小麦耐热及热敏感基因型在高温胁迫下膜透性及膜脂组分的差异

高温逆境下,植物膜透性的增加导致细胞代谢紊乱并诱导热激基因表达.脂肪酸是构成生物膜的主要物质,饱和脂肪酸的含量及饱和程度高,有利于保持膜在高温时的流动性和稳定性.本研究利用小麦(Triticum aestivum)耐热基因型TAM107和热敏感基因型中国春(CS)为对象,研究了高温胁迫对膜透性、叶绿素荧光参数Fv/Fm、膜脂组分及其相关脂肪酸去饱和酶基因(FAD7)表达的影响,结果表明,高温胁迫下,两基因型膜透性均增加,膜脂中的三烯脂肪酸含量下降,但TAM107变化幅度明显高于中国春,在脂肪酸水平上说明耐热小麦品种的膜系统较热敏感品种对高温逆境有较强的耐受性;中国春比TAM107中FAD7的表达对高温更加敏感,这直接影响了热胁迫前后膜脂中三烯脂肪酸含量的变化,在转录水平上说明了耐热小麦基因型较热敏感基因型对高温逆境有较强的耐受性.三烯脂肪酸含量在热胁迫前后的变化可作为一种新的耐热鉴定指标.     

普通小麦光合碳同化与产量性状杂种优势的关系

以按照NCII遗传交配设计配制的20个普通小麦杂交种及其亲本为材料,系统测定灌浆初期、中期和后期旗叶的6个光合碳同化相关性状,包括光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率、水分利用效率和原初光能转化效率,并与产量性状杂种优势进行相关分析。结果显示,杂种优势值因组合、性状和发育时期不同而差异很大。偏相关分析表明,光合碳同化性状与穗长和有效穗数杂种优势之间没有相关性,但与其他产量性状杂种优势之间存在显著的相关关系,特别是在作物籽粒产量形成最为关键的灌浆中期,光合速率、胞间CO₂浓度、水分利用效率和原初光能转化效率与穗粒数、千粒重、单株产量和主茎穗产量等性状的杂种优势呈显著或极显著正相关,说明较高的光合能力及水分利用效率可能是小麦产量杂种优势形成的重要生理基础之一。     

小麦茉莉酸诱导蛋白基因TaJIP的克隆和功能鉴定

为探讨高温影响小麦品质和产量的主要非生物胁迫因素,从小麦(Triticum aestivum)中克隆了1个受热胁迫诱导的茉莉酸诱导蛋白基因,命名为TaJIP,该蛋白具有Dirigent和Jacalin-like 2个保守结构域。通过生物信息学分析发现TaJIP基因的启动子区域包含多种激素响应元件。采用荧光实时定量PCR的方法,分析TaJIP在转录水平的表达模式,发现TaJIP不仅受茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate,MeJA)的诱导,还受高温、干旱和高盐胁迫的诱导。通过农杆菌介导的方法将TaJIP超表达转化拟南芥并对其功能进行鉴定,发现TaJIP转基因株系高温胁迫后的成活率和下胚轴生长活力明显高于野生对照(Wild type,WT)。但是在含有甘露醇或NaCl的MS培养基中生长时,转基因株系的表型与WT基本没有差异。以上结果说明TaJIP基因可以提高植物对高温的适应性,但不能提高植物的耐盐和抗旱能力。     

