大麦条纹病原菌的RAPD遗传多样性分析及大麦亲本抗性评价

为了明确大麦条纹病菌-麦类核菌(Pyrenophora graminea)在甘肃省河西走廊地区不同地理位置的遗传差异性,并鉴定大麦亲本品种对其抗性,运用RAPD(Random Amplified Polymorphic DNA)技术,对甘肃农业大学农学院麦类实验室保存的20个采自河西不同地区的大麦条纹病菌株进行遗传多样性分析,采用"夹心法"对30种大麦亲本材料进行抗性评价。结果表明,在遗传相似系数(GS)为0.7166时可将20个麦类核菌(P.graminea)菌株划分为4类,菌株XTB和JT聚为一类,且这2个菌株的地理位置相隔较远,菌株YC和HYH各自单独为一类,剩余16个菌株聚为一类;20个供试菌株中,菌株QQ和SW、菌株HZ和QWC的遗传相似系数(Genetic Similarity,GS)均为0.936 5,遗传相似性最高,遗传距离值分别为0.052 3和0.045 5。菌株YC的遗传相似系数最小,为0.624 1,与其他菌株间的遗传距离范围是0.372 2～0.633 0,得出不同地理来源的麦类核菌菌株存在一定的遗传差异性;在供试菌株中,菌株CJZ和SW的地理位置接近,遗传距离小,而菌株SW和QWC,HZZ和SW,SSB和HZ之间的地理位置均相隔较远,但两两之间的遗传距离值均较小,得出菌株间地理位置的远近差异与遗传距离的大小无显著相关性。抗性鉴定结果显示,30份供试的大麦亲本品种对菌株QWC的抗病性差异较大,鉴定出6份高感大麦条纹病品种,19份感病品种,5份抗病品种,其中‘Isotta’的抗性最差,‘甘啤6号’抗性最好。综上所述,引起甘肃河西走廊地区大麦条纹病的病原菌群体存在较高遗传差异性,且其亲缘关系的远近与地理差异无明显相关性;鉴定大麦亲本抗性,得到抗感大麦品种组合‘甘啤6号’和‘Isotta’。     

不同春小麦品种耐低磷性评价及种质筛选

筛选磷高效作物是充分利用土壤磷素和减少磷肥施用量的重要手段。本研究以162份春小麦种质资源为材料,对其苗期的株高、总根长、根表面积等8个指标的耐低磷系数进行分析,采用隶属函数法综合评价春小麦苗期的耐低磷特性,初步筛选耐低磷材料,并进一步进行成株期的耐低磷特性鉴定,筛选出耐低磷材料和磷敏感材料,分析其在低磷下酸性磷酸酶的活性变化。结果表明,低磷胁迫下春小麦材料苗期和成株期的各性状均受到不同程度的影响,并随着胁迫程度的增加,小麦生长受抑制程度增强。通过主成分分析将苗期8个指标转化成4个综合指标(累计贡献率为82.60%),将成株期的10个指标转化为3个综合指标(累计贡献率为83.23%);采用隶属函数法计算耐低磷综合评价值(D)值,对D值进行聚类分析,将苗期的162份春小麦种质资源划分为耐低磷型(10份)、较耐低磷型(26份)、低磷较敏感型(91份)、低磷敏感型(35份)4类。选取耐低磷型材料(5份)和低磷敏感型材料(4份),进一步进行成株期鉴定,最终筛选1份耐低磷材料wp-35和1份磷敏感材料wp-119。通过分析其酸性磷酸酶活性,发现在低磷胁迫下春小麦根系和叶片中的酸性磷酸酶活性均升高,且耐低磷材料的酸性磷酸酶活性高于磷敏感材料。本研究结果可为解析春小麦耐低磷特性、培育耐低磷品种提供种质资源和理论依据。     

