SWEET转运蛋白在作物中的功能研究及前景展望

SWEET是近年来新发现的一类糖转运蛋白,在植物中参与光合产物的运输和分配,从而调控植物响应逆境胁迫、抵抗病原菌侵染以及种子形成和发育等生理过程。本研究综述了作物中SWEET基因家族功能的最新进展,初步归纳了水稻、玉米、大豆和高粱等作物的SWEET蛋白在糖分转运和分配过程中的功能,有助于解析SWEET蛋白家族提高作物产量的机理。     

草地贪夜蛾对山东省玉米的危害风险及其监测防控研究进展

草地贪夜蛾是一种原产于美洲热带和亚热带地区的重大迁飞性农业害虫,可以为害包括玉米、棉花、水稻、花生、大豆、马铃薯、小麦、果树等在内的80余种植物。2019年1月,该虫首次入侵我国云南省,截止5月10日,已在13省61市(州)261个县(市、区)为害玉米,发生面积7.2万公顷。伴随着西南季风,草地贪夜蛾可能继续北迁进入山东省,山东省夏玉米区是该虫种群繁殖、迁飞与再定殖的绝佳栖境。因此,必须早监测、早发现、早防控,减少其对全省玉米安全生产的威胁。本文总结了草地贪夜蛾的形态特征、为害特点、监测预警技术、防治措施并提出了对策和建议,以期为植保人员和相关科研人员对该虫进行监测预警和精准防控提供参考。     

玉米ZmcpSRP54基因可变剪接分析

cpSRP54基因在植物叶绿体发育中发挥重要作用。本研究用生物信息学方法对玉米ZmcpSRP54蛋白进行了进化分析,利用RT-PCR方法对玉米ZmcpSRP54基因全长cDNA进行了克隆,进而对其进行可变剪接分析。结果表明,玉米ZmcpSRP54蛋白与其它7个物种的cpSRP54蛋白有很高的相似性。鉴定到玉米ZmcpSRP54基因25个不同转录本,1个为标准剪接转录本,其它24个为可变剪接转录本。24个可变剪接转录本共使用了17种非标准剪接位点,4种可变剪接方式,主要以可变的3′端位点、可变的5′端位点和外显子跳跃3种可变剪接方式为主。预测出18种不同长度的ORF,编码18种不同长度的多肽。11个多肽其保守结构域氨基酸序列发生部分缺失,6个多肽其保守结构域氨基酸序列发生全部缺失,1个编码全新的多肽。这些结果将为玉米ZmcpSRP54基因的功能研究提供重要信息。     

夏玉米品种花期耐热性鉴定与评价

花期高温是影响夏玉米稳产和高产的重要因素之一,筛选和推广耐热性较强的玉米品种是减少高温热害损失的有效途径。以10个山东省主推玉米品种为试材,研究高温对不同夏玉米品种产量、产量构成因素及穗部性状的影响,继而通过主成分分析、聚类分析和各品种的表现进行综合评定,筛选确定夏玉米花期耐热性评价指标,并以此对10个玉米品种进行花期耐高温能力强弱分类。结果表明,花期高温胁迫下,10个玉米品种产量、穗粒数和穗数分别比对照平均降低27.19%、9.31%和7.31%。主成分分析表明,产量、行粒数、穗粒数、秃尖长和穗数可作为花期玉米耐高温筛选的主要鉴定指标;10个夏玉米品种耐高温能力具有较大差异,其中郑单958、鲁单818和中单909为耐高温型品种,农大108为中度耐高温型品种,登海605和农华101等6个品种为高温敏感型品种。本研究得出产量、行粒数、穗粒数、秃尖长和穗数可作为花期玉米品种耐高温能力评价的主要鉴定指标,郑单958、鲁单818和中单909可用于易发生玉米花期高温热害区域种植。     

