梨种质资源对黑斑病的田间抗性鉴定

通过田间调查,研究96份梨种质资源对叶片黑斑病的抗性。结果表明,莱克拉克、威宁大黄为高感梨黑斑病品种;海兰特、阿巴特、李克特、考密斯、哈依兰德为感梨黑斑病品种;大巴梨、凯斯凯德、路易斯、秋洋梨、青松、绿云、spalding、保9、贵妃、砀山酥梨为中抗梨黑斑病品种;保利阿斯卡、盘克汉姆、巴梨、长把梨、雪花、早酥、金水1号、黄金、丰水、安梨、伏香等79份梨品种为抗梨黑斑病品种。总体来看,砂梨对黑斑病的抗性高于西洋梨。     

过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

谷子株高及穗部性状主基因+多基因混合遗传模型分析

【目的】株高和穗部性状是影响谷子产量的关键性状。探究谷子株高及穗部性状表型变异的遗传规律,为相关性状的遗传改良与基因定位提供参考依据。【方法】以谷子优质品种豫谷18为共同父本,分别与黄软谷和红酒谷杂交,构建2个分别包含250个家系的重组自交系F₇群体（YYRIL和YRRIL）。采用主基因+多基因混合遗传模型,对YYRIL和YRRIL群体在2个环境下的株高、穗长、穗下节间长、穗码数、穗粒重等5个农艺性状的表型数据进行遗传分析。【结果】5个性状在所有环境中均表现连续变异且存在超亲分离现象,峰度和偏度绝对值小于1,近似正态分布,呈现数量性状的典型遗传特点。性状间相关性分析表明株高与穗长、穗下节间长在所有环境中均呈极显著正相关,穗码数与穗粒重呈极显著正相关。遗传模型分析显示YYRIL和YRRIL群体株高的最适遗传模型分别为PG-AI和PG-A多基因模型,多基因遗传率分别为95.15%和91.27%。2个群体穗码数的最适模型均为PG-AI,多基因遗传率为70.07%—71.58%。穗下节间长在2个群体的最适遗传模型分别为4MG-CEA和3MG-CEA,均为等加性主基因模型。穗下节间长在YYRIL群体的主基因遗传率为9.69%,4对主基因加性效应值相等,均为-0.34,具有负向效应;穗下节间长在YRRIL群体的主基因遗传率为45.78%,3对主基因加性效应值相等,均为1.17,具有正向效应。穗长在YYRIL群体的最适模型为MX2-ED-A,即2对显性上位主基因+加性多基因模型,主基因遗传率为43.56%,多基因遗传率为50.56%。控制穗长的2对主基因加性效应值分别为-1.21、1.68,多基因加性效应较小,为-0.0017;穗长在YRRIL群体的最适模型为MX2-AE-A,即2对累加作用主基因,加性多基因混合遗传模型;穗长的主基因遗传率为46.40%,多基因遗传率为46.91%。控制穗长的第1对主基因加性效应值为1.53,具有正向效应,第1对主基因加性×第2对主基因加性上位性互作效应值是0.60,多基因加性效应值为-0.47,表现为较低的负向遗传效应。穗粒重在YYRIL群体的最适遗传模型为MX2-ED-A;符合2对显性上位主基因+加性多基因模型,主基因遗传率为69.09%,多基因遗传率为12.08%;控制穗粒重的2对主基因加性效应值分别为0.58、5.82,以第2对主基因的加性效应为主,多基因加性效应值为-3.81。穗粒重在YRRIL群体的最适遗传模型为3MG-PEA,即3对部分等加性主基因遗传模型;穗粒重的主基因遗传率为81.10%,3对主基因加性效应值分别为-2.68、-2.68和2.66,前2对主基因的加性效应值相同,且均为负向效应。【结论】谷子株高、穗码数的最适遗传模型相似,均服从多基因遗传,遗传率较高,受环境影响较小;穗下节间长的遗传受主基因控制,主基因遗传率偏低,受环境影响较大,在栽培中应充分考虑环境因素;穗长遗传受主基因和多基因共同控制;穗粒重在2个群体均服从主基因遗传,主基因遗传率较高,可能存在主效QTL。     

红花玉兰胚性与非胚性愈伤组织的诱导及生理生化差异分析

为了得到生长状态良好的胚性愈伤组织(EC),本研究以红花玉兰的未成熟种子作为外植体,通过1/2 MS基本培养基添加不同浓度的2,4-D、6-BA、水解干酪素(CH)以及提高蔗糖浓度和使用脱落酸(ABA)两步法的措施来诱导胚性愈伤组织更好的生长,并通过测定其可溶性蛋白、可溶性糖以及游离脯氨酸等指标来进行差异分析。结果表明:最适合诱导胚性愈伤组织的培养基为1/2 MS+2.0 mg/L 2,4-D+0.2 mg/L 6-BA+750 mg/L CH(诱导率高达96.8%);蔗糖浓度提高到5%和6%时,胚性愈伤组织的状态较好,诱导率可达50.0%和64.7%,且测得胚性愈伤组织的可溶性蛋白和游离脯氨酸含量均显著高于其他处理,当蔗糖浓度为6%时,胚性愈伤组织的可溶性糖含量显著高于其他处理。结果表明胚性愈伤组织较非胚性愈伤(NEC)具有较高的代谢活性,且经高浓度蔗糖处理后的胚性愈伤对这一刺激作出了积极的响应,为体胚分化提供了科学的理论基础。     

