磷肥对西藏青稞叶水势、光合生理及产量因素的影响

为探讨施磷量对西藏青稞叶水势、光合、产量等因素的影响,以西藏主栽春青稞品种喜马拉雅22号为试材,通过田间微区试验,设不施磷(CK)、低磷(P2O575kg·hm~(-2))、中磷(P2O5150kg·hm~(-2))和高磷(P2O5225kg·hm~(-2))处理,测定青稞开花后4d的旗叶水势(LWP)、光合和叶绿素荧光参数,以及成熟后千粒重和产量,并利用数字图像分析法精准提取籽粒表型性状。结果表明,与CK相比,施磷可明显降低青稞旗叶水势,显著提高旗叶和倒2叶叶绿素含量,但磷肥处理间叶绿素含量差异不显著;施磷条件下青稞旗叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均高于CK(除高磷处理的Tr外),其中低磷条件下最大,而高磷条件下最低;胞间CO_2浓度(Ci)随施磷量增加呈下降-平稳-下降趋势。PSII的最大量子效率(Fv/Fm)、实际光量子产量(ΦPSⅡ)、光合电子传递的相对速率(ETR)、光化学淬灭(qP)值随施磷量的增加均呈先增后降趋势,并以中磷处理最大;非光化学淬灭(qN)在CK、低磷、中磷处理间差异较小,而高磷处理时显著下降。随着施磷量的增加,籽粒二维面积、直径、周长、长度、宽度均呈增大趋势,而粒圆度呈减小趋势。随施磷量的增加,小粒和较小粒占比逐渐下降,而中粒和大粒占比逐渐提高。低磷处理下青稞千粒重和籽粒产量分别较CK提高6.66%和17.53%,中磷处理分别提高17.20%和21.10%,高磷处理分别提高8.72%和16.16%,但磷肥利用效率(PUE)随施磷量增加呈逐渐降低趋势。综合来看,在本试验条件下,青稞适宜施磷量应控制在75～150kg·hm~(-2)以内。     

西藏白菜型油菜油体特征与营养品质及油体提取物的SDS-PAGE分析

【目的】探索白菜型油菜种子油体、油体蛋白表型与含油量和蛋白质、脂肪酸含量之间的关系,分析油体提取物蛋白亚基的多态性,为西藏白菜型油菜高油新品种的选育奠定基础。【方法】测定36份来自西藏不同地区的白菜型油菜农家种、野生近缘种种子的含油量和蛋白质、脂肪酸含量;利用Leica DM5000生物显微镜观察所提取油体的大小及油体蛋白的表型特征;利用SDS-PAGE对供试材料油体提取物进行凝胶电泳,分析供试材料的遗传多态性和进化关系。【结果】36份供试材料芥酸、油酸、亚油酸和烯酸含量分别为27.39~132.33,3.22~143.22,31.22~53.62和14.27~111.48mg/g,其他脂肪酸含量相对较低;36份材料的含油量为57.20~151.37mg/g,蛋白质含量为38.68~73.87mg/g。相关分析显示,含油量与蛋白质含量、棕榈酸、烯酸含量呈极显著负相关。根据含油量将供试材料划分为高油组(含油量≥138mg/g,HO)、中油组(110mg/g≤含油量138mg/g,MO)、低油组(含油量110mg/g,LO)3个类别,不同含油组材料油体和油体蛋白形状均以近圆形为主,HO油体平均粒径2.12μm,油体蛋白平均粒径5.24μm;MO油体平均粒径1.82μm,油体蛋白平均粒径4.58μm;LO油体平均粒径1.44μm,油体蛋白平均粒径3.81μm。相关分析表明,油体平均粒径与含油量呈极显著正相关,与蛋白质含量呈极显著负相关,而与脂肪酸含量相关性不大。油体粗提液SDS-PAGE电泳共分离出迁移率不同的蛋白谱带32条,出现频率为5.6%~100%;蛋白谱带的分子质量为25.5~128.7ku,且分布较集中区域在87.8~27.4ku;蛋白谱带N-J聚类分析表明,供试材料遗传相似系数为0.610~0.980,在遗传相似系数0.835处可将36份材料聚为9个类群。【结论】西藏白菜型油菜遗传变异丰富,在西藏高油白菜型油菜品种选育时可将油体粒径大且数量多、油体蛋白少且粒径大作为筛选亲本的条件。     

