小麦锌指蛋白基因TaZAT6的克隆、特征分析及其在不同磷水平下的表达

 【目的】在克隆小麦锌指蛋白基因TaZAT6的基础上,深入研究该基因的分子特征和在不同磷水平下的表达特性。【方法】通过对富集石新828不同低磷胁迫时间点特异表达基因的cDNA差减文库克隆测序,获得1锌指蛋白型转录因子基因EST。利用RT-PCR技术,在低磷处理24 h的石新828和冀7369根系中克隆了该锌指蛋白基因TaZAT6,并采用该技术进一步研究该基因应答介质中Pi的特征。【结果】TaZAT6开放阅读框为717 bp,编码238个氨基酸残基,编码的蛋白质中含有1个保守的核定位区、2个C2H2锌指蛋白域和1个DLN保守盒。系统进化分析表明,TaZAT6可能与另外2个小麦锌指蛋白基因ZAT22和ZAT23具有共同的祖先。TaZAT6的表达表现为明显的低磷诱导特性,恢复至正常磷水平下其表达降低至磷胁迫前水平。与磷低效品种冀7369相比,石新828根叶中TaZAT6具有更强应答低磷胁迫能力。小麦高亲和磷转运蛋白基因TaPT2对生长介质中Pi的响应特点与TaZAT6相似,表明TaZAT6可能参与了对TaPT2的转录调节。【结论】低磷胁迫条件下,石新828中 TaZAT6具有较强应答Pi能力,由此进一步调控下游基因表达,可能与该品种在低磷下表现磷高效具有密切联系。     

小麦bHLH型转录因子TaHLH1的分子特征和表达特性研究

利用cDNA-AFLP技术,鉴定了1个对低磷胁迫逆境产生明显应答的小麦bHLH型转录因子转录本片段(TDF)。比对分析表明,该TDF(TaHLH1 EST)与前人在水稻中鉴定的对低磷产生明显应答的bHLH型转录因子基因OsPTF1高度同源。利用生物信息学技术,获得了TaHLH1 EST对应的cDNA序列。TaHLH1的cDNA全长为2 209bp,含有1个编码480个氨基酸残基的开放阅读框。TaHLH1含有bHLH型转录因子具有的Basic-Helix-Loop-Helix保守基序,分别由13,15,6和22个氨基酸残基组成。比对分析表明,TaHLH1与源于水稻、大麦和玉米的同源基因编码蛋白在保守基序的氨基酸组成上高度同源。TaHLH1对低磷、低氮、干旱和高盐等逆境明显应答,但对低钾、低钙、脱落酸(ABA)和低温不产生应答。研究表明,TaHLH1是小麦bHLH型转录因子家族的重要成员,在介导低磷等非生物逆境的信号转导中可能发挥着重要作用。     

小麦蛋白磷酸酶2A调节亚基基因TaBβ-1的克隆及其在非生物胁迫下的表达特性

【目的】克隆小麦蛋白磷酸酶2A(PP2A)调节亚基(PR55)基因TaBβ-1,分析其在非生物胁迫下的表达特性,为小麦抗逆育种提供候选基因。【方法】以小麦品种旱选10号为材料,通过电子克隆和RT-PCR获得TaBβ-1的全长cDNA序列,采用生物信息学软件分析TaBβ-1及其编码蛋白TaBβ-1的序列特征,预测其功能,利用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR)技术分析该基因在小麦孕穗期不同组织中、不同生育时期新叶中的表达情况,以及在PEG、NaCl、低温及外源激素ABA等非生物胁迫下的表达模式,检测不同水分条件下成株期转基因拟南芥的叶片细胞膜稳定性。【结果】获得TaBβ-1的全长cDNA序列1931bp,其开放阅读框(ORF)为1539bp。该基因编码512个氨基酸,预测TaBβ-1蛋白分子量为57.1kD,等电点为5.87,含有PP2A调节亚基的1个CDC55保守结构域、1个alpha/beta结构域、2个PR55保守结构域和6个WD重复子。TaBβ-1在小麦孕穗期的根、穗、叶中均有表达,表达量依次为根穗叶;在不同生育时期的新叶中,苗期叶片的表达量最高。TaBβ-1的表达明显受PEG、NaCl、低温以及外源ABA的诱导。【结论】小麦蛋白磷酸酶2A调节亚基家族基因TaBβ-1在小麦苗期叶片中的表达量明显高于根、穗以及其它时期的叶片;TaBβ-1参与对高渗、高盐、低温等多种胁迫以及ABA处理的应答反应,但表达模式不同;在水分胁迫条件下,转基因拟南芥比野生型具有较高的细胞膜稳定性。     

