棉花叶片突变体的研究进展

为了解并且应用目前的棉花叶片突变体种质资源,本研究综述了6种类型的突变体的起源、遗传研究、基因定位、对农艺与经济性状的影响,以及突变性状可能带来的抗虫性。这6种叶片突变体包括：（1）叶形突变体：鸡脚叶、杯状叶、皱缩叶、波状叶与圆叶;（2）叶色突变体：花叶、红叶、亚红叶与芽黄; （3）自然落叶突变体;（4）叶片蜜腺突变体：无蜜腺;（5）叶片腺体突变体：无腺体;（6）叶片茸毛突变体：毛叶与光叶。得出这些叶片突变性状都是由质量性状控制的,对开展基因组研究是很好的材料,同时可以用作指示性状,另外鸡脚叶、叶片无蜜腺、毛叶和光叶都有形态抗虫性。由于突变性状具有两面性,因此建议育种中如果利用这些性状,要平衡好突变性状的优缺点。     

水稻斑点叶突变体spl~(Z97)的生理特性及其基因定位

通过EMS诱变籼稻恢复系珍97获得一个稳定遗传的褐色斑点叶突变体spl~(Z97)(spotted leaf Z97,spl~(Z97))。大田条件下,突变体spl~(Z97)的斑点叶性状始于分蘖期,此后由叶缘向叶中下部迅速扩散,直至整个叶片,严重时叶片部分或整体枯死,从而致使突变体株高、每穗粒数及结实率极显著低于野生型对照。生理分析表明,与野生型珍97相比,孕穗期突变体spl~(Z97)剑叶、倒二叶和倒三叶的叶绿素含量极显著降低,而POD(peroxidase,POD)活性、O_2?~含量及MDA(malondialdehyde,MDA)含量升高;突变体spl~(Z97)倒二叶和倒三叶的CAT(catalase,CAT)活性和可溶性蛋白含量极显著降低,而SOD(superoxide dismutase,SOD)活性则极显著增加。组织化学分析进一步证实,突变体spl~(Z97)的叶片明显累积O_2?~。此外,突变体spl~(Z97)苗期经盐胁迫处理后,其株高及根长明显受到抑制。遗传分析表明,突变体spl~(Z97)的斑点叶性状受一对隐性核基因控制,借助图位克隆技术将该基因定位于第12染色体长臂的RM28466与RM28485两个SSR标记之间,物理距离为189 kb,该结果为进一步克隆SPL~(Z97)基因并研究其功能奠定了基础。     

水稻温敏叶绿素突变体叶片蛋白的双向电泳分析

采用经改进的蛋白质双向电泳技术,分析了水稻温敏叶绿素突变体武金4B和1103S"斑马叶”性状表达过程中叶片蛋白质的变化.结果表明:在该性状表达期,叶片蛋白质含量下降,特别是RubisCO大、小亚基含量明显减少;在叶片的失绿部分蛋白P1(MW56kD,pI6.7)发生特异缺失;在叶片的绿色部分该蛋白明显表达.复绿后,P1蛋白正常表达.在对照及     

一个水稻披叶突变体的遗传分析和基因定位

在杂交育种后代中,发现了一个叶片披垂的突变体,暂命名为dl(t).通过两年观察,表现稳定遗传.以该突变体为父本,Y2B和缙香2B分别为母本配制杂交组合,F2遗传分析表明,该披叶性状由一对隐性基因控制.利用突变体与Y2B杂交得到的F2代群体进行基因定位,发现dl(t)基因位于第3染色体短臂上标记RM6038和RM5347之间,遗传距离分别为3.99 cM和0.94 cM.进一步在两标记之间发展新的分子标记,将该基因定位在RM6038和RM7576之间,分别相距3.99 cM和0.47 cM,且与RM1324共分离.这一结果表明该基因可能与已报道的水稻披叶突变基因dl(drooping leaf)等位.但该披叶突变体除叶片表现披垂外,其他性状与所有已报道的dl等位基因都不同,特别是花器官性状发育正常,这显然与已有报道的dl等位基因不同.     

