GmNMH7基因在大豆成花诱导、花发育和开花逆转过程中的表达

大豆[Glycine max(L．) Merrill]是典型的短日照植物，光周期反应敏感品种在一定的短日一长日条件下可发生开花逆转。本实验室以大豆品种自贡冬豆为材料，将SD(短日)、LD(长日)和SDl3d-LD相结合，建立了大豆光周期反应机制研究的新的实验系统。本研究通过筛选自贡冬豆成熟花的cDNA文库得到MADS-box基因家族的一个成员GmNMH7，采用RNA原位杂交技术分析了不同光周期条件下GmNMH7基因在大豆顶端分生组织分化过程中的表达，并观察了GmNMH7基因在幼叶、幼茎、根瘤等器官中的表达情况。主要结果总结如下：在短日照(SD)条件下，自贡冬豆植株可在较短时间内完成开花诱导、正常开花和结实。GmNMH7基因在可观察到的花芽分化出现之前即开始在大豆顶端分生组织中表达，其表达时间贯穿成花诱导、花芽分化、花器官发育及种子形成的全过程。在长日照(LD)条件下，植株持续进行营养生长，没有任何形式的花器官出现，GmNMH7基因在顶端分生组织中一直不表达。在短日照13天一长日照(SDl3d-LD)条件下，60％以上的植株出现花序逆转和花逆转，另一部分植株顶端出现短花序，开花期比持续短日处理的植株晚。在出现开花逆转的植株中，GmNMH7基因的表达可随长日处理日数的增加和营养器官的出现而减弱。当顶端分生组织完全恢复叶片分化时，GmNMH7基因的表达停止。在出现短花序的植株中，GmNMH7基因一直表达，但表达量低于持续短日处理。对部分时期GmNMH7基因在幼叶、幼茎和根瘤中表达情况的研究未发现明显的规律性。GmNMH7基因在大豆花芽分化启动之前就开始表达的现象为大豆开花诱导提供了早期证据，该基因在顶端分生组织中的表达受光周期调控的事实说明，GmNMH7与大豆光周期反应、成花诱导及花器官发育有密切关系。我们推测，GmNMH7基因在上述过程中可能发挥着类似于分生组织特征基因的作用。实验结果进一步证明，本实验室利用开花(短日处理)、持续营养生长(长日处理)、开花逆转(短日-长日处理)三种发育状态(光照处理)建立的实验系统在大豆(短日植物)光周期反应和个体发育研究中有重要的利用价值。     

大豆开花逆转现象的发现

晚熟大豆品种自贡冬豆出苗后进行８～１０ｄ短日照（１２ｈ）处理,尔后置长日照（〉１５ｈ）下,可诱导顶端花序的产生,但花序上的上部因短日照后进行的长光照处理而形成茎,花序中部少数花芽原基因转而分化营养芽。这是长光照诱导的花序逆转和花逆转现象在大豆中的首次发现,已经短日诱导正常开花的自贡冬豆植株转移至长日照下时,原有花荚大部分脱落,不定芽大量发生,恢复到以营养生长为主的状态,本文就此种现象称为整株逆转（     

大豆几种光周期处理效应的植物激素解析

研究了大豆光照后效应、开花逆转、光周期对源库关系的调控、摘荚后光周期反应等现象中,内源激素的变化及几种外源生长物质对大豆发育的效应。结果表明,开花前对超早熟大豆品种东农36进行短日处理,明显加快开花后发育速度,降低叶片中的ABA和ZRs含量;幼苗期(VE-V2)对晚熟品种自贡冬豆进行l0 d左右的短日处理,尔后置15 h长     

