耐盐锻炼小麦幼苗的抗盐性及蛋白质和POD的表达差异

为探究小麦幼苗耐盐锻炼的最适浓度和抗高盐胁迫能力及高盐条件下相关蛋白质和POD的表达差异,对新麦9号小麦幼苗进行5种盐浓度耐盐锻炼处理,然后再进行3.75 g NaCl/kg沙的高盐胁迫,在高盐胁迫第7 d取样,采用SDS-PAGE技术和复性电泳技术分析高盐胁迫条件下蛋白质和POD的表达差异.结果表明,(1)耐盐锻炼能够提高小麦幼苗抗高盐胁迫能力,以2.50 g NaCl/kg沙耐盐锻炼的小麦幼苗抗盐胁迫能力最强;(2)经2.50 g NaCl/kg沙耐盐锻炼的小麦幼苗,受到高盐胁迫时,被检测出225和233 kD两条新的蛋白带;(3)耐盐锻炼的小麦幼苗,受到高盐胁迫时,均比对照多检测到57、59和84 kD三条新POD酶带, 而缺失52、55和60 kD三条POD酶带.说明耐盐锻炼的小麦幼苗抗高盐胁迫能力增强;受高盐胁迫的小麦幼苗发现有新的蛋白带和POD酶带表达.     

克劳茨基棉与陆地棉泗棉2号杂交后代耐盐性鉴定

为了挖掘和利用棉属野生种克劳茨基棉(Gossypium klotzschianum)的优异等位基因,本实验室构建了一个(陆地棉泗棉2号×克劳茨基棉)×泗棉2号的BC2F7群体,得到327个家系。通过盐胁迫发芽(1.2%NaCl)和苗期耐盐性鉴定(1.5%NaCl)筛选获得5个耐盐性较好的优异材料。同时在苗期盐胁迫下,测定了叶绿素含量,株高以及根、茎、叶干物质质量等指标。相关分析表明,盐胁迫9d后,相对叶绿素含量与苗期耐盐系数成极显著正相关,说明相对叶绿素含量可以很好地反映苗期的耐盐性,可作为苗期耐盐性的重要指标。     

小麦耐盐相关基因TaHAK1的克隆与表达分析

为了解小麦品种山融3号耐盐性的基因状况,以大麦HvHAK1为探针,通过电子克隆和PCR方法,从该品种根的cDNA文库中克隆到一个小麦的耐盐相关基因TaHAK1（High Affinity K＋transporter1）。该基因ORF全长2 405bp,编码776个氨基酸,含有8个内含子。与已报道的大麦、水稻、玉米等单子叶植物的HAK基因具有较高的相似性。RT-PCR分析表明,TaHAK1在小麦根中表达量较高,且受钾饥饿和盐胁迫诱导表达。在200mmol.L-1 NaCl胁迫条件下,TaHAK1在耐盐小麦品种山融3号中的最高表达量高于在盐敏小麦品种济南177中的最高表达量。这些结果说明,在小麦中克隆到了大麦HvHAK1的同源基因,该基因参与了小麦对高盐、低钾等非生物胁迫的响应,可能对山融3号的耐盐性具有一定贡献。     

DNA甲基化抑制剂对盐胁迫下小麦部分生理及农艺性状的影响

为了解DNA甲基化与小麦抗盐性的相关性,以耐盐性不同的春小麦品种新春11号(耐盐)和新春6号(盐敏感)为材料,利用DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞苷(5-azaC)处理小麦种子7 d,并对处理后的幼苗用200 mmol·L~(-1)NaCl胁迫7d,分析盐胁迫下DNA去甲基化小麦的农艺性状及生理特性变化。结果表明,盐胁迫抑制了小麦的生长。盐胁迫下DNA甲基化抑制剂处理可显著降低小麦株高,对穗长、穗粒数和穗粒重无显著影响。与单独盐胁迫相比,DNA甲基化抑制剂处理后,新春11号叶片净光合速率明显下降,蒸腾速率、气孔导度下降幅度减缓,胞间CO_2浓度无显著差异;新春6号蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_2浓度显著下降,叶片净光合速率无显著差异。盐胁迫下DNA甲基化抑制剂处理可显著减少小麦叶片丙二醛(MDA)含量,显著提高新春6号小麦幼苗叶片中脯氨酸和可溶性糖含量,而对新春11号影响不大;显著提高新春11号过氧化物酶(POD)活性及新春6号超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性。综上所述,DNA甲基化抑制剂会导致小麦植株矮化,提高盐胁迫下小麦叶片的抗氧化能力,缓解盐胁迫负效应,小麦品种对DNA甲基化抑制剂的敏感性与其耐盐性有关,推测盐胁迫下小麦可能通过DNA甲基化调控其耐盐性。     

