小麦叶绿素酸酯a氧化酶(TaCAO)基因的克隆与表达分析

【目的】研究弱光环境下叶绿素酸酯a氧化酶(TaCAO)的表达水平变化,分析叶绿素合成途径对于弱光环境的响应。【方法】利用同源克隆,由小麦品种新冬20号克隆TaCAO并分析其序列。使用半定量PCR方法分析900、1 800、3 600和7 200 lx光照强度下TaCAO表达量。【结果】该基因ORF长度为1 653 bp,编码蛋白大小为62.12 kD,包含550个氨基酸残基,含有叶绿素转运肽和Rieske_RO_Alpha_CAO结构域,还存在一个Rieske铁硫配位中心和铁结合位点,随着光照强度的减弱,TaCAO表达量呈现上升的趋势。【结论】克隆获得的TaCAO长度为1 653 bp,具有完整的CAO活性,TaCAO的相对表达量与光照强度呈反比关系。     

普通小麦籽粒过氧化物酶活性全基因组关联分析

【目的】小麦籽粒过氧化物酶(peroxidase,POD)活性对面制品加工品质有重要影响,发掘控制籽粒POD活性重要位点,并筛选其候选基因,为小麦品质的改良奠定基础。【方法】以151份黄淮冬麦区和82份北部冬麦区品种(系)为材料,分别利用来自于小麦90 K SNP芯片的18 189和18 417个高质量SNP标记,对POD活性进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。【结果】供试材料中POD活性表现出广泛的表型变异和多样性,黄淮麦区材料的POD活性变异系数为15.4%—21.8%,遗传力为0.79,北部麦区材料的POD活性变异系数为15.0%—19.9%,遗传力为0.82。相关性分析表明,不同环境之间材料的POD活性表现出显著的相关性,黄淮麦区相关系数为0.46—0.89(P0.0001),北部麦区相关系数为0.50—0.87(P0.0001)。多态性信息含量PIC值为0.09—0.38,最小等位基因频率MAF值为0.05—0.5。群体结构分析表明,黄淮麦区与北部麦区2个自然群体结构简单,均可分为3个亚群。GWAS分析结果表明,在黄淮冬麦区材料中共检测到20个与POD活性显著关联的位点(P0.001),分布在1A、2A、2B、2D、3A、3B、3D、4A、4B、5A、5B、6A、6D和7A染色体上,单个位点可解释7.8%—13.3%的表型变异。在北部冬麦区材料中共检测到20个与POD活性显著关联(P0.001)的位点,分布在1A、1B、1D、2A、2B、2D、3A、3B、4B、6A、6B、7A、7B和7D染色体上,单个位点可解释14.4%—23.2%的表型变异。加性回归分析表明,随着优异等位基因数量的增多,小麦籽粒POD活性越高。在发现的所有POD活性相关位点中,2个位点在黄淮麦区和北部麦区材料中均能检测到且稳定遗传,可将其转换为STARP(semi-thermal asymmetric reverse PCR)或CAPS标记,以应用于分子标记辅助育种。获得3个与POD活性有关的候选基因,分别编码磷酸甘露糖变位酶(PMM-D1)、辣根过氧化物酶(PER40)和烷基氢过氧化物还原酶(F775_31640)。【结论】黄淮麦区与北部冬麦区2个自然群体遗传多样性丰富,群体结构简单,适用于全基因组关联分析。在2个自然群体中分别发现20个POD活性位点,并在显著相关的位点区域内筛选到3个候选基因。含有越多优异等位变异的材料其POD活性越高。     

高产冬小麦品种群体动态及干物质积累、分配的差异

【目的】 研究新疆南疆不同冬小麦品种群体动态及干物质积累特性的差异,为新疆南疆高产品种选择及小麦高产栽培管理提供理论依据。【方法】 在大田条件下,以冬小麦品种新冬20号、新冬40号、新冬57号、新冬60号为材料,研究4个品种群体动态变化、干物质积累、转运、分配以及产量的差异。【结果】 新冬40号和新冬20号生育期总茎数较高,但茎蘖成穗率较低;新冬60号茎蘖成穗率高于其它品种。新冬60号成熟期干物质积累量较高,向籽粒的分配率显著高于其它品种;新冬60号开花后营养器官贮藏干物质向籽粒的转运量及对籽粒的贡献率较高,开花后干物质对籽粒的贡献率为79%;新冬40号和新冬20号收获穗数高于新冬60和新冬57号,新冬60号穗粒数显著高于其它品种,千粒重新冬57号>新冬60号、新冬40号>新冬20号,产量和容重新冬60号高于其它品种。【结论】 新冬60号成穗率高,开花后营养器官贮藏干物质向籽粒的转运量及对籽粒的贡献率较高,成熟期干物质积累量及向籽粒的分配率较高,获得较高的穗粒数,产量构成因素较协调,最终获得高产。     

