以色列野生二棱大麦籽粒氮素含量的基因型及其生态差异

为了筛选极端蛋白质含量或氮素营养含量的大麦材料,以采自以色列不同生境的9个群体90个野生大麦基因型为试验材料,分别于2012年和2013年种植于黔中地区4个环境条件下（Y2012 Farm、Y2013 AS、Y2013 Garden和Y2013 9F）,测定并比较其籽粒可溶性蛋白质和总氮含量。结果显示,Y2012 Farm环境下的籽粒总氮含量显著高于Y2013 AS环境;Y2013 AS环境下的籽粒可溶性蛋白含量显著高于其他3个环境;在Y2012 Farm 和Y2013 AS两个环境下,籽粒总氮含量最高的是Tabigha群体,最低的分别是Golan High和Hermon群体,两者均与Tabigha群体有显著差异;Y2012 Farm、Y2013 AS及Y2013 Garden 3个环境中,Gilboa群体的可溶性蛋白质含量均显著高于其他群体,说明野生二棱大麦籽粒氮素营养积累既受种植环境的影响,又有一定的保守性。Y2012 Farm 和Y2013 AS两个环境下,总氮含量较高的基因型有T8、R23和R3,分别为3.42%、3.04%和3.12%,较低的基因型是GN26,平均值为2.01%。综合比较发现,在供试的野生二棱大麦基因型中,有利用价值的氮素含量极端高和低的基因型分别为T8和HM17,可用于现代栽培大麦的改良。     

以色列野生二棱大麦农艺性状差异及相关性分析

为给野生大麦的遗传和基因资源的研究提供依据,对起源于以色列不同地区6个群体的16个生态型野生二棱大麦的物候性状进行了研究.结果表明,不同生态型间的物候性状差异明显.从个体水平上分析,其最大值均出现在湿生生态型中,除旗叶面积外,其最小值则出现在旱生生态型中;从群体水平上分析,除每穗粒数外,湿生型平均值皆高于旱生型平均值.曼-怀氏等级和检验显示,湿生型和旱生型之间的这些物候性状差异达到显著水平.斯皮尔曼秩相关性检验则表明,9个物候与性状间,除三叶期与粒重、穗粒重无相关性外,其余物候性状间均呈显著的相关性,其中生长期与旗叶面积、株高、穗长、芒长等呈显著正相关,与每穗粒数则呈显著负相关;芒长与旗叶面积、株高,稳长与株高存在显著正相关,而每穗粒数则与芒长和旗叶面积分别呈显著负相关,芒长与穗长亦呈显著正相关.分析表明,以色列不同地区野生大麦物候性状差异是其生境主导下生存选择的结果,其丰富的表现型多样性,可用于遗传与育种研究.     

青藏高原与西南亚地区野生二棱大麦性状的比较研究

比较研究了青藏高原和西南亚地区野生二棱大麦的生活型、形态性状、变种性状、特性性状、经济性状。结果表明：在生活型、碎穗、三联小穗新颖、小穗轴毛长、侧小穗柄、护颖、芒型和芒性等性状上，它们基本相同。结合他人有关染色体和核型等有关报道，认为它们可能起源于共同祖先，即有真正野生群落的原始野生二棱大麦。然而，两个地区生态环境迥然有异，导致它们在植物学特征和生物学特性的12个性状上，存在着明显的生态型或变种间的差异。研究结果对研究大麦的起源与进化、遗传与育种以及野生大麦遗传资源的保护与可持续利用等都有重要意义。     

浙江省二棱大麦品种若干籽粒性状的表现

本文研究了浙江省３０多年来二棱大麦品种更替过程中的粒粒性状。结果表明，各个时期品种的灌桨速度的基本趋势均一致、，即慢－快－慢，且均在抽穗后２１－２８天内，麦粒增重最多，灌桨速度最快。     

基因型和环境对安徽小麦品质性状的影响

为了解基因型和环境对小麦面粉类胡萝卜素含量、LOX活性、白度、蛋白质含量、湿面筋含量和总淀粉含量的影响,选用15个小麦品种连续2年在安徽省4个试点进行试验,分析了15个小麦品种籽粒类胡萝卜素含量和其他5个品质性状的异同。结果表明,供试材料的6个被测品质性状在基因型间的差异均达到极显著水平;类胡萝卜素含量和蛋白质含量在环境间差异达到显著或极显著水平。被测品质性状在年份间差异均达显著或极显著水平(湿面筋含量除外);环境×年份的互作对LOX活性、白度、蛋白质含量、湿面筋含量和总淀粉含量的效应极显著;基因型×环境互作对类胡萝卜素含量、LOX活性、白度的影响极显著;基因型×年份、环境×年份、基因型×环境×年份互作对蛋白质含量、湿面筋含量、总淀粉含量的效应极显著。     

