外施硫酸根和蛋氨酸对大豆胱硫醚-V-合成酶基因GmCGSG表达的影响

       大豆蛋白中蛋氨酸等含硫氨基酸含量偏低,探究蛋氨酸合成过程关键酶胱硫醚-γ-合成酶编码基因GmCGS表达规律,对于改善这一缺陷具有十分重要的意义。本研究以过表达AtD-CGS转基因大豆株系及其受体品种Jack为材料,从GmCGS上游物质硫酸根和下游产物蛋氨酸两方面入手,探究硫酸根和蛋氨酸对该基因在转录水平上的影响。结果显示,较高浓度的硫酸根会促进野生型材料中该基因的表达,抑制转基因材料中该基因的表达;蛋氨酸处理之后,对GmCGS的表达没有显著影响;转基因株系中,GmCGS表达量显著低于野生型材料中该基因表达量。以上结果说明通过外界硫肥等栽培措施的改变只可以小幅度改变GmCGS表达量,因此不能有效改善大豆蛋氨酸含量偏低的缺陷,这为提高大豆蛋氨酸含量提供了一定的理论参考。     

高蛋氨酸转基因大豆的鉴定和遗传稳定性分析

为通过基因工程改善植物蛋白氨基酸组成,在获得种子特异性表达拟南芥蛋氨酸合成途径关键基因At D-CGS转基因大豆的基础上,通过自交繁殖和性状鉴定,筛选出纯合转基因株系中作CGS-ZG11,并利用该株系与普通大豆品种石豆5号杂交,选育出中作CGS14J890等含有At D-CGS基因、综合性状优良的大豆新品系。本研究通过PCR和Southern blot检测,证明目的基因At D-CGS整合到中作CGS-ZG11基因组,以单拷贝形式存在。RT-PCR、Western blot结果显示,At D-CGS在转录和翻译水平上稳定表达。高效液相色谱测定结果表明,中作CGS-ZG11籽粒蛋氨酸含量显著高于野生型,且含量在T6、T7和T8连续3代相对稳定。大豆新品系中作CGS14J890等蛋氨酸含量高、综合性状好,证明At D-CGS基因可在不同的遗传背景下稳定遗传与表达。     

大豆GmPRP转基因拟南芥抗盐性鉴定

为研究大豆脯氨酸富集蛋白基因Gm PRP在植物应对盐胁迫中的作用,利用前期克隆的Gm PRP基因,以p PZP为植物表达载体,构建了由组成型启动子Ca MV35S驱动Gm PRP基因的植物表达载体。通过Floral dip法对拟南芥进行遗传转化,获得7株阳性转基因株系。盐处理后,转基因拟南芥的种子萌发率高于野生型且叶片中丙二醛含量极显著低于野生型,表明Gm PRP提高了转基因拟南芥的抗盐性。     

转GmHAP3-17基因大豆的抗旱性分析

Gm HAP3-17基因是一个与At HAP3-1同源的转录因子,本研究利用超表达Gm HAP3-17大豆,在模拟干旱条件下以及田间干旱试验下进行了转基因大豆的抗旱性分析。结果显示:在大棚盆栽模拟干旱胁迫条件下,转基因大豆H16、H18、H26比野生型大豆WT根系发达,主根长且侧根较多,植株生长状态比对照好,叶片枯萎发生较迟、程度较轻。转基因大豆与野生型相比,MDA含量低,叶片伤害度较轻,叶片含水量较高。进一步研究表明,在田间自然干旱胁迫下,转基因大豆同样表现出较好的生长状况,较低的叶片伤害度和较高的叶片含水量。在自然干旱条件下,与野生型大豆相比,转Gm HAP3-17基因大豆表现为根系发达、扎根深、侧根多,增加了株高、主茎节数、有效分枝数。H26株系的有效荚数、单株粒数、单株粒重、百粒重均比野生型提高明显,表现出了显著的产量优势。上述结果表明:GmHAP3-17基因具有正调控干旱的功能,因而该基因将成为培育抗旱转基因作物的一个有效的基因资源。     

