小麦-长穗偃麦草7E抗赤霉病易位系培育

【目的】将二倍体长穗偃麦草7E染色体导入主栽小麦背景,培育小麦-长穗偃麦草7E染色体抗赤霉病易位系,为小麦抗赤霉病遗传改良利用外源优良基因提供新种质。【方法】利用中国春-长穗偃麦草7E代换系DS7E(7B)与扬麦16杂交的F_2种子进行~(60)Co辐射(30 000 rad)和种植,表现型选择收获存活M_1植株的种子,从M_2连续通过表型农艺性状选择、单花滴注法进行赤霉病抗性鉴定和长穗偃麦草7E染色体或染色体臂特异分子标记PCR扩增筛选,最后在M_4代对中选材料以长穗偃麦草基因组DNA为探针进行基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)证实。【结果】M_1选择了赤霉病发病率不同的13个单株进行繁殖。利用前期开发的长穗偃麦草7E染色体和7EL、7ES特异标记检测13株的后代M_2单株,获得含有长穗偃麦草7EL片段7株和7ES片段14株;对21株M_2衍生的222个M_3植株进行特异标记检测,共选择含有长穗偃麦草7EL片段13株和7ES片段3株;利用来自12株M_3的后代(M_4)进行GISH,共9株M_3的后代具有小麦-长穗偃麦草易位染色体,体细胞染色体2n=42。2株M_3的后代显示附加2条长穗偃麦草染色体短臂,体细胞染色体2n=44。连续多年多途径的筛选,获得4份材料,3份材料均为长穗偃麦草7E染色体长臂易位系,命名为TW-7EL1、TW-7EL2和TW-7EL3。1份为7E染色体短臂附加系,命名为W-DA7ES,最后所获得的材料是源自M_1代2个单株。连续3年赤霉病抗性鉴定结果表明长穗偃麦草7EL易位系抗性高,发病率明显低于中国春和扬麦16,与苏麦3号相当,而7ES附加系的赤霉病抗性明显较低,发病率明显高于7EL易位系。【结论】通过赤霉病抗性鉴定、染色体特异分子标记筛选和GISH证实相结合培育了小麦-长穗偃麦草7EL抗赤霉病易位系,长穗偃麦草易位片段鉴定快速和准确。二倍体长穗偃麦草7E染色体长臂中含有抗小麦赤霉病的基因。     

长穗偃麦草LBD基因家族的鉴定与进化分析

为深入研究长穗偃麦草LBD基因家族中基因的结构与功能以及小麦与其近缘属的进化关系,以长穗偃麦草LBD（Lateral organ boundaries domain）基因家族为研究对象,生物信息学分析发现该基因家族含有32个成员,根据其结构域特征,可分为Class Ⅰ和Class Ⅱ两个亚家族,Class Ⅰ又可分为Ⅰ_A、Ⅰ_B、Ⅰ_C、Ⅰ_D和Ⅰ_E,Class Ⅱ可分为Ⅱ_A和Ⅱ_B;该基因家族的结构域、基因结构相对保守,不同成员之间具有相似的蛋白二级和三级结构。对32个基因的上游序列预测,发现基因上游序列中含有光响应、多种激素、逆境响应等顺式作用元件,说明LBD基因的表达受到光、激素、逆境等多种因素的诱导。与普通小麦、圆锥小麦、乌拉尔图小麦、粗山羊草、大麦进行共线性分析发现,Tel-2E-LBD2、Tel-3E-LBD4、Tel-4E-LBD1和Tel-4E-LBD6为长穗偃麦草特有的LBD基因,而其他28个LBD基因在进化中具有高度的保守性;在普通小麦、圆锥小麦、乌拉尔图小麦和大麦基因组中均发现第1、3部分同源群染色体上存在染色体间的片段重复;普通小麦、圆锥小麦和乌拉尔图小麦的A基因组中第4、5部分同源群染色体均有易位现象,同时,乌拉尔图小麦4A染色体上存在染色体内片段重复而在普通小麦和圆锥小麦的A基因组上发现第4部分同源群染色体内易位与倒位。     

