玉米和狗尾草光周期敏感性的比较研究

光周期是影响植物生长发育的关键因素之一。玉米和狗尾草都是短日照禾本科植物,且都具有光周期敏感性。对玉米和狗尾草的光周期敏感性比较研究,探索易于研究的狗尾草光周期敏感性机理,借以解析玉米光周期敏感性反应的机理。以玉米自交系CML288、黄早四和狗尾草自交系A10为材料,研究在长日照、短日照和在不同生育时期长短日照相互挪移处理下的光周期反应。结果表明,玉米和狗尾草在长日照条件下都表现出营养生长旺盛和生育期延迟,二者在长日照条件下的光周期敏感阶段都比短日照条件下的光周期敏感阶段长;玉米在进入光周期敏感期之前有一段时间的光周期钝感期,而狗尾草从发芽出苗就直接进入光周期敏感期。两个光周期敏感程度不同的玉米自交系比较,光周期敏感自交系CML288比光周期相对不敏感自交系黄早四的光周期敏感阶段长。     

不同供体对玉米自交系QR273的改良效应

基于田间试验统计和SSR标记的遗传多样性分析,分析4个供体对优良热带玉米自交系QR273改良效应。结果表明,不同供体间的6个性状在P=0.05水平上存在显著差异,以自交系QB572、QB576和T32为供体,改良系与QR273在穗长性状上有不同程度的减少;在穗粗和穗行数上多数改良系得以提高。不同供体大多数性状的表型变异系数变化幅度小,比对照增产10%以上的组合均由供体QB576和T32所提供。基于SSR分子标记分析结果,从146对引物中用筛选出的清晰稳定的引物42对,对33份供试材料进行同源性位点扩增,共检测到162个等位基因变异,平均每个点检测到等位基因数位3.9个,变化范围1~6个。每个位点的PIC值变幅为0.079 5~0.515 9,平均为0.283 8。通过UPGMA和主坐标分析,将供试材料被划为4个类群,第Ⅰ类群包括除QB2147、QB2188、QB1955、QB2163和QB2164外其他QR273改良系;第Ⅱ类群为QB2147;第Ⅲ类群为QB2188、T32、QB572和QB576;第Ⅳ类群为QB1955、QB2163、QB2164和QB48。     

红麻光钝感突变体光周期反应特性与RAPD扩增片段差异分析

为了研究红麻光钝感突变体基因的遗传规律及与红麻光钝感形成有关的基因序列特征.以红麻品种福红952经航天诱变获得的光钝感突变体与光敏感红麻细胞质保持系L23B品种杂交,杂交后代即F2群体在海南130d短日照条件下诱导了花蕾的分化发育,统计其分离情况,同时利用经筛选的多态性较好的RAPD引物扩增光钝感红麻与对照品种基因组DNA.结果表明:光钝感与光敏感性状存在一对基因的遗传差异,红麻光周期钝感性状为隐性遗传.从24个多态性较好的RAPD引物中筛选到3个引物可以把红麻光钝感突变体与对照品种区分开来,其中有1条(1178bp)是编码蛋白的基因片段,说明RAPD不仅扩增基因组上的非编码蛋白序列,同时可扩增编码蛋白的基因片段,反映不同红麻光钝感材料遗传上的差异.该研究结果可为进一步开展红麻光钝感的基因克隆及分子机理研究提供重要的遗传材料.     

Real-time PCR检测大豆CONSTANS基因在不同光照条件下的表达

采用实时荧光定量PCR方法检测了不同感光大豆品种的CO(CONSTANS) 基因在不同光照条件下的mRNA水平变化.结果表明:早熟品种东农49和晚熟品种东农42各自在短日照(8h/16h 光/暗)下会比长日照(16 h/8 h 光/暗)下表达有所增强,同时东农49中CO基因的表达要高于东农42,它们的表达峰值均出现在光暗交界处.东农42由长日照或短日照移入完全光或完全暗条件时,暗下CO基因的表达量剧增,并且大致维持之前长日照和短日照的表达规律.CO基因的表达有很强的昼夜节律性,暗下利于其表达,并且在不同感光品种中表达有所不同.     

