小麦耐低钾性状的全基因组关联分析

  【目的】  筛选与小麦耐低钾性状相关的标记,为揭示小麦耐低钾性状的遗传机理奠定基础。  【方法】  本研究以198份中国黄淮南片麦区的小麦品种 (系) 作为供试群体。小麦种子发芽后,幼苗在正常钾营养液中生长4天,然后在低钾 (0.01 mmol/L) 和正常钾 (2 mmol/L) 营养液中生长25天。调查生物量,分析地上部和根部钾含量,计算小麦7个性状的相对值,利用小麦35K SNP芯片结合Q + K混合线性模型 (mixed linear model,MLM) 对7个耐低钾性状进行全基因组关联 (genome-wide association study,GWAS) 分析,筛选位于显著关联位点上的候选基因并进行功能注释,对显著关联位点进行等位变异分析,发掘优异等位变异。  【结果】  低钾胁迫条件下,地上部、根部、全株钾累积量和钾累积量根冠比显著降低,地上部、根部、全株钾利用指数显著升高。群体结构分析和PCA分析均将供试群体分为2个亚群。通过GWAS分析,共检测到75个显著关联单核苷酸多态性 (single nucleotide polymorphism,SNP) 标记 (P < 0.001),分布在除1A、3B、3D、4D和6A染色体外的16条染色体上。通过候选基因搜寻及注释,共筛选出13个可能与小麦耐低钾胁迫相关的候选基因。等位变异分析共挖掘了 14 个优异等位变异,其中 6 个优异等位变异在供试群体中出现的频率较大。  【结论】  7个耐低钾性状均具有明显的数量性状特征,变异系数范围为20.66%～30.44%。40%的SNP标记分布在2B、5B和6B染色体上,21个SNP位点与多个耐低钾性状显著关联,单个SNP标记解释的表型贡献率的变异范围为5.78%～11.22%。TraesCS4A02G335400、TraesCS2B02G306000、TraesCS5B02G260000可能参与物质转运过程,TraesCS1D02G350600和TraesCSU02G105300可能参与逆境胁迫响应等生理过程,TraesCS2A02G000200可能参与逆境胁迫下的信号转导过程。     

鸡脚重性状的全基因组关联分析

鸡(Gallus gallus)脚重性状为鸡产业中的重要经济性状.为了揭示鸡脚重性状的遗传基础,寻找可用于鸡脚改良的分子标记,本研究以核心群京海黄鸡为实验动物,测定其脚重,利用简化基因组测序技术在整个基因组范围内检测与脚重相关的SNPs.共检测到16个与脚重相关的SNPs位点,其中13个集中分布在4号染色体上72.8～77.9 Mb区域;2个SNP位点rs475641139和rs475548810达到5％ Bonferroni全基因组显著水平(P＜5.5E-07),其余位点达到全基因组潜在显著水平(P＜1.1E-05).筛选每个SNP周围1 Mb区域内的基因,共找到9个可能的候选基因,并使用基因本体论(Gene Ontology,GO)数据库对9个候选基因的细胞组分、分子功能和参与的生物学进程进行了分析.结果表明二氢蝶啶还原酶(dihydropteridine deductase,QDPR)基因、LIM域结合蛋白2(LIM domain-binding protein 2,LDB2)基因、类184B家族(family with sequence similarity 184 memberB,FAM184B)基因、复合信号免疫球蛋白J结合蛋白(recombination signal binding protein for immunoglobulin kappa J region,RBPJ)基因、纤维母细胞生长因子结合蛋白2(fibroblast growth factor-binding protein 2,FGFBP2)基因、富亮氨酸重复蛋白5(F-box and leucine-rich repeat protein 5,FBXL5)基因、胆囊收缩素受体A(cholecystokinin receptor type A,CCK1R)基因、肌动蛋白互作蛋白1 (WD repeat containing protein 1,WDR1)基因和类桶状蛋白4(tubby like protein 4,TULP4)9个基因和4号染色体72.8～77.9 Mb区域可能为影响鸡脚重性状的重要候选基因和潜在功能区域.本研究为鸡脚重性状的标记辅助选择提供了理论依据.     

