Gateway技术快速构建百合双价抗病毒RNAi表达载体

为获得适合转化百合的双价RNAi表达载体,以感病百合叶片的总RNA为模板,分别扩增400 bp左右的LSV和LMoV CP基因。通过重叠延伸PCR技术获得长约800 bp的LSV-LMoV融合基因。利用Gateway技术,通过BP反应及LR反应将LSV-LMoV融合基因克隆到双元载体pH7GWIWG2(Ⅱ),成功构建了含两种病毒基因的RNAi表达载体pH7GWIWG2(Ⅱ)-LSV-LMoV。将构建好的双价表达载体导入农杆菌EHA105,PCR和测序表明所构建的载体及获得的工程菌与预期的完全一致。     

小麦TaBG的克隆及其在花药开裂中的潜在功能

【目的】β-葡萄糖苷酶（4-β-D-glueosidase,BG）是一种水解酶,可以从糖聚合物或寡聚糖中水解糖苷键释放出非还原性糖基,对控制花药开裂具有重要作用。小麦光温敏雄性不育系BS366在不育环境下花药不开裂,在可育环境下花药开裂或不完全开裂。从BS366中克隆TaBG,分析其在花药开裂中的潜在功能,为进一步解析小麦光温敏雄性不育系花药开裂异常的分子机理提供理论基础。【方法】以不育系BS366花药的cDNA为模板,克隆TaBG;利用生物信息学软件对TaBG及其蛋白结构进行预测,构建系统进化树、预测互作蛋白并对TaBG进行上游启动子元件以及互作miRNA预测;构建TaBG-16318hGFP载体,观察其在小麦原生质体中的亚细胞定位;使用实时荧光定量PCR（qPCR）方法测定TaBG在不育环境、可育环境下不同发育时期花药中的表达量,以及MeJA处理下TaBG及与其互作的tae-miR395a在花药和颖壳中的表达模式。【结果】TaBG属于糖基水解酶超家族基因,全长为1 473 bp,编码490个氨基酸,蛋白理论等电点为8.12,属于不稳定的亲水性蛋白。通过miRNA互作预测,发现TaBG可能受miR169、miR395a等抗逆性相关的miRNA调控。通过蛋白互作预测,发现TaBG可能与氧化还原酶（glucose-methanol-choline oxidoreductase,GMC）、内切葡聚糖酶（endoglucanase,EG）等蛋白互作。TaBG定位于小麦原生质体的液泡中。qPCR结果表明,TaBG在花药发育双室期（stage13)、花药开裂时期（stage14）和衰退期（stage15）中的表达量呈现先升高后下降的趋势。在花药开裂时期表达量最高,并且在不开裂花药中的表达量是正常开裂花药的2.8倍。经MeJA处理后,花药和颖壳中的TaBG均呈下调表达,tae-miR395a表达模式与其相反。【结论】TaBG可能受miR169、miR395a等抗逆相关miRNA的调控,参与花药开裂调控。由于TaBG表达量的升高,增加了不育环境下花药中可溶性糖的含量,进而增加花药中的渗透势,从而减缓花药开裂时的脱水活动,导致花药不开裂。     

F型小麦雄性不育系恢复性研究

F型小麦雄性不育系（FA）是我国近年来发现的新型普通小麦细胞质雄性不育系,该不育系通过小麦品种间近缘杂交获得,具有良好的不育性和恢复性。为了解FA的生态适应性,本研究通过FA与116份恢复性材料进行组合配制,在北京和河南南阳两个试验区进行种植,筛选高恢复性材料和强优势组合。研究发现,FA的花粉粒在两地都表现为瘦小、空瘪,花药成熟后不能完全开裂,主要通过开颖授粉,且在南阳种植的植株花粉碘染率低于北京。通过对FA杂交组合结实率的分析,在北京和南阳分别筛选出结实率大于90%的高恢复性组合72个和25个,分别占比62.07%和21.55%;进一步筛选出北京和南阳两地结实率均大于90%的高恢复性组合22个,占比18.97%,说明FA具有较好的恢复性。比较FA和杂交组合F₁代在北京及南阳两地的结实率,发现在南阳结实率小于5%的低恢复性杂交组合12个,且这些组合在北京的结实率显著高于南阳,推测FA及部分FA的杂交组合具有一定的光温敏特性。将FA与小麦光温敏核雄性不育系BS366具有相同父本的20个组合进行比较,发现FA与BS366的恢复源存在差异,其育性恢复机制存在一定差异。     

