芸薹属作物细胞质雄性不育类型及败育细胞学研究进展

细胞质雄性不育在芸薹属作物杂种优势育种中具有重要价值.目前,芸薹属作物常见细胞质雄性不育类型包括Nap CMS,Ogura CMS、Hau CMS、Pol CMS、Shan 2A CMS、欧新A CMS等.综述细胞质雄性不育类型的特点及其败育的细胞学形态特征,为芸薹属细胞质雄性不育资源的深入研究和应用提供参考.     

我国以白菜类作物为代表的芸薹属作物基因组学研究取得国际领先地位

国际权威学术期刊《自然-遗传学》2011年8月29日在线发表了由中国科学家主导、通过国际合作完成的白菜全基因组研究成果,这标志着我国以白菜类作物为代表的芸薹属作物基因组学研究取得国际领先地位,这项成果对白菜类作物和其他芸薹属类作物的育种具有重要意义。这项成果是在中国农业科学院蔬菜花卉研究所和油料作物研究所、深圳华大基因研究     

几种芸薹属作物APX家族基因的鉴定与序列分析

抗坏血酸过氧化物酶(APX)是植物体叶绿体清除H₂O₂的关键酶。为了探究芸薹属作物中APX家族基因的序列特点和表达模式,本研究利用生物信息学方法,从大白菜、甘蓝和欧洲油菜中分别鉴定出10、9和22条APX家族基因,对这41个成员序列特点、染色体分布、CDS保守域、蛋白保守结构域、蛋白三级结构和系统进化关系等进行预测分析,并通过基因表达数据库分析这些基因在高温、干旱和生物胁迫等逆境条件下的表达模式。结果表明,APX在进化树上可分为8个亚族,分散在不同的染色体上;这些APX基因拥有相对稳定的CDS保守结构域、蛋白保守结构域和三级结构,都具有过氧化物酶功能域,在peroxidase功能域的后端均含有一个螺旋结构状的保守域Motif6。APX基因的Ka/Ks值均小于1,表明APX家族基因整体上正在经历纯化选择。大部分APX1和APX2基因在受到高温胁迫时表达上调,其中BrAPX2a在大白菜的胚和胚乳中强烈响应高温胁迫,但在大白菜其他部位表达微弱,存在一定的表达组织特异性。APX3、APX4等基因对干旱和高温胁迫响应不明显;甘蓝3个APX1基因在白粉虱...     

芸薹属作物油酸脱饱和酶基因（FAD2）拷贝数和序列变异分析

利用拟南芥(Arabidopsis thaliana)脂肪酸合成途径中的油酸脱饱和酶(FAD2)基因序列的保守区设计PCR引物，对芸薹属(Brassica)作物3个基本种和3个复合种进行了标记，并且克隆了白菜(B．rapa ssp．peldnensis)、甘蓝型油菜(B．napus)和埃塞俄比亚芥菜(B．carinata)三种作物的PCR产物，对FAD2基因部分序列进行了分析。研究结果表明，拟南芥和芸薹属作物基因组中具有1～2个拷贝的FAD2基因，所测定的芸薹属FAD2基因序列与拟南芥FAD2之间高度同源，它们所编码的氨基酸序列的同源性达88．7％～98．8％。这些序列与其它植物的FAD2对应位置的氨基酸序列同源性较低，从50．0％～86.0％。研究结果为探讨芸薹属作物之间的进化关系提供了一定的分子水平证据。     

芸薹属物种基因组进化及比较基因组学研究进展

本文就芸薹属物种的分类与亲缘关系,芸薹属物种中A、B和C基因组进化及遗传关系,芸薹属各物种之间及其与拟南芥的比较基因组学,以及比较基因组定位在芸薹属作物重要农艺性状分析中的应用方面的研究进展进行了详细阐述,并对芸薹属作物基因信息资源利用和分子育种改良等方面的研究进行了展望。     

芸薹属作物脂肪酸链延长酶基因（FAE1）拷贝数和序列变异分析

利用拟南芥脂肪酸合成途径中的脂肪酸链延长酶FAE1基因序列的保守性设计PCR简并引物,对芸薹属(Brassica)作物3个基本种和3个复合种进行了标记,并且对每个栽培种的PCR产物进行克隆和测序,进而对所获得的FAE1基因部分序列(C-端编码区序列)进行了分析。结果表明,拟南芥(Arabidopsisthaliana)和芸薹属作物基因组中具有不同拷贝数(1￣3)的FAE1基因,所测定的部分基因序列相互之间具有很高的同源性,并与其它酶基因如3-氧乙酰-乙酰载体蛋白合成酶,超长链脂肪酸合成酶和酮乙酰CoA合成酶基因具有共同的起源。     

芸薹属自交不亲和信号传导功能分子的研究进展

芸薹属自交不亲和属于孢子体自交不亲和(SSI),受S位点复等位基因控制.SCR、SRK是自交不亲和的关键因子,花粉产生信号分子SCR,与柱头乳突细胞SRK相互作用,然后进行细胞内的一系列信号传导.近年来在自交不亲和过程中有重要作用的其他因子也有所研究,如:ARC1、THL1/THL2、MLPK、EXO70A1等.本文综述了芸薹属自交不亲和信号传导过程中的功能分子的研究进展.     

