抗旱转基因小麦(Triticum aestivum L.) 的杂草性评价

【目的】全球转基因作物商业化迅猛发展,包括杂草化在内的一系列生态风险评估和研究尤为重要。文章中系统评价抗旱转基因小麦MGX-L大面积推广种植可能带来的演化为杂草的生态风险,为转基因抗旱小麦的环境安全评价标准制定提供科学依据。【方法】通过比较荒地和栽培地上抗旱转基因小麦、受体小麦和当地常规品种的农艺性状,评价转基因小麦的生存竞争能力;并比较荒地上生存的转基因小麦与受体的繁殖系数,评价转基因小麦群体在野外的生存能力。比较转基因小麦和受体品种的自生苗比率、种子落粒性、及深埋和浅埋地下种子萌发情况,评价转基因小麦的自然延续能力。比较转基因小麦和受体品种的花粉活力、花粉大小和花粉育性,评价转基因小麦的自然繁育能力。综合分析以上各项评价结果,评价抗旱转基因小麦演变为杂草的可能性。【结果】转基因小麦在栽培地上种植,其株高、总穗数和穗粒数与受体品种相比,没有显著差异,而转基因小麦的产量、千粒重显著高于受体品种。但和其他非转基因当地主栽小麦品种相比,或没有显著差异,或低于其他非转基因小麦品种,因此,转基因小麦与其非转基因小麦对照相似,在栽培地种植没有更强的生存竞争能力。在荒地环境下,转基因小麦生存竞争能力和受体品种没有显著差异。在荒地上种植且成熟的转基因小麦,单位面积内收获的总籽粒数少于上一年种下的种子粒数,其繁殖系数低于1。转基因小麦群体不可能在野外环境中自然维持下去。转基因小麦种子的落粒性和产生自生苗比率与受体品种相比没有显著差异。深埋20 cm以下土层的转基因小麦和受体品种的种子全部腐烂;浅埋3 cm土层的转基因小麦和受体品种的种子或者腐烂或者出苗,没有发现未萌发且保存完好能够保持活力继续发芽的种子,二者的种子腐烂或出苗的比率没有显著差异,说明转基因小麦和受体品种种子的延续能力低且无显著差异。【结论】转基因抗旱小麦MGX-L与其受体对照品种济麦22及其他非转基因当地主栽品种相似,耐旱性状的引入不会增加小麦的杂草化潜势。     

藜麦耐盐机制研究进展

藜麦是一种兼性盐生植物,多数品种具有较高耐盐性,有些品种甚至可以耐受海水一样高的盐胁迫。藜麦的耐盐性及耐盐机理已得到广泛研究。综述了藜麦耐盐机制相关研究进展,藜麦耐盐关键特点包括:Na+的木质部装载和液泡区隔化、耐受高活性氧、较好的K+保持,气孔发育的有效控制等,并讨论了藜麦在盐渍土壤上的利用潜力,以期为藜麦的推广应用、盐碱地改良及植物耐盐机理研究提供理论基础。     

过表达谷子SiANT1对水稻耐盐性的影响

【目的】高盐胁迫是影响作物产量的主要因素之一,谷子(Setaria italica L.)具有耐逆性强的特点,从谷子中筛选耐盐基因对于利用基因工程的手段培育耐盐作物新品种具有重要意义。【方法】分析谷子AP2/ERF类转录因子类基因SiANT1在豫谷一号幼苗期在高盐、低氮、PEG模拟干旱处理条件下的表达模式;进而利用农杆菌转化法将SiANT1转入模式作物水稻品种Kitaake;分别用0.9%盐水和自来水浸泡过表达SiANT1水稻和野生型Kitaake的种子,观察其萌芽期的表型并统计发芽率;用含0.9%Na Cl的Hogland营养液室内处理水稻幼苗10 d,65℃烘48 h之后称量干重;同时将其种植在大田,在水稻孕穗前用0.9%盐水灌溉一次,统计成熟后过表达SiANT1水稻各株系和野生型的单株籽粒重、株高、单株分蘖数,对其耐盐性进行评价;利用定量Real time-PCR方法,验证分析转基因水稻株系中SiANT1及其可能的下游基因的相对表达情况。【结果】谷子SiANT1蛋白(XP004985124.1,SiANT1)属于AP2亚族,与高粱(XP021318293.1,Sb ANT1)和玉米(XP008658933.1,Zm AP2)亲缘关系较近;豫谷一号中SiANT1的表达受高盐胁迫(100 mmol·L-1 Na Cl)诱导;将SiANT1和LP0471118-Bar-ubi-EDLL载体连接,利用农杆菌转化法将SiANT1转入到水稻基因组中,筛选得阳性T0植株,繁殖两代得T3代种子;自来水浸泡下,过表达SiANT1水稻种子萌发率和野生型相差不大,萌芽率为90%以上;0.9%盐水浸泡下,过表达SiANT1水稻种子萌发明显受到抑制,与野生型相比,过表达SiANT1水稻种子露白推迟,但最终(处理120 h)萌芽率达到80%以上;室内水稻苗期用0.9%Na Cl处理后,过表达SiANT1水稻的单株干重较受体Kitaake增重14.11%—37.42%,在1%水平上呈显著差异;大田水稻成熟后过表达SiANT1株系单株籽粒重较受体Kitaake增产56.12%—76.58%,在5%水平上呈显著差异,单株分蘖数增多、株高增加,但与野生型无显著差异;半定量RT-PCR分析表明,过表达SiANT1的3个水稻株系都在RNA水平上表达SiANT1;定量Real time-PCR结果表明,过表达SiANT1的3个水稻株系间SiANT1的相对表达量有所差异,但较受体而言,都极显著增加,并且其内源耐盐相关基因Os SOS1和Os ZFP182的相对表达量分别较受体提高1.1—1.7倍和1.6—2.3倍。【结论】Os SOS1和Os ZFP182是耐盐相关基因已被证实,SiANT1具有一定的耐盐性,过表达SiANT1水稻可能是通过增加下游基因Os SOS1和Os ZFP182的表达从而提高耐盐性。     