不同基因型大麦苗期对干旱胁迫的响应及HvPIPs基因表达特征分析

为研究不同基因型大麦苗期对干旱胁迫的响应,挖掘优质抗旱的大麦种质资源,以4份不同基因型大麦(2个高抗品种ZDM5430和ZDM5458,2个干旱敏感型品种7DCADA和IL-12)为材料,利用聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱条件,综合分析不同品种大麦的苗期抗旱性差异;并通过对不同品种根系进行PIPs实时定量分析,研究水通道蛋白AQPs基因与干旱胁迫之间的应答关系。结果表明,持续干旱胁迫会使大麦生长变缓,各处理苗长、根长、叶含水量和根含水量都呈下降趋势,其中,4个品种的大麦叶含水量在干旱胁迫14 d时下降最为显著,与对照相比,其降幅分别为29.14%、52.64%、21.67%和72.15%。干旱胁迫对大麦苗期干物质积累量和根冠比的影响较小,各处理间差异不显著;但持续干旱后,抗旱品种ZDM5430的根冠比呈上升趋势,在胁迫7、14、21 d时较CK分别增加了4.92%、42.86%和21.05%。随着胁迫时间的延长,大麦旗叶叶绿素含量和根系活力也呈下降趋势,其中ZDM5430和ZDM5458较对照组降幅较小,说明抗旱品种的形态指标、叶绿素含量及根系活力受干旱胁迫的影响较小。通过PIP...     

盐生草Actin基因片段的克隆及表达

根据藜科植物的肌动蛋白(Actin)基因编码区保守序列设计一对简并引物,提取盐生草(Halogeton glomeratus)叶片的总RNA,运用RT-PCR技术扩增出Actin基因的核心序列并连接到pMD19-T载体,阳性克隆经PCR检测后进行测序。序列分析表明,盐生草Actin基因核心序列长度为598bp,编码198个氨基酸,并在GenBank中注册,登录号为KF699314,由盐生草Actin基因推导的氨基酸序列与其他几种耐盐植物的同源性均在94%以上,具有高度的保守性。采用荧光定量RT-PCR技术分析其Actin基因在盐生草不同器官的表达情况,结果显示其表达量恒定无差异,表明克隆的Actin基因可作为盐生草内参基因来研究其相关耐盐基因的表达。     

盐生草HgNHX1基因在大麦株系中的功能验证

为了探讨盐和干旱环境胁迫对转盐生草液泡膜型Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因HgNHX1大麦幼苗生长及抗逆性生理指标的影响,以转HgNHX1基因大麦及野生型株系为材料,分析盐(150 mmol· L^-1 NaCl)和自然干旱环境下转基因大麦幼苗的生长特性及生理指标的变化。结果表明,在盐胁迫条件下,随着胁迫时间的延长,转基因株系中HgNHX1 基因相对表达量逐渐上升;干旱胁迫条件下,转基因株系中HgNHX1 基因相对表达量呈先上升后下降的趋势,在处理3 d时达到最高。且在胁迫处理的三个不同时间点,转基因株系的相对含水量和游离脯胺酸含量均高于野生型株系,而相对电导率和丙二醛含量均低于野生型株系。这些结果说明,转基因株系中HgNHX1基因能够应答盐和干旱胁迫,具有提高大麦耐盐、抗旱性的功能。     

甘肃省小麦条锈病主要流行小种的RAPD分析及Su11-4小种SCAR标记建立

本研究应用RAPD标记技术对甘肃省小麦条锈菌主要流行的8个生理小种进行多态性标记分析,旨在寻找小麦条锈菌不同生理小种的特异性标记,共选用220条10碱基随机引物进行筛选,其中有147条可得到稳定清晰的扩增条带。研究结果显示,通过使用147条引物对甘肃省流行的8个条锈菌的生理小种进行RAPD分析,发现各致病小种间遗传变异丰富,其中引物S301在条中33号中扩增得到约507bp的特异条带;引物S39在条中32扩增得到长度约183bp的特异条带;引物S36在Hybrid46-8扩增得到约510bp的特异条带;引物S2140在Su11-4扩增得到约317bp的特异条带。另外,本研究还对扩增得到的特异片段进行回收并进行测序分析,其中依据小麦条锈菌生理小种Su11-4特异条带的测序结果设计特异引物,成功将其转化为对Su11-4小种特异的SCAR标记,这对不同条锈菌生理小种的快速准确检测具有重要意义。     

播量和施肥对甘啤6号产量和品质的影响

为筛选出河西地区啤酒大麦高产优质栽培的适宜播量和施肥组合,以当地啤酒大麦主栽品种甘啤6号为材料,采用正交设计,研究了播量、氮肥、磷肥对该品种产量、籽粒品质及麦芽品质的影响。结果表明,播量、氮肥、磷肥组合对大麦产量、籽粒品质和麦芽品质影响显著。就产量而言,最佳播量为525 万粒·hm^-2,施氮最佳水平为180 kg·hm^-2,P₂O₅最佳水平为90 kg·hm^-2;对产量的影响表现为播量>氮肥>磷肥。播量在375万～525万粒·hm^-2范围内,籽粒蛋白质含量随播量的增加而下降,但播量达到600万粒·hm^-2时蛋白质含量又有所增加。籽粒蛋白质含量随着氮肥施用量的增加呈直线上升趋势,适量施磷可以在保证产量的同时,抑制蛋白质含量的增加;对蛋白含量的影响表现为氮肥>播量>磷肥,对千粒重的影响表现为播量>磷肥>氮肥。综合来看,在播量为525万粒·hm^-2、施氮量为120 kg·hm^-2、P₂O₅施用量为210 kg·hm^-2条件下,甘啤6号具有较高的籽粒产量和较低的蛋白质含量,且千粒重、整齐度和主要麦芽品质均达国家优级水平,因此该处理可作为河西地区甘啤6号实现高产优质的适宜播量与施肥组合。     