盐胁迫对小麦根系氧化损伤及细胞程序性死亡的影响

为探究小麦根系响应盐胁迫逆境的生理机制,以耐盐性不同的三个春小麦品种新春11号(高耐)、新春29号(中耐)和新春6号(盐敏感)为材料,分析300 mmol·L~(-1)NaCl胁迫对耐盐性不同的小麦品种根系生长、活性氧含量、抗氧化酶活性及细胞程序性死亡的影响。结果表明,与对照相比,盐胁迫下三个品种根长显著下降,根系干、鲜重均呈下降趋势,新春11号和新春29号变化幅度较小,而新春6号变化幅度相对较大;根尖中超氧阴离子产生速率保持增长趋势,耐盐性强的品种上升速率慢于耐盐性弱的品种,过氧化氢含量先增后降,最后与对照基本相同。超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均在盐胁迫初期快速上升,胁迫30min后开始下降。SOD活性在耐盐性强的小麦品种中显著升高,而APX活性在耐盐性弱的品种中则显著升高。Evans Blue染色结果发现,随着盐胁迫时间的增加,死亡细胞数目逐渐增多。聚丙烯酰胺凝胶电泳显示,盐胁迫4h后即可检测到DNA片段化的发生,表明NaCl胁迫对小麦造成氧化损伤,诱导小麦根尖发生细胞程序性死亡。     

部分CIMMYT小麦种质的耐盐性鉴定与评价

为了筛选耐盐小麦新种质,以耐盐小麦品种青麦6号为对照,分别在小麦苗期以相对盐害指数、芽期以根系盐害易感指数和相对苗长为鉴定和评价指标,对选自国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）的417份小麦材料进行耐盐性筛选与鉴定。结果显示,有39份小麦种质的耐盐性优于对照,经相关分析和主成分分析发现,总根长SSI值可作为根系耐盐指标用于耐盐性综合评价;结合总根长SSI值、盐害指数和相对苗长的隶属函数综合值进行聚类分析发现,cm58、cm163、cm439和cm440 四份小麦种质的耐盐性优于对照青麦6号,是研究小麦耐盐性和培育耐盐小麦新品种的优异材料。     

60份大豆种质资源苗期耐盐性鉴定评价

为挖掘大豆种质资源中的耐盐种质资源，筛选出耐盐性较强的种质资源，为大豆耐盐性品种的选育提供优异亲本，本研究选用来源于黑龙江、吉林、日本等地的大豆种质资源60份，采用1.500%NaCl溶液模拟盐胁迫环境进行苗期耐盐性鉴定评价，测定叶长、叶宽、叶柄长度、株高、茎秆直径、茎节数、分枝数、植株鲜重、植株干重等9个性状指标，应用隶属函数、主成分分析、聚类分析等方法对大豆苗期耐盐性进行综合评价。结果表明：盐胁迫下各指标测量值与对照相比较均明显下降，且各指标之间呈现极显著或显著相关关系。利用隶属函数法进行耐盐性综合评价，发现不同大豆品种间的耐盐性表现出较大的差异，60份大豆中包括耐盐品种12份，中等耐盐品种24份，盐敏感品种16份，不耐盐品种8份。9个性状可综合为3个主成分，可解释67.430%的表型变异，分别代表叶片因子、伸长因子和生物量因子；60份材料按耐盐性强弱可分为4类，第一类为耐盐品种(12份),第二类为中等耐盐品种(24份),第三类为敏感品种(16份),第四类为不耐盐品种(8份)。东农56、佳试D、黑农63耐盐性较强，叶长、分枝数、地上部分干重均可作为大豆耐盐筛选与评价的重要指标。     