小麦钙调素基因TaCaM1分子特征及转化烟草植株对低磷胁迫的反应

钙信号转导途径在介导植物应答和适应环境逆境中发挥重要作用。本试验以前期鉴定的对低磷逆境产生应答的小麦钙调素基因TaCaM1为基础,对该基因分子特征、应答低磷胁迫表达模式及介导植株抵御低磷逆境的生物学功能进行了研究。结果表明,TaCaM1基因与部分植物种属CaM家族基因高度同源,基因编码蛋白含有植物种属CaM家族蛋白含有的保守结构域,该基因翻译蛋白经内质网分选后定位在细胞质中。低磷胁迫下,根系中该基因的转录本数量随胁迫进程不断减少,复磷后低磷下调的基因表达不断上调。基因转化结果表明,丰磷条件下,上、下调表达株系的植株生长、干鲜重、含磷量和磷累积量以及细胞保护参数与野生型对照相比表现相似;低磷处理下,与对照相比,转化株系的植株生长和上述生理生化参数发生明显改变,表现为正义系Sen-1植株长势变差,磷累积量减少,部分保护酶活性下降,丙二醛含量增加;而反义系Anti-1植株长势增强,磷累积量增多,细胞保护酶活性提高,丙二醛含量减少。研究表明,TaCaM1通过下调响应低磷逆境,在植株抵御低磷逆境中发挥重要的负调控效应。     

普通小麦转录因子基因TaWRKY35的克隆及功能分析

【目的】非生物逆境是制约小麦生产的主要因素。WRKY转录因子是植物特有的转录因子家族,参与对多种非生物逆境胁迫的应答。普通小麦基因组中至少含有200个WRKY,目前仅对少数成员的功能进行了鉴定。通过克隆小麦WRKY转录因子TaWRKY35并揭示其功能,为改良小麦的抗逆性提供基因资源。【方法】利用小麦全长cDNA数据信息,从强抗旱小麦品种旱选10号中克隆逆境胁迫应答转录因子基因TaWRKY35;采用实时定量PCR技术,分析目标基因在不同发育时期、不同组织器官中的表达水平,以及在PEG-6000、NaCl、ABA和低温等逆境胁迫下的表达模式;构建目标基因与GFP融合的表达载体,转化小麦原生质体,以确定目标蛋白在细胞中的作用位置;构建TaWRKY35过表达载体,通过农杆菌介导的方法转化拟南芥,揭示目标基因的功能。【结果】TaWRKY35的开放阅读框全长1 134 bp,编码377个氨基酸的蛋白。TaWRKY35的N端有一个典型的WRKY结构域,C端有一个C₂HC型的锌指结构域,属于WRKY家族第Ⅲ亚家族。测序发现TaWRKY35编码区序列非常保守,在32份多态性较高的六倍体小麦材料中未检测到DNA多态性。TaWRKY35在小麦的不同发育时期、不同组织中均有表达,其中在幼苗根基部表达量最高,约为苗期叶片中表达量的26倍;其次为幼芽根基,约为苗期叶片中表达量的21倍;接下来依次为孕穗期茎节、孕穗期穗、芽期根、孕穗期根、苗期根、胚芽、孕穗期叶片,而在幼苗叶片中表达水平最低;同时在ABA、NaCl、PEG和低温胁迫条件下,小麦幼苗TaWRKY35的表达量均显著上升,表明TaWRKY35参与对4种逆境胁迫的应答,但在不同胁迫条件下表达模式差异显著,其中对盐胁迫最敏感。亚细胞定位发现,TaWRKY35特异定位在细胞核上,是典型的核定位蛋白。在高盐胁迫条件下,TaWRKY35过表达转基因拟南芥子叶白化率显著低于对照,TaWRKY35过表达转基因拟南芥的细胞膜稳定性和幼苗存活率均显著高于野生型对照,表明TaWRKY35能增强植物的耐盐性。【结论】TaWRKY35编码蛋白含有WRKY和C₂HC结构域,为WRKY家族第Ⅲ亚家族成员。TaWRKY35在小麦发育的不同时期、不同组织中均有表达,且受ABA、PEG、NaCl及低温等逆境胁迫诱导。过表达TaWRKY35能显著提高转基因拟南芥的耐盐性。     

