‘张杂谷3号’对PEG模拟干旱的生理响应

旨在研究杂交谷子品种‘张杂谷3号’对干旱的生理响应特征及其抗旱性强度,为拓展中国旱作区农业发展途径及杂交谷子在旱作农业生产体系中的推广提供支持。利用不同浓度PEG-6000溶液模拟干旱胁迫,比较了‘张杂谷3号’、亲本1、亲本2和常规种‘8311’共4种谷子幼苗叶片叶绿素、游离脯氨酸、丙二醛(MDA)和超氧化物歧化酶(SOD)等生理生化指标对不同程度模拟干旱的响应特征。不同浓度PEG渗透胁迫的模拟干旱导致4种谷子材料幼苗叶片的叶绿素含量均明显下降,‘张杂谷3号’降幅最小;不同胁迫处理下4种幼苗叶片的游离脯氨酸随胁迫程度急剧上升;不同胁迫下,4种材料幼苗叶片内的MDA含量均有不同程度的增加,其中‘张杂谷3号’增幅最小;4种幼苗的SOD活性随胁迫加剧呈上升趋势,20%和30%PEG胁迫下,SOD活性均快速上升,其中‘张杂谷3号’上升幅度最大。4种材料在干旱胁迫下的适应能力存在差异,‘张杂谷3号’的耐旱性最强,常规谷子‘8311’次之,亲本2最差。     

‘苏帅’苹果表观遗传变异分析

[目的]为探索杂交品种‘苏帅’表观优良性状遗传的生理机制。[方法]以杂交品种‘苏帅’和父本‘金冠’、母本‘印度’为材料, 通过分析 ‘苏帅’和‘金冠’、‘印度’等苹果品种的节间数、节间长度以及叶片内源激素、果实可溶性固形物、可滴定酸、叶绿素的含量; 采用石蜡切片法、扫描电镜等方法比较其叶片结构, 测定了叶片光合气体交换参数。[结果]结果表明, ‘金冠’和‘印度’的节间长度显著大于‘苏帅’苹果的节间长度,‘苏帅’苹果叶片叶绿素相对含量显著高于‘金冠’和‘印度’; 果实可溶性固形物含量与‘金冠’虽然没有显著性差异, 但可滴定酸的含量明显高于‘金冠’苹果; ‘苏帅’苹果内源激素脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)、吲哚－3－乙酸(IAA)、玉米素核苷(ZR)与‘金冠’和‘印度’相比均呈显著差异。‘苏帅’苹果叶片下表皮气孔长度大于‘印度’, 且差异极显著,但小于‘金冠’,气孔宽度显著宽于‘印度’,与‘金冠’苹果没有明显差异, ‘苏帅’苹果气孔密度极显著小于‘金冠’和‘印度’;‘金冠’和‘印度’栅栏细胞组织排列较紧密, 栅栏组织和海绵组织分界限明显,而‘苏帅’苹果的栅栏组织细胞排列相对杂乱,细胞大小也不一致, 与海绵组织界限不明显; ‘苏帅’苹果叶片、上下表皮、栅栏组织及海绵组织厚度显著高于‘金冠’和‘印度’,栅栏组织和海绵组织比值也显著高于‘金冠’和‘印度’。[结论] ‘苏帅’苹果与父母本相比表现出节间短、叶片变厚、光合作用增强等性状多样性, 为苹果生产提供了新品种,也为苹果新品种的培育提供了珍贵的种质资源。     

