SSCP Marker Development and Analysis of Candidate Restorer Gene Rf1 for Cotton Cytoplasmic Male Sterility

[Objective] Locating the cotton cytoplasmic male sterility (CMS) restorer gene Rf₁ is important for investigating restorer gene mechanisms and improving restorer lines. In our previous study, a gene cluster, with nine Pentatricopeptide repeat(PPR) genes and nine other genes, was found within the 160-kb Rf₁ target region in Scaffold 333. The objective here was to improve the density of Rf1-linked markers in the target region and determine the expression profiles of candidate genes. [Method] Using the sequences of the 18 genes, we designed 155 single-strand conformation polymorphism (SSCP) primers covering all of the gene sequences to identify the polymorphic SSCP markers between the fertile and sterile pools. Additionally, real-time polymerase chain reaction(PCR) was performed to analyze the expression profiles of eight candidate genes in the four developmental stages of buds of sterile, maintainer and restoring lines, respectively. [Result] In total, 15 polymorphic primers were identified. A genotype analysis of the F₂ population was conducted using the 15 primers and 3 other polymorphic simple sequence repeats (SSR) markers. The markers were distributed in a 4.8 cM range. In addition, owing to the influence of sterile cytoplasm or restorer genes, most of the genes showed different expression patterns in the four developmental stages of the three lines' buds. [Conclusion] SSCP markers tightly linked to Rf₁ were identified and the expression profiles of candidate genes were determined. This study provides a basis for the further fine mapping of restorer genes and for candidate gene screening.     

抗旱节水小麦分子遗传育种研究进展

干旱缺水等自然灾害会导致小麦产量年度间变幅较大,尤其在小麦主产区黄淮地区更为严重。小麦抗旱节水育种是应对干旱的重大措施。本综述对小麦抗旱节水常规育种、抗旱节水分子遗传育种相关性状QTL定位、抗旱相关功能基因克隆鉴定、转基因等方面的研究进展进行了综述。水旱亲本杂交与异地交叉选择是卓有成效的常规育种方法,通过分子标记鉴定了关于根重、根长、胚芽鞘、高水分利用效率等相关性状的大量QTL;42个抗旱相关基因被克隆并进行基因功能分析和验证,均从不同代谢通路上影响着小麦抗旱性;14个来自不同供体的抗旱相关基因被研究者导入小麦品种后,转基因小麦植株的抗旱能力均得到不同程度的提高,部分植株在产量和其它抗逆性方面也得到提高。以上研究进展为抗旱节水小麦分子设计育种提供了理论依据和发展方向。     

内蒙古大兴安岭北部原始林区森林火灾应急资源储备与调度研究

【目的】为更好地开展原始林区森林灭火工作,保护内蒙古大兴安岭北部原始林区森林生态资源。【方法】对内蒙古大兴安岭重点国有林管理局下辖的22个林业局,3个自然保护区的应急资源储备情况进行了整理,同时对北部原始林区森林火灾发生的时间规律和空间规律分别进行了分析,在此基础上采用ArcGIS软件,对内蒙古大兴安岭重点国有林管理局森林火灾应急资源的空间分布状况与内蒙古大兴安岭北部原始林区近5年森林火灾发生的空间分布状况进行了叠加分析,依据叠加分析的结果对内蒙古大兴安岭重点国有林管理局森林火灾应急资源空间分布的合理性进行了评判。【结果】叠加分析结果显示,目前内蒙古大兴安岭北部原始林区周边林业局森林火灾应急资源空间配置存在区域集聚以及北部原始林区附近应急资源配置不足等不合理问题。在对内蒙古大兴安岭重点国有林管理局森林火灾应急资源储备情况整理分析的基础上,创新性地提出了以应急物流系统所需时间最少和费用最小为目标进行优化的森林火灾应急资源分配模型。【结论】最后通过实例证明,该模型可以优化森林火灾应急物流系统中资源配置体系,为应急资源的合理调配提供了指导,对于实现科学决策指挥,保护北部原始林区森林生态资源具有一定的现实意义。     

水稻蜡质稀少突变体wax1的鉴定及基因定位

【目的】 蜡质是植物表面的一种重要保护物质,筛选和鉴定水稻蜡质相关突变体有助于解析水稻蜡质形成的遗传机制。【方法】利用EMS诱变籼稻品种湘早籼6号,从突变体库中筛选出一个蜡质稀少的突变体wax1,考查突变体的形态特征和农艺性状,利用突变体与02428杂交的F₂群体定位目标基因,并通过荧光定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】与野生型相比,wax1突变体具有叶片短小皱褶、叶表面蜡质晶体减少、穗长变短等形态特征;在农艺性状方面,突变体的株高、每穗总粒数和千粒重显著降低,但有效穗数显著高于野生型;遗传分析表明,wax1的突变表型受一对隐性核基因控制,将WAX1基因定位在第10染色体上SSR标记RM5806与InDel标记P1之间,物理距离约为49.8 kb;定位区间内的测序结果表明,突变体中β-酮脂酰-CoA合酶的编码基因发生单碱基突变,导致催化活性中心的一个氨基酸发生改变。WAX1基因的突变显著提高了同源异型盒基因OSH6的表达,同时引起部分IAA基因的差异表达。【结论】WAX1基因突变引起叶表面蜡质晶体的减少,同时通过影响茎尖分生组织和生长素的信号转导引起植株生长发育等多方面的异常。     

