谷子抗旱性鉴定研究进展

干旱是制约粮食生产主要因素,谷子(Setaria italica)是抗旱性作物,但受旱后生长、生理和生产均受影响。文章综述谷子抗旱性鉴定研究进展,从谷子抗旱性鉴定时期及方法、干旱胁迫对谷子形态、生理、生化特性影响、化学制剂对提高谷子抗旱性作用三方面开展论述,介绍目前抗旱性鉴定研究现状,明确干旱胁迫下谷子形态、生理、生化方面变化趋势,分析该领域存在问题,为今后谷子抗旱性鉴定工作提供借鉴。     

不同谷子品种萌发期抗旱性综合评价

干旱胁迫作为世界性的生态问题,严重制约着我国农业生产的发展.谷子是我国北方重要的杂粮和抗旱作物,其抗旱性的鉴定和筛选对于谷子耐旱品种的培育及发展旱地农业具有重要意义.选取21份谷子材料,用20％PEG-6000模拟干旱胁迫,以相对发芽势、相对发芽率、相对胚根长、相对胚芽长、相对鲜质量及抗旱指数作为评价指标,利用隶属函数法对谷子种质萌发期的抗旱性进行综合评价.结果表明,在干旱胁迫下,谷子的发芽势、发芽率、胚根长、胚芽长、鲜质量及萌发指数均呈下降趋势,且在各品种间存在较大差异.通过综合评价得出,承谷9、12-1024、黄旗皇、三白、17-M941和17-788品种的萌发期抗旱性较强,17-M922、金镶玉、宽九、豫谷18和18-M461品种的萌发期抗旱性较弱.     

谷子硒结合蛋白基因及其与抗旱性的关系

[目的]土壤与肥料中的硒元素进入植物体后,与植物中的蛋白质和活性有机成分结合成为植物有机硒,即植物硒结合蛋白。本研究以硒结合蛋白结构和功能为基础,探索其与谷子抗旱的关系。[方法]以谷子耐旱品种勾勾母鸡咀(GG)和干旱敏感品种晋汾16(JF16)为试材,以转录组中硒结合蛋白基因家族中10个基因为对象,利用生物信息学分析其基因组基本信息、基因间亲缘关系及启动子顺式元件,并对Seita.4G100300基因进行表达水平分析。[结果]发现谷子硒结合蛋白基因家族中基因启动子上游1 500bp的调控元件具有响应胁迫的多种功能(ABA、Ethylene、GA、MeJA、Light、MYB、SA、热和低温等);经过干旱处理,Seita.4G100300基因在GG和JF16中表达水平均增加,且其在耐干旱品种GG中表达水平的增幅显著大于干旱敏感品种JF16。[结论]谷子硒结合蛋白基因家族在氨基酸序列和表达模式方面具有较为丰富的多样性。本研究有助于我们理解硒结合蛋白的结构和功能,为进一步研究硒结合蛋白与植物抗逆性关系提供理论依据。     

谷子（粟）杂种F_2抗旱性遗传分析

通过对８个杂交组合的分析，证明谷子的抗旱性（反复干旱存活率）在Ｆ２变异很大，遗传变异系数平均为９．３８％。变异呈连续性变化，分布曲线一般为向左偏移的高原状峰。基因效应以加性效应为主，也有一定的显性作用。抗旱性的遗传力较低，但是已超亲遗传十分明显，这对抗旱性的选择比较有利。     

谷子扩展蛋白与品种抗旱性关系的研究

[目的]扩展蛋白是植物细胞壁的重要组成部分,普遍存在于植物中,除了具有增加细胞壁柔韧性的作用外,在植物的生长发育及抵御生物和非生物胁迫等方面都起着重要的作用。为发掘谷子抗旱基因。[方法]本文采用生物信息学手段结合表达验证,分析了谷子扩展蛋白基因家族中的16个成员。[结果]发现它们分属于EXPA、EXPB、EXPLA和EXPLB 4个亚家族;对谷子扩展蛋白基因进行启动子分析,发现了与干旱胁迫相关的响应元件,包括干旱响应MYB结合位点MBS、脱落酸响应元件ABRE等;通过对两个谷子品种勾勾母鸡咀(GG,耐干旱品种)和晋汾16(JF16,干旱敏感品种)扩展蛋白基因表达的分析比较,发现干旱胁迫下不同谷子品种中同一基因的表达水平存在显著差异。[结论]结合亲缘关系图及启动子顺式调控元件的预测结果,并未发现基因亲缘关系与扩展蛋白基因表达间的规律;也未发现胁迫相关的调控元件与扩展蛋白表达之间的关联,初步了解了扩展蛋白基因与谷子抗旱的关系,为发掘谷子抗旱基因提供基础。     

