大豆苗期耐盐性的简便鉴定方法

盐胁迫是影响大豆产量的重要非生物胁迫因素,筛选耐盐种质资源对培育耐盐大豆品种具有重要的意义。本研究利用4个耐盐品种和4个盐敏感品种进行苗期耐盐性鉴定,以蛭石为培养基质,在大豆真叶展开时,分别用100、200和250 mmol L^–1的NaCl溶液处理,每2 d浇一次盐溶液,每天测定大豆真叶SPAD值。盐处理8 d后,分别取各品种的根、茎、叶,用原子吸收光谱仪测定其Na⁺含量。结果表明,用200 mmol L^–1 NaCl处理的耐盐品种和盐敏感品种表型差异明显,但叶片Na⁺含量差异不显著;用250 mmol L^–1 NaCl处理后,表型差异明显且叶片Na⁺含量差异显著。200 mmol L^–1和250 mmol L^–1 NaCl处理下叶片失绿明显,盐敏感品种叶片积累的Na⁺含量与SPAD值极显著负相关。本研究建立了一种以蛭石为基质,用200 mmol L^–1或250 mmol L^–1 NaCl处理,8 d即可进行大豆苗期耐盐性鉴定的简便方法,为大豆种质资源苗期耐盐性的大规模鉴定及耐盐品种选择和耐盐机理的研究提供了方法。     

紫花苜蓿Na+/H+ 逆向转运蛋白基因在拟南芥中表达提高转基因植株的耐盐性

以紫花苜蓿(Medicago sativa)为材料, 利用反转录PCR方法分离了NHX1全长cDNA(命名为MsNHX1)。Southern杂交结果表明, 在紫花苜蓿中存在一个小的液泡型Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因家族。序列分析表明, 该基因所编码的蛋白与拟南芥、水稻和棉花中液泡型Na⁺/H⁺逆向转运蛋白具有较高的同源性。在洋葱表皮细胞中瞬时表达MsNHX1-GFP融合基因的结果表明, MsNHX1定位在液泡膜上。Northern杂交发现该基因的表达受高浓度NaCl诱导。MsNHX1在盐敏感酵母突变体中表达可以提高转化子对NaCl的耐受性, 说明MsNHX1具有转运Na⁺的功能。在拟南芥中表达MsNHX1能显著提高植株耐受盐胁迫的能力; 而且在受到盐胁迫时, 转基因植株比野生型的渗透调节能力更强, 生物膜受破坏程度降低, 光合能力增强。以上研究结果表明MsNHX1是一个液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白, 在植物耐受盐胁迫过程中起重要作用。     

过表达谷子液泡H~+-ATPase E亚基基因在拟南芥中的耐盐性

V-H+-ATPase在植物生长、发育和胁迫响应等生物学过程中发挥重要作用。本研究通过序列比对,从谷子中克隆到V-H+-ATPase E亚基基因Si VHA-E。进化树分析显示,Si VHA-E基因在进化上属于E1/E3亚族,与玉米V-H+-ATPase E亚基基因Zm VHA-EL亲缘关系较近。表达谱分析结果显示,Si VHA-E在高盐、茉莉酸甲酯(Me JA)、水杨酸(SA)和脱落酸(ABA)处理下表达上调,在低温和低氮处理下表达下调。亚细胞定位分析表明Si VHA-E定位于液泡膜上。遗传转化拟南芥的耐盐性鉴定表明,在盐处理条件下,转基因株系的种子萌发率、幼苗主根长、植株鲜重及存活率显著高于野生型的。与野生型拟南芥植株相比,Si VHA-E过表达植株体内Na+含量减少,体内相对含水量提高。此外,ABA萌发试验结果显示,在种子萌发后期,Si VHA-E过表达植株对ABA更加敏感。研究表明,谷子Si VHA-E可以显著提高拟南芥耐盐性,这可能与其正向调控ABA信号途径以及减少植株体内Na+积累和水分散失有关。     

大豆出苗期耐盐性鉴定方法建立及耐盐种质筛选

土壤盐渍化是影响农业生产的重要问题,筛选耐盐大豆资源对于大豆主产区盐渍化土壤的利用具有重要意义。以中黄35、中黄39、Williams82、铁丰8号、Peking和NY27-38为供试材料,以蛭石为培养基质,设0、100和150 mmol L?1 NaCl 3个处理,进行出苗期耐盐性鉴定,分析与生长相关的6个指标,旨在明确大豆出苗期耐盐性鉴定指标和评价方法。结果表明, 150 mmol L?1NaCl处理显著降低大豆的成苗率、株高、地上部鲜重、根鲜重、地上部干重和根干重,并且不同材料间差异显著。基于幼苗生长发育状况的耐盐指数方法与耐盐系数方法对6份种质耐盐性评价结果显著相关。耐盐指数法对植株无损坏、可省略种植对照,节约人力和物力,提高种质鉴定的效率。因此,以150 mmol L?1 NaCl作为出苗期耐盐鉴定浓度,以耐盐指数作为大豆出苗期耐盐鉴定评价指标,鉴定27份大豆资源,获得出苗期高度耐盐大豆(1级) 3份、耐盐大豆(2级) 7份,其中4份苗期也高度耐盐(1级),分别为运豆101、郑1311、皖宿1015和铁丰8号。本研究建立了一种以蛭石为基质,利用150 mmol L?1 NaC...     

