油菜素内酯及其在种子萌发过程中的生理效应研究进展

简述油菜素内酯的化学结构、合成、信号传导机制,种子萌发生理,正常环境下油菜素内酯促进种子萌发的生理作用和逆境条件下油菜素内酯对种子萌发的促进效应等,提出油菜素内酯促进种子萌发机理的研究方向。     

人工合成甘蓝型油菜的繁育特性与试管繁殖

通过甘蓝品种(2n=18，CC)与白菜品种(2n=20，AA)杂交并借助胚珠培养和染色体加倍，获得一系列人工甘蓝型油菜新品系。对18个人工合成甘蓝型油菜新品系的花粉育性、自交结实性、异交结实性等研究表明，人工油菜品系花期自交不结实或结实率很低。蕾期自交一朵花平均获3．6粒种子，平均结角率为19．7％。但是，人工甘蓝型油菜无论作父本还是作母本与天然甘蓝型油菜杂交的结实率都较高。以人工油菜作父本与天然油菜杂交。42个组合平均杂交一朵花获得10．3粒杂交种子；以人工油菜作母本与天然油菜杂交，15个组合平均杂交一朵花获得8．5粒杂交种子。分析结果表明。本试验的人工油菜品系具有很强的自交不亲和性，蕾期自交结实率也较低，但对异交结实影响不大，因此可以直接用于杂种生产。试验对自交结实特别困难的5个人工甘蓝型油菜新品系进行了试管繁殖，采取子叶、下胚轴和茎尖联合培养方式。22株无菌苗经过2个月快繁，获得260株苗。平均繁殖系数为12．4。不同基因型繁殖系数差异较大。变幅为3．3～21．0。     

芥甘杂交创制新型甘蓝型油菜的表型多样性分析

为拓宽甘蓝型油菜遗传背景,明确油菜新种质表型变异水平,筛选优异基因资源,本研究利用芥菜型油菜与甘蓝型油菜种间杂交创制新型甘蓝型油菜54个品系进行田间表型鉴定,分析其表型多样性水平及其性状间相互关系。结果表明,（1）22个数量性状的变异系数范围为4%~99%,遗传多样性指数1.64~2.04;22个形态特征性状的遗传多样性指数为0~1.86。其中角果长度、单株有效角果数、单株产量、生育期、有效分枝高度、蛋白质含量和含油量等7个性状的多样性水平高于国内外已报道的其他甘蓝型油菜的多样性水平,表明芥甘种间杂交能够创制丰富的遗传变异,拓宽甘蓝型油菜遗传背景。（2）主成分分析将44个表型性状转化为10个综合指标,其中主花序有效角果数、单株有效角果数、每角果粒数、单株产量芥酸、亚油酸、油酸、蛋白质、含油量等与产量和品质相关性状是反映新型甘蓝型油菜表型特征的主要差异指标,表明通过这些产量和品质性状的选择可获得目标品系。（3）受甘蓝型油菜定向选育的影响,本试验参试材料具有偏向甘蓝型油菜的表型特点;聚类分析综合44个表型性状将54个参试油菜品系划分为3个类群,其中29个品系与甘蓝型油菜亲本聚为一类,代表了甘蓝型油菜亲本群;18个品系聚为一类,与甘蓝型油菜亲本类群距离较远,营养生长无优势,产量较低,综合性状较差;7个品系聚为一类,与甘蓝型油菜亲本类群距离较近,表现较强的营养生长优势和丰产特点,综合性状优良,可作进一步选育对象,为西藏高产优质甘蓝型油菜品系的选育奠定种质基础。     

利用小孢子培养技术创建高含油量甘蓝型油菜

以具备高含油量品质的甘蓝型油菜品系1481、1489以及1481×206的F1代为供体材料，对影响游离小孢子胚胎发生的部分因素——供体植株基因型、小孢子培养密度、小孢子培养的合适时期进行了研究，同时采用近红外反射光谱分析技术对高含油量甘蓝型油菜品系1481和1489获得的DH系种子含油量进行了测定。研究结果表明：材料1481的小孢子产胚量较高，达34.9个/蕾；三种材料的小孢子培养合适密度均为3蕾/皿；大田种植的甘蓝型油菜产胚量以初花至初花后1周左右的时间最高；所获得的40个DH系含油量中有21个DH系的含油量与对照中双4号的含油量之间存在显著差异，有13个DH系的含油量比供体亲本高，其中WD-33、WD-34两个DH系的含油量高达47%以上，可以作为选育或转育高含油量新品种的材料。     