过表达GmHSFA1大豆在干旱条件下对高温的响应

揭示干旱条件下植物耐高温的能力,可提高品种抗干旱的潜力。在土壤水分为8%~9%干旱条件下,分别在28和48℃处理耐旱的T7代过表达Gm HSFA1大豆株系,观察其形态基因表达和生理及光合指标的变化,并运用关联分析方法,筛选和确定抗干旱耐高温的大豆品系,为大豆分子遗传改良和基因聚合育种的种质材料利用奠定技术基础。结果表明:在干旱、高温条件下,过表达Gm HSFA1大豆株系目的基因表达量明显增高,其中T7-27大豆的表达量增加了22倍;植株中热激蛋白的靶基因HSP70、HSP22、HSP17.9的表达量明显上调,分别增加了46,7和59倍;脯氨酸含量明显增加;丙二醛含量受高温影响,株系间增幅不同;可溶性糖含量受高温影响均明显增加,增幅最高的为T7-27株系,增幅为91%;植株净光合速率降低,但低于非转基因大豆。多种指标的灰色关联性分析表明,过表达Gm HSFA1的大豆株系T7-18和T7-27的抗干旱耐热性较好。     

T5代γ-亚麻酸转基因大豆的遗传稳定性分析

利用PCR检测和标记基因抗性检测对表达γ-亚麻酸转基因大豆第5代植株的外源基因遗传稳定性及目的基因和抗性基因的分离情况进行了分析。结果表明:在20个转基因大豆株系中,有2个转基因大豆株系(TS824和TS825)只含有△6-fad基因而没有bar基因;7个转基因大豆株系(TS81、TS83、TS85、TS87、TS811、TS814、TS818)只含有bar基因而没有△6-fad基因;9个转基因大豆株系(TS88、TS89、TS810、TS813、TS815、TS816、TS817、TS819和TS820)既有△6-fad基因也有bar基因;2个转基因大豆株系(TS82和TS86)既没有△6-fad基因也没有bar基因。因此,△6-fad基因在部分株系中获得了稳定的遗传,同时有2个株系目的基因和抗性基因在后代中分离。     

GmAOC3基因转化载体构建及转化大豆的初步研究

选用内切酶SacⅠ和MluⅠ切割目标基因和载体,构建了携带bar基因的重组载体p BA002-Gm AOC3,选用2个大豆品种(Jack和南农88-1)和2种外植体(子叶节和整个子叶节),研究大豆品种和外植体对根癌农杆菌介导的子叶节转化Gm AOC3基因的影响。结果表明:外植体为整个子叶节的大豆品种Jack的出芽率和转化率最高,分别为79.5%和2.27%。经Quick Stix PAT/bar基因试纸条检测、目标基因的分子检测和草丁膦抗性鉴定,共得到转Gm AOC3基因的T0代阳性株系3株,T1代阳性转基因大豆6株,其中5株以Jack品种为受体的转基因大豆Gm AOC3基因的表达量均显著高于非转基因植株,荧光定量拷贝数检测结果显示,4株转基因单株为单拷贝,2株为双拷贝。     

转α-微管蛋白基因SoTUA甘蔗T2代的生理生化特性分析

本研究对已获得的转α-微管蛋白基因SoTUA的T₂代甘蔗株系进行PCR扩增及测序,从检测阳性的转基因甘蔗中选6个转基因株系（T1、T2、T3、T4、T5、T6）与非转基因野生型甘蔗对照（WT）进行了低温胁迫（4 ℃）处理,在处理0、5、10 d测定甘蔗叶片丙二醛（MDA）和渗透调节物（可溶性糖、可溶性蛋白）含量以及过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性,并采用RT-qPCR法分析了低温处理下甘蔗叶片α-微管蛋白基因的表达情况。结果表明：在4 ℃低温处理下,6个转SoTUA基因甘蔗与WT中α-微管蛋白的转录因子表达量随着胁迫时间的延长上调表达。胁迫后5、10 d转基因株系的相对表达量始终高于WT甘蔗,低温处理10 d时转基因T1显著高于其他株系（P<0.05）。在低温胁迫下,甘蔗的MDA含量逐渐增高,而转基因甘蔗增幅显著低于WT甘蔗,10 d时转基因株系MDA的含量比WT低41.77%（P<0.05）;POD活性在不同株系之间变化趋势不同,但转基因甘蔗POD活性显著高于WT甘蔗（P< 0.05）;转基因T1、T2、T4、T6株系的SOD活性随着胁迫天数增加呈现先增加后减少的趋势,而WT与转基因T3、T5的SOD活性逐渐升高;甘蔗的可溶性糖含量逐渐上升,转基因甘蔗的可溶性蛋白含量在0 d显著高于野生型甘蔗,胁迫后变化趋势在株系之间有所差异;转基因甘蔗SoTUA相对表达量与可溶性糖含量呈极显著的正相关。利用隶属函数综合分析评价,抗寒性排序结果为：T3>T2>T1>T5>T6>T4>WT。在低温胁迫下,转基因甘蔗SoTUA基因的上调表达能提高甘蔗的抗寒性,且具有遗传稳定性。     

