Improvement of Cold Tolerance in Horticultural Crops by Genetic Engineering

Abstract

Chilling and freezing temperatures often adversely affect the productivity and quality of horticultural plants. Attempts to enhance cold tolerance through traditional breeding have achieved limited success, mainly due to the complexity of the genetics associated with a plant's response to low temperatures. Recently, the improvement of cold tolerance by genetic engineering has been achieved in many species. Nevertheless, transgenic plants with greater tolerance have been reported in only a few horticultural examples. Their production has led to a new era in improving performance. In this review, we first present recent advances in understanding cold acclimation. We then describe a few cases in which improved cold tolerance has been achieved with transgenic plants.     

玉米耐旱遗传育种研究及分子育种策略

干旱胁迫一直是玉米产量损失的重要逆境因素。本文结合最新玉米组学研究成果,高通量的数据信息分析平台,从玉米表型和基因型两方面重点讨论耐旱玉米在遗传及育种实践上的研究进展,分子育种技术在进行耐旱玉米新品种的选育过程中的新策略,利用新的技术和平台进行耐旱玉米的创新,为未来提高育种遗传增益以及玉米增产稳产起到重要作用。     

基于淘宝平台的观赏水草种类应用与分析

观赏水草是水族箱的重要组成部分,其消费日渐成熟。淘宝在售的观赏水草有淡水观赏水草17科22属96种(含品种),海水观赏水草10科11属13种。其中,淡水观赏水草有20种只具有观赏用途,占总种数的20.83%;76种兼具稳定水质和观赏用途,占总种数的79.17%。海水观赏水草有3种只具有观赏用途,2种兼具观赏和净化水质的用途,8种具有观赏、净化水质和饲用3种用途。淡水种类绝大部分都是外来种,仅13种在中国有分布,仅占总种数的13.54%;海水种类由于海水传播的特殊性,均为全球广布种或东太平洋种类。     

8种园林植物耐荫性与光合特性的研究

通过测定漳州地区8种园林植物叶片的形态特征、光合作用和光响应曲线,并对测定结果进行方差分析和相关分析,比较分析其耐荫程度。结果表明:试验的8个品种除黄金榕外,其它品种对弱光利用能力较强,具有较强的弱光适应能力;三角梅、锦绣杜鹃、红背桂等植物的耐荫性较强,在园林中可配置在比较郁蔽的林下;黄金榕和悬铃花是喜光植物,能适应较强的光辐射,耐荫能力相对较差,可以配置在林缘或疏林草地中,光照越足,黄金榕的叶色、悬铃花的花都会越鲜艳;花叶假连翘既有一定的耐荫能力,又能适应较强的阳光辐射,对光适应的生态幅度较宽,在园林配置中可根据需要进行布置。桂花和红背桂能更好的利用土壤水分,可配置在相对较干旱的地方。净光合速率Pn与其主要影响因子气孔导度Gs、胞间CO2浓度Ci、蒸腾速率Tr、叶温下蒸汽压亏缺VpdL、光合有效辐射PAR的相关性分析表明,种类不同,其影响因子也不一样,8种园林植物的Pn与Ci呈极显著负相关。此研究为园林中植物的配置提供了一定的理论依据。     

Drought Tolerance in Rice: Focus on Recent Mechanisms and Approaches

Drought stress is a serious limiting factor to rice production,which results in huge economic losses.It is becoming a more serious issue with respect to the global climate change.Keeping in view of the current and forecasted global food demand,it has become essential to enhance the crop productivity on the drought-prone rainfed lands with priority.In order to achieve the production target from rainfed areas,there is a requirement of rice varieties with drought tolerance,and genetic improvement for drought tolerant should be a high priority theme of research in the future.Breeding for drought tolerant rice varieties is a thought-provoking task because of the complex nature and multigenic control of drought tolerant traits would be a major bottleneck for the current research.A great progress has been made during last two decades in our understanding of the mechanisms involved in adaptation and tolerance to drought stress in rice.In this review,we highlighted the recent progresses in physiological,biochemical and molecular adaptation of rice to drought tolerance.A brief discussion on the molecular genetics and breeding approaches for drought tolerance in rice will be focused for the future crop improvement program for development of drought tolerant rice varieties.     