玉米光周期反应研究简报

以热带玉米自交系CML288和温带玉米自交系黄早四为材料,研究了它们在9h和15h光周期处理后的反应和热带自交系CML288在不同时期两种日照挪动处理下的光周期反应。研究结果表明:不同材料对光周期的敏感程度不同,CML288对光周期的反应非常敏感,黄早四相对不敏感。CML288在9h的短日照条件下7片叶时期是其光周期反应的敏感时期,在15h的长日照条件下9片叶时期是其光周期反应的敏感时期。     

铁7922改良效果及与苏湾种质系的配合力研究

采用NC-Ⅱ遗传交配设计,以铁7922及其9个改良系为母本,10个苏湾种质系为测验种,组配100个杂交组合,应用部分平衡格子方进行1年3点田间鉴定,评价优良玉米自交系铁7922的改良效果,探索改良新系的利用潜力。结果表明,改良新系T123、1164、QR29的利用价值大;440-4、1061、QR25具有一定的利用潜力;A26、A30、21170改良效果差、利用价值低;S273、S909、927、T32是良好的测验系。铁7922及其改良系×苏湾系杂交模式优势明显,可进一步应用瑞德×苏湾杂种优势模式。     

大豆GmFT2a启动子InDel区结合蛋白的筛选

GmFT2a是大豆光周期反应中的关键基因,为研究其表达调控的分子机制,以光周期敏感品种自贡冬豆和钝感品种黑河27为材料,比较分析两品种Gm FT2a启动子序列的差异,发现在自贡冬豆GmFT2a启动子区存在两个含有光反应元件的插入片段T1和T2,而黑河27无上述片段。根据光响应元件I-box和Sp1的序列,构建诱饵载体,利用酵母单杂交技术筛选自贡冬豆叶片cDNA文库,获得一个与T1元件结合的MYB转录因子。该转录因子的获得为进一步研究GmFT2a表达调控的分子机制提供了新的线索。     

红麻对光长变化钝感材料的挖掘及其利用价值

近几年在我国拥有的红麻育种材料中找到了14份现蕾开花期对光长变化钝感的材料,为我国主产麻区黄、淮河流域春播留种、夏播不早花且相对高产解决留种与纤维高产的矛盾奠定了坚实的基础。研究结果表明:钝感材料在短光条件下第1朵花所在节位在19—32节之间,变异丰富,在正常生长季节有1份材料表现早熟,其余晚熟;敏感材料在短光条件下的始花节位在第8一11节之间,始花时问比钝感的提前30—55天,经遗传分析,钝感相对于敏感表现为隐性,且由一对主基因控制,通过恰当的配组在后代中选到了在正常生长季节生育期合适(春播8月底至9月中旬始花)的优良钝感单株,对解决我国大部分红麻区留种与纤维高产这一大难题展示了良好前景,潜在的年创社会经济效益在亿元以上。     

水稻OsENO2-2基因过表达对水稻抽穗期的影响

【目的】 OsENO2-2是OsENO2通过可变剪切产生的短转录本,其cDNA序列从粳稻中花11中分离获得。本研究的主要目的是初步分析OsENO2-2在水稻抽穗期调控中的作用。【方法】 构建了OsENO2-2的超量表达载体,获得转基因植株,通过对表型的观察和统计,分析目的基因在过量表达条件下的功能,并利用反向遗传学方法验证该基因的功能。【结果】 OsENO2-2过量表达导致水稻在长日照条件下的抽穗期推迟,而短日照条件下抽穗期无明显变化。通过qRT-PCR方法对水稻开花关键基因的检测发现,在长日照条件下,RFT1的表达量在超表达材料中显著下调,其他开花重要基因表达量在野生型和超表达材料中没有显著变化;而在短日照条件下,所有检测基因的表达量在野生型和超表达材料中均没有显著变化。【结论】 在长日照条件下,OsENO2-2主要通过调控RFT1基因的表达来调控水稻抽穗期。     

