东北春大豆花荚脱落性状与SSR标记的关联分析

花荚脱落是大豆生殖生长过程中的一种自我调节现象,同时也是限制大豆产量提高的主要因素之一。为了筛选与大豆花荚脱落相关的SSR标记位点,研究分别以2011年种植的104个和2012年种植的314个东北春大豆种品种组成的两个自然群体为材料,选用分布于20个连锁群的205对SSR引物对供试材料进行基因分型。利用TASSEL软件包中的GLM程序,以Q值作为协变量,进行花荚脱落性状与SSR标记的关联分析。结果显示,在供试材料中共检测到763个等位变异,每个标记有2~12个等位变异,每个标记多态性信息量为0.054~0.771。花荚脱落性状与SSR标记的关联分析表明,共有33个SSR标记位点与东北春大豆花荚脱落性状显著相关,在2011年和2012年均检测到的位点有4个,分别为B2连锁群上的Satt534、E连锁群上的Satt452、J连锁群上的Satt244以及O连锁群上的Satt478。本研究结果为选育出花荚脱落率低的东北春大豆的标记辅助育种提供了理论依据。图3,表5,参30。     

大豆花荚脱落及单株荚数的QTL定位

大豆花荚脱落率和单株荚数是影响大豆单株产量的两个主要性状。研究以花荚脱落率高的大豆品种吉育73为母本及花荚脱落率低的铁荚四粒黄为父本,构建了样本容量为100的F2遗传群体。所构筑的遗传图谱总长为1 351.5 c M,具34个连锁群。利用多QTL模型(MQM)对该群体花荚脱落率和单株荚数进行QTL定位,共鉴定出2个花荚脱落率QTL,同位于GM16染色体上,遗传贡献率分别为10.9%和9.7%;同时鉴定出5个控制单株荚数的QTL,分别位于GM02、GM07、GM10、GM04和GM05染色体上,遗传贡献率介于8.8%~15.9%之间。研究结果为大豆花荚脱落性状QTL的精细定位、候选基因克隆和分子标记辅助育种提供了理论基础和育种材料。图1,表3,参34。     

不同类型大豆花荚期抗旱性形态指标及其综合评价

利用相关、主成分、聚类和判别分析,对野生、半野生大豆和栽培品种抗旱相关的形态指标与抗旱性的关系进行比较研究。结果表明:在干旱胁迫下,株高、株重、分枝数、株荚数、株粒数、百粒重、单株产量均有不同程度的降低,而叶片黄化脱落节位有所增加,且不同基因型存在差异;在干旱胁迫下抗旱系数与株高、株重呈显著正相关,与叶片黄化脱落节位呈显著负相关;主成分分析中的3个主成分,方差累积贡献率达88.38%;在聚类的基础上用判别分析确立了相对株高、叶片黄化脱落节位、背面茸毛密度、相对百粒重和抗旱系数5个对品种抗旱性分类有显著影响的指标,根据这些指标将供试15份大豆种质划分为高抗、抗、敏感、高度敏感4个类型;供试的野生、半野生大豆材料均划分在高抗旱类型中。优良的耐旱性种质和鉴定指标的发掘,为培育耐旱大豆新品种提供了必要的保证。     

玉米HSP70基因家族的全基因组鉴定与分析

热激蛋白70(HSP70)是生物体应答各种胁迫反应产生的一类蛋白,广泛存在于生物体中,在几乎所有的活细胞中都起着重要的作用。为全面解析玉米基因组HSP70基因信息,利用从Pfam数据库中下载的隐马氏模型文件PF00012在Gramene数据库进行基因搜索,并利用多种生物软件或在线工具对所鉴定的基因进行生物信息学分析。结果表明,试验共鉴定得到35个玉米HSP70基因,分别命名为Zm HSP70-1~Zm HSP70-35。这些基因不均衡地分布在玉米的10条染色体上,其中5号染色体上分布最多(6个),9号染色体上分布最少(1个)。进化树分析显示35个基因聚为6组,且同组基因具有相似的基因结构,其基序数量、类型和顺序也是相似的。物种间进化树分析不同物种的86个基因,存在8对直系同源基因和17对旁系同源基因,直系同源基因中7对存在于玉米和水稻之间,仅1对存在于水稻和拟南芥之间,说明起源于共同祖先基因的直系同源基因对虽在单/双子叶植物差异分离前就存在,但玉米与水稻间的进化关系要比与拟南芥间更为亲近。表达谱分析表明,大多数Zm HSP70基因属组成型表达,但表达模式和表达量不同。本研究结果为进一步研究玉米HSP70家族基因的功能奠定了理论基础。     