大豆嫁接体系中砧木或接穗保留叶片数对接穗生长发育的影响

以早熟品种黑河27为砧木,晚熟品种自贡冬豆为接穗,通过嫁接并结合去叶处理,创造砧木和接穗叶片数各不相同的嫁接体,观察砧木及接穗的叶片数目对接穗发育的效应,分析大豆叶片中可传导开花诱导物质和抑制物质的有无、作用方式及其对植株发育的影响。结果表明,在长日照(16 h)条件下,与黑河27嫁接,导致自贡冬豆在嫁接后第30天(出苗后第41天)开花,而自体嫁接的自贡冬豆在试验结束前(>120 d)仍未开花,说明在非诱导光照条件(长日照)下,早熟品种黑河27的叶片可产生可传导的开花促进物质,并通过嫁接传导至晚熟品种自贡冬豆的顶端分生组织,诱导其实现成花转变。砧木诱导接穗开花的效应大小与其所保留的叶片数目呈正比,证明上述可传导物质对大豆开花的促进作用存在剂量效应。接穗去叶可导致自身花期提前,花数增加,显示晚熟接穗的叶片在长日照下可产生开花抑制物质。接穗上的花朵和荚果数目与其保留叶片数呈反比,证明开花抑制物质阻止生殖器官的发育,且其作用也具有剂量效应。接穗去叶部位对其成花发育状态亦有一定影响。本文提出,在大豆生长发育过程中,叶片根据光周期信号的变化,调节开花促进物质和开花抑制物质的多少和比例,进而协调营养生长和生殖生长的进度,保证生命周期的完成。     

不同结荚习性大豆品种顶端花序发育过程的形态解剖学特征

结荚习性是大豆[Glycine max (L.) Merr.]最重要的株型相关性状之一。分别在自然光照、短日照(12 h)、长日照(16 h)条件下, 通过形态观察和解剖学研究, 比较短花序有限结荚习性大豆品种中黄13、长花序有限结荚习性品种凤交66-12和无限结荚习性品种中黄24顶端花序分化过程的差异。结果表明, 有限结荚习性品种出苗后20~24 d即开始顶端花序分化, 分化持续时间12~16 d, 比无限结荚习性品种分化起始早, 持续时间长; 长花序有限型品种凤交66-12比短花序有限型品种中黄13顶端花序分化的起始时间早, 分化速度快; 无限结荚习性品种顶端花序发育起始日期较晚, 分化时间短。短日照可使大豆顶端花序发育起始时间提前, 分化期缩短, 长日照则相反, 说明光照长度对大豆顶端花序的发育有明显影响。     

以光周期处理与分期播种试验综合鉴定大豆品种的光温反应

设置短日照(12 h)和长日照(16 h)两种光周期处理,并以春播模拟低温、夏播模拟高温条件,形成长日+低温、长日+高温、短日+低温、短日+高温4种光温组合。2007年对近年育成的10个北方春大豆[Glycine max (L.) Merr.]品种(系)和18个黄淮海夏大豆品种(系)进行了光温反应特性鉴定。2008年对50份材料进行了光周期反应鉴定。结果表明,不论在低温(春播)还是高温(夏播)条件下,短日照均加快大豆的发育进程,导致开花提前;不论在长日照还是短日照条件下,高温均减少出苗至初花的日数。光周期和温度对大豆的发育存在明显的互作,随着温度的升高,短日照促进大豆发育的效应有所加强;随着日照的缩短,高温加快发育的作用也有所增大。供试大豆品种生态类型在光周期反应敏感度(PRS)、温度反应敏感度(TRS)及光温综合反应敏感度(PTCRS)等方面均存在显著差异。北方春大豆品种的上述3个指标均小于黄淮海夏大豆品种,但前者在不同光照条件下的温度反应敏感度差值和在不同温度条件下的光周期反应敏感度差值均较后者高,说明北方春大豆品种光温互作效应较强。     

不同生态类型大豆品种光周期反应的鉴定

通过设置短日照(12h)和长日照(16h)两种光照处理,对58个近年育成的不同生态类型大豆品种(系)进行光周期反应鉴定.结果表明.大豆光周期反应敏感性强弱依次为南方夏大豆、南方春大豆、黄淮海夏大豆、北方春大豆,品种的光周期反应敏感性随着主产地纬度的降低而增强;本试验建立了一种以短日开花促进率为评价指标的光周期反应敏感性的鉴定方法,该方法准确、简便、周期短、成本低廉.     

