亚麻萌发期耐盐鉴定体系优化及150份种质耐盐性综合评价

【目的】 优化亚麻萌发期耐盐鉴定体系并综合评价种质资源耐盐性,为亚麻种质资源耐盐性评价及耐盐品种培育奠定基础。【方法】 选用芽长、根长和发芽率作为亚麻萌发期耐盐性鉴定的表型性状。利用13个NaCl浓度梯度胁迫处理30份亚麻种质,分析不同指标变化确定胁迫浓度。用确定的浓度对150份亚麻种质进行胁迫,分别统计相对芽长、相对根长和相对发芽率,利用隶属函数法对供试亚麻萌发期耐盐性进行综合评价,结合聚类分析划分耐盐等级。【结果】 以相对芽长或相对根长为指标时适宜的NaCl胁迫浓度为100 mmol/L,以相对发芽率为指标时适宜的NaCl胁迫浓度为220 mmol/L;150份亚麻种质分划为5个耐盐等级:高耐3份、耐盐36份、中耐67份、敏感33份、高敏11份;油用亚麻亚群中各指标均显著高于纤维亚麻和兼用亚麻。【结论】 不同耐盐指标的最适筛选浓度不同。筛选出的3份高耐亚麻种质可用于亚麻耐盐育种及后续研究。油用亚麻相比兼用和纤用亚麻更耐盐。     

5种细胞质雄性不育小麦败育的生物学特性及育性恢复

为了解不同类型异质雄性不育小麦的易恢性差异和不同恢复系的恢复力差异,采用特异性分子标记及醇溶蛋白的A-PAGE检测方法对5种类型同核异质不育系（K706A、Va706A、Ju706A、C6706A、U706A,分别为K、Va、Ju、C6和U型）、保持系（706B）及恢复系（6521-2、LK783、1321、223原-9、9023晚、X 197、宿7078、宿968、中国春、WM5-5）进行1B/1R类型鉴定,同时对不同杂交组合F₁（不育系/恢复系）的自交结实率进行异地（杨凌和三原）分析。结果表明,Va706A、Ju706A、C6706A、U706A、706B为 1BL/1RS易位纯合体,宿968、宿7078、LK783 、1321、6521-2、WM5-5、X197、223原-9为非1BL/1RS易位材料,K706A、9023晚为1BL/1RS易位杂合体。5种细胞质雄性不育系中,K型的易恢性最好,Ju型和U型居中,C6型恢复能力最差。10个恢复系中,LK783和中国春在三原和杨凌恢复度均较高,宿968的恢复能力最弱,但LK783的变异幅度较大,中国春的变异幅度较小,说明中国春恢复能力好且稳定。此外,不育系与恢复系间存在明显的互作关系。     

T型细胞质雄性不育小麦T763A的败育特点及育性恢复

为了明确T型细胞质雄性不育小麦T763A败育的形态特征和细胞学特点及对T763A恢复系的选用提供依据,以不育系T763A,保持系763B,恢复系Tm3315B、Tm504B和TP731B为供试材料,进行外部形态特征观察和花粉粒制片(醋酸洋红、I2-KI和DAPI);并以中国春和黑麦为对照试材,对所有供试材料进行核型鉴定。结果表明:T763A败育类型为典败和圆败,成熟花粉粒皱缩无规则,内含物少,花粉败育,败育主要发生在单核晚期到二核期;所有供试材料均为非1B/1R类型;3个恢复系(Tm3315B、Tm504B和TP731B)恢复能力均较强,其中以Tm504B对T763A的恢复能力相对最好,这可能与T763A的胞质类型及与恢复系所含的恢复基因数量有关。     