长穗偃麦草醇溶蛋白的遗传多样性分析

为进一步发掘长穗偃麦草[Thinopyrum elongatum(Host)D.R.Dewey]优异种质,采用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳法(A-PAGE),对分别来自伊朗、土耳其、美国等7个国家的18个长穗偃麦草居群醇溶蛋白的遗传多样性进行了分析。这18个居群中共含有70种醇溶蛋白带型,平均多态性位点百分比(PPB)为75.40%(变幅41.43%~92.86%),平均Nei基因多样性指数(h)为0.241 1(变幅0.127 0~0.332 2),平均Shannon信息指数(SI)为0.361 1(变幅0.195 8~0.497 0)。其中17.35%的遗传变异来自长穗偃麦草居群间,82.65%的遗传变异来自居群内。此外,聚类结果显示,所选材料被分为5组,且聚类结果与材料的地理来源并无密切相关性。以上结果表明,长穗偃麦草的醇溶蛋白位点存在丰富遗传多样性,可用于改良小麦加工品质。     

长穗偃麦草E组染色体对小麦光合速率和产量性状的效应

以中国春-二倍体长穗偃麦草附加系、置换系为材料,在不同生育期测定其旗叶光合速率,收获期考察相关产量性状,并分析光合速率与产量构成因素的相关性,从而对长穗偃麦草影响小麦光合速率和产量的相关遗传基础进行染色体定位。结果表明:长穗偃麦草的2E及6E染色体对提高小麦旗叶光合速率的效应明显,而5E染色体却具有负作用,3E、4E及6E染色体上可能存在对提高小麦产量有利的基因。     

普通小麦-长穗偃麦草异附加系的分子标记鉴定

利用分布于小麦7个部分同源群的1 246对引物对15个可能的小麦-长穗偃麦草二体异附加系的4个亲本的基因组DNA进行扩增。结果表明,186对SSR、209对EST-SSR和22对STS引物能够在长穗偃麦草中扩增出不同于其他3个小麦亲本的特异条带,其中18对引物可以在14个附加系中的1~7个附加系扩增出长穗偃麦草的特异带,说明它们可能添加长穗偃麦草的遗传物质。5个附加系(1-3、1-8、1-27、2-6和2-22)可能含有长穗偃麦草第7同源群染色体,4个附加系(5-10、5-20、6-23和6-18)可能含有长穗偃麦草第6同源群染色体。附加系1-13可能附加2条不同同源群的长穗偃麦草染色体。同时发现,小麦与长穗偃麦草杂交及其后代衍生过程中长穗偃麦草染色体间可能发生遗传重组。     

利用SLAF-seq技术开发十倍体长穗偃麦草专化分子标记

为开发长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum)分子标记,以小偃68(西农)为试验材料,利用SLAF-seq技术获得9 667个小偃68外源染色体特异标签,筛选出823个长穗偃麦草专化分子标记。选取其中100个标记扩增20份小偃麦易位系,发现染色体构成相似的易位系具有相同的扩增结果,并得到小偃麦易位系的特异分子标记。应用这些标记可以快速检测长穗偃麦草遗传物质。     

小麦中国春背景下长穗偃麦草光合作用相关基因的染色体定位

 光合作用与小麦产量关系的研究倍受国内外学者关注，而以代换系为材料研究外源染色体对光合作用的效应至今未见报道。本文以小麦－长穗偃麦草二体代换系为材料，以旗叶为主要测定叶位，用美国CID公司生产的CI-310便携式光合作用测定系统于田间测定旗叶光合速率在各生育期变化，并测定其与产量构成因素间的相关性。结果表明，DS2Ee(2A)代换系在开花期具有在整个生育期最高的光合速率，2Ee染色体可在穗粒数性状的改良过程中加以利用。DS4Ee(4A、4B、4D)代换系其旗叶从抽穗期到灌浆期始终保持较高水平净光合速率，对籽粒形成和充实十分有利，4Ee染色体可在通过改良灌浆时光合速率来提高千粒重等产量指标的研究中加以利用。     

小麦-长穗偃麦草异染色体系筛选与鉴定

二倍体长穗偃麦草(Thinopyrum elongatum(Host) A. Löve,2n=2x=14,EE)具有抗病性强、耐盐碱、抗旱、多花多实等优异性状。为明确引进的小麦-长穗偃麦草后代种质系的染色体遗传组成,本研究综合利用原位杂交与分子标记技术结合田间农艺性状对其进行鉴定。结果表明,16份小麦-长穗偃麦草种质系中,L20161461、L20161462两份材料是二体异附加系,分别附加6E和7E染色体;L20160940、L20160942、L20161457、L20161459四份材料是二体异代换系,分别是4E/4D、4E/4D、1E/1D、3E/3B;与中国春相比,L20160947的千粒重增幅57.02%,达到极显著水平;在2.2%NaCl溶液处理下,L20160940的耐盐性高于中国春。本研究为这些材料在小麦遗传改良中的进一步利用奠定了基础。     

