盐胁迫下不同耐盐类型棉花的萌发特性

采用滤纸卷直立发芽法,将两个不同耐盐性棉花品种用不同浓度的NaCl溶液(0、0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%)处理后,测定棉花的发芽势、芽长、芽重等指标,结果表明,低盐浓度(≤1.2%)对棉花发芽势几乎没有影响,高盐(≥1.2%)胁迫显著降低棉花发芽势,故用发芽势来鉴定棉花的耐盐性,浓度至少要达到1.2%以上.盐胁迫对棉花芽长影响大于棉花芽重,随着盐溶液浓度的增加,棉花芽长受抑制程度不断加强,盐浓度为0.8%时的棉花芽长作为棉花耐盐性指标是最理想的选择;盐浓度与棉花芽重呈高度负相关,盐浓度为0.8%的棉花芽重可以作为鉴定棉花耐盐性参考指标.     

陆地棉遗传标准系TM-1的特性及其耐冷性

[目的]通过系统调查TM-1农艺性状及纤维品质,研究芽期和苗期的耐冷性,以及对其在低温胁迫条件下的耐冷相关基因进行实时荧光定量分析,深入挖掘其耐冷机理,为该种质利用提供理论依据.[方法]在田间,以中棉所35为对照,以人工调查方式对TM-1进行表型鉴定,依据国际校准棉花标准(HVICC)测定纤维品质,同时采用卡那霉素筛选...     

陆地棉萌发至幼苗期抗冷性的鉴定

【目的】低温胁迫是影响棉花正常生长的重要因子之一,通过对棉花种质进行合理的抗冷性鉴定,可以为棉花的抗冷机制研究提供重要的先决条件,进而为棉花抗冷品种的选育提供一定的理论参考。【方法】利用4个抗冷性不同的陆地棉品种(系),设置0、4、10和15℃不同温度处理7 d,然后在正常条件(28℃,光照/黑暗,14 h/10 h)恢复生长7 d,筛选适合棉花萌发期进行抗冷性鉴定的低温条件;然后对4个品种(系)进行0℃低温处理1、2、3、4、5、6和7 d,恢复正常生长7 d,筛选萌发期抗冷性鉴定0℃低温处理的天数。对于芽期的抗冷性鉴定,选用抗冷性差异显著的2个陆地棉材料进行4℃低温处理0、1、2、3、4、5、6和7 d,筛选适用于芽期抗冷鉴定的低温处理的天数。将47个陆地棉材料(子叶期)进行4℃处理24 h,恢复正常生长7 d后调查冷害指数,鉴定棉花子叶期的抗冷性。采用南京建成生物工程研究所研制的试剂盒测定芽期和子叶期低温胁迫后的生化指标。【结果】通过对棉花不同时期,包括萌发期、芽期和子叶期进行不同低温胁迫条件的筛选,最终初步建立了适合棉花不同时期的抗冷性鉴定标准。0℃处理4 d,恢复正常生长7 d的相对子叶平展率可以作为萌发期的抗冷鉴定指标;4℃处理5 d,恢复正常生长的7 d的子叶平展率可以作为芽期的抗冷鉴定指标;4℃处理24 h,恢复正常生长的7 d的抗冷指数可以作为子叶期的抗冷鉴定指标。抗冷材料豫2067芽的SOD酶活和POD酶活均在低温处理前期呈上调趋势,之后下降至趋于平稳,而冷敏感材料衡棉3号芽的两种酶在低温处理前期迅速下降,然后上调后趋于平稳;2个材料芽的CAT酶活性在低温处理早期均先上升后下降,在冷处理后期抗冷材料豫2067的CAT酶活一直高于冷敏感材料衡棉3号;2个材料的可溶性蛋白含量在冷处理早期比较接近,在冷处理后期抗冷材料豫2067的可溶性蛋白含量一直高于冷敏感材料衡棉3号。4℃低温处理子叶期棉苗24 h后,抗冷材料豫2067子叶的SOD酶活力、POD酶活力、CAT酶活力均下降,而冷敏感材料衡棉3号的3种酶活力均上升,抗冷材料子叶中可溶性蛋白上升,冷敏感材料中的可溶性蛋白下降。【结论】棉花不同的生育时期应有相应的抗冷性鉴定标准,不同材料和不同生育时期的耐冷性鉴定标准具有差异性。推测棉花芽期抗冷性与酶活力有关。子叶期抗冷性与3种抗氧化酶活性差异不显著,可能与叶片中可溶性蛋白含量有关。     

