高丹草遗传效应与杂种表现预测模型

以5个高粱不育系材料为母本, 18个优质苏丹草材料为父本, 按照遗传交配设计(NCII)配制成90个杂交组合。分别在内蒙呼市和包头两地, 利用与高丹草产量相关的QTL位点标记检测亲本间的遗传差异, 并将F₁的8个性状表型值对亲本材料进行标记位点的筛选, 建立标记效应和标记型值估算体系。估算特异性位点对性状表现的效应及杂种标记型值, 进而分析杂种标记型值与杂种表现的相关性, 应用逐步回归分析法建立8个性状杂种表现的预测模型, 并通过Jackknife抽样技术检测模型的精确度和稳定性。结果显示, 在分别考虑显性、加性作用下8个性状的标记型值与表型值的相关系数平均为0.65, 各性状的可决系数较大(0.51~0.88), 而且两地结果趋势一致, 表明该预测模型稳定性强, 精确度较高。该模型对高丹草的杂种表现预测以及亲本选配都具有一定的指导意义。     

基于蛋白质组学的高丹草苗期杂种优势分析

高丹草是代表性的利用杂种优势的饲用牧草, 本研究以杂种高丹草及其亲本三叶期叶片为试材, 采用双向电泳、质谱技术及生物信息学分析方法, 进行了蛋白质组学研究。凝胶上检测到的可重复蛋白点400多个, 其中杂种与亲本间达到了显著水平的差异蛋白点34个, 包括显性( 单亲沉默3个, 偏高亲表达17个, 偏低亲表达5个)和超显性表达( 特异表达1个, 超高亲表达6个, 超低亲表达2个)模式, 因此推测显性和超显性效应共同促进高丹草杂种优势的形成, 且显性效应作用更大。同时, 成功鉴定出其中的27个蛋白点涉及到8个功能类别, 即：光合作用、碳水化合物代谢、胁迫响应、ATP合成、蛋白质合成、电子转移、信号转导及未知蛋白。高丹草所占比例最大的光合蛋白多数呈上调表达, 表明杂种叶片光合作用增强进而同化更多的有机物是杂种优势形成的主要原因。网络互作的关键节点蛋白为杂种优势特异蛋白的基因操作提供了靶蛋白。本研究在蛋白质水平为高丹草杂种优势分析提供了理论依据, 也为其他饲草作物的相关研究提供了理论参考。     

玉米蛋白质组研究中双向电泳技术条件的优化

为了优化玉米叶片双向凝胶电泳技术条件,通过比较3种总蛋白提取方法对玉米双向电泳结果的影响,并对蛋白质上样量、IEF等电聚焦条件及SDS-聚丙烯酰胺凝胶浓度等参数进行探索、优化;结果发现,与酚提取法和磷酸缓冲液法相比,采用改进的TCA/丙酮法提取总蛋白操作简单、方便,所得的2-DE图谱中蛋白质点数量多、背景清晰,是一种适用于提取玉米苗期叶片总蛋白的有效方法;同时筛选出:第一向IEF等电聚焦样品上样量为800μg,聚焦条件为20 000 V/h,在浓度为12.5%的SDS-聚丙烯酰胺凝胶中进行电泳,能够在17 cm的IPG胶条上获得背景低、分辨率较高、重复性好的双向电泳图谱,该优化体系适用于玉米叶片蛋白质组双向电泳分离,对玉米蛋白质组学研究具有重要参考价值。     

高丹草杂种及亲本叶片基因差异多样性研究

【目的】探明高丹草杂种及其亲本叶片基因差异的多样性。【方法】以4份高粱不育系和5种类型苏丹草为亲本,按照NCⅡ设计组配成20个杂交组合,测量各杂交组合及亲本的田间形态指标和生理生化指标,采用cDNA-AFLP差异显示技术分析其基因差异多样性,计算29份材料的遗传相似系数并进行UPGMA聚类分析。【结果】20份高丹草杂种及其9份亲本材料的cDNA-AFLP分析结果显示,12对引物组合共扩增出336个位点,其中特异性位点276个,占总数的82.14%,平均每对引物组合扩增出特异性位点23个。29份材料的观测等位基因数(No)为1.870 1,有效等位基因数(Ne)为1.736 5,Nei’s基因多样性指数(H)为0.389 8,Shannon信息指数(I)为0.556 9,显示了高丹草杂种及其亲本苗期叶片基因表达的复杂性。聚类分析结果显示,29份材料间的遗传相似系数为0.508~0.876,以遗传相似系数0.54为基准,可将29份材料分为4类,其中亲本材料主要在第Ⅰ类和第Ⅳ类,杂种主要在第Ⅱ类和第Ⅲ类。【结论】构建了高丹草cDNA-AFLP差异显示技术反应体系,表明高丹草及其亲本苗期叶片基因具有差异多样性。     

高丹草株高与叶片数主基因+多基因的遗传分析

于200年采用主基因+多基因混合遗传模型,对高丹草(Sorghum×Sudan grass)2002 GZ-1和2002 GB-1杂交组合的个世代(P₁,P₂,F₁,F₂,F_2:3)群体的株高和叶片数进行联合分析.结果表明:株高遗传受2对加性-显性主基因+加性-显性多基因(E-2)控制;叶片数遗传受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因(E-1)控制,两性状的遗传符合2对主基因+多基因混合遗传模型,主基因对株高、叶片数的表现起主要作用.株高中主基因加性和显性效应分别为26.98、10.02和2.36、1.61,而多基因分别为-6.9和-.06,F₂和F_2:3的主基因遗传率分别为77.94%和82.9%.叶片数主基因的加性和显性效应分别为6.11、1.04和0.63、-0.09,多基因分别为-0.16、-0.11,F₂和F(_2:3)的主基因遗传率分别为89.30%和91.60%.表明2个性状是以主基因遗传为主,应在早期世代进行选择.该性状所属遗传模型的研究,旨在为高丹草的遗传改良和杂种优势利用提供理论依据.     