芸薹属自交不亲和信号传导功能分子的研究进展

芸薹属自交不亲和属于孢子体自交不亲和(SSI),受S位点复等位基因控制。SCR、SRK是自交不亲和的关键因子,花粉产生信号分子SCR,与柱头乳突细胞SRK相互作用,然后进行细胞内的一系列信号传导。近年来在自交不亲和过程中有重要作用的其他因子也有所研究,如:ARC1、THL1/THL2、MLPK、EXO70A1等。本文综述了芸薹属自交不亲和信号传导过程中的功能分子的研究进展。     

芸薹属植物非编码RNA BcMF11基因同源序列的克隆及进化分析

芸薹属植物资源丰富,具有重要的经济价值,但其亲缘进化关系较复杂.非编码RNA是一类在生物体内广泛存在的,没有明确的开放阅读框,但能够在生活活动中行使多种调节功能的特殊基因(Storz,2002).     

大豆籽粒大小遗传调控研究现状

籽粒大小是大豆产量和外观品质的重要构成要素,具有巨大的经济价值,一直以来都是育种的主要目标之一。大豆籽粒大小由胚、胚乳和种皮发育共同协调决定。目前已报道的与大豆籽粒重相关的QTL位点309个,但大多位点尚未进行功能验证。已发现的与大豆籽粒大小相关的基因有17个,多数与母本种皮发育调控相关,其它与合子组织和植物激素调控途径相关。其中,发挥正向和负向调控作用的基因分别有12个和4个。在不影响大豆品质情况下,PP2C-1、Gm20OX和CYP78A等基因在植物个体发育过程中对籽粒大小的调节发挥关键作用,有望成为大豆分子设计育种中的优良靶点。本文重点从连锁分析和关联分析方法,介绍了已鉴定的与大豆籽粒大小相关的QTL及其位点,综述了大豆籽粒大小调控分子机制的研究进展,并根据现阶段的研究探讨了未来的研究热点和研究方向,以期为大豆籽粒分子调控机制全面解析和高产育种技术创新提供理论参考。     

芸薹属查尔酮异构酶基因家族RNA干扰载体的构建

作为类黄酮途径的第二步关键酶,查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)催化四羟基查尔酮成为柚皮素,用于合成各种类黄酮物质,影响多种性状。芸薹属含有多种重要的油料、蔬菜和观赏植物。本研究从甘蓝型油菜克隆了芸薹属CHI基因家族的干扰片段BCHII(761bp),采用NcoⅠ+AatⅡ和BamHⅠ+XbaⅠ双酶切方案分别将其反义片段和正义片段亚克隆到植物RNA干扰(RNAi)平台载体pFGC5941M的启动子与间隔区、间隔区与终止子之间,形成了11674bp的RNAi载体pFGC5941M-BCHII(简称pBCHII),多种PCR检测表明2个片段的插入方向正确,重组载体完整,将其转化根癌农杆菌菌株LBA4404以后获得了工程菌株LBA4404-pBCHII-①。本研究结果将促进研究CHI与芸薹属异花授粉、植株色彩、黄籽和抗逆性等性状的关系和开展相关分子育种。     

pFGC5941的改造及芸薹属透明种皮1基因(TT1)家族RNA干扰载体构建

pFGC5941是使用较多的植物RNA干扰载体,但其间隔区过长,间隔区与启动子间可用酶切位点偏少.本研究采用基于甘蓝型油菜(Brassica napus)PAP2基因第2内含子(BnPAP2I2)的新型间隔区取代了pFGC5941的原有PhChsA间隔区,并在新间隔区与启动子之间的多克隆位点处新增了一个AatⅡ切点,改进后的载体取名为pFGC5941M.克隆了芸薹属透明种皮1(TT1)基因家族RNA干扰片段BTT1Ⅰ,将其反义片段和正义片段采用Nco Ⅰ+AatⅡ和BamHⅠ+XbaⅠ分别插入到pFGC5941M的启动子与间隔区、间隔区与终止子之间,形成重组载体pFGrC5941M-BTT1Ⅰ(简称pBTT1 Ⅰ),复合PCR鉴定表明载体构建成功,转化根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404后获得工程菌株.pBTT1Ⅰ的构建有助于揭示芸薹属种皮发育和种皮色素积累的机理和探索黄籽性状分子育种.     