预糊化处理对荞麦淀粉理化特性的影响

【目的】研究热烫和微波预糊化处理对荞麦淀粉理化性质的影响,为荞麦面制品的开发及在主食中的应用提供理论依据。【方法】通过水洗法提取荞麦淀粉,利用热烫和微波对其进行预糊化处理,通过扫描电子显微镜观察荞麦淀粉颗粒形貌,利用差示扫描量热仪测定荞麦淀粉焓变(ΔH),利用傅立叶红外光谱仪扫描荞麦淀粉红外光谱图,通过流变仪测定剪切速率对荞麦淀粉剪切黏度和剪切应力的影响,并采用Herschel-Bulkley方程进行拟合分析,得到稠度系数K、流动特征指数n、屈服应力τ0。利用十八角度激光散射联用系统测定荞麦淀粉分子质量分布情况,得到重均分子量Mw、数均分子量Mn、分子质量分布系数Mw/Mn及均方根旋转半径Rz。【结果】经过热烫和微波处理后,荞麦淀粉颗粒表面变得粗糙且出现凹坑,ΔH从10.870J/g降至9.388和8.896J/g,红外光谱中波数995与1 022cm-1峰强的比值从0.78上升至0.81和0.85。随剪切速率的增加,3种荞麦淀粉剪切黏度均下降,剪切应力均增加,但预糊化处理荞麦淀粉的以上2个指标均低于未经处理的荞麦淀粉。热烫和微波预糊化处理后,荞麦淀粉的τ0从0.744 4Pa分别升高至1.667 4和1.913 2Pa,K从28.058 7Pa·sn分别降至12.808 7和8.862 1Pa·sn,n从0.409 1分别降至0.388 9和0.376 2,Mw/Mn从1.279分别升至1.317和1.365,Rz从392.5nm分别降至365.8和335.4nm。预糊化处理使淀粉颗粒拥有更紧密的晶区结构,淀粉分子链断裂,分子间作用力变大,分散程度增强。【结论】2种预糊化处理均可以改变荞麦淀粉的理化特性,但以微波处理的影响更显著。     

干旱和复水条件下小麦叶片 TaNCED1表达与ABA积累的关系

NCED基因是ABA生物合成过程中的关键限速酶。为给小麦耐旱性研究及耐旱新品种选育提供理论依据,本研究以8个抗旱性不同的小麦品种为材料,研究干旱胁迫和复水过程中小麦叶片 TaNCED1表达水平和ABA含量对水分变化的响应。结果表明,在干旱胁迫过程中, TaNCED1的表达水平和ABA的积累呈现先增后降的变化趋势,品种间 TaNCED1的表达水平存在明显差异。济麦22、郑麦366等5个品种 TaNCED1的表达水平呈现明显的单峰曲线,而鲁麦21、临旱2号等3个品种呈现明显的双峰曲线,而且不同材料间 TaNCED1表达量达到最高值的时间也存在差异。在复水过程中,除临旱2号外,其余7个小麦材料的 TaNCED1表达均表现为先快速下降,之后缓慢上升的"V"字形变化趋势。整个水分胁迫和复水处理过程中,ABA含量的变化较为平缓,除临旱2号外, TaNCED1的相对表达量与ABA相对含量之间均都符合y=aln(x)+b的对数关系,且品种之间 TaNCED1对ABA的影响程度存在较明显的差异。分析认为,可以将 TaNCED1作为重要的水分胁迫响应基因应用于小麦抗旱育种和抗旱理论研究。     

转ZmPPDK基因小麦新品系的光合特性及产量分析

为明确玉米C_4型ZmPPDK基因提高小麦光合效率的功能,采用基因枪介导转化法,以小麦品种周麦23为受体,获得了转ZmPPDK基因小麦株系T14和T39,并于开花期和灌浆期测定了2个转基因株系及受体亲本的旗叶净光合速率日变化、光合相关基因表达量、叶绿素荧光参数以及成熟期产量性状。结果表明,T14和T39在2个测定时期10:00-14:00间的光合速率均显著高于野生型对照,在灌浆期2个转基因系的提高幅度均最大,分别达17.24%和21.11%。转基因小麦的ZmPPDK基因及内源CA、NADP-ME、FBP等光合相关基因的表达量均显著高于对照,其中ZmPPDK基因表达量的提高幅度分别为14.13和15.28倍,并显著高于光合相关基因。在13:00时刻,转基因小麦的F_v/F_m和Φ_(PSII)均显著高于对照,而W_K和V_J显著低于对照。转基因小麦的2年平均产量较对照分别提高6.40%和5.02%,千粒重的提高是其增产的主要因素。以上结果说明,转玉米ZmPPDK基因小麦的光合特性和产量显著优于对照,玉米ZmPPDK基因具有改善C_3植物光合特性并提高其产量的潜力。     