玉米单倍体高自然加倍材料吉Gjb335DH3的遗传分析与QTL初定位研究

玉米单倍体育种技术加倍率低的问题是单倍体育种技术应用限制条件。本研究以雄穗低自然加倍材料DHL287为母本、雄穗高自然加倍材料吉Gjb335DH³为父本，构建单倍体雄穗高自然加倍群体。根据集群分离分析法（BSA，Bulked segregant analysis），结合SNP标记，使用滑动窗口分析3组BSA混池基因型数据，最终在1、3、4、5、7号染色体上筛选出23个与雄穗高自然加倍相关的QTL位点。其中，3组BSA混池结果都在1、3、4号染色体上定位到4个共有的显著QTL区段，说明4个QTL区段具有很强的重演性。同时，在5、7号染色体上分别定位到3个、2个与单倍体雄穗高自然加倍相关的QTL位点。     

长江流域生物资源及生态环境研究进展

以CNKI平台中的文献数据,利用文献计量学方法,对其文献的增长趋势及期刊分布进行分析,并基于作者和机构合作网络、关键词共现的聚类知识图谱及突变检测等方法,探究我国长江流域生物资源及生态环境主题的研究热点及其研究前沿。研究表明:研究文献总体上呈递增趋势,2016年开始呈现激增态势;作者、机构间的交流合作较少,作者间合作大部分局限在机构内部的研究者之间的合作,合作相对活跃的机构主要有长江科学院、长江流域水资源保护局及长江水利委员会等;其优势学科领域主要为环境科学、区域经济学、水利工程学、农业经济等。当前我国长江流域生物资源及生态环境的研究领域有5个方向:(1)开展长江经济带城市群生态环境评价与保护、城镇化与生态文明建设,以及绿色发展等研究;(2)开展长江三峡与三峡库区的生态环境监测与保护、森林资源养护、水土保持与流失、资源与生态补偿机制研究及其生态环境的可持续发展等研究;(3)开展长江流域自然保护区的生态环境保护与规划、生态保护红线及其生物资源养护与生物多样性保护等研究;(4)在长江大保护背景下,开展长江流域生态环境的保护与修复、流域综合治理,以及水生生物资源的合理开发利用的研究;(5)开展长江源区水电资源开发、水环境保护及其渔业生态环境保护等研究。为科学管理和保护长江流域的重要生物资源,提出建立基于科学设计的全流域生物资源和环境监测系统,建立全流域的生物资源及生态系统的生物数据模型,发展长江流域渔业资源养护与开发的风险评估决策系统,发展长江流域科学的渔业资源增殖放流技术体系,发展基于GIS的长江全流域的渔业资源与环境监测和管理决策信息服务系统等建议。     

基于RGB颜色空间的早稻氮素营养监测研究

针对双季稻区水稻过量施肥带来环境污染和成本提高问题,设计不同品种氮肥梯度大田试验,应用数码相机获取早稻冠层数字图像,研究不同色彩参数及早稻氮素营养指标的时空变化特征,以期确立双季早稻氮素营养预测模型。结果表明:不同品种同一氮肥处理下图像色彩参数差异不大;拔节期数字图像参数对氮素营养指标敏感;模型构建结果显示,图像参数INT与水稻氮素营养指标构建的模型决定系数(R2)最大,模型预测效果最佳,R2分别为0.895 7和0.924 7;进一步采用多元回归分析和BP神经网络分析法进行预测,预测效果均较好。对预测结果进行检验,发现品种对于模型的构建影响不大,以BP神经网络分析法构建的叶片氮浓度(LNC)模型和以INT为敏感色彩参数构建的叶片氮积累量(LNA)回归模型效果最优,而多元回归分析方法则效果不佳。早稻冠层RGB颜色空间敏感参数与氮素营养指标间相关性较好,可以实现氮素营养的无损监测诊断。     

林地开垦对黄土区坡面土壤养分空间分布的影响

研究黄土高原侵蚀环境下林地开垦后坡面土壤养分空间分布状况,确立林地开垦后侵蚀驱动的坡地土壤养分空间变异特征。以黄土高原丘陵区子午岭林地和开垦28年的侵蚀坡面为研究对象,分析土壤主要性质和养分含量的变化情况,运用经典统计学和地统计法分析坡面土壤基本性质和养分空间分布规律。林地开垦后坡面土壤pH增加了0.24个单位,有机质、全氮、全磷和铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾分别降低了13.77,1.14,0.10 g/kg和6.05,1.63,4.99,58.44 mg/kg。林地的土壤有机质、全氮和全磷的变异系数大于开垦地,而pH和各速效养分的变异系数小于开垦地。开垦后中坡位和下坡位养分含量减少幅度较大,上坡位减少幅度较小。林地和开垦地的土壤各指标都呈中等或强烈的空间自相关。林地开垦增强了有机质、全氮、全磷、铵态氮、速效磷和速效钾的空间异质性,但减小了pH的空间异质性,地形等结构性因子主导了土壤养分空间异质性的形成。林地开垦后,pH、有机质、全氮和全磷变程增大,铵态氮、硝态氮和速效钾变程减小,速效磷在2个坡面上的变化趋势不一致。研究结果表明林地开垦极大地减少了坡面土壤养分含量,但减少幅度与坡位和坡面形态有关。同时,开垦增大了坡面土壤有机质、全氮和全磷的空间依赖性,减小了速效养分的空间依赖性。