甘蓝型油菜BnADH3基因的克隆及转BnADH3拟南芥的耐淹性

利用RT-PCR技术从甘蓝型油菜耐淹品系WR-4中克隆获得Bn ADH3基因,其完整开放阅读框为1137 bp。该基因编码379个氨基酸,与甘蓝Bo ADH3基因和拟南芥At ADH3基因高度同源,同源性分别达到96%和91%。利用定量RT-PCR检测Bn ADH3基因在油菜耐淹系WR-4和不耐淹系WR-24中的表达表明,在淹水处理下该基因表达受到一定的诱导,淹水处理6 h后表达开始上调,说明Bn ADH3基因在油菜耐淹机制中发挥作用;将其转化到模式生物拟南芥中,采用幼苗淹水3 d后去水处理,测定表明转基因株系叶片和根系中乙醇脱氢酶活性均高于野生型;生长4周和6周的拟南芥植株淹水3 d后的表型显示,Bn ADH3的表达可增强拟南芥对淹水胁迫的耐性,处理的T2代转基因幼苗大部分恢复,但野生型幼苗枯死;调查表明,淹水5 d后野生型植株的存活率为26.7%,转基因株系ADH33和ADH44的存活率分别为80.0%和66.7%。     

外源亚精胺对涝胁迫下玉米幼苗根系无氧呼吸代谢的调控效应

为了探讨多胺提高玉米抗涝性的机制,以2个抗涝性不同的玉米品种(郑单958,抗涝性较弱;浚单22,抗涝性较强)为材料,设置正常处理、涝胁迫处理、涝胁迫+亚精胺(1 mmol/L)3个处理,分别在处理0,2,4,6 d取幼苗根测定相对电解质渗漏率、无氧呼吸酶活性(乳酸脱氢酶(LDH)、丙酮酸脱羧酶(PDC)和乙醇脱氢酶(ADH))、代谢产物(乙醇和乳酸)和亚精胺(Spd)含量,并测定幼苗相对干物质增长速率,研究了亚精胺对涝胁迫下玉米幼苗根系呼吸代谢的调控效应。结果表明:在正常生长情况下,2个玉米品种幼苗根系中无氧呼吸酶活性、代谢产物和亚精胺含量均无明显变化,且在2个品种间无明显差异;涝胁迫处理后,2个玉米品种幼苗根系中无氧呼吸酶活性以及乙醇、乳酸、亚精胺含量增加,且抗性较弱的郑单958的LDH活性和乳酸含量增加幅度大于抗性较强的浚单22,而抗性较强的浚单22的ADH活性和乙醇、亚精胺含量增加幅度大于抗性较弱的郑单958;涝胁迫+亚精胺处理后,2个玉米品种幼苗根系中PDC、ADH活性以及乙醇、Spd含量升高,LDH活性和乳酸含量下降,且抗性比较弱的郑单958的变化幅度大于抗性比较强的浚单22。结果显示,亚精胺与涝胁迫下玉米幼苗根系的呼吸代谢之间存在密切关系,亚精胺一方面可以通过提高玉米幼苗根系中无氧呼吸代谢酶PDC和ADH活性以及增加乙醇和Spd含量减少有害物质乙醛对细胞的伤害;另一方面可以通过降低LDH活性抑制乳酸的过量产生,避免细胞质的过度酸化,降低细胞膜的伤害,从而缓解涝胁迫对玉米幼苗造成的伤害,促进干物质的积累和玉米幼苗的生长。     

