高产广适小麦新品种——百农418

百农418是河南科技学院2007年以周麦18/百农矮抗58单交F1为母本,百农矮抗58为父本,组配周麦18/矮抗58//矮抗58回交组合,经分期采用胁迫环境及连续大群体定向培育与选择而成。2016年2月通过河南省农作物品种审定委员会审定,审定编号:豫审麦2015014。     

秸秆配施腐熟剂对土壤细菌群落及养分状况的影响

利用Illumina平台Miseq高通量测序技术,分析了盆钵培养条件下土壤添加秸秆和配施腐熟剂在不同时间节点土壤微生物群落组成和多样性变化规律及与土壤环境因子间的相关关系。结果表明,与无秸秆无腐熟剂(CK)组相比,添加秸秆无腐熟剂(S)组可显著提高土壤中有机质、碱解氮、速效磷含量及降低pH水平,添加秸秆和腐熟剂(SI)组可快速提高土壤中有机质含量和速效磷含量且显著高于S组。细菌多样性Chao指数、ACE指数及门、纲水平的物种丰度在腐熟期内均呈现S CK SI。SI的细菌门水平下的变形菌门和厚壁菌门、纲水平下的α-变形菌纲和芽孢杆菌纲及γ-变形菌属丰度相对最大;其中土壤细菌物种丰度在培养第15 d和30 d时与速效钾含量显著相关,在第45～75 d与碱解氮和有机质含量关系更密切。添加秸秆和腐熟剂的土壤在前期以优势度高的微生物物种促进秸秆快速腐解,随着秸秆腐解时间的延长、微生物种类持续增加至秸秆腐熟中后期,土壤微生物种群分布趋于稳定。     

小麦种质 Edinburgh-b 白粉菌侵染下的基因表达谱分析

 Edinburgh-b是从英国爱丁堡引进的小麦抗白粉病新种质,为了深入了解该种质的抗白粉病分子机制,本研究采用Agilent公司的4 SymboltB@ 44 k小麦表达谱芯片,以Edinburgh-b接种白粉菌0 h为对照,分析其在白粉菌胁迫下的基因表达谱。结果表明,在43 603个探针中筛选出差异表达探针5 835个,其中上调表达2 801个,下调表达3 034个。差异表达基因主要包括与代谢相关的酶类、转录因子、病程相关蛋白、防卫反应基因和信号传导因子等。Pathway分析显示苯丙烷类生物合成、水杨酸信号通路、茉莉酸生物合成、活性氧代谢等被激活,乙烯生物合成和生长素信号通路被抑制,推测水杨酸和茉莉酸信号通路共同参与了Edinburgh-b对白粉菌的防御反应。选取上调和下调表达共17个基因进行实时定量RT-PCR验证,表明基因芯片数据具有良好的重复性。     

39份外引小麦种质的抗叶锈病基因检测及其抗性鉴定

为明确39份外引小麦种质的抗叶锈病基因组成,利用与抗病基因紧密连锁或共分离的分子标记对抗叶锈病基因进行检测,并结合田间接种鉴定对种质材料的叶锈病抗性进行评价。结果表明,抗叶锈病基因Lr1、Lr10、Lr20、Lr24、Lr26、Lr34、Lr37和Lr38在39份种质中均有分布,频率分别为30.77%、17.95%、2.56%、5.13%、12.82%、30.77%、23.08%和5.13%,其中携带Lr24和Lr38的种质抗性良好。Lr34和Lr37单独存在时,种质对叶锈病的抗性分别表现为中感和高感,两者聚合时能够提高载体种质的抗性水平,表现为中抗。此外,4份种质材料(KPL-1、OK.95571、莫斯科39和非黑土地24)对叶锈病的抗性表现突出,均达到0;级,是抗叶锈病育种的重要抗源,其中KPL-1和OK.95571分别携带3个和5个抗叶锈病基因;莫斯科39和非黑土地24仅携带Lr1,推测这两份材料含有其他未检测的抗叶锈病基因。综上,较多的抗叶锈病基因聚合有利于提高种质的叶锈病抗性。     

玉米自交系的配合力及相关性分析

以课题组新培育的19个玉米自交系为材料,采用不完全双列杂交设计组配杂交组合,进行配合力测定与分析、遗传参数估计和相关性分析.结果表明,自交系003、006、009、055、097、117、120、167、566、567、572各性状的一般配合力表现优良;杂交组合133×579、012×566、053×567、117×566、006×565、012×579、097×565、167×576、188×572表现优良,可进一步进行试验;株高和雄穗分枝数适合进行早代选择,穗位高和穗粗等其他8个性状宜进行晚代选择;雄穗大小和雌穗大小呈正相关关系.评估了所选自交系在玉米育种中的应用价值,为自交系选育和杂交种组配提供了依据.     

