杂交稻穗芽种子死亡原因及其利用初探

为探讨杂交稻穗芽种子死亡的原因,本文对杂交稻含穗芽种子贮藏的时间、含水量、浸种温度、浸种时间等进行了对比试验,并提出了含穗芽种子的利用技术.     

93.3%DS-穗芽克控制杂交水稻繁制种穗芽试验

穗芽指禾谷类作物收获前因天气久雨不晴，高温高湿诱发谷粒在穗上发芽。在我国，穗芽最常见于杂交水稻制种F1种子。在杂交稻种子生产过程中，种子乳熟期后因高温高湿天气诱发穗芽或发生早萌性生理变化而严重影响杂交稻的种子质量。根据调查，平均每年杂交稻种子质量因内部早萌性生理变化而导致的种子生活力下降的幅度在10％以上，因穗芽而减产10％～20％，严重的达50％以上，由此种子丧失再生产功能和商业价值。     

水稻种子穗上发芽的生理学初步研究

以易穗上芽的测253、明恢63和不易穗上芽的P 67、桂649为研究材料。在人工模拟阴雨条件下诱导穗上芽,研究穗上芽发生过程中的生理变化,初步分析穗上芽发生的生理机理。结果表明:在相同试验条件下,易穗上发芽水稻品种在穗上芽过程中α-淀粉酶活性、种子含水量、可溶性糖和可溶性蛋白含量比不易穗上发芽的品种均相对较高。     

甘蓝型油菜BnTT3基因的表达与eQTL定位分析

类黄酮途径中,TT3编码的4-二氢黄铜醇还原酶是参与原花色素和花青素合成的关键酶。为了明确该基因可能的上游调控网络,利用黄籽母本GH06和黑籽父本ZY821构建的遗传图谱,以Bn TT3基因在高世代重组自交系群体中随机选取的94个株系花后40 d种子的表达量作为性状,采用复合区间作图法进行e QTL分析。结果共检测到5个表达量相关的e QTL,分别位于A03、A08、A09和C01染色体,单个e QTL解释表型变异的5.22%~24.05%。A09染色体上存在2个主效e QTL,单个e QTL分别解释24.05%和16.55%的表型变异,分别位于标记KS10260~KBr B019I24.15和B055B21-5~KS30880之间,微效e QTL分布于A03、A08和C01染色体上。A09染色体上的2个主效e QTL区间(包含200 kb侧翼序列)与拟南芥、白菜、甘蓝和芸薹族近缘物种基因组同源区段具有很好的共线性关系。基因注释结果表明检测到的e QTL均为trans-QTL,2个主效e QTL区段共包含78个基因,包括MYB51、MYB52和b ZIP5转录因子,可能为Bn TT3基因的上游直接调控因子,对这些基因功能的深入分析将有助于阐明甘蓝型油菜黄籽性状形成的分子调控机制,为黄籽候选基因的克隆筛选奠定基础。     

寒地粳稻发芽期和芽期的耐冷性QTL定位

为定位水稻发芽期和芽期耐冷性的加性QTL和上位性QTL,本试验以粳稻品种空育131和东农422构建的F:代重组自交系(RIL)190个家系为作图群体,利用104个SSR标记构建遗传连锁图谱,利用完备区间作图法分别对低温发芽力和芽期耐冷性进行QTL定位并分析其加性效应和上位性效应。结果检刚到控制芽期耐冷性的1个加性QTL位于4号染色体上,贡献率为16.84%;17个控制低温发芽力的加性QTL分别位于第1,2,3,6,7,9,12染色体上,贡献率为5.64%~35.67%;控制芽期耐冷性的上位性QTL2对,累积贡献率19.3%;控制发芽期耐冷性的上位性QTL33对,各性状累计贡献率介于18.35%~91.08%,分别控制第7,10,11,15天的发芽率和平均发芽天数的表达,累积贡献率分别为87.88%,87.38%,91.08%,78.68%和18.35%。上位性在水稻发芽期和芽期耐冷性遗传中作用重大,因此,在分子标记育种中加性QTL和上位性QTL是很重要的。     

