玉米自交系愈伤组织诱导及植株再生体系的建立

玉米的组织培养比较困难,其再生体系还不完善,建立骨干自交系稳定、高效的遗传转化体系是玉米转基因技术的必要前提。以玉米常用自交系齐319、478、502、黄C和7922不同大小（1.0、1.5和2.0 mm）的幼胚为外植体,探讨不同基因型、胚大小和植物生长调节剂浓度对幼胚再生的影响,从而建立玉米高频再生体系。结果表明：以1.5 mm大小的齐319幼胚为外植体,愈伤诱导率最高,达到了86.2%;1.5 mg/L的24-D有利于胚性愈伤的形成和胚性的保持;两步法分化培养可以提高愈伤组织分化、再生成苗。确定了玉米自交系齐319较适合的培养程序为：将1.5 mm大小的幼胚盾片向上接于诱导培养基（N6＋24-D 1.5 mg/L＋L-脯氨酸0.7 g/L＋蔗糖30 g/L＋琼脂粉8 g/L＋硝酸银5μmol/L）,在25℃下暗培养20 d;挑选胚性愈伤组织在温度25℃、暗培养条件下进行继代培养,继代培养基与诱导培养基相同,每14 d继代1次;将愈伤组织继代42 d后转移至分化培养基1（MS＋肌醇100 mg/L＋蔗糖60 g/L＋gelrite 3 g/L）,继续暗培养10 d左右,待愈伤组织形成象牙白色的块状物且有绿点出现时,将其转移到分化培养基2（MS＋肌醇100 mg/L＋蔗糖30 g/L＋gelrite3 g/L）进行光培养,2～3 d即可分化出苗;待幼苗长到4～5 cm高时,移至生根培养基（1/2 MS＋IBA0.8 mg/L＋蔗糖30 g/L）,14～21 d幼苗长出大量的根系,形成完整的植株。     

大豆种子脂肪酸含量的快速测定

脂肪酸的含量是油料作物品质的重要指标,以往的脂肪酸测定方法需要样品量大、工序繁琐、耗时长,不适合育种工作者前期对材料的筛选.用0.040 g大豆种子(约占种子的1/4)对脂肪酸的提取和甲酯化过程进行了条件优化,采用提取液(苯:石油醚=1:1)提取5 min,0.5 mol·L-1甲醇钠酯化7 min后即可进行气相色谱分析,使通常需要用近10 h的工作在12 min内完成,大大缩短了检测时间.通过与传统的索氏提取(GB/T5009.6-2003)、甲酯化方法(GB/T 17376-1998)比较,改进的方法结果准确可靠.     

小麦叶片水分利用效率及相关生理性状的关系研究

利用19个抗旱性不同的小麦品种,对干旱状态下叶片水分利用效率和光合速率、蒸腾速率等12个指标之间的关系进行了研究。结果表明,叶片水分利用效率与叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、水势和叶片离体失水速率之间的关系密切,说明这些生理性状是瞬间和短时期叶片水分利用效率的直接影响因素;而与叶片抗氧化酶活性、蜡质含量、叶片湿度和相对含水量相关性不大。因此认为,应该有针对性地研究与水分利用效率关系密切的生理性状,为小麦抗旱节水遗传育种研究提供理论依据。     

小麦细胞分裂素受体基因TaHK1的生物信息学及表达特性分析

细胞分裂素在植物发育和应对盐渍、干旱等非生物胁迫的过程中均扮演着重要的角色。为了研究小麦细胞分裂素受体基因的功能,利用已知的拟南芥细胞分裂素受体基因AHK4(At2g01830)为参考序列,使用同源克隆的方法从小麦基因组中得到同源性最高的基因TRIAE_CS42_4DS_TGACv1_362760_AA1181940(Ensembl Plants),命名为TaHK1。生物信息学分析表明,TaHK1位于小麦4D染色体上,编码的蛋白由996个氨基酸组成,分子质量为109. 70 ku,等电点为5. 71; TaHK1蛋白二级结构由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链和β-转角4种构象组成;亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞膜的可能性较大,跨膜结构域预测其具有2个跨膜域;蛋白保守结构域分析发现,TaHK1具有典型的细胞分裂素受体的完整结构域,并且含有87个磷酸化位点。表达谱分析显示,TaHK1在根、茎、叶、雄蕊和小穗等各个组织有广泛表达;此外,TaHK1表达量受低磷胁迫和多种病原菌侵染诱导,而受干旱胁迫抑制,推测其在小麦生长发育、抵御干旱胁迫和病原菌侵染过程中可能发挥重要作用。     

