Changes in the glutathione thiol-disulfide status in wheat grain by foliar sulphur fertilization: consequences for the rheological properties of dough

Storage proteins and glutathione in wheat play an important role in gluten network formation and can be modified by supplementation of nitrogen (N) and sulphur (S) in wheat plants. The glutathione thiol-disulfide status and its relationship to the molecular weight distribution wheat polymeric protein and dough rheological properties have been examined after different foliar S fertilizations (S derived from micronized elemental S and NS, a mixture of N urea and elemental S) applied at the post-anthesis stage. Changes in levels of reduced glutathione (GSH), glutathione disulfide (GSSG), polymeric protein-glutathione mixed disulfide (PPSSG) were analysed by reversed phase high performance liquid chromatography, during grain development using the wheat cultivars, Soissons and Trémie. During the grain desiccation phase, S supplementation (i) increased the GSSG/GSH ratio by 23–25% (ii) induced PPSSG accumulation, and (iii) decreased the formation of SDS-unextractable polymeric protein (UPP) and its molecular mass distribution. However, simultaneous N and S supplementation results in: (i) a decrease in PPSSG formation by 20–30% and (ii) an increase of UPP by 7–18% by enhancing both the branching of the aggregated proteins and their molecular weight. The mixograph parameters show that all forms of endogenous glutathione are linked to dough weakening and are negatively correlated with dough mixing tolerance, dough strength and consistency, while UPP is positively correlated with dough strength and consistency. These findings indicate that S nutrition influences dynamics of the glutathione forms in the grain and results in modification the degree of polymerization of storage protein. Thus both the changes in the form of glutathione and protein polymerization influence the rheological properties of dough.     

微生物诱导剂浸种对小麦萌发期的抗旱诱导效果

试验结果表明,在正常供水和水分胁迫条件下,经微生物诱导剂处理,可增加小麦萌发时期的根冠比,而且在水分胁迫条件下的增加幅度大于正常供水条件。微生物诱导剂可在水分胁迫条件下促进根系生长发育,提高根系干物质积累。这些性状的改善有利于提高小麦的抗旱能力。但诱导剂处理后在一定程度上抑制了小麦种子萌发率以及小麦芽和根的伸长生长。     

小麦矮秆育种中性状间关系的多元分析

以7个株高梯度系列的35个系统及5个亲本品种为材料,采用典范分析和逐步回归分析研究了株高及其构成因子与产量因子、产量生理性状间的关系。结果表明:①株高因子通过产量生理性状影响产量因子,一定的生物学产量是获得高产的基础。②矮秆品种的高化对提高产量、千粒重和收获指数有利,对蛋白质含量的影响不明显;高秆品种矮化能显著提高收获指数,对籽粒的蛋白质含量影响不大。③在主要性状符合育种目标的前提下,选择倒二节间较长、第一和第二叶间距略长、穗颈和穗部较长的类型可能对提高产量有利。     

小麦远缘杂交后代节燕98-2分离类型贮藏蛋白的研究

采用A-PAGE和SDS-PAGE聚丙烯酰胺凝胶电泳方法,对远缘组合分离出来的节燕98-2类型入选11个遗传性基本稳定的具有高产、多抗的小麦株系的醇溶蛋白和高分子量谷蛋白亚基进行了分析.结果表明,在A-PAGE电泳分析中,11个供试株系具有11种不同的醇溶蛋白带型.在SDS-FAGE电泳分析中,出现了7种不同的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)及6种亚基组合类型,优质亚基及亚基组合所占的比例较少,品质评分偏低,其变幅为5～8分,平均为6.36分.但在所分析的材料中,出现了一个少见的特殊亚基:2 10 12.并研究了这些HMW-GS和组合频率及特点.11个株系中7个具有45 10优质亚基和2个具有2*亚基,它们可供小麦优质育种利用.研究表明,通过远缘杂交能够选育出具有高产、抗病和优质的小麦新材料.     