陆地棉低磷胁迫应答基因GhGDPD1的克隆与表达分析

【目的】基于前期陆地棉‘新陆早19’Gossypium hirsutum‘Xinluzao 19’根部低磷胁迫基因表达谱芯片差异表达序列数据分析,挖掘相关基因,并对其克隆与表达分析。【方法】克隆陆地棉‘新陆早19’GhGDPD1基因并进行基因组DNA与cDNA测序分析,借助生物信息学方法分析GhGDPD1的基因结构和进化关系;采用半定量RT-PCR技术与实时荧光定量PCR (RT-qPCR)的方法检测该基因于根、茎、叶、花等4个组织的基因表达量的变化以及低磷胁迫下的表达模式。【结果】成功克隆GhGDPD1基因,开放阅读框序列长度为1 149 bp,共编码382个氨基酸,属于GDPD家族,其中存在一个保守结构域,名为GDPD＿GDE5＿like＿1＿plant。半定量RT-PCR和RT-qPCR试验结果均显示：GhGDPD1基因主要表达于根,中量表达于花和茎,微量表达于叶。该基因在受到低磷胁迫的刺激后,立即会对低磷胁迫做出应答,胁迫4 h相对表达量达到最高值。【结论】首次成功克隆到陆地棉‘新陆早19’GhGDPD1基因,获得了GhGDPD1基因的组织表达以及低磷胁迫下的表达模式,为深入解...     

小麦TaSPX129基因的分子特征及其在非生物逆境下的表达模式

在前期构建的富集丰磷逆境特异表达小麦根系cDNA差减文库中,鉴定了1个SPX家族基因成员TaSPX129(GenBank登录号:EF522137)。TaSPX129的开放阅读框为1 320bp,编码一条由439个氨基酸残基组成的蛋白质多肽链,该预测蛋白中含有植物保守的SPX基序。系统进化分析表明,TaSPX129与大麦和二穗短柄草的SPX基因具有较高同源性,推测上述基因可能具有相似的进化途径。对TaSPX129与其他植物种属中的同源蛋白进行聚类分析,该小麦SPX成员属于SPX-MFS亚家族。与丰磷对照相比,低磷处理后小麦根系中TaSPX129的表达水平下降。此外,TaSPX129对低氮和高盐逆境也明显应答,表现为根系中该基因的表达水平明显下降。本研究表明,TaSPX129在转录水平上对低磷等逆境产生应答,为探索该基因介导植株抵御非生物胁迫的机制打下基础。     

玉米干旱诱导表达基因ZmBTF3b的克隆与表达分析

【目的】克隆玉米ZmBTF3b并研究其参与逆境反应的分子机制,为揭示玉米抗逆分子机制奠定基础。【方法】应用生物信息学方法分析ZmBTF3b启动子序列特点;应用酵母单杂交方法验证该基因编码转录因子的转录激活活性;应用实时荧光定量PCR方法分析ZmBTF3b在玉米不同组织中的表达差异及其在非生物胁迫下的表达模式。【结果】从玉米抗旱自交系CN165中克隆得到干旱诱导表达基因ZmBTF3b,该基因编码蛋白含有169个氨基酸,具有新生多肽复合体(nascent polypeptide-associated complex,NAC)保守结构域;酵母单杂交试验证明ZmBTF3b具有转录激活功能;实时荧光定量PCR结果表明,ZmBTF3b在玉米花丝、幼穗、幼胚中表达量较高。ZmBTF3b受脱水干旱胁迫和PEG模拟干旱胁迫诱导根上调表达,而受冷、NaCl、ABA和SA诱导下调表达。【结论】ZmBTF3b编码蛋白具有转录因子的基本特性,在应答逆境胁迫特别是干旱胁迫时起重要作用。     

