植物功能基因组学研究进展

对植物功能基因组学的研究方法进行了论述,包括微阵列或DNA芯片、EST技术、SAGE技术、蛋白质组学技术、反向遗传技术及生物信息学技术等,对植物功能基因组学研究中可能遇到的问题进行了分析。     

大麦β 葡聚糖的提取及功能研究进展

大麦是世界上第四大禾谷类作物,其籽粒中的β-葡聚糖是重要的功效成分之一。本文综述了大麦籽粒β-葡聚糖的特性、含量变化和结构特征、提取方法和工艺,以及在大麦饲料、啤酒麦芽、饮料食品、保健医药中的功能研究进展。     

高产大麦的群体特征及配套栽培技术

提高大麦单产是提高大麦效益的关键。大麦产量超 5 2 5 0kg/hm2 群体特征表现为基本苗6 0 0万 /hm2 左右 ,有效穗 75 0万 /hm2 左右 ,实粒数稳定 ,,千粒重高 ,生育后期干物质积累和养分吸收旺盛。在栽培技术上要做好 :调整播种量 ,保证适宜的基本苗 ,适当调迟播种期 ;合理施肥 :N、P、K合理搭配 ,特别是氮肥的施用 ,一般基、苗、穗肥的比例以 4 5∶3∶2 5为好     

高产大麦的群体特征及配套栽培技术

提高大麦单产是提高大麦效益的关键。大麦产量超5250kg/hm^2群体特征表现为基本苗600万/hm^2左右，有效穗750万/hm^2左右，实粒数稳定，千粒重高，生育后期干物质积累和养分吸收旺盛。在栽培技术上要做好：调整播种量，保证适宜的基本苗，适当调迟播种期；合理施肥：N、P、K合理搭配，特别是氮肥的施用，一般基、苗、穗肥的比例以4．5：3：2．5为好。     

大麦RIL群体籽粒功能成分含量的遗传分析

为选育出高功能成分含量的大麦新品种,以紫光芒裸二棱×Schooner构建的包含193个株系的RIL群体为材料,在玉溪和白邑2个生态点种植,对总黄酮、生物碱、γ-氨基丁酸和抗性淀粉含量进行测定及遗传分析。结果表明,不同生态条件下,大麦RIL群体籽粒4个被测功能成分的含量差异较大,群体间呈现广泛的遗传变异;总黄酮、生物碱及抗性淀粉含量均呈正态分布,表现为连续变异,由多基因控制;γ-氨基丁酸含量呈偏态分布,受主效基因控制。生态环境对大麦RIL群体籽粒4个被测功能成分含量的影响较大,低海拔高温气候有利于该群体总黄酮、γ-氨基丁酸及抗性淀粉含量的提升,高海拔冷寒气候有助于生物碱含量的增加。     

硝酸盐诱导的大麦HvLBD5/14基因表达分析及功能验证

LBD(Lateral organ boundaries domain)基因家族是植物特有的一类含有保守LOB(Lateral organ boundaries)结构域的转录因子家族,在调控植物侧生器官发育、逆境胁迫响应等方面具有重要的作用,其中ClassⅡa类基因涉及到植物的氮代谢调控。本研究克隆了大麦LBD基因家族ClassⅡa中HvLBD5和HvLBD14基因,通过荧光定量PCR分析了硝酸盐诱导下的基因表达模式;构建表达载体,转化拟南芥,探讨了转基因株系相对于野生型的氮素形态的变化。结果表明,大麦HvLBD5和HvLBD14基因均受低浓度和高浓度硝酸盐诱导表达,然而表达模式存在差异;拟南芥超表达株系相对于野生型,成熟植株中硝酸盐含量和蛋白质含量显著增加(P<0.05),暗示着大麦HvLBD5和HvLBD14可能涉及到氮代谢调控。该研究结果对大麦LBD基因鉴定及功能研究具有重要的意义。     