玉米农艺性状配合力全基因组关联分析和预测

一般配合力（GCA）是评价亲本自交系利用价值的一个重要指标。为解析玉米配合力遗传机理,以NCII遗传交配设计获得的537份杂交组合为材料,结合玉米5.5K液相育种芯片的11 734个高质量单核苷酸多态性（SNP）标记,采用7种多位点全基因组关联分析（MGWAS）方法挖掘新乡、周口和综合环境穗行数、粒长和粒宽GCA显著关联位点,并在MGWAS研究基础上利用5种基因组选择方法对GCA效应开展预测研究。结果表明,共检测到46个SNPs与穗行数以及2个籽粒性状GCA显著关联（P<8.52×10-7）,其中10个位点被2～5种MGWAS方法同时检测到,8个SNPs被至少2个环境共定位。6个SNPs(1＿43440622、2＿69742504、2＿71037706、2＿197716855、5＿219239213和8＿134634317)为环境稳定和MGWAS方法稳定重叠的位点,是控制穗行数和籽粒性状GCA效应的重要位点。穗行数和粒宽GCA利用5种随机效应模型取得较高的预测准确性,为0.62～0.74,粒长GCA基因组预测精度较低,为0.28～0.45。3个环境中,多数情况下将不同MGWAS挖...     

盐碱胁迫下油菜对磷元素的吸收

在水培和沙培试验条件下,探讨了盐胁迫对欧洲油菜Sheiaralle吸收和转运磷的影响。结果表明:油菜地上部瞬时磷吸收量随盐浓度增加而增加,而根部随盐浓度增加,瞬时磷吸收量呈现先减少后增加趋势;与无盐处理相比,地上部和根部瞬时磷吸收量都降低(P<0.05)。而苗期磷含量(包括地上部和根部),虽然因P吸附增加、Cl-等离子和P产生竞争而使有效磷量下降,但因产量下降速度远大于磷吸收速度,造成磷浓缩,所以随盐浓度增加,植株磷含量略有增加,且都比无盐处理高(P<0.05)。鲜重随盐浓度增加而显著下降(P<0.05)。     

玉米主要株型性状与产量的全基因组关联分析

为了深入剖析玉米的株型性状和产量性状的遗传基础及其相关关系,本研究以204份玉米自交系作为关联群体,利用分布于玉米全基因组上的558 529个单核苷酸多态性标记(SNPs)对5个相关性状进行全基因组关联分析。结果表明,供试自交系各性状基本呈正态分布,且各性状间存在丰富的变异,变异系数在9.00%～50.00%之间;通过相关性分析和热图层次聚类分析株型和产量相关性状间彼此紧密关联;且由主成分分析筛选出总体方差累计贡献率达到71.667%的主成分2个;以P≤1×10^-5为显著阙值,利用Q+K模型对供试材料的5个相关性状进行全基因组关联分析,在株高、穗位高和单穗重间共检测到13个显著的SNP位点,分别分布于玉米的第3、第5、第6、第7号染色体上,而在总叶片数和穗上叶数间未检测到显著的SNP位点;在显著SNP上下游各50 kb范围共搜索到39个相关候选基因,其中有注释的基因12个,并对株高与穗位高最佳候选基因进行了预测。本研究通过对玉米株型及产量相关性状进行全基因组关联分析,为后期基因功能的验证与新功能的开发奠定了良好的基础。     

