云南红河县甘蔗种植现状及发展对策

对近年来红河县甘蔗种植现状及存在问题进行了分析,并提出解决措施及发展策略,以期为红河县甘蔗产业发展规划提供指导。     

不同光质对烟草叶片生长发育过程中类半胱氨酸蛋白酶活性及其基因表达调控的影响

[目的]探讨不同光质对烟草叶片生长发育及衰老进程中类半胱氨酸蛋白酶活性及其基因表达的调控。[方法]通过覆盖不同颜色滤膜（白膜、红膜、黄膜、蓝膜和紫膜）获得不同光质,监测不同光质下烟草叶片在生长发育及衰老过程中叶绿素含量、类半胱氨酸蛋白酶活性及相关几个基因表达的变化。[结果]与白、红、黄膜处理相比,蓝膜和紫膜处理延缓了烟草叶片生长后期叶绿素含量的下降和衰老进程,同时蓝、紫膜处理的烟草叶片有相对较低的类半胱氨酸蛋白酶活性和相关的几个基因的表达量。[结论]不同光质对烟草叶片的生长发育及衰老进程有不同的影响,这在某种程度上是通过影响类半胱氨酸蛋白酶及其相应的基因表达来实现的。     

甘蔗TB1基因的克隆与生物信息学分析

以负调控禾本科植物分蘖的关键基因TB1为研究对象,根据水稻、玉米、高粱TB1同源基因保守序列设计引物,使用RT-PCR方法和RACE技术从甘蔗茎尖处克隆到该基因的同源基因ScTB1。ScTB1 cDNA全长1 668 bp,包含274 bp的5′ UTR,1 149 bp的CDS和245 bp的3′ UTR。生物信息学分析表明该基因可编码382个氨基酸残基,编码产物含有保守的SP区、TCP区和R区,属于TCP家族转录因子。其分子量为40.7 ku,理论等电点为8.55,蛋白亚细胞定位预测其主要定位于细胞质。系统进化分析表明ScTB1属于CYC/TB1亚族蛋白,与高粱TB1和玉米TB1聚为一个亚类。根据序列的保守性和预测结果可推测ScTB1很可能也参与了甘蔗分蘖性状的调控。     

干旱胁迫下割手密根系转录组差异表达分析

【目的】探明云南割手密82-114受干旱胁迫的内在分子机制,挖掘与抗旱密切相关的功能基因,提高割手密抗旱基因的研究与利用。【方法】以干旱胁迫24、48和72 h的云南割手密82-114的根系进行Illumina Hi Seq TM 4000高通量转录组测序分析,将组装得到的Unigene分别与Swiss-Prot、Nr、KOG、Pfam和KEGG数据库进行比对,利用RPKM来衡量各样本间的基因表达丰度,以FDR≤0.05和|log2 fold change|≥1来评估样本间的差异表达基因,通过Gene Ontology(GO)数据库、KEGG pathway数据库对不同干旱胁迫样本差异表达基因的功能和参与的调控路径进行分析。【结果】未胁迫处理的CK与胁迫24、48和72 h后的样本转录组分别检测到134 724、130 368、133 564和131 321个表达基因,与CK相比,各胁迫样本显著上调(或下调)的差异表达基因分别有3 061(1 302)、2 304(2 841)和3 236(2 525)个;以FDR值=0为筛选条件,3个样本的极显著差异表达基因主要参与转录激活、水分运输、DNA结合、ATP结合及细胞膜、跨膜运输和防御反应等有关代谢活动。GO富集分析表明:3个胁迫处理的样本在生物学途径中富集最多的类别并不完全相同,其中,胁迫24 h与48 h的样本富集最多的类别是与DNA依赖型转录和转录调节子相关的基因,胁迫72 h样本富集最多的类别是与翻译相关的基因;而在细胞组件和分子功能中,3个胁迫样本富集最多的基因类别均是与内在的膜、核和ATP结合相关的基因。KEGG富集分析表明:胁迫24 h的样本有2 248个差异表达基因参与了107条代谢途径,胁迫48 h的样本有2 114个差异表达基因参与了130条代谢途径,胁迫72 h的样本有2 392个差异表达基因参与了144条代谢途径;经KEGG显著性富集分析,筛选到鞘糖脂生物合成途径、MAP激酶信号途径和ABC转运蛋白等与非生物胁迫或逆境相关。【结论】获得3个干旱胁迫样本与CK样本间差异表达基因的变化及其功能信息,发现参与云南割手密82-114干旱胁迫响应相关的细胞外信号调节激酶、磷脂酶D、β-氨基己糖苷酶和ATP结合盒B亚族(MDR/TAP)-1等,获得在整个干旱胁迫时期稳定上调表达基因70个,稳定下调表达基因11个,通过同源基因序列的比对分析,阐明这些基因在各自的代谢通路中被强烈诱导或抑制表达,显示与干旱胁迫存在密切关系。     

