大麦籽粒抗性淀粉含量快速测定方法研究

为探索快速高效测定大麦籽粒中抗性淀粉含量的方法，利用衰减全反射中红外（attenuated total reflection mid-infrared spectroscopy,ATR-MIR）和近红外（near-infrared spectroscopy,NIR）光谱技术，分别用3种不同方法进行预处理，建立大麦样品的抗性淀粉含量快速测定红外模型，通过不同预处理预测模型的校正和内部交叉验证结果的比较，依据决定系数（r）和均方根误差（RMSE）筛选出基于ATR-MIR和NIR光谱的最佳预测模型，再对最佳预测模型进行外部验证。结果表明，经基线位移校正+范围归一化（BOC+RN）预处理后的PLS模型为最佳ATR-MIR预测模型；经标准正态变换+Savitzky-Golay法一阶求导（SNV+1thD）的预处理模型为最佳NIR预测模型。用验证集材料对BOC+RN和SNV+1thD最佳预测模型的预测效果进行外部验证，光谱预测值与化学测定值之间没有显著差异，说明两种方法均可以用于大麦籽粒抗性淀粉含量测定；ATR-MIR光谱比NIR光谱具有更好的预测能力。     

农杆菌介导大麦无筛选标记转基因植株的获得

【目的】目前,国内外大麦遗传转化主要利用Golden Promise品种,基因依赖性严重,尤其是大麦的转化效率较低,并且获得安全型转基因大麦植株对其进一步产业化非常重要。建立高效、无筛选标记大麦遗传转化体系,拓展大麦遗传转化的受体基因型,为大麦基因功能解析和大麦转基因育种及商业化种植提供技术保障。【方法】以优良大麦品种Vlamingh为受体,取开花授粉后14 d左右的幼胚为转化材料,通过对培养基成分及培养步骤优化,建立农杆菌介导的高效遗传转化体系,并利用该体系将Bar和GUS在不同T-DNA区段的双T-DNA表达载体pWMB123转化大麦,获得候选转基因植株,然后利用PCR、Bar试纸条、组织化学染色和Southern blot等检测方法,在T₁代转基因植株中成功获得无筛选标记大麦转基因植株。【结果】在愈伤组织分化阶段,发现培养基中添加1.0 mg·L^-1 KT、0.5 mg·L^-1 6-BA和0.05 mg·L^-1 NAA明显促进愈伤组织分化。在转基因植株生根阶段,发现采用添加1.0 mg·L^-1的IBA的SM1（无其他生长素）的生根效果最佳,培养基中添加2.5 mg·L^-1 CuSO₄显著降低了大麦转基因植株白化现象。共转化了138个幼胚,最终获得14株大麦转基因植株,转化效率10.14%。PCR、Bar试纸条、GUS染色等检测证实,T₀代转基因植株中均含有Bar,而仅有10株含有GUS,2个T-DNA的共转化效率为71.43%。选取4个同时含有Bar和GUS的转基因植株,对其自交后代进行检测,在BL8株系中筛选到2株只含GUS而不含Bar的转基因植株,无筛选标记效率为6.9%。在T₁代转基因植株中对Bar和GUS进行了Southern blot鉴定,发现在多数转基因植株中Bar和GUS均为多拷贝整合,进一步证实BL8-15和BL8-19为无筛选标记的转基因植株。【结论】利用大麦品种Vlamingh为转化材料可以较高效率获得转基因植株,提高愈伤组织分化效率和转基因植株生根效率,降低转基因植株白化现象。利用农杆菌介导双T-DNA表达载体转化大麦,成功获得了无筛选标记转基因植株。     

大麦不同组织成熟过程中DNA甲基化的MSAP分析

DNA甲基化参与调控生长植物发育。使用甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)方法并结合毛细管自动电泳分析仪,对大麦(Hordeum vulgare L)的种子、根、茎、叶等4种组织在成熟过程中的DNA甲基化修饰进行了分析。结果表明,大麦不同组织在成熟过程中基因组总甲基化水平改变较小,但44.90%~65.17%的CCGG位点甲基化模式在不同组织在成熟过程中发生了改变。在大麦种子成熟过程中,CCGG位点半甲基化水平急剧升高,达到65.40%,全甲基化位点显著下降仅为13.39%,与其他组织的甲基化特征差异显著。结果显示,在大麦组织成熟的过程中,DNA甲基化修饰发生了巨大的变化。     

离子束诱变在作物育种中的应用

离子束诱变是一种新型的物理诱变技术,不仅有理化诱变效果,而且有强烈的生物诱变效应。离子束能量集中性高、可控性好,可以针对性地进行遗传改良。目前该技术已用于动、植物定向诱变改良,并培育出大面积推广的作物新品种。下一步,离子束诱变技术将与新兴生物技术紧密结合,提高育种效率。     