甘蓝型油菜高含油量种质选育研究

以种子含油量达到50%为主攻目标,自1998年以来采用品种间杂交和系统育种相结合的方法,以含油量起点较高的群体为选择对象,运用种子含油量的正向选择与种皮色泽负向选择相结合的筛选技术,育成了HOC1、HOC2和HOC3等3个种子含油量达到50%的甘蓝型油菜新种质。其年度间含油量性状较为稳定,综合性状良好。同时还比较了同一遗传背景下高、低油分品系角果皮与种子油分积累的差异,高含油量品系角果皮具有较强的油份积累与转移效率。     

缺氧对甘蓝型黄籽与黑籽油菜发芽的影响

随机选取甘蓝型黄籽、黑籽油菜各20个品系,将萌发中的种子进行淹水缺氧处理,观察黄籽、黑籽品系耐湿性表现.结果表明,甘蓝型黄籽油菜的相对成苗率、相对苗高、相对苗重、活力指数低于黑籽油菜,单位电导率高于黑籽油菜.无论是黄籽油菜还是黑籽油菜,品种间的耐湿性差异都很大.电导率与活力指数之间有极显著的负相关,可用来快速筛选油菜耐湿性材料.     

油菜素类固醇对扇叶铁线蕨配子体生长的影响

以扇叶铁线蕨（Adiantum flabellulatum L.）孢子为实验材料,通过不同浓度 2,4 表油菜素内酯（2,4-epibrassinolide, 2,4-eBL）处理,观察孢子萌发及原叶体的生长状况。结果表明：10–10 mol/L 2,4-eBL 促进扇叶铁线蕨孢子萌发,10–11 mol/L 2,4-eBL 促进原叶体生长。本实研究不仅为促进扇叶铁线蕨孢子萌发和原叶体生长提供新方法,而且还为研究植物激素调控蕨类植物生长提供参考。     

油菜远缘杂交的遗传育种研究Ⅱ．甘蓝型油菜与芥菜型油菜杂交的亲和性及其杂种一代

甘蓝型油菜与芥菜型油菜杂交亲和性的研究结果表明，影响杂交亲和性的因素有杂交亲本、杂交组合方式和生态环境，芥菜型油菜作母本杂交亲和性高于甘蓝型油菜作母本的组合，昆明夏繁配组的甘芥杂交亲和性比长沙春季配组显著提高。芥甘杂种一代形态发育特性和种子油中主要脂肪酸含量多介于双亲之间，株高、分枝数、花期、棕榈酸和花生烯酸含量有超亲优势。芥甘杂种一代自交结荚结实差，作母本与甘蓝型油菜回交结荚率约２５％，与自由授粉相当，但平均每荚粒数比自由授粉增加约５０％；与芥菜型油菜回交和白菜型油菜杂交的结实性不如与甘蓝型油菜回交。     

外源海藻糖浸种对低温胁迫油菜种子萌发及幼苗生长的影响

为提高抗寒性,促进油菜种子发芽及幼苗生长,以甘蓝型油菜品种中油杂19为材料,研究外源海藻糖浸种对低温胁迫下油菜种子萌发及幼苗生长的影响,阐明外源海藻糖浸种的寒害缓解作用.结果表明,在低温处理下(10℃),油菜种子萌发受到抑制,发芽势、发芽率、发芽指数及活力指数均显著下降,平均发芽时间显著延长;种子萌发过程中异柠檬酸裂解...     