重金属Ｚｎ Ｃｕ对香根草生理生化指标的影响及其积累特性研究

采用水培方法,研究了不同浓度Zn、Cu对香根草生物量、含水量、叶绿素、MDA、可溶性蛋白质含量、根系活力以及Zn、Cu在香根草体内的积累和分布的影响。结果表明,低浓度的Zn、Cu刺激了香根草的生长,提高了香根草的生物量、含水量、叶绿素含量以及根系活力;高浓度的Zn、Cu使香根草生物量、含水量、叶绿素、可溶性蛋白质含量和根系活力均不同程度地下降,MDA含量增加;香根草根系中积累的重金属含量随处理浓度的增加逐渐增加,当处理浓度为60mg·L-1时,根系干重富集的Zn、Cu分别达到2581和6528mg·kg-1。两种重金属在香根草植株内的分布主要以根部积累为主,地上部积累的重金属含量极少。     

麦冬体内Cd对植物理化性质的影响

该研究考察了Cd在麦冬体内积累以及其对可溶性总糖、总黄酮和抗氧化酶活性的影响情况,为研究重金属对中草药的毒害作用提供数据参考。试验在模拟Cd污染的条件下进行,以盆栽方式种植麦冬,经过一定生长时期后分别测定其可溶性总糖含量、总黄酮含量、及抗氧化酶活性。结果表明,随着土壤中Cd的增加,麦冬体内Cd含量不断增大,植物的各项生理生化指标也随之发生改变。其中叶片的各项指标均表现出明显下降的趋势;根部的可溶性总糖和总黄酮含量也呈现出不断下降的趋势,而抗氧化酶活性则表现为先上升后下降。这说明麦冬体内的Cd会破坏植物的新陈代谢和正常生长,导致植物的生理生化特性指标降低,表现出毒害作用。     

镉胁迫对罗汉果幼苗生理生化特性的影响

[目的]研究不同浓度Cd胁迫对罗汉果幼苗生理生化特性的影响。[方法]通过盆栽试验,测定不同浓度Cd处理的罗汉果幼苗细胞膜透性,MDA、脯氨酸和可溶性糖含量,以及SOD、POD、CAT活性等各项生理生化指标。[结果]随着Cd浓度升高,细胞膜透性逐渐增大;在相对低浓度Cd（10mg/kg）处理下MDA、脯氨酸和可溶性糖含量均少于对照,而后随着Cd浓度的升高而明显上升;在较低Cd浓度胁迫条件下,SOD、POD、CAT活性变化不明显,但随着Cd浓度的升高,SOD、POD、CAT活性逐渐升高,然后又降低。[结论]高浓度Cd胁迫加重了叶片氧化程度并对罗汉果生长具有一定的抑制作用;而SOD、POD、CAT活性的提高与维持是罗汉果耐Cd胁迫的物质基础之一。     

铀对两种湿生植物生理生化及其积累特性的影响

【目的】为了研究铀对泽泻和鱼腥草两种湿生植物的生理生化及其积累特性的影响,探究其用于 修复铀污染水体的可行性。【方法】设置浓度 5、30、55 mg/L 铀处理进行水培试验,每个处理 3 次重复,并设 空白对照;21 d 后测定植物抗氧化酶活性、光合参数、荧光参数、丙二醛及可溶性蛋白含量。【结果】（1）在 不同铀浓度处理下,泽泻和鱼腥草的抗氧化酶活性均呈现先升后降的趋势,在铀浓度 30 mg/L 时,两种植物的 过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶活性均达到最大值,分别比 对照上升 11.79%、114.69%、69.64% 和 6.03%、19.91%、10.71%;在铀浓度 55 mg/L 时,两种植物的 MDA 含量 达到最高,分别比对照上升 70.42% 和 55.42%。（2）不同的铀浓度处理下,两种湿生植物的光合速率（A）、 气孔导度（Gs）、胞间 CO2 浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）等光合参数及最大光化学效率（Fv/Fm）、光合性能指 数（PIABS）等叶绿素荧光参数均受到不同程度的影响,在铀浓度 55 mg/L 时,两种植物的叶片 Ci 分别比空白对 照下降 13.14% 和 27.49%;Tr 均呈先升后降趋势,泽泻叶片 Gs 呈先增后减、鱼腥草叶片 Gs 呈逐渐上升趋势; 两种植物的光合速率在铀浓度 55 mg/L 时下降最为明显,分别比对照下降 55.19% 和 85.92%,Fv/Fm 分别比对照 下降 25.27% 和 1.45%;两种植物的 PIABS 均先升后降,泽泻 PIABS 在铀浓度 5 mg/L 时达到最大值、比对照上升 146.43%,鱼腥草泽泻 PIABS 在铀浓度 30 mg/L 时达到最大值、比对照上升 86.57%。（3）两种植物茎叶和根部对 铀的富集浓度在 55 mg/L 时达到最大,分别为 2 778.74、10 393.94 mg/kg 和 3 184.91、6 515.00 mg/kg。【结 论】本研究表明泽泻和鱼腥草对铀均有一定的富集能力和耐受性。     