9个酿酒葡萄品种在‘贝达’砧上的抗旱性比较

为筛选新疆焉耆盆地葡萄产区抗旱性较强的酿酒葡萄砧穗组合,本研究以该地区3年生‘贝达’作砧木嫁接的9个酿酒葡萄品种为试材,通过田间自然干旱胁迫的方法对浇水后第0天、第5天、第10天、第15天、第20天的葡萄园土壤相对含水量及与抗旱性相关的6个生理指标进行测定,采用隶属函数法综合评价它们的抗旱性。结果表明,在自然干旱胁迫下,不同酿酒葡萄品种的水分生理特性、叶绿素相对含量、细胞膜伤害程度及渗透调节机制均有显著差异。9个酿酒葡萄品种的叶片相对含水量、SPAD整体呈下降趋势,可溶性糖含量、细胞膜相对透性、丙二醛含量、脯氨酸含量整体呈上升趋势。隶属函数法综合评价结果显示,抗旱性由强到弱的顺序为:‘美乐’‘威代尔’‘霞多丽’‘雷司令’‘赤霞珠’‘黑比诺’‘北玫’‘北红’‘烟七三’。综合分析认为,‘美乐’/‘贝达’、‘威代尔’/‘贝达’、‘霞多丽’/‘贝达’和‘雷司令’/‘贝达’的抗旱性较强,适合于焉耆盆地产区栽培应用。     

甘蔗‘桂热2号’和‘桂柳05136’成熟期转录组比较分析

‘桂热2号’和‘桂柳05136’分别属于晚熟和早熟的甘蔗高糖新品种。对这两个品种的叶片和茎秆组织混样进行转录组测序分析,比较基因表达差异性,筛选和克隆可能参与糖分合成的相关基因。采用相同时期的种间对比和不同时期的种内对比两种方式,设置4个对比组,着重以KEGG和GO数据库分析转录组总体以及在糖分合成相关领域的基因差异表达情况。结果发现与糖分合成相关的5种酶基因序列97条及功能未知的多个高表达基因,后续可以通过构建转基因甘蔗验证体系验证高表达基因的功能,完善糖分代谢的分子机制理论,开发高糖分子标记甚至是构建高表达转基因品种。     

PEG干旱胁迫对内蒙古自治区辣椒苗期生理指标影响

为了解内蒙古地方辣椒品种间抗旱性差异并选育抗旱辣椒品种,本研究以3个辣椒品种为试验材料,在生长期采用PEG-6000水培模式模拟辣椒苗期干旱胁迫,测定干旱胁迫后辣椒苗期地上部分和地下部分长势、叶片中叶绿素相对含量、渗透调节物含量以及抗氧化酶活性等,研究不同辣椒品种对干旱胁迫的生理响应及抗旱性。结果表明,PEG-6000不同浓度干旱胁迫对不同辣椒品种的各项生理生化指标影响存在差异,辣椒地下部分对干旱胁迫的敏感度高于地上部分,随着干旱胁迫的加剧叶绿素相对含量与对照相比均呈现不同程度下降趋势,脯氨酸和丙二醛含量则呈现上升趋势,不同抗氧化酶活性均随着干旱胁迫加剧而逐渐上升,但是这些指标在不同辣椒品种间也存在显著差异。由于通过单一指标分析抗旱性存在片面性,因此我们采用隶属函数值法综合分析3个辣椒品种的抗旱性,结果显示‘鹿椒十九号’抗旱性最强,其次是‘鹿椒一号’,最后是‘慧丰九号’。本研究通过干旱模拟试验筛选出‘鹿椒十九号’是抗旱性较强的辣椒品种,为后期内蒙古自治区抗旱辣椒的选育和种植提供参考。     

‘豫烟9号’和‘中烟100’苗期生物学特性及氮代谢差异研究

为进一步研究氮高效品种‘豫烟9号’和氮低效品种‘中烟100’品种特性差异,进行了苗期生物学特性及氮代谢差异研究。选用‘豫烟9号’和‘中烟100’基质漂浮培养幼苗进行了叶片、根系生物学调查;选用不同氮素浓度条件下的水培幼苗进行了氮代谢相关指标的测定。结果表明:幼苗期‘豫烟9号’和‘中烟100’烤烟品种生物学特性差异明显,主要表现在‘豫烟9号’总叶面积、干物质积累量、总根长、根表面积和根体积明显高于‘中烟100’。叶片硝酸还原酶活性明显高于叶脉,高氮条件下硝酸还原酶活性高于低氮条件;无论叶片或叶脉,氮营养液浓度高低,‘豫烟9号’硝酸还原酶活性均高于‘中烟100’。高氮条件下‘中烟100’叶片硝态氮含量高于叶脉,其他处理叶脉硝态氮含量均高于叶片。无论氮营养液浓度高低,‘豫烟9号’叶片氮含量和SPAD值均明显高于‘中烟100’。由此看来,‘豫烟9号’的物质合成和氮素同化积累能力均明显高于‘中烟100’。     