西藏野生二棱大麦47个新变种的发现

报道了西藏野生二棱大麦新变种４７个，描述了其形态特征，分析了变种特点。     

青藏高原与西南亚地区野生二棱大麦性状的比较研究

比较研究了青藏高原和西南亚地区野生二棱大麦的生活型、形态性状、变种性状、特性性状、经济性状。结果表明 :在生活型、碎穗、三联小穗颖型、小穗轴毛长、侧小穗柄、护颖、芒型和芒性等性状上 ,它们基本相同。结合他人有关染色体和核型等有关报道 ,认为它们可能起源于共同祖先 ,即有真正野生群落的原始野生二棱大麦。然而 ,两个地区生态环境迥然有异 ,导致它们在植物学特征和生物学特性的 12个性状上 ,存在着明显的生态型或变种间的差异。研究结果对研究大麦的起源与进化、遗传与育种以及野生大麦遗传资源的保护与可持续利用等都有重要意义     

基因型和环境对小麦类胡萝卜素含量及其品质性状的影响

为了给小麦类胡萝卜素含量及其相关品质性状的改良提供参考,选用了15个小麦品种作为试验材料,分别在安徽省5个生态区进行区试,测定了小麦全麦粉的类胡萝卜素含量、脂肪氧化酶( LOX )活性、白度等性状。结果表明,15个小麦品种的类胡萝卜素含量及其他被测品质性状在基因型间和环境间的差异均达到极显著水平;类胡萝卜素、蛋白质、湿面筋和淀粉含量的环境变异大于基因型变异,而LOX活性、L值,a值、b值和白度等指标的基因型变异大于环境变异。基因型和环境对小麦品种的类胡萝卜素含量及其他品质性状均有重要影响,基因型与环境互作效应亦不可忽视。     

环境、基因型及其互作对小麦面条品质性状的影响

为了澄清环境、基因型及其互作对面条品质的影响,进行了2组不同试验:试验1选用强筋、中筋和弱筋不同类型的6个小麦品种,采取统一方案分别种植于河南省不同纬度的5个地点;试验2选用9个中筋小麦品种,分别种植于环境差异相对较大的河北、湖北、陕西、四川、山东5个地点.两组试验均表明,基因型、环境及其互作对TOM值、吸水率和煮制损失率的影响达到了显著水平,但在试验2中基因型对面条评分的影响未达显著水平.P值大小比较表明,面条品质性状多表现为环境效应≥基因型效应≥环境×基因型互作效应.试验1中以汤阴、武陟点面条品质较好,信阳点最差;试验2以山东、河北、陕西生态点的面条品质相对较好.相关分析表明,面条评分与面粉膨胀势及糊化参数呈极显著正相关,与淀粉含量及弱化度呈显著或极显著的负相关;与形成时间、稳定时间呈不显著的正相关,与籽粒蛋白质含量则无明显的相关性.面粉膨胀势和淀粉糊化参数等可以较好地预测面条品质性状.     

大麦籽粒生育酚含量的基因型和环境变异研究

为了探讨基因型和环境变异对大麦籽粒生育酚含量的影响,本文采用超声提取和高效液相色谱法测定了种植在3个生态条件差异很大的环境条件下的7个二棱大麦品种籽粒的生育酚含量。结果表明：各生育酚含量在基因型间、环境间及基因型和环境互作间差异均达到极显著水平;α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚和总-生育酚含量的环境效应大于基因型效应,β-生育酚含量的基因型效应大于环境效应。     

青稞法尼基转移酶β亚基编码基因HbERA1的克隆及表达分析

ERA1(Enhanced response to ABA)基因编码法尼基转移酶(Farnesyl transferase)β亚基,该酶在干旱胁迫下对ABA信号负向调控因子的修饰起着关键作用。本研究以青稞(Hordeum vulgare subsp.vulgare)抗旱品种喜马拉雅10号为材料,利用RT-PCR技术克隆获得了ERA1基因全长cDNA序列,命名为HbERA1(登录号:KJ699392)。生物信息学分析表明,该基因全长1 401bp,可编码466个氨基酸序列,蛋白分子量为51.14kD,等电点为5.00。Prosite Scan分析结果表明,HbERA1含有多个干旱胁迫响应蛋白的作用位点,如酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、N-糖基化位点、蛋白激酶C磷酸化位点及N-豆蔻酰化位点。利用实时定量PCR方法研究了HbERA1在干旱胁迫条件下及复水后不同时间点的表达情况,发现在水分过剩处理下(土壤绝对含水量15.5%),HbERA1在土壤绝对含水量为33.4%时表达量最高,并随着土壤绝对含水量的下降而下调表达;进行干旱胁迫后(15.5%)基因表达量也明显下调表达;复水后表达逐渐恢复,复水8h时超过正常表达水平,表明HbERA1基因可能参与调控水涝和干旱胁迫双重信号传导。     

