谷子丙酮酸磷酸双激酶基因(SiPPDK1)对非生物逆境的响应

通过序列比对在谷子基因组中鉴定出一个PPDK基因,命名为Si PPDK1。为揭示该基因对逆境胁迫的响应,本研究通过对Si PPDK1的基因结构、蛋白特征、功能、启动子区域顺势元件、亚细胞定位、进化特征等进行了系统的分析和预测。荧光实时定量PCR检测了该基因在苗期不同逆境、关键生育期干旱以及不同光照条件下的表达。结果表明该基因位于谷子9号染色体,含有17个内含子,有2个可变剪切。功能域分析和多序列比对发现Si PPDK1蛋白具有非常保守的序列结构,并且与其它植物PPDK蛋白非常相似。q RT-PCR表达谱分析表明Si PPDK1基因在苗期被PEG、ABA、Na Cl和低温胁迫强烈诱导。进一步研究表明Si PPDK1基因在拔节、抽穗和灌浆期干旱和不同光照强度条件下均参与了对干旱和光照的胁迫响应,推测该基因参与了谷子对非生物逆境的应答,尤其在抽穗期干旱和光照胁迫应答中起重要作用。     

谷子磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(PEPC)对逆境胁迫的响应

为解析谷子磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC,Phosphoenolpyruvate carboxylase)在非生物逆境胁迫下的响应特征。从谷子基因组中鉴定出一个Si PEPC(Seita. 1G020700)基因,利用相关软件对其氨基酸序列、蛋白特征、功能、信号途径、顺势应答元件等参数特征进行分析和预测,随后分析了该基因在幼苗期逆境胁迫下的动态表达模式及在拔节期、抽穗期、灌浆期不同光照处理和干旱胁迫下的表达。结果表明,该基因位于谷子1号染色体,基因组序列长6 652 bp,编码965个氨基酸,基因无可变剪切、不含内含子;功能域分析显示,该基因含PEPC基因的特征结构域;多序列比对发现,该PEPC蛋白与其他植物PEPC蛋白非常相似,具有非常保守的序列结构。实时荧光定量PCR分析表明,Si PEPC(Seita. 1G020700)在ABA、低温、PEG、高盐胁迫下表达量均有所上调,其中,在ABA处理时,表达量呈现波动,在12 h被诱导达到峰值。在低温处理时,表达量持续上升,在24 h达到峰值;在PEG和Na Cl处理时表达量整体呈上升趋势,均在12 h达到峰值,在24 h其表达量均急剧下降。进一步研究表明,Si PEPC基因在拔节期和抽穗期正常光照强度下参与了对干旱胁迫的响应,推测Si PEPC(Seita. 1G020700)基因参与了谷子对非生物逆境的应答,可能在干旱和其他逆境胁迫信号途径中起关键作用。     

我国小米品质研究进展及其改良设想

简述了小米的主要化学成分及品质的评价标准；综述了直链淀粉、生态环境对小米品质的影响，蛋白质、脂肪等主要营养品质性状的遗传及谷子品质育种等研究进展；提出了以RVA分析为主的小米品质改良的设想。     

晋谷35号生物学特性及优质高产配套技术研究

晋谷35号是以主茎成穗为主的优质高产多抗中晚熟品种，具有单株生产潜力大的优势，通过对不同播期，密度条件下晋谷35号生育特性的观测，分析，提出增产应以稳定株数和千粒重，提高粒数为中心内容，并提出了生产绿色食品小米的关键栽培技术。     

谷子光敏雄性不育系选育及应用研究

 以谷子光敏雄性不育材料“6 83”为不育源 ,选育出 4个新光敏不育系SMPA1～SMPA4 ,与“6 83”相比 ,其农艺性状有明显改善 ,且SMPA2、SMPA3的抽穗期接近本生态区品种类型 ,便于利用 ;光敏不育特性的遗传特点待进一步研究。通过测配 ,筛选出铁谷 1号、98 391等一批光敏不育恢复系 ,以及以SMPA1～SMPA4为不育系初步选出了SMPA1× 98 391等 3个强优组合。     

谷子PPDK2在非生物逆境胁迫下的表达分析

谷子是具有抗旱、耐瘠、抗逆性强、适应性广等特点的C_4禾本科作物,发掘谷子高光效、逆境相关基因,旨在揭示谷子在光照和逆境胁迫下的基因表达特征。采用生物信息学方法,在谷子中鉴定出一个PPDK基因,命名为SiPPDK2;该基因位于谷子3号染色体,含有18个内含子,有3个转录本,原始转录本编码945个氨基酸。亚细胞定位预测结果显示,该基因位于叶绿体中。功能域分析和多序列比对发现,SiPPDK2蛋白与玉米、高粱和水稻PPDK蛋白的亲缘关系较近。Real-time PCR分析表明,PEG、ABA、盐和低温胁迫对苗期SiPPDK2基因表达有不同程度的诱导。进一步研究表明,SiPPDK2基因在拔节期、抽穗期和灌浆期均参与了对干旱和光照的胁迫响应,其中抽穗期和灌浆期在干旱条件下及拔节期和灌浆期在弱光条件下其表达量显著上调。顺式元件分析结果表明,在SiPPDK2启动子区域主要包括激素类应答、逆境应答、光应答以及其他类生长调控相关的顺式元件。结果推测,SiPPDK2基因可能参与了谷子对非生物逆境胁迫的响应。     

