分子标记辅助选育携带抗稻瘟病基因Pigm的光温敏不育系

为选育具有稻瘟病广谱抗性粳型两系不育系,将高柱头外露率中粳类型不育系DS39与优质晚粳水稻嘉58进行杂交,通过花药培养选育出晚粳类型不育系TS849,再将TS849与携带稻瘟病抗性基因Pigm的迟熟中粳水稻品种1350杂交,通过花药培养技术创制一批加倍单倍体,利用分子标记选择携带Pigm基因的不育系,并对农艺性状等进行评价,成功选育出抗稻瘟病的晚粳类型光温敏不育系1份(JF35-2)。JF35-2稻瘟病抗性水平达到高抗级别,可作为抗原应用于抗稻瘟病杂交晚粳育种。     

乡土植物在南京地区园林绿化中应用的探讨

园林绿化及植被恢复应尽量保存现有植被，并从区域性植物区系中发掘有价值的乡土植物，以便在各类园林绿化中，用来保持和创建景观的多样性、群落结构的多样性。对大面积开阔空地的绿化，可通过营造不同年龄、不同树种的混合林来形成自然协调的景观。该文就紫金山的乡土植物在南京地区园林绿化和植被恢复中的应用进行了探讨。     

IBA诱导楸树嫩枝扦插不定根发育的转录组分析

【目的】利用RNA-seq技术对楸树易生根品种‘豫楸1号’的嫩枝扦插生根的4个发育阶段进行转录组测序和分析,为阐明楸树不定根发育的分子机制奠定理论基础。【方法】首先利用浓度为2 g·L-1IBA处理‘豫楸1号’嫩枝,然后分别提取处理后0天(对照)、1天(激活期)、15天(愈伤形成期)的插穗基部的RNA及25天(不定根形成期)和35天(不定根伸长期)的根部的RNA进行转录组测序;接着测序得到raw reads,通过去除接头、重复序列、低质量的序列,得到高质量的clean reads,使用Trinity软件进行拼接获得contigs;随后,利用BLASTx、RSEM、Cytoscape及Me V4.9.0分子生物学软件对测序结果进行注释和差异基因鉴定;最后随机选取15个差异表达的RNA-Seq数据利用q PCR验证基因的表达。【结果】在62 955个unigenes中,31 646(50.26%)个unigenenes获得了注释;差异基因分析发现了11 100个差异基因,其中包括10 200个特异的和900个共同的差异基因;GO富集分析发现‘细胞骨架’仅在激活期显著富集,而‘DNA代谢过程’仅在愈伤组织形成期显著富集;KEGG富集分析显示参与丙烷合成、糖酵解和植物激素代谢等途径的基因对楸树不定根的形成具有重要的作用,并且随着楸树不定根发育进程的发展,参与糖酵解途径的基因数目逐渐减少而参与苯丙素合成的基因数量却在持续增加,表明在IBA刺激后,代谢通路的动态变化响应了不定根的发育进程。【结论】通过对楸树‘豫楸1号’不定根发育的4个阶段的转录组分析,发现细胞分裂素和乙烯间的互作促进楸树愈伤形成而生长素和油菜素内酯间的互作则促进了楸树不定根的伸长。虽然本研究不能完全解释‘豫楸1号’不定根形成的分子机制,但它可以作为进一步探索与这一复杂过程相关的候选途径和基因的有力工具,可为解析楸树不定根发育的分子机制和其他近缘物种的研究提供帮助。     

基于TM影像的升金湖湿地生态安全研究

[目的]分析安徽省升金湖湿地景观格局动态变化过程,建立升金湖湿地生态安全(PSR)模型,并探讨其驱动力,为进一步开展升金湖湿地保护及其恢复研究提供科学依据。[方法]在遥感和GIS技术支持下,用1986,2003,2011年的3期TM影像为基本信息源进行分析。[结果]景观格局变化幅度较大,草地和水域面积减幅较显著;多样性指数呈上升趋势而优势度指数呈下降趋势,破碎化程度加剧,斑块类型呈多样性发展;随着景观破碎化程度增强,斑块数增加,将造成湿地生态系统片断化越严重,也会影响到湿地的调蓄能力,改变整个湿地的水文情势,减弱湿地的生态效益;另外,景观格局变化下的湿地生态安全指数趋于逐年下降状态,湿地生态安全形式处于预警状态,形势不容乐观。[结论]近年来,随着经济的发展,人口数量的增加,围垦等活动的加剧,人类活动对研究区的改造导致了自然湿地面积相对减少,升金湖湿地生态功能不断下降,经济增长和人口增长成为湿地格局变化主要驱动力。     

升金湖国家自然保护区土地利用生态风险评价

[目的]为了有效保护升金湖国家自然保护区生态环境。[方法]根据安徽省升金湖国家自然保护区1986,2002和2011年3期TM遥感影像,运用ERDAS,ArcGIS等软件,结合升金湖自然保护区土地利用现状,将升金湖自然保护区试验区、核心区、缓冲区3个功能区的影像进行监督分类,划分成建设用地、草地、耕地、林地、水域、未利用地、交通用地和园地8个地类,并统计各土地利用类型面积。采用层次分析法和模糊数学法建立土地利用生态风险评价模型,计算土地利用生态风险指数。[结果]保护区整体的土地利用生态风险等级为中级,1986—2011年,土地利用生态风险逐渐增强。其中,核心区的土地利用生态风险指数相对较低,但也呈逐渐增强趋势;试验区的土地利用生态风险指数较大,缓冲区的土地利用生态风险指数变化明显,土地利用生态风险较严重。[结论]升金湖自然保护区生态风险呈上升趋势,需要采取措施,建立预警机制,有效控制升金湖的生态风险。     