160个玉米自交系光周期敏感性鉴定

以国内160个来源于温带、热带与亚热带玉米自交系为材料,于自然条件短日照(低纬度冬季,三亚)与长日照(中纬度夏季,北京、哈尔滨)环境下,鉴定自交系的雌雄开花期、株高与穗位高等性状。雌、雄开花期、株高和穗位高的遗传力分别为0.952、0.973、0.780与0.745,存在极显著水平的基因互作以及基因型与环境互作,表明这些性状受复杂遗传网络调控,并受光周期等环境因素影响。7884、65232宽、8902、B73、CA335与E28等24个自交系对光周期反应最为钝感,是光周期性状改良的优良供体亲本。鉴定的光周期敏感性的基础数据对基于这些自交系的杂交种组配、生态区适应性评估、种质改良与引进等具有重要意义,并为光周期反应特性相关基因的关联性分析奠定了基础。     

燕麦PRR基因家族鉴定与表达分析

春、夏播燕麦是长日照作物，光周期不敏感燕麦的创制使其在短日照条件下能正常生长发育。PRR基因是光周期途径中重要的昼夜节律调节基因。前期转录组研究表明PRR基因可能与燕麦光周期不敏感性有关。本研究从转录组和全基因组水平对燕麦PRR基因家族进行鉴定、生物信息学分析和表达研究。结果表明，在燕麦转录组和基因组水平分别鉴定到6个和2个PRR基因，均包含REC和CCT结构域；进化分析表明燕麦PRR基因与小麦、大麦、黑麦草和山羊草的亲缘关系较近；燕麦PRR基因启动子区域包含与光响应、生长发育和胁迫相关的顺式作用元件；qRT-PCR分析表明燕麦PRR基因的表达具有节律特征，全生育期过程中AsPRR1和AsPRR2在穗和叶的表达量均呈现由低到高、下降后再升高的双峰趋势，且AsPRR2基因的表达量高于AsPRR1。以上结果说明，AsPRR基因在燕麦光周期途径中发挥负调控作用，其下调表达促进了光周期不敏感性燕麦gp012在短日照条件下开花。本研究为揭示AsPRR基因在燕麦光周期不敏感机制中的作用奠定 了基础。     

光照对小麦的春化效应及其机制初探

为解析光照对春化过程的影响及其机制,以中麦175为材料,比较了光照春化及暗春化28 d时该品种开花时间的差异,并对春化前、春化7 d、14 d、21 d和28 d时,两种春化条件下小麦叶片中春化及光周期相关基因进行了real-time PCR分析。结果表明,与暗春化相比,光照春化使小麦提前开花19.73 d;与春化、光周期相关的基因（TaVRN1、TaVRN2、TaVER2、TaVIL1、TaVIL2、TaVIL3、TaCO1、TaCO2、TaPPD1、TaGI1、 TaLHY和TaTOC1）在光照春化条件下的表达水平较高,这可能是光照春化导致小麦提早开花的主要原因之一,也说明小麦中可能存在未知的TaVRN1调控因子,这些调控因子同时受到光照和低温条件的调控。     