转hrpZ_(Psta)大豆株系的分子检测和抗性分析

为考察转基因大豆株系JN27-119-21后代中hrpZ_(Psta)外源基因的遗传稳定性、检测JN27-119-21后代的抗病能力,从而为培育抗疫霉根腐病的大豆新品种提供理论参考,以转hrpZ_(Psta)基因大豆株系JN27-119-21的T_7、T_8代为供试材料,通过PCR和Southern Blot分子生物学检测方法和下胚轴侵染法鉴定转基因株系后代抗疫霉菌能力。研究结果表明:外源hrpZ_(Psta)基因在高世代转基因株系中能够稳定遗传,hrpZ_(Psta)基因已被成功整合到大豆受体吉农27的基因组中,且整合方式为单拷贝,整合位点不同。hrpZ_(Psta)基因在转化株系的根、茎、叶中均有表达,T_7代平均相对表达量分别为2.877,1.336和7.734,T_8代平均相对表达量分别为3.612、1.746和8.627,2个世代相对表达量水平均为叶根茎。转基因株系后代对疫霉根腐病的抗病级别为抗性,而受体株系为中抗,抗病能力明显提高。     

转Na~+/H~+逆向转运蛋白基因(AlNHX1)大豆纯合系筛选及生理分析

为了获得转Na+/H+逆向转运蛋白基因(Al NHX1)大豆纯合株系并验证其盐胁迫条件下生理反应,对转Al NHX1基因T3代材料进行了PCR筛选和RT-PCR鉴定,并在水培条件下研究了纯合系植株耐盐性、K+/Na+比值、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)含量和相关抗氧化酶活性变化。结果显示经PCR和RT-PCR鉴定,野生型植株没有出现目的条带,而转基因株系有相应的目的条带,表明Al NHX1基因已经整合到大豆基因组中并正常转录。在盐胁迫条件下,转基因各株系成活率明显高于野生型对照,地上部干重和根部干重较野生型显著增加,达到了显著差异水平(P0.05)。此外,在盐胁迫条件下,转基因幼苗能维持根和叶中较高的K+/Na+比值,同时伴随着植株体内MDA和H2O2含量的下降以及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化酶(POD)的增加。本研究结果表明供试外源Al NHX1基因在大豆高代材料中超表达,提高了转基因大豆耐盐能力,可为进一步培育适应盐渍化土壤环境下生长的大豆新品种提供重要的种质资源。     

黄淮区不同年代冬小麦主栽品种根系性状及氮素利用率的差异

为探明黄淮区冬小麦主栽品种的根系性状和氮素利用率的年代变化趋势,以12个不同年代主栽品种为材料,采用根袋盆栽方法,研究了根系形态、吸收能力与生产力及氮素利用率的年代差异。结果表明,随着年代的推进,小麦籽粒产量、生物量、氮肥偏生产力和氮素吸收效率显著提高,增长率分别为每年0.53%、0.38%、0.53%和0.59%,而氮素内部利用效率则呈下降趋势。小麦孕穗期和成熟期的根系总长、总表面积、总体积和平均直径均随着年代推移和品种改良呈显著下降趋势,其中成熟期的相应指标分别每年下降0.68%、1.48%、2.26%和0.78%;根系生物量和根冠比亦显著降低,而比根长则呈显著递增趋势。单位根表面积吸氮量随着年代推移而显著增加,平均每年增长2.09%。此外,近根区土壤硝态氮含量和硝化势随年代推移和品种更新有增加趋势。可见,近期小麦品种比早期品种在生产力和氮素利用效率上更具有优势,可能与根系生长冗余的降低、根系氮素吸收能力的增强、根冠关系的协调优化以及硝态氮营养的增强等有关。     