棉花脱水素GhDHN1的克隆及其表达

【目的】通过对棉花脱水素基因结构特征及其在低温胁迫下表达模式进行分析,探讨脱水素在棉花响应低温过程中的功能,为棉花抗冷育种提供理论基础。【方法】以棉花抗冷品种豫2067为试验材料,根据棉花陆地棉基因组序列查找已知脱水素（dehydrin,Dhn）基因的CDS序列,利用Primer5软件设计引物,克隆该基因,并命名为GhDHN1;采用生物信息学方法分析其蛋白质性质、氨基酸含量特征、功能结构域、系统进化树;选择XbaⅠ和SmaⅠ酶切位点对植物表达载体pBI121::GFP进行双酶切,采用In-Fusion连接技术构建融合蛋白瞬时表达载体pBI121-GhDHN1::GFP;分析其在洋葱表皮细胞中的瞬时表达,进行亚细胞定位;利用抗冷材料豫2067在三叶期对低温处理（4℃,24 h）前后的叶片和根系进行转录组测序,筛选差异表达基因;在三叶期时分别对豫2067（抗冷品种）和衡棉3号（冷敏感品种）进行低温（4℃,24 h）处理,利用实时荧光定量方法分别比较根、茎、叶中GhDHN1表达量,对该基因在2个抗冷差异材料叶中的表达量进行比较;对豫2067进行不同时间低温（4℃）处理,分析GhDHN1在叶片和根中的动态表达模式。【结果】该基因全长为726 bp,开放阅读编码框为636 bp,编码211个氨基酸,预测分子量为23.79 kD,等电点为5.04,富含谷氨酸（26.10%）和赖氨酸（19.40%）,不含色氨酸,半衰期为30 h,蛋白呈酸性,带负带荷,带负电荷的残基总数为60%;GhDHN1的二级结构α螺旋（Alpha helix）包含116个氨基酸残基,占54.98%,组成该蛋白的主体结构,无规则卷曲（Random coil）的氨基酸残基有87个;GhDHN1位于陆地棉D亚组第9染色体（Dt_chr9）上,在cDNA的259-348位置上含有一个长度为90 bp的内含子,2个外显子长度分别为258和378 bp;SMART和CDD分析表明该氨基酸序列含有2个保守的富含赖氨酸的K片段和1个保守的富含丝氨酸S片段,具有亲水素蛋白结构域pfam00257,表明该蛋白为K2S型脱水素;系统进化树分析表明,陆地棉亲水素GhDHN1与可可亲缘关系最近;洋葱表皮细胞中瞬时表达分析表明,GhDHN1蛋白主要定位在细胞膜附近。转录组分析表明,该基因在棉花三叶期叶片和根中,受低温处理后上调表达;荧光定量PCR分析表明,GhDHN1在4℃低温胁迫24 h后,在叶片、茎、根中均上调表达,在叶中上调表达倍数最大,在低温处理4 h和24 h时叶片中有2个表达高峰,在低温处理6 h和12 h时在根中有2个表达高峰,在抗冷材料叶片中的表达是冷敏感材料的2.47倍,说明该基因可能参与了棉花对低温的适应性调控。【结论】陆地棉GhDHN1属于典型的K2S型脱水素,与可可亲缘关系最近。该基因响应低温胁迫,在抗冷材料和冷敏感材料中表达差异显著,其表达量与棉花的抗冷性呈正相关,可以作为筛选不同抗冷材料的标记,同时可以作为重要的候选基因来培育棉花抗冷新材料。     

陆地棉芽期的抗旱性研究

对陆地棉芽期进行0、2、3、7、10、14、22、24h的自然风干处理,并对芽期的抗旱性进行研究,结果表明：棉花芽期干旱处理2～3h后,3d出苗率下降了35%～50%,棉花芽期干旱处理2～3h的3d出苗率可以作为鉴定棉花芽期抗旱性的指标;棉花芽经干旱处理14～22h后,7d的出苗率才下降迅速,棉花芽经过14d处理可作为棉花芽抗旱锻炼的一个临界值。     

陆地棉脱水素基因GhDHN1与拟南芥AtCOR47基因的比较

利用生物信息学分析了陆地棉脱水素基因GhDHN1与拟南AtCOR47基因的区别。结果发现,GhDHN1与拟南AtCOR47基因均有2个外显子,1个内含子;不同的是,AtCOR47基因的内含子和外显子均长于GhDHN1基因的。两个基因的内含子均有较高的AT含量,AtCOR47内含中AT的含量更高,两者外显子和内含子的剪接符合GT-AG规则。GhDHN1与AtCOR47基因所编码的蛋白质均为酸性,带负电荷,属于亲水性蛋白质,均属于SKn型脱水素,其氨基酸序列的一致性为45.2%;不同的是,AtCOR47比GhDHN1多一个保守性的K片段;GhDHN1和AtCOR47基因的启动子比较发现,2个基因的启动子中含有相似的响应非生物逆境胁迫的顺式作用元件和激素响应顺式作用元件,而GhDHN1拥有AtCOR47不具有的参与保卫与胁迫响应顺式作用元件TC-rich repeats,AtCOR47拥有GhDHN1不具有的乙烯响应元件。     

不同种植方式下小麦株高构成因素的相关研究

本文针对株高构成因素用穴区法和行区法进行了比较研究。结果表明,株高及其构成因素在两种种植方式下趋势基本一致。两种方式下,株高的遗传力基本相同,属中等偏上。其构成因素,穴区法是以穗长的遗传力最高,行区法是以穗下节间的遗传力最高。通径分析中,穗下节间对株高的直接遗传通径系数为最高,即穗下节间在株高中占的比例最大,对株高的贡献也最大。     

