玉米磷素相关根系性状Meta-QTL及候选基因发掘

以玉米高密度遗传连锁图谱IBM2 2008 Neighbors为参考图谱,收集来自不同实验中的175个玉米磷素相关根系数量性状位点(QTL)信息,利用Biomercator 2.1软件,构建玉米磷相关根系QTL整合图谱。采用元分析技术,在10条染色体上发掘出26个与磷相关根系性状"一致性"QTL(MQTL),图距范围在0.8~14.3 c M之间,除第2、5、8号染色体外,其余染色体上均检测到2~4个MQTL。根据MQTL区间两端标记在玉米物理图谱Ref Gen_v2上的位置,将MQTL进行物理图谱定位,单个MQTL所在物理图谱上的图距范围在0.1~9.1 Mb。在MQTL 1、2、4、8、11、12、15、18、20、22中检测到15个与磷素吸收利用以及根系性状的候选基因。     

大豆种衣剂田间筛选试验

为了进一步推广大豆种衣剂,促进农民增产增收,借助5份种衣剂研究其对重茬大豆在植株生长发育、单株鲜重以及产量的影响。结果表明:利用亮盾(7.5mL)+锐胜(8.8mL)+FS(5.0mL)种衣剂处理的种子较对照可提高8.0%的出苗率,增加37.9%的单株鲜重、增加15.0%的株高,以及增加22%的产量,增产大豆476kg·hm~(-2)。     

关联分析在QTL定位中的应用

玉米的许多重要农艺和经济性状都是复杂多基因控制的数量性状。随着分子标记技术的发展,利用分子标记可以将数量性状位点(QTL)定位到染色体上。近年来出现的基于连锁不平衡(LD)原理的关联分析被广泛应用于玉米数量性状位点的定位上。介绍了关联分析的基本原理以及影响定位精度的主要因素。     

植物多功能调控因子SnRK2研究进展

蔗糖非发酵相关蛋白激酶2(sucrose non-fermenting 1-related protein kinase 2,SnRK2)是植物特有的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其主要通过磷酸化底物来调节下游基因表达及蛋白质活性。本文综述了蛋白激酶SnRK2的研究进展,包括其结构、分类、调控机制和生物学功能。SnRK2作为典型的多功能调节因子,不仅参与响应各种逆境胁迫,还参与调控植物生长发育。目前有关SnRK2的研究主要集中在ABA依赖信号通路,而对其在非ABA依赖信号通路中的研究很少,未来研究应该聚焦这一领域。SnRK2作用机理的全面解析对提高作物的抗逆性和改良产量性状都具有重要意义。     

普通小麦转录因子基因TaWRKY35的克隆及功能分析

【目的】非生物逆境是制约小麦生产的主要因素。WRKY转录因子是植物特有的转录因子家族,参与对多种非生物逆境胁迫的应答。普通小麦基因组中至少含有200个WRKY,目前仅对少数成员的功能进行了鉴定。通过克隆小麦WRKY转录因子TaWRKY35并揭示其功能,为改良小麦的抗逆性提供基因资源。【方法】利用小麦全长cDNA数据信息,从强抗旱小麦品种旱选10号中克隆逆境胁迫应答转录因子基因TaWRKY35;采用实时定量PCR技术,分析目标基因在不同发育时期、不同组织器官中的表达水平,以及在PEG-6000、NaCl、ABA和低温等逆境胁迫下的表达模式;构建目标基因与GFP融合的表达载体,转化小麦原生质体,以确定目标蛋白在细胞中的作用位置;构建TaWRKY35过表达载体,通过农杆菌介导的方法转化拟南芥,揭示目标基因的功能。【结果】TaWRKY35的开放阅读框全长1 134 bp,编码377个氨基酸的蛋白。TaWRKY35的N端有一个典型的WRKY结构域,C端有一个C2HC型的锌指结构域,属于WRKY家族第Ⅲ亚家族。测序发现Ta WRKY35编码区序列非常保守,在32份多态性较高的六倍体小麦材料中未检测到DNA多态性。TaWRKY35在小麦的不同发育时期、不同组织中均有表达,其中在幼苗根基部表达量最高,约为苗期叶片中表达量的26倍;其次为幼芽根基,约为苗期叶片中表达量的21倍;接下来依次为孕穗期茎节、孕穗期穗、芽期根、孕穗期根、苗期根、胚芽、孕穗期叶片,而在幼苗叶片中表达水平最低;同时在ABA、NaCl、PEG和低温胁迫条件下,小麦幼苗TaWRKY35的表达量均显著上升,表明TaWRKY35参与对4种逆境胁迫的应答,但在不同胁迫条件下表达模式差异显著,其中对盐胁迫最敏感。亚细胞定位发现,TaWRKY35特异定位在细胞核上,是典型的核定位蛋白。在高盐胁迫条件下,TaWRKY35过表达转基因拟南芥子叶白化率显著低于对照,Ta WRKY35过表达转基因拟南芥的细胞膜稳定性和幼苗存活率均显著高于野生型对照,表明Ta WRKY35能增强植物的耐盐性。【结论】Ta WRKY35编码蛋白含有WRKY和C2HC结构域,为WRKY家族第Ⅲ亚家族成员。TaWRKY35在小麦发育的不同时期、不同组织中均有表达,且受ABA、PEG、NaCl及低温等逆境胁迫诱导。过表达TaWRKY35能显著提高转基因拟南芥的耐盐性。     