适度水分胁迫下基因型与土壤水分互作对甘蔗生物量的影响

【目的】研究甘蔗基因型与土壤水分条件对甘蔗生物量的影响与互作效应,为甘蔗抗旱育种等相关研究提供依据。【方法】在适度水分胁迫条件下,对9份不同基因型甘蔗种质开展水分梯度胁迫桶栽试验,测定并分析生物量、水分利用效率(WUE)、叶片叶绿素相对含量(SPAD)、叶面积、根冠比等指标。【结果】甘蔗生物量与用水量呈极显著正相关,相关系数达0.947,不同基因型甘蔗种质间的生物量及WUE均达到极显著水平(P0.001);友巴受旱后生物量降幅最大,达59.8%;2份割手密种质表现出较高的WUE,分别达6.97和6.84 g/L;水分胁迫下的根冠比显著高于灌溉(P=0.042);SPAD值与生物量呈极显著正相关,相关系数为0.476,随着水分胁迫程度的逐渐加剧,其均值由46.4显著降至33.9。从S2阶段开始,灌溉和水分胁迫(土壤体积含水量≤80%)下,SPAD值广义遗传率均大于0.5。【结论】甘蔗在水分胁迫下其生物量分配发生改变,光合产物的积累由地上部分向地下部分转移,通过改变根冠比以适应水分胁迫;基因型与水分处理对甘蔗生物量和水分利用效率的互作效应均不显著(P值分别为0.088和0.410),生物量和WUE的变异主要来源于基因型差异;不同基因型对水分胁迫的响应趋于一致,受到水分胁迫后,生物量普遍降低,WUE则无显著差异;SPAD可作为耐旱评价指标应用于早期选择育种实践及种质资源筛选。     

甘蔗HD-Zip Ⅰ亚家族转录因子基因ScGT1的克隆和生物信息学分析

Grassy Tiller1(GT1)属于植物HD-Zip Ⅰ亚家族转录因子,通过抑制侧芽萌动和侧枝伸长调控植物分蘖性状。本研究使用RT-PCR和RACE技术从甘蔗品种ROC22中克隆出甘蔗GT1同源基因ScGT1 (MK318528)。生物信息学分析发现该基因cDNA序列包含一个长度为723 bp的开放阅读框,可编码一个含240个氨基酸的蛋白。该蛋白具有一个Homeodomain保守结构域,分子量为26.44kD,理化等电点pI为6.04,属于亲水蛋白,无跨膜结构,不存在信号肽,可能定位于细胞核,参与氨基酸生物合成的可能性较高。蛋白结构及同源性分析表明该蛋白空间结构与高粱和玉米较为相似,Homeodomain结构域高度保守,变异较少。系统发育树分析表明该蛋白属于HD-Zip I亚家族中的gt1 Clade类群,与高粱和玉米GT1亲缘关系较近,初步推测ScGT1可能通过腋芽分生组织发育的调控来影响分蘖表现。该研究可为后续该基因更深入的功能鉴定和分子辅助育种奠定重要的前期基础。     