陕北山地滴灌枣树耗水规律与作物系数研究

在米脂山地微灌枣树示范基地进行大田滴灌试验,研究了不同保墒条件下的不同灌水量、不同灌水次数对枣树耗水规律及作物系数的影响。结果表明,不同保墒条件下枣树各生育期中果实膨大期耗水量最大,开花坐果期次之;秸秆覆盖条件下的节水效果最明显;参考作物ET0值表现为两端值较小而中间部分的值较大;作物生育阶段Kc值是动态变化的。     

不结球白菜抽薹开花性状的主基因+多基因遗传分析

为了研究不结球白菜抽薹开花性状的遗传规律,并对其耐抽薹品种进行鉴定筛选,以不结球白菜易抽薹纯系M10-1和耐抽薹纯系M10-2杂交获得的6世代(P1、P2、F1、B1、B2和F2)群体为材料,利用植物数量性状主基因+多基因多世代联合分析的方法对不结球白菜抽薹性状(现蕾期)和开花性状(开花期)进行遗传分析。结果表明,控制抽薹性状的为2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因,并存在明显的加性、显性和上位性效应。其中,2对主基因的加性效应值均为正,显性效应值hb大于ha,且以第2对主基因的正向显性效应为主;抽薹性状存在较大的主基因加性×加性和显性×显性互作效应,以呈负向的多基因的加性效应为主。B1、B2和F2的主基因遗传率分别为83.83%、87.82%和88.31%,多基因遗传率均为0,主基因+多基因遗传率平均为86.65%,环境变异占表型变异平均为13.35%,说明抽薹性状主要受主基因控制,在育种上可以应用抽薹性状(现蕾期)作为不结球白菜耐抽薹性的鉴定标准,并可在早期世代对其耐抽薹性进行选择,且要注意一定的环境因素。开花性状与抽薹性状遗传相似,均受到2对主基因控制,但主基因+多基因遗传率平均为9.57%,而环境变异平均为90.43%,对开花的影响显著,说明开花性状与环境的互作效应非常明显,不适宜作为耐抽薹性的鉴定指标。利用本研究获得的抽薹性状作为不结球白菜耐抽薹性的鉴定指标,并应用于育种实践,对选育不结球白菜耐抽薹新品种,提高产量具有重要意义。     

基于遗传程序设计的作物水分生产函数研究

利用遗传程序自动搜索模型结构能力强的优点,建立了基于遗传程序设计的作物水分生产函数模型。该方法通过演化计算自动寻找最优的模型结构,比传统统计方法具有较大的灵活性和智能性,避免了预先建立具体数学表达式的不便。将基于遗传程序设计作物水分生产函数模型同BP神经网络模型、Jensen模型以及Blank模型进行比较,实例表明,遗传程序设计的作物水分生产函数模型适应性强,拟合精度高,为作物水分生产函数的计算提供了新的有效方法。     

作物高效用水生理生态调控机制研究

提高作物对水分的高效利用是解决我国农业水资源短缺的根本出路。本文从作物高效用水的品种差异、作物不同生育时期对水分的响应差异、气孔导度对作物叶片奢侈蒸腾的调控、不同抗旱类型作物在应对水分胁迫的生理生态策略差异等4个方面,主要对国内研究进展及发展趋势进行了综述。根据本研究组多年研究结果,提出了3项作物高效用水的配套栽培技术,主要包括:1)调整种植结构,提高作物周年用水效率技术。利用作物及品种的用水特性、产量差、效率差,根据地下水压采目标,构建合理的作物种植结构与轮作方式,提高作物周年对水资源的利用效率。以太行山前高产区为例,冬小麦-夏谷子/春甘薯两年3熟制是一种产量、水分经济利用效率均较高的种植结构。2)活化播期,拓宽播种阈值,提高作物雨水利用效率技术。通过选用合适品种拓宽播期、等墒、找墒、保墒拓展利用土壤水分的时空范围、播量变量调节等,提高作物雨水利用效率。通过技术组装与配套,冬小麦只要在11月底之前播种,产量与常规种植没有显著差异。3)覆盖保墒,提高旱地作物高效用水技术。其中,小麦-玉米土下覆膜一膜两用丰产节水模式通过调节土壤温度、水分、盐分、抑制杂草等多项调控,显著提高了雨养农田作物产量与水分利用效率。在环渤海低平原沧州地区,该技术模式在没有任何灌溉条件下的周年产量达15 910.20~16 965.90 kg·hm-2,比对照增产10.52%~41.44%。深入探讨作物高效用水的生理生态基础、进一步研发提高作物水分利用的新技术、统一作物高效用水的量化标准和充分利用非常规水将是今后相当长一段时期的重点研究方向。     