水稻温敏型叶片白化突变体tsa1的表型鉴定和基因定位

一个由甲磺酸乙酯(EMS)诱变宁粳36水稻品种获得的温敏型叶片白化突变体tsa1在低温条件下(20~24°C)表现叶片白化,但在较高温度下(28~32°C)叶色与野生型无显著差异。突变体白化叶片中叶绿素a和类胡萝卜素含量与野生型相比显著下降。显微观察发现突变体白化组织中正常叶绿体数量稀少,包含大量小型的异常叶绿体,进一步用透射电镜观察发现异常叶绿体中无发育完整的类囊体片层结构,表明该突变体中叶绿体发育存在严重缺陷。遗传分析表明该突变性状受单个隐性核基因控制。利用tsa1与南京11杂交所得的F₂群体中的368个隐性极端个体,将该突变基因定位于第5染色体长臂163 kb的范围内。本研究为该基因的图位克隆及功能解析奠定了基础。     

水稻早衰突变体es-h的鉴定、遗传分析与基因定位

水稻生殖生长期早衰严重影响水稻产量与品质。本研究利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变粳稻品种花晴稻(Hwacheongbyeo,野生型),获得了水稻生殖生长期叶片早衰突变体,命名为es-h (early senescenceHwacheongbyeo)。表型鉴定结果表明,该突变体从抽穗后开始叶片出现锈斑,随着灌浆进程急剧枯萎,到抽穗第五周整株枯死。农艺性状分析结果表明,与野生型相比,es-h突变体的抽穗期、穗长、穗颈度和有效分蘖数均无显著变化,而株高、每穗粒数、结实率及千粒重则显著降低。光合生理指标测定结果表明,es-h突变体抽穗后,其剑叶的SPAD值、叶绿素含量、Fv/Fm值及可溶性蛋白含量均急剧下降。遗传分析结果发现,es-h突变体的早衰性状受隐性单基因控制。通过基因定位将目标基因定位于第1号染色体长臂的44.2 kb物理区段上。本研究为Es-h基因的克隆及功能解析、早衰分子机制研究提供了依据。     

一个水稻显性斑点叶突变体的鉴定和基因精细定位

通过EMS (ethane methyl sulfonate)诱变籼稻品种IR64获得一个稳定遗传的显性斑点叶突变体HM113。在大田环境下,突变体褐色斑点在播种后3周的叶片上产生,始穗期扩散至叶鞘。与野生型IR64相比,突变体HM113的株高、结实率和千粒重等农艺性状显著下降,光合色素含量、净光合速率和可溶性蛋白含量显著降低。同时突变体CAT和SOD活性显著降低,POD活性显著上升。组织化学分析显示,突变体叶片中积累了大量活性氧,且斑点处细胞坏死。白叶枯病菌接种结果显示,HM113是一个广谱抗性增强的突变体。实时定量PCR分析表明HM113中防卫反应基因AOS2、PAL4、PR10和PR1b等的表达大幅上调。遗传分析表明,突变体褐斑性状受单显性基因(Spl^HM113)控制,利用图位克隆法将该基因定位在第7染色体长臂RM21605和RM418之间,物理距离约为308 kb。本研究为褐斑基因Spl^HM113的克隆与功能分析奠定了基础。     

水稻叶片早衰及盐敏感突变体osles的生理分析和基因精细定位

突变体osles (Oryza sativa leaf early-senescence and salt-sensitive)是利用⁶⁰Co辐射诱变籼稻品种自选1号后筛选获得的,该突变体从分蘖期开始叶片就出现早衰,主要表现为叶尖和叶边缘变黄,伴有红褐色斑点。此外,盐胁迫下,不仅突变体叶片卷曲枯萎,而且植株高度和生物量显著降低。与野生型相比,突变体除倒一叶外,倒二叶和倒三叶在分蘖期的叶绿素含量均显著降低,而POD活性则在倒一叶、倒二叶和倒三叶中依次显著升高;突变体3片叶片的MDA含量均高于野生型15%左右。除倒一叶外,突变体的SOD活性均显著高于野生型。此外,突变体和野生型3片叶中的可溶性蛋白含量依次下降,但突变体的倒一和倒二叶中的可溶性蛋白含量显著高于野生型,而倒三叶则相反;遗传分析表明,osles突变性状受一隐性基因控制,借助图位克隆技术将控制该性状的基因精细定位于第6染色体长臂的IN6-005769-11/12和RM20547两个标记之间,物理距离为210 kb,为进一步克隆该基因并揭示叶片的早衰分子生理机制奠定基础。     

