甘蓝型冬油菜抗寒性评价及遗传多样性分析

针对不同品种甘蓝型冬油菜抗寒性和遗传多样性存在差异等特点,于2021年采用随机区组设计,结合系统聚类分析法及SSR标记对32份甘肃省生产应用甘蓝型冬油菜与9份陕西中部及江苏省现推广应用甘蓝型冬油菜品种的越冬率及春化特性差异和遗传多样性进行分析,探究其抗寒性差异,分析品种间遗传多样性及亲缘关系。结果表明：甘肃省生产应用甘蓝型冬油菜越冬率高于80%,陕西中部及江苏省甘蓝型冬油菜品种越冬率均小于25%,且抗寒性强弱差异明显;根据春化率高低,参试材料可分为强冬性、冬性、半冬性、弱冬性等4个级别;强冬性材料未现蕾的植株占比高,春播后难以抽薹现蕾进入生殖生长,加权平均薹高随之偏低,抗寒性强;春化率越高,成熟期的加权平均株高越高且抗性越弱,越冬率与春化率呈负相关关系;筛选出的98对多态性高的引物组合共扩增出976个总位点,其中多态性条带750个,多态位点比率达72%,说明其分子遗传水平上的多态性丰富度高,陕西中部及江苏省甘蓝型冬油菜遗传多样性整体高于甘肃省生产应用甘蓝型冬油菜;通过聚类分析,可将甘蓝型冬油菜划分为9类;根据群体遗传结构分析及主成分分析可分为3大类,与抗寒性分类趋于一致。研究成果有望为鉴别甘蓝型冬油菜品种、构建指纹图谱及选择不同生态区适宜品种等研究奠定基础。     

马铃薯品种（系）农艺性状的适应性和稳定性分析

马铃薯的丰产性、适应性和稳定性是马铃薯推广和应用的重要指标,各种环境因子对不同性状的作用有差异,需要在不同的生态区进行品种（系）的筛选与鉴定。为了筛选出广适、高产、稳产和适宜机械化作业的马铃薯品种（系）,本研究通过GGE双标图对马铃薯高代品系和国内主栽品种的产量和植株性状进行分析,同时阐述基因型与环境互作效应对产量性状和植株性状的影响。前期选育的22份高代品系和13份国内主栽品种分别于2020和2021年种植在渭源县、安定区和永昌县三个试点。测量主茎数等8个植株性状和小区产量等9个产量性状,应用联合方差分析进行显著性水平分析,GGE双标图进行适应性、丰产性和稳定性分析以及试点的区分力和代表性评价。应用联合方差分析结果表明,自然株高、绝对株高的基因型效应显著,基因型效应平方和占总变异平方和比为66.63%、56.56%;花序梗长、单株大薯产量的基因型与环境互作效应显著,互作效应平方和占总变异平方和比为27.86%、27.05%;分支数、单株产量的环境效应显著,环境效应平方和占总变异平方和比为55.82%、25.52%。GGE分析结果表明,品种（系）在不同的年份间,产量和稳定性表现总体较为...     

大麦对大麦条纹病菌毒素胁迫的响应

为探究大麦条纹病菌毒素对大麦种子萌发、幼苗生长及防御酶活性的影响,用大麦条纹病菌毒素处理20个大麦品种的种子,测定120 h后毒素对种子的萌发抑制率和胚根、胚芽生长抑制率,并测定了强抗病性种子萌发48 h、72 h、120 h和168 h时的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性及游离脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)的含量。结果发现,按照萌发抑制率进行聚类分析,将20个大麦品种分为3类,即高抗型(占5%)、中抗型(占60%)和高感型(占35%),3个类型间的被测萌发指标的差异均达显著水平(P0.05)。随时间推移,经毒素液处理的强抗性品种甘啤2号幼苗中的SOD、CAT活性总体呈先降低后上升的趋势,以胁迫72 h时的SOD、CAT活性最低;POD活性及Pro含量均呈上升趋势;MDA含量呈先上升后下降的趋势,在72 h时最大;经毒素液处理的甘啤2号中SOD、POD、CAT活性、Pro和MDA含量均高于对照。综上所述,大麦条纹病菌毒素对大麦种子胚根、胚芽生长有一定的抑制作用;大麦植株通过体内防御酶活性的增强提高抗逆性;利用大麦条纹病菌毒素处理种子可以初步快速筛选出对其具有抗性的品种。本研究结果可为大麦条纹病菌抗性机制的研究和抗性品种的选育提供参考。     