春性甘蓝型油菜EMS突变体库的构建与筛选

创制突变体库是甘蓝型油菜品种选育和重要性状遗传解析的重要基础。春性甘蓝型油菜开花不需漫长的春化过程,生育期短,在创制突变体库方面具有独特优势。本研究采用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变春性油菜862种子,以构建春性油菜EMS诱变突变体资源库。通过比较8种不同浓度EMS（0~1.4%,间隔0.2%）对发芽率的影响,最终确定使用0.8%的EMS作为最佳处理浓度,发芽率为37.2%。田间种植筛选与表型统计初步鉴定了M2代1823个单株的形态学性状,突变频率为3.91%,主要包括叶色、叶形、株高、株型、角果长短、种粒大小、种皮颜色、种子含油量以及其它性状变异等,突变类型十分丰富。该突变体库的构建为油菜功能基因组学研究和分子育种提供表型多样的种质资源。     

载人航天环境下开花前后光照强度对小麦生长发育及生产效率的影响

为了提高受控生态生保系统(CELSS)的能量利用效率,研究了在受控环境下开花前后光照强度对春小麦生长发育及生产效率的影响。结果表明,提高开花前光照强度(IBF)可显著缩短春小麦生育期;开花后光照强度(IAF)对小麦生育进程影响不显著。IBF的增强有利于春小麦营养体的构建,小麦籽粒产量有所提高,但小麦收获指数、粒叶比和能效比显著降低。IAF增强使小麦叶片光合速率、籽粒产量、收获指数、粒叶比和能效比均显著提高。高IBF下小麦籽粒产量的增加主要是因为提高了每株穗数和穗粒数,而高IAF下小麦籽粒产量的增加主要是因为提高了粒重。IBF和IAF提高均使得春小麦籽粒淀粉含量增加,蛋白质含量减少。高IBF对小麦产量的促进作用有限,而低IBF+高IAF的光照策略可以显著提高小麦的源库协调性和能量利用效率,可作为载人航天CELSS小麦培养的光照方案。     

受控环境下光周期对小麦生长发育、产量及营养品质的影响

为探讨受控生态生保系统(CELSS)中利用光周期调控提高植物能量利用效率的可能性,以红蓝LED(90%红+10%蓝)为光源,在开花前及开花后各设置12、16、20和24h四个光周期水平,形成16个处理,研究光周期对小麦生长发育、产量和营养品质的影响。结果表明,开花前光周期延长使小麦开花时间显著提前,特别是导致出苗到拔节和拔节到抽穗的天数显著减少。开花后光周期延长会缩短开花到成熟的时间,且开花前和开花后光周期对小麦生育期长度的影响相互独立。在开花前,短光周期有利于小麦营养器官的构建,增加株高、分蘖数、叶片数和营养器官干重,进而提高籽粒产量、收获指数和能效比。在开花后,长光周期提高了灌浆期叶片光合速率,促进籽粒中干物质积累,提高籽粒产量、收获指数和能效比。开花前短光周期的增产作用主要是因穗数和穗粒数增加,而开花后长光周期的增产作用主要是因粒重增加。在开花前后,延长光周期均导致籽粒淀粉含量增加和蛋白质含量减少。在开花前12h光照、开花后24h光照的处理下小麦产量和能量利用效率均最高,说明开花前短光周期结合开花后长光周期最有利于小麦高产和能量高效利用。     

杂交稻早夏制亲本生育特性研究及相关技术

１９９０～１９９２年对密阳４６、珍汕９７Ａ等６个主要制种亲本的生育特性和开花习性进行了观察、研 究，掌握了亲本在早夏制的变化规律及相关技术。     

芒果MiAGL80基因特征及表达模式分析

AGL80/FEM111属于Type I型MADS-box基因家族,调控拟南芥中央细胞及胚乳的发育。目前,AGL80在木本植物中鲜有研究报道。本研究从芒果转录组数据中获得并命名为MiAGL80基因。生物信息学分析表明：MiAGL80基因位于1号染色体上,ORF全长为897 bp,无内含子,编码299个氨基酸,理论等电点为4.95,蛋白质分子量为73.19 kDa,氨基酸序列中含有1个MADS_SRF_like保守结构域。系统进化树分析表明：芒果MiAGL80与阿月浑子PvAGL80最为接近,且同源性最高,氨基酸相似性为64.29%。启动子序列分析显示：芒果MiAGL80基因的启动子包含光响应元件、逆境响应元件、转录因子结合位点以及激素响应元件等,其中光响应元件相较其他元件数量较多,不仅包含光调节相关元件,还包含昼夜节律表达所必需的区域元件;激素响应元件中包括赤霉素响应元件、生长素响应元件和乙烯响应元件;逆境响应元件主要是干旱响应元件。基因表达模式分析显示：在芒果果实中,MiAGL80随着芒果果实的逐渐发育,其在果肉中的表达水平持续下降,在花后100 d的果实与成熟果中的表达水平很低;在种胚发育过程中其表达水平先上升后下降,在花后100 d的胚和成熟胚中表达水平也很低;在种胚萌发发育期,其表达水平再次升高。在成花发育不同时期的组织器官中：MiAGL80主要在叶片中表达,其表达量先降低后逐渐升高,然后再降低,在花器官发育末期达到最大值;在花芽中的表达水平也显著高于营养芽;但在茎中表达量极低,几乎不表达。说明MiAGL80在芒果果实发育、种胚发育、种子萌发以及成花调控方面发挥作用。以上研究结果为深入研究MiAGL80基因的功能提供参考。     