抗坏血酸对盐胁迫下小麦幼苗生长抑制的缓解效应

为探明抗坏血酸(AsA)对盐胁迫下小麦幼苗生长的调控作用,采用室内水培法研究了不同浓度AsA处理对0.1 mmol·L-1 NaCl胁迫下2个小麦品种(周麦9号和周麦23号)幼苗生长的影响.结果表明,外施AsA极显著提高了盐胁迫下小麦幼苗的根长、芽长,幼苗叶片的Pro和可溶性蛋白含量以及根系活力显著升高,细胞膜透性及膜脂过氧化产物MDA含量显著降低.2个小麦品种对AsA处理的敏感程度存在差异,ASA对周麦23号的缓解效果相对较好.本实验中以1.5 mmol·L-1外源AsA缓解效果最好.     

粳稻种质资源芽期耐盐性综合评价与筛选

【目的】土壤盐渍化是危害水稻生产的重要非生物胁迫之一。鉴定水稻种质资源发芽期耐盐性,筛选耐盐指标,培育耐盐品种,对水稻生产的发展具有重要意义。【方法】利用125 mmol/L Na Cl溶液对64份粳稻种质资源进行盐胁迫,于胁迫后3 d测定发芽数;胁迫5 d、10 d后,测定发芽数、芽长和根长,并计算相对芽长、根长、发芽势、发芽率、盐害率,发芽指数和活力指数。运用多种统计学方法对各种质资源的芽期耐盐性进行综合评价,分析典型耐盐和盐敏感种质盐胁迫条件下的发芽特征。【结果】相对盐害率与相对根长、相对发芽势、相对发芽率、发芽指数和活力指数均极显著负相关;除相对芽长外各指标间的相关性均达到极显著水平。通过聚类分析将64份粳稻种质资源划分成4个类群。第Ⅰ、Ⅰ类群分别为典型的盐敏感和耐盐类群,第Ⅱ类群为弱耐盐种质为主的混合类群,第Ⅲ类群主要由耐盐种质组成。通过主成分分析将7个评价指标转换为3个主成分,应用隶属函数和权重,获得了客观评价粳稻种质资源耐盐性的综合评价值D。分别选取D值最高和最低的5份种质资源进行芽期耐盐指标的差异显著性分析,结果表明,两组种质资源盐胁迫5 d的各评价指标差异均达到极显著水平,10 d的评价指标除相对芽长外,均达到了显著差异水平。【结论】水稻芽期对盐胁迫较为敏感,且耐盐性不同的种质间差异显著。利用逐步回归和主成分分析获得发芽指数、相对根长和相对盐害率3个指标,可作为快速鉴定粳稻种质资源芽期耐盐性的重要指标,若采用多元统计方法评价可靠性更高。     

大豆耐盐相关基因研究进展

大豆（Glycine max（L.）Merill）是植物蛋白质和油脂的重要来源。盐胁迫是造成大豆产量损失的主要非 生物胁迫因素。耐盐基因的挖掘对培育大豆耐盐品种至关重要。本文一方面总结了通过正向遗传学获得的大豆 耐盐相关数量性状位点或基因，如萌发期耐盐性主效基因GmCDF1（Glyma.08g102000）、2个出苗期QTL（分别位于6 号和14号染色体）；苗期耐盐性主效基因GmSALT3（Glyma03g32900）以及位于G连锁群的QTL。随着对大豆耐盐性 研究的不断深入，目前认为大豆萌发期、出苗期、苗期的耐盐性无直接相关性。另一方面总结了通过反向遗传学途 径获得的参与离子运输、转录调控等耐盐性基因，以及通过生物工程技术转入外源基因提高大豆耐盐性的研究进 展，期望为解析大豆耐盐分子机制和耐盐育种提供参考。     

