厌氧氨氧化和甲烷氧化在湿地生态系统氮循环中的潜在作用

1背景和介绍厌氧氨氧化（ Anammox），即铵盐的厌氧氧化耦合亚硝酸盐的还原，终产物为氮气（N2），是氮循环中新发现的微生物转化途径。厌氧氨氧化由化能自养型或者兼性细菌利用亚硝酸盐或者硝酸盐作为电子受体完成。厌氧氨氧化细菌属于一类独特的微生物，归于浮霉菌门（Planctomycetes）， Brocadiales目。厌氧氨氧化细菌最初在废水处理系统中发现，随后在自然生态系统中发现有存在和活性，比如在海洋底质、缺氧水体中以及氧含量最少的区域。     

21世纪初湖南油菜生产发展趋势

介绍了湖南农业大学近年来在油菜研究中取得的一些成就，包括工程杂交油菜，抗病虫转基因油菜、高油酸油菜的选育及高产优质高效栽培管理专家系统的研究进展和今后的应用前景。     

油菜抗病遗传育种研究进展

病害是影响油菜高产稳产及品质的一个重要因素。我国油菜菌核病和病毒病危害严重,欧洲的黑胫病和根肿病的危害日益加剧,而导致品质下降和减产,引起世界各国的高度重视。本文试图综合评述油菜抗病遗传育种研究的一些进展。     

“单低 双低油菜系列标准”制定的必要性

单低油菜(即低芥酸油菜)和双低油菜(即低芥酸和低硫苷油莱)是油菜生产中的新事物,在我国于1985年前后开始在生产上应用.由于其优质高产,深受农民的欢迎,发展很快,至1985年全国单低油菜和双低菜面积占油菜总面积的20%以上.湖南是全国单低和双低油菜栽培面积最大的省份,已占全省油菜总面积的50%左右.由于单低和双低油菜的发展迅速,必须制定有关标准.     

油菜远缘杂交遗传育种研究进展

育种发展的结果,一方面需不断挖掘新性状、新材料,另一方面是种内遗传资源日益枯竭.我国长江流域主要栽培的甘蓝型油菜系国外引进类型,情况更是如此.远缘杂交作为遗传物质转移的一种方法,可把异种属的有利性状导入到栽培植物中来,扩大作物的遗传基础.为了将其他芸苔属植物的优良特性转移到甘蓝型油菜中来,创造新材料,我们自1988年以来开展了甘蓝型油菜与其他芸苔属植物之间的种间杂交遗传育种研究.现将这项研究的进展情况报告于后.     

油菜雄性不育系与十字花科蔬菜远缘杂交亲和性研究

为筛选杂交亲和性好、营养优势强的杂交组合,生产叶用或薹用蔬菜新品种,采用5个不同的油菜雄性不育系作母本,与十字花科不同类型的蔬菜品种远缘杂交,研究了远缘杂交亲和性,目的在于找出杂交亲和性强的油菜雄性不育系,以及十字花科蔬菜品种。研究结果表明：油菜不育系与十字花科不同类型蔬菜品种杂交,亲和性有比较大的差异,与红菜薹品种杂交亲和性最强;不同的不育系与同一类型品种杂交,以714A的杂交亲和性最强,618A杂交亲和性最差;不同不育系与不同杂交组合F1杂交,除少数杂交组合外,大多数杂交组合亲和性较差;618A与特异性状的十字花科蔬菜品种杂交,亲和性均较差。     

甘蓝型油菜显性无蜡粉基因的染色体组定位

为给克隆无蜡粉基因提供理论依据,减少无蜡粉基因分子标记的工作量,对用白菜型油菜有蜡粉材料Ｃ１－３３与甘蓝型油菜无蜡粉材料１０４７种间杂交获得的Ｆ１,自交所得Ｆ２,以及与Ｃ１－３３回交获得的ＢＣ１,ＢＣ２代的蜡粉性状分离进行了观察。结果表明,１０４７中显性无蜡粉基因位于甘蓝型油菜的Ａ染色体组上。     