基于GIS的中国小麦条锈病菌越夏区气候区划

 基于多年的气象数据(1980~2001年),首次从制约小麦条锈病菌越夏的温度因子入手,结合寄主小麦因素,利用地理信息系统(Geographical Information System,GIS),对我国小麦条锈病菌越夏区进行较详细的气候区划。本研究从温度条件上明确了全国适合小麦条锈病菌越夏的范围。研究表明,在我国小麦种植区适合小麦条锈病菌越夏的范围很广。其中甘肃、四川、云南、陕西境内适合越夏的地区是连成一片的,甘肃东部除了西边的几个县外其它地方7、8月份最高一旬均温在20~23℃,条锈病菌越夏困难;西藏、青海境内的小麦种植区几乎都适合小麦条锈病菌越夏;贵州境内适合越夏的地区可能和云南越夏区是一个整体。云南适合越夏的地区甚广,且地形复杂,需要进一步调查研究。     

滴灌水肥一体化下施氮量对小麦氮素吸收及土壤硝态氮含量的影响

为探明华北地区山前平原水肥一体化条件下小麦合理的氮肥运筹。于2013-2015年2个小麦生长季,设置4个滴灌施氮量(N0-不施氮、N1-120 kg/hm~2、N2-240 kg/hm~2、N3-360 kg/hm~2)处理,研究滴灌水肥一体化下施氮量对小麦氮素吸收积累和土壤硝态氮含量的影响。结果表明:施氮量N1、N2和N3处理的小麦干质量及产量较处理N0显著增加,N1、N2和N3处理间无显著差异;施氮量对小麦茎秆的氮含量影响较大,但对籽粒氮含量的影响差异不显著;处理N3的小麦总吸氮量分别显著高于处理N0、N1和N2,但处理N1和N2之间无显著差异;氮肥收获指数以N2处理最高,氮肥当季回收利用率、氮肥农学效率、氮肥生产效率和氮肥利用效率均表现出随施氮量增加而降低的趋势;施氮量超过240 kg/hm~2,土壤硝态氮含量增加,且随种植年限的延长更加明显。采用一元二次方程拟合,获得小麦最高产量的施氮量为238.46~250.78 kg/hm~2,经济施氮量为174.28~207.18 kg/hm~2。综合考虑经济效益和生态效益,该条件下小麦滴灌经济施氮量以174~207 kg/hm~2为宜。     

云南小麦品种（系）锈病和赤霉病抗性功能基因的KASP标记检测

利用5个锈病成株期抗性基因的KASP标记Sr2_ger9 3p、Lr34jagger、CSTM4_67G、Lr68-2、VPM_SNP和抗赤霉病基因Fhb1的KASP标记TaHRC-KASP,对云南省育成的42个小麦品种（系）进行检测,旨在筛选出含有目标基因的优异小麦种质,为云南省持久抗病小麦新品种（系）的选育提供材料。结果表明,4个材料含兼抗型成株抗锈病基因Lr34/Yr18/Sr57,频率为9.52%;6个品种（系）含兼抗型成株抗锈病基因Lr67/Yr46/Sr55,频率为14.29%;7个材料含抗慢叶锈病基因Lr68,频率为16.67%;含兼抗型成株抗锈病基因Sr2/Yr30和成株抗叶锈基因Lr37的材料各有1个,频率均为2.38%;未检测出含抗赤霉病基因Fhb1的品种（系）。云麦69、云麦75、云麦56、宜麦1号和宜麦3号等兼有2个成株期抗锈病基因,可作为今后云南持久抗锈病育种的抗源材料。     

Attributes of wheat cultivars for late autumn sowing in genes expression and field estimates

Due to the growing interest in Central and Eastern Europe on cropping of wheat in optional late autumn terms, called facultative, genetic research and field evaluation were taken on four spring cultivars: Tybalt (NL), Monsun (DE), Ostka Smolicka (PL) and Bombona (PL), currently being recommended by breeders. The PPD gene analyze, expression level of dehydrine genes (WCS120 and WDHN13) in cooling test, and qPCR for RNA isolation and analyses of WCS120 and WDHN13 gene expression at the BBCH12 stage of wheat were estimated. Molecular analysis of PPD-D1 gene confirmed the presence of photoperiod sensitive allele ppd-D1b in all tested genotypes. The highest level of NRE WCS120 gene was detected in cultivars Tybalt and Bombona. Two-year field experimental study assessed the growth, development and productivity of facultative and spring crops of studied cultivars. Based on our results from field experiments and result of molecular analysis of alleles of PPD-D1 gene, the tested genotypes can be considered as potentially facultative genotypes.     

