棉花种质资源收集鉴定与创新利用

十二五期间通过对我国西南地区、南海诸岛、及国外野生棉起源中心实地考察和广泛征集,新收集国内外棉花种质资源1220份,其中陆地棉986份、海岛棉176份、亚洲棉58份,所收集种质均已入国家中期库保存。收集的棉花种质资源分别在河南安阳、海南三亚、新疆阿拉尔进行主要农艺经济性状鉴定和特性鉴定。通过SSR(Simple sequence repeat)分子标记、重测序等技术对收集到的种质进行了分子鉴定,筛选到大量与纤维品质、抗黄萎病、抗旱、抗草甘膦显著关联的基因。在收集保存的种质资源基础上,通过辐射诱变、远缘杂交、复合杂交创造出优质、高产、抗逆等优异种质资源。通过展示向全国科研院所及公司发放棉花种质19 191份次。     

北方冬麦区与黄淮北片优良小麦品种(系)耐热性评价

为筛选小麦耐热种质资源,在开花后15d开始覆盖塑料大棚,模拟高温胁迫,对来自我国北方冬麦区和黄淮北片主推的53个小麦品种(系)的千粒重热感指数、容重热感指数、几何平均产量进行分析,并以耐热品种TAM107为对照,结合苗期细胞膜热稳定性对参试材料的耐热性进行评价。结果表明,在三年(2008-2011)试验中,千粒重热感指数均小于1的品种(系)有9个(05CA306、京冬8号、邯6228、衡6632、农大3492、农大3432、济麦19、农大212和衡4399),容重热感指数均小于1的品种(系)有8个(衡观216、农大3492、农大413、京冬8号、山农2149、农大212、衡6632和济麦19)。依据参试品种(系)在3年的几何平均产量及热感指数的结果,农大212、农大3492、京冬8号、济麦19、衡6632、农大413、山农2149和衡观216可作为耐热高产品种(系)在生产上推广应用。利用细胞膜热稳定性筛选出44个苗期耐热性好的品种(系)。综合细胞膜热稳定性法及田间评价结果,农大212、衡6632、农大3492、济麦19、农大413、山农2149和衡观216为耐热性较好的品种(系)。     

姬松茸4个品种菌丝体的生物酶活性测定

对本实验室保藏的4个姬松茸品种进行了菌丝发酵,以酪蛋白、PNPP和ABTS为底物测定了菌丝体细胞内的蛋白酶、磷酸酶和漆酶的活性。数据结果显示,被测定的4个姬松茸品种均具有磷酸酶的活性,其中姬松茸(巴西)的活性最高为48.1 U·g-1;蛋白酶和漆酶活性的检测中发现,只有姬松茸7号和姬松茸11号具有活性,其中姬松茸7号具有较高的蛋白酶活性(95.2 U·g-)1,姬松茸11号具有较高的漆酶活性(58.6 U·g-)1。姬松茸7号和姬松茸11号同时具有3种酶的活性,可以作为深加工的优势材料。     

城市生活垃圾焚烧厂渗滤液特点及处理现状

随着我国城市生活垃圾逐年增长,焚烧法处理城市生活垃圾的方法逐渐发展成熟,但其处理过程中产生的大量成分复杂、危害较大的渗滤液如何有效地处置是我们目前亟待解决的问题。文章介绍了垃圾焚烧发电厂渗滤液的来源、组成及性质、危害等,总结了常见的渗滤液处理方法及其优缺点,并通过国内几个典型的垃圾焚烧发电厂渗滤液处理的成功案例分析总结出:目前常采用的渗滤液处理工艺为成本较低的厌氧消化技术,以去除渗滤液中绝大多数的有机污染物,同时利用厌氧消化过程所产的沼气进行发电或焚烧炉助燃也可降低整体工艺的成本,再运用好氧MBR,SBR生化法等进行脱氮及深度处理,可获得达标排放的出水。     