基于重测序的‘蒙冠1号’、‘蒙冠2号’全基因组遗传变异分析

为了研究不同文冠果品种之间的遗传变异,采用高通量重测序技术,对两个高产文冠果品种‘蒙冠1号’‘蒙冠2号’分别进行了全基因组测序,平均测序深度为93.35×和86.76×,覆盖率为99.96%,并与参考基因组比对,在两个品种中检测到了丰富的遗传变异,包括SNP和InDel。对存在遗传变异的基因进行GO富集,发现它们主要富集在细胞壁合成和胁迫响应。针对不同品种的差异,发现‘蒙冠1号’主要富集在细胞壁生物发生及生长发育通路,‘蒙冠2号’主要与胁迫响应和防御通路相关,推测这些基因的遗传变异是不同性状差异的原因。本研究结果一定程度上反映了文冠果两个品种之间在基因组水平的差异,为分子标记的开发提供了遗传基础,也为后续的分子育种及品种改良提供了理论指导和科学依据。     

‘杂选1号’苜蓿新品系抗旱性比较研究

为阐明‘杂选1号’苜蓿新品系的抗旱性,研究测定不同苜蓿品种的叶夹角、叶绿素相对含量（SPAD值）、细胞膜相对透性、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、脯氨酸含量及水分饱和亏(WSD)。采用聚类分析方法对不同苜蓿品种的抗旱性进行分析。研究结果表明,抗旱性从强到弱的顺序为：‘杂选1号’＞‘巨人’＞‘陇中’＞‘中兰1号’＞‘杜普梯’＞‘图牧’＞‘埃及’。     

菊芋营养器官解剖结构及其与抗旱性的关系

为了探讨菊芋适应干旱环境的解剖特征,分析菊芋植株营养器官解剖结构与抗旱性的关系,本研究采用石蜡切片和光学显微技术,对2个菊芋品种的根、地上茎、匍匐茎、叶的解剖结构进行了观察比较与参数测定。结果表明:‘青芋1号’与‘青芋2号’的根、地上茎、匍匐茎及叶的解剖结构均存在显著差异。与‘青芋2号’相比,‘青芋1号’根的表皮、皮层厚度分别显著减小35.21%、49.06%,内皮层、韧皮层厚度、韧皮部和木质部所占的比例分别是‘青芋2号’的1.23倍、1.33倍、1.34倍、1.57倍;‘青芋1号’地上茎和匍匐茎表皮的厚度分别是‘青芋2号’的1.18倍和1.38倍;在叶片的解剖结构上,‘青芋1号’的叶片厚度、上表皮、下表皮、栅栏组织厚度分别显著高于‘青芋2号’71.63μm、1.57μm、2.48μm、19.25μm。综合分析说明,‘青芋1号’通过根部表皮、皮层厚度的减小,内皮层、韧皮部的增厚及韧皮部和木质部所占比例的增加来响应干旱胁迫;通过地上茎和匍匐茎表皮厚度的增加,抵御水分流失;通过叶片、上表皮、下表皮的增厚及其内部栅栏组织的增多,利于水分的储存,从而适应干旱环境。本研究结果为菊芋抗旱性品种的鉴定提供解剖学依据。     