耕作方式对春玉米田间杂草·土壤容重和含水率的影响

研究秋季深松、春季深松、传统翻耕和免耕4种耕作方式对春玉米田土壤容重、土壤含水率、杂草发生情况、产量及水分利用效率的影响。结果显示,深松处理能够有效降低16～35 cm土层的土壤容重;秋季深松能在整个生育期提高20～60 cm土层的土壤含水率;春季深松能够提高拔节期—成熟期20～60 cm土层的土壤含水率;不同处理田间杂草发生状况从重到轻依次为免耕处理、秋季深松处理、春季深松处理、传统翻耕处理;产量从高到低依次为秋季深松处理、传统翻耕处理、春季深松处理、免耕处理;秋季深松处理能提高玉米水分利用效率。     

谷子PEPC基因的鉴定及其对非生物逆境的响应特性

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC)是C4植物光合作用关键酶,并在植物多种代谢途径及逆境信号应答过程中起重要作用。本研究通过序列比对,从谷子基因组中筛选出6个SiPEPC候选基因。SiPEPC蛋白特征参数相似度很高,序列非常保守,都含有PEPC基因特征功能域PEPcase Motif。SiPEPC成员主要被定位在细胞质、细胞核和线粒体。在SiPEPC成员启动子序列中含大量有光、激素、逆境以及其他生长调控相关的顺式应答元件。苗期逆境qRT-PCR表达谱分析表明,5个SiPEPC基因(SiPEPC1、SiPEPC2、SiPEPC3、SiPEPC5、SiPEPC6)不同程度受ABA、PEG、高盐和低温诱导表达,表明其参与了苗期对非生物逆境的响应。5个SiPEPC基因表达量在正常生长条件下随着谷子的生长呈增强趋势,且在不同生育时期干旱胁迫下明显增加,表明其参与了拔节、抽穗、灌浆期的干旱胁迫应答。拔节期弱光可诱导5个SiPEPC基因的表达,而在拔节期中等强度光照以及抽穗期和灌浆期的中等光照和弱光照下表达量均急剧降低,揭示光照强度严重影响SiPEPC基因的表达。     

冬小麦不同种植行对秸秆覆盖响应的差异

为给玉米秸秆覆盖冬小麦的合理行数以及行距配置提供理论依据,研究了小麦不同种植行（行距20 cm）对玉米秸秆覆盖的响应差异,分析了覆盖带宽及种植带行距和行数对小麦产量的影响。结果表明,秸秆覆盖对麦田0~10 cm土壤表现出增温（返青、拔节和成熟期）和降温（抽穗和灌浆期）的双重效应,同时具有明显的保墒和促进植株干物质积累的作用,且随覆盖量的增加,覆盖效应呈先增后减趋势;产量、耗水量和水分利用效率对秸秆覆盖量的反应也表现出相同的趋势,但只有4 500 kg·hm^-2 覆盖量处理的产量和水分利用效率显著高于CK（不覆盖）。在同一覆盖量下,秸秆覆盖对土壤温度、水分含量、干物质积累、产量、耗水量及水分利用效率的影响总体上随种植行离覆盖带距离的增大而减弱。在不同栽培模式中,以行距16 cm、种6行、覆盖带宽35 cm的模式产量最高。     

谷子SiCBL3对非生物胁迫响应特征分析

钙调磷酸酶Ｂ蛋白 （calcineurin B-like proteins, CBL）在植物逆境应答中起重要作用。前期研究表明谷子SiCBL3受干旱和盐的强烈诱导,因此对其进行系统分析。检索发现SiCBL3位于3号染色体,有2个转录本,均编码226个氨基酸,含3个典型的EF-hand功能域。亚细胞定位显示,SiCBL3蛋白主要位于液泡膜上。荧光实时定量PCR分析表明,SiCBL3广泛参与谷子苗期对PEG、盐、高温、低温和ABA等多种非生物逆境胁迫响应;SiCBL3在正常抽穗和灌浆期表达量较高,且在谷子拔节、抽穗和灌浆期干旱胁迫下被大量诱导。组织表达分析揭示,SiCBL3主要在地上部的倒2叶、茎杆、叶鞘、穗等器官中表达,而在地下部根中表达量较低;不同生育阶段SiCBL3在茎叶中表达量较高,在根中较低;灌浆期SiCBL3主要在倒2叶、茎、穗轴、叶鞘、籽粒等地上部组织中表达,而且在干旱胁迫下被大量诱导。这些结果表明,SiCBL3主要在地上部组织中高效表达,在生长中后期积极地参与植物对干旱等逆境胁迫响应,特别是在灌浆期干旱胁迫应答中起重要作用。研究结果为解析谷子CBL家族基因在逆境应答中的功能奠定基础。