大豆疫霉菌侵染对大豆木质素含量及合成关键基因表达的影响

为探究大豆木质素含量及合成关键基因在与大豆疫霉菌互作过程中的变化趋势及相关性,利用大豆疫霉菌株P6497接种大豆品种Williams,分别于6,8,10和15 d分析了根部组织木质素含量及合成相关基因的表达。结果表明:根组织中木质素含量在疫霉菌侵染过程中积累速度显著增加;对木质素合成过程中9个合成关键基因表达模式分析表明,PAL、C4H和F5H表达水平在所选4个时间点均显著高于未接种对照;CCo AOMT在接种后第8,10和15天3个时间点的表达水平显著高于对照;4CL的表达在接种后第10和15天时比对照上调超过100倍;CAD和CCR表达水平分别在接种后8和10 d与对照存在显著差异;C3H和COMT的表达量在处理组和对照组中差异不显著。在接种样品中,C4H、4CL和CCR基因表达与木质素含量变化模式呈显著正相关。以上结果表明:大豆根部木质素积累受疫霉侵染诱导,暗示木质素参与大豆与疫霉互作过程,同时根据试验结果推测C4H、4CL和CCR是诱导木质素含量提高的关键基因。     

不同生育时期大豆异黄酮合成相关酶基因表达的分析

通过Real-time PCR分析了不同生育时期7个大豆异黄酮合成相关酶基因(PAL,C4H,4CL,CHS,CHI,IFS和F3H)的相对表达情况.并利用高效液相色谱法测定了籽粒发育过程中豆荚(含籽粒)中异黄酮及其组分的含量,同时利用SAS8.2分析了F5∶11重组自交系群体(RILs)豆荚中异黄酮含量与部分基因相对表达量间的相关性.结果表明:从营养生长进入生殖生长阶段,部分基因(PAL,CHI,IFS和F3H)的相对表达量普遍有显著提高;PAL,C4H,CHS和IFS基因在叶片中的相对表达量高峰出现在R1期,大部分基因在2个品种豆荚中相对表达量差异显著的时期为R6期.在R6期,豆荚中PAL基因的相对表达量与染料木素(GT)和总异黄酮含量(TI)呈显著正相关.CHS基因的相对表达量与大豆黄素(DZ)、染料木素(GT)和总异黄酮含量(TI)呈显著正相关,但是与黄豆黄素(GC)呈显著负相关,IFS基因的相对表达量与大豆黄素(DZ)含量呈显著正相关;F3H基因的相对表达量与所有异黄酮成分均呈显著负相关.研究明确了相应基因的表达情况,对于理解异黄酮含量变异的遗传机制具有重要意义.     

高油酸甘蓝型油菜油酸积累动态

为了解高油酸甘蓝型油菜突变种质的特点,分析了两组材料营养器官和生殖器官中油酸积累的动态变化特点。结果表明：营养器官油酸相对含量从高到低排序为根、茎、叶。不同生育期营养器官油酸含量变化表现为：根中,成熟期高,其次是苗期,然后是越冬期、蕾薹期、返青期,花期最低;茎中,成熟期最高,其次是返青期,花期较少,苗期、越冬期和蕾薹期最少;叶中,蕾薹期最高,花期次之,苗期、越冬期和返青期最少。油菜开花2周内,角果中油酸积累以果皮为主,第3周起则转为以种子为主。果皮中油酸相对含量在开花后3周达到最大值。油菜营养器官中的油酸与成熟种子中的油酸相对含量均呈显著正相关（r=0.81*）。除花期外,各生育期营养器官与生殖器官中的油酸相对含量呈极显著正相关(r=0.92**)。表型结果说明供试品系的油酸调控基因是组成型表达的,育种上可通过检测营养器官油酸含量来预测和筛选种子高油酸含量的材料。     

