小麦小花细胞核蛋白质双向电泳体系的优化

为建立适用于小麦小花细胞核的分离及其蛋白质双向电泳（two-dimensional electrophoresis, 2-DE）体系,以小麦品种西农1376三核期小花为供试材料,采用叶绿素含量测定、荧光显微镜观察和组蛋白免疫印迹检测等方法对分离和富集到的细胞核进行了纯度评价,并在SDS-PAGE胶浓度和蛋白质上样量等方面对细胞核蛋白质双向电泳体系进行了探索和优化,确立了一套适用于小麦小花细胞核的分离及其蛋白质双向电泳的技术方法。结果表明,获得的细胞核完整且纯度较高;经TCA/丙酮法提取其蛋白质,采用17 cm、pH 4~7 IPG胶条和12%SDS-PAGE分离胶,上样量为230 μg的双向电泳体系,更适合于小麦小花细胞核蛋白质组分离,经PDQuest 2DE 8.0.1软件统计分析,可在2-DE图谱上分辨出约264个蛋白点,蛋白点清晰呈圆形,无横条纹干扰。     

华山新麦草穗发芽抗性相关基因AIP2的克隆及其序列分析

为了挖掘和利用华山新麦草(Psathyrostachys huashanica,2n=14,NsNs)的优良基因,拓宽小麦穗发芽抗性基因资源,以华山新麦草为材料,采用同源克隆的方法克隆AIP2基因,利用生物信息学软件分析其基因结构及功能。结果表明,从华山新麦草中成功克隆AIP2基因,该基因的开放阅读框为840bp,编码279个氨基酸残基,结构域预测结果显示AIP2蛋白含有完整的Ring保守域,属于锌指环家族成员。AIP2的gDNA含5个外显子,4个内含子,华山新麦草AIP2氨基酸序列与感穗发芽小麦品种中优9507的AIP2氨基酸序列的相似性为84%,与中优9507相比缺失了44个氨基酸,与抗穗发芽的乌拉尔图小麦的AIP2氨基酸序列的相似性为80%,华山新麦草和乌拉尔图小麦都有氨基酸缺失,推测这些缺失的氨基酸可能与华山新麦草穗发芽抗性强有很大关系。本研究为小麦穗发芽抗性改良提供了新的候选基因。     

SDS-PAGE与分子标记相结合分析宁夏小麦HMW-GS组成与变化特点

为了建立准确有效小麦HMW-GS的检测方法,提高优质小麦品种鉴定和筛选效率,以已知HMW-GS组成的16份小麦品种为对照,优化完善SDS-PAGE结合分子标记检测小麦HMW-GS的方法,并对103份宁夏小麦品种进行了验证和分析。结果表明,8.5%的分离胶可以有效区分除了 Glu-B1位点的7^*、7^OE与8^*亚基之外的其他亚基,分辨效果优良;SDS-PAGE结合 Bx7^OE、 Bx7^*/Bx7和 By8基因的分子标记可以准确鉴定小麦HMW-GS。在103份宁夏小麦品种中,发现15种HMW-GS和29种组合类型;首次在该地区小麦品种的 Glu-B1位点检测出了携带7^OE、7^*和8^*亚基的品种;1/17+18/5+10为当地小麦HMW-GS的优势亚基组合类型,占20%。自1970年至2010年,HMW-GS的优质亚基（1、17+18和5+10）的出现频率呈明显增长趋势;宁夏小麦的HMW-GS种类和优质亚基出现频率随品种更换呈增加趋势。综上所述,分离胶浓度为8.5% 的SDS-PAGE和 Bx7^OE、 Bx7^*/Bx7和 By8分子标记的方法可准确有效地检测小麦HMW-GS组成,此方法可用于优质小麦品种的鉴定和筛选。     

