影响北方白菜型冬油菜主要农艺性状变异的气象因子分析

为探究影响北方冬油菜农艺性状的气象因子，以新疆自治区阿勒泰、乌鲁木齐和喀什为研究试点，选择陇油6号、陇油7号、陇油8号、天油2号、天油4号、天油7号共6个抗寒性不同的白菜型冬油菜品种为研究材料，采用适定性分析法和相关性分析法，研究气象因子对冬油菜的株高、主花序角果数、单株角果数、角粒数等农艺性状的影响。结果显示：随纬度降低越冬率增加，农艺性状变劣，其中千粒重、株高和角粒数变异系数较小，分别为5.86%、6.23%和12.63%，单株角果数的变异系数较大，为28.25%；参试品种间，强抗寒品种陇油6号和陇油7号的农艺性状变异系数较小，弱抗寒品种天油2号等变异系数较大；农艺性状与越冬率显著正相关（P<0.05），角粒数与各种气象因子的相关性均达显著水平（P<0.05）；积雪天数、年降雨量和最大积雪厚度对农艺性状具有正效应，累积贡献率达到0.877，最冷月最低气温、地面极端低温、负积温和年均气温对农艺性状具有负效应，累积贡献率达到-0.871。因此，在北方寒区，选择强抗寒冬油菜品种有利于保持农艺性状稳定，获得较好产量与效益。     

北方强冬性甘蓝型冬油菜品种(系)抗寒性评价

【目的】 通过对12个北方强冬性甘蓝型油菜的抗寒性进行比较,并运用3种鉴定方法对其抗寒性进行明确划分,为北方甘蓝型冬油菜抗寒性改良提供科学可靠的鉴定方法及优良的抗寒种质。【方法】 以12个北方强冬性甘蓝型油菜为材料,通过观察记载冬前植株形态、统计田间越冬率、计算半致死温度（LT₅₀）、测定冬前低温下生理指标和比较分析冬油菜春播后品种（系）间生长发育的差异、春化率的差异与抗寒性的关系,来比较分析品种间抗寒性的差异,接着运用LT₅₀、隶属函数综合评价法和春化差异比较的方法对参试材料的抗寒性强弱进一步进行了明确划分。【结果】 参试材料在甘肃天水（34°60′N,海拔1 084—1 650 m）越冬率为92.1%—97.8%,北移至兰州（36°73′N、海拔1 517 m）和上川（36°03′N、海拔2 150 m）,越冬率大幅度降低,兰州越冬率为36.0%—78.6%（地膜覆盖）,上川越冬率仅为0—14.4%（地膜覆盖）,甘肃农业大学新育成的16TS 309-4、16TS 306-3、16TS 309-10、15NS 45-4、2016 8(G)和2016TSG（10）强冬性甘蓝型冬油菜品系,平均越冬率为10.2%—14.4%（上川）。上述品系越冬前植株生长习性趋于匍匐生长,心叶色和幼茎色呈黄绿色或紫色,叶片颜色深绿,地下部干物质积累大于地上部,根冠比增加,介于0.23—0.95,且差异显著（P＜0.05）。低温条件下,叶片的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）酶活性、可溶性蛋白质（soluble protein）、可溶性糖（soluble sugar）和游离脯氨酸（proline）含量相对较高,且LT₅₀较低,在-13.4—-5.7℃。冬油菜春播后,12个参试材料的田间春化率介于4.05%—87.65%,2016TS(G)10春化率最低,为4.05%,小区平均株高为10.77 cm,未现蕾阶段的植株薹高10.50 cm,现蕾阶段的植株薹高17.10 cm,均为品种（系）间最低。相关性分析表明,春化率与平均株（薹）高、成熟期植株所占比例和LT₅₀极显著正相关,相关系数达0.90—0.96,与越冬率、综合评价(D)值、CAT、POD、SP呈极显著负相关,相关系数为-0.96—-0.63。【结论】 在中国北方,冬油菜适时春播,可通过田间春化率的差异、植株生育时期的差异及平均株（薹）高的差异来评价冬油菜抗寒性的强弱。甘肃农业大学新育成的7个甘蓝型冬油菜品系,在北纬36°03′,海拔2 150 m的地区可以越冬,抗寒性显著优于天油14和天油2288（天水市农业科学研究所选育）及新油23（新疆农业科学院选育）。     