不同氮素水平对冬小麦根叶氧化酶活性的影响

为了研究施氮对冬小麦生长前期叶片和根系活性氧代谢差异的影响,以‘百农207’为材料,进行根箱培养试验,设置7个氮素水平:N0（不施氮）、N1 (120 kg/hm ²)、N2 (150 kg/hm ²)、N3 (180 kg/hm ²)、N4 (240 kg/hm ²)、N5 (270 kg/hm ²)、N6 (300 kg/hm ²),分析了不同氮处理下‘百农207’生长前期叶片和根系中丙二醛(MDA)、可溶性蛋白(WSP)、总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性及与根系生长发育特性的关系。结果表明在冬小麦生育前期,叶片和根系的MDA含量在低氮处理下最高。在一定范围增施氮肥,中氮(N2)处理下叶片和根系WSP含量最高,T-AOC在高氮(N6)处理下最大。根系对胁迫环境的响应比叶片敏感,施氮提高了小麦根系活力,降低了根冠比,增加了叶片和根系生物量。随着施氮的增加,叶片和根系MDA含量、根系APX酶活性降低,叶片和根系的TAOC、叶片CAT酶活性和根系SOD酶活性增加。小麦叶片和根系酶促系统反应机制各自独立又相互协作,施氮量过高对酶促系统中部分抗氧化酶活性起抑制作用。在本实验条件下,施氮量在中氮范围内(150~240 kg/hm ²)时,冬小麦植株中酶活性指标相对最优,有利于冬小麦的前期生长发育,符合减肥增效的原则。     

陆地棉蔗糖磷酸合成酶基因家族的鉴定及表达分析

【目的】蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase,SPS)是调控植物蔗糖代谢合成途径的关键酶,在植物光合产物的积累与分配方面发挥着重要作用,然而棉花中SPS基因的系统研究尚很少开展。本研究旨在对陆地棉SPS基因进行全基因组鉴定,并对它们的表达特性进行系统分析。【方法】基于已公布的陆地棉基因组序列,利用生物信息学和荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)等方法对陆地棉SPS家族基因的蛋白结构、进化关系、基因结构特征、染色体定位、基因复制和表达特性进行分析。【结果】(1)在陆地棉基因组中,共鉴定到10个Gh SPS基因(Gh SPS1-Gh SPS10);(2)Gh SPS蛋白具有植物SPS家族特有的两个保守的蛋白结构域和3个相对保守的蛋白磷酸化位点;(3)进化分析表明,Gh SPS蛋白可聚为A、B和C共3个亚族,其中A亚族成员最多,包含6个GhSPS蛋白;(4)位于同一亚族的GhSPS基因具有相似的外显子-内含子分布模式,但是外显子/内含子数目在不同亚族间差异很大;(5)GhSPS基因均匀地分布在陆地棉A亚组和D亚组的5条染色体上,片段复制可能导致了GhSPS基因在陆地棉基因组中的扩增;(6)转录组分析表明,不同亚族GhSPS基因具有不同的组织表达模式,A亚族Gh SPS基因在被检测的各个组织均有较高的表达,B亚族GhSPS基因主要在叶片中高表达,C亚族Gh SPS基因主要在纤维、叶片和花瓣中高表达;(7)进一步荧光定量PCR分析表明,GhSPS4在叶片中表达量很高,GhSPS1在叶片和花瓣中表达量较高,Gh SPS7和Gh SPS10在被检测的各个组织均有较高的表达,该结果与转录组分析结果相对一致。【结论】陆地棉SPS基因家族包含10个成员,分布在5条染色体上,可分为3个亚族,不同亚族成员呈现出不同的表达模式,为后续深入解析陆地棉SPS家族基因的功能奠定理论基础。     