Influence of Seed Treatment with Uniconazole Powder on Soybean Growth,Photosynthesis, Dry Matter Accumulation after Flowering and Yield in Relay Strip Intercropping System

Abstract

The relay strip intercropping system of wheat-corn-soybean is widely used in southwest China. However, it is hard to produce soybean stably with this system, since the growth of soybean plants is slower under shading by corn at the seedling stage, and it is compensated by accelerated growth after the symbiotic stage. Soybean plants show excessive vegetative growth due to more rain during the flowering stage, which results in fallen petals, fallen pods and lower yield. This study investigated whether seed treatment with uniconazole powder (0, 2, 4 and 8 mg kg^–1 seed) suppresses excessive vegetative growth of soybean plants during the flowering stage and delays senescence of photosynthetically active leaves at the pod-setting stage. If such events are correlated with changes in photosynthesis, they may affect dry matter accumulation and seed yield in the relay stripping system. Uniconazole promoted biomass accumulation from 31 (R₃) to 61 (R₅) days after flowering (DAF) and seed yield. Seed treatment with uniconazole raised the net photosynthetic rate, stomatal conductance, transpiration rate, and total chlorophyll and chlorophyll a contents. In contrast, uniconazole reduced leaf area index (LAI) from 1 DAF (R₁) to 46 DAF (R₄) with the increase in uniconazole concentration, whereas, uniconazole significantly increased LAI at 61 DAF, and the greatest promotion occurred at 2 mg kg^–1 treatment. The study clearly showed that uniconazole effectively suppressed excessive vegetative growth of soybean during flowering stage, delayed senescence of photosynthetically active leaves at pod-setting stage and induced higher yield, which were related to the changes in photosynthetic rate, chlorophyll content, dry matter accumulation and LAI in the relay strip intercropping system.     

黄瓜叶片水浸提液对黄瓜、 黑籽南瓜种子萌发的影响

以黄瓜、 黑籽南瓜种子为试材, 研究不同浓度黄瓜叶片水浸提液对其种子萌发及生理特性的影响。 结果表明, 随着黄瓜叶片水浸提液浓度的增加, 黄瓜发芽率、 发芽指数、 α-淀粉酶活性及脱氢酶活性等均降低, 抑制了黄瓜根系、 胚轴的生长; 而一定浓度的黄瓜叶片水浸提液提高了黑籽南瓜 α-淀粉酶和脱氢酶活性, 促进黑籽南瓜种子萌发, 高浓度浸提液抑制黑籽南瓜种子萌发。 通过化感效应值可以得出, 黄瓜叶片水浸提液对黄瓜种子萌发的化感效应为负效应, 而对黑籽南瓜则一定浓度范围为正效应, 高浓度为负效应。 黄瓜叶片水浸提液抑制黄瓜种子萌发, 而对黑籽南瓜种子萌发表现为 “低促高抑”。     

大蒜鳞茎浸提液对大豆种子萌发和幼苗生长的化感效应

为探明大蒜鳞茎浸提液对大豆种子萌发和幼苗生长的化感作用,通过对大豆种子进行不同质量浓度(0,20,40,80,100 g·L^-1)大蒜鳞茎浸提液的处理,测定不同处理的发芽率、发芽势、发芽指数、根长、下胚轴长、植株鲜重、SOD活性、POD活性、CAT活性和MDA含量,并计算化感觉效应指数以及综合化感效应,探明大蒜鳞茎浸提液对大豆的化感效应。结果表明:大蒜鳞茎浸提液对大豆种子萌发及幼苗生长呈现低浓度促进、高浓度抑制的双重化感效应。浸提液质量浓度为20~40 g·L^-1时,对大豆种子萌发及幼苗生长具有一定的促进作用,SOD和CAT活性显著上升,MDA含量变化不大;浸提液质量浓度为80~100 g·L^-1时,对大豆种子和幼苗表现出明显的抑制作用,SOD和POD活性开始下降,MDA含量显著增加。此外,大豆种子萌发及幼苗生长的各项指标对大蒜化感物质的敏感程度不同,以对根长的化感作用较为敏感,可作为衡量大蒜对大豆化感作用的评价指标。     