苜蓿接种根瘤菌和施肥对铁尾矿砂基质改良效果的影响

采用裂区试验设计方法,以铁尾矿砂为生长基质进行紫花苜蓿(Medicago sativa L.)盆栽试验,探讨了紫花苜蓿接种不同根瘤菌菌株和施肥水平对紫花苜蓿生长的影响,以筛选出明显促进紫花苜蓿生长的根瘤菌菌株与施肥水平的最佳组合。在最佳组合条件下,研究了紫花苜蓿连续种植2a后铁尾矿基质理化性质和生物学特性的变化。结果表明:(1)接种根瘤菌明显促进了紫花苜蓿根瘤重、根鲜重、地上部鲜重、株高的提高,其中以接种菌株17676的效果明显。(2)施肥对紫花苜蓿的生长有显著的促进作用。随着施肥水平的提高,紫花苜蓿的各项生长指标均逐渐增大,在5%施肥水平时最高,并且在5%施肥水平时紫花苜蓿地上部鲜重和株高与2.5%和1%2个施肥水平间差异显著。2.5%施肥水平下,紫花苜蓿根瘤重最大,但与5%施肥水平差异不显著。表明5%施肥水平对促进紫花苜蓿生长的效果最佳。(3)与对照(裸尾矿砂)相比,在5%施肥水平条件下,种植接种17676菌株的紫花苜蓿后,铁尾矿砂基质的理化性质和生物学特性均有了极为明显的改善(P0.01)。其中,容重显著下降,田间持水量和总孔隙度明显提高,pH值显著下降并接近中性,有机质和速效养分(碱解氮、速效磷、速效钾)含量显著提高,基质中的细菌、真菌和放线菌的数量以及土壤酶(过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和纤维素酶)活性明显提高。(4)与播种当年相比,种植紫花苜蓿2a的铁尾矿砂基质的理化性质和生物学特性均有不同程度的改善。其中,除了细菌和真菌数量以及有机质和碱解氮含量的提高效果不明显外,其他各项指标均达到了显著水平。表明5%有机肥水平条件下种植接种17676菌株的紫花苜蓿对铁尾矿砂基质的改良效果显著,紫花苜蓿种植年限对铁尾矿砂基质的改良效果也有重要作用。     

不同棉花品种耐低温性差异研究

棉花是喜温作物,在播种后常遇低温不发芽或烂芽,出苗后遇低温,导致大面积苗病及“小老苗”现象发生。棉花因低温造成的损失屡见报道。由于低温冷害是发生在0℃以上,从直观上看不出作物的受害症状,不易引起注意。研究棉花品种低温下的萌发效果及苗期抗冷性,可为生产单位选用抗冷性品种提供依据,也可为育种工作者提供抗冷性亲本材料。1材料和方法1.1材料试验于2004年在河南安阳中国农业科学院棉花研究所进行,所用材料均为陆地棉品种:鲁棉研19号、中9806、鲁棉研21、中棉所12、豫棉15。1.2方法1.2.1低温发芽方法。低温发芽试验在生化培养箱SP…     

棉花幼苗对低温胁迫的响应及抗冷机制初步研究

【目的】探讨棉花不同组织对低温胁迫的响应,初步探讨研究抗冷的生理生化和分子机制。【方法】测定了4个抗冷性差异显著的材料在低温处理后的生物量、抗氧化酶活力和可溶性蛋白含量,同时分析了抗冷相关基因在豫2067根、茎、叶的表达情况。【结果】4℃低温处理24 h对冷敏感材料生长抑制最大,对根系生长的抑制大于地上部分;细胞膜透性测定结果表明,受低温胁迫后4个材料根系细胞膜能保持相对稳定的结构,而叶片细胞膜对低温胁迫敏感,抗冷材料叶片细胞膜稳定性大于冷敏感材料,低温胁迫后叶片细胞膜透性与棉花的抗冷性呈负相关,可以作为棉花抗冷性的鉴定指标;棉花在受到低温胁迫24 h后,抗冷材料根中SOD的活力基本不变,冷敏感材料根中SOD的活力却极显著下降,2个材料的根系中POD、CAT的活力均下降,但抗冷材料豫2067下降的幅度小于冷敏感材料,可溶性蛋白含量在抗冷材料叶茎中基本不变,在冷敏材料的叶片和茎中均下降。低温胁迫后5个与抗冷相关的基因在豫2067叶片中上调表达的多于下调表达的,上调表达的基因分别是脂肪酸脱氢酶基因、胁迫诱导蛋白基因、假定R2R3-MYB转录因子基因、b HLH1转录因子基因;在根中下调表达的多于上调表达的,下调的基因分别为b HLH1转录因子基因、胁迫诱导蛋白基因、伸展蛋白基因2,这与根系的生长受抑制的结果是一致的。【结论】推测这些抗冷相关基因在叶片中的上调表达与叶片生长受低温抑制程度低有一定的关系。