小麦逆境胁迫相关基因Ta14S的克隆及表达分析

【目的】克隆与逆境胁迫相关的基因,通过对目的基因的表达分析进一步解析植物的抗逆机制,为小麦抗逆育种提供候选基因和理论依据。【方法】基于cDNA芯片数据获得的水分胁迫诱导上调表达基因EST序列,运用RACE技术进行cDNA全长克隆,采用生物信息学软件分析克隆基因的编码蛋白特性,并利用实时荧光定量PCR分析该基因在不同组织及不同胁迫处理条件下的表达模式。【结果】通过RACE扩增获得小麦cDNA全长序列（GenBank登录号：JN650603）,命名为Ta14S。该基因序列全长为1 056 bp,其中,5′端非编码区11 bp,3′端非编码区253 bp,开放阅读框为792 bp,编码263个氨基酸。序列比对发现其蛋白质序列包含1个蛋白激酶C的底物结构域、1个类膜蛋白结合域、1个转录因子结合域和1个核输出信号结合域,具有植物14-3-3蛋白的结构特征;运用实时荧光定量PCR进行Ta14S表达分析,该基因在小麦苗期根中表达量最高,在PEG和低温胁迫的任何时间点均稳定上调表达,在ABA和高温胁迫的6 h内其相对表达量均显著高于对照,推测Ta14S可能参与小麦ABA信号通路中对逆境胁迫的抗性反应。【结论】获得小麦Ta14S的全长cDNA序列,其编码蛋白包含与蛋白质互作的典型功能域;通过对Ta14S在干旱、高温、低温、ABA胁迫过程中的表达特性分析表明,Ta14S在小麦逆境胁迫中发挥着重要的调控功能。     

芹菜中转录因子基因AgDREB1的分离与表达研究

DREB类转录因子是植物AP2/ERF转录因子家族中一个重要的亚家族,参与植物对逆境的应答,是植物适应逆境的重要调节因子之一。本文从不同品种芹菜中分离DREB类转录因子基因,并研究其表达情况,以进一步研究芹菜中非生物胁迫逆境调控。基于芹菜(Apium graveolens L.)转录组数据,分别从2个芹菜品种‘津南实芹’和‘文图拉’中克隆得到一个编码芹菜DREB类转录因子的基因AgDREB1。采用生物信息学方法对AgDREB1的氨基酸组成、理化性质、进化关系、空间结构等进行了分析。通过实时定量PCR方法对‘津南实芹’和‘文图拉’中AgDREB1基因的表达进行分析。结果表明:来源于‘津南实芹’和‘文图拉’的AgDREB1基因全长分别为495和492 bp,分别编码165和164个氨基酸。芹菜中AgDREB1转录因子等电点约为9.64,包含1个α螺旋和3个β折叠结构,进化关系上属于DREB亚族中的A5组。芹菜AgDREB1转录因子与其他物种的DREB转录因子具有较高的一致性。实时定量PCR分析表明,AgDREB1基因在‘津南实芹’和‘文图拉’根中的表达较高,对低温、高温、干旱和盐胁迫等非生物胁迫有响应。结论:从芹菜中克隆获得一个与逆境相关的DREB类转录因子基因AgDREB1,通过基因表达分析发现,芹菜中AgDREB1基因在根中表达最高,而且该基因与芹菜非生物胁迫相关。     

