碱处理对甜高粱秸秆渣组成结构及酶解糖化效果的影响

以甜高粱品种M81为试验材料,以清洗烘干后未经处理的甜高粱渣为对照,在常温、高温高压、微波条件下Ca(OH)₂和常温条件下NaOH处理甜高粱秸秆渣,调查处理后甜高粱秸秆渣木质纤维素组成结构及纤维素酶酶解糖化情况。结果表明,采用的4种处理都能有效地改变甜高粱渣木质纤维素组成结构,其中氢氧化钠常温长时间处理对于木质素与半纤维素的溶降效果最好,3种石灰处理对半纤维素的溶解也均有一定作用。扫描电镜观察石灰高温高压与氢氧化钠常温两种处理对于木质纤维素结构的改变不同,前者木质纤维素表层木质素结构被侵蚀严重,呈破碎状附着在纤维素表面,内部纤维结构仍紧密排列,后者木质纤维素束状结构溶胀降解,表层木质素成分被大量去除,被包裹的纤维素组分显露,纤维素网断裂且纤维素表面出现许多小孔。经这4种方式处理后的甜高粱渣,木质纤维素中纤维素与半纤维素经纤维素酶酶解糖化,葡萄糖和木糖产物浓度都有所提高,分别达到对照的1.5、2.1、1.9、4.2倍和3.1、5.0、4.9、2.4倍;木质纤维素纤维组分的直接转化率与相对转化率的含义与计算方法不同,两种计算方式对于甜高粱木质纤维素生物质原料预处理方式的选择和效果的综合评价具有指导意义。     

过表达TaPK-R1基因增强了小麦对纹枯病的抗性和耐冻性

小麦纹枯病菌(Rhizoctonia cerealis)和倒春寒是小麦生产中重要的生物和非生物胁迫因子,本研究目的是利用转基因技术改良小麦的纹枯病抗性和耐冷性。利用构建的转基因载体pAHC25-MYC-TaPK-R1,通过基因枪介导法,将小麦AGC蛋白激酶基因TaPK-R1导入春小麦品种扬麦20,获得TaPK-R1过表达的转基因小麦。对T1至T4代植株进行PCR、RT-PCR、qRT-PCR、Western blot分析,筛选到3个转基因小麦株系,外源TaPK-R1基因能够在其植物体内遗传和超量转录,并翻译成蛋白质。利用致病力不同的R. cerealis菌株R0301和WK207,分别对3个转基因株系T1至T2代和T3至T4代进行纹枯病抗性鉴定,发现TaPK-R1过量表达提高了转基因小麦的纹枯病抗性,3个转基因株系各世代的纹枯病平均病级为1.16~2.11, 病情指数为23.20~42.10,而对照扬麦20的纹枯病病级为2.55~3.60,病情指数为51.00~72.00。用?9℃低温处理三叶一心期小麦幼苗24 h,对照扬麦20的存活率为17%,3个转基因小麦株系的存活率分别为52%、79%和96%。上述结果表明,TaPK-R1过量表达能显著增强小麦对纹枯病的抗性及对冻害的耐受性, 所获得的3个转基因小麦株系可作为潜在的抗源材料。     

普通菜豆种质资源不同环境下表型差异及生态适应性评价

2014—2015年在黑龙江哈尔滨、河南南阳、贵州毕节和海南乐东,对686份普通菜豆种质资源的表型鉴定, 旨在明确不同环境下普通菜豆种质资源的12个表型变异及生态适应性, 遴选特异资源, 提高繁种及种质创新的效率。结果表明, 乐东是南美洲普通菜豆种质资源良好的繁育基地, 而毕节是国内普通菜豆种质资源较好的繁育基地。参试群体内不同的种质资源间表型差异明显, 4个试点平均各性状变异系数介于8.11%~70.83%之间, 其中株高的差异最大, 变异系数为70.83%。百粒重的遗传力最大, 为0.73; 遗传力最小的性状是播种至开花时间, 仅为0.01。性状间的相关性及通径分析表明, 单株荚数对单株产量的贡献最大。遴选出具有矮秆、大粒、早熟等特性的种质218份, 其中, 9份同时具有3种特异性状, 53份同时具有2种特异性状。     