小麦种质资源耐热性评价

【目的】利用热感指数作为耐热性鉴定指标,分别对冬、春小麦种质资源进行高通量耐热性鉴定,筛选耐热种质资源,为小麦耐热性育种提供材料基础。【方法】冬小麦材料采用延期播种、春小麦材料种植在温度有显著差异的地理环境下,人为致使小麦灌浆期遭遇高温胁迫。根据不同环境处理的千粒重值计算冬、春小麦各个材料的热感指数。依据热感指数,对来自中国不同小麦生态区和国外不同地区和组织的1 325份小麦种质资源,包括688份冬小麦和637份春小麦,分别进行耐热性评价。热感指数小于0.5为极耐热材料、大于等于0.5小于1为中等耐热材料、大于等于1小于1.5为中等热敏感材料、大于等于1.5为极敏感材料。【结果】冬小麦和春小麦热胁迫处理组灌浆期平均最高温度分别高于对照组1.91℃和7.09℃,且热胁迫处理组千粒重与对照组相比均有显著降低。根据热感指数分级评价结果,极耐热冬、春小麦材料31和48份,占供试材料的4.51%和7.54%;极敏感冬、春小麦材料19和58份,占供试材料的2.76%和9.11%;其余大多数材料为中间类型（中等耐热材料和中等热敏感材料）。从中国小麦生态区域的地理分布来看,来自南部麦区（西南冬麦区、青藏春冬麦区、长江中下游冬麦区）的冬小麦材料耐热性整体高于来自北部麦区（北部冬麦区、黄淮冬麦区）的冬小麦材料。对于春小麦,来自新疆春冬麦区的材料耐热性最强,平均热感指数为0.70,且其中88.00%的材料属于耐热材料（极耐热材料或中等耐热材料）;此外,来自国际干旱地区农业研究中心的春小麦平均热感指数为0.88,也表现出较强的耐热性。来自CIMMYT的人工合成六倍体材料耐热性最弱,平均HSI为1.18,其中69.58%的材料为热敏感材料（中等热敏感材料和极敏感材料）。【结论】采用延期播种或在高温的地理环境下种植能使小麦在灌浆期遭遇高温胁迫。以千粒重热感指数作为评价指标,对1 325份小麦种质资源进行高通量耐热性鉴定,综合考虑正常条件下的产量潜力和高温条件下的耐热性,筛选出优异耐热资源103份,可用于相应生态区小麦的耐热性遗传改良。     

不忘初心 砥砺前行 为乡村振兴做实事

<正>"天时人事日相催,冬至阳生春又来"。回顾2018年,是极不平凡的一年,是贯彻党的十九大精神的开局之年,是决胜全面建成小康社会、实施"十三五"规划承上启下的关键一年,也是中国改革开放40周年和中国农村改革开放40周年。回顾这一年走过的历程,我们在充满喜悦与艰辛的道路上,在上级主管     

小麦耐热相关转录因子基因TabZIP28的分离及功能分析

碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)是植物中广泛存在的一类转录因子,参与多种胁迫响应与生长发育过程.本研究从小麦(Triticum aestivum)中克隆到一个热胁迫诱导的bZIP家族转录因子基因TabZIP28 (GenBank登录号:KT753298.1),ORF长度为1 713 bp,编码570个氨基酸.生物信息学分析结果表明,TabZIP28与拟南芥bZIP家族转录因子中B亚组的3个基因Atb ZIP17、AtbZIP28和AtbZIP49归为一类.氨基酸序列比对结果表明,该蛋白具有bZIP和跨膜结构域(transmembrane domain,TMD)两个保守结构域以及规范的位点1蛋白酶(site 1 protease,S1P)剪切位点.对该基因起始密码子ATG上游1 699bp的序列进行顺式作用元件分析,发现该基因的启动子区域包含众多激素和逆境胁迫响应元件.通过qRT-PCR对该基因在逆境胁迫下的表达模式进行分析,结果表明,TabZIP28在热胁迫处理1h即上调表达且达到最大值;用20％PEG 6000模拟干旱环境处理小麦幼苗后,TabZIP28在处理6h达到最大值,并在12h时急剧下降;对5mmol/L H2O2处理响应比较缓慢,在处理12h才上调表达;该基因不受到二硫苏糖醇(dithiothreitol,DTT)处理的诱导表达.在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中过量表达TabZIP28基因,转基因株系在高温胁迫后的成活率和种子发芽率较野生型明显提高,说明该基因可能对植物的耐热性有贡献,可以作为耐热性育种的候选基因.