苗期水涝胁迫对不同花生品种生长性状及产量的影响

为研究水涝对不同基因型花生品种的影响,本实验以黑珍一号、新化小籽及其杂交01002-7-3组合为材料,在苗期进行正常灌溉(对照)、根部淹涝(含水量10%,40%,70%,100%;时间1 d,3 d,7 d)的处理,测定其主茎高、侧枝长、总分枝数、单株结果数、百果量、百仁量、产量。结果表明,黑珍一号、新化小籽、杂交组合的平均主茎高最高增幅分别为24.5%、33.2%、35.6%,侧枝长增幅分别为43.4%、27.8%、22.8%,总分枝数增幅分别为42.31%、28.8%、24.6%,单株结果数降幅分别为25.0%、5.7%、5.7%,其百果重最高降幅分别为11.6%、14.7%、3.2%,苗期根淹对黑珍一号、杂交组合的百仁重没有显著影响(p0.05),根淹使得新化小籽的百仁重差异性显著(p0.05),其最大增、降幅分别为16.9%、17.8%,根淹使得黑珍一号、新化小籽的产量最大降幅分别为32.8%、30.2%、8.68%。根淹40%1 d、10%3 d、40%3 d分别提高黑珍一号、新化小籽、杂交组合的产量16.9%、8.3%、13.6%。     

盐份对大麦幼苗形态建成的影响

盐浓度对作物生长的影响一直是研究的热点。为探讨盐胁迫对大麦幼苗形态建成的影响,以4个耐盐性不同的大麦品种为材料,研究了不同时期、不同盐浓度(NaCl)对大麦幼苗根数、根长、芽长及鲜重的影响。研究结果表明:(1)大麦普遍具有较强的耐盐能力,但不同品种的耐盐能力存在显著差异。就大多数大麦品种而言,0.3%以下盐水发芽对幼苗主要器官的生长影响不大,能较好地完成幼苗形态建成,0.5%以上盐水对幼苗主要器官的生长发育产生的影响较大。(2)除不同盐份对发芽10d幼苗芽长的影响不显著外,盐份对发芽5d和10d大麦幼苗主要性状产生了显著的影响,但随着发芽时间的延长,盐浓度对幼苗主要性状的影响程度均有所下降。     

大豆苗期耐淹性的遗传与QTL分析

洪涝灾害是大豆生产的主要逆境之一,培育耐涝品种是抗灾保收的重要措施。大豆耐涝性育种方案的设计必须以耐涝性遗传为前提。以苏88-M21(淹水不敏感)×新沂小黑豆(淹水敏感)衍生的175个重组自交系(NJRISX)为材料,在盆栽V2期土壤表层保持5~7 cm水层20 d的淹水条件下,研究大豆苗期耐淹性的遗传和QTL定位。通过对8个耐淹性有关性状的相关分析和主成份分析,确定以处理前后株高变化量、处理终叶龄和成熟期株高3个性状的平均耐淹指数为评价指标。NJRISX家系间耐淹性差异极显著,存在超亲分离。主基因+多基因分离分析表明该群体的耐淹性为2对连锁主基因+多基因遗传,主基因遗传率为62.83%,多基因的遗传率为8.90%。WinQTLCart2.5复合区间及多区间QTL定位分析均检测到2个QTL,位于连锁群L2上的satt229~satt527和satt527~satt286区间,对表型的解释率分别为11.76%~25.20%和10.10%~12.34%。大豆NJRISX群体苗期耐淹性遗传分离分析与QTL定位结果相对一致。     

淹水胁迫下玉米自交系苗期的形态生理差异

以35份适应长江中下游种植的玉米自交系为材料,研究了淹水胁迫对玉米苗期生长的影响,评价了玉米自交系苗期耐涝性差异。结果表明：淹水胁迫对玉米形态和生理指标有显著影响。主成分分析表明：叶绿素含量（SPAD）、叶面积、株高、根干物重、茎干物重、叶干物重和总干物重的耐涝指数在4个主成分中占比重较大;总干物重、叶干物重、茎干物重、根干物重和叶面积的耐涝指数可以作为耐涝基因型筛选的指标。采用聚类分析将35份玉米自交系分为3类,其中敏感型17个、中间型6个和耐涝型12个。     