大麦SSR标记遗传多样性及其与农艺性状关联分析

【目的】分析大麦亲本材料的遗传多样性,寻找与部分农艺性状相关联的分子标记,为大麦杂交组合的配置及分子标记辅助育种提供依据。【方法】利用86个SSR标记对113份大麦亲本材料进行多态性扫描,并进行遗传多样性分析。挑选57个标记进行群体遗传结构分析,在此基础上采用Tassel 2.1 GLM（general linear model）和MLM（mixed linear model）方法进行标记与农艺性状的关联分析。【结果】86个标记共检测出200个等位变异,变异范围为1—5个;基因频率的变异范围为0.0088—1.0000,Shannon指数变异范围为0.0000—1.2236;遗传相似系数（GS）变异范围在0.5504—0.9897,平均值为0.7477。通过群体遗传结构分析将供试材料分为4个亚群。以GLM分析,发现9个与株高、穗长、芒长、穗粒数和小穗着生密度相关联的标记,各标记对表型变异的解释率在0.0507—0.2766;以MLM分析,发现6个与株高、芒长和小穗着生密度相关的标记,各标记对表型变异的解释率在0.0238—0.1999。【结论】利用SSR标记分析了113份大麦亲本材料的遗传多样性及群体遗传结构,并通过2种关联分析模型,分别寻找到了9个与株高、穗长、芒长、穗粒数相关联,6个与株高、芒长和小穗着生密度相关联的标记,这些标记位于1H、2H、3H、4H和7H染色体。     

西北地区特色大麦品种成熟胚离体培养的初步研究

为筛选组织培养特性优良的大麦品种并建立高效的再生体系,选用西北地区主栽品种甘啤3号、甘啤4号、甘啤6号及德国引进品种玛俐、博乐共5个大麦品种,分别研究了基因型、培养基成分、种子处理方式等因素对大麦成熟胚组织培养的影响.结果表明,不同大麦品种的出愈率、绿点率和绿苗率均存在极显著差异,其中博乐的综合效应最好.脱分化培养基A3、分化培养基C2是适合进行再生体系构建的培养基.胚刮碎与纵切处理的愈伤组织诱导率显著高于横切.甘啤3号、甘啤4号、博乐的愈伤组织诱导频率和分化绿苗率均较高,是适合进行遗传转化的受体材料.     

DNA甲基化参与调控马铃薯干旱胁迫响应

非生物胁迫下表观遗传对调控植物基因表达起重要作用,但是有关马铃薯干旱胁迫下的表观遗传研究甚少。本研究以马铃薯品种大西洋、费乌瑞它、C119、C16和青薯9号为试验材料,以MS培养基为对照以及分别添加200 mmol L~(-1)甘露醇、60μmol L~(-1)甲基化抑制剂(5-azadC)和60μmol L~(-1)甲基化抑制剂+200 mmol L~(-1)甘露醇,处理24 d后对试管苗表型性状和生理指标进行综合分析。结果发现,不同品种马铃薯对甘露醇和甲基化抑制剂响应程度趋势类似。在干旱和DNA甲基化抑制剂分别处理下,马铃薯植株干鲜重、株高、叶片数和叶绿素含量均显著减少(P0.05), SOD、POD、CAT活性和Pro、MDA含量均显著增加(P0.05),而分枝数、根长、平均根粗均无明显变化,表明马铃薯不同性状指标在响应干旱胁迫和DNA去甲基化时,受到的调控通路可能不同。进一步比较干旱胁迫和DNA去甲基化共同处理与分别处理下表型性状和生理指标的差异发现,共同处理使马铃薯植株表型性状受到进一步抑制,同时活化了SOD、POD、CAT,并且使Pro、MDA含量增加,表明马铃薯在响应干旱胁迫过程中,部分表型的形成与DNA甲基化调控相关。这将为深入研究马铃薯干旱胁迫响应与表观遗传学之间的调控网络通路提供初步的理论基础。     