我国部分主推小麦品种组织培养再生能力评价

小麦细胞工程育种和基因工程育种存在强烈的基因型特异性, 从目前推广的优良小麦品种中筛选不同外植体再生能力强的基因型, 对于提高小麦生物技术育种效率和加速育成品种的生产应用具有重要意义。本研究以全国大面积推广的24个优良小麦品种和抗白粉病优良品系CB037为材料, 连续2年进行花药培养、幼胚培养和成熟胚培养, 统计愈伤组织诱导率、愈伤组织分化率和植株再生率, 分析、评价这些小麦品种(系) 3种外植体的组织培养再生性能。结果表明, 25个小麦品种(系)花药、幼胚、成熟胚的植株再生率分别为0~41.75%、2.25%~531.92%和3.24%~84.34%, 基因型差异显著; 组织培养再生能力以幼胚最强(119.79%), 成熟胚其次(36.23%), 花药最弱(4.91%)。CB037的3种外植体组织培养再生效率均最高, 轮选987、扬麦16、内麦836、科农199、新春6号、郑麦366、郑麦9023、新冬20、烟农19和川麦42幼胚培养植株再生能力表现较强, 新春6号、京冬8号、石麦4185、科农199和轮选987成熟胚培养植株再生率较高, 石麦4185和邯6172花药培养绿苗诱导率较高。小麦组织培养效率与基因型和外植体类型密切相关, 不同品种同一外植体再生能力差异显著, 同一品种不同外植体再生能力也存在显著差异, 并且3种外植体的组织培养再生能力不存在相关性。本研究筛选到不同外植体再生能力较好的优良小麦基因型, 可进一步用于小麦转基因育种和单倍体育种。     

实践八号育种卫星搭载植物种子的空间辐射剂量分析

为了探明植物种子在空间搭载后发生一系列改变的原因,尤其是探寻空间辐射与突变发生的内在关联,设计了"照相定位"实验法,采用CR-39固体核径迹探测器来探测空间重离子,并利用空间重离子径迹与植物种子的相对位置,来确定被重离子击中的种子及其击中部位;同时用LiF热释光片测量种子所受的较低LET空间辐射的剂量。结果表明,"照相定位"法简便易行,经济实用,并极大地缩短镜下分析时间;最终测得空间重离子注量率为4.44个/cm2.d,种子所受较低LET空间辐射的平均剂量为4.79mGy。     

小麦叶片蛋白质组的2D-LC分离及Nano LC-MS/MS分析

 【目的】二维液相色谱（2D-LC）与双向电泳（2-DE）技术具有互补性,本文旨在探讨利用2D-LC和纳升级液相色谱串联质谱（Nano LC-MS/MS）技术分离鉴定小麦叶片蛋白质组的新方法。【方法】小麦叶片蛋白经提取、脱盐后,进行第一维阴离子交换分离;收集洗脱组分进行SDS-PAGE分析,并对非高丰度蛋白组分进行第二维反相液相色谱分离;随机选择含较低吸收峰的部分组分经胰蛋白酶水解后进行Nano LC-MS/MS 分析;将串联质谱数据通过MASCOT搜索NCBInr和EST数据库,并对二级质谱获得的蛋白序列进行MS BLAST分析。【结果】经第一维阴离子交换色谱分离,收集得到15个组分,其中第15组分包含小麦叶片丰度最高的蛋白——1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（RuBisCO）;其余14个组分经反相液相色谱分离,共收集1 551个组分,获得1 867个色谱峰;随机对其中6个含较低吸收峰的收集组分酶解和Nano LC-MS/MS 检测,9种蛋白得到鉴定。【结论】结果初步表明,利用2D-LC和Nano LC-MS/MS技术可有效地分离和鉴定小麦叶片蛋白质组,为更深入全面地研究小麦叶片蛋白质组奠定基础。     

粳稻粒形性状的数量性状基因座检测

 【目的】通过对粳稻粒形性状的QTL检测,为粳稻粒形性状相关QTL的精细定位和分子标记辅助选择育种提供理论依据。【方法】利用大粒粳稻DL115与小粒粳稻XL005杂交获得的F2代200个个体为作图群体,在北京进行稻谷粒长、粒宽、粒厚、长宽比、千粒重等粒形性状的鉴定。采用复合区间作图法,利用SSR标记对上述粒形性状进行数量性状基因座检测。【结果】上述粒形性状在F2群体均呈正态连续分布,表现为由多基因控制的数量性状。共检测到与粒形性状相关的QTL 16个,分布于第2、3、5和12染色体上。其中qGL3a、qGW2、qGW5、qGT2、qRLW2、qRLW3、qGWT2和qGWT3对表型变异的贡献率分别为15.42%、40.89%、13.54%、33.43%、13.82%、13.61%、12.51%和10.1%,为主效QTL。其中,qGW2、qGT2、qRLW2和qGWT2均位于第2染色体上的RM12776－RM324 区间。在所检测到的16个QTL中,4个QTL的增效等位基因来源于小粒亲本XL005,而其余QTL的增效等位基因均来源于大粒亲本DL115。基因作用方式主要表现为加性或部分显性。【结论】粳稻粒形性状是由多基因控制的数量性状。第2染色体RM12776－RM324区间是分别与粒宽、粒厚、长宽比和千粒重相关的4个主效QTL的共同标记区间,与其相邻的2个标记（RM12776和RM324）应在分子标记辅助选择育种中探讨其利用价值。大粒亲本对稻谷粒长、粒宽、粒厚和千粒重等性状的增效作用显著。     

