产型甜研8号2个二倍体纯系品种及水培方法，研究了子叶期（11 d）甜菜对NO₃^－和NH₄⁺ 的吸收特性以及不同NO₃^－/NH₄⁺ 比对苗期（31 d）甜菜吸收特性的影响。发现了子叶期甜研7号较甜研8号对NH₄^＋有较大的Vmax，有利于NH₄⁺的吸收。低NH₄⁺浓度比促进甜菜对NO₃^－的吸收。而且甜研7号受到的影响相对大于甜研8号。不同NO₃^－/NH₄⁺ 也影响甜菜对NH₄⁺ 的吸收速率，2品种所受的影响并不相同。2品种遗传特性不同导致了甜研7号对NH₄⁺ 的吸收较甜研8号敏感。高浓度NH₄⁺ 的存在促进了甜研7号与甜研8号对NH₄⁺ 的吸收。说明可以通过调节甜菜对NO₃^－与NH₄⁺ 的吸收与同化关系来调控甜菜的氮代谢，以提高甜菜的产量与质量。     

大豆“南农86-4”突变体筛选及突变体库的构建

应用⁶⁰Co γ射线和甲基磺酸乙酯(EMS)分别对“南农86-4”大豆种子进行诱变，并构建大豆突变体库。结果在M₃代分别获得40份和145份叶、茎、花、种子、子叶等性状变异的材料。在两种方式诱变的M₃代都获得蛋白质和油含量变化的材料，尤其在EMS诱变的M₃代中获得47份蛋白质含量比对照高5个百分点以上的材料，5份蛋白质和油总含量比对照高5个百分点以上的材料。这些突变体可以作为新的种质资源，构建的突变体库也有助于大豆功能基因组研究的开展。     

两个新的水稻Dwarf18基因强等位突变体的表型分析及分子鉴定

通过EMS诱变日本晴获得了s2-9和s1-146a两个矮秆突变体,其植株矮小,成熟期株高分别为日本晴的26.3%和19.2%;苗期叶片较宽,叶色深绿;穗型仍为散穗但穗长变短,粒型未发生改变。对水稻胚乳的α-淀粉酶诱导实验表明,这两个矮秆突变体与GA的信号传导途径无关,外源活性GA₃对水稻幼苗株高的促进实验显示它们应与赤霉素的生物合成有关。利用突变体与籼稻品种Dular分别杂交构建了F₂群体,精细定位表明这2个突变体的表型与水稻Dwarf18 (D18)基因紧密连锁。序列分析发现这两个矮秆突变体的D18基因均发生了突变：在s2-9突变体中D18基因的内含子3'' 拼接点发生单碱基突变,s1-146a中D18基因编码区的单碱基突变导致提前终止密码子的出现。RT-PCR结果显示,在s1-146a中D18基因表达明显增强,但在s2-9中未检测到D18基因的表达。     

不同温度下灌浆期水稻籽粒内源激素含量的动态变化

利用人工气候箱设置高温(日均温度32℃)和适温(日均温度22℃)2个处理，对籽粒灌浆过程中4种主要内源激素（IAA、ZR、GA₃和ABA）含量差异及其动态变化作了比较分析。结果表明，高温对籽粒灌浆的影响主要表现为加速早期灌浆和缩短持续时间。在水稻灌浆初期，高温处理下籽粒IAA、ZR、GA₃含量明显低于适温处理，而灌浆中、后期的处理间差异较小；温度处理对籽粒ABA含量的影响尤为显著，整个灌浆期均呈高温处理明显高于适温处理的基本趋势；2个供试品种在不同温度处理下的4种内源激素含量变化存在着一定差异，其变化与品种的灌浆动态有关。高温下灌浆前期籽粒中IAA、ZR、GA₃含量的降低，尤其是ABA含量的剧增，可能是其早期灌浆加速及灌浆持续时间缩短的主要原因。     