播量对BNS型杂交小麦群体光合特性、物质积累和产量的影响

为给BNS型杂交小麦生产应用提供最佳的种植密度,在大田条件下,研究了播量对BNS型杂交小麦群体光合特性、物质积累和产量的影响。结果表明:播量对BNS型杂交小麦群体光合速率、透光率以及群体光能吸收利用能力具有一定的调控效应。其中S3(270×10~4株/hm~2)处理在花后灌浆期光合特性表现出显著优势,小麦群体透光率态势良好,光反射率较低,光合速率降幅较小,光能吸收利用能力较强,最终使得群体干物质积累量和产量显著高于其他处理。S1(180×10~4株/hm~2)和S2(225×10~4株/hm~2)处理的群体中部和底端透光率在整个生育期均表现出明显优势,但群体较小,漏光严重,群体光合速率较低,干物质积累量和实测产量显著低于其他处理。S4(315×10~4株/hm~2)和S5(360×10~4株/hm~2)处理群体相对较大,在整个生育期群体光合速率较高,但群体中部和底端透光率较小,光反射率较强,光能利用率较低,穗粒数和千粒质量明显低于其他处理,最终导致了群体干物质积累量和产量的降低。综合以上结果可知,BNS杂交小麦在播量为S3(270×10~4株/hm~2)时冠层结构最优,产量最高,为BNS杂交小麦的推广应用提供了理论基础。     

播期、密度对小麦物质转运和籽粒灌浆的影响

以百农418为材料,采用裂区试验设计,探讨播期(A1:10-09;A2:10-14;A3:10-19;A4:10-24;A5:10-29)、密度(B1:270×10~4/hm~2;B2:315×10~4/hm~2;B3:360×10~4/hm~2;B4:405×10~4/hm~2;B5:450×10~4/hm~2)对其物质转运和籽粒灌浆的影响。结果表明,播期和密度对转运量的影响大小为A(播期)B(密度),通过最长距离法A1B4、A3B4、A1B1和A1B5聚为一类,其转运量(4 348.8、4 099.8、3 585.4、4 379.2 g/hm~2)、转运率(29.35%、32.52%、29.47%、32.46%)、贡献率(44.42%、41.20%、43.03%、52.71%)和籽粒千粒质量(51.61、58.03、53.30、53.68 g)较高;播期对灌浆持续期(T、T_1、T_2、T_3)、籽粒积累量(W、W_1、W_2、W_3)、灌浆整个过程平均速率(R)和渐增期平均速率(R_1)影响更大,密度对灌浆快增期的平均速率(R_2)影响更大,渐增期和缓增期的平均速率(R_1、R_3)随着播期的推迟逐渐降低;成熟期生物量、开花期生物量和转运量同产量呈极显著正相关,且影响大小为成熟期生物量(0.95)开花期生物量(0.77)转运量(0.68);从试验结果和节约成本2个方面综合考虑,百农418最适宜的播期和密度为A1B1。     

小麦抗坏血酸过氧化物酶TaAPX基因克隆与表达分析

为了研究非生物胁迫处理下小麦抗坏血酸过氧化物酶(APX)的作用,以小麦百农207为试验材料,根据小麦APX基因序列,采用RT-PCR技术对小麦APX基因进行克隆、生物信息学分析及组织表达模式分析;对小麦进行非生物胁迫处理,分析小麦APX基因在环境胁迫条件下的表达特征。结果表明,TaAPX基因包含876 bp的开放阅读框,编码1个291个氨基酸组成的蛋白质,分子质量为31.73 ku,等电点为7.74,分子式C_(1417)H_(2246)N_(394)O_(423)S_5,TaAPX可能是两性蛋白,无信号肽,为非分泌蛋白。蛋白质序列比对和进化树分析表明,小麦与大麦的APX编码蛋白的氨基酸全长序列相似性最高达到97.25%,亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析表明,TaAPX在小麦幼根、茎、茎节、幼叶、叶鞘、雌蕊和雄蕊中均有表达,其中在幼叶中表达量最高,其次是茎、茎节,在幼根、叶鞘中表达量较低,在雌、雄蕊中表达量最低。在非生物胁迫条件下该基因受干旱、低温胁迫表达增强,而在NaCl胁迫和渗透胁迫下表达降低。综上,获得了TaAPX基因的编码区序列,分析发现其响应干旱、低温和盐等逆境胁迫,提示该基因可能与小麦抗逆境机制密切相关。