甘蓝型与芥菜型油菜种间杂交后代DH系抗旱性评价

为评价和利用种间杂交的抗旱新种质,以24份甘芥(甘蓝型油菜和芥菜型油菜)种间杂交后代DH株系为材料,在全生育期降水量约60mm的情况下,设置正常灌水、苗期干旱胁迫、薹花期干旱胁迫、角果生长期干旱胁迫4个处理,考察产量及与产量相关的4个农艺性状和5个品质性状,应用抗旱指数法、灰色关联度综合分析法结合聚类分析,筛选优异的抗旱种质资源。结果表明,多数甘芥杂交后代材料抗旱性均高于常规甘蓝型品种,其中角果生长期、苗期更显著,共获得10份抗旱性较强的材料,其中2份在全生育期抗旱性均较强。3个时期抗旱性相关分析表明,苗期和薹花期抗旱性显著相关,而角果生长期和苗期、薹花期的相关性不显著。在苗期、薹花期、角果生长期的任一时期发生干旱均能严重影响油菜地上部鲜重、株高、芥酸及油酸含量,同时薹花期发生干旱对产量影响最大,其次为苗期。植株在苗期、薹花期、角果生长期的抗旱性与地上部鲜重呈极显著正相关,薹花期抗旱性与株高呈极显著正相关。     

油菜和甘芥杂交后代薹花期耐旱性鉴定

为筛选远缘杂交后代中的抗旱材料,连续4年于生殖生长关键时期（薹花期）,设正常灌水及干旱胁迫处理,考察包括甘蓝型油菜、芥菜型油菜及甘芥杂交后代共计43份材料成熟期产量及12个产量相关性状,采用经典抗旱指数法结合连锁聚类分析,筛选优异抗旱资源,并分析干旱对产量相关因子,尤其是产量组成因子的影响,筛选关键的抗旱性鉴定指标。结果表明,3个产量构成因子中,角果数对薹花期干旱最敏感,千粒重及每角粒数变化不大,干旱使得一次分枝数、侧枝角果数显著减少,导致总角果数下降,成为影响产量下降的主要原因,相关分析表明,干旱条件下相对总角果数、相对侧枝角果数、相对株高与抗旱指数呈显著正相关,相对侧枝角果数、相对总角果数可作为油菜薹花期抗旱性筛选指标,相对一次分枝数、相对株高也可作为初筛指标;同一材料在不同程度干旱胁迫下,其抗旱性表现有差别,4年共筛选出17份抗旱材料,抗旱性比较稳定的有3份,其中1份甘芥杂交后代材料抗旱性稳定且干旱条件下产量较高。     

直播冬油菜钙、镁、硫养分吸收规律

在直播密度为10万株/hm2的甘蓝型油菜华双5号田间定期取样,测定各器官钙、镁、硫的含量,同时计算养分积累量,研究大田直播冬油菜三元素吸收和分配的时空特征。结果表明,油菜活体的钙、镁含量在苗期最高,其后随植株的生长逐渐下降,活体硫含量先增加后降低,在蕾薹期达最大值。根、茎的钙含量随植株生长缓慢降低,镁含量在0~100d（苗期）大幅下降,100~150d（苗后期至蕾薹期）较稳定,150d（蕾薹期）后缓慢下降,硫含量先升高后降低,均在蕾薹期达最大值。绿叶、落叶的钙含量在出苗至花期较稳定,花期后迅速增加,镁含量在花期前缓慢下降,花期后快速增加,硫含量在苗期较稳定,蕾薹期后迅速增加。油菜三元素的总积累量均在角果期达到最大值,分别为247.0、35.8和138.8kg/hm2,而后均有不同程度的下降。根、茎、绿叶的各中量元素积累量均呈先升后降的变化,各养分在根、茎、绿叶中积累达最大值的时期分别为花期、角果期、蕾薹期,三元素规律一致。落叶钙、镁、硫的积累量在收获时达最大值,分别为107.4、9.7、28.0kg/hm2。每生产100kg籽粒钙、镁、硫的最大需求量分别为5.8、0.9、3.2kg。钙、镁、硫各元素苗期主要分配在绿叶中,成熟期则分别主要分配在落叶、籽粒、角壳中。     