玉米ZmPP2C6-01基因的克隆及表达分析

为了研究玉米蛋白磷酸酶2C (PP2C)基因对非生物胁迫的响应及生理功能,以耐旱玉米自交系豫882为试验材料,对玉米20%PEG6000胁迫处理转录组进行分析,筛选受干旱诱导强烈表达的PP2C基因,然后对其进行克隆、生物信息学分析及表达模式分析。结果表明,在玉米20%PEG6000胁迫处理转录组中筛选到一个干旱胁迫下显著上调表达的PP2C蛋白基因,命名为ZmPP2C6-01。ZmPP2C6-01基因的开放阅读框为1 242 bp,编码413个氨基酸,编码蛋白质的分子质量为43.8 ku,等电点为6.6,是一种亲水性蛋白。ZmPP2C6-01蛋白与高粱的PP2C蛋白亲缘关系最近,而与冬小麦、粗山羊草等的PP2C蛋白亲缘关系相对较远。ZmPP2C6-01蛋白定位于细胞核中。利用实时荧光定量PCR分析发现,ZmPP2C6-01基因在玉米根中的表达量最高,其次是叶,茎中最低;PEG胁迫下,ZmPP2C6-01基因在根中的表达量大部分时间点均高于对照,同时在叶中呈上调表达模式;在ABA、NaCl、高温胁迫下,ZmPP2C6-01基因在根中大部分时间点的表达量均低于对照,整体呈下降趋势,而在叶中的表达量均高于对照,呈上调表达模式。综上表明,ZmPP2C6-01基因响应干旱等逆境胁迫,但表达模式不一致。     

钝叶柃花器官性别分化的形态学研究

【目的】柃木属植物为热带和亚热带常绿阔叶林灌木层优势种,传统认为是严格的雌雄异株,但在重庆缙云山钝叶柃却存在性别变异现象,即除了典型的雌株、雄株还有两性变异株。通过对不同分化时期的花芽进行形态和结构观察,比较两性变异花芽与典型的雌花芽、雄花芽分化过程的异同,旨在掌握钝叶柃不同性别花芽分化的整体进程及各分化时期的形态特征,明确花芽性别分化的关键时期,进而为探讨性别分化的相关机理提供重要的形态学证据。【方法】以钝叶柃典型的雌株、雄株、两性变异株的花芽为试验材料,采用常规石蜡切片法对花芽分化过程中的外部形态变化和组织结构进行观察分析。【结果】1)钝叶柃1～4个花芽着生于当年生新枝及2年生枝叶腋处; 2)花芽分化始于8月上旬,12月中下旬基本完成,历时120天左右,之后花芽处于休眠状态,次年2—3月进入始花期,两性变异花花芽分化时间晚于雄花芽、雌花芽; 3)花芽分化大致可以划分为5个时期,即苞片分化期、萼片分化期、花瓣分化期、雌雄蕊分化期、雌雄蕊成熟期; 4)在花芽发育过程中,两性变异花芽和雄花芽的雌雄蕊原基同时出现,雄花中雄蕊原基正常发育而雌蕊原基停止发育,两性变异花中雌雄蕊原基皆正常发育;雌花中只见雌蕊原基,未见雄蕊原基。5)在雌雄蕊分化期,两性变异花中,雌蕊原基发育速度略快于雄蕊原基,雌蕊发育与雌花一致,中央心皮原基基部愈合膨大,中部凹陷形成子房室,顶端愈合向上延伸形成花柱;雄蕊发育与雄花一致,雄蕊原基上端膨大形成花药,下端形成短的花丝。在雌雄蕊成熟期各花器官继续生长,发育日趋成熟。6) 3种不同性别花芽长宽比在分化的整个过程中均呈先上升后下降的趋势,雄花芽在萼片分化期长宽比值达到峰值,而雌花芽、两性变异花芽均在雌雄蕊分化期达到峰值。花芽外部形态特征(形状、色泽)在5个分化时期的动态变化依次为圆锥形(绿色)→椭圆形或近圆形(绿色褪尽,深紫红色)→圆胖(深紫红色)→圆形,雄花芽顶端圆钝,雌花芽、两性变异花芽顶端渐尖(紫红色逐渐褪去,绿色加深)→椭圆形(紫红色完全褪尽,由嫩绿色逐渐变成黄绿色或棕绿色)。【结论】钝叶柃3种不同性别花芽在苞片分化期、萼片分化期、花瓣分化期花芽形态和内部组织结构保持一致,而在雌雄蕊分化期出现较大差异,两性变异花芽与雄花芽的分化较为相似,均出现雌蕊、雄蕊原基,明确性别分化的关键期为雌雄蕊分化期,随着分化时期不断推进,花芽外部形态也发生相应的变化。     

