谷子矮秆育种现状及其与赤霉素敏感性关系

为促进谷子矮秆基因的发掘与利用,加快谷子矮秆育种研究进展,本文通过分析赤霉素对植物的调控过程、植物矮化与赤霉素敏感性关系,综述了谷子矮秆类型、谷子矮秆基因研究进展、谷子矮秆材料对赤霉素敏感性研究及谷子矮化育种现状等,得出了矮秆材料赤霉素敏感性鉴定是研究植物矮秆类型的基础,通过赤霉素敏感性鉴定,可以初步确定矮秆基因类型,...     

谷子矮秆突变体对赤霉素的敏感性研究

矮秆突变体是培育高产作物新品种的重要材料。本试验采用赤霉素浸渍法对谷子矮秆突变体衡谷12号和正常植株冀谷19号的赤霉素反应敏感性进行了研究。结果表明,外源GA处理后,衡谷12号突变体植株的根长和节间间距均与正常植株无显著差异,并随着GA浓度的增加,二者均表现增长的趋势;外源GA处理后,衡谷12号突变体植株与正常植株的侧根数均表现出受抑制的趋势,且衡谷12受抑制程度明显高于正常植株。     

不同谷子品种萌发期抗旱性综合评价

干旱胁迫作为世界性的生态问题,严重制约着我国农业生产的发展.谷子是我国北方重要的杂粮和抗旱作物,其抗旱性的鉴定和筛选对于谷子耐旱品种的培育及发展旱地农业具有重要意义.选取21份谷子材料,用20％PEG-6000模拟干旱胁迫,以相对发芽势、相对发芽率、相对胚根长、相对胚芽长、相对鲜质量及抗旱指数作为评价指标,利用隶属函数法对谷子种质萌发期的抗旱性进行综合评价.结果表明,在干旱胁迫下,谷子的发芽势、发芽率、胚根长、胚芽长、鲜质量及萌发指数均呈下降趋势,且在各品种间存在较大差异.通过综合评价得出,承谷9、12-1024、黄旗皇、三白、17-M941和17-788品种的萌发期抗旱性较强,17-M922、金镶玉、宽九、豫谷18和18-M461品种的萌发期抗旱性较弱.     

张家口地区谷子主栽品种萌发期抗旱性评价

为鉴评张家口地区主栽常规谷子品种和杂交谷子品种的萌发期抗旱性,采用不同浓度(0、5%、10%、15%、20%和25%)的聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫,对8份主栽品种的发芽率、发芽势、发芽指数、芽长、芽重等指标进行了测定,结果表明:(1)在非PEG胁迫(CK)下,各品种的发芽特性不一致,常规谷子较杂交谷子的种子萌发期短;(2)低浓度PEG(5%)处理可在一定程度上提高部分谷子品种的发芽率和发芽势;之后随胁迫加剧,种子萌发受抑制程度也随之加剧,各项指标均呈显著下降趋势;(3)应用模糊数学隶属函数法对8份谷子品种的抗旱性进行综合评价,结果显示张杂谷5号抗旱性最强,小质小红谷和张杂谷10号次之,张杂谷3号抗旱性最差。     

萌发期低温胁迫对谷子幼苗生长及产量的影响

为选育耐低温谷子新品种,以耐冷性谷子品种嫩选14,冷敏感谷子品种鲁谷7号为试验材料,采用盆栽与大田试验相结合的方法,在萌发期进行8℃胁迫3 d后,恢复至28℃培养7 d,测定各处理下的秧苗素质相关指标及生理指标,移栽大田后在成熟期测定产量及产量构成因素。结果表明,谷子经低温胁迫后,2个品种出苗率出现不同程度的下降,秧苗素质各指标均显著降低,耐冷品种下降幅度较小。低温胁迫处理下谷子幼苗叶片的SOD活性及POD活性均显著升高,脯氨酸含量及MDA含量均显著增加,其中耐冷品种具有更强的保护性酶活性。与对照相比,两个品种的各生育时期均延长,穗粒数与产量均降低,其中冷敏感品种鲁谷7号的产量下降14.1%,耐冷品种嫩选14的产量下降6.5%。     

