以科学的视角揭开作物转基因的神秘面纱

转基因技术是近现代农业史上发展最为迅猛的作物遗传改良技术。1996年首例转基因作物开展商业化种植,截至2016年转基因作物种植面积已呈百倍增加。人们从转基因作物的大面积推广应用中获得了巨大的经济效益与社会效益。目前转基因在我国被"妖魔化",甚至出现"谈转基因色变"的局面。为使公众对转基因有科学全面的认识,对转基因的基本概念、国内外发展现状、安全性评价等内容进行了阐述,同时展望了转基因作物在我国产业化的发展趋势。     

小麦缺铁胁迫对苗期相关性状的影响

为考察铁营养元素对普通小麦苗期生长发育的影响,以保存的86份山东省1950年以来搜集、引进和育成的小麦品种为研究对象,在缺铁胁迫下营养液培养15 d,考察根系数量、主根系长度、根干重、地上部分干重和根冠比与正常培养(对照)的关系以及不同年代供试品种的演变规律。结果表明,除根系长度外,其余4个性状缺铁胁迫下与对照相比,差异达极显著水平;根系数量、根系长度和地上部分干重品种间差异也达极显著水平。对上述性状进行方差分析和胁迫指数分析发现,多数小麦品种在缺铁胁迫下表现为根系数量减少,根干重和根冠比增加,地上部分干重明显降低。研究还发现,临麦4号、潍麦8号和山农27等小麦品种具有较强的缺铁耐受能力,可用于小麦铁营养高效的遗传改良。     

缺铁胁迫对小麦苗期叶绿素含量的影响及SPAD值的GWAS分析

小麦叶绿素含量与产量密切相关,而SPAD值与叶绿素含量呈显著正相关。本文以保存的189份山东省小麦种质资源为研究对象,测定缺铁胁迫下小麦苗期叶片的SPAD值,并进行全基因组关联分析(GWAS)。结果表明,正常培养条件下,SPAD值均值为39.18,变幅为28.33~48.19;缺铁胁迫条件下,SPAD值均值为3.56,变幅为0.07~12.87;胁迫指数均值为-90.89,变幅为-99.83~-68.06,品种间存在极显著差异。利用可变类平均法进行系统聚类,欧式距离为10时,可划分为5大类群。根据不同类群缺铁胁迫SPAD值和胁迫指数的变化特点,供试小麦材料可分为铁耐受型、中间型和敏感型。全基因组关联分析结果显示,在正常处理下,检测到与SPAD值显著关联的SNPs位点23个,分布于1A、2A、2D、3A、3B、4A、4B、4D、5A、5D、6A、6B、6D和7B等染色体上,其中在3B染色体上检测到4个显著的SNPs位点,可能存在与叶绿素含量相关的基因。对于铁耐受型小麦材料的利用,有助于小麦产量和适应性相关性状的遗传改良;对关联SNPs位点的深入研究,有利于深入了解铁与小麦叶绿素合成和调控的遗传机制。     

山东省部分小麦种质成株期和苗期白粉病抗性鉴定

以山东省农业科学院作物研究所库存的850份小麦资源为试材,研究了在大田条件下不同种质对成株期小麦白粉病的抗性,采用种植感染行和浇水相结合的方法诱发白粉病,结果有41份小麦材料表现不同程度的成株期抗性。针对这41份小麦种质,在温室条件下,接种济南地区混合白粉病菌种,进行苗期抗性鉴定,结果有5份材料表现抗性。该研究为小麦白粉病抗性育种提供了有效的抗源和亲本材料。     

山东小麦品种抗白粉病基因的分子鉴定

为了解山东小麦种质资源的抗性基因分布规律,利用 Pm4 、 Pm8 、 Pm13 、 Pm21 等抗白粉病基因的STS、SCAR标记对山东省农科院作物所保存的227份小麦育成品种和442份地方品种进行白粉病抗性基因鉴定.在育成品种中,抗病基因 Pm4 、 Pm8 和 Pm13 都有发现,其中具有 Pm4 、 Pm8 和 Pm13 的材料分别为5份、74份和3份,分别占育成品种的2.2%、32.6%和1.3%.Pm4 基因在20世纪90年代开始用于育种,并应用至今;Pm8 基因在20世纪70～90年代应用较多;Pm13 基因很少应用, Pm21 未被应用.在地方品种中,发现具有 Pm4 的材料17份,占3.8%,未发现 Pm8 、 Pm13 和 Pm21.Pm4 基因在山东地区分布较广,主要分布于德州、潍坊、泰安、淄博等山东省中部地区.此外还发现含有两个抗病基因的聚合材料,如潍麦8号和山农863410含有 Pm4 Pm8 ,烟中1934和鲁农89(4)116含有 Pm8 Pm13 .     