铅、锌、镉胁迫对多年生黑麦草生长及生理生化特性的影响

为了解多年生黑麦草对Pb、Zn、Cd的耐性和土壤重金属污染的修复潜力,采用砂培法研究铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)对多年生黑麦草生长发育及生理生化特性的影响.Pb2+设0(CK)、500(Pb500)、l 000(Pb1000)、2 000 mg?kg-1(Pb2000)四个处理,Zn2+设0(CK)、500(Zn...     

铅镉铜锌复合污染对鹅毛竹生理生化特性的影响

采用盆栽试验的方法研究重金属Cd、Pb、Cu、Zn复合污染对鹅毛竹生理生化特性的影响,结果表明：在一定的重金属浓度范围内,随着各种重金属浓度的增加,鹅毛竹的叶绿素合成受到抑制,细胞膜的透性增加,MDA含量增加;2种保护酶对不同处理水平的重金属响应不同,其中APX表现出强的自我调节能力,随着重金属浓度的升高,APX的活性不断升高,但是GR活性呈现下降趋势且总体低于对照。     

镉胁迫对玉米生理生化特性的影响

通过盆栽试验研究了不同浓度镉胁迫对玉米生理生化特性的影响。结果表明,随镉浓度升高,叶片的膜脂过氧化作用加剧,质膜透性升高。就整个生育时期而言,各处理叶片可溶性糖含量表现为拔节期含量高,开花期含量下降,蜡熟期含量又有所升高(CH除外)。3种浓度镉胁迫的可溶性蛋白含量与对照比达到1%显著水平,低、中、高浓度的镉处理都使脯氨酸含量明显升高,SOD活性随处理浓度升高而上升,CAT活性随处理浓度升高而下降,POD活性变化不规律。     

印度芥菜生理生化特性及其根区土壤中微生物对Cd胁迫的响应

通过盆栽试验研究了印度芥菜对土壤Cd污染的耐性及其生理生化特性响应.结果表明,印度芥菜对Cd胁迫表现了较强的耐性,在Cd添加量为0～200 mg·kg-1的情况下,印度芥菜能够顺利发芽、生长,其生物最出现了先增后降的“抛物线型”变化规律,Cd主要影响其生殖生长,大量的Cd使印度芥菜延迟进入生育期.植株体内Cd浓度随土壤...     

镉胁迫对玉米生理生化特性的影响

通过盆栽试验研究了不同浓度镉胁迫对玉米生理生化特性的影响.结果表明,随镉浓度升高,叶片的膜脂过氧化作用加剧,质膜透性升高.就整个生育时期而言,各处理叶片可溶性糖含量表现为拔节期含量高,开花期含量下降,蜡熟期含量又有所升高(CH除外).3种浓度镉胁迫的可溶性蛋白含量与对照比达到1%显著水平,低、中、高浓度的镉处理都使脯氨酸含量明显升高,SOD活性随处理浓度升高而上升,CAT活性随处理浓度升高而下降,POD活性变化不规律.     

镉胁迫对玉米生理生化特性的影响

通过盆栽试验研究了不同浓度镉胁迫对玉米生理生化特性的影响。结果表明，随镉浓度升高，叶片的膜脂过氧化作用加剧，质膜透性升高。就整个生育时期而言，各处理叶片可溶性糖含量表现为拔节期含量高，开花期含量下降，蜡熟期含量又有所升高（CH除外）。3种浓度镉胁迫的可溶性蛋白含量与对照比达到1％显著水平，低、中、高浓度的镉处理都使脯氨酸含量明显升高，SOD活性随处理浓度升高而上升，CAT活性随处理浓度升高而下降，POD活性变化不规律。