基因组学辅助作物改良研究进展

基因组学研究产生了功能分子标记和生物信息学等新型工具,并形成了能够提高作物改良效率和精确度的有关统计和遗传现象的新知识。基因组学研究对杂种优势和表观遗传学的解析及其操纵有巨大的潜力,最终可以了解一个群体中所有位点等位基因分离的相关知识,从而使育种家可以在微机上对基因型进行设计,并实施全基因组选择。当前高成本的实验限制了基因组学辅助的作物改良,自交作物和小作物尤其突出。然而,作物改良中的标记辅助选择育种将逐步进展到基因组学辅助育种。     

谷子籽粒醇溶蛋白提取条件及A-PAGE方法研究

在小麦醇溶蛋白电泳方法的基础上研究了适宜谷子醇溶蛋白的提取条件及电泳方法。结果表明:10粒种子加入200μl 50%异丙醇+1%β-巯基乙醇提取液,在60℃水浴下提取30 min可以得到适宜A-PAGE电泳的醇溶蛋白提取液;在凝胶丙烯酰胺浓度为12.5%,电极液含有0.4‰甘氨酸、8‰冰乙酸情况下,可以得到分辨率高,重复性好的醇溶蛋白谱带,可对谷子品种进行有效的鉴定。     

不同品质小麦氮素分配及利用率的15N示踪研究

为了解品种、施氮量、追氮时期对小麦各器官氮素分配、利用率的效应及权重,利用15N示踪技术研究了两种施氮水平和两种追肥时期下不同品质类型的四个小麦品种(系)济南17、PH82-2-2、PH97-4、PH97-5成熟期各器官氮含量、氮积累量和15N丰度的差异.结果表明,施氮量增加,籽粒氮含量和积累量增加,而营养器官氮含量和积累量升高或降低,规律不一致.拔节期追施氮肥,籽粒氮含量和积累量比抽穗期追施氮肥低,而营养器官相反.成熟期小麦各器官氮含量高低依次为籽粒、其他叶、旗叶、颖壳、茎秆＋叶鞘.品种间各器官氮含量和积累量存在显著差异,PH82-2-2和PH97-5籽粒中氮含量和积累量高于济南17和PH97-4,PH97-5后期营养器官向籽粒转移氮素较多,品种是影响各器官氮含量和积累量差异的决定因素.抽穗期追氮整个小麦植株中追肥氮含量比拔节期追施氮肥显著降低,地上器官中降低了10.1个百分点,籽粒中降低了10.3个百分点,小麦对氮素的当季利用率显著降低.     

不同生态环境对谷子营养品质和淀粉特性的影响

为明确不同生态环境对华北夏谷区育成谷子品种营养成分及淀粉特性的影响,选用9个夏谷区代表性谷子品种,在辽宁朝阳、山东济南和海南三亚3个生态点种植,测定不同生态环境下谷子营养成分含量以及小米淀粉特性指标。结果表明：谷子营养成分含量在品种间、地点间以及互作间的差异均达到极显著水平。粗蛋白含量由高到低表现为朝阳>济南>三亚,呈现随纬度升高而增大的趋势。粗脂肪含量由高到低表现为三亚>济南>朝阳,呈现随纬度的升高而逐渐减小的趋势。济南试点的类胡萝卜素含量最高,与其他2个试点差异显著。总淀粉含量济南试点最高,随纬度变化规律不明显;直链淀粉含量由高到低表现为三亚>济南>朝阳,呈现随纬度的升高而逐渐减小的趋势;朝阳试点的淀粉支直比最高,趋势与直链淀粉表现相反。种植地点对淀粉RVA谱的7项特征值均存在极显著影响;品种、地点×品种对峰值时间的影响均未达到显著水平。热浆粘度、最终粘度以及消减值由高到低均表现为三亚>济南>朝阳,呈现随纬度的增加而降低的趋势。崩解值以及峰值粘度均以山东济南最高,随纬度变化规律不明显。种植地点和品种对谷子营养成分含量以及淀粉RVA谱特征值均有显著影响;种植地点对谷子蛋白质、脂肪、淀粉以及类胡萝卜素含量的影响都较大。高纬度有利于蛋白质的积累,而脂肪含量则随纬度的增加而降低。综上所述,谷子营养品质和淀粉特性受生态环境影响较大,因此,可以根据不同纬度谷子的营养及食味品质不同的特性筛选出适宜特定地区种植的优良谷子品种,便于划分各优质谷子品种的产区。     