广西甘蔗品种抗旱性研究

干旱已成为制约我国甘蔗产量提高的重要因素。研究甘蔗的抗旱机理,选育具备较强抗旱性的甘蔗品种,是降低甘蔗生产成本、提高甘蔗产量的有效途径。为探讨不同甘蔗品种的抗旱性,以桂南亚08-186、桂糖05-3846等7个甘蔗品种为试验材料,采用人工控水桶栽法研究其抗旱性。测定甘蔗+1叶脯氨酸含量、叶片膜透性、过氧化物酶(POD)活性、可溶性蛋白含量4个生理指标的变化,根据抗旱隶属函数加权值大小对其进行抗旱性评价。结果表明,所有甘蔗品种抗旱能力的强弱与脯氨酸含量、过氧化物酶的活性呈正相关;与叶片膜透性、可溶性蛋白含量呈负相关;根据隶属函数分析结果,参试甘蔗品种抗旱性由强到弱依次为:桂糖05-3864>桂南亚08-186>柳城06/241>柳城03/1137>桂糖06-400>ROC22(CK)>桂热2号(凉蔗02-6)。     

植物耐盐性研究进展

盐胁迫损害植物质膜的正常功能,造成植物气孔关闭,光合降低,耗能增加,养分离子吸收不平衡.目前已从许多植物中分离了一些盐胁迫诱导的基因及基因上游序列,但对植物耐盐分子机理尚未完全阐明,主要有渗透调节、拒盐机理、盐的区隔化、钾离子运输调控系统、水通道蛋白和光合途径改变等几种假说,有些耐盐基因已被成功转入植物中.研究表明,添加一些外源物质能提高植物的耐盐性。     

水稻抗旱研究进展与展望

水稻是我国主要粮食作物之一,整个生长阶段对水分的需求远远大于其它作物。然而随着极端气候以及水资源短缺的影响,干旱已经成为造成农作物产量损失最大的非生物胁迫。全面详细地了解水稻抗旱研究相关内容,有助于抗旱水稻品种的培育。本综述从水稻抗旱筛选方法、筛选指标、干旱胁迫条件下产量及其产量相关性状QTL发掘以及抗旱基因的克隆和应用进行论述,并对水稻抗旱品种的培育进行展望。      

玉米抗旱育种的研究进展

干旱已经对粮食安全构成了巨大的威胁。玉米抗旱育种是减少干旱造成产量损失的重要途径。本文介绍了一些抗旱的玉米种质资源和选育抗旱玉米品种的方法。轮回选择法是玉米抗旱育种经济有效的方法,在进行轮回选择的过程中运用数学方法评价产量性状,通过第二性状进行玉米抗旱辅助选择,引入权重法构建合理的抗旱模型。回顾和展望了生物技术在玉米抗旱育种中的应用及前景。     

红麻种质资源耐旱性的初步鉴定研究

为鉴定和筛选红麻耐旱种质资源,本研究选用10份红麻野生种和41份红麻栽培品种为材料,51个红麻种质资源进行盆栽和干旱胁迫试验鉴定,根据干旱后叶子的萎蔫程度进行鉴定、比较,获得了51个红麻种质资源的耐旱性评价。已鉴定和筛选出的7个耐旱性较强和8个耐旱性较弱的红麻种质材料,结果对红麻种质资源的评价和进行红麻耐旱性的分子基础研究有一定指导意义。     