盐胁迫下不同抗性野生大豆(Glycine soja)生理生化性状比较分析

盐胁迫严重影响植物的生长发育,野生大豆与栽培大豆相比具有更广泛的区域多样性、遗传多样性、环境适应性等优异特征,可能蕴藏着丰富的耐盐基因。以高度耐盐野生大豆资源ST-335和盐敏感资源SS-736为材料,比较了二者在盐胁迫下的生理生化特性;并通过在大豆发状根中过表达离子转运相关基因,分析了这些基因对大豆复合体耐盐性的影响。结果表明:盐胁迫条件下,与盐敏感品种SS-736相比,耐盐品种ST-335的可溶性糖含量高;SOD、POD和CAT活性高;Na~+/K~+低;且KOR、NHX和NSCC基因表达量低,而SKOR和SOS1基因表达量高。在大豆发状根中过表达SKOR和SOS1基因,提高了大豆复合体的耐盐能力;而过表达NSCC基因,提高了大豆复合体对高盐胁迫的敏感性。说明ST-335与SS-736相比具有较高的抗氧化能力并能较好的维持植物体内Na~+、K~+的平衡,综合解析了不同抗性野生大豆资源应对高盐胁迫的机理,为野生大豆耐盐资源筛选及耐盐机理解析提供了理论基础。     

小麦品种阿勃的五个缺体系在两个生长阶段的叶蛋白差异

识别、定位小麦叶蛋白并解析小麦叶蛋白的基因组行为特征,是小麦叶蛋白质组学基础研究的一个重要方面。本研究采用高通量蛋白分析及质谱分析和生物信息学等技术,分析了普通小麦品种阿勃整倍体与其5个缺体系的黄化苗阶段叶片（E）和抽穗期叶片（H）的叶蛋白表达差异。阿勃整倍体E中重复检测到630个蛋白,阿勃整倍体H中重复检测到520个蛋白,其中514个蛋白为E和H共有,116个蛋白仅E有,6个蛋白（862,756.1,759,A56.2,458.3,249）仅H有。同时发现,染色体1A、1B、6A、6B和6D在H期影响68个叶蛋白的表达,在E期影响38个叶蛋白的表达。值得特别强调的是,叶蛋白A56.1,一个推测的逆转座子蛋白,在1A缺体系或6A缺体系的E和H期中都完全缺失,而叶蛋白756.1,一个推测的依ATP的DNA螺旋酶II 70 kD亚基,在1A缺体系或1B缺体系或6A缺体系的H期中都完全缺失。     

小麦种质资源苗期耐盐性鉴定评价

土壤盐渍化是影响小麦生长的重要非生物胁迫之一,筛选培育耐盐小麦种质资源对开展盐碱地综合利用具有重要意义。本研究以19份杂交小麦和2份常规品种为试验材料,以蛭石为培养基质,设置NaCl含量分别为0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%的6个处理,从播种时开始盐胁迫处理,分析测定生长相关的11项指标。采用多元统计分析方法对小麦种质资源进行苗期耐盐性评价,结果表明,在1.2%盐处理下,小麦种质资源大多数指标的耐盐系数四分位差最大,因此,1.2%盐被认为是耐盐鉴定最适浓度;利用主成分分析方法可将11项调查指标的耐盐系数简化为3个主成分;通过主成分贡献率和隶属函数分析进一步将3个主成分值简化成综合评价指标D值;根据D值利用聚类分析将21份小麦种质资源划分为5类,对应高耐、耐盐、中耐、敏感和高敏5个耐盐级别,苗期耐盐鉴定表明13份杂交小麦的综合评价D值高于捷麦19与济麦22;结合逐步回归分析获得11个调查指标耐盐系数与D值的最优回归方程:D=–0.743+0.779×PLL+0.372×TNL+1.273×PH+0.336×PLC+0.279×RL+0.558×RDW,由此回归方程可知...     

小麦近缘种芽期和苗期的耐盐性鉴定与评价

【目的】鉴定与评价小麦近缘种芽期和苗期的耐盐性。【方法】选用38份(含对照)小麦近缘材料，设芽期、苗期盐胁迫处理，鉴定与评价适宜的芽期和苗期耐盐性NaCl浓度，分析小麦近材料芽期、苗期耐盐性鉴定的NaCl溶液浓度分别为1.2%和1.5%。【结果】获得芽期高耐盐材料21份(占55.2%),耐盐材料8份(占21%),中耐盐材料3份(占7.8%),敏感材料4份(占10.5%),高敏材料2份(占5.2%);苗期耐盐材料7份(占18.4%),中耐盐材料17份(占44.7%),敏感材料12份(占31.5%),高敏材料2份(5.2%);成活率与成苗率均为100%的材料有2份。耐盐材料有7份，敏感材料有4份，成活率与成苗率100%的材料有2份。【结论】不同耐盐类型的材料在芽期和苗期耐盐性不一致，部分材料没有可比性，差异较大。