甘蓝型油菜（Brassica napus L.）RIL群体抗倒伏及其相关性状的QTL分析

油菜倒伏严重影响了油菜的产量和品质,为了定位甘蓝型油菜（Brassica napus L.）与抗倒伏性状相关的QTL,用抗倒伏品系浙平1号和易倒伏品系高芥1号组合重组自交系（RIL）家系为材料,通过两年两点试验,对该RIL群体的F2:6和F2:7家系抗压力性状进行了QTL分析,并应用一年两点数据对该群体F2:6家系结角层性状进行了QTL分析。结果表明,在4个试验中共检测到11个家系抗压力QTL,可解释4.41%～52.64%的表型变异,LOD值范围是2.68～26.58。其中qRP16-1可以在3个不同的试验中（南京-2012、溧水-2012和南京-2013）重复检测到,qRP1、qRP4和qRP8-1同时在2个不同的试验中（溧水-2012和溧水-2013）重复检测到。qRP2-1、qRP2-2、qRP8-2、qRP8-3、qRP16-2、qRP3和qRP8-4等7个QTL只能在特定的试验中检测到。同一地点不同年份间家系抗压力性状QTL相对同一年份不同地点间易被重复检测到。在2个试验中共检测到2个结角层厚度QTL,位于第15连锁群的qTPL15在2个试验中重复检测到。     

不同渍水处理对油菜产量及生理特性的影响

采用盆栽试验,在油菜苗期、花期、抽薹期、角果成熟期分别设3 d、5 d和7 d 3个渍水处理,研究渍水对油菜光合作用、生理特性、产量及含油量的影响,结果表明：花期、角果成熟期油菜净光合速率随渍水时间增加而明显下降,苗期、抽薹期下降不明显;随渍水时间的延长,油菜不同生育期MDA、SOD的含量均增加;在4个生育期处理中,油菜单株产量均有下降,尤以花期渍害对油菜产量影响最大,其次为成熟期、蕾薹期、苗期。     

不同炭硅处理对水稻抗倒伏特性和产量的影响

以越光品种为试验材料,研究了生物炭与硅肥配施对水稻抗倒伏特性、茎秆强度、化学物质含量、酶活性的影响及相互关系。结果表明,花生壳生物炭与硅肥配施显著降低了水稻节长,增加了茎粗,进而降低了水稻的倒伏指数和倒伏面积率,并提高了茎秆中的淀粉、木质素和纤维素含量及木质素关键酶活性。其中,7.5 t/hm²生物炭与45 kg/hm²硅肥基施、叶面喷施0.02%硅肥的处理表现最优,该处理显著增强了越光的抗倒伏性,第1、第2和第3节的倒伏指数分别比对照下降36.42%、30.19%和26.83%,并实现了增产。相关分析表明,水稻的倒伏指数、倒伏面积率与茎秆强度呈极显著负相关;茎秆中淀粉、纤维素和木质素含量与茎秆强度呈显著或极显著正相关,与倒伏指数和倒伏面积率呈显著或极显著负相关;木质素含量与PAL、TAL、4CL和CAD等酶的活性呈显著正相关。研究结果可为优质水稻越光的抗倒伏栽培提供科学依据和技术支持。     

GAPC和AT2G36580在油菜不同组织器官中的表达差异及其与雄性不育的关系

基于油菜纯合双显性雄性核不育恢复系的芯片表达谱分析结果,本文选择与糖代谢途径相关的两个基因GAPC和AT2G36580,采用荧光定量PCR方法对其在根、茎、叶、花、雌蕊、雄蕊、角果中的表达模式进行分析。结果表明,GAPC和AT2G36580在根、茎、叶、花和角果中均有表达,其中在根中表达量最高,花中表达量最低;GAPC在不育株花蕾发育的减数分裂至单核期被显著抑制,三核期表达量上升,而在可育株花蕾减数分裂至单核期表达量较高,四分体至单核期表达量最高(是减数分裂期的5.06倍),三核期表达量下降;AT2G36580在不育株花蕾发育中一直被抑制,但在可育株花蕾减数分裂至单核期表达量较高,四分体至单核期表达量最高（是减数分裂期的1.69倍）,三核期表达量显著下降。进一步对雌雄蕊中的表达量进行分析表明,这两个基因均在可育植株雄蕊中表达量高,分别是不育株雌蕊（参照）的9.11倍和4.47倍,在雌蕊中表达量比参照显著低;与参照比,在不育株雌雄蕊中表达被显著抑制。初步结果表明GAPC和AT2G36580在油菜恢复系J10中具有相似的表达模式,可能是通过影响雄蕊发育过程中的糖代谢而参与花蕾发育的调控,与不育有密切关系。     