大麦驯化的主要性状及其相关基因

大麦(Hordeum vulgare L)是位于小麦、水稻和玉米之后的世界第四大主要作物。从野生物种转变为栽培种的驯化过程中,大麦的许多性状发生了改变。大量研究发现,这些驯化过程中变化的主要性状,都是相关基因突变导致功能丧失的结果,而且已克隆的驯化基因多数为转录因子。本文对非脆穗轴、六棱穗和裸颖果等大麦驯化的主要性状及其相关基因的研究进展进行了综述,以期为相关研究提供参考。     

饲料大麦新品种西大麦1号的选育及栽培技术

西大麦1号系西昌学院大麦育种课题组通过杂交选育而成的饲料大麦新品种经品系鉴定,区域试验和生产试验,均表现出早熟、分蘖力强、优质、高产、抗病和抗倒伏力强,综合性状好的特点.该品种2009年通过四川省非主要作物品种审定,审定编号为川审麦2009012,适宜于凉山大麦种植区种植.     

大麦多酚的提取工艺及功能研究进展

多酚是一类植物中普遍存在的次级代谢物质,在抗氧化、抗癌、抗衰老、降血糖、降血脂、预防心血管疾病等方面具有一定独特生理功效。大麦是多酚含量较高的谷物之一,总酚含量高达1 200~1 500 mg/kg,包含儿茶酸、原花青素聚合物等多种酚类化合物,已成为天然抗氧化剂开发的重要来源之一。本文结合研究工作,综述了大麦多酚的种类和含量,提取和测定方法,以及大麦多酚的抗氧化性能在动物饲料、啤酒酿造、人类健康等方面的应用研究进展。     

盐生草HgNHX1基因在大麦株系中的功能验证

为了探讨盐和干旱环境胁迫对转盐生草液泡膜型Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因HgNHX1大麦幼苗生长及抗逆性生理指标的影响,以转HgNHX1基因大麦及野生型株系为材料,分析盐(150 mmol· L^-1 NaCl)和自然干旱环境下转基因大麦幼苗的生长特性及生理指标的变化。结果表明,在盐胁迫条件下,随着胁迫时间的延长,转基因株系中HgNHX1 基因相对表达量逐渐上升;干旱胁迫条件下,转基因株系中HgNHX1 基因相对表达量呈先上升后下降的趋势,在处理3 d时达到最高。且在胁迫处理的三个不同时间点,转基因株系的相对含水量和游离脯胺酸含量均高于野生型株系,而相对电导率和丙二醛含量均低于野生型株系。这些结果说明,转基因株系中HgNHX1基因能够应答盐和干旱胁迫,具有提高大麦耐盐、抗旱性的功能。     

大麦EMS突变体库构建和突变体筛选

为研究大麦重要功能基因并给大麦遗传育种提供新的种质资源,通过甲基磺酰乙酯(EMS)诱变处理优质、高抗黄花叶病大麦品种苏啤6号,从2400个M_2代株系中筛选出152个突变株系,突变频率为6.33%。其中,幼苗习性突变株系36个,突变率为1.50%;叶部突变株系34个,突变率为1.42%;茎部突变株系33个,突变体率为1.38%;穗部突变株系22个,突变率为0.92%;成熟期和育性突变株系27个,突变率为1.13%。经过M_3代验证,获得可稳定遗传的各类突变株系43个。     

大麦 PHT1基因家族的鉴定及表达特性分析

植物磷转运蛋白1(phosphase transporter protein 1,PHT1)家族在植物磷吸收和转运中发挥着重要作用。为研究大麦 PHT1基因家族成员的特性,利用生物信息学方法在全基因组范围内对大麦 PHT1家族成员进行鉴定,结果共鉴定到14个大麦 PHT1（ HvPT1～ HvPT14）基因,分布在2H、4H、5H和7H染色体上。根据系统发育关系、基因结构和保守蛋白基序,可将14个大麦 PHT1基因分为3个亚群。基于RNA seq数据对大麦品种GN121(磷高效基因型)根和叶片中12个 PHT1基因的表达模式进行分析,发现在低磷胁迫处理下,根中 HvPT1、 HvPT7、 HvPT10和 HvPT12基因以及叶片中 HvPT13基因均上调表达。进一步利用荧光定量PCR技术对大麦品种GN121和GN42（磷低效基因型）根中10个 PHT1基因的表达模式进行分析,发现两个品种根中 HvPT7、 HvPT8、 HvPT10、 HvPT12和 HvPT14基因在磷恢复后第3 d的表达量均显著低于低磷处理第22 d的表达量,推测这5个基因在低磷胁迫下参与磷的吸收和转运;此外 HvPT5基因在磷恢复后第3 d的GN42根中表达量显著下降,而在GN121根中的表达量显著上升,说明 HvPT5基因的表达与品种类型有关。     