外源NO提高玉米瘤黑粉病抗性的效果和作用机制初探

为探讨一氧化氮供体硝普纳(SNP)提高玉米对瘤黑粉病抗性的效果和作用机制,以高抗玉米瘤黑粉病自交系‘齐319’和高感玉米自交系‘掖478’为材料,研究不同浓度(0.02、0.05、0.1、0.5 mmol/L)SNP处理对玉米瘤黑粉菌菌丝生长和不同生长时期(0、5、10、15、20 d)玉米叶片生理特性的影响。结果表明：0.02、0.05 mmol/L浓度SNP对菌丝有明显抑制作用,处理玉米叶片后会产生一定的诱抗效果。外源喷施0.02 mmol/L浓度SNP能够提高玉米叶片中的抗氧化超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶(CHT)、β-1,3-葡聚糖酶活性和游离脯氨酸(pro)含量,而其丙二醛(MDA)含量和脂氧合酶(LOX)活性有所降低。可见,外源NO可在一定程度上缓解瘤黑粉菌对玉米植株造成的伤害,提升玉米对瘤黑粉病的防治效果,其机制可能是通过提高玉米的多种抗氧化酶活性、渗透物质含量和抗病相关酶活性,从而提高玉米对瘤黑粉病的抗性。     

苗期喷施外源脱落酸对北方白菜型冬油菜越冬生理的影响

为提高北方寒旱区冬油菜抗寒性,以白菜型冬油菜陇油8号为材料,在冬前幼苗长至6-7片真叶时,分别用5、10、15、20、25mg/L的ABA溶液喷施叶片,通过调查越冬率,及日最低温度降至约-5℃时叶片生理指标和根的生长,研究ABA对白菜型冬油菜抗寒性的影响。结果表明,喷施ABA能显著提高白菜型冬油菜的越冬率,20mg/L时越冬率达到最高(86.3%),较CK增加26.7%。喷施ABA后,受冻时(-5℃)叶片SOD、POD、CAT活性显著提高,可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(SS)、游离脯氨酸(Pro)含量显著增加,较CK增加22.1%~451.8%;丙二醛(MDA)的积累显著降低。喷施ABA后,受冻时油菜根系活力极显著增强,侧根数极显著增多,根颈粗、根重均有增加,但不显著。结果显示,20mg/L的ABA溶液喷施效果最好,表现为酶活性最高,渗透调节物质含量最高,MDA降幅最大,根系活力最强,侧根数最多。说明在北方寒旱区种植白菜型油菜,6-7片真叶时(冬前)喷施20mg/L外源ABA越冬效果最好,其抗寒性的增强主要是通过增加叶片保护性酶活性和渗透调节物质含量,降低MDA含量,从而缓解叶片的低温冻害。同时,通过增加根系活力和侧根数抵御冻害,为及时返青提供保障。     