At2g29080基因可能参与了拟南芥盐代谢的调节

为进一步阐明植物盐代谢机理，以哥伦比亚生态型（Columbia type)野生拟南芥（Arabidopsis thaliana)及其盐敏感突变性（salt overly sensitive2,sos2）为材料，50mmol/L NaCl处理3d，利用mRNA差异显著显示技术分离得到了只在野生型拟南芥中表达，而在sos2突变体中不表达的一个未知功能的At2g29080基因片段DD156。序列同源性分析表明，它是一类大的蛋白家族AAA ATPase（ ATPase associated to a variety of cellular activities)中一员。Northern blot显示，随着NaCl处理浓度的升高。该基因在野生型拟南芥中的表达量增加。而在sos2突变体中，该基因的表达一直处于很低水平。这是首次发现AAA ATPase与植物的盐代谢有关。进一步研究发现，线粒体细胞色素氧化酶活化的变化，与与该基因在野生型和sos2突变体中的表达呈密切相关。表明该基因的编码产物可能参与了拟南芥线粒体细胞色素氧化酶活性的调控。     

钙调蛋白(CaM)对附植前小鼠胚胎热休克蛋白70(HSP70)表达的影响

体外培养的奶牛,绵羊和小鼠的附植前胚胎在热应激条件下能够合成热休克蛋白70以增强胚胎的耐热性保护其不受热损伤.而钙调蛋白(CaM)是细胞内最重要的Ca2+受体蛋白并参与细胞活动中重要基因的转录活动.本实验旨在研究CaM参与小鼠(Mus musculus)胚胎热应激诱导型热休克蛋白70(HSP70)的表达,且明确CaM参与HSP70表达的具体途径.将发育至早期囊胚的胚胎分成空白对照(37℃)组、W7处理非热应激(37℃+W7)组、热应激(39℃)组和W7处理热应激(39℃+W7)组.提取总RNA并分别检测HSP70、CaM和热休克转录因子1(HSFl) mRNA表达;提取胞浆蛋白用Western blot技术检测HSP70、CaM和HSF1表达;用免疫共沉淀法检测HSP70-CaM和HSP70-HSF1复合物.结果发现,W7能显著抑制39℃热应激1h小鼠胚胎HSP70 mRNA和蛋白的表达(P＜0.05); W7对其他各组胚胎HSF1mRNA表达的影响不显著(P＞0.05),但能显著降低39℃热应激1h小鼠胚胎HSF1蛋白表达(P＜0.05); 39℃热应激时,胚胎HSP70-CaM复合物增多,HSP70-HSF1复合物减少.本研究表明,小鼠胚胎受热应激时,CaM通过与HSP70竞争性结合,解离出HSF1,从而使HSP70大量表达.本研究揭示了CaM参与小鼠胚胎热激反应中HSP70表达的一种途径.可为研究胚胎耐热性以及热激信号转导提供基础资料.     