大麦单株产量性状的杂种优势及其稳定性分析

为研究不同环境下大麦单株产量性状的杂种优势及其稳定性,以113个(Nasonijo×泰兴9425)DH系配制226个杂交种构建的永久F_2群体及亲本为材料,分别调查参试材料在4个环境下的单株穗数、主穗粒数、千粒重、单株产量和单株生物量,利用方差分析、聚类分析及稳定性分析对大麦单株产量性状的杂种优势及其稳定性进行了分析。结果表明,大麦杂种F_1各被测性状大多表现中亲优势,超亲优势组合出现率相对较低。各被测性状的杂种优势不仅受自身遗传因素影响,而且受试点生态条件及年度气候条件的影响。杂种优势的稳定性因性状不同而异,千粒重和主穗粒数杂种优势的稳定性较好,单株生物量和单株产量杂种优势的稳定性较差,仅有2个组合在多环境下表现出稳定的强杂种优势。     

大麦在网斑病菌侵染后的转录组学分析

近年来,由子囊菌亚门真菌网斑病菌(Pyrenophora teres)引起的大麦网斑病在我国大麦（Hordeum vulgare L.)主产区大面积发生并流行,导致大麦产量和品质下降。为探索大麦响应网斑菌侵染的分子机制,以抗网斑病种质材料BYT-CYA3（B）和敏感型材料美41/I（M）为研究对象,利用转录组测序技术（RNA-Sep）,分析了2个材料在接种网斑病菌后不同时间点的基因表达差异。结果表明,对比网斑病菌侵染后不同时间点的转录组测序数据,共鉴定出35 545个差异表达基因;网斑病侵染大麦3 h、6 h、12 h、24 h和72 h时,抗病材料与敏感型材料间富集到GO和KEGG途径的差异表达基因数目有明显区别;共获得435个网斑病菌侵染诱导表达基因;共筛选出182个主要参与过氧化物酶体（peroxisome）、代谢途径（metabolic pathways）、MAPK信号传导途径-植物（MAPK signaling pathway-plant）、植物-病原体相互作用（plant-pathogen）、植物激素信号转导（plant hormone signal transduction）、次生代谢物生物合成（biosynthesis of secondary metabolites）等生物学过程的差异表达基因,推测这些基因与大麦响应网斑病菌侵染有关。随机从中选取10个基因进行了荧光定量PCR检测,并对其转录组测序结果进行定量分析,发现荧光定量PCR结果与转录结果趋势一致。本试验从分子水平初步探索了大麦对网斑病菌侵染的响应机制,为深入研究抗病基因提供了候选基因。     

基于RNA-seq技术分析野生大麦穗部发育基因的表达谱及其转录动态

为明确野生大麦穗部发育过程中基因表达的动态变化,以来自以色列的野生大麦Mehula 1-2为材料,对其在穗部发育的4个关键时期（开花后3、8、13和18 d)进行RNA-seq分析,并与栽培大麦穗部的基因表达谱进行了比较。结果表明,在野生大麦穗发育的4个时间点共鉴定到17 163个基因,其中11 273个为差异表达基因,包括635个转录因子相关基因;功能富集分析表明,这些差异基因主要富集到物质合成、代谢过程、物质运输、抗逆等相关过程或通路上;野生大麦和栽培大麦穗部基因的表达谱比较分析发现,两者共同表达的基因显著富集到细胞器、催化、代谢、调节及抗逆等相关通路上,而在特异表达基因方面,栽培大麦主要集中于甲基转移酶、次生壁生物合成、核糖体蛋白等相关基因,野生大麦主要集中于逆境抗性、花青素合成、钙调蛋白等相关基因。本研究发掘的与穗部发育相关的关键基因,丰富了大麦穗部遗传改良基因资源,为进一步解析野生大麦穗部发育关键基因的表达特性和调控机制奠定了基础。     

外引大麦农艺性状SSR关联位点及等位变异表型效应分析

为了发掘引进大麦携带的优异等位变异,对55份引进大麦材料进行了混合模型（MLM）关联分析和对关联位点等位变异的表型效应进行分析。结果表明,经MLM关联分析,共检测出15个SSR位点与株高、穗长、穗下茎长、千粒重、全生育期等5个农艺性状相关联,其对性状的解释率为3.19%~24.30%,位点GBMS2 和HVM33同时分别与株高、穗长、千粒重等多个性状关联。经表型效应分析,7个位点上的22个有效等位变异中,6个等位变异对穗长、株高和千粒重表现为正向效应,其余对穗长、株高和千粒重表现为负向效应。各等位变异平均效应主要为减效,仅株高、千粒重关联位点的等位变异平均效应为增效。     

