多胚苎麻的诱导及多胚性遗传分析

苎麻不同品种的多胚率相差甚远,为诱导多高频率多胚的材料,初步揭示苎麻多胚遗传的特点,本研究通过自交、杂交、正反交及延迟授粉试验,获得8份多胚率高于5%的材料,6份杂交材料是:z0663-1×中苎2号,Z0663-2×中苎2号,Z0815×Z0814,沅江肉麻×中苎2号、圆叶青5号×中苎2号和靖西青麻×中苎1号,2份自交材料是S0922和S0924.从正反交结果差异的显著性判断苎麻多胚特性属于胞质遗传,本试验通过延迟3天授粉获得子代的多胚率明显高于对照.     

外源水杨酸对干旱胁迫及复水下苎麻生理特性和产量的影响

以中苎2号为研究对象,通过设置干旱胁迫(DS)、1 mmol·L-1水杨酸(SA)喷施+干旱胁迫(DS+SA)、1 mmol·L-1SA喷施+正常浇水(CK+SA)、正常浇水(CK)4个处理,研究干旱胁迫下外源SA对苎麻可溶性蛋白和可溶性糖、叶片和韧皮部相关酶活性等生理机制及其生长发育的影响。结果表明,干旱胁迫第20天时,与DS处理相比,DS+SA处理的苎麻叶片可溶性蛋白和可溶性糖含量显著增加(P0.05),分别提高了20.02%和17.91%。外源SA能明显缓解胁迫植株的氮代谢相关酶(NR、GS、GOGAT和GDH)和纤维发育相关酶(蔗糖合成酶、IAA氧化酶和β-1,3-葡聚糖酶)活性的降低;到干旱胁迫第20天和第30天,DS+SA处理NR活性比DS处理提高了2.02倍和0.73倍,GOGAT活性提高了67.83%和22.90%,而DS+SA处理的GS活性到干旱胁迫第10天和第20天与DS处理差异显著(P0.05)。DS处理的纤维发育相关酶到第30天下降幅度较大,3种酶活性分别只有CK的37.84%、30.71%和35.73%,而DS+SA处理能达到CK的58.23%、74.17%和60.11%。干旱导致苎麻生长缓慢,生物量与CK差异显著(P0.05),经DS+SA处理的植株的产量指标均高于DS处理。因此,在干旱胁迫下,外源水杨酸能够明显缓解植物体内相关酶活性的降低,维持植物正常生长,增强苎麻植株对干旱胁迫的耐受性。本研究为苎麻应对干旱胁迫提供了理论依据。     

苎麻自交纯合进度研究

【目的】研究苎麻自交后代群体的遗传多样性和群体结构,探究自交纯合进度,对自交后代群体的纯合趋势进行判断。【方法】以中苎1号为材料,采用筛选出的多态性高的31对SSR引物和48对SRAP引物对3个自交后代群体的基因组DNA进行扩增。通过DNA位点纯合率和遗传多样性参数分析群体的遗传多样性。用Structure、NTSYS和AMOVA软件对群体结构进行分析。并用标记指数来比较SSR和SRAP标记方法的标记效率。【结果】SSR和SRAP标记得到的多样性指标变化明显,从S₃代到S₅代,平均扩增出57条和157条多态性条带,DNA位点纯合率上升了5.2%和4.61%,多态性位点减少了13个和44个,有效等位基因数降低了0.7883个和2.1629个,基因多样性下降了0.1143和0.0684,多样性指数降低了0.0465和0.1207。用Structure软件对群体结构分析表明S₅代群体中蓝色组分最多,均在65%以上。主成分分析表明,S₃群体的分散程度最高,S₄和S₅群体比较集中,而且S₃群体包含了S₄和S₅群体的大部分。2种标记方法得到的群体结构和主成分分析表明,经过连续自交,后代群体的一致性越来越好。用AMOVA软件对群体内和群体间的分子变异情况分析表明2种标记方法都显示群体内变异（94.69%和99.02%）明显大于群体间变异（5.31%和0.98%）,均达到整体变异的94%以上。SSR标记得到的位点平均信息量（H_av=0.4689）高于SRAP的估计值（H_av=0.4197）,而平均有效复合指数（EMR=3.2781）SRAP标记大于SSR标记（EMR=1.8562）,标记效率值SRAP标记（MI=1.3758）大于SSR标记（MI=0.8704）。【结论】SSR和SRAP两种分子标记适于苎麻资源的遗传多样性和群体结构分析。随着自交代数的增多,后代群体的一致性不断提高,杂合度逐渐降低。     