7种观叶小盆栽植物的光合特性与耐阴性研究

研究了7种常见小盆栽植物的光合特性,以期为生产管理提供理论依据.通过测定供试植物叶片的形态特征、光合作用日变化和光响应曲线,并对测定结果进行方差分析和相关分析.结果表明:供试的7种植物总叶绿素(Chl)含量存在较大的差异,叶绿素a/叶绿素b值在1.66～2.10之间,均小于3;人参榕的净光合速率(Pn)与蒸腾速率(Tr)极显著地高于其它植物,白鹤芋、绿萝和咖啡树间的Pn差异不显著,而圆叶椒草和银后亮丝草的Pn与Tr均较低.相关性分析表明7种植物的Pn与胞间CO2浓度(Ci)呈极显著相关.综合各项指标表明供试的7种植物对弱光利用能力均较强.其中人参榕的耐阴能力最强,对光适应的生态幅较宽,既有较强的耐阴能力,又能适应较强的阳光辐射;圆叶椒草和银后亮丝草的耐阴能力相对较弱,但能更好地利用基质水分.     

人工模拟水分胁迫条件下小麦幼苗抗旱性鉴评指标的分析

为了明确小麦幼苗抗旱性鉴定评价的最佳时期和有效指标,以小麦加倍单倍体(Doubled haploid,DH)群体的150个株系为材料,采用模拟干旱胁迫法,研究了水分胁迫及复水条件下,幼苗叶片相对含水量、叶片相对电导率、根冠比、根干重和最大根长等五个抗旱相关性状的动态变化和遗传力,分析了各性状及其与平均隶属函数值之间的关系.结果表明,在水分胁迫72 h(WS72)和复水24 h(RW24)时,基因型之间的性状变异范围较大,是进行幼苗抗旱性鉴定评价的较好时期;平均隶属函数值不仅受各性状的直接影响,还受到性状之间交互作用的影响.在选择适当的与抗旱性关系密切性状的基础上,估算平均隶属函数,作为评价抗旱性的综合指标,可能是进行作物抗旱性综合评价的有效途径.     

我国常用玉米自交系的耐旱性评价

2007年冬季和2008年春季分别在海南三亚和新疆乌鲁木齐对196份玉米自交系采用两种不同干旱胁迫处理,依据形态性状及产量相关性状评价其耐旱性。通过典型相关分析发现,株高、雌雄开花间隔天数(ASI)、单穗粒重和结实株数百分率4个性状可以作为玉米自交系耐旱性评价指标。采用因子分析方法,计算株高、雌雄开花间隔天数、单穗粒重和结实株数百分率4个性状的综合耐旱系数,对196份玉米自交系进行耐旱性评价,将试验材料分为耐旱、中度耐旱、中度干旱敏感和干旱敏感4种类型。两点试验耐旱级别完全一致的材料有58份,其中耐旱自交系有7份(H201、Mo113、英64、H21、早49、丹598、吉842);中度耐旱自交系有14份(丹黄02、8902、中106、郑22、中黄68、K22等),这些材料为耐旱育种提供了种质基础。     

园艺植物体胚发生及植株再生技术研究

通过无患子科荔枝,龙眼,天南星科白鹤芋,火鹤芋,花叶芋,芭蕉科香蕉,葫芦科西瓜甜瓜甜兰科卡特兰,大花蕙兰,石竹科满天星,康乃馨等５０多个品种品系体细胞胚胎发生的诱导技术研究,探索出园艺植物获得体细胞发生的两种。途径。第一途径由外植体先诱导出愈伤组织然后产生胚状体,此途径的技术关键在于前期必需在附加高浓度２,４－Ｄ的培养基上作激发培养,如荔枝,天星,康乃馨,火鹤芋,香芋等可由引途径产生体胚。第二种途     

Evaluation of Agronomic Traits in Chromosome Segment Substitution Lines of KDML105 Containing Drought Tolerance QTL under Drought Stress