芹菜黄色突变体的遗传及生长表现研究

为了研究芹菜黄化突变的遗传规律及黄化突变体与正常个体的生长表现差异,对黄化突变自交系CE188H与正常绿色自交系CE155杂交的F2分离群体进行了性状观察分析,经卡平方(χ2)分析证明黄化突变与正常绿色的分离比例符合1∶3的分离预期,该黄色性状为质量性状,由1对隐性核基因控制,绿色性状对黄色性状为完全显性,且黄色性状的表现不受温度、光照等环境条件的影响。通过观察测定芹菜黄化突变自交系CE188H(yel yel)和正常绿色自交系CE188L(YEL YEL,与CE188H为近等基因系)的株高、展开度、叶柄长度、叶柄宽度、鲜质量、干质量,以及叶绿素、可溶性固形物和粗纤维含量,结果表明,该黄化突变体叶片中叶绿素含量仅为正常株的55.64%;黄化突变体CE188H在整个生长过程中叶片数量多于正常绿色自交系CE188L,平均为CE188L的1.18倍,但株高、展开度、叶柄长度、鲜质量、干质量显著低于正常绿色自交系,叶柄宽度、干物质含量、可溶性固形物含量无显著差异;黄化突变体CE188H的粗纤维含量是正常CE188L的1.23倍。黄色性状遗传稳定可作为苗期标记性状在芹菜杂种种子的生产和纯度鉴定中应用。     

水稻叶缘白化突变体mal的遗传分析与基因定位

植物叶色变化对叶绿体发育和叶绿素生物合成等光合系统结构和调控机制的研究有着重要的理论意义。水稻叶缘白化突变体mal (marginal albino leaf),来源于恢复系缙恢10号(Oryza sativa L.ssp. indica)的EMS诱变群体,经过多代自交,其突变性状遗传稳定。与野生型相比,mal突变体整个生育期叶片边缘白化且叶片变窄,抽穗期倒三叶叶片、倒二叶叶边缘以及倒三叶叶边缘的叶绿素含量极显著降低。透射电镜观察发现,mal突变体叶片绿色部位细胞与叶绿体发育完全,白化部分叶肉细胞大部分中空,无明显完整的细胞器,叶绿体内部完全降解。遗传分析表明该突变体受隐性核基因控制,MAL被定位在第8染色体上SSR标记M22和InDel标记ID27之间,物理距离为171 kb。本研究将为MAL基因的图位克隆及功能研究奠定基础。     

不同光温条件谷子光温互作模式研究及SiCCT基因表达分析

光周期和温度是影响作物生长发育、生态适应性和产量的2个重要环境因素,揭示光温互作对作物生长发育的效应及其分子机制对育种实践和理论研究具有重要意义。本研究设置长日照高温、长日照低温、短日照高温、短日照低温4个光温处理,调查‘黄毛谷’抽穗期、株高、叶片数和穗长。结果表明,光周期对谷子的发育起关键作用,温度的改变不影响长日照比短日照延迟谷子生殖生长的效应,温度的作用随光周期的不同而异,短日照条件下,高温缩短谷子营养生长期而低温延长营养生长期,长日照条件下则相反;对谷子生殖生长的促迚作用是短日照高温短日照低温长日照低温长日照高温。利用RT-PCR技术从‘黄毛谷’叶片兊隆了一个CCT结构域基因(SiCCT),该基因编码286个氨基酸,属于CMF亚家族成员,基于CCT域基因氨基酸序列的系统迚化分析,谷子与高粱、玉米亲缘关系较近。实时荧光定量PCR分析发现, SiCCT基因在‘黄毛谷’叶片中高表达,其次为幼穗和叶鞘;长日照、短日照处理SiCCT基因均表现24h昼夜节律性特点,短日照七叶期表达水平最高,八叶期(抽穗)及穗后表达迅速降低,长日照七叶至十叶期‘黄毛谷’处于营养生长期,SiCCT基因维持较高表达水平;无论高温低温,长日照条件下SiCCT基因在各叶期表达量整体高于短日照处理,长日照条件下低温处理SiCCT基因的相对表达量明显低于高温处理, SiCCT基因的总体表达量与‘黄毛谷’营养生长期存在正相关。总之SiCCT基因受光周期调控,同时也受温度调控,因而推测SiCCT基因参与了光周期途径和感温性途径,并通过二者互作调控谷子营养生长和生殖生长的全过程。     

