基于气候和青稞产量形成关键指标的青藏高原生态区划分析

为探究青藏高原地区间影响青稞产量的主要因素和对青藏高原青稞种植区进行生态区划，以15个青藏高原主推青稞品种为试验材料，选取9个具有代表性的地区连续两年进行种植，测定株高、平均生育期、千粒重等8个青稞农艺性状，同时收集了9个地区的日照时数、降水量、温差等8个气象因素数据，利用相关性分析、单因素方差分析、隶属函数分析对被测指标进行统计分析。结果表明，平均生育期、千粒重、月均最低温度和温差与青稞产量显著相关，且在9个地区中均存在差异。通过聚类分析将9个地区划分为4个青稞种植生态区，分别为高寒旱作青稞生态区、柴达木盆地灌溉青稞生态区、河谷非饱灌青稞生态区和农林混合山地青稞生态区，其中高寒旱作青稞生态区综合表现最好。利用隶属函数分析对9个地区进行综合评价，其中贵南综合评价得分最高，且不同生态区均存在优势青稞品种。     

刈割对青稞恢复特性及籽粒和秸秆产量品质特性的影响

探明刈割对青稞植株再生恢复农艺与理化特性变化规律,解析青稞籽粒和秸秆产量品质指标对刈割处理响应规律,为青稞“粮苗草三用”生产模式应用和青稞植株再生恢复调控机制解析提供理论依据。本研究于2021—2022年,以青稞品种昆仑18号和藏1257为研究对象,以正常生长(CK)为对照,采用两因素裂区设计,刈割后于0 h (T0)、2 h (T1)、24 h (T2)、72 h (T3)、拔节期(T4)、抽穗期(T5)、灌浆期(T6) 7个发育阶段取材,以分析刈割后茎部再生恢复速率及残茬中抗氧化酶的变化规律;并对刈割后青稞秸秆和籽粒产量品质特性和内源激素快速响应规律进行分析。结果表明,刈割使再生青稞秸秆及籽粒产量升高,并使茎秆中粗蛋白、粗灰分含量升高,纤维类物质含量降低,使秸秆相对饲喂价值显著升高。刈割使青稞茎部株高和单株生物量生长恢复速率升高;使青稞每公顷穗数和千粒重增加,致使籽粒产量显著增加,并使籽粒中累积更多粗蛋白与淀粉。刈割后青稞残茬中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)含量迅速升高,并使残茬中的反式玉米素核苷(TZR)、异戊烯基腺苷(iPA)含量显著升高,吲哚-3-乙酸(IAA...     

低氮胁迫对不同青稞苗期生理特征影响和耐低氮性评价

对8种青稞品种在低氮培养条件下苗期叶和根中的相关生理指标进行测定和分析，旨在明确适合耐低氮青稞筛选的重要生理指标，并对各青稞品种耐低氮能力进行了排序。结果表明：与正常培养条件相比，低氮条件下青稞各项生理指标出现了显著性差异。8种青稞中叶和根总氮、总蛋白、NR酶活性和叶绿素SPAD都出现下降，叶和根中脯氨酸、MDA、SOD、POD、GS酶活性出现上升，但不同品种中各项生理指标变化幅度不同。通过对各生理指标进行分析，发现根GS酶活性可以作为青稞耐低氮资源快速筛选的初级指标，渗透调节物和抗氧化酶活性在青稞耐低氮性中起着主要作用，可以作为耐低氮青稞筛选的重要指标。多指标综合分析结果表明各品种耐低氮能力排序分别为‘黄青1号’＞‘肚里黄’＞‘昆仑15’＞‘二道眉白青稞’＞‘特 邬’＞‘洛隆宗’＞‘昆仑18’＞‘康青3号’。本研究为进一步开展耐低氮青稞资源大规模筛选和品种选育提供参考。     

麦类作物粒色形成机制及基因定位研究进展

有色麦类作物的形成是由于籽粒的种皮或糊粉层中积累了花青素，从而导致其籽粒呈现出多种颜色。有色麦类作物中含有丰富的蛋白质、维生素、膳食纤维及矿物微量元素等，兼具抗氧化、延缓衰老、调理肠胃等多方面保健功能。综述了国内外有关学者对于有色麦类作物的主要营养与功能组成成分、植物花青素的合成调控机制以及籽粒颜色基因定位3个方面的相关研究进展，探讨了目前有色麦类作物粒色基因定位过程中存在的问题，展望了有色麦类作物的发展趋势，以期为今后有色麦类作物籽粒颜色的调控机制研究提供理论依据，也为能够筛选有利基因，创制有色麦类新种质提供参考。     