磷转运蛋白基因TaPHT2;1在染色体上定位 及对小麦磷素吸收和利用效率的影响

【目的】以中国春遗传背景的整套B染色体双端体为材料,鉴定磷转运蛋白基因TaPHT2;1的染色体定位特征。解析不同供磷水平下,上述材料和不同磷利用效率小麦品种该基因的表达特征及其与植株干物质生产能力和磷效率特征的联系。【方法】采用溶液培养法水培中国春（CS）及该品种遗传背景的整套B染色体组双端体和不同磷效率小麦品种材料。以B染色体组供试端体为材料进行TaPHT2;1 PCR扩增,鉴定TaPHT2;1在染色体上的定位。采用半定量RT-PCR及qRT-PCR技术分析B染色体组供试端体和小麦品种TaPHT2;1的表达水平。采用常规分析技术,测定供试材料单株干重和磷吸收参数。【结果】①PCR检测发现,在CS及所有供试B染色体组双端体材料中,除缺失1B长臂的1BS外,其它所有材料均能特异扩增出目标基因TaPHT2;1,表明TaPHT2;1定位在1B长臂。②丰、缺磷条件下,TaPHT2;1在CS及除1BS外双端体根、叶中的表达均表现为叶片优势表达特征,且在叶片中表达受到低磷胁迫的诱导。TaPHT2;1在根系中的表达不受低磷逆境调控。表明TaPHT2;1在介导丰磷下磷素吸收、转运及增强低磷下植株体内磷素再度调运中可能发挥重要功能。③丰磷条件下,与CS相比,1BS的单株干重和全磷含量显著降低;缺磷条件下,1BS的单株干重与CS相比也显著下降,但全磷含量增加。表明位于1B染色体长臂后的磷转运蛋白基因TaPHT2;1,对丰、缺磷条件下的植株磷素吸收、转运具有较大影响,进一步对不同供磷水平下的植株干重产生重要调控效应。④丰磷条件下,与CS相比,1BS的单株磷累积量显著增加,磷利用效率没有改变;缺磷条件下,与CS相比,1BS的单株磷累积量没有变化,磷利用效率显著降低。不同磷利用效率品种相比,丰磷条件下,随着品种磷利用效率提高,叶片中TaPHT2;1的表达水平、单株干重、全磷含量和单株磷累积量也随着增加;缺磷条件下,随着小麦品种磷利用效率提高,叶片中TaPHT2;1的表达水平、单株干重和磷利用效率也随之增高,但全磷含量呈下降趋势,单株磷累积量品种间差异较小。因此,TaPHT2;1的表达水平与小麦品种丰、缺磷条件下的磷素吸收、利用和干物质积累能力具有紧密联系。【结论】小麦磷转运蛋白基因TaPHT2;1位于1B染色体长臂。该基因通过其特定对外界供磷水平产生应答,在较大程度上调控植株的磷素吸收和利用能力,对不同供磷水平下的植株干重产生重要影响。TaPHT2;1在调控植株丰磷下磷素吸收和低磷下磷素利用中发挥重要作用,可作为鉴定小麦品种磷效率的评价指标。     

不同紫花苜蓿品种对低磷环境的形态与生理响应分析

【目的】筛选耐低磷苜蓿品种及与耐低磷密切相关的性状指标,进一步为紫花苜蓿耐低磷机制研究和生产应用提供理论依据。【方法】在溶液培养条件下,对20个紫花苜蓿品种的24 d龄的幼苗分别进行常磷(500μmol·L~(-1) KH2PO4)和低磷(5μmol·L~(-1) KH_2PO_4)处理,30 d后检测各品种的茎叶干重(SLW)、株高(PH)、根干重(RW)、根冠比(RS)、总根长(TRL)、根表面积(RSA)、全磷含量(TP)、磷利用率(PUE)、酸性磷酸酶活性(ACPA),并计算各指标的耐低磷系数。进一步对各指标的耐低磷系数进行相关性分析,并运用主成分分析、隶属函数分析、回归分析及聚类分析方法,综合评价不同品种耐低磷性及筛选与耐低磷密切相关的指标,同时建立耐低磷评价模型。【结果】低磷胁迫下,各品种紫花苜蓿的地上部分生长受到抑制,地下根系增大,全磷含量显著下降(P0.01)。通过主成分分析可将9个单项指标转化为4个新的相互独立的综合指标。进一步利用隶属函数对4个新的综合指标进行耐低磷综合评价,结合聚类分析结果,可将20个紫花苜蓿品种可分为三类,其中耐低磷较强的品种包括敖汉、新牧1号、耐盐之星、皇冠;中度耐低磷品种包括骑士T、驯鹿、牧歌37CR、龙牧801等9个品种;耐低磷较弱的品种包括巨能Ⅱ、中苜2号、康赛等7个品种。进一步利用逐步回归分析方法建立了紫花苜蓿耐低磷性评价数学模型D=-0.7997+0.3856SLW+0.2025PH+0.3789RW+0.1051TRL+0.4188TP+0.1347ACPA,方程的决定系数R~2=0.9982.【结论】通过分析紫花苜蓿不同品种的耐低磷能力,得出耐低磷较强的品种为敖汉、新牧1号、耐盐之星、皇冠,与耐低磷性最相关的指标有茎叶干重、株高、根干重、总根长、全磷含量和酸性磷酸酶活性,可用于紫花苜蓿耐低磷性的评价筛选。     