黄淮麦区部分小麦品种(系)重要产量性状全基因组关联分析

为挖掘与小麦产量性状的相关等位变异及给分子标记辅助育种提供参考,选取SSR与SNP标记对52个黄淮麦区品种(系)材料进行全基因组扫描,对株高、穗长、单株穗数、可育小穗数、穗粒数、千粒重等6个重要产量性状进行标记,并进行遗传多样性、群体遗传结构与全基因组关联定位等分析。结果表明,供试群体可被划分为4个亚群,5种环境间所测产量性状差异均达到0.05显著水平,且穗长和单株穂数的变异系数最大。利用Powermarker进行标记遗传多样性分析,共检测到899个等位变异,平均等位变异丰富度为3.625,遗传多样性指数平均值为0.586,多态性信息含量(PIC)平均值为0.510。利用Tassel的MLM(Q+K)模型关联得到与产量显著关联的分子标记共13个(6个SSRs和7个SNPs),这些与产量相关性状的优异等位变异可为发掘和利用小麦育种优良基因提供依据,并为今后的遗传育种工作提供参考。     

近十年基于重要小麦亲本周麦22的遗传改良

为掌握近十年来黄淮麦区小麦遗传改良的进展和性状间的遗传差异,选用黄淮麦区骨干亲本周麦22及其衍生的22个小麦新品种为材料,研究其产量性状和品质指标,并对其衍生方式、遗传进展进行分析。结果表明,周麦22衍生系的平均产量和穗数分别较周麦22提高598.7kg·hm~(-2)和12.6个·m~(-1),遗传增益分别为10.1%和17.6%,差异均达显著水平;而周麦22衍生系的千粒重、穗粒数和株高与周麦22均无显著差异。通过周麦22培育出4个优质强筋小麦品种,占衍生品种总数的18.2%。周麦22衍生系的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、SDS沉淀值和吸水率较周麦22均显著降低,遗传增益分别为-4.6%、-11.1%、-5.2%和-1.7%;面筋指数和面团稳定时间较周麦22均显著提高,遗传增益分别为148.2%和41.2%;籽粒硬度和面团形成时间较周麦22略有降低,但差异均未达显著水平。周麦22衍生品种产量的提高主要来源于穗数和千粒重的提高,蛋白质质量性状在遗传改良中有所提高,但蛋白质数量性状呈下降趋势。加强蛋白质质量与数量性状的协调改良已成为当前小麦品质改良的重点和难点。     

黄淮主推小麦品种主要农艺性状配合力及遗传效应分析

为明确黄淮麦区主要推广小麦品种的主要农艺性状遗传规律,通过不完全双列杂交试验研究了济麦22、周麦22、矮抗58、西农979等8个小麦新品种9个主要农艺性状(株高、有效穗数、单株生物学产量、穗长、有效小穗数、穗粒数、千粒重、单穗重、单株粒重)的遗传力和配合力。结果表明,矮抗58、西农979和郑麦366株高的一般配合力较低,济麦22和矮抗58有效穗数的一般配合力较高,烟农19和郑麦366穗粒数的一般配合力较高,周麦22和济麦22千粒重的一般配合力较高,周麦22和烟农19的单株粒重、单株生物学产量和单穗重的一般配合力较高,新麦26和周麦22主茎穗长的一般配合力较高。周麦22/烟农19、济麦22/西农979、济麦22/郑麦366、矮抗58/烟农19四个组合的9个主要农艺性状的特殊配合力效应值均为正向效应。9个主要农艺性状的狭义遗传力差别较大,变化范围为2.83%~97.39%,其中,株高的狭义遗传力最高,达97.39%,其次为主茎穗长(72.07%)、千粒重(40.64%),这三者在杂交育种时以低世代选择效果较好;株高和单株生物学产量受加性效应(24.4、6.8)和显性效应(6.1、14.67)共同作用,株高以加性效应为主,单株生物学产量以显性效应为主;有效小穗数、千粒重和主茎穗长受加性效应(0.22、3.09、0.27)控制,穗粒数和单株粒重受显性效应(8.88、6.29)控制。     

小麦品种抗旱性与深根性和深层根系活性的关系

为明确小麦根系垂直生长与抗旱能力的关系,以不同抗旱类型品种洛旱6号、西农979和郑麦366为材料,在柱栽条件下研究了不同生育时期最大根深、根干重垂直分布、根系活性垂直变化等性状。结果表明,本试验条件下,小麦根深在挑旗期达最大值,越冬至挑旗期间根系生长速度快。挑旗期和抽穗期不同抗旱类型品种间根深差异显著,其中抗旱性强的品种最大根深较大;与抗旱性弱的品种相比,抗旱性强的品种总根干重和深层根干重小,根系生理活性强。籽粒灌浆期表现为抗旱性越强,深层根系生理活性越强。据此认为,抗旱性强的小麦品种未必具有较大的根干重或深层根干重,但其根系下扎深且深层根系生理活性较强,尤其是生育后期的根系生理活性强。     