我国油菜产业发展现状、潜力及对策

油菜是我国最主要的油料作物,大力发展油菜产业将有助于保障我国油料供给安全。近年来,我国油菜产业的发展虽然取得了一定的成就,但油菜生产的比较效益有所下滑,国外进口油料冲击十分突出,产业发展处于瓶颈期,面临着巨大挑战。基于2018年农业农村部油料作物专家组的大量调研数据,通过广泛收集一手资料,结合国内外油菜产业发展形势,对我国油菜产业发展现状、困境以及潜力进行了系统梳理,为促进我国油菜产业发展提出对策建议,以期为保障我国油料产业供给安全、更有效地应对中美贸易摩擦提供智力支持。     

浙江省金华市马铃薯新品种(系)引进及比较试验

金华市种植的马铃薯多以农家种为主,这些品种退化严重,产量较低,而且近年来疮痂病越发严重,已成为限制产业发展的重要因素。为此,从中国农业科学院蔬菜花卉研究所引进13个新品种(系),以‘中薯3号’为对照,对引选品种(系)植物学特征、生育期、抗性和经济性状等进行观测。结果表明,‘D16’、‘N157’和‘D335W’产量较对照分别增加38.53%、32.97%和31.89%,且综合性状优良,具有较好的适应性。     

宁夏小麦种质资源穗发芽抗性鉴定及相关分子标记的有效性评价

为鉴定宁夏小麦种质资源的穗发芽抗性,挖掘抗穗发芽种质资源,筛选在宁夏引黄灌区生态条件下能有效鉴定小麦穗发芽抗性的分子标记,测定了185份小麦种质资源的发芽指数(GI)、整穗发芽率(SGR),并利用5个穗发芽相关基因的KASP标记Phs646、Phs666、TaMFT、TaDAR和Vp1B1-83对参试材料进行基因型检测,分析基因型与GI、SGR的相关性。结果表明,185份小麦种质资源GI的平均值为16.74%,变化范围为0~77.35%;SGR的平均值为40.84%,变化范围为0.38%~99.69%;有22份种质资源的GI和SGR均小于5.0%。5个分子标记中,Phs646、Phs666与GI和SGR显著相关(P<0.01);标记Vp1B1-83与SGR显著相关(P<0.01),与GI相关不显著;TaMFT和TaDAR与GI和SGR都不相关。表明分子标记Phs646、Phs666可用于宁夏引黄灌区小麦穗发芽抗性的分子鉴定,Vp1B1-83可作为该地区穗发芽抗性分子鉴定的参考标记。结合穗发芽抗性鉴定和分子标记检测结果,筛选出冬育5号、宁春22号、Bastian、毛火麦、山麦、白秃子、白毛火麦共7份具有低GI和SGR值及较高穗发芽抗性基因频率的种质资源。     

电子克隆获取甜菜富亮氨酸类受体蛋白激酶基因BvLRR-RPK2;1完整编码区

针对前期获得的甜菜分子标记位点进行分析,以获得甜菜中该位点相关的基因。结合电子克隆与常规克隆,获取并验证目的基因片段,最后预测基因产物结构与功能。结果获得了一段长3467bp的片段,其中包含一个长3141bp的完整编码区,编码一个长1046aa的富亮氨酸类受体蛋白激酶。将基因命名为BvLRR-RPK2;1。基因编码区在基因组中连续存在,无内含子区域。基因翻译产物BvLRR-RPK2;1具有一个跨膜结构域,具有LRR-RPK家族的特征性结构域,与已知的LRR-RPK/RLK类蛋白序列相似性在85%以下,与甜菜本身的预测序列在编码区内部有5个碱基、2个氨基酸的差异。本文获得了一个甜菜中未经克隆的LRR-RPK2编码区,并预测了其产物功能。     