小麦产量及氮效率相关性状的全基因组关联分析

  【目的】  探明控制产量及氮效率相关性状的稳定基因关联位点,为高产和氮素高效小麦育种及养分管理提供参考。  【方法】  采用134个小麦品种 (系) 为试验材料,依据小麦产量水平600和400 kg/hm2的需氮量设置正常氮 (T1) 和低氮 (T2) 2个处理,进行了2年田间试验,共形成4个处理环境。对小麦成熟期与产量及氮效率相关的14个性状进行了表型鉴定,采用GLM + Q一般线性模型和MLM + K + Q混合线性模型相结合的方法,利用群体差异SNP分子标记 (90K SNP芯片) 对小麦产量和氮效率相关性状进行全基因组关联分析。  【结果】  与正常氮处理相比,低氮处理条件下小麦籽粒产量、秸秆产量显著下降;所有性状的遗传力均在75%以上,其中小穗数的遗传力最高 (95.12%)。利用9329个SNP标记进行关联分析,共检测到382个SNP标记位点与供试14个性状存在显著关联（P ≤ 0.001）,分布在21条染色体上。有305个 (79.84%) SNP标记位点仅在一个关联分析环境中被检测到;有77个位点在至少两种处理环境 (包含平均值环境) 中被检测到与同一性状显著关联 (稳定关联标记)。其中9个SNP标记位点在至少3个环境中被检测到。在4个环境下 (包括平均值环境) 均检测到的稳定关联位点有4个:BobWhite_c47168 _598、Kukri_c31599_1456、wsnp_CAP11_c1761_958064和Excalibur_c62826_254,分别与穗粒数、籽粒氮含量和小穗数显著关联;同时与至少3个性状显著关联的SNP标记位点共12个,分别位于2A、3A、4A、5B和7B染色体上,贡献率为11.14%～22.97%,其中,标记BobWhite_c47168_598和Kukri_c31599_1456还分别定位了两个多环境 (4种环境) 稳定位点。根据12个与多性状共同定位位点和4个多环境 (4个环境) 稳定位点关联的SNP标记位置获得稳定位点附近区域的基因 (基于LD block等方式估算的区间大小),使用NCBI中CDD工具和EnsemblPlants网站对这些基因进行基因功能注释,根据功能注释,共得到10个与产量和氮效率性状相关的候选基因。  【结论】  氮供应水平对小麦成熟期产量和氮效率相关性状均有显著影响,氮素累积量与小麦产量显著正相关。本试验中检测到的与产量及氮效率相关性状显著关联的位点中,79.84%的SNP标记位点仅在一个氮处理环境中出现,环境稳定性较差;4个位点在4个环境条件下均被检测到,环境稳定性较好;12个SNP标记位点同时与至少3个性状显著关联,涉及性状均为产量及氮效率相关性状,反映了籽粒产量与氮素效率之间的显著相关关系,也可能是同时控制这些性状的遗传热点位点。根据这些热点位点和环境稳定性好的位点筛选到10个与产量及氮效率相关性状有关候选基因,值得深入探讨。     

低磷胁迫下磷高效玉米单交种的形态生理特性

以齐319耐低磷突变体为亲本组配的杂交组合SD-1、SD-2为供试材料,采用溶液培养方法研究了它们对磷的吸收、转运及植株体内磷的利用效率,进而确定在低磷胁迫下其对根系形态学和生理生化机制的适应性反应。结果表明,磷胁迫下(-P)与对照(SD-1-CK、SD-2-CK)相比SD-1、SD-2有较强的磷吸收能力和利用效率;SD-1、SD-2的根系干重、总根长、根总表面积、平均根尖数均明显增加,而平均直径减小;在与磷吸收效率有关的生理指标上,SD-1、SD-2具有更大的根总吸收面积、活跃吸收面积以及在磷吸收动力学上表现出较大的Imax和较低的Km、Cmin。因此认为,SD-1、SD-2对磷具有高的吸收效率是由于根系生长旺盛,根系吸收面积大、根系活力强和对磷亲和力高所致。     

低磷胁迫下不同磷效率玉米某些特性的基因型差异

以2个磷高效玉米基因型6112、6060和2个磷低效玉米基因型6105、6128为材料进行试验,研究了低磷胁迫下不同磷效率玉米基因型生物学指数、根系分泌物指数、叶片活性氧清除酶活性(SOD、CAT)和叶片丙二醛LP/P的差异,其结果是:磷高效基因型的生物学指数、根系分泌物指数和叶片活性氧清除酶活性比磷低效基因型高,而叶片丙二醛LP/P比磷低效基因型低。表明磷高效基因型比磷低效基因型具有较强的低磷忍耐能力、分解吸收磷能力、活性氧清除能力和自我修复能力。     