Relationship between stem characteristics and lodging resistance of Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum)

ABSTRACT

Stem lodging can limit the grain yield of Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum), and creates difficulties in harvesting. A 2-year study was conducted to study the relationships between stem characteristics and lodging resistance in Tartary buckwheat. Six Tartary buckwheat cultivars with three stem types (short-stemmed XQ1 and CQ1; mid-length stemmed YQ1 and QK3; and tall-stemmed DAB and DN1) were used. The stem characteristics differed significantly among the three stem types. Mid-length stems had the thickest stem wall, the greatest numbers of large and small vascular bundles, and the lowest stem diameter/stem wall thickness ratio among the three stem types. Mid-length stems had the highest stem breaking strength (SBS) and stem puncture strength (SPS) among the three types of stem. The lignin content was significantly higher in mid-length stems than in tall and short stems. The activities of phenylalanine ammonia-lyase (PAL), tyrosine ammonia-lyase (TAL), and cinnamyl alcohol dehydrogenase (CAD), but not 4-coumarate: CoA ligase (4CL), differed significantly among the three stem types. In correlation analyses, SBS was significantly positively correlated with stem diameter, stem wall thickness, and the number of large and small vascular bundles, but significantly negatively correlated with stem diameter/stem wall thickness and lodging rate. The lignin content was significantly positively correlated with the activities of lignin-related enzymes and with SBS and SPS, and significantly negatively correlated with lodging rate. The present study provides preliminary insights into the relationship between stem traits and lodging resistance in Tartary buckwheat, laying a foundation for a further understanding of lodging resistance.     

Decomposition of (1–3,1–4)-β-Glucan and Expression of the (1–3,1–4) -β-Glucanase Gene in Rice Stems during Ripening

Abstract

To elucidate the possible participation of hemicellulose decomposition in lodging resistance, we studied the change of hemicellulose and cellulose content in the stems of rice during the ripening stage by methylation analysis and the expression of related genes by Northern blotting. In the rice stem in ripening stage, content of (1-3,1-4)-β-glucan, a component of hemicellulose, decreased markedly although the content of arabinoxylan, a major component of hemicellulose, and cellulose showed little change during the same growth period. On the other hand, expression of the Gns 1 gene, which may encode (1-3,1-4) -β-glucanase that catalyzes the degradation of (1-3,14) -β-glucan, increased sharply in the stem. The mechanism of decomposition of (1-3,1-4) -β-glucan in rice stem and the possible association with lodging resistance is discussed.     

甘蓝型油菜AnnBn1基因的克隆和表达分析

利用电子克隆和RT-PCR技术从甘蓝型油菜抗旱品系Q2中克隆了膜联蛋白(annexin)基因,命名为AnnBn1（GenBank登录号HM244482）,并对其进行了表达分析。AnnBn1的开放阅读框长度为954bp,编码317个氨基酸。序列分析显示,推测AnnBn1基因编码的氨基酸序列含有4个重复的结构域及钙离子结合位点,与拟南芥、番茄、棉花和玉米等物种的膜联蛋白具有较高的同源性。荧光定量PCR结果发现AnnBn1基因在Q2的根、茎、叶、芽等组织中均有表达,而且表达量基本相同。对3叶期幼苗进行10%PEG（聚乙二醇）溶液模拟干旱时发现,干旱胁迫后30h内,AnnBn1基因在茎、芽中的表达量升高了2～4倍,而在叶、根中显著升高了10倍以上。AnnBn1基因表达峰值也具有时空特点,干旱胁迫后20h茎和芽中表达量高,而在30h之后叶和根中表达量高。     

淮河下游露地越冬采种甜菜栽培技术的研究

淮河下游露地越冬采种甜菜最适播期是8月20日左右,移栽期在10月25日前,冬前壮苗根颈粗2.5～4.5cm。抽薹期母根根颈粗与产量存在着极显著正相关,抽薹前挖心或薹高8cm前打项,可创造丰产株型。始花期根外喷施磷钾肥、花期摘尖、辅助授粉,可提高产质量.     