刈割留茬高度对青稞饲草与籽粒产量及饲用品质的影响

为探究适宜于高寒区青稞多元化利用最佳刈割留茬高度，以昆仑14号、昆仑18号和柴青1号为试验材料，以未刈割为对照(CK),于分蘖盛期开展不同留茬高度的刈割处理，探究留茬高度对青稞农艺性状、籽粒产量、饲草产量及营养品质的影响。结果表明，随着刈割留茬高度的降低，各青稞品种青苗饲草产量均呈逐渐增加的趋势；青苗中粗蛋白含量呈逐渐降低趋势，而纤维类物质含量呈逐渐升高的趋势，使青苗相对饲喂价值显著降低。各青稞品种秸秆饲草产量随刈割留茬高度的降低而降低，且降幅随留茬高度的降低而增大。刈割使青稞秸秆中粗蛋白含量增多，纤维类物质含量减少，相对饲喂价值升高。留茬8 cm有助于促进青稞穗部、茎部和根系的生长发育，使籽粒产量升高；留茬5 cm会抑制青稞各器官的生长发育，使籽粒产量锐减。各品种在留茬8 cm时综合经济产值最高，其中昆仑14号综合经济产值最高，为2.86×10⁴元·hm^-2。参试材料中，昆仑14号为高寒区最适用于粮饲兼用的青稞品种，8 cm为适宜于青稞饲草与籽粒兼收的最佳刈割留茬高度。     

青稞 HvnPHO1;2基因克隆、亚细胞定位和表达模式分析

PHO1是一种具有长距离磷转运功能的磷转运蛋白。采用同源克隆方法从青稞''昆仑14''中获得 HvnPHO1;2 cDNA和启动子区域序列。采用生物信息学软件对 HvnPHO1;2基因结构、启动子区域元件以及蛋白理化性质、跨膜结构、信号肽、二、三级结构、同源蛋白序列特点和系统进化树进行分析。此外还对HvnPHO1;2的亚细胞定位以及表达模式进行了研究。生物信息学分析结果表明, HvnPHO1;2基因有15个外显子和14个内含子,启动子区域有大量的茉莉酸和脱落酸相关的顺式作用元件。HvnPHO1;2蛋白共有799个氨基酸,分子质量为90 365.42 u,总原子数为12 735,亲水系数为-0.069,理论等电点为9.33,不稳定指数40.18,脂溶性指数为87.08。 HvnPHO1;2具有6个跨膜结构,不具有信号肽。 HvnPHO1;2中α螺旋、延长链、β转角、无规则卷曲所占比例分别为55.94%、8.14%、3.13%、32.79%。 HvnPHO1;2和其他物种的同源蛋白都有SPX和EXS结构域,青稞HvnPHO1;2和与山羊草AtsPHO1;2亲缘关系最近。亚细胞定位结果表明HvnPHO1;2定位于细胞膜。实时荧光定量PCR结果表明, HvnPHO1;2在青稞茎秆和灌浆籽粒中表达量较高,并受低磷、NaCl胁迫、茉莉酸甲酯和脱落酸诱导表达。     

基于种间关系和生产性能评价的青稞豌豆混作模式研究

为解决青稞因生产环境限制,合理轮作无法推行,常年连作导致的粮草产量低而不稳的问题,以‘昆仑15号’‘柴青1号’和‘昆仑14号’3个青稞品种,‘草原23号’和‘草原24号’2个豌豆品种为供试材料,按照播量1∶1设置6个混作处理,探索不同处理下两物种的竞争与共存关系和粮草生产性能,筛选出种间相互促进且粮草生产性能优良的最优混作组合。再将筛选出的最优组合设置5个不同混作比例,筛选能稳定实现粮草双高,饲草优益的禾豆混作的比例。结果表明,‘昆仑15号’和‘草原23号’混作组合中两品种物候期相近,种间相互促进,粮草生产性能均显著高于其他混作组合;当混作比例为1∶9时最佳,粮、草产量同步提高,籽粒与秸秆产量均显著高于其他比例,且饲草营养品质显著优于单作,可最大程度地发挥禾豆混作、粮草双高的优越生产性能。研究结果可为优化青稞种植区耕作制度、提高作物粮草产量及饲用营养品质提供理论依据和技术支持。     