青藏高原青稞赖氨酸含量空间分布及其与环境因子的关系

青藏高原是地球上生态环境最复杂的地区,也是大麦的起源中心之一。为探究裸大麦(青稞)赖氨酸含量的空间分布规律及与环境因子的关系,利用农学和地理学相结合的方法,在青稞主种植区选取了83个样点数据,通过逐步回归分析法和随机森林回归分析法建立数学模型。结果表明,在地理水平方向上,形成了藏中和藏东2个青稞赖氨酸含量高值区;在地理垂直方向上,赖氨酸含量在海拔2 700 m以下和4 200 m以上分别形成2个高峰区;影响青稞赖氨酸含量的环境因素从大到小依次是土壤全氮含量年均日照时数年均降水量年均相对湿度8月平均降水量。由此可见,青稞赖氨酸含量高值分布区位于喜马拉雅山脉、冈底斯-念青唐古拉山脉、喀喇昆仑山脉交汇的高山峡谷地带,是生态环境最复杂地区,是西藏野生大麦群体发现地之一。环境对青稞赖氨酸含量有重要影响,其中最主要环境因素是土壤全氮含量、年均日照时数、年均降水量。本研究结果为青藏高原青稞育种、栽培和加工提供了科学依据。     

青藏高原青稞蛋白质含量空间分异规律及其与环境因子的关系

【目的】揭示不同环境因子对青藏高原青稞籽粒蛋白质含量(GPC)的影响程度,完善青稞GPC空间分异与环境因子的关系,明确青藏高原不同地区青稞GPC的环境响应。【方法】利用农学和地理学相结合的研究方法,研究青藏高原青稞GPC的分布特征及其与环境因子之间的关系。【结果】在地理水平方向上,青藏高原青稞GPC总体呈现出斑块状交错分布的格局和南高北低的态势,并形成了2个青稞GPC高值区。其中一个是介于东经100.0°—102.5°、北纬35.0°—37.5°,以青海共和、贵德、门源、同德和甘肃合作为中心的青藏高原东北部高值区,这一区域青稞GPC平均值为(13.1163±0.5939)%;另一个是介于东经86.0°—92.0°、北纬28.0°—29.0°,以西藏贡嘎、拉孜、尼木、扎囊、聂拉木、堆龙德庆、桑日、康马为中心的青藏高原中南部高值区,这一区域青稞GPC平均值为(12.8715±0.6609)%;在地理垂直方向上,随着海拔升高,青稞GPC呈现出"倒N"型分布格局,即从海拔3 000 m以下的高值区(此海拔区间青稞GPC平均为(10.8650±1.8600%))随着海拔的升高,青稞GPC逐渐减少,在海拔3 000—3 300 m达到低值区。在海拔3 000—3 300 m,随着海拔的升高,青稞GPC逐渐增加,在3 600—3 900 m达到最高值区,此海拔区间青稞GPC平均为(10.8937±2.0719)%。此后,又随着海拔的升高,青稞GPC逐渐减少。影响青稞GPC的环境因子从大到小的顺序是土壤速效氮含量抽穗-成熟期日照时数出苗-分蘖期平均气温日较差分蘖-拔节期平均气温日较差拔节-抽穗期相对湿度。【结论】影响青稞GPC最大的环境因子主要是土壤因子,其次是气候因素,地理因子无明显影响。影响青稞GPC的土壤因子主要是土壤速效氮含量,气候因子主要是抽穗-成熟期日照时数、出苗-分蘖期平均气温日较差、分蘖-拔节期平均气温日较差和拔节-抽穗期相对湿度。青稞GPC含量随着分蘖-拔节期平均气温日较差、拔节-抽穗期相对湿度的增加而显著增加,但随着抽穗-成熟期日照时数、出苗-分蘖期平均气温日较差和土壤速效氮含量的增加而显著降低。     