亚麻籽蛋白质、亚麻酸和木酚素含量近红外预测模型建立与应用

为优化油用亚麻营养品质检测方法,提高育种效率,利用无损近红外光谱分析法定量分析亚麻籽粒蛋白 质、亚麻酸和木酚素含量,初步探讨蛋白质、亚麻酸和木酚素含量相关性。以具有代表性的200份亚麻籽为研究对 象,采集近红外光谱,使用偏最小二乘法和净分析信号光谱预处理建立了蛋白质、亚麻酸和木酚素含量近红外模 型。结果表明：亚麻籽蛋白质、亚麻酸和木酚素含量建模标准偏差分别为0.7526、0.5943和0.1483;建模相关系数分 别为0.9784、0.9969和0.9943;预测平均偏差分别为-0.2441、1.2271和0.0521;预测标准偏差分别为2.7896、8.2459 和1.0163;外部检验相关系数分别为0.9207、0.8885和0.9659;200份亚麻种质蛋白质、亚麻酸和木酚素含量符合正 态性检验;相同环境木酚素与亚麻酸含量均呈现正相关、木酚素与蛋白质含量均呈现负相关、亚麻酸与蛋白质含量 呈现负相关。使用模型,从863份亚麻种质资源库中筛选出亚麻酸70%以上种质12份,蛋白质含量低于10%以下 种质8个,木酚素含量高于10%种质11份。本研究将为亚麻重要品质性状改良提供技术和材料。     

国外引进亚麻种质资源遗传多样性分析

【目的】 分析国外引进亚麻种质资源遗传多样性,为栽培亚麻育种亲本选择和种质创新提供依据。【方法】 以144份亚麻种质为材料,利用24个农艺性状对种质资源进行遗传多样性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析。【结果】 144份材料13个质量性状和11个数量性状的遗传多样性指数变幅在0.37～1.20和1.97～2.09,平均为0.83和2.03,表现为较高的遗传多样性。引进亚麻种质资源数量性状变异系数在6.22%～40.74％,其中蒴果数、千粒重、工艺长度的变异系数均较高,这些产量相关性状在亚麻育种中有较大的选择空间。各农艺性状相关性分析中,“高度因子”与“分枝因子”、“种子大小因子”呈显著负相关,株高与蒴果数未呈显著相关性,兼用亚麻株高、工艺长度、分枝数、蒴果数均较高从而对株高和蒴果数相关性造成干扰。9个主成分(PC1-PC9)解释约73.57%的表型变异,前2个主成分约占32.31%。PC1代表“油用亚麻特征性状因子”,PC2代表“纤用亚麻特征性状因子”。利用24个农艺性状将144份亚麻材料聚为纤用和油用两个群体。【结论】 国外引进亚麻种质资源具有较高的遗传多样性,形态学标记最先将纤用亚麻和油用亚麻区分开,亚麻驯化过程中产量相关性状受到主要选择。     

