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。     

Identification,characterization and full-length sequence analysis of a novel endornavirus in common sunflower (Helianthus annuus L.)

To identify the possible quarantine viruses in seven common sunflower varieties imported from the United States of America and the Netherlands, we tested total RNAs extracted from the leaf tissues using next-generation sequencing of small RNAs. After analysis of small RNA sequencing data, no any quarantine virus was found, but a double-stranded RNA(dsRNA) molecule showing typical genomic features of endornavirus was detected in two varieties, X3939 and SH1108. Full-length sequence and phylogenetic analysis showed that it is a novel endornavirus, temporarily named as Helianthus annuus alphaendornavirus(HaEV). Its full genome corresponds to a 14 662-bp dsRNA segment, including a 21-nt 5′ untranslated region(UTR), 3' UTR ending with the unique sequence CCCCCCCC and lacking a poly(A) tail. An open reading frame(ORF) that encodes a deduced 4 867 amino acids(aa) polyprotein with three domains: RdRP, Hel and UGT(UDP-glycosyltransferase). HaEV mainly distributed in the cytoplasm but less in the nucleus of leaf cells by fluorescence in situ hybridization(FISH) experiment. This virus has a high seed infection rate in the five varieties, X3907, X3939, A231, SH1108 and SR1320. To our knowledge, this is the first report about the virus of the family Endornaviridae in the common sunflower.     

小麦赤霉病自动监测预警系统应用效果评价

2018年在江苏、陕西、河南、湖北、安徽共18个县(市)安装了小麦赤霉病预报器,在周边设置未防治麦田进行赤霉病调查,并与预警软件平台预测结果相比较,评价小麦赤霉自动监测预警系统的准确性。评价结果表明,2018年该系统预测的准确性达71.8%。结合陕西省植保总站、西安市植保站、渭南华州区植保站、商洛洛南县植保站、安徽凤台县植保站2016年-2018年对该系统的评价结果,证实该系统预测准确性较高,系统工作稳定,自动化程度高,可为小麦赤霉病的科学防控提供重要的参考依据,具有一定的应用前景。     

优质常规稻品种桂野丰的选育与栽培技术

桂野丰是广西农业科学院水稻研究所育成的感温型常规优质常规稻新品种。该品种粒型长,株型集散适中、剑叶直、分蘖力强、耐寒性较强、茎杆粗壮、抗倒力强、穗长适中、穗大粒多、着粒密、熟期转色好、有特殊的玉兰香味。米质达部颁2级,平均单产442.3~465.6 kg·hm^-2。2017年通过广西壮族自治区农作物品种审定委员会审定,适宜在广西桂北、桂中和桂南作早晚稻种植。     

玉米高密度SNP遗传图谱构建及其秃尖QTL定位

[目的]构建在秃尖性状上存在明显差异的玉米高密度SNP遗传图谱,并对其秃尖QTL进行定位,为玉米秃尖分子机理研究及玉米抗秃尖品种选育提供理论参考.[方法]以无秃尖性状的自交系S群411331为母本、有秃尖性状的自交系综53313为父本,通过杂交和自交获得F2代群体.利用容量达10K的分子芯片获取大量SNP分子标记,从中筛选出具有多态性的SNP分子标记,构建F2代群体的高密度遗传图谱,并结合秃尖表型数据,分别采用QTL定位软件Rqtl和QTL.gCIMapping.GUI 1.1对相应的秃尖QTL位点进行鉴定及定位.[结果]F2代群体的平均秃尖长度为4.25 cm,说明其秃尖性状更偏向于父本综53313,秃尖整体较长,且秃尖变幅为0~6.1 cm,偏度和峰度值均位于-1.00~1.00,符合数量性状的分布特征.从2612个多态SNP分子标记中共筛选出2599个SNP分子标记成功构建遗传连锁图谱,总图距5624.38 cM,标记间平均距离2.27 cM.利用Rqtl共检测到6个QTL,分别位于第3、4、5、6、8和9染色体,其中加性效应和显性效应最大的2个QTL分别位于第6和8染色体,解释遗传变异的14.4%和16.3%.利用QTL.gCIMapping.GUI 1.1共检测到9个QTL,分别位于第1、4、5、6、8和9染色体,显性效应和加性效应最大的2个QTL分别位于第6和8染色体,与Rqtl检测结果相比,二者均在第8和9染色体的同一位置检测到1个QTL,在第5染色体检测到的QTL位置也较邻近,且效应最大的2个QTL均位于第6和8染色体;不同之处在于Rqtl在各染色体上只检测到1个QTL,而QTL.gCI-Mapping.GUI 1.1在第6和8染色体分别检测到2和3个QTL,在第1染色体检测到1个QTL,在第3染色体未检测到QTL,而Rqtl检测出的第1和3染色体QTL情况相反.[结论]玉米秃尖QTL分别位于第1、3、4、5、6、8和9染色体,其中主效QTL在第6和8染色体.     