玉米光周期敏感类Hd6基因的克隆和实时定量表达分析

水稻Hd6基因在调节水稻光周期敏感中起重要作用。本研究以热带玉米自交系CML288为材料, 利用同源基因克隆法结合3¢RACE技术克隆了与水稻Hd6基因同源的玉米类Hd6基因。该基因序列中999 bp的开放阅读框可编码332个氨基酸。BLAST分析发现, 该基因与玉米中编码蛋白激酶CK2的一个基因高度同源, 所推测的氨基酸序列包含2个CK2活性区域, 1个N末端区域, 1个ATP结合位点和1个丝氨酸/ 苏氨酸蛋白质激酶活性位点,与玉米、小麦、水稻和拟南芥的CK2氨基酸序列也有较高的同源性。建立了SYBR GREEN法实时荧光定量RT-PCR表达分析系统, 研究了不同光周期处理下类Hd6基因在光周期敏感自交系CML288茎尖和叶片中的表达。结果发现, 该基因在茎尖和叶片中均有表达。在短日条件下, 该基因在6~8叶期茎尖中的表达量存在明显差异, 在光周期敏感的7叶期出现表达高峰, 在叶片中的表达量均低于茎尖。在长日条件下, 该基因在茎尖中6叶期表达量较低, 在光周期敏感的9叶期在叶片中高量表达。由此可推测, 该基因与玉米光周期敏感密切相关, 可能在光周期敏感调节过程中发挥一定的作用。     

温度变化对河套灌区玉米生长发育及产量结构的影响

为了研究在其他环境条件基本一致的前提下,温度对玉米生长发育的作用,笔者通过连续3年在河套灌区进行的玉米分期播种试验,分析了温度变化对玉米生长发育、产量构成的影响。结果表明：（1）出苗至各发育期的累积积温对玉米单株干物质总重起决定性作用,积温越高,单株地上干物质重越大;（2）出苗至各发育期的累积积温和叶面积指数LAI、植株高度之间存在良好的二项式回归关系,随着积温的升高,叶面积指数、植株高度先增加,待植株停止生长直至收获,叶面积指数和植株高度慢慢下降;（3）拔节期的积温与百粒重呈极显著正相关;秃尖长与各发育期的积温均呈负相关,七叶期、抽雄期及成熟期积温与秃尖长呈负相关显著;乳熟期积温与棒重呈显著负相关;（4）播种—拔节—抽雄期的积温与百粒重呈显著正相关;（5）播种—七叶、播种—拔节期的积温越高,越有利于玉米的雌雄穗发育,秃尖长越短。     

