白菜型冬油菜萌动种子低温春化的生理生化特征

【目的】探讨白菜型冬油菜萌动种子低温春化的可能性,以及萌动种子春化过程其生理生化状态和植株结实性等表型变化特征,为白菜型冬油菜人工加代繁育和加速育种进程提供理论基础。【方法】以3个不同感温性的白菜型冬油菜品种为材料,于4℃对油菜萌动种子进行春化处理,春化处理过程中（0、20、30、40、50和60 d）测定萌动种子的硝酸还原酶、抗氧化物酶活性、渗透调节物、丙二醛含量等生理生化指标;同时播种各春化处理萌动种子,观察记录种子形成植株的生育期进程、测定植株结实性能等。【结果】随着春化处理时间的增加,白菜型冬油菜萌发种子形成的植株春化率、初花期株高、成熟期株高、一次分枝数、单株角果数、角果长、角粒数、单株产量等总体呈逐渐升高趋势;春化处理前期（0—40 d）,植株结实性能在不同品种间表现较明显差异,春化时间增加后（50—60 d）,不同品种结实能力虽略有差异,但均无显著差异水平。回归分析结果显示,在4℃条件下,强冬性冬油菜陇油7号萌动种子完全春化（春化率>95%）需处理76.9 d,陇油9号和天油4号分别为54.0和39.4 d。相关分析结果表明,春化率与株高、结实性能等各表型性状均呈极显著正相关,其中与初花期株高、成熟期株高相关系数最大为0.947和0.985,表明白菜型冬油菜春化程度显著影响着植株株高、结实性能等。随低温春化时间增加,白菜型冬油菜萌动种子硝酸还原酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖呈先升高后降低的趋势,过氧化氢酶活性呈不断降低趋势。与对照（未低温处理的萌动种子）相比,低温春化处理的陇油7号、陇油9号萌动种子GA₃含量均明显降低,春化30 d的天油4号萌动种子GA₃含量明显比对照增加。与对照相比,春化处理的冬油菜萌动种子IAA含量均明显增加（陇油9号春化40 d处理除外）,其中,春化50 d的天油4号萌动种子IAA含量比对照增加197.0%。陇油7号春化处理的萌动种子ABA含量比对照明显增加。【结论】白菜型冬油菜萌动种子可以感受低温使其完成春化作用,品种春化所需低温时间取决于品种冬性强弱;低温春化过程中,白菜型冬油菜萌动种子生理生化状态发生了一些变化,并最终影响植株的生长发育及其结实性能。     

北方强冬性区白菜型冬油菜临界安全越冬率及产量补偿效应分析

以3个不同抗寒性的白菜型冬油菜品种为材料,在模拟不同越冬条件下,探讨越冬率对强抗寒性白菜型冬油菜产量、株型性状、角粒性状、生育期等的影响。结果表明:当越冬率在30%～100%范围内,随越冬率的增加,白菜型冬油菜产量呈先增加后降低的趋势,陇油7号、冬油2号越冬率为85%时产量分别为4 462.2 kg·hm~(-2)和4 057.0 kg·hm~(-2),达到最高值;天油4号越冬率为90%时产量最高,为3 591.8 kg·hm~(-2)。方差分析表明,陇油7号和天油4号越冬率大于75%,冬油2号越冬率大于70%时,越冬率变化对其产量水平无显著影响,而越冬率低于这一阈值时,其产量显著降低。回归分析表明,白菜型冬油菜越冬率与其产量的关系符合线性模型;相关性分析表明,白菜型冬油菜越冬率变化与植株分枝部位呈显著正相关(P0.05),与单株分枝数、角果长度和数量、粒数和粒重、单株重量等呈显著负相关(P0.05),种子、角果和侧枝的干鲜质量及蔗糖含量与越冬率变化呈显著或极显著负相关(P0.01或P0.05)。因此,冬前播种密度保持在65万株·hm~(-2)时,我国北方强冬性区白菜型冬油菜安全越冬临界值范围为70%～75%,不同品种的安全临界越冬率存在差异;在一定范围内,增加白菜型冬油菜的分枝和结实性能,对返青群体不足导致的产量损失具有补偿效应。     