低磷胁迫下小麦根系反应的基因型差异

本研究采用液培、根际原位显色和离子耗竭技术等方法,探索了小麦不同基因型根际对磷酸三钙的溶解作用,根际分泌酸性磷酸酯酶,根际氧化还原活力以及吸磷动力学的差异。结果表明,磷高效基因型不仅根系发达,而且溶解磷酸三钙的能力、酸性磷酸酯酶的分泌量和活性,对还原态甲烯蓝的氧化作用,对TTC的还原作用和吸磷动力系参数中的Imax等都显著优于磷低效基因型。有机碳分泌量高,对钙的吸收速度快也是磷高效基因型的重要特性。     

磷胁迫条件下油菜、肥田萝卜对难溶性磷的活化与利用

通过砂培试验研究了北方食用油菜和南方绿肥作物肥田萝卜两种植物在缺磷胁迫条件下对难溶性磷酸盐Ca₃(PO₄)₂和AlPO₄的活化利用情况。试验结果表明,在仅供应一种难浴性磷酸盐时,油菜和肥田萝卜对磷酸铝和磷酸三钙都有较大程度的活化与利用。在施用AlPO₄时肥田萝卜地上部吸磷量达到供应等磷量水溶性磷酸盐时的90％;在施用Ca₂(PO₄)₂时油菜地上部吸磷量达到供应等磷量水溶性磷酸盐时的49％。植物干物重的测定结果说明,在缺磷时,难溶性的Ca₃(PO₄)₂及AlPO₄对油菜和肥田萝卜均有促进生长的作用。但是,油菜与肥田萝卜对Ca₃(PO₄)₂和AlPO₄的活化利用程度却存在着一定差异。表现为油菜对Ca₃(PO₄)₂的利用能力强,而肥田萝卜对AlPO₄的利用能力强。     

籽粒硫苷特性对甘蓝型油菜吸收积累Cd的影响

油菜对Cd的吸收转运不仅受外源S供应的影响,且与自身S代谢关系非常密切。硫苷是影响油菜品质的重要含S次级代谢产物,而油菜籽粒硫苷含量能较好地表征油菜的硫苷特性。为了解油菜硫苷特性与油菜吸收积累Cd之间的关联,通过Cd污染土壤的大田试验,研究了不同硫苷特性甘蓝型油菜的Cd吸收积累特性。结果表明,初花期高、低硫苷油菜不同器官间Cd含量皆为根叶茎,成熟期皆为茎根壳籽粒。初花期高硫苷与低硫苷油菜对Cd的吸收积累无显著差异;而成熟期高硫苷油菜对Cd的吸收积累显著低于低硫苷油菜,高硫苷油菜成熟期根、茎、壳、籽粒Cd含量分别为3.90 mg?kg?1、4.50 mg?kg?1、0.97 mg?kg?1、0.17 mg?kg?1,低硫苷油菜则分别为4.57 mg?kg?1、5.20 mg?kg?1、1.32 mg?kg?1、0.29 mg?kg?1,比高硫苷油菜分别高17.18%(P0.05)、15.56%(P0.05)、36.08%(P0.05)、70.59%(P0.05)。成熟期高硫苷油菜壳/茎、籽粒/壳Cd转运系数分别为0.22和0.17,而低硫苷油菜分别为0.25和0.23,比高硫苷油菜分别高13.64%(P0.05)和35.29%(P0.05)。高硫苷油菜显著抑制了Cd从茎向其上位器官(壳、籽粒)的转运。研究结果还表明,低硫苷油菜与高硫苷油菜对污染土壤Cd的单季净化率分别仅为0.90%和0.76%,作为修复Cd污染土壤的富集植物,其净化效率皆有待提高。     

干旱胁迫下施钾水平对油菜生长特性、籽粒品质和钾素利用的影响

[目的]探究长期干旱胁迫下不同施钾水平对油菜生长、籽粒品质、钾素利用的影响,旨在明确不同钾肥水平下油菜通过调节生长和营养分配应对干旱胁迫的机制,为油菜抗旱栽培提供科学依据.[方法]以抗旱油菜品种油研57和干旱敏感品种川油36为试验材料,采用盆栽土培试验,每盆装风干土10 kg,设置K2O施用量0、80和160 mg/k...     