24-表油菜素内酯对低氧胁迫下黄瓜幼苗碳水化合物代谢的影响

 【目的】探讨外源EBR（24-表油菜素内酯）对低氧胁迫下黄瓜（Cucumis sativus L.）幼苗碳水化合物代谢的影响。【方法】采用营养液水培法,以耐低氧能力较强的黄瓜品种‘绿霸春4号’和耐低氧能力较弱的品种‘中农8号’为材料,研究根际低氧胁迫下外源施用EBR对黄瓜幼苗碳水化合物含量及根系糖酵解代谢酶活性的影响。【结果】通气条件下正常栽培,EBR处理显著促进两黄瓜品种叶片和根系中可溶性总糖的积累,但对根系糖酵解代谢酶活性的影响较小;低氧胁迫下,耐低氧能力不同的两品种幼苗根系淀粉、葡萄糖含量及酸性转化酶、ATP依赖的磷酸果糖激酶活性的变化表现出明显的品种差异;低氧条件下,EBR处理进一步提高了两品种根系中蔗糖和果糖含量及主要的糖酵解代谢酶活性,对叶片中大部分碳水化合物含量均无显著影响。【结论】低氧胁迫下,外源EBR通过促进碳水化合物从叶片向根系的分配及根系糖酵解代谢酶活性的提高,增强黄瓜植株耐低氧胁迫的能力。     

高产冬小麦对锌的吸收、积累与分配

目的明确高产(9000kg·hm-2)冬小麦的锌素吸收、积累与分配特点,为确定锌肥施用技术提供依据。方法2004—2006两年中各采用4个品种,于各生育时期在田间取植株样品,分器官测定锌的含量。结果小麦各生育时期各器官的含锌量为9.5—112.5mg·hm-2(干重),含锌量最高的器官随生长中心的转移而更替。生育前期叶片中锌的积累量最高,拔节前叶片中锌的分配率占全株总积累量的50%以上;生育后期籽粒中锌的积累量最高。小麦一生锌的总积累量为384.9—475.9g·hm-2,生产100kg籽粒吸收锌4.3—5.2g。籽粒由再分配获得的锌占籽粒总锌量的58.2%—60.3%,各器官对锌的净吸收积累量、转移量及对籽粒锌的贡献均为叶片穗叶鞘茎秆。结论各器官生育前中期含锌量和积累量较高,后期籽粒锌的积累主要取决于各器官锌的再分配。根据锌的这些吸收积累特点,锌肥主要应作为播种前拌种或基肥施用,以促进小麦生育前期的生长和锌的吸收。     

新疆春小麦品种资源1BL/1RS易位和Bx7OE基因的分子检测

[目的]为新疆春小麦面筋品质改良提供有用材料和标记辅助选择的方法.[方法]选用4个STS标记对162份新疆春小麦品种资源1BL/1RS易位和Bx7亚基超量表达基因Bx7OE的分布进行检测,同时验证这4个标记的有效性.[结果]新疆春小麦品种资源中,1BL/1RS易位品种有24份,占14.8;,含有Bx7OE基因的品种有3份,占1.9;.在新疆春小麦地方品种、引进品种和自育成品种中,1BL/1RS易位和Bx7OE基因的分布频率也存在明显差异,其依次为7.5;、0;,24.4;、6.7;,14.1;和0;.[结论]新疆春小麦品种中1BL/1RS易位和Bx7OE基因的分布比例很低,这主要与新疆小麦育种中长期以来使用的亲本材料有直接关系.这四个特异性标记检测结果可靠稳定,可用于小麦品质育种中亲本评价和杂交后代优质基因聚合,可作为面筋强度辅助选择的有效工具.     