不同硒源和浓度对饲用苎麻幼苗生理生化特性的影响

为了揭示不同硒源和浓度对饲用苎麻幼苗生理生化特性的影响,以中饲苎1号为试材,通过盆栽试验,研究亚硒酸钠(Se⁴⁺)和硒酸钠(Se⁶⁺)及其不同浓度(0、0.9、1.8、2.7 mg·kg^-1)对苎麻生物量、硒含量、硒积累总量、光合色素含量、抗氧化酶活性、超氧阴离子含量和产生速率及丙二醛(MDA)和可溶性蛋白含量的影响。结果表明,土壤施硒能够显著增加苎麻硒含量和硒积累总量,且随施硒量的增加苎麻硒含量和硒积累总量逐渐增加。苎麻地上部对硒酸钠的吸收远远高于对亚硒酸钠的吸收,其中0.9 mg·kg^-1 Se⁶⁺处理中苎麻叶片和茎秆硒含量分别是相同浓度下Se⁴⁺处理的71.9和54倍。当硒酸钠施用量为0.9 mg·kg^-1时,虽然提高了苎麻植株体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活力,但超氧阴离子含量和释放量显著增高,叶绿素和类胡萝卜素含量明显降低,使苎麻幼苗地上部分干物...     

2001-2016年我国苎麻生产格局变化与产量差研究

根据国家统计数据和国家麻类产业技术体系对40个主产县的调研数据，研究2001—2016年中国苎麻种植分布、产量分布和单产变化，比较产量差，并分析驱动因素，以期为应对苎麻产量不足和消减产量差提供依据。结果表明，2001—2016年中国苎麻生产面积下降、布局优化，苎麻生产由长江中游区域向上游区域转移、由平原湖区向丘陵山地转移；单产提高、产量差加大，苎麻单产提升依赖人工和农资投入的问题依然严重。消除农田实际产量与潜在农田产量之间的产量差，可提升全国苎麻产量29.1%；区域发展模式各具特色，政策仍为重要驱动力。为推动苎麻产业可持续发展，笔者建议促进多用途产业发展应对苎麻种植面积下降，着力研发和实施轻简化种植技术消除产量差，将大幅度减少人工与农资投入作为苎麻种植技术研发的重点方向。     

苎麻胞液型谷氨酰胺合成酶基因的克隆和超量表达载体构建

谷氨酰胺合成酶是植物氮代谢途径中的关键酶,分为胞液型(GS1)和质体型(GS2)两种。本文首次从苎麻中克隆了一个胞液型谷氨酰胺合成酶基因BnGS1-1,并利用生物信息学对其序列和结构特征进行了分析。该基因序列全长1205 bp,含有一个1071 bp的ORF区,编码356个氨基酸残基的多肽,pI和Mw分别为5.64和39.19 KDa,具有beta-Grasp和catalytic两个保守功能域;蛋白序列在56、92、249和297位点分别为Asp、Cys、His和Glu。系统进化分析表明BnGS1-1与大豆(Glycine max)、四季豆(Phaseolus vulgaris)、苜蓿(Medicago sativa)、棉花(Gossypium raimondii)在同一个分支上。同时,将BnGS1-1与pBI121载体利用同源重组技术,成功构建了植物超量表达载体。因此,本研究为了解和改善苎麻饲用特性提供了物质和理论基础。     

苎麻谷氨酰胺合成酶BnGS2等位基因的克隆及其转基因烟草特性

【目的】克隆谷氨酰胺合成酶BnGS2等位基因,分别构建其超量表达载体,并探讨其在转基因烟草中对氮代谢的影响。【方法】依据苎麻转录组unigenes和RT-PCR技术克隆苎麻BnGS2等位基因,利用内切酶TaqⅠ对目的等位基因在中苎1号自交F1和亲本中进行酶切鉴定,并利用生物信息学对基因序列和结构特征进行分析;通过同源重组技术分别构建BnGS2等位基因的超量表达载体,并在农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）LBA4404的介导下,通过叶盘法将超量表达载体转入烟草中,通过Kan筛选、转化植株基因组DNA PCR验证获得转基因T0植株;利用qRT-PCR分析BnGS2等位基因在转基因T1植株中的相对表达水平,并测定植株叶片中的GS活性、株高、鲜重、可溶蛋白及总氮含量。【结果】首次从苎麻中克隆了一对GS2等位基因,命名为BnGS2-1和BnGS2-2,等位基因序列全长1 340 bp,含有一个1 293 bp的ORF区,编码430个氨基酸残基多肽;等位基因核苷酸序列在11个位点上存在差异,导致编码的多肽在195、382位点上的氨基酸残基存在替换现象（BnGS2-1为脯氨酸和天冬酰胺,BnGS2-2为苏氨酸和丝氨酸）;NCBI BLASTP分析表明苎麻BnGS2与Pisum sativum、Vigna radiata、Glycine max、Phaseolus vulgaris、Medicago truncatula具有很近的亲缘关系;构建了能分别超量表达BnGS2-1和BnGS2-2的载体,并获得能分别超量表达BnGS2-1和BnGS2-2转基因烟草植株;与野生型烟草植株相比,超量表达BnGS2等位基因（BnGS2-1和BnGS2-2）都能显著性提高转基因植株叶片GS活性、鲜重和可溶性蛋白的含量,株高和总氮含量也有增加,但没有达到显著性水平。另外,超量表达不同BnGS2等位基因（BnGS2-1和BnGS2-2）的转基因烟草植株,在株高、鲜重、叶片可溶性蛋白及总氮含量上并没有显著性差异。【结论】在烟草中分别超量表达来源苎麻的BnGS2等位基因（BnGS2-1或BnGS2-2）均能显著提高转基因植株的生物产量和氮利用效率,并且所克隆的2个等位基因BnGS2-1和BnGS2-2在功能上并无显著差异。     