玉米幼苗响应低铁胁迫的根系形态与干物质积累特征

揭示不同品种玉米幼苗根系形态与物质积累对低铁（Fe）胁迫的响应,为玉米Fe营养研究提供理论依据。采用营养液培养的方法,研究32个玉米品种在正常Fe（100μmol/L）和低Fe（10μmol/L）条件下根系形态、物质积累特性和Fe吸收的变化。结果表明,低Fe胁迫下,32个玉米品种的幼苗根系干重、地上部干重、单株干重、总根长、叶绿素含量、叶面积、根表面积、根体积、根长、株高、根尖数、可见叶、展叶、茎粗、单株Fe积累量、Fe吸收效率和叶片活性Fe含量均显著降低,根平均直径、根冠比和Fe生理效率显著增加,但品种间存在差异。通过低Fe效应值及2个Fe水平的聚类分析发现,同一Fe水平下,玉米幼苗各性状的综合表现存在品种差异,根据2个Fe水平综合表现筛选得到3个Fe高效品种正红2号、汉单999与荃玉9号和3个Fe低效品种川单455、川单189与成单30。低Fe胁迫下,Fe高效品种单株干物重、单株Fe积累量和Fe吸收效率的降幅与根冠比的增幅均低于Fe低效品种,而Fe生理效率的增幅高于Fe低效品种。综合分析表明,Fe高效品种对低Fe胁迫具有更强的适应性,且提高Fe生理效率是玉米幼苗适应低Fe胁迫的重要生理机制。     

水稻幼苗生长对弱光胁迫的响应及相关分析

耐弱光性不同的水稻品种对光照条件反应不同,确定水稻耐弱光鉴定指标,可以快速有效地从大量种质资源中筛选耐弱光的水稻品种,提高品种耐弱光选择效率。试验对不同基因型的61份水稻品种（品系）于苗期进行遮光处理,分别研究各品种在不同光照下的叶龄、苗高、根长、地上部干重、根干重、根冠比、根体积、叶绿素（SPAD值）、单株重的变化,并对各性状的相对指数进行相关及通径分析。试验结果表明,在55%遮光条件下,不同水稻品种的叶绿素含量均增加,苗高变化不一,多数品种的根长、叶龄、根体积、根干重有不同程度的下降,少数品种的根长、叶龄、根体积、根干重增加,各品种地上部干重和单株重均有不同程度的下降;而且,弱光下地上部干重、根干重、根长的相对指数与单株重相对指数直接通径系数分别为0.7592、0.2105、0.0346,相关系数为0.9034、0.7634、0.6862,可见,弱光下的地上部干重相对指数是鉴定水稻耐弱光性的可靠指标,弱光下的根干重和根长相对指数可作为耐弱光性鉴定的重要辅助指标。     

甘蓝型油菜种子萌发期耐镉性分析及耐镉材料筛选

为研究镉对甘蓝型油菜幼苗的影响,筛选出耐镉品种,以35个不同遗传背景的甘蓝型油菜品系（种）为材料,用不同浓度(1、5、10 mg/L)镉进行胁迫处理。以相对发芽势、相对正常芽苗率、根长抑制率、苗长抑制率、苗鲜重抑制率和苗含水量抑制率六大指标,通过主成分分析和隶属函数分析科学评价不同甘蓝型油菜品系幼苗耐镉性。结果表明,随着镉处理浓度的增大,胁迫对大部分油菜种子的发芽势有促进作用,而成苗率呈下降趋势;幼苗的根长和苗长的抑制均呈上升趋势;苗鲜重和苗含水量呈下降趋势;综合评价筛选出耐镉品系（种）10个,其中品系C13095-6的镉耐性最强。本研究可为甘蓝型油菜品种耐镉性筛选和耐镉育种提供理论参考。     

水稻萌发耐淹性种质资源筛选及QTL定位

萌发耐淹性种质资源的筛选、耐低氧萌发基因的挖掘和利用是选育适宜直播水稻新品种的基础。为简便、高效的评价种质资源的萌发耐淹性,本研究对来自不同年代和地区的191份粳稻种质资源进行了萌发耐淹性鉴定,共获得12份萌发耐淹性强的种质资源,其中连粳15号表现出较强的低氧萌发能力。利用其与籼稻品种黄莉占构建的F2:3分离群体,采用模拟大田的鉴定方法,在水稻1号、3号、9号、10号染色体上共检测到4个QTL,即qGS1、qGS3、qGS9和qGS10。共解释表型变异的70.9%,其中qGS1、qGS3和qGS10,能够被重复检测到,贡献率分别为19.2%~24.0%、12.6%~14.7%、19.1%~20.5%,是稳定表达的QTL位点。这些种质资源和QTL的发现为耐低氧发芽水稻新品种的培育提供了重要的亲本资源、基因资源和标记资源,同时也为选育优良直播稻品种提供了理论依据。     