叶用莴苣热激蛋白LsHsp70-3701基因的克隆及高温胁迫下的表达分析

为探讨热激蛋白Hsp70基因在高温胁迫下的响应机制及其分子机理,分析Hsp70基因与叶用莴苣耐热性的关系,本研究通过同源克隆及RACE技术,克隆了叶用莴苣热激蛋白Ls Hsp70-3701基因的c DNA全长序列,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析该基因在叶用莴苣热敏品种P-S11和耐热品种G-S59中高温胁迫下的表达差异。该基因c DNA全长为2 191 bp,开放阅读框为1 950 bp,编码649个氨基酸,具有Hsp70家族特有的标签序列,与拟南芥、番茄、小麦等物种的Hsp70同源性达到90%以上。qRT-PCR分析显示,高温胁迫下该基因在2个品种中的表达均上调,在耐热品种中总体表达水平显著高于热敏品种,且在42℃高温下热敏品种P-S11中基因表达随着胁迫时间的增加受到抑制,而耐热品种G-S59中则能长时间保持较高的表达水平。结果表明,Ls Hsp70-3701基因可能与叶用莴苣耐热性相关。本研究为有效解决叶用莴苣高温抽薹问题提供了数据支持。     

热应激蛋白在运输应激的猪肾脏中的表达

利用Western blot技术，研究了长途运输实验猪肾脏中5种不同分子量的热应激蛋白HSP70、HSP72、HSP86、HSP90和HSP27的表达。所有长途运输后应激猪和对照猪肾脏组织中均检测到了上述5种HSP，对照猪肾脏组织中HSP的表达说明HSP具有独立于应激刺激应答以外的在细胞内行使正常生理功能的作用；6h的长途运输应激后，HSP在肾脏组织中的表达量发生明显改变。但不同家族的HSP的表达量显著不同，表现为HSP70家族的HSP70（P＜0．01）、HSP72（P＞0．05）和HSP90家族的HSP86（P＞0．05）、HSP90（P＜0．01）的表达明显下降，提示肾脏组织在长途运输中病理损伤的可能性。实验结果也显示HSP27的表达量略有升高（P＜0．05），说明在应激反应中不同家族的HSP可能有不同的生理作用。     

WRKY转录因子调控植物养分吸收利用及重金属解毒的研究进展

WRKY蛋白是植物特有的一类重要转录调控因子，它们通过与下游基因启动子上的W-box元件特异性结合诱导或抑制相关基因的表达，从而调控植物生长发育以及植物对生物和非生物胁迫的响应。植物WRKY基因组数目多，在拟南芥、大豆和水稻基因组中已经分别鉴定出74、182和109个，在植物对干旱、盐害、高温、养分匮乏和病原体感染等各种生物、非生物胁迫的响应过程中起关键作用。例如AtWRKY45和AtWRKY75参与调控拟南芥应答低磷养分胁迫，GmWRKY142正向调控拟南芥对镉胁迫的耐受性。在植物面对逆境胁迫时，WRKY蛋白通过与养分相关基因启动子的W-box元件特异性结合，进而实现自我调节或交叉调节，激活或抑制下游基因的转录以应对各种逆境胁迫。众多WRKY下游靶基因也已被鉴定出来，例如PHT家族成员与磷营养相关；3个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因参与调控植物对氮素的吸收利用；6个拟南芥WRKY基因、10个大豆WRKY基因和5个水稻WRKY基因调节植物应对低磷胁迫；2个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因影响植物对钾的吸收利用；3个大豆WRKY基因参与调控植物对硫营养的吸收利用；1个拟...     

荷斯坦奶牛热休克蛋白70基因3＇-侧翼区遗传变异与耐热性的关系

本实验采用PCR-SSCP和测序技术对荷斯坦奶牛和鲁西黄牛两个群体共673个个体热休克蛋白70基因(HSP70)的3'-侧翼区的遗传变异,及该突变对奶牛产奶性状和耐热性状的影响进行研究.研究结果表明设计引物扩增片段大小500 bp,扩增产物具有多态性.供试的72头鲁西黄牛和601头荷斯坦奶牛均发现3种基因型,为从、AB和BB型.测序分析发现热休克蛋白70基因(HSP701的3'-侧翼区存在1个新突变,T→C.关联分析结果表明,BB基因型荷斯坦奶牛个体,乳脂率、乳蛋白率和305 d产奶量,相对于AA基因型的个体都要高;红细胞钾含量和产奶量下降率比AA类型个体要低,且达显著水平(P<0.05).鲁两黄牛B基因基因频率为74.31%,而荷斯坦奶牛B基因基因频率却比较低,为14.89%.由于鲁西黄牛耐热性显著强于荷斯坦奶牛,且耐热性最高的BB型奶牛产奶量下降率显著低于耐热性差的AA型奶牛.等位基因B可作为选育抗热应激奶牛潜在的分子遗传标记.     