基于卓越农业人才培养目标的分子育种课程的整合与提升

在卓越人才培养计划的大背景下,基于长江大学卓越农林人才培养项目的具体内容,对分子育种课程的基本状况、培养目标以及如何整合提升进行分析阐述,并针对分子育种课程在实践过程中遇到的挑战提出对策建议。     

ATR-FTIR技术在小麦籽粒识别上的探索

为探索衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术(ATR-FTIR)在小麦籽粒品种(系)识别和籽粒性状突变体鉴别上的应用,本研究采集了91个小麦品种(系)和576个小麦M₅突变体及235个对照株系籽粒的ATR-FTIR光谱,其中71个小麦品种(系)用于建立小麦籽粒ATR-FTIR识别模型,20个小麦品种(系)用于外部验证;对建模光谱数据进行7种预处理,在3 600~1 000 cm^-1波段内建立小麦籽粒品种(系)识别模型,外部验证检验该模型的准确性;并应用该模型从M₅突变株系中鉴定籽粒性状突变体。结果表明,使用多元散射矫正+Norris平滑(MSC+ND)预处理方法建立的小麦籽粒ATR-FTIR识别模型能完全鉴别71个小麦品种(系)的籽粒,且外部验证也证实了该模型的准确性;应用建立的小麦籽粒ATR-FTIR识别模型,从突变株系中鉴定了4个籽粒性状潜在突变体,突变率为0.69%。本研究建立了小麦籽粒ATR-FTIR识别模型,实现了对不同小麦品种(系)籽粒的区分,并将该模型应用于突变体鉴别,拓宽了ATR-FTIR光谱技术在小麦上的应用领域,同时为筛选小麦籽粒性状突变体提供了新的途径。     

基于Web of Science的小麦QTL定位研究英文文献计量分析

为了解全球小麦QTL定位研究的现状,以Web of Science核心合集数据库为数据源,采用文献计量学方法分析2008-2017年小麦QTL定位研究论文的刊文数量走势,刊文数量前十的国家、机构、期刊,被引用频次前十的国家、期刊、个人,挖掘研究热点,查找国家间合作关系,分析主要作图群体、分子标记、统计模型和分析软件。结果表明,目前小麦QTL研究热点集中在逆境抗性和产量性状方面。在小麦QTL定位研究中,STS、SSCP、RFLP、SNP是近三年使用频率最高的几种分子标记类型;为提高研究准确性,遗传模型、分子标记和分析软件常被配套使用。近十年全球小麦QTL定位研究论文的刊发数量呈上升趋势,科研合作与交流密切的国家或研究单位发表论文的数量与质量一般较高,其中美国农业部农业研究局和中国农业科学院在刊文数量和被引用次数方面领先于其他机构。中国在小麦QTL定位研究领域刊文数量占据优势,但缺乏高质量、高影响力的权威性论文,与世界顶尖水平相比还存在较大差距。因此,我国在小麦QTL定位领域的研究需要进一步加大与其他国家的交流与合作,国内各学科之间也需要加强交叉与交流     

~7Li离子束注入对大麦粒型、品质及遗传变异的影响

为探讨~7Li离子束对大麦M_5籽粒的粒型、品质以及叶片的基因组结构的诱变效应,利用5种不同剂量(10、20、30、40、50 Gy)的~7Li离子束处理大麦种子,测定4 184份M_5突变体籽粒的近红外品质及粒型,并利用14对ISSR引物对挑选的突变体单株进行遗传差异分析。结果表明,~7Li离子束处理能引起大麦粒型和品质的变异,粒型最大变异系数主要出现在30 Gy处理组,品质最大变异系数主要出现在50 Gy处理组。籽粒周长最大变异增加29.15%,达到36.68 mm,最大变异系数为3.59%。粒长最大变异增加33.39%,达到15.74 mm,最大变异系数为3.88%。粒宽最大变异增加21.29%,为5.07 mm,最大变异系数为6.34%。突变体籽粒蛋白含量最高达到25.40%,提高90.55%;最低为8.51%,下降36.16%。突变体淀粉含量最高为57.04%,提高13.63%;最低为39.62%,下降21.08%。ISSR分析突变体基因组结构变异率为1.92%,在30 Gy处理组检测到1个新增带型,在50 Gy处理组检测到1个缺失条带。本研究结果为~7Li离子束在大麦诱变育种上的利用提供了参考,为大麦粒型和品质遗传研究与品种改良提供了新的种质资源材料。