甘蔗近缘种蔗茅(Erianthus fulvus)光合气体交换特性的差异分析

【目的】研究蔗茅无性系气体交换特性,筛选高光效种质资源,为开展高光效品种培育等相关研究奠定基础。【方法】在自然条件下,利用Li-6400便携式光合仪测定36份蔗茅种质资源的光合气体交换参数,如叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、叶片饱和水汽压亏缺、蒸腾效率、叶片瞬时水分利用效率。【结果】36份蔗茅种质资源平均净光合速率为17.61μmol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为2.28;平均气孔导度为0.15 mol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为2.88;平均胞间CO_2浓度为163.49μmol·mol~(-1),倍数变化为2.29;平均蒸腾速率为2.17 mmol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为1.96;平均叶片饱和水汽压亏缺为1.38 MPa,倍数变化为1.60;平均蒸腾效率为124.43μmol CO_2·mol~(-1)H_2O,倍数变化为1.93;平均叶片瞬时水分利用效率为8.12μmol CO_2·mmol~(-1)H_2O,倍数变化为1.75。36份蔗茅无性系光合气体交换参数变异系数范围为11.79%—26.79%,其中,气孔导度变异系数最高(26.79%),净光合速率次之(21.48%),叶片瞬时利用效率最低(11.79%),36份蔗茅无性系光合气体交换参数间存在较大差异。净光合速率与蒸腾速率、气孔导度、叶片瞬时水分利用效率呈显著正相关,与叶片饱和水汽压亏缺呈显著负相关;气孔导度与胞间CO_2浓度、蒸腾速率呈显著正相关,与叶片饱和水汽压亏缺、蒸腾效率呈显著负相关。环境因子相关分析表明,叶片饱和水汽压亏缺与经度呈正相关,与海拔、纬度呈负相关,依据海拔划分为高海拔和低海拔,高海拔拥有相对较高的光合速率。进一步利用主成分分析选出2个主成分,方差累计贡献率达到89.79%,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率即光合效率作为第一主成分的主导因子;胞间CO_2浓度、叶片瞬时水分利用效率、蒸腾效率即水分利用效率因子作为第二主成分的主要因子。36份蔗茅无性系材料可划分为五类,分别划分为光合效率高、较高、中、低、较低和水分利用效率高、较高、中、低、较低类5个类群。在聚类基础上进行逐步判别分析,7个光合气体交换参数有5个进入判别函数,建立了5个判别能力较高的判别模型,回判的准确率达97.22%。【结论】第Ⅳ大类群具有较高光合效率和较高水分利用效率,材料丰富,拥有较好的育种应用前景。     

甘蔗胚性愈伤高效诱导系列研究II.基础培养基对甘蔗胚性愈伤发生的影响

在前期工作基础上,以甘蔗栽培品种ROC22、桂11、云蔗06-407为材料,研究了不同类型培养基、氮素铵硝比和碳源对甘蔗胚性愈伤诱导的影响。结果显示,不同类型培养基对甘蔗胚性愈伤诱导差异显著,MK培养基为最佳基础培养基,而氮素铵硝比和碳源作用不明显。研究结果从基础培养基角度优化了甘蔗胚性愈伤直接诱导体系。同时,由于MK为原创培养基,本研究可丰富植物组织培养的基础培养基选择。     

不同光质对烟草叶片中类半胱氨酸蛋白酶基因表达和活性的影响(英文)

[目的]探讨不同光质对烟草叶片生长发育及衰老进程中类半胱氨酸蛋白酶活性及其基因表达的调控。[方法]通过覆盖不同颜色滤膜(白膜、红膜、黄膜、蓝膜和紫膜)获得不同的光质,监测不同光质下的烟草叶片在生长发育及衰老过程中叶绿素含量、类半胱氨酸蛋白酶活性及相关几个基因表达的变化。[结果]与白、红、黄膜处理相比,蓝膜和紫膜处理延缓了烟草叶片生长后期叶绿素含量的下降和衰老进程,同时蓝、紫膜处理的烟草叶片有相对较低的类半胱氨酸蛋白酶活性和相关的几个基因的表达量。[结论]不同光质对烟草叶片的生长发育及衰老进程有不同的影响,这在某种程度上是通过影响类半胱氨酸蛋白酶及其相应的基因表达来实现的。