开花期干旱胁迫对不同基因型玉米生理特性和产量的影响

以耐旱性不同的3份玉米自交系为材料,在花期进行干旱胁迫处理,研究了耐旱系廊黄和昌7-2与旱敏感系TS141的花期耐旱性差异。结果表明,花期干旱胁迫后,3份玉米自交系的生长受到抑制,地上部和地下部鲜重以及株高下降,枯叶率升高,相对含水量下降,相对电导率升高,渗透调节剂脯氨酸、可溶性糖含量、保护酶SOD和POD活性增加。但是各个指标在不同自交系内变化的幅度不同。与旱敏感系TS141相比,耐旱系廊黄和昌7-2的生长受抑制程度较小;叶片相对含水量下降、相对电导率升高幅度较小;脯氨酸和可溶性糖含量、保护酶SOD和POD活性升高的幅度较大。干旱胁迫后,3份玉米自交系的开花时间间隔（ASI）延长,雄穗一级分枝数减少,产量降低。与旱敏感系TS141相比 ,耐旱系廊黄和昌7-2的ASI延长时间较短,雄穗一级分枝数减少的幅度较小,产量下降幅度较小,特别是单穗重和穗粒数表现更为明显。     

美洲南瓜（Cucurbita pepo）种皮苯丙氨酸解氨酶基因克隆与表达分析

【目的】克隆有壳美洲南瓜种皮PAL基因（CP-PAL）,研究PAL基因在有壳和裸仁美洲南瓜种皮发育过程中的表达特性,为揭示美洲南瓜种皮发育机理及木质素积累在南瓜种皮发育中的作用等方面提供理论依据。【方法】利用RT-PCR,结合RACE技术克隆CP-PAL的全长序列并进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR技术,采用2-△△Ct方法对种皮发育过程中PAL基因的表达进行分析。【结果】CP-PAL序列全长为1 720 bp,含有一个1 359 bp的ORF,114 bp 5′端非翻译区、236 bp 3′端非翻译区及11 bp polyA结构,可编码452个氨基酸,分子量为48.86 kD,等电点为6.55,原子总数为6 885个,分子式为C2158H3449N607O657S14。通过BLASTX比对表明CP-PAL核苷酸序列及其氨基酸序列与黄瓜PAL核苷酸及其氨基酸序列的相似性最高。CP-PAL包含PAL-HAL、PLN02457及phe_am_lyase 3个结构域及酶活性中心序列（GTITASGDLVPLSYIA）,属于Lyase_I_Like超家族。CP-PAL不具有导肽及信号肽,为非跨膜蛋白,可能定位于细胞质及内质网上,属可溶性蛋白。CP-PAL蛋白含有4个酪蛋白激酶Ⅱ识别位点、6个蛋白激酶C识别位点、12个豆蔻酰化位点及2个糖基化位点。此外,分析可知CP-PAL有18个丝氨酸磷酸化位点、6个苏氨酸磷酸化位点及5个酪氨酸磷酸化位点。无规则卷曲是CP-PAL蛋白二级结构中最大量的结构元件,α-螺旋和延伸链分散于整个蛋白质中,且N-末端以无规则卷曲形式存在,C-末端以延伸链形式存在。CP-PAL氨基酸序列同挑选的其他14种植物的PAL氨基酸序列进行多重序列比较,发现功能区域的氨基酸序列较为保守,N-端的差异最大。系统进化树分析表明CP-PAL和黄瓜PAL蛋白的亲缘关系最近。CP-PAL蛋白三级结构以α-螺旋为主要结构元件,β-转角和无规则卷曲较少。实时荧光定量PCR分析表明PAL基因在有壳和裸仁美洲南瓜种皮发育中呈现反向对应的变化趋势：有壳美洲南瓜种皮PAL基因在自交授粉20 d后表达量增加,而裸仁美洲南瓜种皮PAL基因在20 d后表达量下降。整个种皮发育过程中,PAL基因在裸仁美洲南瓜中的表达量低于其在有壳美洲南瓜中的表达量。【结论】从有壳美洲南瓜种皮中克隆得到与木质素合成相关的PAL基因,该基因可能通过参与调控种皮木质素的合成从而影响美洲南瓜裸粒品种的种皮发育。