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。     

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。     

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。     

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 .     

密穗与疏穗型小麦强、弱势籽粒淀粉积累及库强度的比较

 【目的】研究小麦强、弱势籽粒淀粉积累与库容量、库活性间的关系及不同穗型间的差异。【方法】以密穗型小麦品种鲁麦21、济麦20和疏穗型小麦品种山农1391、山农12为材料,对籽粒发育过程中强、弱势粒淀粉积累、胚乳细胞数目及相关酶活性变化进行比较。【结果】两种类型小麦强势粒直、支链淀粉积累量均高于弱势粒,密穗型小麦籽粒直、支链淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度高于疏穗型小麦。Logistic方程拟合籽粒淀粉积累进程表明,强势粒淀粉积累量较弱势粒高的原因是其积累启动时间较早和淀粉积累速率较高;密穗型小麦强、弱势粒淀粉积累速率的差异幅度较大,是造成其籽粒最终淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度大于疏穗型的原因之一。小麦强势粒胚乳细胞数目显著高于弱势粒,与疏穗型小麦相比,密穗型小麦强、弱势粒胚乳细胞数目的差异幅度较大。4个小麦品种弱势粒蔗糖含量在灌浆期均高于强势粒,说明籽粒蔗糖含量即淀粉合成底物的供给并不是造成强、弱势粒淀粉积累存在差异的限制因子。小麦强势粒蔗糖合酶（SS）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPP）、可溶性淀粉合酶（SSS）和颗粒结合态淀粉合酶（GBSS）活性均高于弱势粒,密穗型小麦强、弱势粒上述酶活性差异幅度均较疏穗型大。【结论】小麦库容量（胚乳细胞数目）和库活性（淀粉合成相关酶活性）是制约强、弱势粒淀粉积累的主要因素。密穗型小麦强、弱势粒间的胚乳细胞数目和淀粉合成相关酶活性差异较大,这可能是造成密穗型小麦籽粒淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度大于疏穗型的原因。     

太谷核不育小麦的研究和利用

太谷核不育小麦是我国在小麦中首次发现的显性基因型雄不育突变体，本文对太谷核不育小麦的不育性遗传分析，细胞学特征、败育过程中的生理生化变化及其在种质资源创新和小麦育种上的利用等方面进行了综述，并且在其研究和利用的前景进行了展望。     

不同类型小麦品种(系)纹枯病抗性的初步研究

小麦纹枯病是由禾谷丝核菌或立枯丝核菌引起的一种土传真菌病害,广泛分布于世界各小麦产区。我国早有发生,但未引起重视。随着小麦种植品种的改变及栽培措施的强化,20世纪70年代中后期,纹枯病在部分地区上升为重要病害。到80年代,我国各冬麦区普遍发生纹枯病,而尤以江淮冬麦区为重。近年来在黄淮麦区发病也日趋严重,重病地小麦倒伏或白穗,造成严重减产,严重阻碍了小麦高产稳产的实现。虽然有的研究单位经过研究提出了以化学药剂为主的防治措施,但由于该病原物的顽固性和长年累积,化学药剂防治效果逐步下降。筛选小麦纹枯病的抗源,选育和…     

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。     

小麦不同外植体的组织培养效果研究

良好的组织培养效果是提高植物基因转化效率的基础。以山东省近年来育成并大面积推广的10个优良品种（系）为材料，对这些品种的花药、幼穗、幼胚和成熟胚的组织培养效果进行研究，旨在筛选每一基因型最适合于组织培养的外植体类型，为应用基因工程技术进行小麦遗传改良提供基础材料。结果表明，禽伤诱导率和再生成苗率与基因型和外植体类型（花药、幼穗、幼胚和成熟胚）密切相关。8802在花药和成熟胚培养中表现突出，花药出愈率达119．5％，愈伤分化成苗率19．9％;烟农19的幼穗愈伤直接分化成苗率最高，这43．5％；8802、烟农19和潍麦8号三个基因型的幼胚培养效果差异不显著，其愈伤分化成苗率分别为26．3％、24．5％和24．8％。蔗糖浓度在3％～9％之间，对成熟胚的愈伤组织诱导率影响很小。高浓度蔗糖降低愈伤生长速度。在一定蔗糖浓度下，愈伤诱导率与2，4-D浓度密切相关，高浓度的2，4-D对愈伤组织再生不利。MS＋4mg／L2，4-D对于成熟胚的脱分化相对较好，MS和MS＋0．4mg／L NAA＋0．6mg／L KT作为成熟胚的愈伤组织再生培养基，对不同基因型具有一定的适用性。