Planting date effects on flowering,seed yield,and oil content of rape and crambe cultivars

Both crambe (Crambe abyssinicia, Hochst) and rape (Brassica napus L. and Brassica rapus L.) are cool season crops, thus they may have potential as irrigated, winter rotational crops in the low deserts of the southwestern United States and northern Mexico. Currently, no information is available on the effects of fall planting date on the production of these crops. The objectives of this study were (1) to determine the effects of fall planting date on flowering patterns, seed yield, and oil content of crambe and two species of rape, and (2) to determine the suitability of rape and crambe as rotational crops for the low deserts of the southwestern United States. Nine cultivars of rape and one cultivar of crambe were planted at the Maricopa Agricultural Center on three dates in November and December of 1995 and four dates from October through December of 1997 on a variable Mohall sandy loam soil (fine-loamy, mixed hyperthermic, Typic Haplargid). Five of the rape cultivars were B. napus types and the remaining four were B. rapus. One was an industrial rape (R-500) and the other eight were Canola types. Seed yield, oil concentration, and seed weight were determined. In 1996, the percent of plants flowering was observed visually on a periodic basis. In 1998, detailed imaging of flowering was done periodically using a digital camera. Planting date affected water application by controlling the length of the growing season. Our plants were taller, oil content was higher, seed weights were comparable, days to flowering were more than doubled, and seed yields were lower than plants from spring plantings in the Northern Great Plains. In both years of the study, the highest yields were obtained when rape and crambe were planted in November, which would fit well with cotton harvest dates. Lodging was a serious problem in rape. Crambe was sensitive to frost and could fail in some years. Only R-500 matured early enough to be used in rotation with current cotton cultivars. In addition to the onset of flowering, the automated method for estimating flowering was able to detect differences between Brassica species and cultivars and to measure the duration of flowering. Each species had a distinctive flowering pattern. Planting dates also affected the pattern and efficiency of flowering. Reproductive efficiency appeared to change with planting date and in general, October and November planting dates produced seed with higher oil content and seed weights than December planting dates.     

水稻转录因子基因OsSHR2的表达特征及其在营养生长中的调控作用

【目的】水稻OsSHR2(LOC_Os03g31880)基因为拟南芥AtSHR的同源基因,与OsSHR1、OsSCR1和OsSCR2 同属于水稻GRAS转录因子家族。已有研究报道,转录因子基因SHR和SCR共同调控植物根系、叶片的发育,并参与各项生命活动。本研究旨在阐明OsSHR2在水稻中的时空表达特征及其在营养生长中的调控作用。【方法】通过生物信息学分析、表达模式分析、萌发动力学分析和水培实验验证该基因的功能。【结果】生物信息学分析发现OsSHR2、OsSHR1、OsSCR1和OsSCR2与拟南芥和其他物种的SHR亚家族和SCR亚家族成员具有很高的序列一致性;表达模式和pOsSHR2::GUS材料染色分析发现,OsSHR2在整个生长发育过程中的根系、叶片、维管组织和生殖器官中表达强烈,并集中在根尖的中柱、侧根原基和叶片及茎维管组织的中心表达,在野生型的地上部和根系中,OsSHR2受缺磷影响下调表达;对获得的OsSHR2的CRISPR-Cas9突变体osshr2进行种子萌发实验和水培实验,发现与野生型相比,osshr2的萌发时间延后,萌发率降低,在正常供磷和缺磷处理下,osshr2的地上部和根系长度显著小于野生型。【结论】OsSHR2在地上部和根系的发育、维管组织形成以及营养与生殖生长中具有重要作用,这为今后OsSHR2在分子育种等领域的应用奠定理论基础。