不同CO2浓度对油菜根系特性及叶片硝酸还原酶活性的影响

[目的]探讨不同CO2浓度对油菜根系特性和叶片硝酸还原酶的影响,为确定环境CO2浓度升高对油菜生理及形态的影响提供参考.[方法]不同CO2浓度温棚环境下,采用Hoagland完全营养液砂培法,设CO2浓度、油菜品种两个因子,探讨不同CO2浓度对油菜根系性状和生理特性的影响.[结果]相对于正常CO2浓度(CK),高CO2浓度处理的油菜品种X-2在抽薹期的一级侧根数、根体积、根茎粗分别增加0.43%、34.33%和16.61%,总根长降低33.01%;在盛花期,根体积、根茎粗、总根长和根冠比分别增加18.77%、9.68%、3.88%和3.57%.X-6高CO2浓度处理在抽薹期的一级侧根数、根体积、根茎粗、总根长分别增加19.58%、9.17%、9.87%和21.08%;盛花期根体积、根茎粗和根冠比分别增加1.95%、12.70%和10.52%,一级侧根数和总根长分别降低6.80%.23.37%.与对照相比,高CO2浓度条件下,X-6的根系活跃吸收面积和总吸收面积在抽薹期和盛花期表现为先降低后增加的趋势,X-2则表现为先增加后降低的趋势;抽薹和盛花期X-2根系活力分别增加83.40%和18.67%,而X-6根系活力较对照分别降低12.50%和380.13%;X-2和X-6在抽薹期的NR活性分别降低12.65%和37.71%,在盛花期则分别增高18.59%和10.67%.[结论]不同生育期不同浓度CO2条件下,品种X-2的根系性状表现相对优于X-6,CO2浓度升高利于改善X-2抽薹期和盛花期的根系性状和生理活性;高CO2浓度对不同时期X-6的根系性状和生理活件的影响无明显规律.     

节水灌溉对节水抗旱水稻品种产量的影响及生理基础

【目的】探明节水抗旱水稻品种在节水灌溉条件下产量形成特点及生理基础。【方法】2个节水抗旱品种旱优113（杂交籼稻）和旱优8号（杂交粳稻）及2个当地高产品种两优培九（两系杂交籼稻）和扬辐粳8号（粳稻）种植于土培池和大田,自移栽后10 d至成熟设置常规灌溉和节水灌溉处理。【结果】与常规灌溉相比,当地高产品种在节水灌溉条件下产量显著降低,两种灌溉方式间的节水抗旱品种产量无显著差异。节水灌溉显著减少灌溉水量,提高灌溉水生产力（产量/灌溉水量）,节水抗旱品种灌溉水生产力增幅大于当地高产品种。与当地高产品种相比较,节水抗旱品种在节水灌溉条件下的相对分蘖数和每穗颖花数（节水灌溉分蘖数或颖花数/常规灌溉分蘖数或颖花数）较多,结实率较高;整个生育期绿叶面积持续期长,抽穗期根重较高、抽穗后根系氧化力、根系和叶片中细胞分裂素（玉米素+玉米素核苷）含量、剑叶光合速率和籽粒中蔗糖合酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性、抽穗期至成熟期的干物质积累量、茎中非结构性碳水化合物的运转率和收获指数较高。土培池与大田试验结果趋势一致。【结论】在节水灌溉条件下节水抗旱品种比当地高产品种可获得较高的产量和水分利用效率;节水抗旱品种在节水灌溉条件下较好的根系性能和地上部植株较强的生理活性是其高产与水分高效利用的重要生理基础。     

