水稻叶片cDNA-AFLP技术体系的建立和优化

以高温和常温处理的水稻幼苗叶片为材料,对影响cDNA-AFLP分析体系的关键因素进行了分析,建立了适宜水稻的cDNA-AFLP分析体系,并得到了清晰可辨的cDNA-AFLP指纹图谱。结果表明:离心柱式试剂盒提取的RNA较完整,纯度较高;双链逆转录试剂盒形成的cDNA经EcoRⅠ(37℃,2 h)和MseⅠ(65℃,2 h)完全酶切后,4℃连接过夜;20μL的体系中,连接产物稀释10倍液5.0μL作为预扩增的模板,并且预扩增反应的循环数为35,预扩增产物稀释20倍作为选择性扩增的模板,扩增结果较佳;6%PAGE分离快速银染法显示,64对选择性扩增引物中筛选出多态生条带丰富的AFLP引物50对。本研究为利用cDNA-AFLP分析水稻抗高温基因进行深入的研究奠定了基础。     

大麦4个穗部性状的关联分析

穗部性状是大麦产量和品质的重要决定因素,良好的穗部结构应有一定的穗长基础、适合的小穗密度和每穗小穗数。以137份来源广泛的大麦材料为关联群体,利用224对SSR标记获取群体基因型,在2个环境试点下对穗粒数、小穗密度、小穗数、穗长进行性状观察,利用一般线性模型(GLM)和混合线性模型(MLM)两种模型进行4个穗部性状与SSR标记的关联分析。供试大麦群体的4个穗部性状差异显著,穗粒数与小穗数、穗长与小穗密度显著相关。224对SSR标记共检测出479个等位变异,平均有效等位基因数、Shannon's指数和PIC分别为1.765、0.612和0.327。供试材料的遗传相似系数(GS)变化范围为0.486~0.891,并在GS值为0.580时,将材料分为2个类群。群体结构分析也将供试材料分为2个亚群。GLM分析显示,与穗粒数、小穗密度、小穗数、穗长相关联的标记位点数量分别有33、13、34、6,这些标记遍布大麦7条染色体,单个标记对表型变异的解释率为8.65%~50.08%(P<0.001);MLM分析显示,与上述4个性状相关联的标记位点数量分别为4、3、4、1,这些标记位于大麦1H、2H和4H染色体,单个标记对表型变异的解释率为3.12%~16.95%(P<0.001)。Ind1003、Ind2030、Ind2055、Ind4012这4个标记在2个环境中都能被2种模型检测到,且同时与穗粒数和小穗数相关联。     

利用CRISPR/Cas9系统定向改良水稻粒长和穗粒数性状

【目的】基因组定点编辑技术已成为分子育种的重要手段。本研究拟对GS3和Gn1a功能缺失突变对目标性状的改良效应进行分析,以期为培育高产水稻提供理论基础。【方法】利用CRISPR/Cas9系统,以控制粒型基因GS3和控制每穗粒数基因Gn1a为编辑对象,构建了共敲除载体p C1300-2×35S::Cas9-g~(GS3)-g~(Gn1a)a,用农杆菌介导法转化4个优质水稻品种,分析了基因突变的特征和相应农艺性状。【结果】构建的敲除载体成功地实现了对GS3和Gn1a基因的定点编辑。在4个转化受体的T_0代均分别获得了gs3和gs3gn1a的移码突变体。对T_1 代中无选择标记突变体的农艺性状分析表明,突变体gs3和gs3gn1a与野生型相比粒长变长,千粒重增加;突变体gs3gn1a与突变体gs3相比,每穗粒数显著增加。【结论】利用CRISPR/Cas9系统进行水稻基因编辑可以快速改良品种的目标性状,在水稻品种的定向改良方面具有巨大的潜力。     