Effect of Foliar Application of Urea on Reproductive Abscission and Grain Yield of Soybean

Abstract

Soybean (Glycine max L., Merr.) is considered to have relatively high level of reproductive abscission, but research information on how fertilizer use influences this problem is scanty. Field trials were therefore carried out for two seasons (1996 and 1998) to investigate the abscission levels of three soybean cultivars (TGX 536‐02D, TGM 579, and Samsoy 11) as affected by foliar application of urea during the early reproductive stages. Flowering was not significantly increased by urea application, although all fertilized plants had fewer flower abortions than control. Fertilizing twice at full‐flowering and pod‐setting (R2–R3) or thrice at first‐flowering, full‐flowering, and pod setting (R1–R2–R3) stages gave the least flower abortion. In TGX 536‐02D the average flower abortion was 61% in 1996 and 57% in 1998. The abortion rate was about 60% for TGM 579 in 1996 and Samsoy 11 in 1998, respectively. Percentage pod abortion was generally reduced especially at the R1–R2–R3 stage, while the proportion of aborted grains was highest in the unfertilized plants. Fertilizing at R2–R3 and R1–R2–R3 reduced seed abortion by about 8% in TGX 536‐02D. The grain yield of fertilized soybean was between 6 and 68% higher than the control. These increases were attributed to higher number of pods and meaningful reductions in flower and pod abortions. Foliar applied urea at R2–R3 gave satisfactory results but the best stage of application was R1–R2–R3.     

硅对盐胁迫下黄瓜根系线粒体呼吸作用及脂质过氧化的影响

以黄瓜根系离体线粒体为研究对象,观察了盐胁迫对线粒体辅酶Q10(CoQ.10)、脂质过氧化物(LPO)、过氧化氢(H2O2)含量和线粒体呼吸功能及其有关酶的影响,以及盐胁迫下添加外源Si后这些指标的变化。试验设对照(CK)、盐胁迫(NaCl)、和盐胁迫加硅(NaCl+Si)。结果表明,盐胁迫下线粒体H2O2和丙二醛(MDA)的含量显著增加,线粒体膜流动性降低,CoQ10含量下降,与能量代谢相关的ATP酶及呼吸酶细胞色素c氧化酶(CCO)显著下降,引起线粒体膜损伤。加入外源Si后,线粒体H2O2和MDA的含量降低,膜流动性增加,CoQ10含量、ATP酶及细胞色素c氧化酶活力增加。表明Si可能通过促进线粒体ATPase与CCO活性的恢复,CoQ10含量的增加及减少氧自由基的损害而对线粒体产生保护作用,提高线粒体的氧化磷酸化及能量代谢,从而提高线粒体的呼吸作用。     

不同品种大豆加工豆浆的品质分析及评价模型

东北是中国大豆的主产区,也是传统豆制品的重要原料生产基地。为明确该产区大豆原料与其加工制得豆浆的品质、特点,该研究选取47个东北大豆品种为原料,分析其大豆粗脂肪、粗蛋白、钙、磷含量等理化指标,比较其加工豆浆的蛋白浓度、总固形物含量、感官评价、风味物质含量等品质差异。结果得到豆浆质量得率、动力粘度、总固形物、非豆腥味活性与豆腥味活性比值最高的品种分别是吉育102、吉92、吉育70、吉小8号、吉青3号。大豆籽粒理化指标分析结果显示,粗蛋白、粗脂肪、钙、磷含量最高的品种分别为垦丰17、GY07Y16、吉82、杂交豆3号。豆浆的豆腥味与脂肪氧化酶活性、油酸、亚油酸、亚麻酸含量呈显著正相关,脂肪含量与风味活性比呈负相关。利用因子分析法提取出4个因子方程,确定豆浆各项指标在综合品质中所占比重,进一步建立了豆浆品质评价模型,模型系数可以根据加工目的进行相应调整。综合得分最高的5个品种为吉45(9.52)、吉育70(9.43)、吉青1号(9.28)、吉育66(9.27)、吉育102(9.21)。结合对应的大豆理化指标排序发现,豆浆品质是大豆理化成分综合作用的结果,并非蛋白含量越高所得产品越好,脂肪含量高的品种并不适宜加工豆浆。该研究为用于加工豆浆的东北大豆品种分级提供了参考,实现了豆浆品质的综合判别及大豆加工基础数据的分析、整合。     