灌浆期喷施赤霉素对谷子农艺性状及产量的影响

为了研究外源赤霉素对谷子灌浆的影响,并为激素调控籽粒的粒质量提供理论依据。以张杂谷5号和晋谷21号为试验材料,在灌浆初期喷施不同浓度的赤霉素(GA),测量灌浆进程中谷子农艺性状和产量的变化。结果表明,晋谷21号的株高、叶面积明显高于张杂谷5号,茎粗和产量明显小于张杂谷5号。叶面喷施赤霉素可以显著增加2个品种的株高、茎粗、叶面积和产量;张杂谷5号表现为GA3GA4GA2GA1CK,晋谷21号表现为GA2GA4GA3GA1CK。30 mg/L的GA对张杂谷5号产量的提高幅度最大,20 mg/L的GA对晋谷21号产量的提高幅度最大。     

水杨酸浸种对谷子萌发期抗旱性的影响

为研究水杨酸对谷子萌发期抗干旱胁迫能力的影响,以衡谷15、衡谷13、冀谷19、衡饲1号谷子种子为材料,以18％的PEG模拟干旱环境,分别用7种浓度的水杨酸浸种24 h,测定发芽率、发芽指数、活力指数、根长、苗高、鲜重等,综合分析4种谷子的抗干旱胁迫能力.结果 表明:在干旱胁迫下,水杨酸浸种后各品种表现不同,有些品种的抗旱能力没有明显变化.而冀谷19和衡谷15的发芽能力显著提高,衡谷15、冀谷19、衡谷13的活力指数显著增加,0.6 mmol/L水杨酸浸种是最适浓度.通过隶属函数的综合分析可知水杨酸浸种后4个品种谷子抗旱性的大小为:衡谷13＞冀谷19＞衡饲1号＞衡谷15.     

NaCl处理谷子萌发期种子的转录组学分析

【目的】谷子具有抗旱、耐贫瘠的特性,逐渐成为研究禾本科作物的模式作物。本研究以前期筛选并获得的谷子耐盐品种和敏感品种为材料,通过RNA-Seq测序筛选鉴定谷子的盐胁迫响应基因,揭示其响应盐害机制,为培育谷子抗盐新种质提供理论依据。【方法】 对14个谷子品种进行了萌发期抗盐筛选。谷子不同品种的种子经150 mmol·L ^-1NaCl处理萌发培养7 d后,分别统计各品种种子的萌发率、根长和芽长,综合各项指标鉴定到豫谷2为耐盐品种、安04为盐敏感品种。以这两个品种盐胁迫前、后萌发期种子为材料,应用RNA-Seq进行转录组测定,分析鉴定盐害下差异表达基因（differentially expression gene,DEG）,并对DEG进行GO和KEGG功能富集分析。同时应用qRT-PCR对随机挑选的15个DEG表达模式进行验证,并与RNA-Seq结果进行相关性分析。 【结果】 耐盐品种豫谷2、盐敏感品种安04种子经盐胁迫处理后,分别鉴定出2 786个和4 413个DEG;其中,每个品种在NaCl处理前及处理后分别鉴定出1 470和3 826个DEG。GO和KEGG聚类分析显示,NaCl处理下参与信号转导、抗氧化、有机酸的合成及转运以及次生代谢等相关的DEG在谷子萌发期种子应对盐胁迫响应过程中具有关键性的作用,DEG主要集中在胁迫响应、离子的跨膜转运、氧化还原、次生代谢及有机酸、多胺、苯丙烷的合成等过程。qRT-PCR对15个DEG表达模式的检测结果与RNA-seq结果相关系数为0.8817。其中编码离子通道的基因（HKT）、过氧化物酶基因（POD）、黄烷酮-3-羟化酶基因（FL3H）、MYB转录因子基因等在豫谷2中表达量较高,显示其在谷子萌发期种子响应盐胁迫中可能发挥一定作用。【结论】 谷子耐盐品种及盐敏感品种的种子对盐胁迫的响应程度具有一定的差异性,且品种对盐害的耐受能力主要与基因对胁迫的响应程度相关,而与DEG的数量相关性不大。     