利用花培与辐照诱变培育粳型两系不育系江79S

为创制新的两系不育系,并将其应用于强优势杂交水稻品种培育,综合利用花培和诱变技术培育了粳稻两系不育系江79S。取培矮64S/粳稻H179的F₁幼穗,利用花药培养技术培育获得一个粳型光温敏不育系S79;后采用高能碳离子束处理S79干种子,在其后代中选育了一个熟期突变体GS79(江79S),其在长日照和短日照条件下始穗表现不同,分别较S79早7 d左右和迟5 d左右。观察江79S的育性转换特性,发现其在嘉兴种植时,每年9月8日左右开始出现可育花粉并开始结实;在陵水种植时,植株正常结实且结实率达80%以上。人工气候箱光温敏特性鉴定结果表明,江79S在长日照条件下育性转换温度低于23.5℃。稻米品质和抗性鉴定结果为江79S米质达农业部(现农业农村部)部颁三级优质米标准,苗叶期抗稻瘟病。对江79S进行全基因组测序,分析发现其携带源自农垦58S的光敏不育基因pms1和pms3,且含携带抗稻瘟病基因pi21、Pia、Pid3和Pita,与其高抗苗瘟的特性相一致。以江79S配制的亚种间杂交水稻品种江两优7901通过了国家主要农作物品种审定。本研究结果为综合运用花培和辐照诱变技术培育新两系不育系材料提供了研究方法。     

利用基因编辑技术培育糯性水稻

为建立糯稻品种培育新体系,本试验研究了利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对Waxy(Wx)基因定向突变进而培育糯稻的效果。在Wx基因的第2、第7、第8、第10、第11和12外显子区域设计6个靶位点,构建CRISPR/Cas9基因编辑表达载体,采用农杆菌介导法将基因编辑载体转入粳稻品种哈勃601,获得11~88株转基因再生植株。突变分析表明,转基因株突变率总体偏低(0%~30.77%),仅在第2、第7和第11外显子上发生突变,以1~2 bp的插入缺失为主,都为纯合或双等位突变。5份纯合T2突变体的稻米呈蜡质状,直链淀粉含量为由亲本的15.5%降至2.0%~2.6%,接近或达到糯稻水平,其RVA谱与糯稻对照相仿,淀粉粘滞性较亲本哈勃601显著下降。上述结果表明,通过利用CRISPR/Cas9可对Wx基因进行定向突变从而获得糯性材料,但在利用该技术培育新品种时,需要选择适当的靶位点并培育较多的突变体,才能从中选到符合国家标准的糯稻品种。本研究对利用基因编辑技术培育水稻新品种提供了科学依据。     

基于TM像元的湿地土地利用生态风险评价研究

为探讨人类活动对湿地土地利用生态风险的影响,以安徽省升金湖国家自然保护区为研究区,利用1986年、2002年、2011年TM遥感影像,将土地利用类型分为8类:建设用地、草地、耕地、林地、水域、未利用地、交通用地、园地,获取不同时期的土地利用变化信息,并结合社会经济等数据,以GIS为数据分析手段,通过多元线型回归及主成分分析,建立土地利用生态风险评价模型并将土地利用生态风险指数及社会经济因子予以像元化,分析升金湖湿地土地利用生态风险时空演变规律。结果表明:1986—2011年,升金湖地区耕地面积逐渐减少,建设用地和交通用地逐渐增加,受人类经济活动的影响,保护区土地利用生态风险不断上升,生态风险面积不断扩大,其中核心区和实验区变化剧烈,而缓冲区变化相对稳定。     

Pool-ARMS：一种高效检测混合遗传样本中特定单核苷酸变异的方法

单核苷酸变异（SNV）是控制人类疾病和动植物经济性状的遗传基础之一,经济、简便和高效的检测体系可助力遗传病筛查和植物碱基编辑与诱变群体中携带SNV的个体的定向筛选。本研究根据扩增阻滞突变系统PCR(ARMS-PCR)的原理,设计了一种适合在水稻混合样本中筛选特定SNV个体的方法 Pool-ARMS。该方法的要点是：设计聚合酶链式反应（PCR）引物、建立特异性扩增携带SNV片段的PCR程序;分析不同组织和样品混合比例提取DNA的扩增效果;建立筛选特定SNV的Pool-ARMS体系。以控制光周期敏感性雄性不育（PGMS）水稻的两个基因为例,通过优化PCR引物和反应程序,建立了利用叶片和芽鞘组织混样提取DNA检测突变的体系,前者突变检出水平为1∶49,后者为1∶24。利用该技术体系对63份碱基编辑水稻幼苗进行检测,结果与Sanger测序分析一致。本研究建立的Pool-ARMS方法有望应用于包括水稻在内的动植物单碱基编辑群体和理化诱变群体中目标变异的定向筛选。