干旱区不同品种中华钙果光合特性比较研究

不同中华钙果品种在西北干旱区叶片形态及光合特性的研究可为该区域高产优质节水品种筛选提供理论依据。通过测定叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO₂浓度(Ci)等光合性能指标及形态,分析不同中华钙果品种的叶片形态特征与光合特征及其相关关系。结果表明：（1）不同中华钙果品种叶长和叶宽均存着较大差异,叶面积大小表现为‘农大5号’>‘农大7号’>‘农大6号’>‘生态晚熟种’>‘生态早熟种’;（2）‘农大7号’的净光合速率及蒸腾速率均最大,其净光合速率显著高于‘农大6号’和‘生态早熟种’,蒸腾速率均显著高于其他品种,5种中华钙果的气孔导度及胞间CO₂浓度均无显著性差异;（3）5种中华钙果净光合速率、蒸腾速率、气孔导度与叶面积之间存在正相关线性关系,胞间CO₂浓度与叶面积之间存在负相关线性关系;（4）5种中华钙果的光合速率与气孔导度、蒸腾速率、叶片蒸汽压亏缺、叶片温度呈极显著正相关,与胞间CO₂浓度呈极显著负相关。     

不同耐旱性紫花苜蓿干旱胁迫下生理响应和转录调控的差异研究

苜蓿是最重要的豆科牧草,常被种植在干旱/半干旱地区。为研究不同耐旱性紫花苜蓿应对干旱胁迫的调控机制,本研究以中科1号紫花苜蓿(Medicagosativa‘Zhongke1’)为试验材料,以三得利紫花苜蓿(M.sativa‘Sanditi’)为对照,采用自然干旱法进行处理,比较干旱胁迫对其生长性状、光合作用、叶绿素含量、叶片相对含水量、渗透调节物质和抗氧化酶活性等指标的影响,并使用转录组测序分析2个品种响应干旱基因的差异。结果表明,干旱胁迫显著降低了2个紫花苜蓿品种的株高、地上地下生物量、叶片相对含水量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和叶绿素含量;与三得利相比,干旱胁迫下中科1号紫花苜蓿丙二醛含量和电导率更低,渗透调节物质积累和活性氧清除能力更强。中科1号和三得利分别有5308个和8053个响应干旱的基因; GO功能注释分析发现,中科1号的346个干旱响应基因被显著富集在6个GO类别,而三得利的1683个干旱响应基因被显著富集在29个GO类别;此外,我们还筛选到19个在中科1号中表达量显著高于三得利的抗旱关键基因。本研究发现紫花苜蓿可能通过上调抗旱基因SUS、P5CS、...     

玉米‘郑58’与‘PH4CV’苗期干旱耐性比较分析

为合理利用现有玉米种质资源,培养干旱耐性玉米品系提供理论基础。通过对生长15天的‘郑58’和‘PH4CV’进行干旱、正常浇水和干旱后复水3种处理,观察其表型差异及测定与抗旱性相关的生理指标。结果显示,干旱条件下‘PH4CV’苗期叶温较低、离体叶片失水较快。干旱处理5天后,‘PH4CV’幼苗表现出较‘郑58’更为严重的萎蔫表型,其组织相对含水量较低,积累了较多的H2O2和丙二醛(MDA),具有更高的电解质渗出率。干旱处理后‘郑58’与‘PH4CV’根冠比均有所增加,而‘郑58’的增加幅度更大。综上所述,‘郑58’苗期干旱处理下各项生理生化指标均显著优于‘PH4CV’,干旱耐性相对较强。     

‘北林雄株1号’和‘北林雄株2号’叶片再生体系的建立

为了解决白杨杂种三倍体‘北林雄株1号’和‘北林雄株2号’无性繁殖困难问题,以白杨杂种三倍体‘北林雄株1号’和‘北林雄株2号’的半木质化嫩枝为材料,对外植体消毒方法以及不同激素组合对叶片诱导不定芽的效果进行研究。结果表明：（1） ‘北林雄株1号’和‘北林雄株2号’启动培养最佳的消毒处理方法为20%浓度的84消毒液处理20 min;（2）激素6-BA以及TDZ对‘北林雄株1号’叶片不定芽再生率以及再生系数的影响显著,NAA对叶片不定芽再生率影响不显著,对再生系数的影响极显著,筛选出‘北林雄株1号’叶片再生的适宜培养基为MS+ 0.2 mg/L 6-BA+ 0.1 mg/L NAA+ 0.005 mg/L TDZ;（3）激素6-BA、NAA以及ZT对‘北林雄株2号’叶片再生率和再生系数的影响均达到了显著水平,筛选出‘北林雄株2号’叶片再生的适宜培养基为MS+ 1.0 mg/L 6-BA+ 0.05 mg/L NAA+ 1.2 mg/L ZT。‘北林雄株1号’与‘北林雄株2号’高效叶片再生技术体系建立,为该品种的规模化无性繁殖以及后续的基因工程育种等研究提供了技术基础。     