低温贮藏对桃果实冷害和能量水平的影响

为探索桃果实低温贮藏时冷害发生与能量水平的关系,该研究将桃果实分别置于0、5、10℃下贮藏,定期测定果实褐变指数、硬度和出汁率等冷害指标以及H+-ATPase、Ca2+-ATPase、琥珀酸脱氢酶(SDH)、细胞色素氧化酶(CCO)等线粒体呼吸代谢相关酶活性及能量相关物质三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)、磷酸腺苷(AMP)含量和能荷变化。结果表明,桃果实在不同贮藏温度下冷害发生程度不同,5℃贮藏的桃果实褐变指数最高,冷害最严重,0℃贮藏次之,10℃贮藏无冷害发生。同时发现5℃贮藏果实的ATP和ADP含量、能荷水平、H+-ATPase、SDH和CCO活性最低。这些结果表明,桃果实冷害发生可能与能量供应不足有关。     

种植密度和施肥水平对高油大豆品质性状的影响

采用二因素裂区试验,研究了不同种植密度和施肥水平对高油大豆品质性状的影响。结果表明,高油大豆的油脂含量随着种植密度的降低和施肥水平的升高而升高,蛋白质含量则相反; 不同品种间以农大15751油脂含量最高。中等种植密度处理硬脂酸和油酸含量较高,而高密度处理下亚油酸和亚麻酸含量较高,棕榈酸含量差异不显著。不同施肥水平对高油大豆脂肪酸含量影响较大,棕榈酸、硬脂酸和油酸含量在高肥处理下较高,亚油酸和亚麻酸在低肥处理下含量较高。     

弱光对黄瓜幼苗光合特性及Rubisco酶的影响

为进一步探讨黄瓜耐弱光性的特性,对戴多星和津研2号2个黄瓜品种进行弱光胁迫处理(光照强度75~100μmol·m~(-2)·s~(-1)),以600μmol·m~(-2)·s~(-1)光照强度为对照,研究弱光胁迫下其生理生化指标、光合活性、荧光特性、Rubisco活性、Rubisco大小亚基蛋白含量及基因表达的变化。结果表明,弱光处理后,黄瓜气孔发育受到抑制,气孔开张度、气孔密度和气孔指数均有所降低,且津研2号表现更为明显,所有指标均降低20%以上。黄瓜叶片叶绿素含量、植株净光合速率(Pn),气孔导度(Gs),PSⅡ实际量子效率(ΦPSⅡ),Rubisco活力、Rubisco大小亚基蛋白含量及基因表达均明显降低,其中津研2号所有指标均下降30%以上。与津研2号相比,戴多星的色素含量较高,光能捕获和利用能力较强,分配于光合作用的量子产量较高,Rubisco活性、Rubisco大小亚基蛋白含量及大小亚基基因表达较高,因而Pn相对降低较少(30.9%,津研2号下降54.5%),表现出较强的耐弱光性。本研究结果为黄瓜耐弱光机理的深入研究及耐弱光黄瓜品种的选育栽培提供了参考依据。     

Characterization of phenolic substances and antioxidant properties of food soybeans grown in the North Dakota-Minnesota region