氮肥对不同遮阴程度下冬小麦群体生长特性和产量的影响

为探究氮肥对不同遮阴程度下冬小麦群体生长及干物质积累分配和产量的调控效应,在大田条件下以‘新冬20号’为材料,设置4种遮阴处理(不遮阴(S₀)、拔节期遮阴10%～抽穗期遮阴25%(S₁)、遮阴20%～50%(S₂)、遮阴30%～75%(S₃),遮阴均从拔节期至成熟期)和4个氮肥水平(不施肥(N₀)、拔节期(遮阴后)追施纯氮103.5(N₁)、138.0(N₂)、172.5kg/hm²(N₃)),测定小麦群体生长率(CGR)、净同化率(NAR)、光合势(PP)、干物质积累量、生殖器官与营 养 器 官 质 量 的 比 例(RVR)和 产 量 等 指 标。结 果 表 明：遮 阴 显 著 降 低 冬 小 麦 群 体 的 CGR、NAR、干物质积累量、RVR及产量;轻度遮阴(S₁)显著提高冬小麦的 PP。在轻度遮阴(S₁)条件下,N₂和...     

水资源合理配置的博弈分析模式研究

以博弈论原理为基础,提出一种能够使整个动态博弈及其所有子博弈都构成纳什均衡的方法,即"子博弈完美纳什均衡",用来实现用水部门在最大程度上满足自身利益的情况下,能够达到整个区域水资源的最优开发利用。以响水地区水资源规划为例,建立响水地区基于水资源综合效益的博弈配置模式,并进行实证研究,计算出各用水部门的效益及其最终分配水量。在各部门非合作背景下,以经济、社会、生态所产生的效益、费用为基本因素,确定该地区综合效益达到最大的水资源优化配置模型,分析计算结果相对合理。     

不同品种春小麦耐旱性分析及鉴定指标筛选

为鉴定新疆不同品种春小麦的耐旱性,筛选耐旱关键性指标并建立可靠的耐旱性数学评价模型,以16个新疆主栽春小麦品种为研究材料,在干旱胁迫和充分灌溉两个条件下,测定全生育期15个相关指标,利用隶属函数、聚类分析和主成分分析等方法对新疆春小麦耐旱性进行综合评价。结果表明：与充分灌溉处理相比,干旱胁迫下灌浆初期叶绿素含量（SPAD₁）和灌浆中期冠层温度（CT）显著升高,其他指标不同程度降低。联合方差分析表明,水分和品种对春小麦的各项生理指标、农艺性状和产量性状等单项指标有不同程度的影响。通过主成分分析,以特征值大于1为标准得到6个主成分,可反映原耐旱指标信息的82.292%;通过隶属函数分析,得到不同品种小麦耐旱性综合评价值（D值）。根据综合得分进行聚类分析,将16个品种聚类为4种耐旱类型,其中强耐旱型3个、中耐旱型10个、弱耐旱型2个、旱敏感型1个。通过逐步回归分析法建立SPAD₁、成熟期干物质量（DM₃）、千粒重（TKW）的回归方程D=-2.258+1.299DM₃+1.148SPAD₃+0.475TKW,方程决定系数R²=0.962,P=0.0001,表明DM₃、SPAD₃和TKW可作为耐旱性的主要鉴定指标,利用回归方程可以进行春小麦品种耐旱性的快速鉴定和预测。     