‘细叶’芒(Miscanthus sinensis’Variegatus’)四倍体诱导与表型分析

本研究以观赏植物二倍体‘细叶’芒的幼穗为外植体诱导出愈伤组织,采用秋水仙素诱导处理获得其同源四倍体,分别通过流式细胞仪检测和根尖细胞染色体计数鉴定再生植株的倍性。进一步对四倍体‘细叶’芒的叶片气孔特征和植株表型特征分析,结果表明,与其二倍体亲本相比,四倍体叶片下表皮的气孔密度显著降低而气孔大小明显增大,四倍体植株的株高、分蘖和冠幅显著降低,但是叶片宽度比二倍体植株明显增加,而四倍体茎粗和叶长跟二倍体植株无明显差异。该研究获得的‘细叶’芒同源四倍体可为观赏植物新品种的培育提供新种质资源。     

‘硃砂2号’和‘NC297’在楚雄烟区的适应性分析

为应对云南楚雄烟区烤烟品种单一与适应性退化现象等问题,选定楚雄州永仁县猛虎乡为试验点,进行‘硃砂2号’和‘NC297’烤烟品种的适应性分析,以‘K326’为对照进行品种比较试验,调查分析不同烤烟品种的农艺性状、光合特性、病害发生情况、经济性状、化学成分等指标。结果表明,相比于‘K326’,‘NC297’的大田生育期延长2 d,‘硃砂2号’缩短3 d;农艺性状整体以‘硃砂2号’最优;‘硃砂2号’的光合指标较好,其净光合速率、气孔导度、蒸腾速率分别比‘K326’提高7.25μmol/(m²·s)、0.19 mol/(m²·s)、1.88 mmol/(m²·s);病害方面,‘硃砂2号’和‘NC297’的田间自然发病率均低于‘K326’;‘硃砂2号’的原烟颜色表现为特有的“硃砂色”,与‘K326’相比,‘硃砂2号’的油分充足、产值提高2473.5元/hm²、中上等烟比例提高1.7%,整体表现出最佳的原烟外观质量和经济性状;‘硃砂2号’、‘NC297’的化学成分协调性均优于‘K326’,其中整体以‘硃砂2号’...     

冬小麦抗旱生理特性的研究

试验结果表明，干旱胁迫下抗旱性不同的冬小麦品种的抗旱系数为：昌乐5号＞秦麦3号＞山农587＞济南13＞鲁麦5号＞烟农15。五个生育期的叶片渗透调节能力为抗旱性强的品种大于抗旱性弱的品种，抗旱系数和渗透调节能力是反映冬小麦抗旱特性的两个最好指标。拔节、孕穗和开花期抗旱性强的品种气孔阻力比抗旱性弱的品种大，灌浆和     

抗旱小麦新品种‘晋麦102号’的选育

针对山西省干旱缺雨,旱寒交迫和倒春寒严重的生态环境,山西农业大学小麦研究所以抗旱节水、高产优质为育种目标,通过水旱交叉生态选择、多环境多点鉴定等手段,利用分子标记辅助育种新技术,经系谱法选育出抗旱小麦新品种‘晋麦102号’。该品种检测到9个与水分高效利用紧密连锁的分子标记以及8个抗旱节水相关基因。2015-2017年在山西省南部旱地区域试验中,2年区试平均产量4 776.75 kg/hm2;比对照品种‘晋麦47号’增产9.3%,‘晋麦102号’株高75 cm左右,有效穗数5.15×106hm-2,穗粒数30～35粒,千粒重38 g,该品种为冬性、早熟、抗寒、抗旱,高产、稳产、成熟落黄好,综合农艺性状优良,产量水平高,增产潜力大,适应性广,各项指标稳定。‘晋麦102号’于2017年通过山西省审定,该品种适宜于山西省南部中熟冬麦区旱地麦田大面积推广种植。本研究分析了‘晋麦102号’的育种策略,深入思考了山西省旱地小麦育种未来发展的方向,为培育突破性的旱地小麦新品种提供有益信息。     