Phenolic profiles and antioxidant properties of a total of 30 soybean samples, including 27 grown in the North Dakota-Minnesota region and three soybeans from the other regions, were investigated. The total phenolic content (TPC), total flavonoids content (TFC), phenolic acids, flavonols, anthocyanins, and isoflavones were quantified. Antioxidant properties of soybean extracts were assessed using 2-diphenyl-1-picryhydrazyl free radical scavenging activity (DPPH), ferric reducing antioxidant power (FRAP), and oxygen radical absorbance capacity (ORAC) methods. Results showed that black soybean cultivars possessed significantly higher TPC, TFC, DPPH, FRAP, and ORAC values than all yellow soybean cultivars. However, black soybean cultivars did not exhibit significantly higher individual phenolic contents (except for anthocyanins), such as phenolic acids and isoflavones, than the yellow soybean cultivars. The isoflavone profiles of North Dakota soybean cultivars were similar to those of South Dakota, but average values of total isoflavone (TI) contents were higher than soybeans grown in the other states and Korea and Japan according to the U.S. Department of Agriculture-Iowa State University Database on the isoflavone contents of foods. Correlation assays showed that TPC, TI, total phenolic acids, daidzin, genistin, malonyldaidzin, daidzein, genistein, and trans-cinnamic acid significantly ( r = 0.73, 0.62, 0.49, 0.68, 0.59, 0.59, 0.56, 0.47, and 0.76, respectively, p < 0.0001) correlated with ORAC values of yellow soybeans. Both isoflavones and phenolic acids contributed to the ORAC values of yellow soybeans. These data suggest that some selected soybean cultivars may be used as high-quality food-grade soybeans for providing high phenolic phytochemicals and antioxidant activities.     

不同甘薯品种抗UV-B辐射增强的效应分析

用比色法研究人工增强UV-B辐射对盆栽‘滇紫甘薯24’（‘DZS24’）和‘徽薯’（‘HS’）成熟叶片渗透调节物质含量和抗氧化酶比活力的影响及其种间差异。结果表明：增强UV-B辐射下2品种的可溶性糖含量（SSC）均随辐射强度的增加而显著降低,可溶性蛋白质含量（SPC）均为前期随辐射强度的增加而降低,后期随辐射强度的增加而升高,但‘HS’的变化幅度均大于‘DZS24’,‘DZS24’的游离脯氨酸含量（FPC）随辐射强度的增加而增加,‘HS’则与其相反;2品种的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）比活力随辐射强度的增加而升高,POD（过氧化物酶）比活力随辐射强度的增加而降低,但相同辐射下‘DZS24’的SOD比活力的增幅大于‘HS’,POD和CAT比活力的变幅小于‘HS’。因此‘DZS24’具有比‘HS’更强的渗透调节和抗氧化能力,更适于在UV-B辐射强烈的低纬高原地区种植。     

Effect of six decades of selective breeding on soybean protein composition and quality: a biochemical and molecular analysis

To evaluate the extent of the genetic change and its effects on the seed protein composition of soybean cultivars released during the past 60 years, representative ancestral cultivars and those derived from selective breeding were grown in a side-by-side comparison. Total seed protein content, determined by combustion analysis of nitrogen, revealed a decline in the protein content after decades of selection and breeding. Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis comparison of protein profiles of the soybean cultivars indicated that relative expression of most of the seed storage proteins had not varied substantially from the ancestral lines to the present commercial cultivars. There was noticeably less beta-subunit of beta-conglycinin, a protein devoid of sulfur amino acids, in the modern cultivars represented by Mustang, Pioneer 93B09, and Asgrow 3602. Comparison of the amino acid profiles of soybean seed, a benchmark of the protein's nutritional quality, revealed that the ancestral progenitor, G. soja, was significantly higher in cysteine, glutamic acid, histidine, and arginine than either the ancestral or the modern cultivars. Selective breeding over the past 60 years minimally affected the overall amino acid composition. The degree of divergence in the DNA sequence of the genes encoding glycinin and beta-conglycinin in the ancestral and modern cultivars was investigated using Southern hybridization and the polymerase chain reaction. Even though some restriction fragment polymorphisms could be detected, overall, the banding patterns were remarkably similar among the ancestral cultivars and those derived from them, suggesting a high degree of conservation of seed-storage protein genes. The results of our study suggest that selection and breeding for yield during the past 60 years had no major influence on the protein composition, ostensibly because of limited genetic diversity among the parental lines.