Modification of plant height via RNAi suppression of OsGA20ox2 gene in rice

GA 20-oxidase (GA20ox) is a regulatory enzyme for the syntheses of biologically active GAs in plants. The loss-of-function mutations in OsGA20ox2 of rice (Oryza sativa L.) generate the well-known Green Revolution gene sd-1, which cause the semi-dwarfism phenotype. In our present investigation, semi-dwarf plants were generated from a taller rice variety QX1 by RNAi suppression on the expression of OsGA20ox2. The 531bp-fragment of OsGA20ox2 was amplified by PCR from genomic DNA of QX1 and used to construct the hairpin RNAi vector pCQK2. The wild type QX1 was transformed with pCQK2 by Agrobacterium-mediated transformation and some independent transgenic RNAi lines exhibited semi-dwarfism. RT-PCR and Northern blot analyses showed that the expression of OsGA20ox2 was specifically suppressed in the RNAi semi-dwarf lines. Endogenous GA assays revealed that the contents of the GA20ox2-catalyzed products GA₁₉, GA₂₀ and the down-stream biologically active GA₁ were drastically reduced in the RNAi semi-dwarf lines. We further showed that the RNAi semi-dwarf lines could be restored to normal plant height by applying exogenous GA₃. The results indicated that the semi-dwarfism of the RNAi semi-dwarf lines was associated with the decreased expression of OsGA20ox2 gene and the reduced content of endogenous biologically active GA₁. Analyses of panicle length, seeds per panicle and 1000-grain weight suggested that the RNAi semi-dwarf lines showed stable grain yield compared with the wild type plants. It is demonstrated that the RNAi approach could be useful for plant breeding purposes in the future. Qing Yang, Chun-Lian Wang have contributed equally to this work.     

水稻株高性状对大气CO2浓度升高的响应

以粳稻品种Asominori与籼稻品种IR24的杂交组合所衍生的染色体片段置换系（CSSLs）为材料，田间试验分别在FACE（CO₂浓度约570 µmol mol^-1）和对照（CO₂浓度约370 µmol mol^-1）下，对水稻株高性状的数量性状位点（QTL）进行了分析。结果表明，Asominori和IR24的株高、穗长、上位第一节间长和上位第二节间长在FACE和对照下的差异达显著水平；供试株系的4个株高性状对CO₂浓度升高都呈正负两种响应，其变化最大的株系为AI7和AI44（株高分别增加14.2 cm和降低4.54 cm），AI9和AI12（穗长分别增加3.56 cm和降低2.39 cm），AI39和AI27（上位第一节间长分别增加15.74 cm和降低1.49 cm），AI32和AI53（上位第二节间长分别增加8.09 cm和降低3.00 cm）；FACE和对照下分别检测出14和15个QTL，分布在除第2、7、9和第10号染色体外的各染色体上，其中5个（qPH6^-4、qPH8^-4、qPL8^-4、qPL12^-4和qLFN6^-4）在FACE和对照条件下同时检测到，分布在第6、8和第12染色体上，而其余的只在FACE或对照下检测到。这29个QTLs中，3个（qPH6^-4QE、qPH8^-4QE和qLSN5^-4QE）具显著的基因型与环境互作。在不同的CO₂环境下，测试性状发生不同程度的表型变异。结果推论，对CO₂浓度增加敏感的QTL位点，可能受到CO₂浓度增加的诱导，可见控制水稻株高性状的QTL与CO₂增加的环境发生了互作效应。     

枯草芽孢杆菌B931防治植物病害和促进植物生长的作用

枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）B931是分离自小麦田的植物病害生物防治细菌,对多种作物土传病害都有很好的防治效果,并能促进作物生长。本研究通过转座子Tn917的转座诱变,构建了菌株B931的突变体库。自3 000多个突变体中,筛选得到了6个对小麦全蚀病菌抑制能力丧失的突变体（B931-A^－）,和多个产生长素、赤霉素、细胞分裂素能力增加的突变体B931-I⁺、B931-G⁺、B931-C⁺,以及产这3类激素能力减少的突变体B931-I^－、B931-G^－、B931-C^－。温室测定这些突变体对小麦全蚀病及棉花立枯病的防治作用,结果表明抗生素的产生是B931具有病害防治能力的主要原因。产植物激素能力变化的突变体对苗期小麦和棉花没有促生长作用,但对甘薯苗的生根有显著的促进作用。     

种植密度对夏玉米碳氮代谢和氮利用率的影响

研究了低、中、高3个种植密度对夏播玉米CF008、郑单958和金海5号碳氮积累、运转及氮肥利用的影响, 以期通过密度调控碳氮代谢, 实现产量与氮肥效率协同提高。结果表明, 吐丝期茎叶总糖和全氮积累量和茎叶总糖和全氮的运转率均以中或高密度下较高, 而籽粒产量、氮素吸收效率、氮素利用效率和氮肥利用率均以中或低密度显著高于高密度。吐丝前地上部氮素积累量以中高密度下较高, 但成熟期地上部总氮量及籽粒氮量均以中低密度较高, 表明吐丝期后植株氮素积累量对玉米籽粒氮贡献较大。在中低密度下, 3个品种夏玉米产量达10 262~11 461 kg hm^-2, 氮肥利用率达23.00%~34.11%。     