模拟根层障碍条件下不同深度玉米根系与产量的关系研究

在池栽条件下采用模拟根层障碍的方法,研究不同深度根系与玉米生长和产量的关系。结果表明,根层阻隔显著降低玉米根系的生物量、总根长和根表面积,各处理光合生产能力和子粒产量显著低于无阻隔(对照);随着阻隔层的下移,根系和冠层各指标和产量受到的影响逐渐变小,0~20、21~40、41~60、61~80、80 cm以下各层根系对产量的相对贡献率分别为52%、11%、7%、12%、19%。20 cm耕层以下根系对产量的贡献达48%,其中60cm以下土层内根系对产量的贡献达31%,说明深层根系虽然生物量占总生物量比例很小,但其在花粒期对深层水肥的吸收利用对产量形成具有重要作用。     

小麦TaPIP1基因克隆及其在花药开裂中潜在功能分析

二系杂交小麦育种是小麦产量提高的重要途径之一。光温敏雄性不育小麦生殖生长过程中花药的发育及开裂情况直接影响杂交小麦的制种效率和产量。植物花药的开裂与脱水活动紧密相关。水通道蛋白(aquaporins,AQPs)是高效转运水分及特异小分子的膜内在蛋白,其中质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic proteins,PIPs)在水分的吸收与外排中发挥着重要作用。为进一步了解水通道蛋白在小麦光温敏核雄性不育系花药开裂中的作用提供理论基础。本研究以不育系BS366花药的cDNA为模板,克隆获得了TaPIP1基因。利用生物信息学软件对TaPIP1进行分析,该基因包含一个879 bp的开放阅读框,编码292个氨基酸。TaPIP1的启动子区存在赤霉素、脱落酸、茉莉酸和光等响应元件。TaPIP1属于MIP超家族,具有典型的NPA保守结构域,亚细胞定位于细胞质膜与核膜上。miRNA互作预测发现TaPIP1受tae-miR1131与tae-miR408的剪切抑制,表明TaPIP1可能和与植物的抗氧化能力相关。通过蛋白互作预测及qPCR实验,表明TaPIP1可与热激蛋白(heat s...     

杂交小麦抗坏血酸过氧化物酶基因克隆及其在种子老化中的潜在功能分析

以BS型二系杂交小麦BS1453/11GF5135及其BS1453(母本)、11GF5135(父本)的种子为材料,在BS1453/11GF5135中通过同源克隆获得抗坏血酸过氧化物酶基因TaAPX。该基因包含一个832 bp的ORF,共编码277个氨基酸。通过进一步生信分析预测miRNA与TaAPX基因的互作关系,发现TaAPX基因可能受miR396等抗逆及种子活力相关miRNAs的调控。另外通过蛋白互作预测分析,发现APX蛋白主要与氧化还原相关的酶互作反应。通过对不同老化时间的父母本及杂交种的胚进行qPCR及酶活性分析,发现TaAPX基因在杂交种及亲本中的表达趋势是先被诱导上调表达,后下调表达,但杂交种子内TaAPX基因的表达量在第7天才开始下降,而亲本种子内TaAPX基因的表达量在第5天开始下降,且miR396与TaAPX互为拮抗作用。随着老化时间的延长,亲本种子内APX酶活性表现为下降趋势,杂交种子内APX酶活性在第3天呈短暂下降趋势,随后上升,第9天开始下降,表明在老化条件下杂交种子内APX酶清除体内过氧化物的能力高于亲本,即杂交种抗老化能力高于其父母本,且TaAPX基因对种子活力的调控是一个复杂的多因素参与的调控过程。本研究为进一步研究BS型杂交小麦种子活力的分子调控机理奠定了一定的基础。     

F型小麦雄性不育系育性的遗传分析

F型不育系（FA）是我国近年来新选育的普通小麦细胞质的CMS型不育系,为确定FA育性基因的遗传模型,采用植物数量性状主基因+多基因遗传模型的5世代联合分析方法,以FA/临汾3158、FA/冬81、FA/HB-7三个杂交组合的P₁、P₂、F₁、F₂群体和FA/HB-7的F_2:3群体为试材,分析了FA育性的遗传特性和遗传效应。结果表明,FA育性受2对加性-显性-上位性主基因和加性-显性多对微效基因共同控制,基因互作效应明显。三个F₂群体结实率的主基因遗传率为50.58%~71.77%,多基因遗传率为0~45.58%,环境遗传效应值为3.84%~44.12%;三个F₂群体结实小穗率的主基因遗传率为52.35%~66.36%,多基因遗传率为0~17.77%,环境遗传效应值为25.70%~47.65%。FA/HB-7的F_2:3群体育性在北京、南阳两地的主基因遗传率相差较大,北京、南阳结实率和结实小穗率的主基因遗传率分别为7.50%和5.45%、90.89%和77.83%,多基因遗传率均为0.00%。FA育性以主基因遗传为主,但环境对性状的影响较大,推测FA育性可能具有一定的环境诱导效应。研究结果为进一步改良和利用FA及其杂种优势利用奠定了基础。     

