干旱胁迫下小麦脯氨酸积累相关基因的染色体定位

对于旱胁迫和对照条件下中国春-Hope代换系和中国春-长穗偃麦草代换系的叶片脯氨酸含量进行了测定，通过方差分析表明：普通小麦可能在4B、5A和5D染色体上有控制干旱胁迫下脯氨酸积累的基因存在，6B和6D染色体上可能有抑制脯氨酸积累的基因存在。在测定中国春-长穗偃麦草代换系的叶片脯氨酸含量后，确定小麦5A和5D染色体上有     

中国春-长穗偃麦草异代换系、异附加系的氮营养性状

为从小麦近缘植物长穗偃麦草中寻找氮高效基因,在高、低氮2个水平下,以中国春-长穗偃麦草二体异附加系和二体异代换系为试材,对其氮素利用特性进行了鉴定和遗传分析。结果表明:5E附加系氮素生理利用效率在低氮处理下极显著高于对照中国春,5E代换系氮素生理利用效率在高氮处理下显著高于对照中国春,4E代换系氮素总累积量和籽粒氮累积量在高、低氮处理下均显著高于对照中国春,表明5E和4E染色体可能分别携有促进氮素生理利用效率和促进氮素吸收转运的高效基因,长穗偃麦草5E和4E染色体可以作为提高小麦氮营养特性的有益基因资源。     

硬粒小麦-长穗偃麦草附加系、代换系和易位系的创制

通过小麦与长穗偃麦草远缘杂交创制附加系、代换系及易位系是小麦遗传改良中利用长穗偃麦草优良基因的重要途径。本研究将长穗偃麦草特异分子标记、染色体计数、基因组原位杂交(GISH)及非变性原位杂交(ND-FISH)等多种方法相结合,对硬粒小麦Langdon(AABB)与小偃麦8801(AABBEE)的杂交后代群体进行分子细胞学鉴定,创制出硬粒小麦-长穗偃麦草3E、6E染色体双体附加系Du-DA3E和Du-DA6E,硬粒小麦-长穗偃麦草1E(1B)染色体双体代换系Du-DS1E(1B)以及硬粒小麦-长穗偃麦草1AS-1EL染色体易位系Du-T1AS·1EL。创制的4个种质中长穗偃麦草染色体均能稳定遗传,这不仅增加了硬粒小麦-长穗偃麦草附加系和代换系的类型,还为后续利用长穂偃麦草优良基因改良小麦提供了特殊种质资源。     

普通小麦背景中长穗偃麦草[Lophopyrum elongatum(Host) A. Lve]E染色体组的RGAP特异标记

利用已知植物抗病基因编码氨基酸保守区域NBS-LRR(核苷酸结合位点-富亮氨酸区域)设计了42个简并引物组合,运用抗病基因类似物多态性(resistance gene analog polymorphism,RGAP)分子标记技术,对中国春、中国春-长穗偃麦草双二倍体及其附加系和代换系基因组DNA进行PCR扩增。结果表明,共有38对引物组合获得扩增产物,其中35对在普通小麦中国春、中国春-长穗偃麦草双二倍体中能扩增出多态性,平均每个引物组合扩增出38.5个片段。在普通小麦背景下,共获得275条长穗偃麦草E基因组多态性谱带,占扩增总谱带数的17.44%,揭示出在普通小麦背景下E基因组和普通小麦A、B、D基因组间的高丰度遗传变异。另外,利用RGAP分子标记技术,构建了一套完整的长穗偃麦草1E~7E染色体的特异RGAP标记。为小麦背景中长穗偃麦草外源遗传物质的快速检测提供了新途径。     

普通小麦背景中长穗偃麦草[Lophopyrum elongatum (Host) A. Löve]E染色体组的RGAP特异标记

利用已知植物抗病基因编码氨基酸保守区域NBS-LRR（核苷酸结合位点-富亮氨酸区域）设计了42个简并引物组合，运用抗病基因类似物多态性（resistance gene analog polymorphism，RGAP）分子标记技术，对中国春、中国春-长穗偃麦草双二倍体及其附加系和代换系基因组DNA进行PCR扩增。结果表明，共有38对引物组合获得扩增产物，其中35对在普通小麦中国春、中国春-长穗偃麦草双二倍体中能扩增出多态性，平均每个引物组合扩增出38.5个片段。在普通小麦背景下，共获得275条长穗偃麦草E基因组多态性谱带，占扩增总谱带数的17.44%，揭示出在普通小麦背景下E基因组和普通小麦A、B、D基因组间的高丰度遗传变异。另外，利用RGAP分子标记技术，构建了一套完整的长穗偃麦草1E~7E染色体的特异RGAP标记。为小麦背景中长穗偃麦草外源遗传物质的快速检测提供了新途径。     