陕北地区不同产地红富士苹果的主要理化指标对比

为提高陕北苹果的采收、贮藏和商品价值,本研究以陕北代表性红富士产地洛川、富县、黄陵、宜川和延长5个产地的红富士苹果为试验材料,对苹果的主要理化指标进行测定,分析苹果的内在品质。结果表明:在硬度上洛川黄陵富县延长宜川,在可溶性固形物度上洛川延长宜川富县黄陵,总酸度上洛川宜川延长黄陵富县,成熟度上黄陵富县延长宜川洛川。富县、洛川北、延长地区水心比例较高,富县、黄陵、洛川北地区霉心比例高。陕北地区的红富士苹果采收时硬度均在6.65 kg·cm~(-2)以上,可溶性固形物均在13.75%以上,整体品质均佳。综合以上指标,陕北洛川地区的红富士内在理化品质最佳。     

施氮量对粮饲兼用玉米子粒产量和饲用品质的影响

2017~2018年以主推粮饲兼用玉米陕科9号品种为材料，设0、90、180、270和360 kg/hm² 5个氮肥水平进行大田试验，测定不同氮肥处理下叶面积指数、产量和饲用品质和氮肥利用率等性状指标，分析施氮量对玉米子粒产量、饲用品质和氮肥利用率的影响。结果表明，随施氮量的增加，叶面积指数、SPAD值和生物量增加；子粒产量随施氮量的增加先增加后稳定，此时最佳施氮量为268 kg/hm²，产量增加64.4%。随着氮肥增加，氮肥农学效率呈先增加后降低，氮肥偏生产力降低。饲用品质分析显示，子粒蛋白质、淀粉和脂肪含量随着施氮量增加而增加，在氮肥270 kg/hm²处理下分别较不施氮处理增加2.4%、13.7%和22.5%；秸秆中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量分别减少20.4%和18.1%，秸秆粗蛋白和体外干物质消化率分别增加22.5%和17.6%。适当增施氮肥改善玉米群体质量，增加产量和氮肥利用率，提高饲用价值。陕北灌区粮饲兼用玉米生产实践中，推荐适宜施氮量为268 kg/hm²。     

木霉P3.9菌株对枇杷根际细菌多样性及其群落组成的影响

枇杷根际土壤用木霉P3.9菌株孢子悬浮液灌根，Illumina平台高通量测序，分析引入木霉P3.9菌株对枇杷根际细菌多样性及其群落组成的影响。结果表明枇杷根际土壤细菌优势菌群为Proteobacteria变形杆菌门、Actinobacteria放线菌纲、Propionibacteriales丙酸杆菌目、Nocardioidaceae类诺卡氏菌科、Aeromicrobium气微菌属。引入木霉P3.9菌株虽然导致枇杷根际细菌多样性略有下降，但是优势菌群种类及数量未发生变化。Nitrospirae硝化螺旋菌门1门；Nitrospira硝化螺菌纲、Phycisphaerae纲2纲；Desulfurellales硫还原菌目、Nitrospirales硝化螺旋菌目、Tepidisphaerales目3目；Desulfurellaceae硫还原菌科、Tepidisphaeraceae科、Rhodothermaceae科3科；Nitrospira硝化螺旋菌属、Nitrosospira亚硝化螺菌属、Nitrosomonas亚硝化单胞菌属、Chryseobacterium金黄杆菌属4属；Micromonospora auratinigra、Pseudonocardia khuvsgulenisi、Bacteroides vulgatus、Arabidopsis thaliana 4种急剧增加。Thermoleophilia油菌纲1纲；Corynebacteriales目、Frankiales目、Solirubrobacterales土壤红球菌目、Kineosporiales目、Ktedonobacterales目5目；Nocardiaceae诺卡氏菌科、Geodermatophilaceae科、Mycobacteriaceae分枝杆菌科、Hyphomicrobiaceae生丝微菌科、Solirubrobacteraceae土壤红色杆菌科、Cryptosporangiaceae 科6科；Amycolatopsis拟无枝酸菌属、Smaragdicoccus属、Solirubrobacter土壤红杆菌属、Blastococcus芽球菌属、Azohydromonas嗜血杆菌属、Rhodococcus红球菌属、Bauldia属、Nocardia诺卡氏菌属、Micromonospora小单孢菌属、Parviterribacter帕维特杆菌属、Fodinicola?矿生菌属11属；Rhodococcus wratislaviensis、Nocardia neocaledoniensis、Fordinicola feengrottensis 3种急剧下降。说明木霉P3.9菌株促使枇杷根际有益细菌增加，致病细菌减少，对连作枇杷根际土壤有修复作用。