低分子有机酸对贵州黄壤龙葵吸收镉的影响

[目的]探讨低分子有机酸对龙葵吸收镉(Cd)的影响,以期为提高贵州地区黄壤重金属污染的植物修复效率提供科学依据.[方法]采用盆栽试验种植龙葵,待龙葵生长60 d后,将不同浓度的低分子有机酸(柠檬酸、苹果酸和酒石酸)及其复合处理(柠檬酸+苹果酸、柠檬酸+酒石酸)以溶液形式加入土壤,以添加500 mL去离子水为对照(CK),1个月后收获植株样品并采集土壤样品,分析不同处理对龙葵生长及吸收转运重金属Cd的影响.[结果]柠檬酸添加量为2.5 mmol/kg时龙葵单株生物量最高,较CK显著增加6.75%(P<0.05,下同),其他处理的生物量均低于CK.3种有机酸均能强化龙葵根、茎、叶和果实对Cd的吸收,表现为苹果酸>酒石酸>柠檬酸,各部位的Cd含量表现为叶>茎>根>果实,且均在苹果酸添加量为5.0 mmol/kg时达最大值,分别为CK的1.68、1.53、1.21和1.32倍.添加2.5 mmol/kg酒石酸和5.0 mmol/kg苹果酸时龙葵对Cd的累积量较高,二者显著高于其他处理.添加柠檬酸、苹果酸和酒石酸均能提高龙葵对Cd的转移和富集能力,作用表现为苹果酸>酒石酸>柠檬酸,其中,添加5.0 mmol/kg苹果酸时龙葵对Cd的富集系数最大,为12.81.相对于单一有机酸处理,复合有机酸处理对龙葵富集Cd的能力无明显优势.[结论]添加适当浓度的柠檬酸、苹果酸和酒石酸均能提高龙葵各部位对Cd的吸收及土壤Cd从地下向地上部转移的能力,促进龙葵对Cd的转移和富集;其中苹果酸添加量为5.0 mmol/kg时,龙葵对Cd的累积量相对较高且富集系数最大,对土壤中Cd的植物修复效果最好.     

辣椒抗坏血酸生物合成酶GME基因家族的鉴定和表达分析

GDP-甘露糖-3′,5′-异构酶基因(GME)是抗坏血酸途径中的关键限速酶,该基因可以调节AsA合成。为了解辣椒中GME基因家族功能及在非生物胁迫下的表达情况,通过生物信息学方法对辣椒GME基因家族进行鉴定,并对基因结构、结构域、系统进化关系、基因表达模式和非生物胁迫表达情况进行分析。结果表明,在辣椒中有2个GME家族成员,CaGME1和CaGME2,分别分布在3号和8号染色体上,都有6个外显子;CaGME1和CaGME2蛋白均具有NADB Rossmann家族中高度保守的NADPH结合位点、底物特异性结合位点,均不具有信号肽,为亲水性蛋白,定位在细胞质粒的可能性最高,均不具有跨膜结构,二级结构主要以不规则卷曲和α-螺旋为主;系统进化树分析表明,该基因编码的氨基酸序列与番茄和马铃薯的亲缘关系最近;qRT-PCR分析结果表明,在低温、茉莉酸甲酯和盐胁迫下CaGME1和CaGME2均被诱导上调,在赤霉素下均被诱导下调。综上可知,CaGME1和CaGME2基因在胁迫下不同的表达情况表明其在非生物胁迫中发挥作用,可为辣椒逆境胁迫机制研究提供参考。     