Mapping of QTL associated with waterlogging tolerance and drought resistance during the seedling stage in oilseed rape (Brassica napus)

Soil waterlogging and drought are major environmental stresses that suppress rapeseed (Brassica napus) growth and yield. To identify quantitative trait loci (QTL) associated with waterlogging tolerance and drought resistance at the rapeseed seedling stage, we generated a doubled haploid (DH) population consisting of 150 DH lines from a cross between two B. napus lines, namely, line No2127-17 × 275B F₄ (waterlogging-tolerant and drought-resistant) and line Huyou15 × 5900 F₄ (waterlogging-sensitive and drought-sensitive). A genetic linkage map was constructed using 183 simple sequence repeat and 157 amplified fragment length polymorphism markers for the DH population. Phenotypic data were collected under waterlogging, drought and control conditions, respectively, in two experiments. Five traits (plant height, root length, shoot dry weight, root dry weight and total dry weight) were investigated. QTL associated with the five traits, waterlogging tolerance coefficient (WTC) and drought resistance coefficient (DRC) of all the traits were identified via composite interval mapping, respectively. A total of 28 QTL were resolved for the five traits under control conditions, 26 QTL for the traits under waterlogging stresses and 31 QTL for the traits under drought conditions. Eleven QTL were detected by the WTC, and 19 QTL related to DRC were identified. The results suggest that the genetic bases of both waterlogging tolerance and drought resistance are complex. Some of the QTL for waterlogging tolerance-related traits overlapped with QTL for drought resistance-related traits, indicating that the genetic bases of waterlogging tolerance and drought resistance in the DH population were related in some degree.     

中国北方主栽花生品种抗旱性鉴定与评价

人工控水条件下,通过盆栽试验,在花生植株的结荚期和饱果期, 测定29个品种(系)的株高、分枝数、生物累积量、叶片含水量和光合色素含量等与抗旱性有关的13个表型性状和生理生化指标,采用抗旱系数法和隶属函数值法,鉴定各性状指标水分胁迫下的抗旱性。结果表明,相同指标评价不同花生品种抗旱性时得出的结果不同,依此可将供试品种(系)划分为抗旱性强、中、弱和不抗旱4类,即供试品种中唐科8号、冀花2号、冀花4号、花育25、花育17、花育22、大唐油、花育21具有较强的抗旱能力;花育20、花育24、潍花6号、花育27、鲁花11、阜花11、阜花13、唐油4号、丰花1号和G2具有中等抗旱能力;具有较弱抗旱能力的品种(系)有16-8、阜花10号、M5、花育16和鲁花14;而花育19、花育23、丰花6号、潍花8号、M7和TE-2在结荚期和饱果期均无抗旱能力。水分胁迫至结荚期,除分枝数和类胡萝卜素外,其余各形态型状和生理生化指标及其综合D值均可作为鉴定品种(系)抗旱性的依据;水分胁迫至饱果期,只有叶面积与抗旱系数间的相关极显著。无论在结荚期或饱果期,综合D值可作为鉴定品种抗旱性的指标,单一指标均不能准确判定某品种(系)的抗旱性。     

部分芝麻新品种耐渍性鉴定

以平均萎蔫株率、平均死亡株率为鉴定指标对15个国内近几年选育的白芝麻品种进行了淹水鉴定,结果表明:在同一小区同一天内,下午萎蔫株数高于上午萎蔫株数,萎蔫植株应以下午调查为好;撤水后3d内萎蔫株率有不同程度的波动,但总体水平相差不大,撤水后第1天的萎蔫株率可以作为调查的指标;光照和温度是影响植株萎蔫发生的主要天气因素;冀芝1号在整个鉴定过程中没有出现萎蔫死亡现象,为抗性优良品种,并且其早期耐淹的能力能遗传给后代。豫芝4号(新)、陕芝3号在整个鉴定中出现萎蔫或死亡植株较少,为耐渍品种,其余品种抗性一般或差。     