Drought is a major abiotic constraint to rice production in rainfed lowland and insufficiently irrigated areas.The improvement of drought tolerant varieties is one of the strategies to reduce the negative effects of drought.Quantitative trait loci(QTLs) for primary and secondary traits related to drought tolerance(DT) on chromosomes 1,3,4,8 and 9 that determined from double haploid lines derived from a cross between CT9993 and IR62266 were introgressed and dissected into small pieces in the genetic background of Khao Dawk Mali 105(KDML105) to develop chromosome segment substitution line(CSSL) population.The CSSLs were evaluated at the reproductive stage for their agronomic performance and yield components under drought stress,and results were compared with irrigated condition.The flowering of CSSL lines was 6 to 7 d earlier than KDML105.The mean values of grain yields in the CSSLs were higher than KDML105 under drought and irrigated conditions.At irrigated condition,the grain yields of introgression lines carrying DT-QTLs from chromosomes 4 and 8 were higher than that of KDML105,whereas other traits showed little difference with KDML105.Analysis indicated that grain yield has positive correlation with plant height,tiller and panicle number per plant,and total grain weight per plant under drought stress while negatively correlated with days to flowering.As mentioned above,CSSLs showing good adaptation under drought stress can be used as genetic materials to improve drought tolerance in Thai rainfed lowland rice breeding program,and as materials to dissect genes underlying drought tolerance.     

Mapping QTLs for Drought Tolerance at Seedling Stage in Rice Using Doubled Haploid Population

QTLs for drought tolerance at the rice seedling stage were analyzed using a doubled haploid (DH) population consisted of 251 lines from the cross between a japonica parent Maybelle and an indica parent Baiyeqiu. A genetic linkage map with 226 SSR marker loci was constructed. Single-locus analysis following composite interval mapping (CIM) detected a total of five QTLs located on five different chromosomes of rice. Four QTLs were also detected following two-locus analysis, resolving two pairs of epistatic QT...     

猪屎豆种质资源萌发期的耐旱性评价

为筛选耐旱性强的优异猪屎豆种质,本研究采用质量分数为15%的聚乙二醇（PEG-6000）溶液模拟干旱环境,以相对发芽势、相对发芽率、萌发耐旱指数、相对胚根长、相对苗高和活力指数作为评价指标,利用隶属函数法对228份猪屎豆种质资源的萌发期耐旱性进行综合评价。根据6个评价指标的平均隶属函数值将猪屎豆资源的耐旱性分为5个等级,其中耐旱等级为Ⅰ级的种质1份,来源于云南元江,平均隶属函数值为0.8;Ⅱ级种质13份,0.6≤平均隶属函数值<0.8;Ⅲ级种质105份,0.4≤平均隶属函数值<0.6;Ⅳ级种质105份,0.2≤平均隶属函数值<0.4;Ⅴ级种质4份,其平均隶属函数值小于0.2。     

玉米耐旱鉴定研究进展

干旱是影响玉米产量最主要的非生物胁迫因子。综述玉米耐旱性评价研究进展,对目前耐旱鉴定研究过程中存在的问题进行探讨,提出玉米耐旱鉴定应采取以产量性状为评价指标的直接评价和以生理生化或形态性状为评价指标的间接评价相结合策略。     

玉米耐旱遗传育种研究及分子育种策略

干旱胁迫一直是玉米产量损失的重要逆境因素。本文结合最新玉米组学研究成果和高通量的数据信息分析平台,从玉米表型和基因型两方面讨论耐旱玉米在遗传及育种实践上的研究进展以及分子育种技术在进行耐旱玉米新品种的选育过程中的新策略,利用新的技术和平台进行耐旱玉米的创新,可为未来提高育种遗传增益以及玉米增产稳产起到重要作用。     

观赏植物引种与外来入侵种研究

随着我国经济的发展,人们越来越多的关注周围的环境。大量外来观赏植物被引进于公园、路边和住宅区等,然而,这些植物中有些物种具有极强的适应性,很容易逃逸而成为入侵植物目前外来生物入侵已成为全球性问题,严重影响生态环境和经济发展．该文就我国观赏植物中的外来入侵种及其危害进行讨论,并提出引种建议。