硼钼锌及互作对甘蓝型油菜籽粒产量的影响

A field experiment was conducted to study the effects of boron (B), molybdenum (Mo), zinc (Zn) and their interactions on seed yield and yield formation of rapeseed (Brassica napus L. var. Huashuang 4). Application of B fertilizer to a sandy soil increased the seed yield by 46.1% compared to the control and also created a considerably higher seed yield than the two treatments solely applying Mo and Zn fertilizers, which suggested that B was a main constraint for the seed yield of Huashuang 4 in this experiment. The effect of B fertilizer on the seed yield was attributed to an increase in the number of seeds per silique and siliques per plant. The combined application of B with Mo or Zn resulted in higher seed yield than the application of B, Mo or Zn alone, and the seed yield of the B+Mo+Zn treatment was the highest in all treatments, 68.1% above the control. Dry matter accumulation of seed followed a typical S-shaped curve and it was higher in plants supplied with B than in plants without B. A small but significant increase in the seed oil content and an improvement in the oil quality were also observed in all treatments compared with the control. These results suggested that optimal micronutrient application could provide both yield and quality advantages for rapeseed in poor soil.     

低温胁迫下内源ABA、GA及比值对白菜型和 甘蓝型冬油菜抗寒性的响应

为阐明低温胁迫下激素含量对冬油菜枯叶期的调控和对抗寒性的响应,为冬油菜抗寒性研究提供依据,以8份不同抗寒等级的白菜型和甘蓝型冬油菜为材料,利用盆栽试验,待幼苗长至5~6片真叶时在人工气候箱中进行低温处理(25℃、10℃、2℃、?5℃),分析低温胁迫后冬油菜内源ABA、GA含量和叶绿素的变化。回归分析表明温度与ABA含量存在显著的负相关,回归方程符合y=?ax+b,随着温度的降低,内源ABA含量呈先缓慢(10℃)后迅速上升(2℃、?5℃)的趋势,且温度处理间、温度与品种互作间差异极显著;由于激素间的拮抗作用GA含量变化则恰好相反。当在0℃以上低温时,品种间ABA含量无明显差异,当温度降到?5℃,白菜型冬油菜ABA含量明显高于甘蓝型,抗寒性强的品种高于抗寒性弱的品种。ABA含量的升高导致叶绿素含量的变化,随着温度降低,叶绿素含量呈先降低后增加的趋势,但总体呈下降趋势,且白菜型冬油菜和甘蓝型冬油菜之间存在不同的响应机制,这种作用使白菜型冬油菜叶绿素含量低于甘蓝型冬油菜,导致白菜型冬油菜枯叶期提前,提早进入越冬期,增加了对低温冻害的御性和避性。因此,随着温度的降低冬油菜叶片ABA含量上升,叶绿素降解,白菜型冬油菜更早进入枯叶期,枯叶期较早和降温后ABA含量高是白菜型冬油菜抗寒性较强的主要原因。     