微区作物种植条件下不同调控措施对土壤水盐动态的影响特征

本文研究了在试验微区内进行作物种植条件下不同调控措施对土壤表层20cm和土壤中层50cm处的电导率和0~120cm土壤水分的影响。分析了作物种植条件下土壤的水盐动态变化规律和引起变化的原因。综合考虑了灌溉水矿化度、灌水次数、灌水量,有机肥施用量及覆盖5种不同试验因素下,土壤水分和盐分在不同阶段的变化过程及机理的差异。得出试验因素影响因子对土壤水分盐分动态的作用及其调控机制;试验因子对土壤水盐动态的权重性分析和试验结果指标的综合因素分析;咸水或者边缘水质灌溉水利用过程中的土壤盐分动态与防盐调控机制,阐明了土壤水盐变化规律及其作用机理。     

基于便携式作物生长监测诊断仪的江西双季稻氮肥调控研究

建立基于便携式作物生长监测诊断仪的江西双季稻氮肥调控模型,利用模型推荐穗肥追氮量,实现江西双季稻氮肥追施的精确管理。基于不同株型品种和氮肥处理的田间试验资料,构建了双季稻叶面积指数光谱监测模型,利用拔节期的差值植被指数实时估测叶面积指数,进而结合江西双季稻高产栽培经验和建立的氮肥调控模型,对双季稻穗肥追氮量进行实时推荐,并和当地农户施肥方案和产量进行比较。双季稻关键生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期和灌浆期)的冠层差值植被指数DVI(810,720)与叶面积指数均呈显著正相关,线性函数拟合效果优于其他函数。利用独立试验资料对所建模型进行了检验,单生育期的模型预测效果优于全生育期模型;其中,拔节期的光谱监测模型表现最佳,早稻和晚稻叶面积指数的光谱监测模型的R2分别为0.880 6和0.878 8,模型预测早稻和晚稻叶面积指数的均方根误差、相对均方根误差、相关系数分别为0.30和0.25、7.28%和6.18%、0.923 2和0.926 9。氮肥调控模型推荐施肥应用表明,紧凑型品种的穗肥用量高于松散型品种;与农户方案相比,氮肥调控模型推荐施肥的调控方案在产量不降低的情况下减少氮肥用量6.58kg/hm2,提高氮肥农学利用率0.82个百分点、净收益103元/hm2和产投比0.9,而产量比农户方案略高或持平。与传统非定量农户施肥法相比,基于便携式作物生长监测诊断仪的双季稻氮肥调控方法可在保证产量的情况下,减少施氮量,提高氮肥农学利用率,获得更高经济效益,在江西双季稻生产中具有推广应用价值。     

冬小麦产量差和资源利用效率差及调控途径研究进展

缩减作物实际产量与潜在产量之间的差距是当前作物科学研究的热点之一,对保障国家粮食安全有重要意义。研究冬小麦产量差和资源利用效率差形成机制及缩差增效途径,是大面积持续提高冬小麦现实生产力的迫切需求。本文概述了国内外作物产量差和效率差及调控技术途径的研究进展,重点综述了冬小麦产量差和资源利用效率差异及调控途径研究进展。指出造成冬小麦产量差和效率差的五大因素为:品种因素、气候因素、土壤因素、人为管理措施和技术因素以及农户决策因素。最后提出了我国冬小麦产量差和资源利用效率差异及调控技术途径的发展方向:建立基于云数据分析的区域化冬小麦产量差和资源利用效率差异智慧调控途径;拓展冬小麦轮作系统下产量差和资源利用效率差异及调控途径的研究;创建区域模式化简化冬小麦缩差增效技术途径。冬小麦产量差和资源利用效率差异缩减技术创建是我国农业通向精准农业、绿色农业、均衡农业、高产高效农业的必由之路。以上研究进展为我国冬小麦缩差增效提供了理论依据和技术支撑。     

沙漠绿洲灌区膜下滴灌作物需水量及作物系数研究

根据 2001年甘肃民勤小坝口灌溉试验站自动气象站观测的气象资料，依据FAO Penman—Monteith公式计算出作物生育期内参考作物蒸发蒸腾量，结合实测的充分供水条件下作物耗水量，对膜下滴灌条件下大田作物的需水规律和作物系数进行了研究。确定了该地区膜下滴灌棉花和玉米各个生育阶段的作物系数，并建立了作物系数和有效积温及播种后天数的函数关系。该结果为该沙漠绿洲灌区膜下滴灌条件下棉花、玉米的水分管理提供了科学依据。