大豆Abhydrolase_3基因家族进化分析

异黄酮是大豆的重要次生代谢物,参与植物与微生物互作。2-羟基异黄酮脱水酶(hydroxyisoflavanone dehydratase,HID)催化2-羟基异黄酮形成稳定的异黄酮。HID属于Abhydrolase_3基因家族,该基因家族具有多种功能,但该基因家族在大豆中的进化模式尚待研究。为了研究Abhydrolase_3基因家族在大豆中的进化模式,本文在大豆基因组中鉴定了62个Abhydrolase_3基因,串联和片段复制是该基因家族主要扩增方式。根据系统进化关系,将大豆Abhydrolase_3基因家族划分为8个亚家族,其中HID所在的亚家族I基因数量最多,并发生多次基因扩增事件。对大豆Abhydrolase_3基因家族结构分析表明,不同亚家族具有不同的基序。多态性分析表明,亚家族Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ具有较高的核苷酸差异,并受到放松的自然选择。基因表达分析表明,除了亚家族II和IV外,其它亚家族的基因在大豆不同组织中有较高表达;亚家族Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ基因受病原菌诱导表达。结果说明HID所在的亚家族I存在基因扩增和功能分化,与病原菌互作相关的基因具有较高的遗传多样性并受病原菌诱导表达。     

大豆PAL2-3基因的克隆及转化研究

大豆异黄酮是苯丙氨酸代谢途径中合成的一类次级代谢产物,在苯丙氨酸代谢途径中,苯丙氨酸解氨酶(PAL)是关键酶和限速酶。本课题组前期研究发现PAL基因的相对表达量与大豆异黄酮含量具有明显的协同增减趋势,并且在PAL基因家族成员时空表达模式分析中发现,PAL2-3(XM_003542493)是PAL基因家族中相对表达量较高的主要表达成员之一。本试验首先通过克隆大豆中PAL2-3基因;然后构建pCAMBIA3301-GmPAL2-3植物过表达载体,将构建好的pCAMBIA3301-GmPAL2-3表达载体重组质粒转化到根癌农杆菌EHA105中;采用农杆菌介导的大豆子叶节转化体系获得转化植株,并对T1代转化植株进行PPT检测,外源标记基因Bar检测以及荧光定量PCR检测,对转基因阳性植株进行大豆籽粒异黄酮含量的测定。结果表明T_1代转基因植株中PAL2-3基因的表达量是对照的5.11~11.24倍,总异黄酮含量最高的(2 587.63μg·g~(-1))是对照(1 616.90μg·g~(-1))的1.6倍。因此在大豆中过量表达PAL2-3基因可以提高大豆籽粒中异黄酮含量。     

原位胚拯救技术获得花生属区组间杂种的研究

花生野生种尤其是不亲和野生种,具有高产、抗逆等优异基因,但长期以来得不到有效利用。为选育高油酸抗逆花生新品种,以高油酸品种花育963为母本、不亲和野生花生作父本杂交,采用原位胚拯救技术直接收获花生不亲和种间杂种F_1。利用MITE转座子分子标记对杂种进行真实性鉴定。结果表明萁中有35粒样品同时具有双亲条带,为真杂种,真杂种率为44.3%。近红外分析表明,真杂种油酸含量显著低于高油酸花生,为杂种真实性提供了旁证。     