水分胁迫对不同品种谷子萌发期的影响

用质量分数为5％、10％、15％、20％的聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱,处理8个品种的谷子,对其萌发期的发芽率、平均发芽速度、活力指数、鲜重、根长、苗高进行统计.结果显示:除5％处理外,随着处理质量分数的增大,各指标均呈现不同程度的降低.采用隶属函数值对各指标进行综合评价,结果显示200152为强抗旱品种;较抗旱品种依次为冀19、200131、冀31和沧555;弱抗旱品种为济0515和长生08;安06为不抗旱品种.     

赤霉素对枣花繁殖生物学特性的影响

【目的】 研究赤霉素对枣花繁殖生物学特性的影响,为生产上赤霉素的科学应用提供理论依据。【方法】 以灰枣和骏枣的鲜花粉为材料,于盛花期喷施赤霉素(GA₃)处理,采用离体培养基,I-KI(碘-碘化钾)染色法,联苯胺-过氧化氢法测定,分析赤霉素对红枣花粉萌发和活力特性的影响。【结果】 低浓度(10~30 mg/L)赤霉素对灰枣和骏枣花粉萌发率、花粉管长度、花粉活力、花粉量和柱头可授性有较显著的促进作用。随着赤霉素浓度的升高,对花粉的萌发特性产生抑制作用;赤霉素处理后7 d的花粉萌发率和花粉活力跟对照没有显著差异。【结论】 枣花粉萌发、花粉管长度、花粉量和花粉活力特性,对外源赤霉素的响应表现为低浓度促进,高浓度抑制作用。     

谷子萌发期响应干旱胁迫的基因表达谱分析

【目的】谷子是一种耐旱作物,通过二代测序技术获得大量的谷子萌发期响应干旱胁迫的差异基因,进而挖掘谷子萌发期抵御干旱的关键基因及其相关的分子机制。【方法】以晋谷45为材料,谷子萌发期分别用18%PEG-6000干旱胁迫（处理组）和蒸馏水（对照组）处理种子并测定1、10和18 h种子的SOD、POD和CAT活性。SOD活性用氮蓝四唑（NBT）法测定,POD活性用愈创木酚法测定,CAT活性用比色法测定;对萌发10和18 h种子的对照组和处理组构建cDNA文库并进行差异基因表达谱分析;利用Bowtie将reads比对到参考基因组,采用RSEM对bowtie的比对结果进行表达量估计;使用DESeq进行差异表达基因分析;利用NR、Swiss-Prot、KEGG、COG和GO在线数据库对差异基因进行功能注释,挖掘调控谷子萌发的关键基因;利用qRT-PCR验证测序结果的可靠性。【结果】处理组的SOD活性整体比对照组高,而POD活性和CAT活性与之相反;随着萌发时间的变化,SOD活性在不断地增加,但CAT和POD活性逐渐减小。基因表达谱序列与所选参考基因组序列高度一致,基因表达呈现出高度不均一性。通过高通量测序最后获得35 470个基因,以RPKM≥0.01为筛选标准,对照样本中分别筛选出24 030和24 486个表达基因,PEG干旱胁迫处理10和18 h的样本分别筛选出24 019和23 877个表达基因;差异表达基因分析表明,谷子萌发10和18 h分别筛选出456和545个差异基因,其中87和267个上调表达基因,369和278个下调表达基因;GO功能显著性富集分析表明,差异基因主要涉及代谢过程,细胞进程和响应刺激;KEGG富集分析表明,差异基因参与到苯丙烷代谢和植物激素信号转导过程;通过qRT-PCR对5个差异基因在干旱胁迫下种子萌发时的表达分析表明,其表达趋势与表达谱分析结果基本一致。【结论】差异表达基因广泛涉及到糖、蛋白质、核酸等生物大分子代谢、次生代谢和能量代谢等过程;SnRK2和PAL可能在干旱胁迫下调节种子的萌发。     