阶段高温对不同小麦品种产量的影响及其耐热性差异研究

为应对小麦高温灾害,筛选耐热丰产种质资源,通过裂区试验,以阶段高温为主区(在开花期、花后5～10 d、11～15 d、16～20 d和21～25 d进行高温胁迫,分别用H_1、H_2、H_3、H_4和H_5表示,以自然生长条件为对照),以品种为副区(选用济麦22、矮抗58、衡4399、淮麦33、石麦22、山农20、郑麦7698和邯6172耐热性不同的8个冬小麦品种),于2016-2017和2017-2018两个小麦生长季,研究了不同阶段高温对小麦产量及穗粒数、粒重等的影响,并分析了不同品种的耐热性。结果表明, H_1、H_2、H_3、H_4和H_5处理的两年平均产量分别较对照下降59.7%、49.5%、26.2%、36.4%和34.5%,穗粒数分别减少17.9、14.8、5.9、1.2和4.0粒,千粒重分别降低0.3、1.8、7.3、13.8和12.6 g。从品种看,自然生长条件下郑麦7698、淮麦33和衡4399的产量较高,石麦22的产量最低;高温条件下郑麦7698、山农20和衡4399的产量较高,淮麦33为受高温影响最大的品种,两年减产幅度均最高;两种条件下郑麦7698、衡4399和山农20的综合产量均较高,淮麦33最低。阶段高温对不同品种的影响不同,且存在年际间差异。2016-2017年度山农20、衡4399和石麦22的H_2处理均较对照增产,但其他阶段高温处理均减产。高温胁迫后郑麦7698的减产幅度在2016-2017年度最小,而在2017-2018年度仅次于减产幅度最大的淮麦33。郑麦7698、衡4399和山农20的两年几何平均产量均较高,淮麦33最低。从热感指数看,衡4399、山农20和郑麦7698的热感指数指标大部分小于1,淮麦33、济麦22、石麦22热感指数指标大部分大于1;其他品种的热感指数指标有的时段高温大于1,有的小于1。综合产量和热感指数指标,衡4399、山农20和郑麦7698的耐热性好,淮麦33、济麦22和石麦22的耐热性较差。     

北方冬麦区与黄淮北片优良小麦品种(系)耐热性评价

为筛选小麦耐热种质资源,在开花后15d开始覆盖塑料大棚,模拟高温胁迫,对来自我国北方冬麦区和黄淮北片主推的53个小麦品种(系)的千粒重热感指数、容重热感指数、几何平均产量进行分析,并以耐热品种TAM107为对照,结合苗期细胞膜热稳定性对参试材料的耐热性进行评价。结果表明,在三年(2008-2011)试验中,千粒重热感指数均小于1的品种(系)有9个(05CA306、京冬8号、邯6228、衡6632、农大3492、农大3432、济麦19、农大212和衡4399),容重热感指数均小于1的品种(系)有8个(衡观216、农大3492、农大413、京冬8号、山农2149、农大212、衡6632和济麦19)。依据参试品种(系)在3年的几何平均产量及热感指数的结果,农大212、农大3492、京冬8号、济麦19、衡6632、农大413、山农2149和衡观216可作为耐热高产品种(系)在生产上推广应用。利用细胞膜热稳定性筛选出44个苗期耐热性好的品种(系)。综合细胞膜热稳定性法及田间评价结果,农大212、衡6632、农大3492、济麦19、农大413、山农2149和衡观216为耐热性较好的品种(系)。     