小麦花药培养特性的数量遗传分析

为探讨小麦花药培养特性的遗传特点和规律,分别以高花药培养特性和低花药培养特性的小麦材料为母本和父本,采用主基因 多基因遗传模型,对两个组合不同世代小麦材料的花药出愈率、愈伤组织绿苗分化率、花药绿苗率三个花培性状进行了遗传分析.结果表明,花药出愈率在组合Ⅰ检测到一对主基因,组合Ⅱ中检测到两对主基因.愈伤组织绿苗分化率和花药绿苗率均检测到两对主基因.主基因的加性效应(d)为增效,显性效应(h)除组合Ⅱ的愈伤组织绿苗分化率外均为减效.互作效应在组合Ⅰ中,愈伤组织绿苗分化率的jab(第一对主基因的d与第二对主基因的h间的互作效应)和花药绿苗率的jba(第一对主基因的h与第二对主基因的d间的互作效应)较小.在组合Ⅱ中,花药出愈率的jba较小;愈伤组织绿苗分化率的l(显性互作效应)较大;花药绿苗率的各效应值比较平均.多基因效应中,对于组合Ⅰ的花药绿苗率和组合Ⅱ的花药出愈率,d和h均为增效,且h大于d;组合Ⅱ中愈伤组织绿苗分化率的d和h均为减效,且d大于h.不同组合F2代花药出愈率的主基因遗传率存在明显差异,组合Ⅰ为55.01%,组合Ⅱ为84.54%,其余两花培性状主基因遗传率差异较小,均在90%以上.研究认为,3个性状受主基因和多基因共同影响,且主基因起决定作用,花药出愈率可以作为衡量小麦花药培养特性的重要指标之一.     

高度特异性小麦ATG8抗体的研制及其在细胞自噬检测中的应用

细胞自噬是一种进化上高度保守的溶酶体/液泡降解途径,对机体适应各种生物或非生物胁迫,以及维持自身正常生长发育具有重要的意义。自噬相关蛋白8 (autophagy-related protein 8, ATG8)是检测自噬的金标准。目前由于缺乏特异性好的小麦ATG8抗体,导致小麦细胞自噬研究进展缓慢。本研究通过人工合成小麦ATG8蛋白序列上的一段18个氨基酸的多肽作为抗原去免疫兔子,成功获得了高度特异性的小麦ATG8多克隆抗体。该抗体不仅能够识别小麦根、叶及种子中的ATG8蛋白条带,而且可以在根、叶中检测到细胞自噬结构,并首次在小麦籽粒中实现了细胞自噬结构的检测。本研究研制的小麦ATG8抗体,除了能够检测到小麦中常见的ATG8a-h等8种典型类型外,还能检测到一种非典型的新的ATG8蛋白,为深入开展植物细胞自噬调控机制研究以及优异新基因挖掘提供了最佳方法学基础。     

玉米叶宽的遗传效应分析

叶片是玉米植株进行光合作用最主要的器官,对玉米产量贡献巨大。利用1份玉米穗三叶窄叶和2份穗三叶宽叶自交系为材料,构建2套6世代分离群体（群体1和群体2）,利用经典植物数量性状混合遗传模型主基因+多基因多世代联合分析方法,对玉米穗三叶叶片宽度的遗传效应进行分析。结果表明,2套群体穗三叶叶宽遗传均受不同的基因数量控制,属于不同的多基因遗传模型。在群体1中,穗上叶叶宽符合1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因模型（D-0）,穗位叶叶宽符合2对基因加性-显性-上位性模型（B-1）,穗下叶叶宽符合2对基因加性-显性模型（B-2）。在群体2中,穗上叶叶宽符合2对加性主基因+加性-显性多基因模型（E-3）,穗位叶和穗下叶叶宽符合1对加性主基因+加性-显性多基因模型（D-2）。综上可知,玉米叶宽主要受主效基因控制,且在不同的遗传背景下,玉米穗三叶的遗传模式存在差异,穗位叶、穗上叶及穗下叶的遗传模式均受遗传背景的影响。     

矮秆耐热大穗小麦新种质BPT0419

BPT0419为山东省农业科学院作物研究所育成的小麦新种质,突出特点是矮秆大穗、抗干热风、落黄好、品质优。     

玉米种子休眠性的数量遗传分析

运用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型多世代联合分析的方法,对普通玉米自交系R08与A318杂交组合的P₁、P₂、F₁、F_2:3、B_1:2和B_2:26个世代群体的种子休眠性进行了分析。结果表明,它们的遗传符合1对负向完全显性主基因+加性-显性多基因模型。在F_2:3、B_1:2和B_2:2三个家系世代,主基因方差分别为0.9260、1.4176和0.5863;多基因方差分别为0.1184、0.1022和0.4623。主基因加性效应值为1.2172,显性效应值为-1.2172;多基因加性效应值为1.5028,显性效应值为1.4334。主基因遗传率在F_2:3、B_1:2和B_2:2三个分离家系群体中为44.8%~79.65%,多基因遗传率为5.74%~35.33%。其中,主基因遗传率在B_1:2世代中最大,为79.65%。