短日照对墨西哥大刍草生长发育的影响

通过不同短日照处理玉米近缘种墨西哥大刍草,研究短日照对其生长发育的影响,结果表明:短日照处理可以诱导墨西哥大刍草提前抽雄开花;墨西哥大刍草接受短日感应的临界叶龄、日照长度、短日诱导天数分别为6叶龄、13h、15d;对墨西哥大刍草进行短日诱导(日照长度为12h),以处理25d主茎雄花分枝数最多和分枝最长,因此,以饲草玉米种子生产为目的,对墨西哥大刍草进行短日诱导,应从6叶龄开始进行25d以上每天12h的连续短日照处理最为有效。     

第三讲 开花结角与成熟

油菜从初花到终花所经历的时间称开花结角期,时间大约25—40天,一般早熟品种开花早,花期长,晚熟品种开花迟,花期比较短。在一个植株上,其开花顺序与花序分化是一致的,先主茎后第一次分枝,再第二次分枝。一个花序则是由下向上开放,花朵开放前一天的下午,花萼顶端微露出黄色花     

光周期对胭脂花生长发育的影响

研究了冬季4种光周期处理(自然日长CK、20 h、16 h、暗期中断4h)对胭脂花生长发育的影响.结果表明,冬季自然日长(9～11 h)条件下,胭脂花顶芽长期处于休眠状态,延长日照时间和暗期中断可使处于休眠状态的胭脂花在10 d内迅速萌发;延长日照时间显著促进了胭脂花的生长,20 h日照处理的植株生长最快,单株干质量最终达到1.424 g,但其根系长势弱,干质量仅为0.075 g,根冠比失调,部分植株枯萎死亡.16 h日照和暗期中断对生长的促进作用差异不显著,但根系活力高于20 h日照处理.不同光周期处理110 d后,胭脂花植株统一置于自然日长下继续培养40 d,发现均有花芽形成,16 h日照处理的植株花芽分化进程略早于其他2种处理,而对照植株无可见花芽形成;经低温冷藏100 d后,花芽分化率及成花率均以暗期中断4h处理的植株为最高.3种补光处理的胭脂花地上部分GA含量均极显著高于对照(P=0.01),而ABA含量显著低于对照(P=0.05),不同补光处理和对照之间胭脂花地上部分IAA的含量没有显著差异;地下部分GA、ZR、IAA的含量在各处理和对照之间没有极显著差异(P=0.01),但ABA的含量极显著低于对照(P=0.01).研究结果说明,长日照处理诱导胭脂花休眠芽萌发,并促进营养生长;胭脂花地上部分GA含量升高与ABA含量降低,可能是长日照促进胭脂花顶芽萌发的原因.     

八仙花花芽分化形态观察及成花机理研究

以八仙花“经典红”为试验材料,利用扫描电镜定期观察花芽形态发育进程,在花芽分化后期将植物进行控温促花处理,观察其开花情况,分析温度对八仙花成花的影响。结果表明,八仙花的花芽分化过程分为5个阶段,分别是营养生长期、花芽膨大期、分生组织分化期、花原基形成期以及花器官形成期；经过不同时间低温处理的八仙花均能提前开花,但未经过低温春化的植物,花品质受到一定的影响；八仙花花芽分化与温度具有显著相关性,20-25℃开始生长点膨大,15-20℃进入分生组织分化期,10℃形成花原基,5℃形成花器官并打破休眠,整个过程历时约4个月。     

光周期对大豆叶片内源激素含量及其平衡的影响

选用生育期不同的３个品种，采用酶联免疫检测技术（ＥＬＩＳＡ），研究了开花前和开花后光周期处理对大豆叶片内源激素含量及其平衡状况的影响。结果表明，短日照与长日处理相比，脱落酸（ＡＢＡ）含量显著上升，赤霉素（ＧＡ１＋３）含量及ＧＡ／ＡＢＡ比例明显下降，细胞分裂素（ＤＨＺＲ，二氢玉米素核苷）有下降趋势，生长素（ＩＡＡ）的变化不大。短日下ＧＡ和ＩＡＡ含量负相关，ＧＡ与ＡＢＡ正相关，长日下ＩＡＡ与ＤＨＺＲ负     

Response of China aster to daylength and gibberellic acid

1. 1.
   Plants of Callistephus chinensis cv. ‘Giant Comet’ were subjected to photoperiods of 8 or 16 hours. In short day (SD) a much greater number of leaves was formed than in long day (LD) before the terminal inflorescence was initiated. By transferring plants from LD to SD at weekly intervals it was established that in LD floral induction is completed about 6 weeks after sowing.     
   