不同水分条件下小麦碳同位素分辨率的遗传分析和QTL定位

为探讨小麦碳同位素分辨率(△)与抗旱性及产量性状的关系,以小麦品种宁春4号和宁春27号杂交构建的重组自交系（RILs）群体为材料,分析△在不灌水（W0）、灌1水（W1）、灌2水（W2）和灌3水（W3）四种水分条件下与其他不同性状间的遗传相关性,并定位控制小麦△的QTL位点。结果表明,△在RILs群体中呈双向超亲分离,分布频率表现为正态分布。随着干旱胁迫的增强,△值降低,RILs株系间的△变异程度增大,△双向超亲分离的比例增加。四种水分处理下叶片△与千粒重、穗粒重均呈负相关。穗粒重（Y）与△ (X₁)、叶绿素含量(X₂)、千粒重(X₃)的回归方程为:Y=0.056-0.110X₁+0.046X₂+0.037X₃,表明在适度干旱条件下低△影响了穗粒重。采用QTL IciMapping 4.0对△进行QTL检测,共检测到5个QTL,其中位于7B染色体上的有3个,位于5B和3D上的各1个。位于7B染色体上的3个QTL是在W0、W2和W3三种水分条件下分别检测到的,且W0和W3下检测到的2个QTL的标记区间相同（barc267~gwm46）,其中Q△-7B.3对△表型的贡献率达到40.3%。     

青稞叶绿体基因RNA编辑位点的预测、鉴定与比较分析

为了阐明青稞叶绿体基因组RNA编辑位点的组成与特性,首先利用生物信息工具对青稞叶绿体基因的RNA编辑位点进行了预测,结果发现了35个分布于15个基因的编辑位点,所有编辑均为C到U的转换,其中基因ndhB包含的编辑位点数量最多,达9个,这与其他麦类作物相似;进一步利用RT-PCR结合克隆测序,对预测的35个位点进行了实验验证,发现18个编辑位点被证实发生了C到U的编辑;对编辑前后编码蛋白质的结构进行了比较分析,发现RNA编辑引起了编码蛋白的结构变化,暗示RNA编辑可以造成编码蛋白功能的改变。最后,将青稞叶绿体基因RNA编辑位点与栽培大麦、野生大麦的叶绿体RNA编辑位点进行了比较,发现青稞与栽培大麦的RNA编辑组成完全一样,而野生大麦缺失了 ndhA-563位点,初步印证了大麦的起源进化关系。     

刈割对青稞恢复特性及籽粒和秸秆产量品质特性的影响

探明刈割对青稞植株再生恢复农艺与理化特性变化规律,解析青稞籽粒和秸秆产量品质指标对刈割处理响应规律,为青稞“粮苗草三用”生产模式应用和青稞植株再生恢复调控机制解析提供理论依据。本研究于2021—2022年,以青稞品种昆仑18号和藏1257为研究对象,以正常生长(CK)为对照,采用两因素裂区设计,刈割后于0 h (T0)、2 h (T1)、24 h (T2)、72 h (T3)、拔节期(T4)、抽穗期(T5)、灌浆期(T6) 7个发育阶段取材,以分析刈割后茎部再生恢复速率及残茬中抗氧化酶的变化规律;并对刈割后青稞秸秆和籽粒产量品质特性和内源激素快速响应规律进行分析。结果表明,刈割使再生青稞秸秆及籽粒产量升高,并使茎秆中粗蛋白、粗灰分含量升高,纤维类物质含量降低,使秸秆相对饲喂价值显著升高。刈割使青稞茎部株高和单株生物量生长恢复速率升高;使青稞每公顷穗数和千粒重增加,致使籽粒产量显著增加,并使籽粒中累积更多粗蛋白与淀粉。刈割后青稞残茬中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)含量迅速升高,并使残茬中的反式玉米素核苷(TZR)、异戊烯基腺苷(iPA)含量显著升高,吲哚-3-乙酸(IAA...     

夏闲期种植不同绿肥作物对土壤养分及冬小麦产量的影响

为探明种植绿肥作物对关中土壤肥力及冬小麦产量的影响效果,在夏闲期种植光叶苕子（Vicia villosa Rothvar）、毛叶苕子（Vicia villosa Roth）、紫云英（Astragalus sinicus）和草木樨（Melilotus suaveolens Ledeb.）等四种绿肥作物,以免耕休闲为对照,分析了冬小麦主要生育时期的土壤速效养分动态变化及其产量效应。结果表明,夏闲期种植绿肥的土壤速效磷、速效钾和碱解氮都有不同程度的提高,增加量主要受绿肥的养分含量以及生物量影响。与对照相比,种植并翻压光叶苕子、毛叶苕子、紫云英和草木樨,均可显著提高冬小麦单位面积穗数、穗粒数和千粒重,冬小麦依次增产21.1%（P＜0.05）、24.3%（P＜0.05）、6.0%和11.6%。     