68个主推小麦品种的白粉病抗性分析及基因推导

【目的】对中国68个主推小麦品种进行抗白粉病分析和基因推导,为白粉病流行预警和防治提供依据。【方法】2011年春季在西南、西北、长江中下游、华北、黄淮和新疆麦区等12个省（自治区）采集1 094个单孢子堆白粉病菌株,并用每个菌株分别接种68个品种离体叶段进行抗感性测定;应用NTSYSpc2.10e软件对表型抗感性数据进行UPGAMA（unweighted pair group arithmetic mean analysis）聚类分析;用实验室长期收集保存的31个毒谱不同的菌株作为鉴别菌株对30个含已知抗白粉病基因材料和68个主推品种的离体叶段进行接种,比较68个品种和单基因材料对31个鉴别菌株的抗性谱,从而推导68个主推品种所含的抗白粉病基因。【结果】抗性测定结果表明,品种间抗谱存在明显差异。内麦8号、内麦9号和绵麦37抗谱宽,对各省菌群的抗性频率均大于99%;济麦22、扬麦11、扬麦12、扬麦13和轮选987等5个品种抗性频率在70%—90%;有54个品种的抗性频率小于40%,占供试品种总数的79.4%,表明大部分主推品种的抗性已被克服。某品种对该品种推广种植区域菌群的抗性频率低于对其它非种植区域菌群的抗性频率。聚类分析可将68个品种分成4大类,第I类包括6个品种,其中5个品种抗性频率在40%—70%;第II类包括7个品种,抗性频率均大于70%;第III类包括54个品种,抗性频率均小于40%;第IV类包括1个品种,抗性频率为46.1%;聚类显示来自于同一省的品种、抗性频率相近的品种具有相似或相近的抗性遗传背景。基因推导表明,内麦8号、内麦9号含有Pm21,偃展4110、新麦208和扬麦11均含有Pm4b;济麦22含有Pm2+ta;其余品种含有其它未知抗白粉病因子。【结论】当前中国主推小麦品种中近80%的品种对全国白粉病菌群的抗性频率不高,特别是就单个品种而言,对该品种种植区的白粉菌群抗性频率更低,存在小麦白粉病在条件适合时暴发流行的风险,必须加强病害预警。同省品种的抗性频率聚类大多聚到同一组,说明同省品种的抗源异质性不高,中国小麦白粉病育种应该引进更丰富抗源。     

陕西关中不同年代小麦品种产量及氮素吸收利用对土壤肥力的响应

【目的】探讨陕西关中地区小麦品种演替过程中产量及氮效率对土壤肥力的响应。【方法】以20世纪80年代至今关中冬麦区3个代表性小麦主栽品种为材料,以33年长期不同施肥处理构建的土壤肥力水平梯度为平台,研究品种演替和土壤肥力及其交互对作物产量、氮利用效率的影响。供试品种有20世纪80年代品种小偃6号、90年代末品种小偃22和近年品种西农979。长期施肥包括6个处理：不同水平的氮磷化肥配施（N1P1和N2P2）、有机肥与无机肥配施（M1N1P1、M1N2P2、M2N1P1和M2N2P2）,以不施肥为对照（CK）。【结果】在各个肥力水平土壤上,籽粒产量及收获指数均随小麦品种更替而呈现增加的趋势,尤其在高肥力土壤上更为明显。土壤肥力水平的提高显著提高了小麦籽粒产量,其中西农979增产幅度最大（151.0%-610.5%）,其次为小偃22（127.9%-349.7%）,小偃6号增幅最低（148.1%-341.8%）。土壤肥力与品种对小麦籽粒产量及收获指数有显著的交互作用,低肥力条件下,小偃6号籽粒产量高于西农979,高肥力条件下则相反。小麦百公斤籽粒需氮量随品种演替有降低的趋势,但随土壤肥力水平提高有增加的趋势。土壤肥力与品种对百公斤籽粒需氮量也有显著的交互作用。在小麦品种更替过程中氮肥生理效率和农学效率均呈增加的趋势,但随着土壤肥力水平的提高,各品种小麦的氮肥生理效率呈下降的趋势,氮肥农学效率呈先升高后下降的抛物线变化趋势。土壤肥力与品种对小麦氮肥生理效率和农学效率无明显交互作用。【结论】陕西关中小麦品种演替在高肥力以及养分投入充足时不仅表现出单产不断提高,而且氮效率也呈逐步增加的趋势。因此,品种更新的同时还要注重提升土壤肥力,才能保证粮食安全,实现农业生产可持续发展。