种植密度和方式对油莎豆群体结构和产量的影响

为研究种植密度和方式对油莎豆光能利用率和产量的影响,于2017—2018年选取黑油莎1号为试验材料,采用裂区试验设计,以种植密度为主区,分别设置9万（A1）、11万（A2）和13万株·hm^-2（A3）;以种植方式为裂区,分别设置110 cm垄上三行（小行距30 cm）（B1）、65 cm垄上双行（小行距20 cm）（B2）和45 cm垄上单行（B3）。测定不同处理下油莎豆植株的生长指标、群体叶面积指数、透光率、叶绿素含量、叶片净光合速率、生物量和产量。结果表明,种植密度和种植方式对植株生长、叶片光合性能及块茎产量有显著影响。A1密度下,群体叶面积指数在块茎生长后期达到最大值;而A2、A3密度下,在块茎生长中期已达最大值。A1、A2、A3密度下,冠层和下部叶片的叶绿素含量分别在块茎生长后期、生长中期和形成期达到最大值。块茎生长中期,A2B1处理冠层和下部叶片平均叶绿素含量和叶片净光合速率均最高。同一种植模式下,不同种植密度处理的群体产量表现为A2>A3>A1,且处理间差异显著。结合种植模式,即A2B1处理的群体产量最高,为7 469.81 kg·hm^-2。综上所述,合理密度结合宽窄行种植,是实现作物群体结构优化并提高产量的重要途径,为进一步挖掘寒地油莎豆产量潜力提供理论依据。     

种植密度和方式对油莎豆块茎生长期光合特性和产量的影响

作物产量与群体结构密切相关。为合理配置群体结构,提高油莎豆光能利用率并最终提高产量,研究不同群体结构对油莎豆块茎生长阶段光合特性和产量的影响,以进一步挖掘黑龙江省中西部地区油莎豆产量潜能。2018年以黑油莎2号为材料,采用三因素大田裂裂区试验设计,主区为种植密度,分别为90 000株/hm²（A1）、110 000株/hm²（A2）、130 000株/hm²（A3）;裂区为种植方式,分别为110 cm垄上三行（小行距30 cm）（B1）,65 cm垄上双行（小行距20 cm）（B2）,45 cm垄上单行（B3）;裂裂区为留苗方式,分别为矩形留苗（C1）,三角留苗（C2）,共18种处理,3次重复。通过测定群体光合速率（CAP）、叶绿素a+b（Chla+b）含量及荧光参数（Fv/Fm和qP）,研究不同处理对油莎豆块茎生长阶段群体光合特性和产量形成的影响。结果发现：油莎豆块茎形成期,群体光合速率随着种植密度的增加而增大,3种密度处理间差异显著（P<0.05）;块茎增长期和成熟期,群体光合速率随着种植密度的增加呈先增后降的趋势。随着种植密度的增加,油莎豆块茎形成后0 d,冠层和下部叶片叶绿素a+b含量、最大光能转化率Fv/Fm、光化学猝灭系数qP均呈逐渐增加趋势;块茎形成后25~75 d,冠层和下部叶片叶绿素a+b含量、最大光能转化率Fv/Fm、光化学猝灭系数qP呈先增后降趋势。相同密度和留苗方式条件下,群体光合速率、叶绿素a+b含量、Fv/Fm及qP所测指标表现为种植方式B2最大,较B1、B3差异均显著（P<0.05）;相同密度和种植方式下,上述所测指标表现为留苗方式C2更大,较C1差异显著（P<0.05）。A2B1C2处理产量达到7520.45 kg/hm²,在所有处理中最高。合理的种植密度是提高油莎豆产量的关键。适宜密度下,合理的宽窄行配置和三角留苗方式可有效改善群体结构,提高群体光合速率,增加叶绿素a+b含量,提高最大光能转化率Fv/Fm和光化学猝灭系数qP,是实现植株个体与群体相互协调并提高产量的重要途径。     