亏缺灌溉下小麦水分利用效率与光合产物积累运转的相关研究

在大田栽培条件下,以小麦旱地品种晋麦47和西峰20、水旱兼用型品种石家庄8号和水地品种4185为材料,分别进行0水（T0）、一水（T1）和二水灌溉（T2）处理（每次灌水量60 mm）,研究了光合速率、叶面积指数、干物质积累与分配、根系分布、耗水量、产量因子与水分利用效率（WUE）的关系。结果表明,在拔节前不灌溉,拔节到开花期亏缺灌溉,促进干物质积累和深根发育。随着灌溉水的增加,耗水量显著增加,产量和WUE与耗水量呈二次曲线关系。T0处理显著减少了干物质积累和成穗数,产量、经济系数（HI）和WUE最低。T1和T2产量的提高主要是增加了穗数和穗粒数。灌浆期水分亏缺降低了光合速率（P_n）和气孔导度（G_s）,加速了功能叶片的衰老,但诱导了花前储存碳库的再转运,显著提高了HI和产量。因此,在拔节和开花期亏缺灌溉促进根系生长,提高了土壤水分的利用效率。而产量和产量WUE的提高主要是由于增加了灌浆期叶片的P_n和光合功能持续期,促进花前储存碳库的再转运,显著提高了HI。     

黄淮北片冬麦区抗赤霉病基因Fhb1种质挖掘及溯源

小麦赤霉病是一种危害性很强的小麦真菌病害,而Fhb1是抗赤霉病的主效基因。为了筛选黄淮冬麦区携带Fhb1基因的种质材料,利用TaHRC-Kasp和His-InDel标记对来自河北、河南、山东、陕西、江苏和安徽的共336份小麦材料进行检测,共筛选出2份来自河北省的材料(石家庄75和紫茎白)携带Fhb1基因。通过序列分析,其His基因序列与苏麦3号一致,为抗赤霉病类型。利用9 779个SNP位点对供试的336份材料进行PCA主成分分析,结果显示,石家庄75和紫茎白与江苏的材料亲缘关系较近。石家庄75是建国初期的育成品种,紫茎白是河北省的地方农家种,其携带Fhb1基因,说明最初Fhb1基因可能在国内一些地方品种中有所分布,但在现代育种进程中受到人工选择而消失。研究结果为黄淮冬麦区抗赤霉病小麦育种提供了宝贵的遗传信息及亲本材料。     

花后干旱和低氮胁迫下外源葡萄糖对小麦产量性状的影响

为了解葡萄糖对干旱和低氮胁迫下小麦产量的调节作用,在温室盆栽条件下,研究花后干旱和缺氮胁迫下外源葡萄糖对冬小麦籽粒产量和品质性状的影响。结果表明：花后干旱×低氮互作显著影响小麦的结实率和籽粒的灌浆,明显减少可育小穗数、穗粒数、粒重和籽粒充实度,而且缺氮处理显著降低了籽粒的蛋白质和淀粉产量。在花后干旱×低氮互作下外源喷施葡萄糖处理,明显增加了单穗结实率和籽粒干物质的积累,提高了灌浆中后期旗叶的叶绿素含量,延长了旗叶的光合功能期和灌浆持续期,明显促进了小麦籽粒蛋白质和淀粉积累,提高了小麦经济产量。试验结果表明,外源喷施葡萄糖处理有利于减轻干旱和低氮胁迫对籽粒发育和灌浆的不利影响。     