开垦年限对黑土氮初级转化速率和净转化速率的影响

以东北黑土区开垦2 a和开垦30 a的典型旱作土壤为研究对象,采用15N同位素成对标记技术开展室内培养试验,利用数值计算模型(FLUAZ)计算不同开垦年限土壤的氮初级转化速率,以比较不同开垦年限黑土氮初级转化速率和净转化速率的差异,明确开垦年限对黑土氮转化过程的影响。结果表明,与开垦2a土壤相比,开垦30a土壤的有机碳和水溶性有机碳含量显著降低,导致土壤氮初级矿化速率和初级固定速率也显著降低。但开垦30a土壤的初级硝化速率、净硝化速率和净氮矿化速率却显著高于开垦2a土壤。两个开垦年限土壤的初级硝化速率分别为净硝化速率的1.15倍和1.02倍,说明土壤微生物对硝态氮的固定很少。开垦30a土壤的m/i值(氮初级矿化速率与初级固定速率之比)和n/ia值(初级硝化速率与初级铵态氮固定速率之比)均显著大于1,而开垦2 a土壤的m/i值和n/ia值均接近1。表明开垦2 a土壤的氮矿化与固定过程紧密偶联,氮素损失的风险较小,而开垦30 a土壤中氮矿化量超过了固定量,这为硝化作用的进行提供了底物,增加了硝酸盐反硝化和淋溶风险。     

大白菜杂交新组合ZF006未成熟杂交种纯度分子标记快速鉴定

为在大白菜种子收获前提早鉴定杂交种纯度,使新组合顺利进行品种登记、新品种种子提早上市销售,本研究以新组合ZF006及其双亲为试材,对ZF006杂交种试配阶段双亲二级侧枝上近、中及远端3个部位的未成熟种子进行了离体诱导和单棵幼苗DNA提取。同时,采用20对均匀分布于大白菜基因组的InDel标记对双亲进行多态性引物的筛选,共筛选到8对双亲间有多态性的引物,选择其中4对共显性且条带清晰的InDel引物用于杂交种纯度鉴定。结果表明:双亲二级侧枝上不同部位的未成熟杂交种离体诱导萌发率有较大差异,近端和中端的种子离体诱导萌发率较高,远端的种子离体诱导萌发率较低;亲本P_1的二级侧枝近、中及远端未成熟种子的杂交率分别是87. 96%、97. 45%和94. 44%,而亲本P_2的则明显低于P_1对应部位的种子,分别是71. 53%、90. 37%和90. 00%,总体上,P_1收获的种子杂交率为92. 49%,而亲本P_2的为80. 52%,双亲混收的杂交率则为86. 54%。综上结果,单收和混收杂交种的纯度均未达到98%的国家标准,提示新组合ZF006双亲有必要在自交不亲和性方面继续加以改进。而本研究构建的未成熟大白菜杂交种纯度快速鉴定技术,对大白菜种业企业降低成本、加速资金周转以及提高经营效益具有重要的实践指导意义。     

灌水量对滨海盐碱土中盐分和尿素氮淋洗特征的影响

为研究滨海盐碱地中在灌溉水的淋洗作用下,其对土壤盐分和尿素氮空间分布及运移变化的淋洗特征的影响,于2018年在温室内设置土柱模拟~(15)N同位素示踪试验,以山东东营垦利县滨海盐碱土为研究对象,试验设3个处理,分别为干旱(W0)、20%正常田间持水量(W1)、无淋洗液浸出状态下过量灌溉(W2)。研究结果表明:在0～30 cm土层,各处理土壤含盐量在淋洗作用下随着土层深度而递增,过量灌溉(W2)处理淋盐程度更大。~(15)N标记的尿素施入土壤后,W0处理组、W1处理组浅层(10～20 cm)土层土壤~(15)N丰度达到峰值,而W2处理组土壤~(15)N丰度峰值位于深层(20～30 cm)土层,尿素氮淋洗向下运移且灌水量的增加促进土壤氮素的向下运移;灌水量的增加提高了土壤铵态氮含量(P 0.05),W0、W1、W2处理组土壤铵态氮含量平均值分别为:(2.29±0.10)mg kg~(-1)、(2.36±0.11)mg kg~(-1)、(2.57±0.08)mg kg~(-1);尿素中的氮素最终以硝态氮形态因灌溉水淋洗作用而向下大量运移,W1处理组10～20 cm土壤硝态氮含量显著增加,而W2处理组在20～30 cm土壤硝态氮含量达到峰值(34.13±0.38)mg kg~(-1)。灌溉水形成的水盐运动促进了土壤氮素的运移。研究结果对滨海盐碱地的氮素综合管理具有重要的理论和实践意义。