利用远缘杂交培育半匍匐密枝型高产花生新品系

花生是我国重要的油料作物。为将野生花生的优异基因导入栽培花生,采用远缘杂交方法,将黑花生（A. hypogaea L.）与野生花生A. monticola 进行杂交,获得一个高产株系。该株系平均单株产量为普通花生的4倍,株型由亲本黑花生的直立、疏枝型转变为半匍匐、密枝型。另外,该株系生育期稍长,花量大,花色深,荚果数量多,单枝有效结果范围大约20～25cm。不同株系间荚果果型差异明显,大部分株系果型与黑花生相似。种皮颜色由粉到紫各不相同。种子大小差异明显。研究认为利用半匍匐密枝株型培育高产花生品系（种）是可行的。     

花生株型与高产

花生(Arachis hypogaea L.)是我国重要的油料作物,在我国食用油供给中具有重要作用,因此提高花生产量对于推动我国花生产业发展至关重要。自上世纪六十年代以来,我国花生主推品种以直立型为主,该株型结果集中,可以密植,能够满足当时小农经济手工劳作的需求。但是相比于蔓生型和半蔓生型花生来说,直立型花生用种量大、投入高、产量偏低,已经越来越不能满足现代化生产的要求。美国花生品种以蔓生型为主,花生单产高于我国,但是在我国发展蔓生型花生不切合我国耕地紧缺的实际情况,因此培育半蔓生型高产花生新品种是当务之急。本文分析了直立型花生对产量的限制性,论证了半蔓生型高产花生的优势,以期为我国花生高产育种提供一定的理论支持。     

牡丹成熟胚的组织培养

由于常规育种方式无法打破牡丹上胚轴休眠,导致牡丹育种周期较长,极大限制了牡丹生产的发展,所以寻求利用牡丹成熟胚组织培养技术对牡丹进行育种和快繁具有重要意义。本研究利用组织培养技术以‘凤丹白’成熟胚为材料研究了不同激素组合对胚生长、丛生芽诱导和生根的影响。研究发现培养基1/2MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L+GA31.0 mg/L对胚的萌发效果最好;培养基MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA0.1 mg/L最有利于牡丹丛生芽诱导。研究表明,GA3有助于打破上胚轴休眠,利于种子萌动和茎的伸长生长,为进一步研究牡丹快速繁殖和育种提供了一些参考。     

小麦细胞色素P450(TaP450)基因的克隆与序列分析

细胞色素P450是一种多功能氧化酶,在植物体内担当着生物合成、代谢解毒以及抗逆等重要功能。本研究采用RACE方法从普通小麦中同源克隆到一个新的P450基因,命名为TaP450(Genbank No.KJ541960)。该基因基因组序列全长为2 643bp,含有2个外显子和1个内含子,cDNA全长为2 033bp,含有一个1 557bp的开放读码框,推导蛋白含518个氨基酸;序列分析发现其具有保守的P450结构域,但该蛋白与已报道的小麦P450蛋白序列有较大差异,表明它是小麦P450家族的新成员;蛋白结构特征分析发现,该蛋白的分子量为57.092kD,等电点为8.63,N端具有一个含29个氨基酸的跨膜结构和一个含22个氨基酸的信号肽,亚细胞定位分析表明该蛋白属于分泌蛋白。其在小麦叶片、茎、根与种子中均有表达,但在叶片和茎中表达量最高;在胁迫处理下,该基因的表达量均上调,且在盐胁迫处理下上调尤为显著,表明该基因与盐胁迫密切相关。     

小麦Clp蛋白酶基因(TaClpP)的克隆与序列分析

Clp蛋白酶(ClpP)普遍存在于各种生物体内,在蛋白质代谢调控过程中发挥着极为重要的作用。本研究利用同源克隆和RACE方法从小麦叶片中获得了TaClpP基因(GenBank No.KJ541961)的全长cDNA序列。序列分析表明,该基因含有897 bp的完整阅读框,编码蛋白含有298个氨基酸,预测相对分子量为32.6 kD,等电点为9.79。该蛋白含有一个保守的S14-ClpP-2结构域,无信号肽,定位于叶绿体。与其他植物Clp蛋白酶的氨基酸序列比对发现,TaClpP与节节麦、乌拉尔图小麦的Clp蛋白酶相似性较高。另外,以小麦基因组DNA为模板,通过PCR扩增获得了TaClpP的基因组序列,长度为3 256 bp,包含9个外显子、8个内含子。     

花生DGAT基因家族的生物信息学分析

含油量是花生最重要的品质性状之一。花生油的主要成分是三酰甘油(TAG),二酰甘油酰基转移酶(DGAT)是催化合成TAG的关键酶类,其活性高低与含油量呈正相关。本研究利用生物信息学方法对花生DGAT(Ah DGAT)基因家族的进化、基因结构特点、表达模式以及可变剪接等进行了分析。进化分析结果显示,Ah DGAT1、Ah DGAT2和Ah DGAT3亲缘关系较近,与Ah WSD/DGAT的亲缘关系稍远。Ah DGAT1具有17~18个外显子,Ah DGAT2具有7~9个外显子,Ah DGAT3具有2~3个外显子,而Ah WSD/DGAT具有3~6个外显子。Ah DGAT1的跨膜区数目为7~11个,Ah DGAT2和Ah WSD/DGAT为0~2个,Ah DGAT3没有跨膜结构。另外,4个亚家族均具有自己特有的保守结构域和表达模式。Ah DGAT1和Ah DGAT2在种子中表达量较高,而Ah DGAT3和Ah WSD/DGAT在根和叶中的表达量较高。Ah DGAT1的可变剪接形式最多,其次为Ah WSD/DGAT。花生的4个Ah DGAT亚家族具有不同的特点,表明它们可能在进化中具有不同的祖先。     