地下水位对油菜生长及产量的影响

长江流域油菜生产主要采用水稻油菜轮作种植模式,地下水位高,易产生湿害。本试验采用PVC筒,在油菜4个生育期分别进行0、30、60和90 cm的地下水位处理,然后恢复至60 cm水位,比较2个耐渍性不同的油菜品系在不同生育期、不同水位条件下的生长状况及产量,从而确定油菜各生育阶段的适宜地下水位,为南方稻茬油菜排水降湿管理提供依据。试验结果表明: (1)地下水位高低影响了油菜的根系发育、地上部生长及产量形成;(2)就产量而言,各生育期对水分的敏感性依次为蕾薹期、花期﹥苗期、角果发育成熟期;(3)油菜苗期适宜地下水位为30~90 cm,蕾薹期、花期为30~60 cm,角果发育成熟期为30~90 cm;(4)就全生育期而言,即使选用耐渍性较弱的品种,地下水位控制在30~60 cm时能满足油菜生长发育及产量形成需求。     

渍水时间对油菜生长及产量的影响

长江流域油菜生产期间雨水偏多,加上主要采用水稻油菜轮作模式,地下水位高、土壤粘重,常发生渍害。为了研究油菜各生育期渍水对其生长及产量形成的影响,设计盆栽试验,在油菜4个生育期分别进行3个不同渍水时间处理后,然后恢复正常水分管理。其中,苗期、蕾薹期分别进行10、20和30 d渍水处理,花期、角果期分别进行10、15和20 d渍水处理,各处理4次重复,比较2个耐渍性不同的油菜品系在各生育期的生长状况及产量。结果表明: (1) 渍水影响油菜各生育期根系发育、地上部生长及最终产量的形成,并存在品种间差异;(2) 苗期渍水导致叶片叶绿素(Chl)含量下降、丙二醛(MDA)及脯氨酸(Pro)含量增加,其变化过程在指标间存在差异;(3) 以产量为指标,渍水的敏感性依次为蕾薹期、花期＞苗期、角果发育成熟期;(4) 研究不同渍水处理对产量的影响可为持续降雨对大面积油菜生产影响的估算提供依据。     

灌浆期高温对小麦籽粒淀粉的积累、粒度分布及相关酶活性的影响

以不同耐热性品种济麦20和鲁麦21为材料, 于花后5~9 d进行高温处理, 研究了小麦灌浆期高温对籽粒淀粉的积累、粒度分布及合成相关酶活性的影响。结果表明, 灌浆期高温显著降低籽粒淀粉积累量, 显著降低籽粒淀粉、支链淀粉含量, 提高直链淀粉含量和直/支链淀粉比例。高温对济麦20籽粒淀粉积累的影响程度较鲁麦21大。灌浆期高温使小麦籽粒A型淀粉粒的体积、数量和表面积百分比显著增加, B型淀粉粒这3指标则显著降低。高温处理后, 济麦20籽粒蔗糖合酶(SS)、ADPG焦磷酸化酶(AGPP)、可溶性淀粉合酶(SSS)、束缚态淀粉合酶(GBSS)活性与对照无显著差异, 而鲁麦21上述酶活性则高于对照。济麦20、鲁麦21籽粒上述酶活性分别于花后15 d和20 d开始低于对照。与其他淀粉合成相关酶相比, 高温对籽粒GBSS活性的影响程度较小。两品种处理间籽粒蔗糖含量及SS、AGPP、SSS和GBSS活性的变化趋势, 与其籽粒淀粉积累量的变化趋势基本一致。灌浆期高温使籽粒淀粉积累量降低, 主要因高温抑制了籽粒灌浆中后期的淀粉合成, 这是由籽粒蔗糖供应不足和籽粒淀粉合成相关酶活性下降所造成的。     