普通小麦背景中长穗偃麦草[Lophopyrum elongatum（Host）A．Loeve]E染色体组的RGAP特异标记

利用已知植物抗病基因编码氨基酸保守区域NBS—LRR（核苷酸结合位点-富亮氨酸区域）设计了42个简并引物组合，运用抗病基因类似物多态性（resistance gene analog polymorphism，RGAP）分子标记技术，对中国春、中国春-长穗偃麦草双二倍体及其附加系和代换系基因组DNA进行PCR扩增。结果表明，共有38对引物组合获得扩增产物，其中35对在普通小麦中国春、中国春-长穗偃麦草双二倍体中能扩增出多态性，平均每个引物组合扩增出38．5个片段。在普通小麦背景下，共获得275条长穗偃麦草E基因组多态件谱带，占扩增总谱带数的17．44％，揭示出在普通小麦背景下E基因组和普通小麦A、B、D基因组间的高丰度遗传变异。另外，利用RGAP分子标记技术，构建了一套完整的长穗偃麦草1E～7E染色体的特异RGAP标记。为小麦背景中长穗偃麦草外源遗传物质的快速检测提供了新途径。     

超级稻协优9308衍生群体根系与地上部重要农艺性状的相关性研究

利用超级稻协优9308重组自交系及其双回交群体,结合水面无土栽培技术和大田栽培,获得水稻地上部分蘖数、抽穗期和单株产量等10个性状和根长、总根长和根干重等7个根系性状数据,采用DPS统计软件分析XBR、RIL和ZHR群体这些性状相关性。结果表明,这些性状双亲间表现出显著或极显著的遗传差异,且在3个群体中都呈连续分布和双向超亲分离。根长分别与总根长、根表面积、根干重等5个性状极显著正相关,根直径与其他6个根系性状不显著相关。抽穗期、株高和单株产量等6个性状分别与根长、总根长和根干重等6个性状呈极显著正相关,但分蘖数、穗数、结实率、百粒重等4个性状与根系呈不显著相关,10个地上部农艺性状均与根直径不显著相关。这些结果为水稻根系遗传与育种提供了有价值的信息。本文还对利用地上部农艺性状间接选择强根系超级稻的育种策略进行了探讨。     

长穗偃麦草1E附加系与杀配子染色体2C附加系杂交后代的细胞学及形态学分析

长穗偃麦草是小麦的野生近缘种属,具有抗寒、抗旱、抗病等优异性状。为了利用长穗偃麦草的优异基因,将‘中国春’-长穗偃麦草1E二体附加系与‘中国春’-柱穗山羊草2C二体附加系杂交、自交和回交,观察其后代的细胞学和形态学特性。结果表明,在杂交后代有丝分裂和减数分裂中观察到了染色体畸变现象;统计F1代自交结实率,发现与亲本相比,这些杂种后代的结实率明显降低;杂种后代的穗型发生了分离,除正常穗型外还观察到了密穗型,说明杀配子染色体2C可以诱导染色体畸变并对结实率和穗型均有一定的影响。本研究为进一步创制小麦-长穗偃麦草1E染色体易位系和缺失系奠定了基础。     

3E附加系与2C附加系杂交后代的细胞学鉴定

为了创造小麦-长穗偃麦草染色体易位系,将‘中国春’-长穗偃麦草3E二体附加系与‘中国春’-柱穗山羊草2C二体附加系进行了正反交、F1代自交和回交,利用细胞遗传学等方法对杂种后代进行了鉴定。以‘中国春’-长穗偃麦草3E二体附加系为母本的杂交组合,其杂交当代结实率平均为37.3%,而以‘中国春’-杀配子染色体2C二体附加系为母本的杂交组合,其平均结实率为28.19%,二者差异显著(P0.05)。杂种F1代自交结实率平均为31.45%,用"中国春"-长穗偃麦草3E二体附加系为父本的F1代回交结实率为38.82%,二者差异显著(P0.05)。在杂交后代有丝分裂和减数分裂中观察到了染色体畸变现象,说明杀配子染色体2C在配子的形成过程中起作用。这些研究结果为进一步创制小麦-长穗偃麦草3E染色体易位系奠定了基础。     