新疆海岛棉的丛生芽诱导和茎尖遗传转化的研究

 以新疆海岛棉新海17号、新海14号、85H为材料,对海岛棉器官发生再生体系和遗传转化进行研究。结果表明：茎尖系统再生能力强,茎尖组培成苗率可达90.5%。在MSB5培养基中,6-BA浓度为0.5 mg ·L^-1时,芽诱导率最高;但每个外植体的出芽数所需的最佳浓度是1.5 mg·L^-1;当浓度为2.0 mg ·L^-1时,开始有抑制出芽的现象;每个外植体最多能诱导4个芽。用农杆菌介导法转化棉花的茎尖,对侵染的损伤和Kan的耐受能力强,对Kan棉花的茎尖选择压达100 mg· L^-1;抗性绿苗率可达88.9%。     

非生物胁迫诱导的GmMYB的克隆与表达分析

本研究室根据一段抗逆的EST序列, 从栽培大豆东农42中克隆到4个开放阅读框均是外显子和内含子间隔构成的R2R3-MYB基因, 其中Gm02g01300、Gm03g38040和Gm10g01340与已公布的Willams 82基因组序列完全一致, Gm19g40650第375位的单核苷酸突变导致多肽链第125位的氨基酸发生置换(GAG³⁷⁵→GAC³⁷⁵, E¹²⁵→D¹²⁵)。以人工气候箱内模拟非生物胁迫(盐、碱、干旱和低温)处理栽培大豆东农42芽期, 选择适宜时间点, 采用荧光定量PCR技术, 检测R2R3-MYB基因的表达。结果表明, 4个基因的表达水平都存在明显波动, 呈诱导后短暂上调或下调两种表达模式, 但表达时间、强度和趋势存在明显差异; Gm02g01300受干旱诱导明显, Gm03g38040受多种胁迫条件诱导表达强烈, 推测这些基因在大豆非生物胁迫的调控中起到重要作用; 另外, 在子叶与胚间, 单个基因的表达也存在差异; 多种非生物胁迫条件下, 基因的表达不仅存在时空差异, 可能也具有调控模式的差异。     

白菜脱水应答转录因子BpDREB1基因的克隆及功能研究

DREB1/CBF类转录因子在植物抵抗外界胁迫上起重要作用,利用这些基因改良作物抗逆性具有重要意义。本研究在白菜中分离到一个DREB类转录因子基因BpDREB1 (EF219470)。该基因序列全长647 bp,推测编码蛋白含213个氨基酸,相对分子量为23 kD,理论等电点为5.11,与白菜中该类转录因子序列同源性为94%。进化树表明,BpDREB1属于DREB亚家族中A1亚族。基因的诱导表达模式分析显示,BpDREB1被低温强烈、迅速诱导表达,并对干旱胁迫也有一定程度的响应,但对高盐处理几乎没有响应。过表达BpDREB1的转基因拟南芥经低温诱导后,其体内可溶性糖及脯氨酸含量大幅度提高。以上结果显示BpDREB1转录因子基因具有家族成员基因结构的特征,在低温、干旱应答途径中起重要作用。     

基于主成分分析和聚类分析的玉米自交系芽苗期抗旱指标的研究

选取巧份玉米自交系芽苗期的14个指标进行基本参数估计、主成分分析和聚类分析,结果显示14项指标分成4个主成分,其中生理指标和主根长的贡献率最大,占38.7%;聚类分析将供试自交系分成3类。主成分分析和聚类分析在结果上的一致性说明多因素分析技术在不同玉米自交系芽苗期杭旱性中的应用是可行的。     

甘蓝、大白菜和甘蓝型油菜EXO70A1基因的克隆与表达特性

从甘蓝、大白菜与甘蓝型油菜中分离出EXO70A1基因,对该基因的序列进行生物信息学分析, 然后转化酵母Y187, 应用半定量RT-PCR检测BoEXO70A1基因的表达特性。结果表明, 3种芸薹属植物EXO70A1序列长度均为1 917 bp,相似性97.1%, 它们的gDNA序列均为单一序列,长度分别为3 797、3 752和3 770 bp,一致度达91.0%,均由12个外显子及11个内含子组成,除了第4、第5、第6、第8个内含子外,其余内含子的保守性低于外显子; 推导的3种蛋白质序列(BnEXO70A1、BrEXO70A1和BoEXO70A1)的相似度与一致性分别达99.8%与98.1%,其二级结构、三维结构及理化特性高度相似。EXO70A1基因的11个内含子的剪切位点均符合“GU-AG”法则,剪切受体(AG)的前20~50个碱基存在一段保守的序列“CU(A/G)A(C/U)”; 3种芸薹属植物与拟南芥EXO70A1基因的12个外显子的对应序列长度完全相同,所构成的编码区的序列一致性达90.1%,相应的蛋白质序列的相似度与一致性分别达99.8%与93.7%; 分子进化分析表明, EXO70A1在整个EXO70蛋白家族中及不同的植物间表现出较高的保守性; BoEXO70A1在酵母细胞Y187呈现弱表达; EXO70A1在甘蓝的雄蕊、幼茎、幼嫩花瓣、雌蕊、幼根及叶片中均能表达,可能属于组成型表达基因,但是其表达量在不同发育时期的不同器官中存在差异,授粉前雌蕊中最高,雄蕊中最低。由此可知,EXO70A1在芸薹属植物中整体高度保守, 但在酵母转化株和甘蓝各器官中的组成型表达有所差异,推测EXO70A1在植物细胞中具有多种重要的功能。     