大麦遗传多样性及连锁不平衡分析

为了合理评价引进种质资源,为大麦基因发掘及育种组合配置提供依据,选用分布于全基因组的64个SSR标记,对221份大麦材料进行了基因型分析。共检测到192个等位变异,变幅为2~7个;基因频率变异范围为0.0090~0.9729,平均0.3333;全部位点的基因多样性变化范围在0.0528~0.7807,平均0.4813;多态性信息含量(PIC)变异范围在0.0514~0.7464,平均0.4113。供试材料间遗传相似系数变幅为0.4844~0.9792,平均0.7023。221份材料被划分成两大群7个亚群,国内地方品种与1份北京品种为一大群,国内育种品种与所有国外引进品种为另一群。遗传结构分析与聚类结果基本一致,两大类群间的遗传距离为0.3358,且第二大群多样性比第一大群丰富。2016个SSR位点成对组合中,不论共线性组合还是非共线性组合,都存在一定程度的连锁不平衡(LD)。D′统计概率(P<0.01)支持的LD成对位点830个,占全部位点组合的41.2%,D′平均值为0.4,整体LD水平较高。栽培品种的LD水平高于地方品种,且现代遗传改良的目标性状集中于2H、4H、6H和7H染色体。     

小麦-十倍体长穗偃麦草广谱抗锈易位系的鉴定及分析

【目的】从普通小麦与十倍体长穗偃麦草的杂交、回交后代中,获得对小麦条锈病流行混合小种具有广谱抗性的新种质。【方法】对普通小麦与十倍体长穗偃麦草的杂交、回交后代材料进行条锈病鉴定、农艺性状调查、分子细胞学和品质相关性状分析。【结果】这批材料在苗期普遍表现为轻度感病,但成株后则完全高抗或免疫,对8份材料进行了连续三年的人工接种鉴定,抗性表现十分稳定。对多种致病小种具有很好的抗性,根尖细胞染色体条数均稳定在42条,农艺性状良好。原位杂交分析显示这些材料中含有同一个易位片段,即在4DS末端有一来自长穗偃麦草St基因组的小片段易位,其中一个品系（GDR3）还携带一个未能准确定位的小片段易位,该材料对混合小种的抗性优于其它材料。推测这2个小片段易位上均含有新的抗条锈病基因。高分子量麦谷蛋白分析表明,这批材料均含有优质亚基14+15。【结论】与小麦相比,其野生近缘物种中可能含有更多的广谱抗性基因,是其在恶劣自然环境下生存的遗传基础,也为小麦抗病育种提供了新抗源。     

小麦-小黑麦抗条锈病杂交后代种质农艺性状及细胞分子遗传学分析

黑麦具有优良的遗传多样性,是改良小麦品质、产量和抗性的重要亲本之一,是丰富小麦种质资源的一条重要途径。在远缘杂交的基础上对16份普通小麦与小黑麦的杂交品系进行条锈病抗性鉴定、农艺性状分析、细胞分子遗传学鉴定及相关品质分析,并对可能导入小麦中的外源染色体(片段)进行了多方面定位。鉴定出9个小麦×小黑麦1BL/1RS易位系、1个代换系和2个1BL/1RS易位系/代换系;抗病鉴定结果表明9个杂交品系在苗期和成株期对条锈病均表现为高抗,可为小麦抗条锈病育种提供抗源;高分子量麦谷蛋白亚基组成分析显示16个品系中,HMW-GS组成类型以最常见的Null、7+8、2+12出现的频率最高,其中P174在16份材料中的综合得分最高,符合小麦种一级麦的标准;田间农艺性状和品质测定结果表明12个小麦品系的容重达到一级麦标准,赖氨酸含量的变化范围为2.8~4.4 g/kg。通过该结果以期鉴定出一批田间抗性优良和有价值的中间材料,为抗条锈病育种工作提供新的种质资源。