小麦-长穗偃麦草3E二体附加系与小麦-杀配子染色体2C二体附加系杂交后代的细胞学鉴定

为了创造小麦-长穗偃麦草染色体易位系,本研究将“中国春”-长穗偃麦草3E二体附加系与“中国春”-柱穗山羊草2C二体附加系进行了正反交、F1代自交和回交,利用细胞遗传学等方法对杂种后代进行了鉴定。以“中国春”-长穗偃麦草3E二体附加系为母本的杂交组合,其杂交当代结实率平均为37.3%,而以“中国春”-杀配子染色体2C二体附加系为母本的杂交组合,其平均结实率为28.19%,二者差异显著（P<0.05）。杂种F1代自交结实率平均为31.45%,用“中国春”-长穗偃麦草3E二体附加系为父本的F1代回交结实率为38.82%,二者差异显著（P<0.05）。在杂交后代有丝分裂和减数分裂中观察到了染色体畸变现象,说明杀配子染色体2C在配子的形成过程中起作用。这些研究结果为进一步创制小麦-长穗偃麦草3E染色体易位系奠定了基础。     

以盒维数法分形分析水稻根系形态特征及初探其与锌吸收积累的关系

利用特定根盒装土, 培养4个水稻品种(MADHUKAR、IR8192-200、IR26、IR8192-31)植株, 用钉板法结合透明塑料膜固定获得近似原位根系样品, 扫描得到根系的二维平面图像, 以分形理论为基础, 利用盒维数法结合根系图像分形分析程序计算根系构型的分形维数和分形丰度, 比较各品种根系的形态特征, 并对分形参数、根系长度和 植株锌含量间的相关关系做了初步探讨。结果表明, 根系分形维数和分形丰度以MADHUKAR最大, IR8192-200最小, 说明MADHUKAR根系分支多, 在土壤中拓展体积大。分形维数、分形丰度与根系总长度之间均呈明显正相关, 而且根系总长度与分形丰度相关系数高于与分形维数的相关系数。分形维数和分形丰度与植株地上部干重、单位Zn浓度所产出的地上部生物量、地上部Zn吸收总量之间均呈显著正相关, 与地上部Zn浓度呈负相关。水稻根系形态和构型的变化影响植株生长, 影响植株Zn吸收积累及体内Zn的利用效率。盒维数法分形分析模型可用于研究水稻根系形态和构型, 为其提供新方法。     

基于抑制消减杂交开发长穗偃麦草(Lophopyrum elongatum)特异分子标记

分别以二倍体长穗偃麦草和普通小麦中国春的基因组DNA作实验组和对照组,运用抑制消减杂交(SSH)技术去除2个基因组DNA之间的同源序列, 获得长穗偃麦草特异的DNA片段构建的单向抑制消减文库,并对随机克隆测序。根据测序结果设计引物,获得36个长穗偃麦草基因组特异分子标记,成功率高达69.2%。这些标记均能在具有长穗偃麦草E染色体的不同小麦背景和不同世代中稳定表现,可用于小麦背景中跟踪长穗偃麦草染色体或片段。     

水稻(Oryza sativa)新型液泡Na+/H+逆向转运蛋白基因的特征分析和表达

以拟南芥AtNHX1 cDNA 片段作为探针，筛查水稻盐胁迫植株叶片cDNA 文库，获得与AtNHX1同源的水稻新型液泡Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因（OsANT1）。序列分析表明，OsANT1 全长cDNA为2 178 bp，包括一个长度为1 608 bp的完整开放阅读框，编码535个氨基酸残基。在DNA水平上，OsANT1基因含有15个外显子和14个内含子，长度为4 835 bp。OsANT1含有12个跨膜域，系统进化树分析结果表明，与来自拟南芥、水稻、小麦、玉米、大麦、马蔺和芦苇等的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白高度同源。盐胁迫条件下，OsANT1的表达具有盐分诱导特征，且随着胁迫的增大而增加。表明该基因可能在水稻抵御盐分胁迫的过程中具有一定作用。     

