花瓣锥形细胞形态建成的机制研究

植物器官表皮具有多种表皮细胞类型,不同的特化细胞行使着各自特定的生理功能。诸如根表皮毛、叶片铺板细胞和表皮毛细胞等细胞类型,因其结构简单、容易观察等优点,已被广泛研究并报道。大多数被子植物花瓣的上表皮含有一种特殊几何结构的细胞-锥形细胞。这类细胞被认为在维持花瓣表面湿度、温度以及光的反射率调节中发挥着一定的作用,同时这种锥形结构利于授粉昆虫的平稳着陆和停留,从而提高授粉率,对于授粉农作物的产量提升具有重要的现实意义。然而,近年对锥形细胞的机制研究相对很少,本评述旨在总结参与锥形细胞形态建成过程的相关研究,包括转录因子、受体激酶以及细胞骨架等,以期为锥形细胞形态建成的研究提供新的思路。     

黄麻纤维产量与主要农艺性状的相关分析

研究黄麻纤维产量与主要农艺性状的相关性, 可为高产育种与生产利用提供科学依据。本文159份不同来源黄麻种质资源的12个农艺性状对纤维产量即单株干皮重的影响表明, 各性状的变异系数变化在11.89%至38.50%之间, 表现出丰富的遗传变异。黄麻纤维产量与各性状均呈极显著正相关, 其中, 与单株鲜皮重、株高、始花期的相关系数较大, 分别为0.814、0.760和0.648。黄麻纤维产量和单株鲜皮重、株高、出麻率、鲜皮厚的回归方程达显著水平, 其标准回归系数依次为0.443、0.437、0.291和0.113。通径分析显示, 单株鲜皮重、株高在决定黄麻纤维产量时起主要作用。出麻率的相关系数(0.253)与直接通径系数(0.291)表现基本一致, 说明出麻率直接对黄麻纤维产量起作用, 具极显著正相关。因此, 在黄麻高产育种中, 应该以始花期、单株鲜皮重、株高、出麻率与鲜皮厚为主要筛选对象, 兼顾综合性状的改良。     

水稻抗倒伏候选基因的鉴定与功能分析

为进一步挖掘控制水稻抗倒伏的基因,以524份水稻种质资源为材料,采用GWAS（genome-wide association analysis）鉴定与抗倒伏性状显著关联的位点qRLG7,通过基因表达水平分析和候选基因关联分析确定调控水稻抗倒伏性的候选基因,在分析候选基因的表达特征和启动子区自然变异基础上利用CRISPR-Cas9技术构建2个候选基因的突变体家系,考察转基因材料的抗倒伏性状。结果显示,编码肌醇-1-单磷酸酶的2个串联排列基因LOC_Os07g37220和LOC_Os07g37230在离茎秆基部5 cm节间中的表达量显著高于其余候选基因,而且这2个候选基因的表达量在极端抗倒伏和易倒伏2组材料中存在极显著差异;通过候选基因关联分析发现这2个基因启动子区的SNP与离基部5 cm茎秆直径（CD5）的表型值显著关联,且基于显著关联SNP的2种单倍型的CD5表型值存在显著差异,这2个候选基因的2种单倍型启动子活性检测结果也表明2种单倍型之间存在极显著差异;2个基因的功能缺失突变体植株在基部节间抗折力、茎秆厚度、茎秆直径以及株高和穗质量等性状方面与野生型对照存在显著差异。结果表明,候选基因LOC_Os07g37220和LOC_Os07g37230具有一定的抗倒伏功能。     

菠萝抗寒研究进展

低温是限制菠萝产量和品质的重要因素之一。我国菠萝种植适宜区冬季都会周期性地受到低温等自然灾害的影响以及近年来频繁受严峻气候环境的挑战,造成减产或失收,严重影响产业的可持续发展。目前,关于菠萝抗寒性的研究主要集中在抗寒种质资源鉴定与评价、抗寒性评价方法、生理生化的测定、抗寒基因的初步挖掘和抗寒防治措施等方面,而在菠萝抗寒性的分子机制方面的研究进展比较缓慢。本文从菠萝抗寒的种质资源、生理生化机制、分子机制以及防冻措施等方面对菠萝抗寒性的研究进行综述,以期为菠萝抗寒性状的遗传改良提供价值资源和理论依据,同时为菠萝在生产防寒冻害提供参考。     

串珠石斛组培快繁技术

[目的]探讨串珠石斛再生体系及快繁技术,为其规模化生产提供技术支持。[方法]以成熟度为80%的未开裂串珠石斛蒴果种子为外植体,对诱导种子萌发、原球茎增殖和分化、生根壮苗及组培苗移栽等步骤进行优化。[结果]串珠石斛种子萌发及诱导原球茎最适培养基为:1/2MS+6.5 g·L~(-1)琼脂+25 g·L~(-1)蔗糖+1.0 g·L~(-1)活性炭+1.0 g·L~(-1)蛋白胨+1.5 mg·L~(-1) 6-BA+0.5 mg·L~(-1) NAA;接种30～40 d对比发现,对原球茎增殖和分化有明显促进作用的继代培养基为:MS+6.5 g·L~(-1)琼脂+25 g·L~(-1)蔗糖+1.0g·L~(-1)活性炭+2.0 mg·L~(-1) 6-BA+40 g·L~(-1)马铃薯;最佳生根壮苗培养基为:MS+6.5 g·L~(-1)琼脂+25 g·L~(-1)蔗糖+1.0 g·L~(-1)活性炭+45 g·L~(-1)香蕉,生根率可达93.2%。[结论]以蒴果种子为外植体,可以建立串珠石斛高效快繁技术体系。     