外源ABA提高甘蓝型油菜抗镉胁迫能力和氮素生理利用效率

  【目的】  植物脱落酸 (ABA) 可调节植物生长、种子休眠和叶片衰老,还可对非生物胁迫作出反应。比较添加外源ABA前后镉 (Cd) 胁迫下甘蓝型油菜的生理反应,可深化对脱落酸提高作物抗性和氮素生理利用效率作用机理的认识。  【方法】  供试甘蓝型油菜品种为814号,试验设3个处理:正常培养 (CK)、10 μmol/L CdCl₂ (Cd) 和5 μmol/L ABA + 10 μmol/L CdCl₂ (A + Cd)。在处理4天后,观察甘蓝型油菜表型,测定脯氨酸及丙二醛 (MDA) 含量、Cd含量、硝酸盐和铵盐含量以及硝酸还原酶 (NR)、谷氨酰胺合成酶 (GS) 活性等相关指标。  【结果】  与Cd处理相比,A + Cd处理甘蓝型油菜新叶SPAD值提高了1.1倍,根部脯氨酸含量增加了29.0%,MDA 含量降低了48.3%。外源ABA的添加会抑制甘蓝型油菜对Cd的吸收,降低甘蓝型油菜地上部和地下部Cd含量,减小Cd对甘蓝型油菜的毒害作用,影响甘蓝型油菜对NO₃–的吸收,降低油菜体内的总氮含量。与Cd处理相比,A + Cd处理甘蓝型油菜根部NR活性显著提高82.8%,更多的NH₄+分配到了地上部,地上部GS活性升高了32.1%,增强了甘蓝型油菜体内的氮同化和代谢过程,氮素生理利用效率显著提高了17.2%。  【结论】  外源ABA的添加可降低Cd的吸收量,提高氮代谢相关酶活性,促进脯氨酸的合成和降低丙二醛的生成,进而增强甘蓝型油菜对Cd的抗性,增强甘蓝型油菜体内氮同化和代谢的过程,并提高甘蓝型油菜的氮素生理利用效率。     

不同施氮水平对返青期水分胁迫下冬油菜 补偿效应的影响

为确定甘蓝型冬油菜在返青期水分胁迫条件下的适宜施氮量及其对水分胁迫的补偿效应,本文采用桶栽试验方法,在返青期设置每桶施纯氮0 g(N0)、0.2 g(N1)、0.4 g(N2)、0.6 g(N3)和0.8 g(N4)5个施氮水平(折合为0 kg·hm~(-2)、30 kg·hm~(-2)、60 kg·hm~(-2)、90 kg·hm~(-2)、120 kg·hm~(-2))及水分亏缺(D,土壤含水率为50%~55%田间持水率)和充分供水(W,土壤含水率为70%~80%田间持水率),研究施氮量对返青期水分胁迫后复水冬油菜生长指标、叶绿素含量、光合速率、籽粒产量和水分利用效率的补偿效应,并对不同处理下各指标利用主成分分析进行评价。结果表明,在相同水分条件下,地上部干物质量、叶绿素含量、光合速率、籽粒产量和水分利用效率均随施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,并在N3达到最大。返青期干旱胁迫后复水,各施氮处理冬油菜的地上部干物质量、叶绿素含量、光合速率、产量及产量构成均表现出一定程度的补偿效应,补偿效果随施氮量的增加先增加后降低,在N3施氮量下补偿效果最好。在N3施氮水平下,D处理冬油菜的各生长指标、叶绿素含量和籽粒产量均与W处理无显著差异,表现为等效补偿效果;而D处理冬油菜初花期的光合速率显著大于W处理,表现为超补偿效果。N3D处理的产量比N3W处理降低2.2%,水分利用效率提高3.8%。氮肥偏生产力和油菜籽粒的含油率均随施氮量的增加而降低;油菜籽粒的蛋白质含量随施氮量的增加而增加。与N0相比,2种水分处理下N3的平均氮肥偏生产力降低6.2%,籽粒含油率降低13.0%,但产量提高87.6%,水分利用效率提高32.9%,籽粒的蛋白质含量提高24.6%。对各指标进行主成分分析发现,N3D处理的主成分分析综合得分最高。由此可见,N3D处理对促进冬油菜生长,提高产量和水分利用效率,保证品质的综合效果最好。     