高大山羊草 Pm13染色体片段对小麦农艺和产量性状的影响

含有高大山羊草 Pm13染色体片段的小麦种质R1B对白粉病菌表现高抗。为明确 Pm13对白粉病的抗性遗传特点及高大山羊草染色体片段对小麦农艺和产量性状的影响,利用R1B与高感小麦品种济麦22杂交获得的F_(2∶5)RIL群体进行自然诱发鉴定和分子标记分析。结果表明,发病后,RIL群体的抗、感病株系符合1∶1分离比(χ~2=3.261,χ■=3.841),说明白粉病抗性是由一对基因控制。经分子标记分析,RIL群体白粉病抗性由 Pm13控制,且符合孟德尔单基因遗传规律。RIL群体中抗白粉病组和感白粉病组间,抽穗期、开花期、株高、穗长、每穗可育小穗数、每穗不育小穗数、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽、粒周长、长宽比等12个性状均无显著差异(P0.05),说明高大山羊草染色体片段对这些性状没有明显不利影响。鉴于 Pm13抗性遗传稳定,应加大其利用力度,培育更多含有该基因的抗白粉病品种,发挥其在生产上的应用价值。     

新麦草种子产量与繁殖性状的关联性分析

为了解新麦草的种子产量及繁殖性状间的关系,对27份新麦草种质资源的单株种子产量与7个产量性状的关联性进行了分析。结果表明,新麦草的单株生殖枝数、穗轴节数、单穗小花数和千粒重与单株种子产量关联最密切,其相关性表现为单株生殖枝数＞千粒重＞穗轴节数＞单穗小花数。经通径分析,单株生殖枝数（X₁）对单株种子产量（Y）直接效应最大,其余依次是单穗小花数（X₄）、单穗小穗数（X₃）、千粒重（X₇）、穗轴节数（X₂）和单穗结实种子数（X₅）,其中单穗结实种子数和结实率对种子产量均表现为负效应,且未达到显著水平。经逐步回归分析得到回归方程Y= -9.880 2+0.27X₁+0.012X₄+2.011 1X₇（R=0.805 8,P<0.001）,说明提高单株生殖枝数、千粒重、单穗小花数对新麦草增产的贡献最大,增加结实率也可间接提高新麦草的单株种子产量。     

大麦气孔发育相关基因HvSPCH的克隆及初步功能分析

气孔是植物与外界进行气体交换的通道,对植物的生长发育至关重要。SPCH转录因子与气孔的发育关系密切,为揭示其在大麦中的功能,以大麦G1614为材料,利用PCR方法克隆大麦SPCH（HvSPCH）基因后,进行生物信息学分析,并对该基因在干旱胁迫条件下的表达模式进行分析。结果表明,HvSPCH基因编码区长为1 098 bp,可编码365个氨基酸,相对分子量为90 504.73 Da,理论等电点为4.96,为疏水的、不稳定的碱性蛋白质。氨基酸序列分析表明,HvSPCH蛋白的氨基酸序列不含有跨膜结构域和信号肽,含有40个磷酸化位点和27个糖基化位点。二级结构分析表明,HvSPCH蛋白包含35.62%的α-螺旋、8.77%的延长链、2.47%的β-转角和53.13%的无规则卷曲。系统进化分析表明,大麦HvSPCH蛋白与水稻、野生二粒小麦、二穗短柄草的SPCH蛋白亲缘关系较近。qRT-PCR分析结果表明,干旱处理4 h和12 h时,HvSPCH基因的相对表达量显著升高,说明其有可能参与大麦的干旱逆境响应过程。     

大麦基因组中Helitron转座元件的计算预测

Helitron是一类新发现的DNA转座元件,具有捕获宿主基因片段的能力,因而对植物基因及基因组的进化具有重要意义。为了研究麦类作物中这类元件对基因组的进化所起的作用,本研究采用一种改进的局部组合变量(LCV)方法对大麦基因组中的Helitron转座元件进行了预测,共鉴定了16 560个潜在的Helitron元件,去除假阳性后这些元件约占基因组的2.2%。基于序列分歧的计算发现,绝大多数Helitron形成于最近的900万年内,并且在大约250和550万年前各经历了一次剧烈扩张。在大麦基因组中发现了3个自主型Helitron元件,它们包含Rep和Helicase结构域的编码区。基因片段捕获分析发现,66.5%的元件平均捕获了1.9个基因片段,除了反转座和转座相关的基因外,参与发育调控的NAM家族转录因子和参与水分运输和环境胁迫响应的软木脂素合成酶基因也被高频捕获,表明Helitron转座元件不仅影响大麦基因组的结构,同时可以驱动特定功能基因的扩增。