水稻显性半矮秆基因的SCAR标记及初步定位

粳稻品系Y98149是从离子束诱变的后代中获得的显性半矮秆突变体，与野生型Y98148是一对株高近等基因系。将已经获得的3个与水稻显性半矮秆基因紧密连锁的RAPD标记分别克隆、测序，根据测序结果设计了3对特异性PCR引物，成功地将RAPD标记S1041₅₂₅、S1076₅₄₉和S1272₄₀₃转化成更稳定的SCAR标记SCS1041₄₉₈、SCS1076₅₁₀和SCS1272₃₈₈。通过Y98148×Y98149的F₂代分离群体的分析，这3个SCAR标记与显性半矮秆基因的遗传距离分别为12.6 cM、7.5 cM和16.3 cM, 且位于基因的同一侧。序列同源性比较表明，标记S1272₄₀₃为单拷贝，其核苷酸序列与水稻第7染色体上两个BAC克隆B1249D05(AP006451)和OJ1212-C12(AP005604)同源性为99%，B1249D05与OJ1212-C12有23 kb的重叠区域，标记S1272₄₀₃位于这个重叠区域，据此初步将显性半矮秆基因定位，为进一步精确定位和图位克隆奠定了基础。     

不同物候型茶树内源GA3和ABA的变化及其对腋芽萌发调控的影响

运用酶联免疫吸附分析法(Enzyme Linked Immunity Absorb Assay, ELISA), 研究5个不同物候型茶树栽培品种在2003年3月至2006年3月生育周期及春季腋芽萌发前后茶梢叶片内源GA₃(gibberellic acid)、ABA(abscisic acid)的动态变化。结果表明, 在2003年3月至2006年3月期间, 各品种成熟叶片GA₃的含量在各年度均随着茶树生长呈现“快速降低—略有上升—下降—快速升高”两度上升、两度下降的变化趋势, GA₃含量第一次上升的时间呈早生种早、晚生种迟的趋势; ABA最低值出现的时间呈早生种早、晚生种迟的趋势。5个供试品种成熟叶片GA₃的年平均含量总体为早生种高于中生种, 中生种高于晚生种。冬季茶树休眠期间, 成熟叶片GA₃的含量处于整个生长周期的最低点, ABA的含量处于整个生长周期的最高点。11月至翌年1月, GA₃的平均含量和GA₃ /ABA值与其越冬芽的萌发期呈显著相关。春季茶树腋芽萌发进程中, 嫩梢GA₃的含量总体高于成熟叶片, ABA的含量总体低于成熟叶片。     

Genetic analysis of a novel dominant rice dwarf mutant 986083D

This study was to determine the agronomic and genetic characteristics of a novel rice dominant dwarf mutant 986083D (japonica) and its potential in breeding. 986083D derived from the anther culture of an autotetraploid indica/japonica hybrid and its progeny segregated into normal and dwarf plants. Homozygous and heterozygous 986083D plants looked similar phenotypically, showing shortened stature, erect leaves, more tillers and poor fertility. The segregation ratio of dwarf to normal plants fit the expected 3:1 by χ²-test in 77 out of 88 tested lines. Crosses between homozygous 986083D and eight other rice varieties had uniform semi-dwarf F₁ plants. The F₁ plants from crosses between heterozygous 986083D and five other varieties had normal and semi-dwarf plants close to the expected ratio of 1:1. The reduction of plant height in F₁ plants ranged from 40.0 to 53.5% in a subtropical environment and from 37.5 to 48.2% in a temperate environment. 986083D showed moderate sensitivity to exogenously applied GA₃ in terms of elongation of shoots and induction of α-amylase activity in the endosperm. Linkage analysis showed that the dominant dwarf gene (designated as Dx) in 986083D was not allelic to D53. Dx was roughly mapped to the short arm of chromosome 8. All results showed that 986083D was a novel mutant controlled by single dominant gene, providing a valuable material in rice breeding. Ruizhen Qin, Yang Qiu contributed equally to this work.