小麦矮缩病毒引起的植株矮化与赤霉素代谢的相关性分析

【目的】由异沙叶蝉(Psammotettix alienus)传播的小麦矮缩病毒病是近年来中国西北部麦区严重发生的小麦病毒病害之一。受侵染的小麦植株严重矮化,有效分蘖减少,产量损失严重。论文旨在明确小麦矮缩病毒(Wheat dwarf virus,WDV)侵染小麦植株后矮化症状形成与赤霉素代谢调控的关系,为该病害的防治打下基础。【方法】以小麦品种扬麦12为试验材料,以异沙叶蝉为传毒介体饲毒后转移到1叶期的健康幼苗(3头/株)上进行传毒,同时以无毒异沙叶蝉取食健康幼苗为对照。根据试验需要,不同时间取样备用。为保证试验的准确性,经PCR检测为阳性的作为处理组试验材料;采用间接酶联免疫吸附(ELISA)法,利用植物赤霉素(GA3)试剂盒测定分析侵染第21天取样的小麦叶片赤霉素含量;将带毒条沙叶蝉接种的小麦苗分为两个平行处理组,接种后第7天分别用GA3(浓度为50 mg·L-1)和H2O进行叶面喷施处理,每隔一周处理一次。以无毒叶蝉接种后长势一致的小麦苗作为对照组,根据株高统计结果分析外施赤霉素对受侵染小麦植株的表型变化;以山羊草(Aegilops tauschii)的内根-贝壳杉烯合成酶(ent-kaurene synthase-like 3,KSL3)的基因编码区序列为参考基因设计引物(KSL3-F:5′-ATGATGGTGAATCCGCCGC-3′;KSL3-R:5′-TTAATGGTTGATCTTTGTTT-3′),对扬麦12的KSL3进行克隆和序列分析;分别取接种后7、14和21 d的小麦植株叶片,提取RNA后反转录,以克隆得到的Ta KSL3基因序列设计引物(Ta KSL3-F:5′-GAGACATGTGCCATGGCGTTC-3′;Ta KSL3-R:5′-CGTGTCACTCAGATCGGTGGAG-3′),选择小麦翻译延伸因子1A(EF-1α)作为内参基因,利用荧光定量PCR方法分析赤霉素代谢相关基因的转录水平。【结果】经ELISA检测发现,接种21 d的发病植株赤霉素含量与健康植株相比降低了28.9%;通过施用浓度为50 mg·L-1的赤霉素后,发病植株的平均株高相比对照组显著增加35.9%;采用同源克隆得到了完整的小麦赤霉素合成途径关键酶KSL3的编码区序列,长度为1 827 bp,编码608个氨基酸,BLAST比对分析发现该DNA序列与山羊草KSL3编码区序列相似度为85.2%。经荧光定量检测发现受小麦矮缩病毒侵染后小麦KSL3表达量显著下降,接种14 d降低为对照组的35.7%,21 d降低为对照组的9.6%。【结论】小麦矮缩病毒的侵染导致赤霉素合成途径关键酶的表达量降低,可能使赤霉素合成受阻,赤霉素含量降低引发受赤霉素调节的细胞生物学过程异常,从而诱导矮化症状形成。研究结果为揭示小麦矮缩病毒侵染的致病机理和病害防控打下了基础。     

普通小麦春化基因VRN1 RNA干扰载体构建及转基因小麦获得

为进一步探究春化基因VRN1在小麦发育进程中的功能,利用荧光定量PCR分析了VRN1基因在不同发育特性小麦品种新春2号、京841中的表达情况。结果表明,随着生育进程的推进,VRN1基因在新春2号叶片和茎尖中表达量均呈上升趋势,VRN1基因在京841叶片中呈波动上升趋势,在茎尖中表达量趋于0;以p FGC5941载体为基础构建含有VRN1反向重复序列的RNA干扰载体,利用农杆菌介导的茎尖转化法转化新春2号获得了再生植株,并通过PCR法检测获得了转基因阳性植株,为从分子水平上实现小麦发育特性遗传改良和创育小麦新种质奠定了基础。