“独秆”栽培模式下全程氮肥在分蘖中后期施用对旱直播水稻产量和品质的影响

稻麦两熟地区,旱直播水稻生产受前茬小麦收获、全量麦秸秆还田及耕整地质量不高等因素的影响,常采用迟播期、大播量、高基本苗和主茎成穗为主的“独秆”栽培模式,而配套该模式直播稻优质丰产的氮肥管理技术尚缺乏系统的研究。以优质食味粳稻南粳9108为材料,采用机械旱直播方式,基本苗为380×10⁴ hm^-2,设置不同叶龄期(六、七、八、九和十叶龄期)氮肥追施处理及氮肥追施用量(纯氮180 kg hm^-2和225 kg hm^-2)处理,以基本苗380×10⁴ hm^-2和300×10⁴ hm^-2的旱直播精确定量氮肥管理(纯氮270 kg hm^-2,基肥︰分蘖肥︰穗肥=3.5︰3.5︰3.0)为对照,系统比较研究“独秆”栽培模式下,全程氮肥在分蘖中后期施用对旱直播水稻产量和品质的影响。结果表明,随追施叶龄的延后,水稻产量呈先增后降趋势,八叶期追施氮肥水稻产量显著高于其他处理,且追施量增加,水稻产量进一步提高。与2组对照相比,在纯氮180 kg hm^-2,氮肥减量33.3%情况下,不施氮素基肥配合八叶期一次性追施氮肥,可显著提高水稻产量5.10%和8.65%;在纯氮225 kg hm^-2,氮肥减量16.7%情况下,不施氮素基肥配合八叶期及7 d后二次追肥可显著提高水稻产量7.46%和11.09%。不施氮素基肥配合八叶期追施氮肥水稻产量提高的原因是,保障较大穗型的基础上增加有效穗数,显著提高群体颖花量,同时保持较高水平的结实率和千粒重。随追肥叶龄延后,水稻整精米率呈增加趋势,垩白度呈增大趋势,蛋白质含量增加,直链淀粉含量下降,食味值呈降低趋势。与2组对照相比,不施氮素基肥配合八叶期追施氮肥的水稻,加工品质提高,整精米率提高0.67%~2.23%;外观品质变好,垩白度降低3.6%~14.5%;营养品质提升,蛋白质含量增加3.03%~14.08%;蒸煮食味品质呈变优趋势,直链淀粉含量下降4.23%~10.95%;食味值无显著差异。综上所述,“独秆”栽培模式下基肥不施氮肥配合全程氮肥在分蘖中后期适宜叶龄施用可实现稻麦两熟地区旱直播稻迟播期、大播量和高基本苗生产方式的提质增产生产。     

烯效唑浸种对玉米苗期形态的调控效应

研究了烯效唑浸种对玉米苗期形态特征的影响。结果表明：烯效唑对叶片和叶鞘的伸长生长有明显的抑制作用,且抑制效应随浓度的增大而增强;烯效唑处理的植株粗壮,叶片厚度、叶宽和茎基宽增加,根数增多,根长显著高于对照,根干重增加,根冠比和苗粗壮度提高,表现出显著的壮苗长相,浓度间以40mg.kg-1效果最好。     

The frost tolerance of Miscanthus at the juvenile stage: Differences between clones are influenced by leaf-stage and acclimation

Miscanthus, a perennial, C₄ grass, has numerous advantages for biomass production, notably its high yield per hectare and low input requirements. However, establishment of this crop may be affected in Europe by frost damage when stem emergence occurs early in the year. The principal aim of this study was to quantify the impact of frost on young miscanthus shoots at different leaf-stages, and to characterise inter-species variations in frost tolerance. Four clones belonging to two species were tested at three leaf stages in a climate-controlled chamber simulating acclimation conditions and frost treatments. Frost tolerance was scored using a 0-6 visual assessment scale and analysed with nonparametric tests.We were thus able to show that more developed plants (6 or 7-leaf stage) were less frost tolerant than those at the 3 or 5-leaf stage. Plants at the 6 or 7-leaf stage also displayed differences in tolerance between clones. The leaf-stage of the plant is linked to apex height, and this appeared to play a role in frost tolerance. M. sinensis displayed variable frost tolerance (tolerance score of between 3.6 and 4.9), although the three clones observed were always more frost tolerant than M. x giganteus (with a score of 3). Moreover, the differences in frost tolerance were negatively correlated (r = −0.94) with the mean leaf surface area of clones at the time of frost exposure. Finally, we observed that acclimation at 12 °C under strong light intensity (600 μmol m⁻² s⁻¹) enabled an increase in the tolerance of young shoots in all the clones tested.     