花后干旱对西藏青稞叶片水势、光合生理、籽粒表型和产量的影响

【目的】探索高原环境下青稞花后干旱胁迫响应模型及青稞受旱程度的快速、有效的检测方法,为青稞节水高产栽培提供理论依据和技术参考。【方法】利用干旱棚进行青稞盆栽模拟花后干旱,设轻度(对照灌水量的75%,LD)、中度(对照灌水量的50%,MD)和重度(对照灌水量的25%,HD)干旱胁迫处理,采用WP4C水势仪、LI-6400XT和OS5P便携式脉冲调制叶绿素荧光仪,分别测定叶水势(LWP)、叶蒸发冷却值(ΔT)、光合气体交换参数和叶绿素荧光变量;成熟后获取产量数据;利用数字图像法对籽粒表型进行定量分析,并依粒二维面积大小将籽粒划分大、中、小3个粒级。【结果】干旱水平与叶水势呈线性正相关,而与叶蒸发冷却值(ΔT)呈线性显著负相关(P0.05),两者均能灵敏反映青稞受旱程度。LD、MD和HD处理与CK相比,干旱胁迫导致旗叶净光合速率(P_n)、气孔导度(gs)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、最大荧光(F_m)、PS II的最大量子效率(F_v/F_m)、PS II的实际光量子产量(ΦPSII)、光化学淬灭(qP)、光合电子传递的相对速率(ETR)呈降低趋势,而气孔限制(L_s)、初始荧光(F_o)、非光化学淬灭(NPQ)呈上升趋势,且MD和HD处理较CK对以上参数差异明显。随着干旱胁迫的加重,青稞千粒重、籽粒产量、单株粒重、干物质积累量和经济系数降低趋势愈明显。相关分析表明,干旱胁迫诱导gs降低,直接导致?T上升,间接引起FWP下降,使得Fo、NPQ上升,F_m、F_v/F_m、ΦPSII、ETR、qP和P_n降低,进而引起粒二维面积、粒周长、粒长和粒宽减小,而粒圆度值增大;小粒占比明显增加,而大粒占比明显下降。【结论】LWP和?T对青稞花后干旱胁迫反映灵敏,可作为评价其受旱的指标。随着干旱胁迫加重,青稞旗叶光合和叶绿素荧光参数的变化加大,并造成5个籽粒表型性状值及粒级逐渐减小,最终导致千粒重、单穗粒重、籽粒产量、干物质积累量和经济系数下降。     

不同生态因子条件下西藏青稞种子表型性状的相关分析

为了研究西藏青稞种质籽粒遗传变异程度、变异规律、地理因子对籽粒表型性状的影响程度,确定决定籽粒表型的关键性状,从而为青稞育种提供籽粒表型基础模型,本研究以527份西藏青稞农家种、野生近缘种为试验材料,基于青稞籽粒表型性状变化和相关地理环境因子,采用数字图像分析法对西藏青稞农家种、野生近缘种等527份青稞种质资源籽粒长、粒宽、粒长宽比、粒面积、圆度值、密度指数和千粒重(TKW)7个表型性状进行精确测量,并进行典型相关分析、聚类分析和主成分分析。结果表明,西藏青稞种子表型存在广泛的变异类型,TKW的变异系数最大,粒长的变异系数最小。典型相关分析显示,海拔、经度和纬度地理因子与7个籽粒表型性状间存在着显著相关关系(α=0.05),海拔高度的增加可使青稞粒面积、粒长宽比、粒圆度值增加,而粒长逐渐减少。纬度和经度的增加与粒长呈正相关,并与TKW有一定联系。籽粒7个表型性状的聚类分析表明,527份青稞材料可聚为3大类群,各类群表现一定的地理分区。主成分分析显示,青稞籽粒TKW、面积、粒宽、粒密度可代表7个籽粒表型性状的变异,且表现出以粒宽、TKW、粒面积为主反映种子大小的指标及以长宽比、粒长、圆度值为主反映种子形状的指标。西藏青稞种质资源籽粒表型变异极为丰富,并与多变的地理因子显著相关。青稞籽粒表型性状可分为种子大小和种子形状2个方面,两者对千粒重贡献率分别达到60.3%和33.8%,且表现为独立遗传特性,这说明在今后的青稞育种工作中,应以籽粒大小指标为重,兼顾籽粒形状,该研究结果为西藏青稞高产栽培育种提供了一定的理论依据。     