作物几种光合酶与抗旱节水的关系研究进展

干旱胁迫是作物光合作用和生长的主要限制因子。利用较少的水分生产较多的光合干物质,是提高作物水分利用效率的关键。因此,深入研究光合酶的调控机制,利用基因工程改良光合酶基因的表达和活性,提高作物的光合效率,是实现高光效和高WUE相结合的重要途径。本文就水分胁迫下作物光合作用与抗旱节水的关系研究,以及光合固定CO2、蔗糖和淀粉代谢关键酶的生物学结构和功能的研究进展进行综述,以期为作物光能高效利用及抗旱节水研究提供有用信息。     

过量表达蔗糖转运蛋白基因增强转基因小麦的耐旱性

【目的】创制过量表达TaSUT1A的转基因小麦,分析TaSUT1A在转基因小麦中的遗传及其对干旱胁迫的应答反应,选育抗旱的转基因小麦新种质。【方法】采用基因重组技术构建了TaSUT1A表达载体,利用基因枪介导法将该载体转入小麦品种科农199,通过Bialaphos筛选、转化植株基因组DNA PCR验证获得转基因T₀植株;利用RT-PCR检测TaSUT1A在转基因T₃植株中的表达情况,在此基础上,对3个转基因系的T₄转基因植株进行抗旱性鉴定和抗旱相关生理指标分析,验证其抗旱能力。【结果】经PCR检测和RT-PCR验证,获得了转TaSUT1A小麦阳性植株,与非转基因对照相比,20%PEG胁迫处理显著诱导了转基因株系根叶组织中目标基因TaSUT1A的上调表达。抗旱鉴定和抗性生理分析显示,在20%PEG胁迫处理下,转基因株系的萌发率比非转基因对照平均提高了32.8%,显著高于非转基因对照,并促进初生根的萌发和生长,初生根长和胚芽鞘长比非转基因对照平均增加了81.72%和170.77%;在20%PEG胁迫处理下,转基因植株叶组织中的蔗糖和可溶性糖平均提高了42.95%和36.56%,根中蔗糖和可溶性糖平均提高了58.01%和43.01%,均显著高于非转基因对照植株;与未胁迫处理相比,20%PEG胁迫处理后非转基因植株叶中的SOD活性由105.4 U·g^-1FW升高到139.1 U·g^-1FW,而转基因植株的活性由107.7-115.3 U·g^-1FW提高到168.2-211.6 U·g^-1FW,显著高于非转基因对照,同时,转基因小麦株系的MDA的产生较非转基因对照平均降低了37.47%,显著减少了MDA的产生。【结论】TaSUT1A在参与植物的逆境应答反应机制中具有重要作用,促进逆境胁迫中小麦的萌发和生长,超量表达TaSUT1A可显著提高转基因小麦的耐旱能力。     

小麦组氨酸磷酸转运蛋白TaHP4基因的克隆和表达分析

细胞分裂素在植物生长发育和抵御盐、干旱等非生物胁迫过程中发挥着重要作用。为了研究小麦细胞分裂素信号转导途径中组氨酸磷酸转运蛋白基因的功能和在植物逆境响应中的分子机制,以电子克隆结合RT-PCR的方法,从小麦中克隆了组氨酸磷酸转运蛋白基因Ta HP4。该基因的开放阅读框为456 bp,编码的蛋白长度为151个氨基酸,推测的蛋白分子量为17.71 ku,等电点为9.09,属于碱性蛋白,具有一个HPt结构域和一个负责磷酸基团传递的保守的组氨酸位点。多序列比对和系统进化树分析表明,Ta HP4与水稻和玉米中不含保守组氨酸位点的Os PHP1-Os PHP3和Zm HP4亲缘关系较近,相似性为62.3%~88.7%;而与小麦中前期已经克隆的Ta HP1-Ta HP3亲缘关系较远,相似性仅为32.2%~34.2%。Ta HP4基因表达模式具有较强的组织特异性,在叶、穗、茎等地上部表达量较高,而在根中则表达量很低。另外,Ta HP4基因受盐、干旱和ABA抑制表达,初步推测该基因可能在小麦抵御逆境胁迫的生物学过程中具有重要作用。