叶面喷施硒酸钠对不同小麦品种(系)籽粒硒及其他矿质元素含量的影响

为了解叶面喷施硒酸钠对不同小麦品种(系)籽粒硒含量及其他矿质元素的影响,对114个不同小麦品种(系)进行叶面喷施硒酸钠,试验设4个梯度,分别为0 mg·kg~(-1)(CK)、100 mg·kg~(-1)(Se10)、200mg·kg~(-1)(Se20)、300mg·kg~(-1)(Se30),利用离子发射光谱-原子吸收仪测定了籽粒硒、钙、镁、铜、铁、锰、锌、硫含量。结果表明,叶面喷施硒酸钠可以提高小麦籽粒的硒含量,增幅因品种(系)而异;CK、Se10、Se20及Se30处理下,籽粒的总硒含量分别为1.54、5.70、10.01和13.10mg·kg~(-1)。籽粒中不同矿物质元素对叶面喷施硒酸钠的响应不同;籽粒中硒与其他元素的积累既有协同也有拮抗作用,因元素种类、小麦品种(系)和施硒量而异。总体而言,高浓度硒处理降低了籽粒中钙、镁、铜、铁、锰和硫的含量,但提高了锌的含量。     

不同覆盖度下盆栽苋菜蒸腾规律的研究

通过盆栽试验,研究了不同覆盖度下苋菜所处小环境的温湿度变化以及苋菜的蒸腾耗水规律.结果表明:植株生长点的温湿度随覆盖度的增大而增加,蒸腾速率和昼夜蒸腾量随覆盖度的增大而减小.通过逐步回归分析,给出了不同覆盖处理下盆栽苋菜的蒸腾速率、白天蒸腾量与气象因子的相关关系.不同覆盖处理对温室盆栽苋菜的根冠比、叶绿素相对含量、蒸腾耗水量、干物质积累量以及水分利用效率均有极显著的影响,除了水分利用效率随覆盖度的增大而增加,其他均随覆盖度的增加而减小.15/16圆覆盖、3/4圆覆盖、1/2圆覆盖、无圆覆盖处理的蒸腾耗水量分别为对照处理的32.65%、54.64%、63.36%和69.98%.可见密封一部分空间,抑制了植株蒸腾耗水,同时也提高了水分利用效率,为设施农业水资源的节约利用提供依据.     

灌浆结实期遮光对糯玉米籽粒产量与淀粉品质的影响

利用遮阳棚设置不同程度遮光处理,探索了结实期遮光对2个糯玉米品种籽粒产量及淀粉品质的影响。结果表明:遮光处理使糯玉米产量降低且因基因型不同而有差异;遮光处理使糯玉米淀粉的峰值黏度、谷值黏度和终值黏度下降;遮光30%处理显著降低了苏玉糯5号的糊化温度,却使渝糯7号的糊化温度显著增加;遮光处理导致淀粉粒平均直径及大淀粉粒(直径>17μm)的比例降低;遮光处理对糯玉米淀粉的峰值指数、热晗值及终值温度影响不显著,却提高了回生值及回生热焓值;遮光处理提高了糯玉米淀粉的碘结合力,但这种效应随光照强度的降低而减弱。     

小麦乙烯响应转录因子基因 wfzp突变体颖果发育的研究

小麦WFZP基因编码的乙烯响应因子是植物中特有的转录因子，参与果实成熟、花叶器官衰老、脱落和种子发育等过程。为探明 wfzp基因突变对小麦颖果发育的影响，以甲基磺酸乙酯诱变的两个 wfzp基因突变体（ wfzp1和 wfzp2）和野生型小麦品种济麦22为材料，运用树脂超薄切片和显微观察技术观察小麦WFZP基因突变体颖果的形态结构发育特征。结果显示， wfzp突变体颖果发育有如下特征：（1）在颖果发育早期，两个突变体的外果皮发育进程较快，中果皮降解时间提前； wfzp1内果皮管细胞消失较快，与 wfzp1突变体相比， wfzp2突变体的管细胞发育缓慢；（2）两个突变体胚乳细胞的分化和发育明显较快，细胞中淀粉和蛋白体的积累量明显增多，细胞的充实度高，尤其在 wfzp2突变体中表现较为明显；（3）两个突变体胚乳传递细胞与糊粉层传递细胞的生长分化进程加快。研究结果为进一步探究乙烯响应转录因子调控小麦颖果发育提供了形态学参考。     