专题导读:加强麻类作物基因组学研究,推动优异等位基因发掘及种质创新

麻类作物是指以收获茎秆韧皮纤维和叶纤维为主的作物,主要包括黄麻(Corchorus spp.)、红麻(Hibiscus cannabinus)、苎麻(Boehmeria spp.)、亚麻(Linum usitatissimum)、工业大麻(Cannabis sativa L.)与剑麻(Agave sisalana Perr.ex Engelm.),与粮、棉、油、菜并列为第五大作物群[1],其种植历史可追溯到远古新石器至尧舜时代。我国是麻类生产大国。2009年,作为50个农产品之一的麻产品被列入国家现代农业产业技术体系。2011—2020,以二代、三代测序技术为主体,以Hi-C等技术辅助,先后完成了主要麻类作物染色体级别的草图或参考基因组,这标志着麻类作物科学已经进入基因组时代。为加强主要麻类作物基因组学与遗传改良研究,《作物学报》以专栏形式集中刊发了8篇论文,方便相关研究工作者了解最新研究动态。     

一个假定微管相关蛋白PEMAP1的克隆和亚细胞定位

微管骨架通过导向纤维素微纤丝的合成来影响细胞壁的结构,在植物生长发育和细胞形态建成过程中发挥着重要作用。微管相关蛋白(microtubule-associated protein, MAP)参与调节微管蛋白亚基的组装、微管的动态稳定以及周质微管的排列方式。因此,对微管相关蛋白的研究有助于更好地理解微管骨架的生物学功能。本研究克隆了一个在拟南芥花瓣中高表达的假定微管相关蛋白PEMAP1 (Petal-expressed microtubuleassociated protein 1),并利用绿色荧光蛋白(GFP)和β-葡糖醛酸酶(GUS)作为报告蛋白对PEMAP1分别进行了亚细胞定位和组织表达模式分析。烟草瞬时表达实验结果表明,pSuper::PEMAP1-GFP能够与微管结合蛋白MBD-RFP共定位,拟南芥中内源启动子驱动的pPEMAP1::PEMAP1-GFP能够与微管株系m CherryTUA5共定位。GUS染色结果表明,PEMAP1启动子驱动的GUS拟南芥转基因株系在下胚轴、花萼和雌蕊的表达较强,在子叶、根部以及花瓣的表达则相对较弱。以上结果说明,PEMAP1很可能作为一个微管相关蛋白参与了拟南芥器官的生长发育与形态建成过程,相关遗传材料的获得为进一步研究PEMAP1的功能提供了工作基础。     

黄麻应用核心种质的DNA分子身份证构建

构建并研究黄麻应用核心种质是促进黄麻遗传育种和挖掘优异基因的必要途径。在300份黄麻种质资源的农艺性状观察统计基础上,构建了黄麻应用核心种质,包含61份品种(系),可划分为高产、优质、抗病等16种应用类型。为准确鉴定这61份应用核心种质,以46对核心引物为基础,筛选出12对荧光核心引物,采用荧光标记毛细管电泳分析这12对引物的多态性,共检测出140个多态性位点。将毛细管电泳得到的分子量数据以数字+英文字母方式编码,选取了12对荧光核心引物的组合,构建出该应用核心种质的字符串DNA分子身份证,进而构建了相应的条形码和二维码DNA分子身份证,可迅速被电子设备识别。这些结果可促进黄麻种质资源的高效利用及快速分子鉴定。     

低磷胁迫下不同杉木家系根系觅磷能力分析

选择杉木种子园9个半同胞家系种子培育的幼苗作为研究对象,通过室内模拟磷胁迫盆栽试验,从根系增生觅磷能力角度比较分析不同家系杉木幼苗在低磷胁迫下根系形态指标生长的差异,结合苗高、地径和根冠比等生长指标,利用隶属函数法并结合权重进行综合评价,旨在筛选出具较强觅磷能力的杉木优良种质材料.结果表明:供磷处理和家系对杉木幼苗根体积、根生物量和根冠比的影响均存在明显的交互作用,而对苗高、地径、根长和根表面积的影响无明显交互作用.从单个因素来看,家系对杉木苗高、地径和根系形态指标的影响均达显著水平;供磷处理对根系指标和地径的影响均达显著水平,而对苗高的影响不显著.轻度与重度磷胁迫下,杉木家系地径增量比正常供磷处理显著降低22.9%和25.4%,且这两种低磷胁迫处理均明显促进根长、根体积、根生物量和根冠比等指标的增加.综合评价结果表明低磷环境中, 25号、20号和41号家系杉木根系觅磷能力较强,有利于对土壤磷斑块的觅食,从而维持地上部的正常生长.     

红麻EST-SSR标记的开发及其多态性评价

红麻是最重要的自然纤维作物之一,然而SSR标记的匮乏限制了其遗传改良。本研究从红麻90 175个EST序列中挑出含有转录因子的EST,开发了94对SSR引物。以24份不同红麻种质资源的DNA为模板,利用9%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测多态性。结果表明,85对引物(占90.4%)至少在2个材料之间存在多态性,表明开发的EST-SSR具有很好的多态性。其中,三核苷酸重复所占比例最多,重复基元AAT和ATG的多态性较高。聚类分析表明,24份红麻种质资源的遗传相似系数变化在0.62~0.92之间,表现出丰富的遗传基础。这些结果不仅丰富了红麻的分子标记数量,而且为红麻的遗传分析提供资源。