38份油用亚麻资源经济性状多样性分析与综合评价

研究以4个不同产地的38份亚麻资源为供试材料,开展9项产量性状指标和6项品质性状指标检测,通过多样性、相关性和主成分分析等研究不同亚麻资源单株产量性状及籽粒品质性状的差异。结果发现：不同亚麻资源15项经济性状的变异幅度为7.94%～47.57%,棕榈酸的多样性指数达到最大;相关性分析得出,株果数和单株粒重呈极显著正相关,相关系数达到最大,为0.887;主成分分析得出5个主成分累计方差贡献率达80.01%,其中可以把单株粒重、株果数、千粒重、单株粒数、株高、工艺长度、硬脂酸、分枝数、棕榈酸和油酸作为38份亚麻资源经济性状的综合评价指标;采用隶属函数法计算出每个亚麻资源的D值,通过D值分析得出经济性状最佳的亚麻资源为陇亚5号。     

氮素水平对不同氮效率基因型苎麻根系性状的影响

根系是苎麻(Boehmeria nivea)吸收氮素的主要器官,开展苎麻根系对不同氮素水平的响应研究对其品种改良和农艺调控具有重要意义。针对以往研究的不足,本研究设置了0、6、9、12和15 mmol·L~(-1)氮素水平处理进行盆栽试验,分析了不同氮效率苎麻根系性状对氮素水平的响应特征,及其与氮素利用效率的关系。结果表明,增施氮素可显著提高苎麻根系总吸收面积、活跃吸收面积及比表面积(P0.05),但对根长影响不显著(P0.05)。增施氮肥可显著促进苎麻根系体积与活力的增长,其中氮高效基因型苎麻H2000-03根系体积在12mmol·L~(-1)处理时达到最大,为未施处理的3.06倍,氮低效基因型苎麻册亨家麻根系体积在9mmol·L~(-1)时达到最大,为未施处理的2.38倍;而过量施氮则会导致指标下降,其中旺长期册亨家麻根系活力下降达67.5%。各性状的综合表现导致苎麻氮素回收率在9mmol·L~(-1)时达到最大值。氮高效苎麻H2000-03较氮低效苎麻册亨家麻具有显著较高的根长、根系体积、总吸收面积、活跃吸收面积,且能够随生长发育维持较高水平。但二者根系比表面积和根系活力没有显著差异,是其根系性状改良的重点。影响苎麻氮素回收率、地上部氮素累积量的关键时期为生长中后期,且关键因素为根量及根系表面特性。     

苎麻与水稻/玉米秸秆混合青贮饲用价值评价

以青刈苎麻(Boehmeria nivea)与玉米(Zea mays)、水稻(Oryza sativa)秸秆为原料,调制鲜苎麻∶玉米秸∶水稻秸重量比分别为1∶1∶0(ZY)、1∶0∶1(ZD)、2∶1∶1(ZH)、1∶1∶1(ZL)及苎麻∶蔗糖重量比为99∶1(ZT)的混合青贮饲料,并以全苎麻青贮为对照(ZQ),通过感官评定和营养品质分析,探讨苎麻混合青贮的可行性及其饲用价值。结果表明:1)苎麻可单独调制青贮饲料,并可降低中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)含量,显著提高干物质摄入量(dry matter intake,DMI)和相对饲料价值(relative feed value,RFV),但造成23.6%的粗蛋白(crude protein,CP)损失,且因pH高、饲料质地差,导致发酵品质较低;2)单独添加外源糖分(蔗糖)可减少CP损失但整体饲用价值下降;3)添加玉米、水稻秸秆可显著减少CP损失、提高青贮饲料发酵品质、均衡养分结构,但提高NDF、ADF含量,整体降低饲用价值;4)苎麻与水稻秸秆混贮饲用价值优于与玉米秸秆混贮,但苎麻与玉米秸秆混贮对保存CP效果更为明显;5)苎麻、水稻秸秆和玉米秸秆三类原料混合青贮劣于苎麻与其中一类秸秆混合效果。本研究认为与鲜苎麻混合青贮是挖掘南方青粗草料饲用价值的有效途径,但需针对NDF、ADF含量调控进行深入研究。