持续干旱及复水对柳枝稷幼苗分蘖期生长发育的影响

柳枝稷(Panicum virgatum)苗期的耐旱能力是其在干旱、半干旱地区生长的关键,为确定其耐旱能力,采用裂区试验设计对柳枝稷抗旱相关指标以及复水后幼苗的生长状况进行研究。结果表明:持续干旱胁迫对不同柳枝稷品种(系)的影响存在差异,其中以西稷2号(从Alamo中选育)的抗旱性较好。随干旱胁迫时间增加,其生长发育逐渐受到抑制,当胁迫时间低于10 d,土壤含水量高于3.7%时,其地上部生长受到一定程度的抑制,叶片失水,叶绿素含量急剧降低,根冠比、丙二醛(MDA)含量、以及抗氧化酶(SOD,CAT,POD)活性升高,此时复水柳枝稷幼苗能迅速恢复生长;当胁迫时间继续增大到12 d时,柳枝稷叶片失水严重,植株根冠比、叶片MDA含量,以及SOD,CAT,POD活性急剧升高,柳枝稷地上部干枯,此时复水可重新长出幼苗;但当胁迫时间超过12 d时(西稷2号超过14 d),将因缺水干旱死亡。因此,柳枝稷在降雨缺乏地区种植时,可选用西稷2号作为推广品种(系),且在持续干旱时间超过10 d,土壤含水量低于3.7%时,应及时复水救苗。     

利用EMS诱变构建柳枝稷穗芽无性系突变体库的初步研究

为探索创制柳枝稷(Panicum virgatum)无性系突变体库的适宜方法,以组织培养繁殖的柳枝稷品种‘Alamo’的穗芽作为外植体材料,利用甲基磺酸乙酯(EMS)对其进行诱变处理,并对EMS处理的最佳浓度和时间组合以及M1代田间生物学性状变异进行分析。结果表明:EMS诱变处理的最佳组合为用浓度0.047mol/L的EMS处理4h;M1代田间性状检测表明,变异群体在株高、分蘖数、开花期等性状上存在广泛变异,初步创制出一个柳枝稷穗芽无性系突变体库。     

小麦种子萌发期抗早衰鉴定指标的初步研究

为了探索小麦抗早衰性的早期鉴定指标,采用种子萌发试验比较了不同抗早衰类型的33个小麦(Triticum aestivum L.)品种(系)萌发种子的芽长、胚芽鞘长、主胚根长、种子根数、根系活力、种子贮藏物质转运率、总鲜重、总干重、根芽干重、干物质含量等指标与抗早衰性之间的关系。结果表明,萌发种子的芽长、胚芽鞘长、主胚根长、种子根数、根系活力、总鲜重及根芽干重等7项指标均与小麦抗早衰性无明显相关性;萌发种子的总干重、干物质含量与小麦抗早衰性有部分相关性,但不能准确区分抗早衰型和典型早衰型品种(系);种子贮藏物质转运率能较好区分不同抗早衰类型的小麦品种,可作为小麦种子萌发期抗早衰性的鉴定指标。     

柳枝稷苗期发育速度差异显著的2类幼苗生理特性比较

旨在生理生化水平上探索柳枝稷苗期慢发育的机理。采用栽培品种‘Alamo’的2个单株(编号为Ma和Mg)收获的种子为材料,在播种后16、24和32d分别对生长发育快(简称快发育苗)和生长发育慢(简称慢发育苗)的2类幼苗进行生长相关的生理指标测定和比较分析。结果表明:慢发育苗地上部分和地下部分鲜质量、干质量显著小于快发育苗,且根长较短,根数较少,但两者根冠比、根系活力无显著差异;慢发育苗与快发育苗相比还原型谷胱甘肽(GSH)质量分数在前期较低,但两者叶绿素、可溶性糖、淀粉、纤维素、可溶性蛋白、全氮和游离氨基酸质量分数总体上无显著差异;慢发育苗脱落酸(ABA)质量分数总体上比快发育苗高,赤霉素(GA)质量分数24d时较低,IAA/ZR比值32d时较低。Ma和Mg同种类型幼苗根长、16d时GSH质量分数、32d时IAA/ZR比值存在显著差异,根数、ABA质量分数和24d时GA质量分数无显著差异。柳枝稷苗期根系不发达,前期GSH质量分数较低,内源激素ABA质量分数较高,中期GA质量分数和后期IAA/ZR比值较低对柳枝稷苗期慢发育的形成有重要影响。     

甘蓝型油菜BnNAC转录因子鉴定与非生物胁迫响应分析

为了明确油菜NAC家族转录因子在非生物胁迫响应中的功能，通过油菜全基因组鉴定获得了379个Bn⁃ NAC转录因子家族成员，系统进化分析将其分为17个亚族。启动子作用元件分析显示BnNAC家族成员广泛参与 光响应、干旱胁迫响应、低温胁迫响应、生物钟调控等进程，同时参与ABA、茉莉酸甲酯、赤霉素、生长素、水杨酸等 激素信号途径。不同胁迫条件下基因表达分析发现，BnNAC家族基因受温度、盐、渗透等胁迫及ABA诱导调控。过 表达BnNAC253 基因使拟南芥对盐胁迫、渗透胁迫和ABA处理更为敏感。     