水稻抗白叶枯病新基因的初步定位

【目的】通过与目前国际上已报道的抗白叶枯病基因进行分析比较,推测水稻抗源C4059含有1个新的抗白叶枯病基因,暂命名为Xa36(t)。将水稻抗源C4059的白叶枯病抗性转育到IR24遗传背景下,培育近等基因系并借助分子标记将其抗白叶枯病基因进行定位。【方法】以IR24/C4059的1个F3分离群体为材料,采用分离集团分析法,借助SSR、EST标记对Xa36(t)进行分子标记定位。【结果】找到13个与Xa36(t)连锁的标记,最近的4个标记RM2136、RM7443、RM1233和RM224与目标基因间的遗传距离分别为3.2、3.8、1.9和1.3cM。其中标记RM2136和RM7443位于染色体近端粒一侧,标记RM1233和RM224位于目标基因的另一侧。【结论】通过分子标记检测,将基因Xa36(t)定位于水稻第11染色体长臂末端附近。     

基于光辐射时滞效应的温室番茄蒸腾量模型的构建

【目的】构建基于光辐射时滞效应的温室番茄蒸腾量模型并确定其应用参数。【方法】依据自动连续记录仪实际称重获得的番茄单株小时蒸腾量，分析番茄蒸腾与温室环境因子的时滞关系，构建基于光辐射时滞效应的温室番茄蒸腾量模型，并对模型进行检验。按照模型预测蒸腾量（ET），设置T1（1.0 ET）、T2（1.2 ET）、T3（1.4 ET）3个灌溉处理，研究其对番茄基质含水量、光合作用、叶片解剖结构和干物质积累的影响，对模型应用参数进行求证。【结果】晴天时，光辐射与番茄蒸腾量存在1 h的时滞关系，阴天时无时滞关系。考虑时滞效应有利于提升晴天蒸腾模型的精度，时滞模型标准误差与相对误差分别从无时滞模型的0.117 2 mm/h和31.00%降至0.088 5 mm/h和23.42%，纳什系数从0.72升至0.84。T3处理番茄的光合能力强于T1、T2处理；T2和T3处理番茄的叶片厚度、栅栏组织厚度、栅海比显著高于T1处理；T3处理番茄的干物质积累量显著高于T1，但与T2间差异不显著。考虑水分利用效率因素认为，T2处理综合最优。【结论】晴天时光辐射时滞效应1 h的温室番茄蒸腾模型误差最小，精度最高；在番茄果实膨大期，模型灌溉参数为1.2。     

温室生物质发酵酿热的碳氮水耦合调控效应研究

最大限度利用可再生能源并减少调控成本，是温室生物质发酵高效酿热产能的基础，也是温室生产可持续发展的核心。以麦秸为原料，牛粪为辅料，以初始物料容重(Bulk Density, BD)、碳氮比(Carbon Nitrogen Ratio, C/N)和含水率(Moisture Content, MC)为研究因素，利用响应面法研究因素间交互作用的优势。试验为三因素五水平设计，设置23个处理，以升温速率、产热速率、热能转化率和总有机碳降解率为发酵评价目标，基于TOPSIS法建立综合评价体系，用熵权法合理确定各指标权重，构建了多因素耦合下生物质发酵酿热的响应模型，解析了碳氮水多因素耦合对生物质发酵酿热的综合作用规律。结果表明，单因素效应中综合评分与C/N值呈近线性关系，与BD和MC值均呈凸型二次曲线关系；BD、MC和C/N协同影响综合酿热效果评价值。当BD、C/N和MC分别为0.05～0.07 g·cm^-3,38.30～38.40,52.94%～59.83%时，综合评价值存在最优区间，将所得发酵因素综合调控下的最优方案应用于冬季延安地区的温室采暖，可使该地区大跨度非对称塑料温...