陆地棉亲本间遗传距离与杂种优势的相关性研究

【目的】通过1 500个陆地棉杂交组合分析杂种优势与其亲本间数量性状遗传距离的相关性,探讨能否利用大规模杂交组合亲本间遗传距离提高陆地棉杂种优势预测效果,以期为棉花杂交育种和杂种优势利用提供理论指导。【方法】选择来自15个国家和中国23个省（市）的305份陆地棉核心种质为亲本,采用L×T（Line×Tester）杂交设计配制1 500个杂交组合。2012—2013年,在中国南北方13个生态环境下考察其株高、单铃重、衣分、纤维长度等10个产量和纤维品质相关性状,分析F₁杂种优势、亲本间遗传距离和群体结构,并采用4种方式（Cor1—Cor4）计算遗传距离与杂种优势的相关性。【结果】10个性状中亲优势（MPH）均值的变幅为1.70%—7.40%,平均为4.36%,按父本不同将F₁分成5组（A,E）,其MPH均值A>E>B>C>D;超亲优势（HB）均值的变幅为-4.17%—1.87%,平均为-0.17%,A、B和E组的HB均值皆为正。10个性状在5组中除D、E组的马克隆值之外,其他性状普遍具有明显的中亲优势,其中,单铃重和纤维长度的中亲优势在5组中均以正优势为主（达80%以上）,最大值分别为34.01%和9.83%,对应的超亲优势分别为24.25%和5.80%。F₁和亲本差异显著性分析表明单铃重、株高、纤维长度、伸长率和整齐度指数整体表现出一定的超亲优势。父本（测试种）与300个母本之间的遗传距离介于2.280—61.430,平均为21.550,5个测试种与母本间的平均遗传距离D>C>E>A>B,其中,最近值为11.721,最远值为33.271。按最小方差聚类,将305个陆地棉亲本划分为2个主群,包括5个亚群。4种遗传距离与杂种优势的相关性分析结果显示,因样本量、遗传距离变幅和父本不同其结果有所差异,相关性随样本量的增大而有所增强。其中,Cor1是Cor2结果的整体体现;Cor3与Cor1和Cor2相比,部分性状的中亲优势与遗传距离的相关性有所不同;Cor4的相关性最弱。综合来看,遗传距离与衣分、断裂比强度、整齐度指数和纺纱均匀性指数的中亲优势呈显著正相关,遗传距离与其他性状的中亲优势的相关性因采用的分析方案不同,结果有所不同;在4种方案中,除整齐度指数外,遗传距离与超亲优势的相关性整体表现负相关。其中,遗传距离与马克隆值、纤维长度和衣分的超亲优势相关性较强。【结论】陆地棉亲本间数量性状遗传距离与杂种优势有一定的线性关系,不同性状的杂种优势与遗传距离的相关性存在正负和强弱差异,且样本量越大相关性越强。说明基于大规模杂交组合研究陆地棉亲本间遗传距离与杂种优势的关系效果显著。     

小麦茉莉酸诱导蛋白基因TaJIP的克隆和功能鉴定

为探讨高温影响小麦品质和产量的主要非生物胁迫因素,从小麦(Triticum aestivum)中克隆了1个受热胁迫诱导的茉莉酸诱导蛋白基因,命名为TaJIP,该蛋白具有Dirigent和Jacalin-like 2个保守结构域。通过生物信息学分析发现TaJIP基因的启动子区域包含多种激素响应元件。采用荧光实时定量PCR的方法,分析TaJIP在转录水平的表达模式,发现TaJIP不仅受茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate,MeJA)的诱导,还受高温、干旱和高盐胁迫的诱导。通过农杆菌介导的方法将TaJIP超表达转化拟南芥并对其功能进行鉴定,发现TaJIP转基因株系高温胁迫后的成活率和下胚轴生长活力明显高于野生对照(Wild type,WT)。但是在含有甘露醇或NaCl的MS培养基中生长时,转基因株系的表型与WT基本没有差异。以上结果说明TaJIP基因可以提高植物对高温的适应性,但不能提高植物的耐盐和抗旱能力。     

农杆菌介导的棕色棉胚珠离体培养遗传转化体系的建立

本研究以棕色棉品种‘棕1-61’为受体材料,以茁-葡萄糖苷酸酶基因(GUS)为报告基因,探索农杆菌介导离体培养胚珠的遗传转化条件。结果表明最适合的遗传转化条件是:1 DPA胚珠预培养4 d后,用针头进行扎孔处理形成伤口,在OD600为0.6~0.8的农杆菌菌液中侵染3 min,22℃黑暗条件下共培养20 h后转移至含500 mg/L卡那霉素的BT培养基上进行暗培养。GUS染色结果发现,暗培养20 d的胚珠和30 d的纤维上均有染色,证明GUS报告基因转化成功。进一步将目的基因Gh UFGT构建RNAi载体并进行转基因,荧光定量PCR检测发现转基因阳性胚珠中Gh UFGT基因的表达量与对照相比显著下降。该实验为研究纤维发育和色泽相关基因的功能提供了一种快速高效的遗传转化方法。     

小麦耐热相关转录因子基因TabZIP28的分离及功能分析

碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)是植物中广泛存在的一类转录因子,参与多种胁迫响应与生长发育过程.本研究从小麦(Triticum aestivum)中克隆到一个热胁迫诱导的bZIP家族转录因子基因TabZIP28 (GenBank登录号:KT753298.1),ORF长度为1 713 bp,编码570个氨基酸.生物信息学分析结果表明,TabZIP28与拟南芥bZIP家族转录因子中B亚组的3个基因Atb ZIP17、AtbZIP28和AtbZIP49归为一类.氨基酸序列比对结果表明,该蛋白具有bZIP和跨膜结构域(transmembrane domain,TMD)两个保守结构域以及规范的位点1蛋白酶(site 1 protease,S1P)剪切位点.对该基因起始密码子ATG上游1 699bp的序列进行顺式作用元件分析,发现该基因的启动子区域包含众多激素和逆境胁迫响应元件.通过qRT-PCR对该基因在逆境胁迫下的表达模式进行分析,结果表明,TabZIP28在热胁迫处理1h即上调表达且达到最大值;用20％PEG 6000模拟干旱环境处理小麦幼苗后,TabZIP28在处理6h达到最大值,并在12h时急剧下降;对5mmol/L H2O2处理响应比较缓慢,在处理12h才上调表达;该基因不受到二硫苏糖醇(dithiothreitol,DTT)处理的诱导表达.在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中过量表达TabZIP28基因,转基因株系在高温胁迫后的成活率和种子发芽率较野生型明显提高,说明该基因可能对植物的耐热性有贡献,可以作为耐热性育种的候选基因.