玉米自交系芽苗期耐盐性的鉴定与筛选

以14个玉米自交系为材料,用不同浓度NaCl溶液模拟盐胁迫环境对其芽苗期耐盐性进行了鉴定。结果表明:玉米对盐胁迫非常敏感,不同盐浓度均对玉米芽苗期的发芽率、胚根长度、叶片相对含水量及净光合速率产生抑制作用;不同材料间耐盐性存在明显差异,各指标均能反映出不同材料的耐盐性;通过鉴定筛选,14个材料中,耐盐性极强的为XS98-28,耐盐性较强的为XSK5,耐盐性中等的为XSF,XS01-61,其余材料耐盐性均较弱。     

田间条件下棉花叶片缺钾症状及钾含量的时空动态研究

为了探究棉花中上部叶片首先出现缺钾症状的生理机制,以中棉所41为供试材料,于2013—2014年在中国农业大学上庄实验站缺钾(K)土壤上(速效K含量64.0~70.9 mg kg–1)进行试验,设置低钾(225 kg K2O hm–2)和高钾(375 kg K2O hm–2)2个钾处理,以不施钾为对照,观察蕾期至花铃后期主茎叶缺K症状的发展动态,并测定了叶片的K+含量。结果表明,棉花叶片缺K症状并不是简单的自下部老叶逐步向上发展,而是从第10节位左右向上推移,并且这种推移呈跳跃式,植株中部某些叶位的叶片一直未出现缺K症状或症状很轻微。棉花这种缺K症状模式与叶片K+含量无必然联系。叶片K+含量基本遵循随叶位上升而增加的规律,符合缺K条件下的一般特征,但这种自下而上增加的幅度及增幅较大的部位在不同生育时期和不同年份存在差异。大部分叶片的K+含量随叶龄增长呈或快或慢的下降趋势,但在蕾期至盛花期某些幼叶和功能叶的K+含量会出现上升现象,如2013年的第7~第14叶、2014年的第13~第16叶。要揭示棉花缺K症状的生理机制,还需要从不同叶片对K+的敏感性、K+在整株水平的再分配等方面深入研究。     

转Na+/H+逆向转运蛋白基因(nhaA)大豆植株的获得及耐盐性分析

高盐对作物造成渗透胁迫和离子毒害,是影响作物生长发育的主要非生物胁迫因子之一。Na+/H+逆向转运蛋白能够通过将Na+排出细胞或将其区隔化入液泡中来调节细胞内的离子平衡,是植物耐盐的关键因子。本研究将质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因nhaA构建到植物表达载体pBI121上,通过发根农杆菌介导转化大豆子叶节,获得6株卡那霉素抗性再生植株。对抗性植株进行PCR、Southern blot和RT-PCR鉴定,3株植株呈阳性,平均转化率为0.42%。对阳性植株的耐盐生理指标测定结果显示,盐胁迫后转基因植株的质膜相对电导率显著低于对照植株,叶绿素含量和脯氨酸含量显著高于对照植株。nhaA基因在大豆植株中的表达显著提高了大豆对盐胁迫的耐受性,为大豆耐盐新品种的选育和广泛应用该基因进行其它农作物的耐盐性改良提供了材料和依据。     

盐胁迫条件下外源Ca2+对蚕豆气孔运动及质膜K+通道的调控

研究了Ca²⁺ 对NaCl胁迫下蚕豆气孔运动及质膜K+通道的影响。结果表明,100 mmol L^-1 NaCl可明显诱导气孔开放,该现象可被10 mmol L^-1 CaCl₂ 显著抑制。为探讨盐胁迫下Ca²⁺对K⁺和Na⁺跨膜运输的调控机制,我们利用膜片钳技术记录全细胞K⁺ 电流发现,在100 mmol L^-1 NaCl胁迫下,加入10 mmol L^-1 CaCl₂胞外处理,显著抑制质膜K+内向及外向通道电流,这种抑制可被1 mmol L^-1 La³⁺ (Ca²⁺通道抑制剂)缓解。非盐胁迫下,10 mmol L^-1 CaCl₂ 胞外处理也能显著抑制质膜内向K⁺通道,但明显激活其外向通道,加入1 mmol L^-1 La³⁺并不能被缓解。用H₂O₂专一的荧光探针二氯荧光素二乙酸酯(H2DCF-DA)单细胞分析保卫细胞内H₂O₂含量变化显示,在100 mmol L^-1 NaCl盐胁迫下,10 mmol L^-1 CaCl₂ 处理明显诱导H₂O₂在保卫细胞中积累;100 mmol L^-1 NaCl和10 mmol L^-1 CaCl₂单独处理并不能诱导H₂O₂积累。推测Ca²⁺在盐胁迫下可能先诱导H₂O₂在胞内积累,进而激活质膜Ca²⁺通道,迅速提高胞内Ca²⁺浓度以抑制Na⁺通过质膜K⁺通道跨膜内流,同时调节Na⁺外流,两种效应共同作用促使气孔关闭,减少盐胁迫下水分的过度散失。上述结果将为Ca²⁺调控作物抗盐机制研究提供新的思路。     