不同硝铵比对油菜生长、生理与产量的影响

【目的】 探究不同形态氮肥及配施比对油菜全生育期 (苗期、花期、收获期) 生长、生理与产量的影响,旨在为油菜生产中氮肥合理施用,促进油菜高产高效栽培提供理论依据。 【方法】 试验以石英砂为基质,以Hoagland营养液为基础进行盆栽试验,供试油菜品种为氮高效型湘油15和氮低效型814。在营养液总氮量相等 (N 15 mmol/L) 的条件下,设5个处理:硝态氮 (NO₃–)/铵态氮 (NH₄+) 摩尔比例分别为100/0 (N1)、75/25 (N2)、50/50 (N3)、25/75 (N4)、0/100 (N5)。于油菜移栽后70 d、130 d、180 d收获全株,用根系扫描仪 EPSON(PER-FECTION C700) 对根进行扫描,用WinRHIZO PRO2009软件进行分析,获得植株总根长、根系总表面积、根系平均直径、根总体积等数据。植株样品分为根、茎、叶、角果 (花),测定生物量和氮含量,籽粒测定生物量、氮含量和油分含量。 【结果】 N1、N2处理的两个氮效率油菜品种在全生育期的干重、根长、根表面积、根体积、氮累积量、籽粒产量、油产量均显著高于其他处理,N1、N2两个处理间差异不显著,N5处理的最差。N2、N3、N4处理苗期叶片的叶绿素含量 (SPAD值) 均显著高于N1、N5处理。不同氮效率品种分析表明:N1、N2、N3、N4处理下氮高效品种湘油15在全生育期的根长、根表面积、根体积、籽粒产量、含油量、油产量显著高于氮低效品种814。氮高效品种湘油15在收获期地上部和根的干重显著高于氮低效品种814,而氮累积量无显著差异。 【结论】 适宜的铵态氮、硝态氮配比 (75%NO₃– + 25%NH₄+) 能够促进油菜生长、增强光合作用、提高产量。较高的根长、根表面积、根体积以及对硝态氮的高效利用是湘油15氮效率高于814的基础与关键。为油菜生产上氮肥合理施用及不同氮效率油菜品种筛选提供理论依据。      

春播半冬性甘蓝型油菜光温因子与产量及农艺性状的典型相关分析

西藏甘蓝型油菜种质资源匮乏。为探讨西藏春播条件下半冬性甘蓝型油菜的温光特性,提高其在高原春播区的利用价值,以18个半冬性甘蓝型油菜品种为材料,应用典型相关分析方法分析了春播条件下光温因子与半冬性甘蓝型油菜产量及农艺性状的典型相关性。结果表明:春播区光温因子与半冬性甘蓝型油菜的产量及农艺性状均有显著典型相关关系,不同生育时期起主导作用的光温因子不同:营养生长期光温因子与分枝性状典型相关,影响分枝数的主要光温因子是营养生长期的积温;蕾花期光温因子与主茎、分枝性状典型相关,影响主花序和主茎生长的主要光温因子是蕾花期累计日极端温差和总日照时数;角果成熟期光温因子与主茎、分枝、产量性状显著相关,影响单株有效角果数、千粒重的主要光温因子是角果成熟期累计日极端温差;角果期较长日照总时数可降低有效分枝高度,促进主花序伸长及单株产量的提高。西藏半冬性甘蓝型油菜的引种及新品种选育中,在早熟和"双低"特性的基础上应重点选育适应光照充足,能够忍耐极端温差的品种。农艺性状的选择应注重主花序长、二次有效分枝数、有效角果数和千粒重等具有较大潜力的品种。     

Silicon-mediated genotoxic alterations in Brassica juncea under arsenic stress: A comparative study of biochemical and molecular markers