山西省谷子品种资源的抗旱性和丰产性研究

采用苗期反复干旱法,对山西省的3761份谷子品种资源进行了抗旱性鉴定,筛选出高抗品种(一级和二级)500余份。采用田间抗旱鉴定和多年多点鉴定的方法对所选抗旱材料进行了抗旱性、丰产性和适应性鉴定,筛选出丰产性好的抗旱种质58份,丰产、抗旱品种3份。这对促进山西省谷子的生产和抗旱育种都具有重要意义。     

我国谷子新育品种资源研究进展

本文总结了近年来我国谷子新品种种质资源的发展特点,并就存在的问题,提出了自己的看法,以期对我国谷子种质资源的发展有所帮助。     

谷子种质资源抗旱性的田间鉴定与评价

[目的]干旱一直是制约我国粮食生产的一个重要因素.筛选具有强抗旱的谷子种质,培育抗旱的谷子品种,已成为谷子育种的重要方向.[方法]采用谷子田间自然干旱胁迫法,以经济产量和生物产量为主要性状,用抗旱性指数(DTIg)作为抗旱性鉴定与评价指标,对国家种质库内的1 200份谷子种质的抗旱性进行鉴定与评价.[结果]鉴定出1级抗旱性极强种质116份、2级抗旱性强种质242份、3级抗旱性中等种质391份、4级抗旱性弱种质385份、5级抗旱性极弱种质66份,未结实材料15份.[结论]鉴定筛选出的抗旱性较强的谷子种质是谷子抗旱育种重要而珍贵的抗旱种质资源.     

张家口地区谷子主栽品种萌发期抗旱性评价

为鉴评张家口地区主栽常规谷子品种和杂交谷子品种的萌发期抗旱性,采用不同浓度(0、5%、10%、15%、20%和25%)的聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫,对8份主栽品种的发芽率、发芽势、发芽指数、芽长、芽重等指标进行了测定,结果表明:(1)在非PEG胁迫(CK)下,各品种的发芽特性不一致,常规谷子较杂交谷子的种子萌发期短;(2)低浓度PEG(5%)处理可在一定程度上提高部分谷子品种的发芽率和发芽势;之后随胁迫加剧,种子萌发受抑制程度也随之加剧,各项指标均呈显著下降趋势;(3)应用模糊数学隶属函数法对8份谷子品种的抗旱性进行综合评价,结果显示张杂谷5号抗旱性最强,小质小红谷和张杂谷10号次之,张杂谷3号抗旱性最差。     

复配浸种对干旱胁迫下谷子萌发及幼苗生长的影响

以晋谷21号为试材,以含水量为9%的土壤模拟干旱胁迫,通过对谷子发芽率、发芽势、株高及渗透调节物质、膜脂过氧化、活性氧和保护酶活性等指标进行测定分析,研究GA3、稀土和脯氨酸复配浸种后在干旱胁迫下谷子萌发及幼苗生理特性的影响。结果表明,混合药剂浸种处理能够缓解干旱胁迫对种子萌发的抑制,提高种子发芽率和发芽势;同时提高谷子脯氨酸和可溶性蛋白含量,降低渗透势,促进种子吸水;诱导抗氧化系统相关酶活性上升;抑制干旱胁迫下谷子幼苗叶片O2-.的产生速率和H2O2的积累,降低MDA含量。说明GA3、稀土以及脯氨酸复配浸种能够提高谷子叶片抗氧化能力,减轻干旱胁迫诱导的膜脂过氧化损伤并改善干旱胁迫下谷子幼苗的渗透调节,从而提高谷子幼苗对干旱胁迫的适应性。     

谷子NBS类型抗病基因同源序列的克隆与分析

以谷子(Setaria italica Beauv.)抗锈病植株十里香和感锈病植株豫谷1号为材料,利用抗病基因同源序列(RGA)技术克隆谷子核苷酸结合位点(NBS)类型RGA并进行分析.共获得了3个RGA,分别命名为RUS1-1、RUS1-2、RUS1-3(Resistance against Uromyces setariae-italicae,RUS),它们编码的蛋白质均含有NBS类型抗病基因编码蛋白的共有特征结构域P-loop和Kinase2α.BLASTX分析结果表明,3个RGA的编码蛋白与水稻中含有NB-ARC信号传导结构域的蛋白质、NBS-LRR类型抗病基因等的编码蛋白同源性为47％～66％.聚类分析结果表明,3个RGA属于NBS-LRR类型抗病基因,且与番茄NBS-LRR类型抗病基因12聚为一类.     