甘蓝型油菜硫苷特性与其它生理指标的关系研究

为探寻甘蓝型油菜硫苷含量与其它生理指标的关系,对967H,967L,以及正交F1,反交F1植株的可溶性糖、蛋白质、叶绿素、脯氨酸等生理指标进行了分析。结果表明,从苗期到成熟期,无论高硫苷材料还是低硫苷材料,这些生理指标的变化规律都是先升高后降低,并且可溶性糖含量的峰值在抽薹期,而其它3个指标的峰值均在开花期;但是在不同的生育时期,高硫苷材料的可溶性糖、蛋白质、脯氨酸和叶绿素含量均高于低硫苷材料。     

甘蓝型油菜矮秆新种质LSW2018矮缩性状遗传规律研究

甘蓝型油菜LSW2018苗期具有典型的"矮缩"性状,植株矮秆,茎秆粗壮,抗倒性极强,是理想的矮秆种质资源,适宜机械化作业,具有重要的利用价值.为挖掘LSW2018的育种优势,研究其"矮缩"性状的遗传规律,选用119份正常高秆甘蓝型油菜品种(系)、12份白菜型油菜品种(系)、6份芥菜型油菜品种(系)与LSW2018(P1...     

玉米BURP家族基因的鉴定和分析

利用玉米基因组数据库,通过生物信息学手段鉴定玉米BURP家族基因的全序列、定位和编码蛋白,通过序列比对进行进化和分类分析,利用玉米高通量芯片表达数据进行组织表达谱分析。结果表明,玉米基因组中含有10个BURP家族基因,分布于玉米的5条染色体上,该10个基因通过选择性剪切编码14个BURP蛋白。启动子分析表明,大部分BURP家族基因的启动子区均含有逆境应答及花粉和种子发育顺式作用元件。各个发育阶段中,多数成员在生殖器官及营养器官中均有较高的表达量,只有ZmBURP3仅在营养器官根、茎、叶中高表达,ZmBURP2仅在生殖器官雄蕊和花粉中高量表达。实时荧光定量PCR结果表明,ZmBURP3、ZmBURP4基因受PEG和NaCl胁迫处理诱导不同程度上调表达。     

不同春生叶龄期追氮对冬小麦产量形成和抗倒性能的影响

为明确兼顾冬小麦高产和抗倒伏的春季最佳追氮时期,设置品种、追氮期二因素裂区试验,其中,2015-2016年以山农16（SN16）和石新828（SX828）2个品种为主区,2016-2017年以藁优2018（GY2018）、科农2009（KN2009）和石4366（SH4366）3个品种为主区,两年均以春3、4、5、6叶伸出时分别追施总施N量240 kg·hm^-2中的50%氮肥（分别用N3～N6表示）为副区。在关键生育时期调查群体总茎数,成熟期调查茎秆抗倒伏相关性状及产量构成因素。结果表明,拔节至孕穗期一般以N3或N4处理总茎数最多,开花至成熟期一般以N4处理的穗数最多,N5处理的成穗率最高;孕穗期至开花后24 d,N4处理的叶面积指数（LAI）最大,N6处理的最小;大部分品种以N4处理的株高最高,不同叶龄期追氮处理的重心高度则因品种而异;N4处理小麦基部第2节间最长,节间充实度和机械强度最小,N3和N4处理的抗倒指数最低。抗倒指数和机械强度与株高、重心高度、节间长度均呈极显著负相关,与节间直径、茎壁厚度和充实度均呈极显著正相关。不同叶龄期追氮对每公顷穗数和穗粒数的影响较小,大部分小麦品种以N4处理的穗数最多,且施氮处理间的差异一般不显著。石新828和藁优2018各施氮处理千粒重的差异不显著,另外3个品种N4处理的千粒重高于其他处理。5个品种中除藁优2018以N5处理的籽粒产量最高外,其他品种均以N4处理的籽粒产量最高,且均与N5处理的差异不显著。综合来看,春4叶期追氮产量性状最优而倒伏风险最大;春5叶期追氮的籽粒产量与春4叶期追氮的差异不显著,但其抗倒能力显著提高,可以兼顾高产和抗倒伏,因此,春5叶期为河北平原春季最佳追氮时期。在灌水条件常成为限制因素的该地区小麦生产中,春4叶至春5叶期根据水源情况灌水和随水追施氮肥,都是比较适宜的。