Characterization of sorghum genotypes for traits related to drought tolerance

Grain sorghum (Sorghum bicolor L. Moench) is a genetically diverse cereal crop grown in many semiarid regions of the world. Improving drought tolerance in sorghum is of prime importance. An association panel of about 300 sorghum genotypes from different races, representative of sorghum globally, was assembled for genetic studies. The objectives of this research were to (i) quantify the performance of the association panel under field conditions in Kansas, (ii) characterize the association panel for phenological, physiological and yield traits that might be associated with tolerance to limited moisture (drought), and (iii) identify genotypes with higher yield potential and stability under different environments that may be used in the sorghum breeding program. Results show large diversity for physiological and yield traits such as chlorophyll content, leaf temperature, grain numbers and grain weight per panicle, harvest index and yield. Significant differences were found for plant height, grain weight and numbers per panicle, harvest index, and grain yield among and within races. The US elite lines had the highest number of grains and grain weight per panicle while the guinea and bicolor races recorded the lowest. Harvest index and yield was highest for the US elite lines and the caudatum genotypes. Overall, there was a negative correlation between plant height and grain weight, grain numbers and yield. Harvest index and grain numbers were negatively affected by moisture limitation for all the races. Among the races, the caudatum genotypes were more stable in grain yield across the different environments. Overall, there was a wide variability within the association panel for physiological and yield traits that may prove to be useful for improving drought tolerance in sorghum.     

籼粳交重组自交系群体主要农艺性状分析

采用方差分析、相关分析和多元逐步回归分析等方法对籼粳交（Lemont×特青）构建的一套包括265个重组自交系（RIL）群体(F14)的株高、生育期、产量和产量构成因子等10个重要农艺性状进行了研究。结果表明,除株高和有效穗以外,8个农艺性状在双亲之间均存在显著或极显著差异。各性状在RIL群体中呈连续变异,分布频率大致接近正态分布,同时存在双向超亲分离现象。单株产量与结实率、粒数和株高呈极显著相关;除千粒重外,所有性状均与株高具有相关性。对单株产量作用大的性状依次为结实率、有效穗、每穗粒数和千粒重,这4个性状解释了单株产量90.7%的变异。另外还对6份优良株系进行了评价。这些结果可为水稻数量性状基因定位分析提供有用的信息,也为水稻育种改良提供理论依据。     

云南稻核心种质孕穗期耐冷性状间的相关性与生态差异

以548份云南地方稻核心种质为材料在昆明自然低温平均18℃(冷害)和温室23℃条件下进行了孕穗期耐冷性状间的相关性及其生态差异分析。 冷害条件下云南稻核心种质形态性状均与孕穗期耐冷性有关,耐冷指标性状每穗实粒数、穗颈长、每穗秕粒数、穗下节长、花药长及其体积、1~2节长与结实率呈较高的(≥0.549**)极显著(n=548, R0.01=0112**)相关;相反,温室条件下仅有每穗实粒数、秕粒数与结实率相关系数较高。 冷害条件下云南稻核心种质的每穗实粒数、花药体积、穗下节长、穗颈长与结实率大小在5个稻作区间的变化规律呈现一致性,这种差异既与株高、穗下节长、穗颈长和1~2节长等耐冷性状有关,又与地州或稻区间的气候和生态差异相联系;而温室条件下云南稻核心种质耐冷性状5个稻作区间差异不大,地州间结实率差异是每穗实粒数和秕粒数差异所致,而与耐冷性状关系不大。     

大田全生育期盐水灌溉胁迫筛选水稻耐盐恢复系

 2009-2010年在浙江省三门县沿海滩涂采用0.5%盐浓度海水进行全生育期灌溉的方法,以胁迫后植株存活率、单株结实率和单株粒重为指标对明恢86背景的49个回交导入系群体进行全生育期耐盐性评价。结果表明,不同群体的田间耐盐性存在很大差异,粳稻供体导入系群体的田间耐盐性总体好于籼稻供体的导入系群体,而且在同一亚种内不同供体品种的导入系群体的耐盐性差异明显。其中,沈农265、Y134、早籼14和Gayabyeo 为供体的4个导入系群体的耐盐株系的比率较高,分别为10.04%、6.98%、11.83%和7.9%。耐盐重复鉴定表明,大田全生育期耐盐性鉴定结果具有较高的可靠性。在常规栽培条件下对丰产性较好的耐盐恢复系与协青早A测交种进行鉴定,筛选出单株穗数、每穗总粒数和千粒重优势明显,单株产量比生产上对照组合显著增加的杂交组合6个。研究表明,利用大田全生育期盐胁迫筛选耐盐恢复系,不仅可以选育到在常规栽培条件下的高产组合,而且将为高产耐盐杂交新组合的选育创造有利条件。