基于多效唑和微喷灌量的麦茬复播谷子品质及矮化效应研究

为有效提升麦茬复播谷子品质及防倒技术，2017—2019年在山西临汾采用裂区、随机区组方法分别开展了多效唑(PP₃₃₃)不同叶龄期的不同喷施浓度、不同生育期微喷灌量对麦茬复播谷子品质及矮化的影响研究。结果表明，不同叶龄期喷施不同浓度PP₃₃₃、不同生育期微喷灌量对麦茬复播谷子蛋白质及其3类氨基酸、脂肪、淀粉、纤维品质性状的影响均存在极显著差异(P<0.01)。其中PP₃₃₃在8叶期以1.2%浓度喷施可显著提高蛋白质含量、8种必需氨基酸、4种半必需氨基酸、3种非必需氨基酸平均含量；除色氨酸性状外，蛋白质及其他14种氨基酸含量在0.8%～1.2%浓度范围喷施PP₃₃₃均优于清水喷施(对照)；4叶期以1.0%、0.8%浓度喷施PP₃₃₃分别有利于脂肪、淀粉含量的提高。随微喷灌水量的增加蛋白质含量及其8种必需氨基酸、4种半必需氨基酸、3种非必需氨基酸平均含量基本呈现下降趋势，除半胱氨酸、色氨酸性状外，蛋白质、3类氨基酸平均含量及其13种氨基酸含量、脂肪含量均以生育期微喷灌量0.0...     

Evaluation of chilling sensitivity in different rice varieties. Relationship between screening procedures applied during germination and vegetative growth

Summary Rice varieties were screened for chilling tolerance during germination and vegetative growth using different techniques. The effects of temperature during germination were investigated from 10 to 25°C. The screening was most effective at 10°C. Time of data collection has to be considered in order to discriminate slow germinating from chilling sensitive varieties. Chilling survival tests (10°C) applied at the 2-leaf stage revealed that different chilling durations brought complementary results: the longer treatments allowed to identify the most tolerant varieties, while shorter treatments allowed to distinguish intermediate from most sensitive rices. Results of chilling tests applied at the 2- and the 8-leaf stages showed a high correlation. Low-temperature electrolyte leakage and low-temperature fluorescence were also highly correlated to each other and to survival tests applied at the same development stage. By contrast, weak correlations were observed between low-temperature germination and plantlet chilling survival. It is concluded that low-temperature electrolyte leakage and low-temperature fluorescence are good indicators of chilling tolerance during the vegetative growth. The possibility to use a chilling screening procedure applied at this stage in order to predict the chilling tolerance at other development stages is discussed.     

施氮时期对夏玉米碳氮运转及氮肥利用的影响

以提高夏玉米氮肥利用率、减少氮肥污染为着眼点,研究了不同施氮时期(三叶期施氮、大喇叭口期施氮、三叶期施氮结合大喇叭口期展追氮)对夏玉米植株碳氮运转及氮肥利用率的影响.结果表明,与不施氮相比,施氮降低了茎鞘、叶片等营养器官花前贮藏物质运转量和运转率以及总运转量和运转率,减弱了玉米各营养器官花前贮藏物质向籽粒的再运转能力.施氮降低了植株花前贮藏氮素总运转量和运转率,提高了籽粒全氮含量.三叶期施氮结合大喇叭口期追氮处理下夏玉米的氮肥利用率最高,较三叶期施氮和大喇叭口期施氮分别提高了21.8个百分点和22.8个百分点,较好的提高了夏玉米当季氮肥利用率,能够有效地降低因氮素损失而造成的农田污染.     

NaCl胁迫对3种鹅观草幼苗耐盐性研究

摘要：【研究目的】探讨随着盐分浓度的递增对鹅观草幼苗生物学指标的影响规律,为今后鹅观草属植物耐盐育种提供科学依据并为解决大西北草原盐碱化这一问题提供优良牧草资源;【方法】以三种鹅观草为供试材料,利用不同浓度NaCl溶液对其进行胁迫处理7d,测定它们的株高、根长、叶长、叶宽、地上部分鲜重及干重、地下部分鲜重及干重等苗期生物学指标;【结果】试验研究表明：低盐浓度对三种鹅观草幼苗生物学指标影响较小;随着盐浓度高的增大,三种鹅观草各项指标均受到严重抑制,且达到极显著差异（P<0.01）;【结论】综合分析各项生物学指标,认为三种鹅观草幼苗耐盐敏感性：偏穗鹅观草最耐盐,大芒鹅观草最敏盐,肃草介于二者之间。