10.4%吡虫啉·烯唑醇悬浮种衣剂对小麦蚜虫和纹枯病的防治效果

为了解10.4%吡虫啉·烯唑醇悬浮种衣剂对小麦纹枯病、蚜虫的防治效果及最佳用药量,采用室内和田间小区试验相结合的方法,以郑麦366为试验品种,以600g.L-1吡虫啉和12.5%烯唑醇为对照药剂,设置3种不同药种质量比(1∶50、1∶60、1∶70)处理,研究不同剂量的10.4%吡虫啉.烯唑醇悬浮种衣剂对小麦蚜虫和纹枯病的防治效果。结果表明,10.4%吡虫啉.烯唑醇悬浮种衣剂包衣对小麦发芽、出苗和生长无不良影响,用药剂量越大,对小麦蚜虫和纹枯病的防治效果越好。在防治蚜虫方面,该种衣剂在药种比为1∶50和1∶60时防效分别为85.61%～97.71%和80.15%～93.38%,与对照药剂600g.L-1吡虫啉FS1∶300包衣效果差异不显著;药种比为1∶70时,在蚜虫发生前期和中后期防效分别为91.32%～94.91%和74.88%～83.27%,其中中后期防效显著低于药种比1∶50、1∶60和对照药剂处理。在防治纹枯病和枯白穗方面,该种衣剂在药种比为1∶50时防效分别为76.91%～86.64%和78.29%,与对照药剂12.5%烯唑醇WP 1∶1500拌种处理差异不显著;药种比为1∶60时的防效分别为69.14%～80.87%和72.68%,显著低于药种比1∶50包衣处理,与对照药剂差异不显著;药种比为1∶70时防效分别为60.75%～78.35%和64.43%,显著低于药种比1∶50、1∶60和对照药剂。以上结果说明,10.4%吡虫啉·烯唑醇悬浮种衣剂对小麦蚜虫和纹枯病具有良好防治效果,最佳使用剂量为药种比1∶50～1∶60。     

转玉米C4型高光效pepc基因小麦的分子特征及光合特性研究

为分析转pepc基因小麦的分子遗传特征和光合生理特性,以基因枪介导转玉米C4型pepc基因的T3代转基因小麦株系为实验材料,对其进行PCR筛选、Southern杂交、qRT-PCR、Western杂交、酶活性和光合速率测定,鉴定了pepc基因在小麦基因组中的整合及表达情况,并分析了转基因株系的光合生理特性和产量性状表现。结果表明,玉米C4型pepc基因以1～3个拷贝的方式被整合到6个转基因株系的不同位点,且可以正确转录和翻译;6个转基因株系中有4个株系的pepc基因表达水平、PEPC酶活性和净光合速率均较对照显著提高,2个株系的单株重、单株产量和千粒重显著高于对照;抽穗期转基因株系的PEPC酶活性最大值为1.6μmol·min-1·mg-1,较对照提高了1.6倍;净光合速率最大值为29.5μmol·m-2·s-1,较对照提高了15.5%。说明,玉米C4型pepc基因可以在小麦基因组中整合表达,并可改善小麦的光合特性。     

小麦蒙头水对耗水特性和产量的影响

为了解蒙头水在小麦生产中的作用,以大面积种植的小麦品种矮抗58为材料,结合耕作方式研究了灌蒙头水对小麦水分利用特征和产量形成的影响。结果表明,蒙头水对水分利用特征、籽粒产量及其构成因素影响较大,耕作方式效应较小。与不灌蒙头水相比,灌蒙头水处理的拔节前和全生育期耗水量分别增加38.15%和15.35%,降水利用效率和土壤水利用效率分别提高20.70%和20.94%,灌溉水利用效率降低31.18%。灌蒙头水显著提高穗数、穗粒数和籽粒产量,对千粒重影响较小。建议在播前土壤墒情不足时补充蒙头水。