无芥酸甘蓝型油菜十八碳不饱和脂肪酸含量的QTL定位

用无芥酸的高油酸油菜品系HOP和低油酸油菜品种湘油15为父母本构建含189单株的F₂代作图群体。F₂代单粒种子播种前采用半粒取样,F₂代单株种子采用混合取样,进行脂肪酸含量的气相色谱分析。统计检测显示这两种方法测定结果极显著相关,各种脂肪酸含量之间大部分也呈显著相关。用该群体构建含342个SSR标记的遗传连锁图并对18碳不饱和脂肪酸含量进行了QTL定位。在A5和C5连锁群上各检测到1个油酸含量主效QTL,其中位于A5连锁群的QTL效应值较大,且与FAD2基因紧密连锁;位于C5连锁群的QTL为首次报道,与之紧密连锁的标记在A5 连锁群QTL区域有同源标记,说明可能与位于C5的FAD2基因有关。用两种方法测定性状值都能检测到这2个QTL,且效应值比较接近,共能解释60%~70%油酸含量变异。由于油酸含量与亚油酸之间高度相关,定位在A5和C5的油酸含量QTL也被确认为亚油酸含量主效QTL,但利用单株法测定的性状值能在A4连锁群上再发现1个LOD值较低的亚油酸含量QTL。两种测定法能比较一致地在A4、A5和C4连锁群上检测到3个亚麻酸含量主效QTL,共能解释72%~80%亚麻酸含量变异。用半粒法能在A4连锁群还能检测到1个解释变异度为12.42%的较小LOD值的亚麻酸含量QTL。     

农杆菌介导抗除草剂基因bar和抗虫基因cry1ab/ac转化甘蓝型油菜的研究

为了获得同时具备抗虫和抗除草剂特性的甘蓝型油菜新种质材料,以湘油15下胚轴为外植体,将人工合成的抗虫融合基因cry1ab/ac与带有草铵膦抗性基因bar的植物表达载体pFGC5941连接,构建了植物表达载体pFGC-Bt。利用农杆菌介导油菜下胚轴遗传转化体系,将载体pFGC-Bt转入到油菜品种湘油15愈伤组织中。经愈伤组织分化和植株再生,获得了7株T0转基因植株。分株收获这7株转基因油菜的种子,种于花盆中,用除草剂basta喷洒,对存活下来的植株用检测引物进行PCR检测。挑选11株2个基因检测结果都呈现阳性的植株,进行Cry1Ab/Ac蛋白双抗体夹心免疫层析技术检测,在这11株油菜中都检测到了Cry1Ab/Ac蛋白。进行转基因油菜抗菜粉蝶幼虫(菜青虫)的离体鉴定,以非转基因湘油15为对照,结果显示,啃食了转基因油菜叶片的菜青虫停止运动和生长,大概7 d后陆续死亡,而非转基因油菜叶片上的菜青虫表现正常,3 d后叶片基本被其啃食干净。饲喂鉴定结果表明,转抗虫融合基因cry1ab/ac油菜对菜青虫具有明显抗性。得到了同时具有菜青虫和草铵膦双抗性的转基因植株,且抗性显著,为油菜的抗性育种提供了新的材料。     

芥菜型油菜TT1基因的克隆和SNP分析

拟南芥的TT1基因(编码含有WIP结构域的锌指蛋白)对种皮的发育和颜色的形成具有重要的调控作用。本研究利用同源克隆和RACE技术分离了芥菜型油菜TT1基因,在芥菜型油菜黄黑籽材料的种皮中进行转录水平的分析,比较了黑籽油菜与黄籽油菜基因序列的差异,并采用等位基因特异(allele-specific)PCR技术对可能存在的单核苷酸多态位点进行验证。结果表明,芥菜型油菜TT1基因的DNA序列全长为2197bp,包含1个内含子,与甘蓝型油菜TT1-1基因的DNA序列的相似性为99%,与拟南芥的TT1基因DNA序列的相似性为85%;推导的TT1蛋白序列为300氨基酸残基,理论分子量为33.97kD,等电点为6.99;TT1在所有材料的种皮中均检测到表达;比较紫叶芥、四川黄籽、NILA和NILB的TT1基因序列,共发现8个核苷酸变异位点,均在基因的外显子区域,其中紫叶芥和NILA的序列相同,四川黄籽和黒籽近等基因系NILB的序列相同。与紫叶芥相比,黒籽近等基因系NILB有8个核苷酸差异,但种皮颜色与紫叶芥一样,均为黑色,TT1基因这些位点的突变并不影响芥菜型油菜种皮的颜色。通过等位特异PCR可以区分来自四川黄籽与紫叶芥的TT1基因。