马铃薯StDRO1基因的多态性鉴定及其与根系性状的关联分析

为鉴定与马铃薯根系性状相关联的StDRO1基因单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点,本研究对110份同源四倍体马铃薯材料StDRO1基因的编码区进行了克隆和测序,筛选其SNP,并对StDRO1的SNP位点与马铃薯总根表面积、总根体积和平均根系直径等主要根系性状参数进行了关联分析。结果显示,StDRO1第2外显子上检测到1个SNP位点,命名为G64C;第3外显子上检测到10个SNP位点,分别命名为G152A、A214G、A297G、C314T、A337T、T353C、T560A、C577A、C620A和C625A;在第4外显子上检测到1个SNP位点,命名为T793A。关联分析结果表明,StDRO1基因G152A位点在总根体积表现为GA类基因型>GG类基因型(P<0.05);C314T位点在平均根系直径表现为CC类基因型>CT类基因型(P<0.05); A337T位点在总根表面积、鲜重和干重均表现为AT类基因型>AA类基因型(P<0.05),而在平均根系直径则表现为AA类基因型>AT类基因型(...     

大豆PRR家族基因KASP标记的开发

伪响应调节因子(Pesudo-Response Regulators,PRRs)基因是植物光周期开花调控途径中的关键基因。本研究根据前期对GmPRR家族基因单倍型的鉴定结果，筛选出在编码区存在变异的5个GmPRR基因，开发出竞争性等位基因特异性PCR(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)分子标记，即GmPRR4-KASP、GmPRR8-KASP、GmPRR10-KASP、GmPRR13-KASP和GmPRR14-KASP。利用上述5个KASP标记对48份不同生育期组的大豆种质进行分型，并与6个环境的大豆开花时间进行关联分析，发现SNP-Chr05:2178871(GmPRR4)、SNP-Chr10:4326635(GmPRR8)、SNP-Chr12:5520945(GmPRR10)和SNP-Chr17:8022010(GmPRR13)等4个位点与大豆开花时间显著关联。本研究开发的KASP标记可应用于大豆开花期性状的分子辅助选择和种质资源鉴定，对促进大豆生态适应性的遗传改良具有一定利用价值。     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦土壤温度及产量的影响

为了解小麦秸秆带状覆盖栽培的效果,以冬小麦兰天26号为研究对象,分析了秸秆带状覆盖3行(SC1)、秸秆带状覆盖4行(SC2)、全膜覆土穴播(PC)和无覆盖露地(CK)下旱地冬小麦土壤温度及产量。结果表明,秸秆带状覆盖可显著提高冬小麦籽粒产量,穗数、穗粒数和产量较CK分别增加13.4%~20.2%、26.7%~33.3%和41.3%~69.1%,但秸秆带状覆盖与PC间产量差异不显著。秸秆带状覆盖显著降低了全生育期0~25cm土壤平均温度,土温较CK低1.4~2.0℃;随着生育进程的推进和土层的加深,秸秆带状覆盖表现出增温和降温的"双重效应",SC1在返青期5cm土层和拔节期5和10cm土层增温,SC2在越冬期5和10cm土层及拔节期5cm土层增温,其余各时期各土层秸秆带状覆盖均表现出降温效应,且总体上降温效应大于增温效应;秸秆带状覆盖较PC和CK减小全生育期土壤日变化幅度;SC1、SC2的全生育期有效积温较CK分别减少86.6和69.8℃,使得秸秆带状覆盖下冬小麦较CK晚熟15d。从环保和可持续发展等方面综合考虑,秸秆带状覆盖较全膜覆土穴播在西北旱作区更具优越性。     

青稞主要性状的差异性与遗传分析

为合理评价110份青稞品种(系)的农艺性状及遗传特性,对参试种质材料的株高、穗长、穗粒数、分蘖数和千粒重进行了调查统计,同时用分布于大麦全基因组的48对SSR标记进行了遗传多样性分析。结果表明,参试材料各农艺性状变异较大,变异系数为2.92%~42.33%,其中株高、穗长、分蘖数、穗粒数和千粒重变化范围分别为53~122cm、2.5~7cm、2~19个、20~90粒和25.46~60.34g。SSR标记共检测到168个等位变异,变化范围为2~6个。110份青稞种质材料分成三大类群。SSR标记的1 128个位点成对组合中,不论是共线性成对组合还是非共线性成对组合,都存在一定的连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD)。D′统计概率(P0.01)支持的LD成对位点438个,占全部位点的38.8%,D′的平均值为0.36,整体LD水平较高。较高水平的LD位点(D′0.5)主要分布在2H、4H、6H和7H连锁群上。     