20%氨氯吡啶酸·二氯吡啶酸·烯草酮可分散油悬浮剂防除油菜田杂草的效果

为明确新型吡啶类和环己烯酮类除草剂复配制剂对油菜田杂草的防控效果,指导新型除草剂在油菜田的合理使用,通过田间试验研究了20%氨氯吡啶酸·二氯吡啶酸·烯草酮可分散油悬浮剂对油菜田主要杂草的防除效果,以及杂草防除后对田间光照和杂草氮、磷、钾及水分累积的影响。试验结果表明,施用20%氨氯吡啶酸·二氯吡啶酸·烯草酮可分散油悬浮剂防除油菜田杂草效果显著,对菵草、大巢菜、看麦娘、牛繁缕等单双子叶杂草均有良好防效,总草鲜重防效可达88. 7%～98. 0%,显著优于两种对照药剂。杂草防除后,显著降低了杂草对田间氮、磷、钾和水分的消耗,有效地改善了田间光照和水肥条件。20%氨氯吡啶酸·二氯吡啶酸·烯草酮可分散油悬浮剂处理的油菜产量达到2 626. 26～2 836. 26kg/hm^2,增产效果显著,产量较空白对照增加18. 2%～27. 9%,增收2 173. 5～3 307. 5元/hm^2。研究结果表明,20%氨氯吡啶酸·二氯吡啶酸·烯草酮可分散油悬浮剂在油菜田有良好的应用前景,推荐剂量为每公顷使用有效成分225～300g。     

Conservation and utilization of rice genetic resources in China

Rice genetic resources presents variably in China. There are land races and wild species. cultivated lowland rice and upland rice, indica (Hsien) and japonica (Keng) riee. early, middle, and late rice as well as glutinous and non-glutinous rice. Up to February 2000, a total of 76, 646 rice accessions were catalogued,and 67. 444 base accessions were stored in the National Crop Gene Bank in the Institute of Crop Genetic Resources (ICGR) of the Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing, China (Table 1). About 35,000 rice duplicates were stored in China National Rice Research Institute(CNRRI), Hangzhou, Zhejiang Province. China.     

野生大豆转录因子GsWRKY57基因的克隆与抗旱性功能分析

WRKY转录因子是近年来在植物中发现的一类重要转录因子,在植物抗逆相关过程中发挥重要作用。本研究通过对野生大豆转录组数据进行分析,从野生大豆中克隆得到GsWRKY57基因的CDS序列。该基因开放阅读框为903bp,编码300个氨基酸残基,分子量为34.23kD,等电点为5.88。氨基酸序列分析显示该蛋白含有一个WRKY保守结构域,属于III类WRKY转录因子。系统发育树分析表明该蛋白与栽培大豆同源性最高、其次是赤豆、木豆。启动子作用元件分析预测显示该基因可能存在多种非生物胁迫作用元件。组织特异性表达分析表明该基因在大豆叶片中高丰度表达,然后依次是茎、花、荚、根。GsWRKY57基因表达受茉莉酸、水杨酸、脱落酸、干旱等植物逆境诱导。过表达GsWRKY57基因的转基因拟南芥植株相对于野生型耐旱能力增强。     

花生远缘杂交后代的氨基酸含量变异分析

本实验室利用野生花生(A.monticola)与栽培品种(黑花生、桂花红)杂交,获得了一些具有高产性状的花生新材料。通过对这些远缘杂种后代种子的氨基酸含量进行检测,共能检测到17种水解氨基酸和20种游离氨基酸。其中含量最高的是谷氨酸,其次是天冬氨酸和精氨酸,三者的总和占总氨基酸含量的46.1%～47.3%。不同株系间氨基酸含量的变异系数有较大差异。本研究可为利用远缘杂交获得高产优质的花生新材料提供一定的理论依据。     

花生株型与高产

花生(Arachis hypogaea L.)是我国重要的油料作物,在我国食用油供给中具有重要作用,因此提高花生产量对于推动我国花生产业发展至关重要。自上世纪六十年代以来,我国花生主推品种以直立型为主,该株型结果集中,可以密植,能够满足当时小农经济手工劳作的需求。但是相比于蔓生型和半蔓生型花生来说,直立型花生用种量大、投入高、产量偏低,已经越来越不能满足现代化生产的要求。美国花生品种以蔓生型为主,花生单产高于我国,但是在我国发展蔓生型花生不切合我国耕地紧缺的实际情况,因此培育半蔓生型高产花生新品种是当务之急。本文分析了直立型花生对产量的限制性,论证了半蔓生型高产花生的优势,以期为我国花生高产育种提供一定的理论支持。