施用有机肥提高黑土土壤酶活性、增加细菌数量及种类多样性

为研究有机肥施用量对黑土土壤酶活性及细菌群落的影响,明确黑土细菌群落变化与有机肥施用量的相关性,从而为调节土壤微生物群落结构,改善其生态功能提供科学依据。设置不施有机肥(CK)、有机肥施用量15 000(YJ1)、22 500(YJ2)、30 000(YJ3)、37 500(YJ4)和45 000 kg/hm~2(YJ5)6个处理,通过连续2年田间试验,研究土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性以及细菌群落多样性的变化规律。施用有机肥能够提高土壤蔗糖酶(26.3%～56.6%)、脲酶(5.8%～56.4%)、过氧化氢酶(0%～17.7%)、碱性磷酸酶的活性(7.4%～43.6%),YJ2处理酶活性较高;施用有机肥提高了黑土土壤变形菌门和厚壁菌门的相对丰度,并降低了放线菌门相对丰度。过氧化氢酶和蔗糖酶活性是影响细菌群落多样性较大的因子。施用有机肥可不同程度增加细菌数量和种类多样性,进而使土壤系统向稳定健康的方向发展。     

我国冬播麦区小麦部分品质性状的基因型和环境影响及其相关分析

 选择冬播麦区108份代表性品种（系）于2001~2002年度分别在南北两组区试15个试点种植,对其部分品质性状进行分析表明,北片各品质指标在不同品种和不同地点之间存在显著差异,且品种间的变异大于品种×地点互作及地点间。试点之间相比,北片各点籽粒硬度和千粒重显著高于南片(里下和试点除外),籽粒蛋白含量和SDS沉淀值各试点相差不大。品种间相比,北片参试品种的籽粒硬度、籽粒蛋白质含量、千粒重和SDS沉淀值普遍高于南片品种,其中北片依次分别为61,12.0%,44.8 g和11.0 mL,南片分别为44,11.5%,37.8 g和10.3 mL;北片品质性状变异幅度较小的品种频率高于南片,北片依次分别为66.2%,76.9%,78.5%和7.7%,南片分别为23.3%,39.5%,32.6%和7.0%。相关分析表明,品质性状间的关系与SKCS籽粒硬度大小有关,硬质麦籽粒硬度与SDS沉淀值和千粒重存在极显著正相关和极显著负相关,相关系数分别为0.38和-0.53,籽粒蛋白和SDS沉淀值呈显著正相关,相关系数为0.15;软质麦籽粒硬度与SDS沉淀值呈显著负相关,相关系数为-0.58,与千粒重无显著相关性,籽粒蛋白和SDS沉淀值呈极显著正相关,相关系数为0.55。     

玉米杂交种及其亲本子粒基因差异表达与杂种优势关系的研究

采用6×5 NCⅡ设计,以玉米乳熟期子粒为材料,在反转录水平上应用mRNA差异显示技术分析玉米杂交种及其亲本间基因差异表达模式,并与杂种优势进行相关分析。结果表明,玉米杂交种与亲本间存在明显的基因差异表达,可分为7种形式。在差异表达模式与杂种表现相关分析中,有15个相关系数达到显著或极显著水平。在差异表达模式与中亲优势相关分析中,株高与杂种特异表达型呈显著正相关;百粒重与单亲表达沉默一型呈极显著负相关;穗粒重和单亲表达沉默一型呈显著正相关;出籽率和蛋白质含量与单亲表达一致二型呈显著正相关;穗粒重和百粒重与杂种特异表达型呈极显著正相关。在与超亲优势相关分析中,株高与单亲表达一致一型呈显著正相关;穗位高和赖氨酸含量与单亲表达一致一型分别呈显著正相关和负相关;行粒数与双亲共沉默型呈极显著正相关,赖氨酸含量与双亲共沉默型呈显著负相关。     

油用红花数量性状的多元遗传分析

采用多元遗传统计分析方法分析了红花16个性状间的遗传关系.结果表明,多数性状都与千粒重呈显著和极显著表型相关.16个性状分别载荷在5个主因子上,第一主因子为产量因子,包括5个与产量相关的性状,总分枝数、一级分枝数、单株花球数、千粒重和单株产量;第二因子为产量构成因子,包括3个与籽粒产量有关的性状,有效花球数、每球籽粒数、球直径;第三因子为株型因子,包括4个构成植株形态的性状,即株高、茎直径、二级分枝数、三级分枝数;第四因子为负面影响因子,即2个影响籽粒产量和品质的性状,即每球秕粒数和壳百分率;第五因子为生育期因子,即开花期和生育期.聚类分析把16个数量性状分成四大类,第一类可细分为两个亚类,聚类结果与因子分析结果一致.反映了相关性状间的协同变异趋势,对提高性状的选择效率十分有益.