涝渍逆境下玉米叶片超氧物歧化酶和过氧化氢酶活性与抗涝性的关系

研究了夏玉米单交种苏玉１号及其亲本自交系叶片内活性氧酶性清除系统中的超氧物歧化酶（ＳＯＤ）和过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性与玉米抗涝性的关系。淹水过程中，耐涝的母本苏８０－１叶片中两种酶活性均比不耐涝的父本黄早四较少地受抑制，丙二醛（ＭＤＡ）的积累量也较少。表明两亲本自交系间耐涝性的差异与其抵御活性氧毒害能力的强弱有关。杂交种（Ｆ１）则显示体内清除系统对涝渍的耐受性与其母本相仿，由于兼具生长的优势，因而     

复合盐碱胁迫对鲜食葡萄生理生化指标的影响

为筛选出较耐盐碱的新引鲜食葡萄品种,以10个葡萄品种为材料,研究不同浓度复合盐碱（盆土干重的0.29%、0.58%、0.87%）胁迫30天后葡萄生理生化指标的变化特征,对所有指标进行相关性分析,并采用主成分分析法综合评价其耐盐碱能力。结果表明,随着盐碱浓度的增加,根系活力和叶片相对含水量呈逐渐下降趋势,相对电导率、丙二醛和脯氨酸含量呈逐渐上升趋势,超氧化物歧化酶活性呈先上升后下降或持续上升2种趋势。相关性分析发现,叶片丙二醛含量、根系丙二醛含量、叶片脯氨酸含量三者之间两两极显著正相关,根系超氧化物歧化酶活性与叶片丙二醛含量、叶片超氧化物歧化酶活性显著负相关。主成分分析法提取出特征值大于1的3个主成分,累计贡献率77.99%,最终得出10个葡萄品种耐盐碱性顺序由强到弱依次为‘紫甜无核’‘、黑脆无核’‘、户太8号’‘、早夏无核’‘、丝路红玫瑰’‘、阳光玫瑰’‘、深红玫瑰’‘、夏黑’‘、甜蜜蓝宝石’‘、浪漫红颜’。     

山西花生地方品种芽期耐寒性鉴定及SSR遗传多样性

低温寒害是引起花生产量和品质下降的主要因素之一, 培育和种植高产稳产耐寒性强的品种是降低低温寒害的理想途径。然而高耐寒性种质的缺乏和耐寒性鉴定的困难, 是限制耐寒性育种取得突破的主要原因。本研究对72份山西花生地方品种进行芽期耐寒性鉴定, 以其相对发芽率和相对发芽指数作为耐寒性评价指标, 初步将其分为高耐寒、耐寒、中感、敏感、高感5级。为了解山西花生地方品种耐寒性遗传多样性, 合理、高效利用耐寒型花生资源, 用多态性好的90对SSR引物评价了不同耐寒性花生品种, 结果显示, 参试品种遗传多样性存在较大差异, 在遗传距离为0.4时, 被聚类为三大类群。3份高耐寒品种和7份耐寒品种分别聚类到不同的3个类群中, 说明耐寒性花生遗传多样性丰富。     

花生品种抗光氧化特性的鉴定与评价

为评价不同花生品种的抗光氧化特性,并为选育广适性品种提供依据,本研究利用夏季强光高温的自然条件,人为创造一个光氧化胁迫条件,对不同花生品种进行抗光氧化特性的鉴定。结果表明,2015 年筛选到8 个抗光氧化品种,占鉴定品种的6.67%;中等抗光氧化品种占87.5%,不抗光氧化品种占5.83%。2017 年从2015 年材料中挑选45 个品种继续进行鉴定,3 个品种表现为抗光氧化特性,占鉴定品种的6.67%;中等抗光氧化品种占51.11%,不抗光氧化品种占44.22%。不同等级抗光氧化品种的相对叶绿素含量均存在显著或极显著差异,其中,2017 年不同等级抗光氧化品种的相对叶绿素含量明显低于2015 年对应等级的品种。本研究筛选到了抗光氧化差异明显的花生品种,验证了本方法在鉴定评价花生品种抗光氧化特性上的可靠性。此外,光氧化特性鉴定中光氧化胁迫时间应结合胁迫期间的温光条件和研究目的综合考虑。