大豆苗期干旱胁迫对糖分吸收与相关酶活性的影响

以黑农65、黑农44,绥农29大豆品种为材料,研究了在不同程度干旱胁迫下,大豆苗期可溶性糖、蔗糖、果糖含量的变化,以及蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)的活性变化。结果显示:随着干旱胁迫的加强,可溶性糖含量显著升高,且呈先升高后降低趋势,蔗糖含量显著降低,果糖含量显著升高,酶类物质的活性逐渐降低。不同品种之间受干旱影响差异显著,其中黑农44受干旱影响最大。同一品种不同部位之间受干旱影响程度为叶>柄>茎。     

小麦成熟胚脱分化过程中生长素相关基因的表达分析

利用Affymetrix小麦基因芯片研究了小麦成熟胚在MS+2,4-D (2 mg L^-1)培养基上脱分化过程种基因表达变化,用NCBI、DATF和DRTF等生物信息学相关网站对基因表达信息进行处理,并针对生长素相关基因的变化情况进行分析,结果表明,有80个生长素相关基因在小麦成熟胚脱分化过程中的2、6、12、24和72 h等不同时间点,至少发生了一次有意义的表达变化,其中41个在整个过程中上调,29个下调;10个在不同时点分别表现上调或下调。这些基因涉及到生长素的运输、响应、诱导、合成和降解等多个生物学过程。对BG906698、BQ281752、CD454626、CD864552、CD938626、BJ233383和AY543630基因的半定量RT-PCR验证结果表明,它们的表达变化与基因芯片的结果基本一致。质膜H⁺-ATPase基因(AY543630)在2 h时间点即有较高强度表达,然后下降,24 h降至最低水平,表明该基因在小麦成熟胚脱分化的启动中可能有重要作用。     

不同水稻品种幼苗期耐盐性评价

水稻是盐碱地改良利用的重要作物。水稻幼苗期对盐胁迫敏感,筛选幼苗期高耐盐水稻品种是利用水稻进行盐碱地改良的关键。通过分析收集的15个粳稻品种在盐胁迫下的形态和生理特性,综合评价不同水稻品种幼苗期的耐盐性。形态分析结果表明: 150mmol/L NaCl处理下,所有试验材料的生长均受到抑制,出现植株变矮、根长变短和叶片枯萎等表型,其中盐胁迫对宁粳44、南粳46和盐丰47（对照）生长抑制相对最弱,死叶率最低;200mmol/L NaCl处理下,宁粳44、南粳46和盐丰47的存活率最高。耐盐指数结果表明,盐丰47的综合性状最好,其次是南粳46和宁粳44。生理特性结果表明: 150mmol/L NaCl处理下所有试验材料的超氧化物歧化酶（SOD）活性及丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量均有所增加,其中南粳46的SOD活性较其他参试材料高;南粳46、盐丰47和宁粳44的丙二醛含量增加幅度较小,脯氨酸及可溶性糖含量增加幅度大于其他参试材料。推测南粳46、盐丰47和宁粳44具有较强的过氧化物清除能力和渗透调节能力,这可能是其幼苗期具有较强盐胁迫耐性的生理机制。综上所述,筛选到的幼苗期耐盐性较强的水稻品种为南粳46和宁粳44。     

陆地棉苗期耐盐性的高效鉴定方法

利用2个耐盐和2个盐敏感的陆地棉品种,分别设置对照和4% (40 g L^–1)浓度NaCl溶液处理三叶期幼苗,处理72 h后调查盐害指数,测定地上部分鲜重、根鲜重、叶片相对含水量、叶绿素荧光参数、相对电导率、丙二醛含量、抗氧化酶类活性等13个与耐盐性相关的重要指标。利用灰色关联聚类、主成分分析和逐步回归等方法综合评价陆地棉苗期耐盐性,认为最大光化学效率(F_v/F_m)可以作为鉴定陆地棉苗期耐盐性的关键指标,构建耐盐指数(y)方程y = 1.943x – 0.882,(x = 最大光化学效率),同时结合另外2个耐盐和2个盐敏感品种所得方程y值对耐盐等级进行划分。进一步利用23个已知耐盐性的品种检验方程,计算结果与田间鉴定结果完全一致。因此选用最大光化学效率作为唯一指标鉴定陆地棉苗期耐盐性,高效准确,同时通过构建方程和划分耐盐等级,为未来大规模陆地棉品种资源耐盐性鉴定提供技术标准和研究基础。     