受控环境下光周期对小麦生长发育、产量及营养品质的影响

为探讨受控生态生保系统(CELSS)中利用光周期调控提高植物能量利用效率的可能性,以红蓝LED(90%红+10%蓝)为光源,在开花前及开花后各设置12、16、20和24h四个光周期水平,形成16个处理,研究光周期对小麦生长发育、产量和营养品质的影响。结果表明,开花前光周期延长使小麦开花时间显著提前,特别是导致出苗到拔节和拔节到抽穗的天数显著减少。开花后光周期延长会缩短开花到成熟的时间,且开花前和开花后光周期对小麦生育期长度的影响相互独立。在开花前,短光周期有利于小麦营养器官的构建,增加株高、分蘖数、叶片数和营养器官干重,进而提高籽粒产量、收获指数和能效比。在开花后,长光周期提高了灌浆期叶片光合速率,促进籽粒中干物质积累,提高籽粒产量、收获指数和能效比。开花前短光周期的增产作用主要是因穗数和穗粒数增加,而开花后长光周期的增产作用主要是因粒重增加。在开花前后,延长光周期均导致籽粒淀粉含量增加和蛋白质含量减少。在开花前12h光照、开花后24h光照的处理下小麦产量和能量利用效率均最高,说明开花前短光周期结合开花后长光周期最有利于小麦高产和能量高效利用。     

利用注射叶片法快速鉴定大豆GmCRY1和GmCRY2基因功能

将大豆隐花色素基因GmCRY1、GmCRY2构建在N端含有绿色荧光蛋白(GFP)的pEGAD载体上,并转化农杆菌EHA105菌株.将含有上述基因的EHA105菌液分别注射到大豆单叶及复叶叶片中,观察长日条件下(16 h光照/8h黑暗)和短日条件下(8h光照/16 h黑暗)注射植株的开花时间.结果叶片注射含GmCRY1基...     

春化及光周期基因的等位变异对小麦主要农艺性状及产量的影响

为了解春化及光周期基因对小麦生育期、农艺性状及产量的影响,以田间种植的253份国内外小麦品种(系)为材料,利用分子标记检测其春化基因(Vrn-1)和光周期基因( Ppd-D1)的等位变异,记录其抽穗期、开花期,在灌浆中期调查其株高、成穗数等农艺性状,收获后调查其产量性状。结果表明,供试材料中包含13种春化和光周期基因等位变异组合类型,其中含有 vrn-A1+vrn-B1+vrn-D1+Ppd-D1a组合的材料最多,占59.68%; Vrn-1+Ppd-D1a组合可显著缩短小麦播种至开花所需的时间。含有 Vrn-A1a或 Vrn-B1材料的成穗数显著多于含有 Vrn-D1或 vrn-1的材料,但含有 Vrn-1不同等位变异的材料间产量无显著差异;含有 Vrn-A1a材料的旗叶长而窄。与含有 Ppd-D1b的小麦材料相比,含有 Ppd-D1a的材料开花期显著提前,且株高降低,同时穗下茎长、旗叶长和倒二叶长均显著缩短。综上,春化及光周期基因在影响小麦抽穗开花期的同时,对农艺性状和产量也有重要影响;含有 Vrn-D1+ Ppd-D1a组合的小麦材料在生育期稳定性、产量等性状上均表现优异,在育种...     

新疆小麦品种春化和光周期主要基因的组成分析

为了明确新疆冬春麦区小麦春化和光周期基因的分布特点,利用STS标记对185份品种(系)的重要春化基因Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1、Vrn-B3和光周期基因Ppd-D1位点的等位变异组成进行了检测和分析。结果表明,在新疆小麦品种中,春化和光周期基因位点显性等位变异分布频率不同。含有春化显性等位变异Vrn-A1的品种47个,占供试品种(系)的25.4%;Vrn-B1为43个,占23.3%;Vrn-D1为38个,占20.5%;Vrn-B3位点不存在显性等位变异。春化显性等位变异Vrn-A1、Vrn-B1和Vrn-D1在冬、春性小麦内的分布比例也不同。在春性小麦品种(系)中,显性等位变异Vrn-A1出现的频率较高(55.3%);其次为Vrn-B1,占50.6%;Vrn-D1占44.7%。在冬性小麦中,仅有显性等位变异Vrn-B1出现,占2.0%。在光周期基因Ppd-D1位点,80.0%的品种(系)携带光不敏感显性等位变异Ppd-D1a;其中在春性和冬性小麦品种(系)中,Ppd-D1a出现的频率分别为83.5%和77.0%。新疆小麦品种(系)中,存在11种春化和光周期基因显性等位变异组合。     

Genetic analysis of transparency and chalkiness area at different filling stages of rice (Oryza sativa L.)