新疆小麦籽粒过氧化物酶(POD)活性检测及其基因等位变异检测

【目的】 研究新疆小麦品种(系)过氧化物酶活性高低并分析相关基因变异类型和分布,为新疆小麦育种和品质的遗传改良奠定基础。【方法】 分别利用TaPod-A1和TaPod-D1基因位点的显性互补功能标记TaPod-3A1/TaPod-3A2和TaPod-7D1/TaPod-7D6对113份新疆小麦品种(系)进行分子标记检测,结合新疆小麦材料POD活性的测定结果,分析POD活性相关基因不同等位变异对小麦籽粒POD活性的影响,验证TaPod-A1和TaPod-D1基因位点功能标记有效性的同时,对新疆小麦材料POD相关基因的等位变异分布频率进行分析。【结果】 新疆小麦品种(系)中,在TaPod-A1位点,具有TaPod-A1b基因型的小麦品种(系)POD活性(2 595.3 U/(g·min))极显著(P<0.01)高于具有TaPod-A1a基因型的材料(2 346.0 U/(g·min)),2种基因型的分布频率分别为36.3%和63.7%;在TaPod-D1位点,具有TaPod-D1b基因型的小麦品种(系)POD活性(2 503.9 U/(g·min))显著(P<0.05)高于具有TaPod-D1a基因型的材料(2 376.9 U/(g·min)),2种基因型的分布频率分别为46.9%和53.1%。在113份新疆小麦材料中,共检测到TaPod-A1a/TaPod-D1a、TaPod-A1a/TaPod-D1b、TaPod-A1b/TaPod-D1a和TaPod-A1b/TaPod-D1b 4种变异组合类型,在新疆小麦中的分布频率分别为31.9%、31.9%、21.2%和15.0%。TaPod-A1b/TaPod-D1b(2 706.2 U/(g·min))类型的POD活性显著(P<0.05)高于TaPod-A1a/TaPod-D1a(2 283.6 U/(g·min))。【结论】 新疆小麦品种(系)以TaPod-A1a(低POD活性)和TaPod-D1a(低POD活性)等位变异类型为主;TaPod-A1和TaPod-D1的功能标记均能较好的区分小麦籽粒POD活性的高低,将2个位点特异性标记结合起来使用,有效地筛选出高POD活性的材料,提高新疆小麦品种(系)优异等位变异的频率,促进新疆小麦品质的遗传改良。     

458份小麦品种(系)抗病性状功能基因的KASP标记检测

[目的]研究不同小麦品种(系)抗病性状功能基因的分布状态,分析小麦品种(系)的抗病功能基因,为小麦抗病育种提供理论依据.[方法]利用KASP技术通过1个抗白粉病分子标记(Pm21)、1个抗条锈病分子标记(Yr15)和2个抗叶锈病分子标记(Lr14、Lr68),检测458份小麦品种(系).[结果]筛选出携带Pm21标记材...     

新疆春小麦籽粒灌浆动态差异

[目的]研究新疆春小麦主栽品种在4个不同生态区籽粒灌浆动态表现差异.[方法]在4个不同生态区域内,以新疆8个不同筋力春小麦品种为研究对象,基于灌浆期籽粒干物质量动态变化,利用Logistic方程拟合,计算出一系列籽粒灌浆特征参数,分析新疆主栽春小麦品种不同生态条件下籽粒灌浆动态表现差异.[结果]8个参试品种理论最高籽粒...     

新疆冬小麦过氧化物酶基因TaPod-D1和TaPod-A1的等位变异及分布

为了给新疆小麦品种面粉色泽的改良提供参考依据,利用位于7D染色体上的功能标记POD-7D1和POD-7D6及3A染色体上的功能标记POD-3A1和POD-3A2对98份新疆冬小麦品种(系)进行等位变异检测。结果表明,在TaPod-D1位点,有42份(占42.9%)材料含有与高POD活性相关的TaPod-D1a等位基因,56份(占57.1%)材料含有与低POD活性相关的TaPod-D1b等位基因;在TaPod-A1位点,有28份(占28.6%)材料含有与高POD活性相关的TaPod-A1b等位基因,70份(占71.4%)材料含有与低POD活性相关的TaPod-A1a等位基因。在不同类型的新疆冬小麦品种(系)中,两个不同位点上高POD活性等位变异TaPod-D1a和TaPod-A1b的分布频率均表现为引进品种(系)≈自育品种(系)地方品种。所检测的新疆冬小麦品种(系)共有四种等位基因组合,分别为Tapod-D1b/Tapod-A1a、Tapod-D1a/Tapod-A1a、 Tapod-D1b/Tapod-A1b和Tapod-D1a/Tapod-A1b,它们在新疆冬小麦品种(系)中的分布频率依次为39.8%、31.6%、17.4%和11.2%。