低温胁迫下甘蓝型冬油菜蛋白质组学及光合特性分析

为了探明低温胁迫对甘蓝型冬油菜光合特性的影响,本研究采用抗寒性不同的两种甘蓝型冬油菜,在低温(-4℃)处理下对其蛋白质组学进行分析.结果 表明,低温处理下,甘蓝型冬油菜叶片萎蔫下垂,叶绿体膜质出现不同程度的破裂,叶绿体基质出现断裂,保卫细胞淀粉粒由多变少、由大变小.气孔处于关闭或半关闭状态,胞间二氧化碳浓度(Ci)增加,气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)减小,相较于强抗寒品种,冷敏感品种受害症状更明显.2-DE和PDQuest8.0.1软件对强抗寒品种分析表明,低温胁迫下具有显著差异蛋白点414个,对表达变化量在2倍丰度以上的24个蛋白点进行质谱分析鉴定.成功鉴定出的20个蛋白参与能量代谢、氧化磷酸化、氨基酸代谢、光合生物的固碳作用和光合作用蛋白等过程.综上,低温胁迫下,冷敏感品种气孔关闭,叶绿体受损,进而使其净光合速率下降,淀粉积累量减少,导致其越冬困难;强抗寒品种气孔不完全关闭,叶绿体受损较小,且与光合作用相关的蛋白上调表达,净光合速率下降较小,淀粉粒积累较多,能安全越冬.本研究揭示了甘蓝型冬油菜低温胁迫下光合适应机制,为强抗寒甘蓝型冬油菜育种提高理论依据.     

甘蓝型冬油菜北移种植的适应性分析

【目的】探讨育成强抗寒新品种/系在高海拔高纬度种植的生态适应性和甘蓝型冬油菜北移的可行性,实现劣质低效白菜型冬油菜品种替代、农田生态改善和产业提升。【方法】以新育成的10个强抗寒甘蓝型冬油菜品系为材料,选择甘蓝型冬油菜原种植区和典型北移生态区为试点,研究了甘蓝型冬油菜强抗寒品种在高纬度、高海拔冷凉区越冬,其生育期、产量、品质、株型等性状的变化。【结果】在原种植区（天水）甘蓝型冬油菜均能安全越冬,北移种植后甘蓝型冬油菜越冬率明显降低。对照品种（甘杂1号）在北移区（白银、定西）种植不能正常越冬;10个强抗寒品种在白银试点均能安全越冬,其越冬率在81%—94%之间;在定西试点越冬率在51%—88%之间,其中6个强抗寒品系可在定西安全越冬（≥75%）。甘蓝型冬油菜北移后生育期延长52—70 d;北移至白银,强抗寒品系产量变幅在-11.05%—44.67%,产量最高达5 170.80 kg·hm^-2,定西试点各参试品系产量均明显降低,产量最高为3 392.85 kg·hm^-2。北移种植后参试品种株高、分枝部位降低,二次分枝增加,株型变差;全株角果数降低,角粒数、千粒重增加,角粒性状变优。北移后甘蓝型冬油菜含油量、硫苷含量降低,芥酸含量增加。参试品系/种中1个为双低优质强抗寒品系（16NS20H1）,1个为低芥酸抗寒品种（甘杂1号）。相关性分析表明,越冬率、产量、株高、分枝部位、主花序长度、含油量、硫苷含量与海拔、纬度显著负相关,与年平均温度、年降水量、无霜期天数、最冷月温度显著正相关;而生育期、二次分枝变化相反。在北移区甘蓝型冬油菜抗倒伏性显著优于白菜型。【结论】育成的强抗寒甘蓝型冬油菜新品系抗寒性比对照（甘杂1号）明显增强,可以在北纬36°12′、海拔2 248 m的地区安全越冬;可通过选择高产优质强抗寒甘蓝型冬油菜品系,提升北方强冬性区冬油菜产量水平和品质营养价值。     