地黄实时定量PCR内参基因的筛选

本文通过RT-qPCR分析了地黄中7个传统内参基因18S、EF-1?、ACT11、UBQ10、UBQ5、TUB5、GAPDH和4个新报道的内参基因PP2A、RPⅡ、HSP90、TIP41的mRNA表达差异情况,分别利用Ct值比较,GeNorm、NormFiner和BestKeeper软件分析它们在两个发育时期、八种不同组织器官中表达稳定性。结果表明：在地黄花器官中（花瓣、花托、雄蕊、雌蕊、子房）,TIP41和UBQ10表达稳定;在地黄生殖生长期和营养生长期不同器官中（根、茎、叶）,TIP41和UBQ5表达稳定。因此,以上两组基因分别适宜作为不同营养器官的内参基因。     

甘蓝型和白菜型油菜肉桂酰辅酶A还原酶1基因的克隆与表达

【目的】分别克隆甘蓝型油菜(Brassica napus L.)和白菜型油菜(Brassica rapa L.)肉桂酰辅酶A还原酶1(cinnamoyl-CoA reductase 1,CCR1)基因,并进行生物信息学和表达模式分析。【方法】基于甘蓝型油菜和白菜型油菜转录组测序信息,分别从contig文库中获得了一个CCR1基因mRNA转录本片段,利用RACE技术分别获得一个CCR1基因的cDNA全长,对其进行生物学分析,并用实时定量PCR方法分析CCR1基因在甘蓝型和白菜型油菜开花期根、茎、叶、花中的表达差异。【结果】所克隆的甘蓝型油菜和白菜型油菜CCR1基因序列经同源序列比对分析后,将其分别命名为BnCCR1(登录号:KX138521)和BrCCR1(登录号:KX138522)。BnCCR1全长1 388bp,开放阅读框(ORF)长为1 032bp,编码343个氨基酸,分子质量11.56ku,等电点4.99;BrCCR1全长1 366bp,ORF长为1 026bp,编码341个氨基酸,分子质量为11.36ku,等电点5.0。2物种CCR1编码蛋白质二级结构无信号肽和跨膜结构域;亚细胞定位显示该蛋白在细胞质中存在的可能性最大。CCR蛋白多重比对分析显示,BnCCR1和BrCCR1均具有CCR蛋白典型的一个NAD(P)结合域和一个底物结合域(NWYCY)。系统进化树分析结果表明,BnCCR1和BrCCR1与同属十字花科的菘蓝、亚麻荠、拟南芥CCR形成了一个独立分支,且亲缘关系较近;其蛋白质三级结构均与矮牵牛CCR1(PDB:4r1t.1A)蛋白质三级结构相似,结构稳定。实时荧光定量PCR分析结果表明,CCR1基因在白菜型油菜和甘蓝型油菜根、茎、叶、花各器官中均有表达,其中在木质化程度较高的根和茎中表达丰度明显高于叶和花。【结论】从白菜型油菜和甘蓝型油菜中分别克隆到CCR1基因cDNA全长,该基因主要在木质化程度较高的根和茎器官中表达。     

西藏冬青稞胚乳淀粉粒发育特征研究

为了解青稞胚乳淀粉及淀粉粒形成与生长特征,以西藏育成青稞品种冬青8号为材料,对籽粒发育过程中胚乳灌浆速度、淀粉积累量及淀粉粒的产生、二维面积、粒径变化进行了分析。结果表明,胚乳发育过程中,干物质和淀粉积累量呈S型曲线,两者呈正相关。花后5d,青稞胚乳中可零星见到粒径和二维面积较小的A型小淀粉粒;花后10~15d,A型小淀粉粒数量显著增大,但粒径和二维面积增加较慢;花后20d,B型小淀粉粒可能已经形成,与A型小淀粉粒组成一个复合群体;花后25d,形成了粒径10μm的A型淀粉粒、粒径5~10μm的B型淀粉粒和粒径5μm的C型淀粉粒;花后30~55d,不同粒径的淀粉粒数量和二维面积逐渐增加,其中,C型淀粉粒数量不断增加直至籽粒成熟。青稞成熟籽粒胚乳中,淀粉粒的粒径为1.45~44.76μm,二维面积为3.56~1 750.8μm2;A型淀粉粒形状为近圆形,表面光滑,个别表面附着有C型淀粉粒,B型淀粉粒形状有近圆形、椭圆形多种类型,C型淀粉粒形状比B型淀粉粒的变异更大。