谷子萌发吸水期关键代谢途径的筛选与分析

【目的】谷子适应性强,抗旱耐瘠,是起源于中国的重要作物。通过转录组测序技术分析谷子萌发不同吸水期的转录组差异,以期获得谷子萌发过程中的差异表达基因,寻找调控谷子萌发的重要代谢途径和代谢物。【方法】以晋谷20为材料,构建谷子萌发过程中开始快速吸水期、滞缓吸水期和重新大量吸水期的cDNA文库,进行转录组分析;采用K-Means开展基因表达聚类分析;利用DESeq筛选差异表达基因;通过COG、GO、KEGG等对差异表达基因进行功能注释;利用KEGG富集挖掘不同吸水期调控种子萌发的关键代谢途径和关键基因;并采用qRT-PCR验证其可靠性;用HPLC分析关键代谢物含量。【结果】转录物测序分析获得谷子萌发开始快速吸水期、滞缓吸水期和重新大量吸水期覆盖整个基因组的基因表达谱,共获得33 643个基因,识别9个具有不同表达模式的共表达基因簇。比较种子萌发的开始快速吸水期与滞缓吸水期、滞缓吸水期与重新大量吸水期、开始快速吸水期与重新大量吸水期,分别筛选出3 893、4 612和8 472个差异表达基因。KEGG富集分析表明,3个比较的差异表达基因都显著富集到phenylpropanoid biosynt...     

赤霉素对苦瓜种子萌芽的影响

探究赤霉素(GA3)对苦瓜种子萌芽的影响,试验设5个赤霉素质量浓度(0 mg/L为温水浸种),并对3个不同苦瓜品种(槟城二号,青丰王,卢旺大肉苦瓜)的种子进行浸种,然后将其置于培养皿中,在30～33℃的培养室中进行发芽,统计其发芽率,并对所得数据进行单因素方差分析以及差异显著性的相关性分析。结果表明:在所有质量浓度处理下,品种间发芽率大小为槟城二号青丰王卢旺大肉苦瓜,发芽率最高的处理是赤霉素浓度为10 mg/L,发芽率达75%,发芽率最低的为40 mg/L和0 mg/L(清水浸种)。由此说明,一定质量浓度的赤霉素浸种有利于提高苦瓜种子发芽率。     

赤霉素和钙对棉花种子萌发的效应

研究了GA3、Ca2 +对棉花种子萌发及活力的影响。结果表明,在种子吸胀、萌动阶段,GA3的作用不明显,Ca2 +则明显表现出抑制种子吸水和萌动;在发芽阶段,适宜浓度的GA3、Ca2 +及其复合处理可显著提高种子发芽势,促进胚芽伸长,提高种子活力     

种子萌发过程中淀粉酶对酸雨胁迫的响应

以pH2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、5.0的模拟酸雨处理水稻种子,研究了酸雨胁迫时间和胁迫强度对种子萌发淀粉酶活性的影响。结果表明,与CK相比,3指标对酸雨胁迫的响应随胁强增加而增加。pH2.5胁迫1d、pH3.0胁迫3d显著提高淀粉酶活性、还原糖量,结合宏观表象得,此时积累的还原糖多用于种子萌发和幼苗生长;淀粉酶活性、还原糖不能恢复的最小胁时为4d。表明淀粉酶活性改变是导致萌发发生变化的内在因素。研究还揭示,pH2.0胁迫3d、pH2.5胁迫6d对α-淀粉酶活性具致命性影响,β-淀粉酶对酸雨胁迫敏感性强于α-淀粉酶。