白菜型冬油菜响应干旱胁迫差异蛋白质组学和ＨＳＣ７０－１基因克隆及表达分析

为探索白菜型冬油菜抗旱机理,本研究采用双向电泳结合液相色谱-质谱技术分析抗旱冬油菜品系DR-5差异蛋白质组变化,克隆其差异蛋白热激同源蛋白70（heat shock cognate protein 70）基因HSC70-1,研究干旱胁迫对白菜型冬油菜该基因表达的影响。质谱鉴定出23个差异蛋白质,分别参与刺激响应（5）、糖/能量代谢（6）、脂代谢（2）、信号转导（1）、氨基酸/蛋白质代谢（2）、核酸代谢（1）、细胞骨架（1）、光合作用（2）、伴侣蛋白（3）。同源克隆得到1 911bp的HSC70-1基因完整开放阅读框,编码637个氨基酸残基。所编码的蛋白HSC70是稳定的疏水性蛋白质,含有HSP蛋白家族特有的核酸结合功能区及底物结合功能区,有4个活性口袋,氨基酸序列与白菜型油菜（Brassica rapa）HSC70氨基酸序列相似度达98%。实时荧光定量和半定量分析HSC70-1基因干旱胁迫下表达,发现HSC70-1在叶片中上调表达。本研究结果为冬油菜抗旱育种提供了理论基础。     

基于Maxent模型的长林小蠹的全球及中国适生区预测

  目的  长林小蠹是一种重要的林木检疫性害虫，对智利、新西兰等多国松树造成严重危害，并随林木进口入侵我国山东，对我国林业安全造成威胁。根据长林小蠹的已知分布，对其全球和中国范围内的适生区范围进行准确预测，明确该虫在我国潜在的分布区范围，为相关部门提供理论参考，有助于采取科学高效的监测和防治措施，降低潜在的生态和经济损失。  方法  利用Maxent物种分布模型，通过筛选生物气候变量和优化模型参数构建拟合优度和复杂度综合表现最佳的模型，进而应用于长林小蠹在全球和中国范围内的适生区的预测。利用ArcGIS软件对预测结果进行可视化处理和面积统计，并利用模型的结果对影响长林小蠹定殖的主要环境因素进行分析。  结果  相较默认参数下的模型，参数优化后的模型精度明显提高，平均AUC值达到0.964 6。同时，模型预测结果显示:长林小蠹在全球的适生区主要位于欧洲、北美洲东部和西部沿海、亚洲东部、南美洲东南部、非洲最南端以及大洋洲的东南沿海。其中高度适生区、中度适生区和低度适生区的面积分别占比1.21%、1.92%和3.95%。中国范围内该虫的适生区主要位于中部和南部，其南界至中国台湾，北界至辽宁大连。其中高度适生区、中度适生区和低度适生区的面积分别占比0.28%、5.00%和13.43%。在所有生物环境变量中，贡献率最为显著的为最干季降水量、最冷月份的最低温度、温度季节性、最热月份的最高温度、年降水量。贡献率分别为37.9%、25.4%、12.7%、7.0%和6.6%。  结论  已有长林小蠹发生的区域外，美国东南部和西北部、阿根廷东部、巴西的南部和中国大部的适生区尚未有长林小蠹的捕获记录，被入侵风险较高。长林小蠹在中国的适生区主要以中度和低度适生区为主，几乎囊括了中国中部和南部所有的省份，其中，山东省和江苏省的沿海地带及其周边地带、中国西部局地和中国中南部局地的适生性相对较高。由此我们建议在国内开展长林小蠹的普查及防控工作，严防其扩散蔓延；同时加强入境口岸的各项检疫措施。