   

南繁条件下东北春大豆杂交成功率的提高

为了加快育种进程,拓宽新品种的遗传基础,提高大豆在南繁条件下的杂交结实率,本研究选用7个东北春大豆早熟品种,在海南三亚进行光照处理和杂交技术试验,观察供试品种在长日照(18 h)处理和三亚自然短日照条件下植株形态、生长发育进程、花器官特征和花粉育性的变化,并研究光照处理、母本是否去雄和母本花蕾大小对杂交效果的影响。结果表明,海南冬季自然短日照致使大豆开花持续时间缩短,株高、花朵数量和单花重量降低,花朵及其各组成部分变小(P<0.01),花粉败育率上升(P<0.01)。以自然短日照处理植株作母本、长日照处理的材料作父本,在母本植株上选大花蕾,采用不去雄杂交,获得64.36%的杂交结实率,可基本满足杂交育种的需要。基于试验结果,提出了南繁条件下提高大豆杂交成功率的综合技术方案。     

Post-Flowering Photoperiod Effects on Reproductive Development and Agronomic Traits of Long-Day and Short-Day Crops

Pre-flowering photoperiod effects on floral initiation, flowering time and yield components of various crops have been well studied, but the post-flowering photoperiod effects on major field crops are not clearly understood. A controlled environment study was carried out using six long-day (LD) crops, flax, sugar beet, broad bean, triticale, wheat, and rapeseed, and seven short-day (SD) crops including Adzuki bean, potato, rice, peanut, mungbean, cotton and corn with a major objective of evaluating the post-flowering photoperiod effects on their reproductive development and yield components. There were significant inter- and intra-specific differences in their response to post-flowering photoperiod treatments. The effects of short days on LD crops were similar to LD effects on SD crops. The post-flowering duration was prolonged by short photoperiod in LD crops and long photoperiod in SD crops. There was, however, significant genotypic variation within a species for such effects. The post-flowering LD treatment caused abscission of flowers and pods and the resumption of vegetative growth in Adzuki bean. The post-flowering LD treatment also delayed the shoot senescence of one of the two potato varieties and decreased the number of tubers per plant in both varieties. The LD treatment delayed maturation of rice and mungbean, and decreased seed yield and 100-seed weight of peanut, although the shoot senescence of peanut was not apparently affected. Rapeseed, wheat, cotton and corn genotypes in this study did not show any sensitivity to post-flowering photoperiod. In triticale (an LD crop) exposure to short photoperiod post-flowering increased the number of spikes per plant perhaps due to a greater assimilate accumulation over a longer duration. The results from the current study as well as those from our previous experiments suggest that post-flowering photoperiod responses do exist in diverse field crops, and that there are strong genotypic differences in sensitivity and magnitude of response to post-flowering photoperiod. Photoperiod after flowering substantially regulates the source/sink relationship, and promotes partitioning and accumulation of assimilates to storage organs of crops when it favours the reproductive development of crops.     

Effect of Cold Hardening on Growth and Essential Oil Content of Mentha piperita L.

Divisions of running rhizomes of peppermint plants were planted in loamy clay soil in the experimental farm of National Research Centre, Dokki, Cairo, Egypt. After 21 days, the plants were exposed to low temperature 4, 7°C for 6, 9 and 12 days in controlled chamber before transplanting to large pots in winter season. Three cuttings were taken from the plants of different treatments during the season after 4, 7 and 10 months from transplanting. Representative samples of 6 replicates from each treatment were taken for the determination of vegetative growth and oil content in the leaves and branches.
The results obtained indicated that the highest fresh and dry weight of leaves and branches was recorded in the second cutting, however, it markedly decreased in the third one. The highest favourable effect of cold hardening on vegetative growth was observed at 4°C for 12 days exposure in the second cutting. The percentage of volatile oil in the leaves recorded the highest values in treatment of 7°C for 6 days in the second sampling date. Cold hardening either at 4°C or 7°C resulted in pronounced increase in the essential oil yield produced by the plant with the superiority of 4°C for 12 days which recorded the highest value.
It can be concluded from the obtained results that hardening peppermint plants with low temperature, particularly 4°C for 12 days before transplanting improved plant growth and considerably increased the volatile oil content in plant leaves and branches.