玉米水分生理指标对覆膜比例和灌水水平的响应

为优化玉米覆盖和灌溉制度并为其提供必要的理论依据,在河西绿洲灌区,通过田间试验研究玉米各生育时期内光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、叶水势(W_p)等水分生理指标对覆膜比例(70%覆盖和100%覆盖)与灌水水平(低、中、高)的响应特征及其与籽粒产量的相互关系。结果表明,2种覆盖比例对玉米水分生理指标和籽粒产量的影响不显著,但灌水水平影响显著,两者的互作效应显著。70%覆盖条件下,中灌水水平处理玉米生育期平均P_n、G_s、叶片水分利用效率(WUE)较低灌水处理分别提高22.5%、21.1%和56.1%,较高灌水分处理别提高44.5%、4.5%和18.5%;生育期内平均T_r为高灌水水平最大,比中、低灌水水平分别增大21.1%和43.2%;生育期平均Wp则为中灌水水平最高,在大喇叭口期比低灌水提高19.6%,在灌浆期比高灌水提高12.1%。此外,70%覆盖结合中灌水处理的玉米籽粒产量最高,比相同覆膜比例下低、高灌水处理分别提高13.1%和9.1%,但收获指数较100%覆盖中灌水处理显著降低。玉米P_n、WUE及G_s与玉米籽粒产量呈极显著正相关(P0.01)。因而,70%覆盖结合中灌水水平能优化玉米生育期内各项水分生理指标,可作为该区玉米生产的推荐模式,从而实现节水与增产。     

马铃薯StMAPKK4基因表达分析及互作蛋白筛选与鉴定

MAPKKs是促丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)级联反应主要成员之一,位于该级联反应通路中间,对信号传递起着收集和发散的关键作用。有研究表明马铃薯StMAPKK4基因响应干旱胁迫,为进一步探究该基因的生物学功能,本研究对StMAPKK4基因进行了生物信息学分析。结果表明, StMAPKK4与科民茄亲缘关系最近。其含有蛋白激酶家族的Proteinkinasedomain(PF00069)结构域,位置定位于64～302aa之间。StMAPKK4含有多个激素(茉莉酸甲酯、乙烯、脱落酸、ABA)及胁迫相关响应元件。qRT-PCR分析结果表明, StMAPKK4基因在马铃薯茎中表达量最高,且在干旱及盐处理下均上调表达。亚细胞定位表明该基因定位于细胞膜上。利用酵母双杂交方法筛选出8个与StMAPKK4相互作用的蛋白,并通过回转试验验证了其互作的真实性。对互作蛋白进行Blast比对结果显示,StMAPKK4与多酚氧化酶、藻蓝蛋白、天冬氨酸转氨酶、渗透素、磷酸盐转运蛋白等多种蛋白互作,初步判断StMAPKK4可能参与光合作用响应机制、植...     

北方白菜型冬油菜的春化率、抗寒性和遗传多样性分析

以26份北方白菜型冬油菜为材料，通过观察记载冬前植物学性状、测定半致死温度(LT₅₀),分析冬油菜春播后的春化率与抗寒性的关系，并利用筛选出的SRAP、SSR和InDel标记对参试材料进行聚类和遗传多样性分析。结果表明，白菜型冬油菜植物学性状具有丰富变异，遗传多样性指数Simpson(D)变化范围为0.011～0.847,Shannon-Weaver(H)变化范围0.035～2.046,其中数值型性状叶柄长度的遗传多样性指数最大，非数值型性状生长习性的遗传多样性指数最小。参试材料春化率为6.59%～69.88%,半致死温度-3.52～-9.93℃。相关性分析表明，春化率与LT₅₀呈极显著正相关(P≤0.01),与生长习性呈显著正相关(P≤0.05),与叶色呈极显著负相关(P≤0.001)。遗传多样性分析表明，26份白菜型冬油菜共筛选出27对引物，共检测总等位基因数130个，有效等位基因数(Ne)平均为3.14,香农指数(I)平均为1.2073,Nei’s基因多样性指数(H)平均为0.6168,多态性信息含量(PIC)平均为0.5681。聚类和...     