利用外源ABA控制杂交水稻穗萌的研究

利用外源ABA对水稻不育系岗46A在不同喷施时期下进行不同浓度的喷施处理。结果表明,在各个喷施时期下,喷施ABA均显著降低了岗46A的穗芽率,并且喷期不同要求ABA的有效浓度也不相同,早喷（授粉末期）要求ABA浓度较高（90mg/L）,迟喷（灌浆中期或乳熟末期）要求ABA浓度较低（50 mg/L）。此外喷施ABA还影响了结实率与千粒重。处理后的种子经贮藏,未发现其种子活力下降。在杂交水稻繁殖制种的灌浆中期喷施50 mg/L的ABA是防治穗芽的有效途径。     

水稻穗上发芽生理生化及颖壳扫描电镜观察

对易萌和不易萌水稻（Oryza sativa ssp.japonica）品种进行扫描电镜观察、穗上发芽1~4d水稻的α-淀粉酶活性和内源激素含量测定。结果表明：易萌品种穗上发芽过程中α-淀粉酶活性较高;IAA、GA1+3、ZR含量也高于不易萌的品种;而ABA含量低于不易萌品种。GA1+3/ABA比值含量的变化与GA1+3含量变化基本一致。扫描电镜观察显示：易萌品种水稻颖壳外表面细胞排列疏松,茸毛较多且孔洞大,萌发孔也大,体现其机械阻力小,易吸水。说明水稻穗上发芽与α-淀粉酶活性,内源激素含量及颖壳结构有关。     

甘蓝型油菜角果内种子发芽对其产量和品质的影响

以田间自然条件下角果内种子发芽的甘蓝型油菜品系780、943、890、11-5、20-1为材料,将种子分为全发芽种子、自然混合种子、和无发芽种子三种类型,通过近红外测定仪测定了油菜种子的主要品质;将780、890、11-5角果内发芽种子根据芽长与种子长的比例大小分为：＞1、0.5~1、＜0.5和没有发芽四类,分析了种子发芽对千粒重的影响。结果表明：角果内种子发芽导致种子的含油量和芥酸含量下降,蛋白质含量略有提高,硫甙含量变化规律不明显;千粒重降低5.52%~22.17%。     

白皮小麦收获前穗发芽及品种抗性机制探讨

对４８个白皮小麦种质及２个红皮小麦种质连续３年测定结果,品种间收获前穗发芽率,籽粒发芽率及收获后种子休眠特性差异显著。穗发芽敏感性因年份和种子发育时期而异,开花后３５－４０天较敏感,品种间差异大。休眠期长短与穗发芽率间呈极显著负相关。收获后的种子α－淀粉酶活性,降落值,与穗发芽率间分别呈极显著正相关和极显著负相关。     

小麦显性矮秆基因Rht3及其衍生系统抗穗萌特性研究

采用近等基因系法及成熟种子室内萌发试验研究了小麦显性矮秆基因Rht3及其衍生系统的抗穗萌特性,并对普通小麦13个显性、半显性、隐性矮秆基因的抗穗萌性能进行了评价。结果表明,Rht3基因及其株高提升的突变衍生系具有显著而稳定的抗穗萌特性。将Rht3基因回交导入不抗穗萌的普通小麦,受体品种成熟种子的a-淀粉酶活性降低了     