钙与氮肥互作对花生干物质和氮素积累分配及产量的影响

为探讨钙肥和氮肥施用量对花生干物质和氮素积累分配及产量的影响,本研究以花育25为试验材料,设置0和600 kg hm^-2 (Ca₀、Ca₆₀₀) 2个钙肥水平, 0、75、150、225、300 kg hm^-2 (N₀、N₇₅、N₁₅₀、N₂₂₅、N₃₀₀) 5个氮肥水平,研究不同试验样地增钙减氮对花生干物质积累和氮素积累与分配、产量及其构成因素的影响。结果表明,与Ca₀相比,Ca₆₀₀条件下花生干物质积累量显著升高,济阳(JY)和饮马泉(YMQ)分别提高了13.5%和12.6%。与N₀相比,济阳(JY)各施氮处理花生植株干物质积累量分别提高了12.8%、17.7%、26.3%和21.0%,饮马泉(YMQ)分别提高了16.7%、28.4%、24.9%和22.9%。花生干物质和氮素吸收积累动态曲线均符合Logistic模型,济阳...     

花生AhARF 基因家族鉴定与表达分析

生长素响应因子（Auxin response factor,ARF）是生长素信号转导途径中的一类重要转录因子,在种子萌发、器官形成、果实成熟、胚胎发生等多个生长发育过程发挥作用。为了揭示花生基因组中AhARF 基因家族的特征,本研究利用生物信息学方法从花生基因组中鉴定了62个花生AhARF 家族基因,它们不均匀分布于除1号和11号之外的其他18条染色体上,在A和B亚基因组对应关系的染色体上数目大体相同。依据系统发生关系,62个花生AhARFs 与拟南芥AtARFs 家族基因共同聚在除ClassIII（仅包含拟南芥AtARFs）外的其余4个分支。共线性分析共检测到33对片段重复基因,其Ka/Ks比值均小于1,受到环境压力的纯化选择。本研究还分析了它们的理化性质、蛋白保守结构域等特征。此外,基于22个组织转录组数据,绘制了62个花生AhARF 家族基因的表达模式热图。进一步应用qRT-PCR方法,分析了可能与萌发相关的4个AhARF 基因（AhARF10、AhARF20、AhARF23 和AhARF46）的时空表达模式。本研究可为种子萌发相关AhARF 基因的挖掘与功能鉴定提供基础。     

利用变异系数分析‘凤丹’牡丹籽油脂肪酸组分的遗传稳定性

本研究以1 903株‘凤丹’牡丹为试材,采用近红外光谱法检测其籽粒油脂脂肪酸组成及含量,并利用变异系数对脂肪酸组分的遗传稳定性进行分析。结果表明,牡丹籽油含多种脂肪酸,不饱和脂肪酸占总脂肪酸含量的80%以上,含量最多的是亚麻酸,占总脂肪酸含量的43%。不同脂肪酸含量的变异系数差异较大,其中硬脂酸的变异系数最大,遗传稳定性较差;而亚麻酸和棕榈酸具有较低的变异系数,遗传较为稳定,受环境影响小。此研究结果可为筛选高油牡丹新品种提供一定的理论支撑。     

基于转录组学和代谢组学解析氮调控花生结瘤固氮的机理

花生是一种重要的豆科作物,能与根瘤菌共生固氮,但该过程受到土壤中氮素的严格调控,施氮量过高时会形成“氮阻遏”效应。目前关于氮素调控花生结瘤固氮机理的研究较少。本研究以花育22号为试验材料,设置90 kg/hm²氮处理和对照(不施氮),统计根瘤数、测定固氮酶活性并进行转录组学、代谢组学及双组学联合分析。结果表明,施氮处理显著减少根瘤数,降低根瘤固氮酶活性。经转录组分析,共鉴定出3 123个差异表达基因,富集在生物过程、细胞组成和分子功能三大类;从中筛选出13个与氮调控花生结瘤固氮有关的基因,分别编码生长素应答蛋白和响应因子、鸟氨酸脱羧酶、天冬酰胺合成酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶、苹果酸脱氢酶、苹果酸酶等。经液相色谱串联质谱法分析,共鉴定到201种差异代谢物,包括酚酸、黄酮、氨基酸等共12大类物质,其中黄酮类代谢物占比最高,约占19.9%。通过对转录组学和代谢组学的联合分析发现,氮素主要通过植物激素信号转导、次生代谢物生物合成、氮代谢等途径调控花生结瘤固氮。本研究结果可为深入研究氮素调控花生结瘤固氮的分子机理提供信息基础。