低温胁迫下冬油菜陇油7号根部代谢组学分析

为了解白菜型冬油菜陇油7号超强抗寒生理机制,采用液相色谱质谱(LC-MS)分析了低温胁迫条件下陇油7号根部代谢组学变化。KEGG富集分析发现,变化显著的代谢通路为:果糖和甘露糖代谢、淀粉和蔗糖代谢、花生四烯酸代谢、苯丙氨酸代谢、甘油磷脂代谢、半乳糖代谢、α-亚麻酸代谢、氨基酸生物合成、精氨酸和脯氨酸代谢以及半胱氨酸和蛋氨酸代谢。糖类、氨基酸、甘油磷酰胆碱、黄酮、6种磷脂(PG、PC、PE、PI、PS和PA)等均得到鉴定,其中糖(除鼠李糖外)、赖氨酸-缬氨酸、脯氨酸-色氨酸和黄酮在低温处理后差异倍数均大于1.2,磷脂中PC在低温胁迫时增加,PC(13∶0/0∶0)亚类差异倍数最高,为5.295,PE和PS在低温胁迫后下降,差异倍数0.528～0.740,PI、PA和PG类的变化因亚类而异。     

STM和CUC2基因对不同抗寒性白菜型冬油菜生长点的调控研究

为研究抗寒性强的白菜型冬油菜(Brassica rapa)调控生长点(shoot apical meristem,SAM)凹陷生长的SHOOT MERISTEMLESS(STM)和CUP-SHAPED COTYLEDON 2(CUC2)基因,采用RT-PCR技术克隆两基因并进行了表达分析。STM基因CDS序列开放阅读框长度为1 554bp,编码517个氨基酸,该基因在进化上高度保守,其序列属于PLN03226超家族。CUC2基因开放阅读框长度为1 104bp,编码367个氨基酸,该基因保守序列属于NAM超家族,是一个主要由不规则卷曲与延伸链组成的亲水性蛋白。荧光定量分析表明,相同温度处理下,STM基因在抗寒性较强、生长点凹陷的白菜型冬油菜陇油6号和陇油7号中相对表达量均低于抗寒性较弱、生长点凸起的天油4号和Lenox,而CUC2基因相对表达量的变化趋势与STM基因相反;低温(0℃、4℃和-4℃)处理72h后,白菜型冬油菜生长点中STM、CUC2基因均上调表达,表明STM和CUC2基因可能参与抗寒应答及白菜型冬油菜生长点对低温胁迫的响应。     

北方强冬性甘蓝型冬油菜生长锥与抗寒性的关系研究

为探究北方强冬性甘蓝型冬油菜（Brassica napus L.）生长锥低温响应特性及其与抗寒性的关系，以冬性不同的甘蓝型冬油菜为试验材料，通过体式显微镜解剖、石蜡切片、扫描电镜等方法观察生长锥形态，通过测定半致死温度（LT₅₀）鉴定不同品种的抗寒性，并对STM等生长锥调控关键基因进行克隆和表达分析。结果表明，冬前低温处理后，强冬性抗寒品种VHTSG10与VHTS309-4苗期的生长锥表面光滑，相对高度较低，弱冬性材料VH天油2288和VH新油23号苗期的生长锥表面有小突起组织，相对高度较高；不同品种间LT₅₀与生长锥相对高度极显著正相关；调控苗期生长锥分化的关键基因BnSTM，其相对表达量与生长锥相对高度显著正相关，而BnCUC2基因相对表达量与生长锥相对高度极显著负相关；BnSTM基因存在1149 bp的完整开放阅读框，编码382个氨基酸，包含KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox_KN 4个保守结构域，与白菜型油菜（Brassica rapa L.）的亲缘关系较近，蛋白序列相似性为98.69%，亚细胞定位分析表明BnSTM蛋白在细胞核表达，参与茎尖分生组织的生长发育，与预测结果一致。因此，冬性越强的甘蓝型冬油菜，苗期生长锥相对高度越低，抗寒性越强，而冬性弱的品种苗期生长锥相对高度越高，抗寒性越差。