两个转W23基因小麦株系的抗旱性鉴定

以两个T₅代转W23基因小麦株系G19-X59、G19-X61为材料,在水培条件下采用PEG-6000人工模拟干旱胁迫措施对转基因小麦株系的根系发育特点、抗旱相关的光合生理等指标进行了测定。结果表明,干旱胁迫条件下各参试小麦的光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)均下降,转基因株系降幅较小,且其Pn和Tr值极显著高于受体品种;在正常供水和干旱胁迫两种水分处理下,转基因株系均比受体品种具有较发达的根系,其根总长、根总表面积、根总体积等参数极显著高于受体品种。这一结果说明,转W23基因小麦株系G19-X59、G19-X61在苗期依靠发达的根系维持较强的光合作用,提高其应对干旱胁迫的能力。     

小麦 TaFer A1基因抗旱相关分子标记的开发

铁结合蛋白(Ferritin,Fer)参与干旱胁迫应答反应,开发Fer基因抗旱相关的分子标记可为抗旱小麦品种选育提供依据。本研究依据2个强抗旱性和2个弱抗旱性小麦品种1A染色体上铁结合蛋白基因(TaFer-A1)序列的差异,开发TaFer-A1基因抗旱相关的分子标记,用150份萌发期抗旱性不同的小麦品种(系)对标记的有效性进行验证。克隆序列比对发现,TaFer-A1基因在4份抗旱性极端品种间仅存在7个变异位点,包括6个SNP位点和1个3bp碱基Del/Ins位点,其中仅在基因第1个内含子区域的3个连续碱基TCT的Del/Ins位点变异与4份品种抗旱性的表型相对应,而其余6个SNP位点在强与弱抗旱性品种之间随机发生。根据两组抗旱性极端品种间TCT碱基的差异,设计1对引物开发出了分子标记FerA1i-ntr1。该分子标记在2个强抗旱性品种中扩增出了167bp特异性条带,定名为TaFer-A1a等位变异;在2个弱抗旱性品种中扩增出了170bp特异性条带,定名为TaFer-A1b等位变异,表明FerA1i-ntr1为共显性标记。在分子标记FerA1i-ntr1检测的150份小麦品种(系)中,有73份被检测为TaFer-A1a等位变异类型,平均相对发芽率为70.1%;77份被检测为TaFer-A1b等位变异类型,平均相对发芽率为55.1%。TaFer-A1a等位变异类型品种(系)的平均相对发芽率极显著高于TaFer-A1b等位变异类型的(P<0.01),说明该共显性标记FerA1-intr1可用于小麦抗旱性的鉴定和筛选,也表明TaFer-A1基因与小麦抗旱性有关。     

小麦 TaCP3基因的克隆及其参与非生物胁迫的表达分析

半胱氨酸蛋白酶(cysteine protease,CP)是植物中重要的蛋白酶家族之一,广泛参与植物的各种生理过程;TaCP3属于papain-like(木瓜蛋白酶)家族的半胱氨酸蛋白酶,在小麦的生长发育及抗逆中起到重要作用。为研究 TaCP3基因的结构特征,以及在干旱、高盐、低温和高温胁迫下的表达情况,从小麦抗旱品种西农538中克隆了 TaCP3基因,该基因仅含1个1125 bp的开放阅读框,编码374个氨基酸,在蛋白氨基端有一个28个氨基酸残基组成的信号肽,羧基端具有木瓜蛋白酶亚家族的保守结构域。生物信息学分析表明, TaCP3与大麦和山羊草半胱氨酸蛋白酶基因相似性最高。同时,本研究构建了pcold-TF/TaCP3原核表达载体,通过转化大肠杆菌BL21(DE3),成功表达了TaCP3重组蛋白,分子量约为40 kD。qRT-PCR结果表明, TaCP3的表达对干旱、高盐、低温和高温胁迫均有响应,初始都呈先降后升的趋势;且对干旱胁迫有强烈的正向响应。