玉米苗期在盐胁迫下耐盐相关QTL分析

通过对玉米耐盐性状基因的QTL定位,找到耐盐性状控制位点在染色体上的位置,来帮助耐盐玉米品种的选育和基因的克隆。本研究选用耐盐自交系8723和盐敏感自交系P138为材料构建的F2群体,通过Jionmap 4.0软件对F2群体构建分子遗传连锁图谱。构建了一个包含有174个SSR标记位点的分子遗传连锁图谱,平均分布在玉米的10条染色体上共2 764.3 cM,标记区间平均间距为15.88 cM。通过对表型数据的分析,对玉米的4个植株性状进行了QTL定位。结果共检测到8个与玉米苗期耐盐性状相关的QTLs,分别位于2号、4号、6号、9号染色体上。本研究结果为幼苗在盐碱地正常生长提供科学依据。     

大豆幼苗根系性状的QTL分析

为研究大豆幼苗期根系性状的遗传规律,以中豆29和中豆32构建的RIL群体为材料,在V2期测定水培幼苗根系性状(主根长、侧根数、根重、根体积和根冠比等)及相关性状(株重、茎叶重和下胚轴重等),以方差分析方法估算遗传参数,并采用复合区间作图法对大豆幼苗期根系等性状进行QTL定位。结果表明,在8个染色体上检测到20个根系及相关性状QTL,其中9个主效QTL位于第11和第14染色体,表型贡献率在10.5%~26.1%之间。在第11和第14染色体上,部分根系性状QTL与地上部性状QTL处于同一位置,其QTL的共位性与形态性状表型相关分析结果一致,反映了根系性状与地上部性状存在一定的关联。     

大豆耐盐性遗传的研究

利用耐盐品种与盐敏感品种配制杂交组合，根据后代耐盐性的分离表现，研究大豆耐盐性的遗传方式。耐盐×耐盐组合F1、F2及F3代仍表现耐盐；敏感×敏感组合F1、F2及F3代均表现对盐敏感；耐盐×敏感及其反交组合，F1代表现耐盐，F2代耐盐和敏感植株分离比率为3∶1。F2代耐盐株衍生的F3代品系中，纯合耐盐株系和耐盐性分离株系的     

高粱苗期耐盐碱性QTL定位

为定位混合盐碱胁迫下调控高粱苗期性状的QTL位点,发掘耐盐碱基因位点及其紧密连锁标记。以耐盐碱和盐碱敏感组合BJ-299×Tx622B构建的F2群体为材料,采用SSR标记技术和区间作图法对170个F2∶3家系进行高粱苗期相对存活率(RL)、相对干质量(RDW)、相对鲜质量(RFW)和相对苗高(RSH)的QTL分析。结果表明,试验材料耐盐碱性状符合数量遗传的特点,共定位到3个QTL位点(q SAT-A、q SAT-D和q SAT-J)调控高粱苗期耐盐碱性状,分布在A、D和J染色体上,位于标记Sam27281~Sam22486、Sam11433~Sam78379和Sam62346a~Sam38392。q SAT-A和q SAT-D同时调控RL、RDW、RFW和RSH性状,表型贡献率分别为14.3%,9.7%,8.0%,10.6%和8.7%,13.5%,18.8%,13.6%;q SAT-J位点调控RL性状,贡献率为7.3%。q SAT-A和q SAT-D为调控高粱苗期耐盐碱性状的重要位点,有望在高粱耐盐碱性状分子标记辅助育种发挥重要作用。     

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。     

不同水稻品系芽期耐盐性比较分析

为研究不同水稻品系在芽期耐盐性,为今后培育耐盐品种提供优良种质资源,本研究以7个水稻品系为实验材料进行芽期耐盐试验,用不同浓度NaCl（盐浓度分别为0、0.125、0.15、0.2 mol/L）胁迫后,对水稻的发芽势、发芽率、根长、芽长、芽鲜重以及主根数目进行测定分析,并通过多元分析对各品种相关指标进行统计分析。试验结果表明：随着盐浓度的升高,不同水稻品系的各项指标均有不同程度的降低。其中,0.15 mol/L盐处理下,‘S83’,‘S85’号水稻品系表现出一定的耐盐性,‘S88’号水稻品系表现出较强的耐盐性。多元统计分析结果表明,在高盐胁迫下‘S88’号水稻品系具有较强的耐盐性。