小麦重组自交系成株抗条锈性QTL分析

 【目的】对小麦成株期条锈病抗性进行数量性状位点（QTL）分析。【方法】以小麦重组自交系内乡188/偃展1号为材料,在连续两年田间充分发病的情况下,分别用病程曲线下面积（Area Under Disease Progress Curve,AUDPC）和反应型（Infection Type,IT）2种病情指标,通过复合区间作图,分析成株抗条锈性的加性QTL、上位性互作及其分别与环境的互作效应（QTL×environment interaction,QE）。【结果】两年共检测到9个加性抗性QTL,其中使用AUDPC和IT共检测到2个相同的QTL;9个QTL中,5个具有环境互作效应。还检测到7对上位性互作的QTL,其中2对具有环境互作效应。采用AUDPC数据,检测到的QTL能够解释表型的62.05%,其中主要为加性效应（44.32%）和上位性互作效应（17.73%）,环境互作很小（0.42%）。采用IT数据,总共检测到的QTL解释了表型变异的37.53%,其中加性效应和上位性互作效应分别解释了23.94%和10.51%,与环境互作解释了3.08%。【结论】内乡188的抗条锈性是由多个位点控制的,在感病亲本偃展1号中也存在抗性QTL;位于3B和6D染色体上的QTL为2个新的成株期抗性条锈位点;非抗性位点间存在上位性互作效应。     

基于LANDSAT-5像元尺度的棉田生长密度遥感监测初步研究

 【目的】基于LANDSAT-5像元尺度,分析棉田生长密度监测准确定性的影响因子,并提出改进方法,探索减弱非棉苗背景空间差异的遥感指数,确立棉田生长密度遥感监测的最佳时相,为棉花估产和棉田农作分区管理提供数据支持。【方法】实地调查13块棉田（630 hm2）,获取了棉田生长密度、经纬度以及播种时间、出苗时间所组成的60个样区数据,每样区3个样点;从播种期到盛花期5个时相的遥感影像提取EVI和DEVI,样本等分为建模数据和模型检验数据;采取分播期和不分播期两种方式分别使用EVI和DEVI建立棉田生长密度估算模型,其决定系数经过显著水平检验后,进行模型估算准确性检验,并将优势模型应用于县域范围的棉田生长密度监测。【结果】分析表明,出苗时间,大、小苗对棉田生长密度的监测影响较大,以中期播种数据为例所建立的分播期估算模型检验结果表明,在6月9日和6月25日每公顷棉田生长密度的估算误差分别为2.05×104株/hm2和2.07×104株/hm2,而采用不分播期估算方式时,两个时相模型的绝对估算误差为2.80×104株/hm2和2.53×104株/hm2。在5月24日,DEVI对土壤等背景的空间差异消除作用得到表现,与使用EVI相比,监测时间从6月9日提前到5月24日;兼顾模型监测的准确性和时相因素,棉花现蕾到开花期是棉田生长密度监测的最佳时段;以新疆建设兵团148团为例,使用优选出的6月9日I式估算方法进行示例监测,区域监测结果可以较好表明不同棉田生长密度的分配比例和空间分布特征。【结论】出苗时间和土壤等背景是影响棉田生长密度监测准确性的主要因素,分播期估算能显著提高监测准确性,DEVI遥感参数可以使监测时间提前,从现蕾期到开花期是棉田生长密度估算的最佳时段,优选模型可以在县级区域应用。     

利用STS标记检测CIMMYT小麦品种（系）中Lr34/Yr18、Rht-B1b和Rht-D1b基因的分布

 【目的】明确慢锈基因Lr34/Yr18和矮秆基因Rht-B1b（Rht-1）、Rht-D1b（Rht-2）在CIMMYT小麦品种中的分布,帮助慢病性品种选育和株高改良。【方法】使用3个STS标记,检测慢锈基因Lr34/Yr18和矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b在263个CIMMYT小麦品种和高代品系中的分布。【结果】csLV34标记在含Lr34/Yr18的材料中扩增出一条150bp的特异带,在不含Lr34/Yr18的材料中扩增出229bp的特异带;利用2对互补引物NH-BF.2/WR1.2和NH-BF.2/MR1对Rht-B1a和Rht-B1b基因进行检测,在携带Rht-B1a和Rht-B1b的材料中分别扩增出一条400 bp的特异带;利用DF/MR2标记检测Rht-D1b基因,在携带Rht-D1b的材料中,扩增出一条280 bp的片段。在263个品种中,57个品种携带Lr34/Yr18基因,占总数的21.7%;216个品种含Rht-B1b,占总数的82.1%;38个品种含Rht-D1b,占总数的14.4%。含双矮秆基因型（Rht-B1b+Rht-D1b）的品种有12个,不含这2个矮秆基因的品种（Rht-B1a+Rht-D1a）有21个。【结论】这3个STS标记可以方便、快速、准确地检测Lr34/Yr18、Rht-B1b和 Rht-D1b基因。在CIMMYT材料中,Rht-B1b基因频率很高,Rht-D1b较低。