Seven cytoplasmic male sterile lines and five restorer lines of indica rice (Oryza sativa L.) were used to analyze genetic effects on transparency and chalkiness area at four filling stages. A developmental genetic model for quantitative traits of triploid endosperm in cereal crops were used for the data analysis. The unconditional analysis showed that the accumulated genetic effects of genes expressed from the initial time (at flowering and fertilization) to the filling time t were all significant for transparency and chalkiness area. These results indicated that the genetic effects of the triploid endosperm, cytoplasmic and diploid maternal plant were all of importance for both traits at various filling stages, especially for maternal additive and dominance effects on transparency. The relatively high endosperm and maternal additive effects on transparency and chalkiness area indicated that the two traits could be improved by selection in early generations. From the conditional analysis for the net genetic effects of genes expressed during time t−1 to time t, new expression of genes in endosperm, cytoplasm and maternal plant for transparency and chalkiness area was found at most of the filling stages, especially from 8 to 14 days after flowering for transparency and from 1 to 14 days after flowering for chalkiness area. Predicted genetic effects and conditional genetic effects at different filling stages showed that transparency and chalkiness area of offspring could be improved by using some parents, such as Zuo 5, because of their better endosperm additive and cytoplasmic effects.     

In vitro reproduction in the annual pasture legumes subterranean clover (Trifolium subterraneum L.) and French serradella (Ornithopus sativus Brot.)

Pasture legumes are important components of both mixed farming rotations and permanent pastures in temperate climates. Breeding of two widely sown pasture legumes, subterranean clover (Trifolium subterraneum L.) and French serradella (Ornithopus sativus Brot.), is constrained by the long generation cycle, typically enabling only one generation per year. We hypothesized manipulation of culture medium and conditions would enable the development of a laboratory‐based protocol for in vitro reproduction in subterranean clover and French serradella. In vitro flowering and viable seed set was induced from both species. For subterranean clover, the most effective treatment was culturing on modified MS medium with 1 μm kinetin and 0·1 m sucrose under a 100 μmol m^?2 s^?1 light intensity and continuous photoperiod. For French serradella, culture on a hormone‐free B5 medium with 5 mm NH₄Cl and 0·1 m sucrose under a 100 μmol m^?2 s^?1 light intensity and 20 h photoperiod was optimum. It is expected this technique will have application in accelerating generation turnover within breeding programs, for the study of factors influencing flowering in pasture legumes, and for the propagation of valuable yet enfeebled plants such as embryo‐rescued hybrids.     

Flowering time in oat: Genotype characterization for photoperiod and vernalization response

Flowering time is an important component in the adaptation of oat to sub-tropical environments. Genotypes differ in their response to photoperiod and to vernalization. The objectives of this study were to identify photoperiod insensitive oat genotypes and then investigate the response of different oat genotypes to a period of vernalization (cold treatment), and to evaluate F₆ recombinant inbred lines from two oat crosses in two different environments (day-length increases and day-length decreases). The genotypes used in the studies were from the UFRGS Oat Breeding Program: UFRGS 8, UFRGS 881971 and UFRGS 930605 and from the University of Minnesota, USA: Amagalon/*Ogle, Coker 492/Starter-1 and PC68/5*Starter, and F₆ lines from the crosses UFRGS 8 × UFRGS 930605 and UFRGS 8 × PC68/5*Starter. UFRGS 8 showed no photoperiod sensitivity by flowering early regardless of the photoperiod length. Late flowering in the winter and early flowering in the summer characterize day-length-dependent genotypes like PC68/5*Starter. UFRGS 881971 responded to vernalization. Genotypes showed variability that can be used in the selection of lines/varieties that more effectively use the complete season.