适宜机插的优质籼稻品种筛选及其评价指标体系

为了筛选适宜贵州稻区机插的优质籼稻品种，建立适宜机插优质籼稻品种的评价关键指标体系，以近年选育的34个优质籼稻品种为试验材料，在贵州省遵义市湄潭县进行机插试验，对各品种的秧苗素质以及机插条件下水稻分蘖生长、干物质积累、抗倒伏性、产量及其构成因素进行研究。结果表明，机插条件下34个优质籼稻的产量变幅为6.1~10.5 t·hm-2，结合两步聚类算法，以产量为依据将参试品种划分为适宜机插和不适宜机插两类。适宜机插优质籼稻类型主要表现为产量均高于8.25 t·hm-2，其成苗率高、秧苗均匀性好、幼苗健壮；分蘖早生快发，易形成充足的有效穗数；植株能获得较高的花前和花后干物质积累量，并重新分配到籽粒；茎秆粗壮，基部3个节间平均抗折力强，倒伏指数小。综合来看，F优498、晶两优534和蓉18优2348等15个优质籼稻品种适宜贵州地区机插，且适宜机插优质籼稻关键评价指标为：成苗率>85%，秧苗均匀性>1.5苗·cm-2；倒伏指数<150%，基部3个节间平均抗折力>1 500 g；产量>8.25 t·hm-2，有效穗数225×104～300×104 hm-2，每穗粒数>140粒，结实率>75%，成熟期干物质积累量>15 t·hm-2，收获指数>0.45。研究为机插专用优质籼稻品种选育及应用提供理论依据。     

氮肥减量后移对喷灌玉米产量和水氮利用效率的影响

【目的】优化井灌区田间水肥管理。【方法】试验于2018年6—9月在河南省许昌灌溉试验站进行,以当地主栽玉米品种登海3737(P1)和豫单9953(P2)为试验材料,设置3种施肥调控方式,分别为当地传统施肥模式CK(N、P2O5、K2O施量分别为315、75、75 kg/hm^2,全部基施),优化模式F1(N、P2O5、K2O施量分别为225、75、75kg/hm^2,40%三叶期和60%拔节期追肥),优化模式F2(N、P2O5、K2O施量分别为225、75、75kg/hm^2,30%三叶期、30%拔节期和40%大喇叭口期追肥),研究了喷灌水肥一体化下氮肥减量后移对不同品种夏玉米生长发育、产量和水分利用效率的影响。【结果】增加施肥频次和施肥时间后移可提高玉米叶面积系数(LAI)和延缓叶片衰老,增加玉米干物质累积量以及最大生长速率。喷灌水肥一体化(F1、F2处理均值)较传统施肥籽粒产量提高7.8%,耗水量降低11.9%,水分利用效率(WUE)提高22.2%,籽粒氮肥偏生产力(PFPY)提高51.1%,生物量氮肥偏生产力提高49.2%。登海3737干物质累积、最大生长速率、WUE和PFPY的均值较豫单9953分别增加2.8%、7.7%、8.5%和8.6%,最大生长速率出现的时间没有差异。豫单9953干物质积累快增期持续时间比登海3737增加5.3 d。不同品种之间产量和构成要素差异极显著。登海3737平均产量为11 319 kg/hm^2,较豫单9953增产8.4%,其中穗长、百粒质量对产量贡献较大,分别提高22.5%和18.2%。【结论】本研究中,F2处理为最佳施肥模式,即N、P2O5、K2O施量分别为225、75、75 kg/hm^2,施肥配比为30%三叶期、30%拔节期、40%大喇叭口期。     

氮素穗肥运筹对两个杂交中籼稻叶片形态、光合生产及产量的影响

【目的】为探究氮素穗肥不同促花肥和保花肥比例对水稻光合生产和产量的影响,并为水稻氮素穗肥管理提供依据,【方法】以株型和产量均存在较大差异的2个杂交中稻品种(德香4103和宜香3724)为材料,在常规施氮量(180 kg/hm2)下,研究了占总氮40%的穗肥不同促花肥和保花肥运筹比例(1∶3,2∶2,3∶1,4∶0)对水稻叶片生长、形态、光合生产及产量的影响。【结果】2个水稻品种均在低促花肥、高保花肥时(1∶3)表现出叶片直立、受光形态好,净光合速率高和群体干物质积累量大的特点,并最终获得较高产量;而在高促花肥、低保花肥下,2个水稻品种的剑叶、倒2叶叶面积和叶角增大,披垂度增加,群体质量变差,结实率和粒重下降,产量降低。德香4103因其颖花量较大,上3叶叶面积和总叶面积相对适宜,粒叶比高,且在不同穗肥运筹下叶面积和叶角变幅较小,因而受光姿态和群体质量更优,干物质积累量更大,产量更高。【结论】水稻氮素穗肥运筹应塑造良好叶片形态和群体质量,并增加花后物质积累量才能有助于产量提高;并对水稻株叶型选育进行了探讨。