胚性愈伤率不同的普通小麦成熟胚生化及形态特性的差异

胚性愈伤率直接决定组织培养中植物再生的效率。为探究胚性愈伤率诱导效果不同的普通小麦成熟胚之间的差异性,以根据胚性愈伤率诱导效果高低所取得的共10种小麦基因型的成熟胚为材料,分别对可溶性糖、可溶性蛋白、纤维素、谷胱甘肽和游离氨基酸5种生化指标进行测定与分析,并利用实体显微镜和石蜡切片的方法分别观察10种小麦基因型成熟胚的外部形态和内部结构。生化指标测定结果显示,两类小麦成熟胚的可溶性蛋白和纤维素含量存在显著性差异,而可溶性糖、谷胱甘肽和游离氨基酸含量在两者间差异并不显著。相关性分析发现,小麦成熟胚胚性愈伤率与纤维素含量存在极显著正相关,与可溶性蛋白含量存在显著负相关。在对外部形态进行的观察中,发现两类小麦成熟胚的高度之间存在显著性差异。而对内部结构进行的观察中,并未发现两类小麦成熟胚之间存在显著性差异。     

柳枝稷成熟胚愈伤组织诱导的影响因素

为优化柳枝稷愈伤组织诱导培养条件,以柳枝稷成熟胚为外植体,通过正交设计,研究基因型、2,4-D、6-BA、基本培养基、碳源和pH等因素对柳枝稷成熟胚愈伤组织诱导的影响。结果表明,6种因素中,2,4-D对柳枝稷成熟胚愈伤组织诱导的胚性愈伤率影响最大,6-BA次之,再次为基本培养基,而基因型、碳源和pH对胚性愈伤率影响较小。柳枝稷成熟胚愈伤组织诱导的最佳培养基组合为2,4-D 5 mg/L,6-BA0.2mg/L,基本培养基B5或MS或N6以及基因型西稷3号。柳枝稷成熟胚愈伤组织诱导的胚性愈伤率与出愈率、愈伤组织鲜质量和干质量均呈显著正相关关系,出愈率与愈伤组织干质量和愈伤组织鲜质量无显著相关性。     

转基因生物新品种培育科技重大专项（2008ZX 080022003）；西北农林科技大学基本科研业务费专项资金（CX200903）；国家“863”计划项目（2011AA100501）。

为了明确农杆菌侵染普通小麦大龄幼胚对幼苗再生及生长发育的影响,以普通小麦基因型小偃22、西农1376、西农889为主区,农杆菌菌液浓度(OD600值分别为0、0.5、1.0、1.5)为副区,采用裂区设计,对农杆菌侵染大龄幼胚后幼苗再生及生长发育相关性状进行了测定。结果表明,不同小麦基因型对农杆菌侵染的敏感程度不同。不同浓度农杆菌侵染小麦大龄幼胚后,初期幼苗再生成苗率、鲜重、株高和根长并未随菌液浓度变化而变化;在幼苗生长发育过程中,随着农杆菌菌液浓度的提高,小麦幼苗叶绿素含量和SOD活性呈下降趋势,而幼苗POD活性、CAT活性和MDA含量呈上升趋势,且当菌液浓度大于等于1.0(OD600)时与对照呈现显著差异。综合农杆菌对再生幼苗生理生化指标的影响,认为当农杆菌菌液浓度达到1.0(OD600值)以上时将对幼苗的生长发育造成严重伤害。     

农杆菌介导的PSAG12-IPT基因转化柳枝稷研究

为延长生物能源作物柳枝稷(Panicum virgatum)的叶片功能期,以柳枝稷‘西稷1号’品系的成熟胚诱导的愈伤组织为受体,采用农杆菌介导法转化叶片衰老延缓基因P_SAG12-IPT.结果表明:经过农杆菌转化,共培养,抗性愈伤组织筛选、再生和生根培养,在农杆菌介导处理的8500块愈伤组织中共获得了320株转化植株;经PCR检测分析,转化植株中共有19株植株扩增出标记基因潮霉素B磷酸转移酶基因的目标片段,初步表明P_SAG12-IPT基因已整合到柳枝稷基因组中,转化率为0.223%.对柳枝稷转基因植株的叶片叶绿素含量、净光合速率、胞间CO₂浓度和气孔导度进行测定,表明P_SAG12-IPT基因在部分转基因植株中已经表达.     

柳枝稷PvbZIP8基因的克隆与表达分析

bZIP转录因子在植物非生物逆境胁迫的响应中发挥着重要作用,本研究通过同源克隆在柳枝稷（Panicum virgatum L.）中获得PvbZIP8基因,并对该基因进行了初步的生物信息学分析,同时利用荧光定量PCR技术进行了非生物胁迫下基因表达模式分析以及组织特异性表达分析。结果显示：基因的开放阅读框长度为468 bp,编码155个氨基酸,分子式为C₇₆₁H₁₂₄₈N₂₄O₂₃S₈,分子量为17.81 kDa,为亲水性蛋白。系统进化分析表明该蛋白与哈氏黍（Panicum hallii）、谷子（Setaria italica）和糜子（Panicum miliaceum）相似性较高,并且具有典型的bZIP保守结构域,属于bZIP转录因子家族成员。定量PCR结果显示,PvbZIP8基因在盐、干旱、高温和低温胁迫下上调表达,在柳枝稷抗逆过程中发生作用。组织特异性表达分析表明,PvbZIP8在多个组织或器官均有表达,其中在根、茎、叶中表达量较高。本研究初步确定柳枝稷PvbZIP8基因响应抗逆性反应,并为进一步研究柳枝稷PvbZIP8基因的生物学功能奠定基础。