青稞全蚀病和根腐病生防毛壳菌的筛选及鉴定

青稞根腐病与青稞全蚀病是西藏青稞的常见根部病害,为筛选适合于防治青稞全蚀病与根腐病的毛壳菌,通过皿内拮抗试验、发酵粗提物抑菌试验和温室盆栽防效试验对4株毛壳菌的抑菌活性进行了鉴定,通过形态学和分子生物学方法对高活性菌株进行了鉴定。结果发现,在皿内拮抗试验中,毛壳菌41-4在培养第7天至第9天时,对青稞根腐病和全蚀病的抑制率分别达到60.00%和44.44%,抑菌带宽度均达到1.4cm。培养7d时毛壳菌41-4发酵粗提物对青稞根腐病和全蚀病的抑制率分别达到64.44%和60.00%,抑菌带宽度均达到1.5cm。在温室盆栽防效试验中,毛壳菌41-4对青稞根腐病和全蚀病的发病严重度和病情指数均有降低作用,防效分别达到62.67%和39.45%。结合形态学特征和核糖体基因内转录间隔区(rDNAITS)序列构建系统发育树,将菌株41-4鉴定为球毛壳菌Chaetomium globosum。该生防菌株可用于开发微生物菌肥,对西藏的无公害农业生产和保护西藏的原生态具有重要意义。     

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。     

Variation of Beta -Amylase Activity in Barley as Affected by Cultivar and Environment and its Relation to Protein Content and Grain Weight

The cultivar and environmental variation of beta -amylase activity was studied using two barley cultivars with contrasting growth properties. There was a significant difference in beta -amylase activity between the two cultivars used, 92-11 being significantly higher than Xiumai 3. A significant variation in beta -amylase activity was detected between grains at different positions within a spike. The two cultivars showed the same pattern, with top grains showing the highest and bottom ones the lowest activities. The relative difference within a spike varied between the cultivars, with 92-11 being larger than Xiumai 3. Both seeding rate and timing of N application dramatically affected the beta -amylase activity. With N application at the booting stage, beta -amylase activity increased, mainly due to the significantly increased beta-amylase activity in the topmost grains. The bottom grains showed a lower response to timing of N application. The variation in protein content and grain weight between cultivars and among the various treatments was also examined. The possible influence of these factors on beta -amylase activity are discussed.     

转精氨酸酶基因ZmARG玉米后代株系的遗传稳定性分析和功能验证

以T4、T5代转ZmARG基因玉米株系AKF65和受体自交系KF513为试材,对目标基因的整合表达、酶活性及产量相关农艺性状进行检测。结果表明,PCR、Southern和RT-PCR检测证明,ZmARG基因以单拷贝的形式插入基因组,在转录水平上能够稳定表达,且两个世代中稳定遗传。转基因株系灌浆期叶片中的精氨酸酶活力显著高于对照,萌发种子和苗期根中极显著高于对照,种子萌发时酶活力最高。转基因株系百粒重、穗重和小区产量显著高于对照,穗长极显著高于对照,其他各产量相关农艺性状差异不显著。     

分子标记在大麦遗传育种中的应用

概述了分子标记在大麦分子遗传图谱构建、遗传多样性研究与种质资源鉴定、重要性状基因定位、分子标记辅助选择、重要农艺性状基因的图位克隆及起源与进化关系研究等方面的应用。