河西灌区绿肥对春小麦化学氮肥的替代及增产潜力初探

针对河西灌区春小麦连作普遍、对化肥依赖过高等问题，探讨麦后复种绿肥对下茬小麦的影响，以期为试区建立基于复种绿肥的化肥减量小麦生产技术提供理论依据。2018～2019年，在河西绿洲灌区设置田间试验，研究了4种绿肥翻压量(0、15000、30000、45000 kg/hm²)、2个施氮水平(0、180 kg/hm²)下的小麦干物质累积及产量构成、绿肥替代化肥的短期潜力。结果表明，种植翻压绿肥第一年，绿肥还田15000、30000和45000 kg/hm²可分别替代化学氮肥11.3%、18.5%和36.5%。施氮180 kg/hm²配合30000 kg/hm²绿肥还田、不施氮配合45000 kg/hm²绿肥还田2个处理的籽粒产量差异不显著，分别较施氮不复种绿肥增产18.4%和15.7%，收获指数分别增加13.0%和12.6%，穗数分别增加13.8%和14.1%，穗粒数分别增加26.8%和15.9%。施氮180 kg/hm²配合30000 kg/hm²绿肥还田的干物质累积量和累积速率明显高于其他处理。通径分析表明，绿肥化肥配施主要通过提高有效穗数，进一步提高穗粒数和千粒重，从而提高产量，说明施氮180 kg/hm²配合绿肥还田30000 kg/hm²处理通过优化小麦有效穗数、穗粒数和千粒重对产量产生了调控作用。综上所述，施氮180 kg/hm²配合绿肥还田30000 kg/hm²是河西灌区小麦增产的可行措施。     

基于图像特征识别的马铃薯薯皮粗糙度分级研究

【目的】马铃薯薯皮粗糙度分级研究可以提供块茎外观品质性状无损检测方法，为客观评价品质质量和高通量筛选品种提供理论和实践基础。【方法】以79份马铃薯品种（系）为供试材料，利用相机采集有/无芽眼的薯皮图像。基于MATLAB R2016a软件对薯皮图像预处理，随机选择8份材料用相关函数指标比较图像灰度化、增强及去噪效果。利用灰度共生矩阵（gray level co-occurrence matrix,GLCM）提取图像特征参数角二阶矩（angular second moment,ASM）、熵（entropy,ENT）、对比度（contrast,CON）和相关度（correlation,COR），并确定矩阵最适像素距离（d）。比较两类薯皮图像特征参数间的差异，选择差异较小的薯皮图像特征集进行统计分析和分类识别。构建支持向量机（support vector machines,SVM）和BP神经网络（backpropagation neural network,BPNN）模型对薯皮粗糙度分级分类，模型分级精度评价指标为准确率、精准率、召回率及调和平均数。【结果】加权平均值法进行灰度处理后的薯皮图像...     

水分亏缺对日光温室基质栽培番茄果实营养和风味品质的影响

为探明提高番茄品质的水分调控机制,在日光温室基质栽培条件下,以番茄(Solanum lycopersicum)品种181为材料,设置4个不同灌水处理,以田间最大持水量90％和75％为上、下限灌溉作为对照(正常灌溉),分别以正常灌溉量的80％、60％和40％作为轻度水分亏缺(T1)、中度水分亏缺(T2)和重度水分亏缺(T3)处理.结果表明,轻度水分亏缺和中度水分亏缺均能够提高番茄的风味品质,其中轻度水分亏缺下番茄果实可溶性糖和有机酸含量分别比对照提高12.81％和10.34％,而中度水分亏缺处理可溶性糖含量提高20.60％,轻度水分亏缺和中度水分亏缺处理番茄果实的糖酸比分别增加2.33％和20.70％.中度水分亏缺处理挥发性物质的种类为70种,含量为3706.62μg/kg;轻度水分亏缺处理挥发性物质的种类为60种,含量为3090.11μg/kg;对照挥发性物质的种类为57种,含量为2236.64μg/kg.番茄水分亏缺处理增加了具有花香气味的特征性挥发物质β-紫罗兰酮的含量,在中度水分亏缺处理中β-紫罗兰酮的含量最高.同时在对照番茄果实中检测到具有焦糖气味的2-甲基丁醇和具有苹果香味的顺-3-己烯醇2种特征性挥发物质,而在3个水分亏缺处理中均没有检测到.中度水分亏缺处理可溶性固形物、果实硬度、单果干物质含量、番茄红素含量、维生素C含量较对照分别增加了18.80％、27.34％、5.89％、13.30％和14.49％.综合各个指标,中度水分亏缺即60％正常灌水量可显著提高番茄果实的风味和营养品质,并达到生理节水的效果,可作为日光温室基质栽培高品质番茄的灌溉制度.