Arsenic (As), one of the most harmful toxicant at the global level, severely affects plant metabolism when taken up. Interestingly, the presence of silicon (Si) as a fertilizer in As-contaminated soil is an effective strategy to decrease As accumulation in plants. Brassica juncea (var. Varuna) were grown hydroponically to investigate the role of Si at biochemical and molecular levels under arsenite (As³⁺) stress. Seedlings of B. juncea were exposed to As³⁺, Si, and a combination of both elements. Our data demonstrated that seedlings exposed to As³⁺ showed an inhibition in shoot length, chlorophyll, carotenoid, and protein, while co-application of Si improved these growth parameters. Silicon supplementation reduced As accumulation in shoot. Increase/decrease was observed in stress-related parameters (cysteine and proline), antioxidant enzymes (superoxide dismutase, ascorbate peroxidase, and catalase), and oxidative stress markers (malondialdehyde and H₂O₂), which were improved upon co-application of Si as compared to As³⁺ alone treatment. Random amplified polymorphic DNA (RAPD) is a suitable biomarker assay for plants for assessing the genotoxicity. Seven RAPD primers produced a total of 39 and 48 bands in the leaves of the untreated and treated seedlings, respectively. The RAPD band-profiles and genomic template stability were consistent with other growth and physiological parameters. In conclusion, the genotoxic alterations along with the biochemical parameters indicate that the exposure to Si mitigates As³⁺-induced oxidative stress by improving the stress-related parameters and antioxidant system in B. juncea.     

CACTFTPPCA1 (YACT)、Dof (AAAG)、MYB可能参与甘蓝型油菜对氮胁迫的响应

  【目的】  油菜需氮量高但氮素利用率低,氮素源库分配效率被认为是调控植物氮素利用效率的关键因子。在拟南芥中,NRT1.7基因介导了植物韧皮部硝酸盐由衰老叶片向幼嫩叶片和角果中的再转运过程。通过分析鉴定油菜中的NRT1.7基因及其对供氮水平的响应,为进一步系统研究NRT1.7基因提供参考依据。  【方法】  以AtNRT1.7基因序列为基础序列,采用生物信息学方法鉴定了白菜、甘蓝和甘蓝型油菜中NRT1.7的同源基因,预测和分析了该基因拷贝数、系统进化、进化选择压力、分子特征、保守基序、跨膜结构域、染色体定位、基因结构及其启动子区域所能结合的顺式作用元件,同时采用荧光定量PCR分析了甘蓝型油菜BnaNRT1.7s的组织表达模式及其对氮胁迫的响应。氮素响应试验以甘蓝型油菜幼苗为材料,在NO₃?-N 9.0 mmol/L溶液中培养10天后,直接测定NRT1.7基因表达量;转入NO₃?-N 0.3 mmol/L 溶液中 (低氮胁迫) 或在无氮溶液中饥饿处理3天后,恢复NO₃?-N 9.0 mmol/L 溶液培养,再测定NRT1.7基因表达量。  【结果】  甘蓝型油菜NRT1.7s家族包含6个成员,系统进化分析表明BnaNRT1.7s与拟南芥进化相似,分布在相近的分支。BnaNRT1.7s家族所有基因成员的Ka/Ks值均小于1.0,受到强烈的纯化选择作用。BnaNRT1.7s家族所有基因成员均属于稳定的两性蛋白,含12～13个跨膜结构域。基因结构相似,均含有3个内含子,且CACTFTPPCA1 (YACT)、Dof (AAAG)、MYB是启动子上丰度较大的顺式作用原件,可能参与了植物对氮素的响应。实时荧光定量PCR结果表明,甘蓝型油菜中NRT1.7基因会受到不同氮素水平的调控。长期 (72 h) 低氮处理,根部BnaA7.NRT1.7b和BnaC6.NRT1.7b基因的表达上调而抑制地上部BnaCn.NRT1.7基因的表达,共同调控植物对低氮胁迫的适应能力。氮饥饿3天后供氮6 h,地上部和根部BnaNRT1.7的基因表达均受到抑制。基因共表达网络分析显示,低氮胁迫下,BnaCn.NRT1.7和BnaC6.NRT1.7b基因分别在地上部和根部氮素再分配中起主导作用。  【结论】  甘蓝型油菜NRT1.7蛋白进化过程相对保守,基因结构相似,启动子上的顺式作用原件CACTFTPPCA1 (YACT)、Dof (AAAG)、MYB可能参与了甘蓝型油菜对氮胁迫的响应。