谷子基因组SSR信息分析和标记开发

对从Phytozome数据库中获取的谷子基因组序列进行搜索,在21150.78kb序列中发现2872个SSR,平均每7.36kb就有一个SSR;共发现126种重复基元,其中二核苷酸和三核苷酸类型分别占63.41%和31.86%。初步设计了74对SSR引物,其中64对引物可以稳定扩增。利用40对引物对27份谷子品种进行多态性检验,27对引物扩增良好且多态性丰富,共扩增出220个等位变异,平均每个位点8.15个。     

甜高梁茎秆糖分含量的变化分析

通过对2个甜高粱品种茎秆的糖分含量分析可知:茎秆糖分含量在开花期急剧增长,而后逐渐缓慢增长,在乳熟期出现糖分含量不增长和负增长,接近成熟的时候又快速增长的一个过程;锤度最高值在开花期出现在茎秆中部,随后逐渐向上推进,最后最高值又回到茎秆中部的一个规律;茎秆的榨汁率随着甜高粱的生长一直下降;根据每个品种不同的生物特性来决定收获时期.     

不同种植密度对甜高粱杂交种生物产量及相关性状的影响

以3个甜高粱杂交种为试材,研究6个种植密度对株高、茎粗、分蘖数、倒伏级别和生物产量的影响。结果表明:不同种植密度对3个杂交种的分蘖数、倒伏级别和生物产量的影响达到显著水平,对株高和茎粗的影响差异不显著;综合分析倒伏性和生物产量,在山东省生态条件下,济甜杂2号的最佳种植密度为5.5万株/hm2,济甜杂3号为3.3万株/hm2,辽甜3号为3.3万~4.5万株/hm2;3个杂交种在最佳种植密度下不仅生物产量最高,而且倒伏率低,有利于机械化收割。     

华北夏谷区主要育成品种(系)小米黄色素含量分析

102份华北夏谷区育成品种(系)2009年种植于山东省农业科学院作物研究所试验农场,成熟收获后,脱壳粉碎测定小米黄色素含量。结果表明:来自河北的4份白米材料黄色素含量较低,变幅2.43～3.57 mg/kg,98份黄米材料黄色素平均含量为12.82 mg/kg。山东、河北、河南黄米黄色素平均含量分别为13.03、12.70、12.68 mg/kg,地区之间差异较小;同一地区不同材料间黄色素含量差异较大。小米黄色素含量在12～14 mg/kg的材料最多,43份,占42.2%;黄色素含量大于14 mg/kg的材料25份,占24.5%。黄色素含量高的材料一般米质较优,应把选育高黄色素含量的品种作为谷子品质育种的重要内容。     

夏谷新品种济谷13号及栽培技术要点

济谷13号(原代号济9249)是山东省农业科学院作物研究所新近育成的高产夏谷新品种。以高产谷子育成品种掖83-1为母本，以优良高代材料济8511为父本1992年组配杂交组合，系谱法选育育成。2004年4月通过国家谷子品种鉴定委员会鉴定。     

谷子品种遗传差异的RAPD标记分析

利用RAPD标记对来自春、夏谷区不同育种单位的23份谷子品种进行了多态性和聚类分析。结果表明,23份品种的RAPD标记的多态性较低,13个引物共扩增出56条多态性带,平均每个引物扩增多态性带为4.31条,引物S30和S45都有7条多态性带,能够鉴别的品种最多为13个。聚类分析表明,当遗传相似性系数为0.75时,23个品种可分为4类,不同生态区的品种可以归为一类,而同一生态区的品种也可以归为不同的类,基于RAPD的遗传相似性和品种来源地没有必然的一致性。