青稞HvnWRKY26基因的克隆及表达分析

WRKY家族转录因子广泛参与植物的生物和非生物胁迫过程。为探索WRKY家族转录因子在青稞抗条纹病过程中的作用，本课题组前期利用条纹病菌分别侵染抗病青稞品种昆仑14号和感病品种Z1141，并进行转录组测序，发现一个在侵染时期差异表达的WRKY基因家族成员。序列分析发现，该基因的开放阅读框为765 bp，可编码255个氨基酸，具有典型的WRKY结构域，属于WRKY基因家族。Uniprot注释结果表明，该蛋白为HvnWRKY26。启动子区域预测表明，该区域含有脱落酸和茉莉酸响应元件以及与干旱、低温、盐胁迫和防御应激等逆境胁迫相关的顺式作用元件。序列比对分析显示，HvnWRKY26蛋白与其他物种中同源蛋白的氨基酸序列一致性均不高，但该蛋白与大麦HvWRKY26蛋白的WRKY结构域序列完全相同。系统进化分析表明，青稞HvnWRKY26与大麦WRKY26的亲缘关系最近；进一步对HvnWRKY26及与其亲缘关系较近的大麦、玉米、水稻WRKY蛋白进行进化分析，发现这些WRKY蛋白被分为A、B和C三大类，其中HvnWRKY26蛋白属于A类。RNA-seq和qRT-PCR分析结果表明，青稞在遭受条纹病菌侵染时，HvnWRKY26基因的相对表达量在抗病品种昆仑14号和感病品种Z1141中均显著上调表达，且抗病品种的表达量显著高于感病品种，推测HvnWRKY26基因在青稞抗条纹病过程中发挥重要作用。     

农杆菌介导的玉米茎尖遗传转化研究及转TPS1基因和VlmybA2基因玉米鉴定

本研究以优良玉米自交系交51为材料,通过农杆菌介导的茎尖转化将海藻糖-6-磷酸合成酶基因TPS1和葡萄花青素调控基因VlmybA2转入玉米中。确立了最佳的除草剂Basta筛选浓度,研究了不同真空渗透压、农杆菌液浓度、侵染时间等因素在转化过程中对玉米植株存活率的影响。结果表明80 mg/L除草剂Basta为最佳筛选浓度,真空渗透压为60 kPa、农杆菌液浓度OD600为0.8、侵染时间为8 min时是最佳转化条件,经过GUS组织化学染色和PCR检测,证明TPS1基因和VlmybA2基因已经整合到玉米基因组中。     

玉米内源茉莉酸调节干旱胁迫下的光合作用和抗旱生理反应

[目的]本文旨在探究玉米内源茉莉酸(JA)在抗旱反应中的作用及对内源脱落酸(ABA)合成的影响。[方法]以玉米自交系B73和茉莉酸合成缺少突变体opr7opr8(opr)为试验材料,进行土壤干旱处理和快速干旱处理。土壤干旱处理:生长至V7时期植株断水,13 d后复水为干旱处理;以保持土壤湿润为对照。处理后1、4、7、10、13、16、19 d取样。研究干旱胁迫对B73及opr苗期叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(T_r),总超氧化物歧化酶(T-SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,丙二醛(MDA)、脯氨酸、可溶性蛋白含量的影响。快速干旱处理:切取V3时期幼苗地上部分,插入空试管为干旱处理;插入装满无菌水的试管为对照。各处理均置于28℃、相对湿度60%、光照强度为10 000 lx的生长箱中,分别于处理后0、1、3、6、9、12 h取样,采用RT-qPCR方法检测ABA合成通路关键基因Zm ZEP1、Zm NCED1和Zm AO1的表达情况。[结果]土壤干旱处理:对照中,opr的气孔密度小于B73,Ci值略低;干旱处理后,opr与B73的P_n、G_s和T_r值均下降,opr更敏感但下降速率慢。干旱7 d后,opr的净光合能力高于B73; T-SOD、POD和CAT活性呈现先上升后下降趋势,opr的酶活性下降时间晚于B73; MDA、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量呈上升趋势,但opr的变化幅度小。植株快速干旱处理:opr和B73的Zm NCED1、Zm ZEP1和Zm AO1表达量在对照中无显著差异,干旱后均有上升,但opr中,Zm NCED1、Zm ZEP1及Zm AO1表达量低于B73。[结论]opr在土壤干旱条件下能够维持更高的叶片含水量、光合作用效率和抗氧化酶活性,细胞膜损伤较低,表明玉米内源JA在植物的抗旱反应中起重要作用,内源JA的缺少能够减少水分损失,提高在干旱条件下的生存能力。快速干旱条件下,内源JA的缺少降低了ABA合成途径中的3个关键酶活性,说明抗旱反应中ABA的合成被延缓,引起了ABA调控的植物抗旱反应延迟。