抗穗发芽2D/2H小大麦易位系的鉴定和应用研究

大麦2H染色体长臂上的Isa-H基因控制α-淀粉酶抑制蛋白的合成，减轻高α-淀粉酶活性对小麦穗发芽的不利影响。为了检测小大麦杂交后代中有无大麦Isa-H基因导入，利用染色体C-分带和原位杂交技术相结合对所创制的2H小大麦异附加系WBA9812和易位系WBT371进行了鉴定，以完整麦穗吸水保湿发芽法测定穗发芽的抗性，结合农艺性状观测，选育出具有抗穗发芽等优异特性的小大麦新种质。分析结果表明：WBT371是2D／2H易位系，抗小麦穗发芽。WBT371为进一步培育抗穗发芽小麦新品种创造了宝贵的种质资源。     

外源ABA对杂交水稻制种F_1穗芽的抑制效应

“穗芽”是我国发展杂交稻的技术难点之一,至今尚无有效控制措施。据研究外源ＡＢＡ对杂 交水稻制种Ｆ_１种子穗芽抑制效应显著。实验结果表明,于齐穗后施用ＡＢＡ抑制穗芽的作用有效浓度 为７５ｍｇ／Ｌ,施用剂量（有效成分ａ．ｉ．）为 ０．３８ｍｇ／ｈｉｌｌ;在本试验条件下,外源ＡＢＡ对杂交稻制种Ｆ_１ 种子、不育系繁种种子以及常规稻种子均有抑制穗芽的作用。此外,杂交水稻制种田为调花期与增穗 使用外源ＧＡ_３,抽穗期间雨日多寡等影响外源ＡＢＡ抑制穗芽的效果。外源ＡＢＡ处理过的种子经贮 藏,未发现其种子活力下降。     

外源ABA对杂交水稻制种F1穗芽的抑制效应

“穗芽”是我国发展杂交稻的技术难点之一, 至今尚无有效控制措施。 据研究外源ABA对杂交水稻制种F1种子穗芽抑制效应显著。 实验结果表明, 于齐穗后施用ABA抑制穗芽的作用有效浓度为75 mg/L, 施用剂量(有效成分a. i.)为0.38 mg/hill; 在本试验条件下, 外源ABA对杂交稻制种F1种子、 不育系繁种种子以及常规稻种子均有抑     

分子标记Tamyb10D和TaDFR-B的有效性验证及对小麦抗穗发芽基因型的筛选

为了比较与小麦穗发芽抗性相关分子标记的有效性以及在白粒小麦品种中筛选出抗穗发芽的基因型材料,选择已报道的2个与穗发芽抗性相关的标记Tamyb10D和Ta DFR-B,对2套白粒小麦试材(78,103份)的穗发芽抗性进行综合筛选。结果表明:标记Tamyb10D可有效地用于白粒小麦穗发芽抗性筛选,而标记Ta DFR-B不适用于白粒小麦品种(系)材料的穗发芽抗性筛选的鉴定。通过分子标记Tamyb10D的筛选结果和发芽指数的评价,结合以前用分子标记Vp1B3的检测结果,在103份试材中筛选出5份具有高抗穗发芽基因型材料(GI10%),分别是:阆中白麦子、万县白麦子、陪陵须须白麦、川362和小白玉花,其单倍型分别是:Tamyb10D/Vp-1Bb、Tamyb10D/Vp-1Bb、Tamyb10D/Vp-1Bb、Tamyb10D/Vp-1Bb、Tamyb10D/Vp-1Bc;在另外一套(78份)试材中筛选出10份具高抗有穗发芽基因型材料(GI10%),分别为西农6028、克群、百农3217、开封124、郑州742、西昌5762、小偃5号、克壮、许跃6号和武农99,其单倍型均为Tamyb10D/Vp-1Bc。     

外源ABA对杂交水稻种子萌发的生理效应

本文就ABA浸种对种子萌发的生理效应进行了研究。结果表明，低浓度（10mg/L)ABA能提高发芽势而促进发芽，高浓度（70mg/L)ABA能降低发芽势而抑制发芽，ABA处理后使内源GA3含量在各个处理下降低，使内源ABA与ipA含量在高浓度处理下升高，在低浓度处理下降低，使ABA/GA3比值在各个处理下升高；使α-淀粉酶活性和可溶性糖含量在低浓度处理下升高，在高浓度处理下降低，使可溶性蛋白含量在低浓度处理下降低，高浓度处理下升高，相关分析时，F1种子发芽势与ABA/GA3比值和ipA含量呈极显著负相关（r1=-0.957**,r2=-0.912**)，与可溶性蛋白呈显著负相关（r=-0.821*)，与淀粉酶活性呈显著正相关（r=0.754*)。与可溶性糖在10%水平正相关（r=0.664^(*))。