过表达马铃薯气孔密度调节因子StEPF1增强拟南芥抗旱性

表皮模式因子1 (epidermal patterning factor 1, EPF1)是气孔发育的负调控因子,对于植物生长发育和环境胁迫响应至关重要。为了明确马铃薯EPF1在气孔发育过程中的功能,本研究从‘大西洋’(Atlantic)马铃薯品种中克隆得到气孔密度表皮模式因子St EPF1,并对该基因的表达特性及功能进行分析。亚细胞定位显示StEPF1主要定位于细胞间隙并且它在顶端未展开叶中表达最多。StEPF1基因表达量在一天中呈现周期性变化,长日照条件下(16/8 h,光照/黑暗),在授时因子为20 h时表达量达到最高。聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫、脱落酸(ABA)和NaCl胁迫处理后,其表达水平均呈现出持续降低的趋势。功能鉴定表明,过量表达StEPF1基因的拟南芥(E1)植株相对于野生型(WT)植株的气孔密度显著降低,E1植株的光合速率也随之降低。此外,与野生型相比(WT),E1植株离体叶片的水分散失速率和H2O2含量也显著降低。干旱胁迫下,E1株系的光合速率、气孔导度和瞬时水分利用效率(iWUE)都显著高于野生型拟南芥。综上结果可知,表皮模式因子St EPF1在调控植物气孔密度和抗旱性上具有重要作用,本研究结果为后期通过调节StEPF1基因的表达,培育抗旱节水型马铃薯株系提供理论基础。     

不同棉花品种对干旱胁迫的生理响应及抗旱性评价

旨在研究干旱胁迫对不同棉花品种脯氨酸、可溶性糖、丙二醛、过氧化氢酶等生理生化指标的影响。采用田间人工模拟干旱法,设置干旱胁迫和正常浇水2个处理,运用隶属函数法综合评价品种抗旱性强弱。结果表明,干旱胁迫下,棉花叶片脯氨酸、可溶性糖等渗透调节物质的含量增加,过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶保护酶活性提高,抵御干旱的能力增强;棉花的抗旱性是一个复杂的生理生化机制,依据隶属函数综合评价法得出,4份棉花品种的抗旱性强弱依次为‘衡优12’＞‘冀棉958’＞‘中177’＞‘邯杂306’。     

RAPD及SRAP 2种标记对苦瓜‘如玉5号’杂交种纯度的鉴定

为获得理想的方法鉴定‘如玉5号’苦瓜杂交种子的纯度,以苦瓜杂交一代品种‘如玉5号’及其父母本为材料,利用RAPD(随机扩增多态性DNA)及SRAP(相关序列扩增多态性)2种技术进行其基因组总DNA指纹分析,以获得F1代杂交种与其亲本差异目的基因条带。经过对3种苦瓜新鲜幼嫩叶片总DNA提取,RAPD-PCR和SRAP-PCR扩增以及扩增产物的琼脂糖凝胶电泳分析,在供试的52条RAPD引物及144对SRAP引物中,共筛选出2对SRAP引物(Me2-Em9、Me3-Em8)能区分杂交种与其母本种子,1条RAPD引物(R10)能区分杂交种与其父本种子,通过SRAP(引物Me3-Em8)及RAPD(引物R10)2种分子标记技术对来自于河西走廊3地‘如玉5号’苦瓜种子进行检测,结合田间观察,结果表明,该方法成本低,操作简单,能很好地对‘如玉5号’苦瓜杂交种子的纯度鉴定。