杂交水稻恢复系桂99的抽穗期基因及其效应分析

以基因型明确的抽穗期主基因近等基因系EG0~EG7、ER~LR、T65系列为测验系（TLs）,在江西南昌（28^o 36’ N）夏季自然高温长日（14 h/d）和人工遮光短日（10 h/d）,以及海南三亚（18^o 14’ N）旱季自然低温短日（11.6 h/d）处理条件下,对籼型杂交水稻恢复系桂99的抽穗期基因及其感温性和基因位点间的互作效应进行了分析。结果表明,桂99在E₁、E₂和E₃位点分别带有感光迟熟等位基因E₁、E₂和E₃,在Se-1位点带有非感光等位基因Se-1^e,在Ef-1位点带有早熟基因Ef-1,由此推断其抽穗期基因型为E₁E₁E₂E₂E₃E₃Se-1^eSe-1^eEf-1Ef-1。迟熟基因E₁、E₃与早熟基因Ef-1同时存在,E₁、E₃与Se-1^e基因位点间的互作使桂99农艺性状表现弱感光性。感光基因Se-1^u（或Se-1ⁿ）的存在能增强E位点感光迟熟基因的感光性,感光基因对“TLs×桂99”F₂植株抽穗的影响,是延长平均抽穗期,增加迟抽穗植株分布频率。分析了感温性对TLs抽穗期的影响,讨论了以桂99为恢复系配置的杂交水稻组合丰产性和广适性的遗传基础。     

水分胁迫下一氧化氮对小麦幼苗根系生长和吸收的影响

以25%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱, 利用一氧化氮(nitric oxide, NO)供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP) 处理小麦幼苗, 探讨外源NO对水分胁迫下小麦幼苗根系生长和吸收的影响。结果表明, 50 mol L^-1 SNP可增加小麦主根长度及侧根数目, 分别比对照增加11.94%和83.78%。同时, SNP可使水分胁迫下小麦的根系活力提高55.88%, 根系K⁺ 的含量提高42.52%。膜片钳全细胞电流显示, SNP处理可增强小麦根细胞质膜内向K⁺ 电流, 而NO的专一清除剂c-PTIO可以逆转SNP的上述效应。因此认为, 外源NO可通过提高小麦根系活力, 增强根细胞质膜内向K⁺ 通道的活性, 从而促进根细胞对K⁺ 的吸收以适应水分胁迫。     

Effects of Salinity on Growth, Ionic Relations and Physiological Traits of Wheat, Disomic Addition Lines from Thinopyrum bessarabicum, and Two Amphiploids

The effects of NaCl on the growth, ion relations and physiological characteristics at early stages of growth of bread wheat (Triticum aestivum) varieties ‘Chinese Spring’ and ‘Glennson 81’, ‘Chinese Spring’ lines tetrasomic for chromosomes 5A, 2B and 5B, ‘Chinese Spring’ disomic addition lines for chromosomes 2E^b and 5E^b from Thinopyrum bessarabicum (formerly Agropyron junceum), and amphiploids between ‘Chinese Spring’ and Thinopyrum bessarabicum and ‘Chinese Spring’ and Lophopyrum elongatum (formerly Agropyron elongatum) were examined. Plants were grown in a controlled environment cabinet, in nutrient solution with or without addition of 200 mol m^?3 NaCl. Growth in terms of leaf area, shoot and root weights was reduced by salt treatment. Salinity conditions gradually reduced the osmotic potential, though there was little effect on water potential. Turgor pressure was not much affected by salt. There was variation between genotypes for all the characteristics studied, especially in the extent of Na accumulation by leaves and roots. The amphiploids and 5E^b addition line accumulated the least Na in comparison with other genotypes. Generally roots accumulated lower quantities of Na than leaves. Genotype K contents were not affected by salt treatment. Stomatal conductance also declined whilst the ABA content increased in the salt treated seedlings. With respect to growth, the amphiploids and 5Eb addition line were most tolerant to salt while ‘Glennson 81’, tetrasomic 2B and tetrasomic 5B lines were most susceptible. The addition of homoeologous group 2 and 5 chromosomes reduced the tolerance to salt relative to ‘Chinese Spring’ euploid. It is concluded that chromosome 5E^b of Thinopyrum bessarabicum carries gene(s) for tolerance to salt and this tolerance may be due to the ability to exclude Na ions from the leaves and roots.