D~2型细胞质雄性不育小麦绒毡层细胞程序化死亡与活性氧代谢

【目的】D2型细胞质是细胞质雄性不育小麦(cytoplasmic male sterility,CMS)的重要胞质来源,深入研究其败育机理对小麦杂种优势利用具有重要价值。【方法】以3种同核异质D2型细胞质雄性不育小麦Va87B1-706A、C687B1-706A、Ju87B1-706A及其相应保持系706B为试材,通过体式显微镜和DAPI染色分别在四分体时期、单核早期、单核晚期、二核期和三核期观察小麦花药的外形和小孢子发育的形态;利用扫描电镜和KI-I2染色分析三核期花药外皮层、内皮层、乌氏体和花粉粒的表型及败育特点;采用石蜡切片和DNA ladder的技术观察不同发育时期D2型不育系和保持系小麦花药绒毡层细胞形态变化特征以及绒毡层细胞程序化死亡(programmed cell death,PCD)的过程;测定花药发育过程中活性氧(reactive oxygen species,ROS)的含量,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(hydrogen peroxidase,CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPX)的活性以及非酶物质还原型抗坏血酸(ascorbic acid,AsA)和谷胱甘肽(glutathione,GSH)的含量变化;同时利用RT-PCR技术对部分抗氧化酶相关基因的表达模式进行分析。【结果】与保持系706B比较,3种D2型细胞质雄性不育小麦在三核期均表现出外皮层表皮褶皱、乌氏体排列稀疏散乱以及小孢子皱缩、表皮粗糙和萌发孔闭合的不育特征,败育类型为典败和染败;自单核晚期开始3种不育小麦的小孢子发生紊乱;石蜡切片观察绒毡层细胞的变化,发现不育系均比保持系延迟一个时期在二核期发生解体,并于三核期完全降解;进一步检测细胞凋亡DNA小片段发现3种不育系花药绒毡层的DNA损伤均起始于单核晚期,绒毡层PCD比保持系延迟一个时期启动,并且优先细胞学表型检测到凋亡;生理指标测定和定量分析的结果说明绒毡层细胞的延迟凋亡和小孢子的结构异常与不育系花药内活性氧的过度积累、抗氧化酶活性的异常变化、非酶促抗氧化物质的严重下调以及部分抗氧化酶相关基因在两系花药中表达水平的严重差异密切相关。【结论】D2型细胞质雄性不育小麦败育的关键时期是单核晚期,绒毡层PCD的延迟启动诱导了活性氧的过量积累,进一步破坏了抗氧化防御系统的平衡,进而造成绒毡层细胞形态异常,最终导致D2型细胞质雄性不育小麦的败育。     

小麦K-CMS恢复系1BL/1RS和非1BL/1RS核型的鉴定及育性恢复基因的效应分析

为给K型小麦细胞质雄性不育系(K-CMS,本文简称K型不育系)的易恢性及恢复系的恢复度研究提供参考,以三个K型不育系及69份恢复系为材料,综合采用特异性分子标记及醇溶蛋白的A-PAGE检测方法对恢复系进行1BL/1RS核型鉴定,并初步推断恢复系恢复基因的遗传组成及其效应。结果表明,69份恢复系材料中,有65份属于非1BL/1RS类型(占94.2%),4份属于1BL/1RS类型(占5.8%);三个K型不育系的易恢性强弱依次为KTM3315A、KTP3315A、K3315A,且三个不育系间无显著差异。各恢复系间的恢复力表现出较大差异,其中恢复系KR8-1-2的恢复能力较强且稳定。初步推测K型不育系的育性恢复主效基因多位于1BS染色体上,恢复基因Rfv1效应约为60%,恢复基因Rfv2的效应约为10%。     

作物旱后复水补偿效应产生的源-库-流的响应及机制

[目的]作物在生长过程,尤其在干旱半干旱地区,时常经受干旱和复水(降雨或灌溉)过程。干旱胁迫下作物的生长发育受到抑制,产量降低;同时,经过干旱胁迫后作物对干旱胁迫的耐受性有所提高;而干旱胁迫后复水,为了弥补作物干旱期间的损失,作物往往表现出补偿性生长,在产量上产生补偿甚至超补偿效应。作物旱后复水补偿效应是作物对干旱胁迫的积极响应与复水后补偿性生长的共同结果,在旱区作物生产中合理利用旱后复水补偿效应可以有效提升作物产量和水分利用效率。[方法]“源库”关系被广泛用来解释作物产量的形成过程,调控源库关系也是提高作物产量的重要途径。旱后复水补偿效应的产生与作物“源—库—流”响应关系密切。[结果]基于当前的研究进展,从“源库”关系总结作物旱后复水补偿作用产生的机制。在干旱胁迫过程中,源端表现为气孔关闭、光合降低、可溶性碳水化合物累积增加,而库端表现为库活性增加。复水后补偿效应产生过程中,在源端气孔打开、光合恢复、短时间内甚至高于干旱胁迫前,同时源端(叶片)可溶性碳水化合物代谢增强,促进作物光合作用,碳水化合物的合成能力提高;在库端(籽粒)库活性维持较高水平,同化物卸载和累积速度加快;同时流中同化...