谷子分子标记与功能基因组研究进展

近年来,谷子生物技术发展迅速,特别是谷子SSR标记的开发、遗传图谱的构建、EST数据库建立、QTL定位等基础工作取得了较大的发展。即将完成的谷子基因组测序,也加速了谷子分子标记和功能基因组研究的进程,提升了研究水平。主要对谷子分子标记和功能基因组方面的研究进展进行了总结,提出谷子功能基因的标记定位与发掘,建立分子标记数据基础和高效外源基因转化平台的建立是未来谷子基因组研究的关键工作,并对谷子基因组的研究发展进行了展望。     

谷子抗锈病基因AFLP分子标记的筛选

[目的]筛选与谷子抗锈病相关的AFLP分子标记。[方法]以谷子抗锈病十里香和感锈病豫谷1号及其F2代分离群体为材料,利用AFLP技术筛选谷子抗锈病基因分子标记。[结果]在192对引物组合中,初步筛选到能够揭示抗感材料之间多态性的10对引物组合,检出率为5%。对10个抗病材料中特异条带进行回收及分析,比对结果表明,2个特异条带与玉米W22 pol基因和水稻的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶基因同源性分别为86%和92%;其他特异条带未发现同源的序列,可能为新基因。[结论]该研究为分子辅助育种及谷子抗锈基因克隆奠定了基础。     

谷子胡麻斑病菌分离及室内药剂筛选试验

谷子胡麻斑病是张家口地区新发生的病害,严重影响谷子的产量和品质。对该地区谷子胡麻斑病菌进行分离,结果表明该菌属于半知菌亚门丝孢纲离蠕孢属真菌。室内药剂筛选结果表明,抑制效果最好的是50%腐霉利可湿性粉剂,抑制率为100%;其次是75%百菌清悬浮剂800倍和15%三唑酮悬浮剂800倍处理,抑制率分别为82.8%和74.7%;抑制效果最差的是60%多菌灵可湿性粉剂。     

谷子超氧化物歧化酶基因家族生物信息学分析

超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）是重要的抗氧化酶,在生物体内广泛存在。以谷子基因数据库为搜索平台,利用生物信息学方法对谷子超氧化物歧化酶基因家族进行全基因组扫描和生物信息学分析。结果表明：谷子SOD基因家族包含8个基因,不均匀的分布在6条染色体上,8个基因的外显子数量为1~9个,蛋白质的氨基酸序列长度在56~334 aa之间。谷子中的8个SOD蛋白,有5个具有Cu-SOD基序,3个具有Mn-SOD基序。进化树分析表明,谷子SOD蛋白与水稻、高粱SOD蛋白序列具有较高的同源性。该研究结果可以为进一步了解谷子SOD基因家族和谷子抗氧化机制提供一定参考。     

木本植物抗旱性研究进展

从植物的形态结构、基础物质、活性氧代谢和内源激素等方面阐述了干旱影响木本植物的研究进展,并提出了该领域研究中存在的问题和以后的研究重点,为抗旱性木本植物应用于生产以及进一步深入地研究木本植物的抗旱性提供了理论依据。     

谷子显性恢复基因的AFLP分析

赤峰显性核不育谷子是在谷子中首次发现的核不育材料,该材料的育性受2对核显性基因互作控制,一对是显性核不育基因Msch,另一对是显性上位育性恢复基因Rf。两者共同存在时显性上位育性恢复基因Rf能抑制显性核不育基因Msch的表达,从而表现可育。利用已构建的不育基因Msch的上位育性恢复基因Rf的近等基因系(NILs)为材料,通过对300对AFLP引物组合进行筛选,找到了与显性上位育性恢复基因Rf紧密连锁的2个AFLP标记(E15/M52和E20/M41),与不育基因的遗传距离分别是7.0c M和12.7 c M,而且位于不育基因的同一侧,标记间相距5.7 c M。     

我国谷子育种与生产现状及发展方向

综述了我国谷子育种与生产现状,分析了存在的主要问题,提出了今后我国谷子育种的发展方向。