扑草净对10种小麦田恶性杂草的防除活性研究

为研究扑草净对10种小麦田恶性杂草的防除活性,通过温室整株生物测定法比较研究扑草净对菵草(Beckmannia syzigachne)、看麦娘(Alopecurus aequalis)、日本看麦娘(Alopecurus japonicus)、大穗看麦娘(Alopecurus myosuroides)、多花黑麦草(Lolium multiflorum)、耿氏假硬草(Pseudosclerochloa kengiana)、早熟禾(Poa annua)、播娘蒿(Descurainia sophia)、猪殃殃(Galium spurium)、荠菜(Capsella bursa-pastoris)等10种小麦田恶性杂草土壤处理和早期茎叶处理（禾本科杂草2~3叶期,阔叶杂草2对或轮叶期）的防除活性。结果表明,扑草净推荐剂量（有效成分750 g/hm²）早期茎叶处理后30天对猪殃殃、播娘蒿、荠菜的地上部分鲜重抑制率分别达89.75%、94.04%、75.00%,推荐剂量1/2量对播娘蒿2对叶龄幼苗地上部分鲜重抑制率达到89.64%。扑草净推荐剂量早期茎叶处理后30天完全杀灭看麦娘、日本看麦娘、耿氏假硬草,对大穗看麦娘、早熟禾、菵草、多花黑麦草地上部分鲜重抑制率分别为95.80%、83.58%、82.77%、60.11%。扑草净推荐剂量土壤处理后30天对看麦娘、耿氏假硬草、早熟禾、菵草的地上部分鲜重抑制率达到85%以上。扑草净早期茎叶处理对看麦娘、日本看麦娘、大穗看麦娘、耿氏假硬草、早熟禾、播娘蒿、猪殃殃有效,对菵草和荠菜也有一定的防除活性,对多花黑麦草防效差。     

缓释掺混肥配比对稻茬小麦产量、氮素利用和籽粒品质的影响

为探究不同缓释掺混肥配比对稻茬小麦生产的影响，在沿淮下游地区，以淮麦52和淮麦920为材料，通过随机区组试验，以缓释掺混肥（SRF，N∶P₂O₅∶K₂O＝26∶12∶12）和丰卉尿素（U，46%N）为供试肥料,设置U四次分施（M₁）、SRF一次基施（M₂）、60%SRF基施+40%U拔节期追施（M₃）、60%SRF基施+40%SRF返青期追施（M₄）、M₃模式减氮15%（M₅）和M₄模式减氮15%（M₆）6种施肥模式，分析了不同处理下小麦产量、氮素积累及利用、干物质转运和品质等的差异。结果表明，缓释掺混肥一次基施（M₂）和减氮15%条件下两次分施（M₅和M₆）较常规肥料处理（M₁）均能实现稳产。缓释掺混肥两次分施（M₄）可有效促进稻茬小麦花后光合物质生产和氮素向籽粒运转，增加籽粒氮素积累量，提高氮肥利用率，氮肥农学效率、氮肥表观利用率、氮素生理效率和氮收获指数分别较M₁处理增加16.49%、11.09%、4.86%和4.72%，较M₂处理增加21.31%、15.19%、5.32%和18.60%；M₄处理较M₁处理增产9.01%和6.78%，较M₂处理增产11.43%和12.10%，实现产量提升的同时显著改善小麦籽粒蛋白品质。综上，60%缓释掺混肥基施和40%缓释掺混肥返青期追施有助于实现小麦的高产优质高效生产，适宜在沿淮下游稻茬麦区推广应用。