BS型小麦光温敏雄性不育系光合特性研究

为了解BS型小麦光温敏雄性不育系光合特性的差异,分析其光合特性的影响因子,以指导高光效不育系的选育,以6份BS型小麦光温敏不育系和常规品种京411为研究材料,于北京顺义(不育系繁殖区)和河南南阳(不育系制种区)分期播种,分析不同材料在抽穗期、开花期和花后30 d的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、叶绿素荧光参数(F_v/F_m)等光合特性指标的差异,以及不同区域不育系的P_n、T_r和结实率与播期、旗叶面积及株高的相关性。结果表明,不育系的P_n、G_s、T_r和F_v/F_m变化趋势均为抽穗期或开花期达到最高值,花后30 d降为最低值,而C_i的变化趋势为花后30 d达到最高值。P_n和T_r较高的材料为BS485,G_s和T_r较高的材料为BS366;P_n较低的材料为BS93,T_r较低的材料为BS1453和BS210。在北京顺义,P_n与结实率、G_s、T_r和F_v/F_m呈正相关,与旗叶面积呈负相关;T_r与播期、P_n和G_s呈正相关,与株高和F_v/F_m呈负相关;结实率与P_n呈正相关,与旗叶面积呈负相关。对P_n影响最主要的因子是播期和T_r,其次是结实率、F_v/F_m、G_s和旗叶面积;对T_r影响最主要的因子是播期、G_s和P_n,其次是株高和F_v/F_m;对结实率影响最主要的因子是P_n,其次是G_s和旗叶面积。在河南南阳,P_n和结实率与各因子相关性均不显著;T_r与播期和G_s呈正相关,与C_i呈负相关;对T_r影响最主要的因子是播期和G_s,其次是C_i。     

小麦雄性不育系BS366和FA-101的配合力及杂种优势分析

为探究BS型二系杂交小麦及F型三系杂交小麦亲本配合力和遗传率，以BS型不育系BS366和F型不育系FA-101以及16个恢复系为亲本，采用不完全双列杂交（NCII）模式分析了14个杂交组合的7个主要农艺性状的一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）及与杂种优势的关系。结果表明，影响BS366和FA-101组合产量的主要因素的顺序不一致； BS366/济麦12、BS366/凤麦24、BS366/07品151-80和FA-101/川麦21等4个组合的单株粒重超对照优势大于12%，且株高低于对照，绵阳35和凤麦24可作为优良父本使用；杂种优势超对照值与其父本GCA值、组合SCA值具有较高的相关性，且与GCA的相关性要大于与SCA的相关性，但父本GCA值与组合SCA值几乎无相关性； BS366和FA-101两个不育系各性状的一般配合力不同，而且具有相同父本的两组不育系组合的杂种优势趋势、规律以及特殊配合力效应值大多存在差异，因此利用BS和FA两种不育系选育杂交种的策略有所不同。     

小麦雄性不育系FA99-3和BS101的育性转换特性比较分析

为了给小麦新型细胞质雄性不育系FA99-3以及光温敏核雄性不育系BS101安全制种生态区的选择以及实际应用提供理论依据,以常规品种京411为对照材料,通过田间育性鉴定试验和人工气候箱光温调控试验,对FA99-3和BS101的育性转换特性进行了分析。结果表明,在河南南阳,FA99-3和BS101的不育度均达到99%以上,可以安全制种;FA99-3的安全制种播期为9月30日至10月10日,BS101的安全制种播期为9月30日至10月20日。在北京顺义,FA99-3的结实率为17.87%～38.06%,BS101的结实率为43.33%～63.11%,可以安全繁种;FA99-3的安全繁种播期为10月20日,BS101的安全繁种播期为9月30日至10月20日。FA99-3和BS101的光温敏感时期为药隔至单核期。FA99-3以温度敏感为主,在光照12h·d-1时,其温度转换阈值为12～14℃。BS101以光照敏感为主,在平均温度为12℃时,其光长转换阈值为12～14h·d-1;在光照12h·d-1时,其温度转换阈值为14～16℃,但其对温度的敏感程度较弱。FA99-3和BS101花粉粒碘染均以染败为主。