白菜型冬油菜抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因的克隆、表达及其活性分析

抗坏血酸过氧化物酶(APX)是一种在逆境条件下清除细胞内氧自由基、增强植物抗逆性的关键酶。本研究根据已发表植物抗坏血酸过氧化物酶基因APX的同源保守序列设计引物, 采用RT-PCR扩增超强抗寒白菜型冬油菜陇油7号的DNA, 获得APX基因开放阅读框, 长度为753 bp, 编码250个氨基酸残基, 推导的氨基酸序列具有APX蛋白的典型特征。生物信息学分析显示, 与已报道的大白菜的APX氨基酸序列同源性达到99%, 该酶蛋白具有高度的进化保守性, 其保守序列属于植物的POD超家族, APX相对分子质量和理论等电点依次为27.7 kD和5.58;APX基因无信号肽, 是一个亲水性蛋白, 可推测其定位于细胞质中;二级结构预测表明陇油7号的APX是由不规则卷曲和α-螺旋组成的稳定蛋白。实时荧光定量PCR和酶活性分析显示, 该基因表达和酶活性受低温胁迫诱导, 表明该基因在白菜型冬油菜陇油7号适应低温胁迫过程中发挥重要作用。     

北方白菜型冬油菜的膜脂脂肪酸组分和ATPase活性对温度的响应

为了解北方白菜型冬油菜膜脂脂肪酸和ATPase活性与抗寒性的关系,以抗寒性强的冬油菜品种陇油7号和抗寒性弱的品种天油2号为材料,研究了不同温度处理(25°C、10°C、2°C、–5°C)后叶片和根系膜脂脂肪酸组分和ATPase酶活性的变化。结果表明,低温胁迫下2个冬油菜品种叶片和根系膜脂脂肪酸组分相同,叶片中不饱和脂肪酸以亚麻酸为主,根系不饱和脂肪酸以亚油酸为主。随处理温度的降低,2个冬油菜品种叶片不饱和脂肪酸含量呈先降低(10°C,2°C)后增加(–5°C)的趋势;陇油7号根中不饱和脂肪酸含量逐步增加,天油2号则逐步降低;在低温条件下(2°C,–5°C),陇油7号膜脂U/S比值、IUFA值高于天油2号;ATPase活性表现为陇油7号逐渐高于天油2号。说明2个冬油菜品种的膜脂在低温响应上存在一定差异,低温下不饱和脂肪酸含量和ATPase活性的提高是强抗寒冬油菜品种在北方旱寒区严酷环境条件下能安全越冬的重要原因。     

甘蓝型冬油菜在西北寒旱区适应性分析

为了研究甘蓝型冬油菜在西北寒旱区的适应性,以29份甘蓝型冬油菜品系为材料,分析在天水、兰州两个试点越冬率、生育期、产量、含油量及农艺性状的差异。结果表明,参试品系在天水试点越冬率均高于兰州试点,在天水试点,21份参试品系越冬率80.00%以上,而兰州试点在覆盖条件下越冬率平均为14.49%,最高为平甘1号(48.50%)。联合方差表明,试点气候差异是引起越冬率差异的最主要原因。与天水试点相比,参试品系北移至兰州试点后越冬期延长,冬后生育期缩短,全生育期延长;在天水试点参试品系株高、分枝部位、主花序长度、千粒重、折合每667 m~2产量、含油量平均值分别为133.52 cm、32.79 cm、51.37 cm、3.15 g、184.20 kg、40.16%,较兰州分别高22.11 cm、31.58 cm、2.47 cm、0.66 g、160.54 kg、22.54%;变异分析表明,在天水试点参试品系越冬率、主要农艺性状、产量、含油量变异系数相对兰州试点较小,相对稳定。结论:天水试点气候条件更适合甘蓝型冬油菜的生长,参试品系越冬率高、农艺性状良好、产量高、含油量高,适应性强。     

甘蓝型与白菜型冬油菜杂交F1代植物学性状及自交亲和性分析

通过甘蓝型冬油菜与北方白菜型冬油菜及其正反交杂种F₁植物学形态,生长习性,自交亲和性的比较,分析杂种抗寒性,植物学形态,生长习性,自交亲和性的变化.选择白菜型冬油菜陇油9号与甘蓝型冬油菜Vision组配的(陇油9号×Vision),(Vision×陇油9号)甘白杂交正反交组合,通过亲本与杂种形态比较,越冬率统计,套袋自交以及花粉-柱头互作等,对杂种抗寒性,植物学形态,生长习性,自交亲和性作出评价.陇油9号与Vision杂交,杂种F₁植物学形态,干物质积累特性为中间型,生长习性和生长点下凹程度均偏白菜型.F₁正,反交越冬率分别为68.75%和65.00%,根长为14.83和14.30 cm,根颈直径为6.08 和5.67 mm.自交亲和性为:Vision>F₁ (Vision×陇油9号)>F₁ (陇油9号×Vision)>陇油9号,其相应的自交亲和指数为20.83,1.09,1.06,0.87;杂种及其亲本的自交亲和性的大小与其花粉在柱头上的萌发数量与萌发速度相一致.陇油9号与Vision杂交,杂种F₁抗寒性强于甘蓝型冬油菜,但较白菜型冬油菜弱.同时,白菜型冬油菜与甘蓝型冬油菜杂交,杂种F₁代自交亲和,但杂种的自交亲和程度远远低于甘蓝型冬油菜,而且F₁杂种的自交亲和性因杂交组合方式而有差异.     

化学药物GSC不同浓度对白菜型冬油菜主要性状的影响

以白菜型冬油菜品种鉴94为材料,研究化学药物GSC的不同浓度对白菜型冬油菜主要性状的影响。结果表明,GSC处理两次后,导致植株生长势变弱,而对结实力无显著影响;对油菜花冠和花瓣的生长有一定抑制作用,随着化学药物浓度的增加,花冠直径和花瓣面积呈减小趋势,雄蕊长度逐渐缩短,雌蕊无显著变化,T7浓度处理(第一次0.5 mg·L^-1和第二次0.6 mg·L^-1浓度处理)后,花丝萎缩,花药干瘪,出现大量不育花粉。GSC可以诱导白菜型油菜产生雄性不育,随着GSC浓度的增加,不育株数和失活花粉数也逐渐增加,在T7浓度,植株不育株率达86.49%,失活花粉率达89.30%;同时用此浓度处理后花粉囊发育不良,绒毡层细胞提前解体或随花粉粒退化一同消失,小孢子团紧贴内壁,数量变少。试验说明化学药物GSC对白菜型冬油菜具有一定的杀雄效果,同时杀雄效果与药物浓度有一定关系。     

芸芥自交亲和系与自交不亲和系 sOD、POD和CAT酶活性

对芸芥( Eruca sativaMill)自交亲和系( SC)与自交不亲和系( SI)柱头SOD、POD和CAT三种酶活性进行 了测定。自交亲和系和自交不亲和系在授粉后都能引起SOD、POD和CAT三种保护性酶活性的变化。比较SC和 SI的酶活性发现,在未授粉时二者SOD酶活性差异显著,而POD和CAT酶活性则无显著性差异;异花授粉后SC 和SI的三种酶活性表现了相似的趋势,在各个时间段上无差异;自花授粉后自交亲和系的酶活性显著高于自交不 亲和系的酶活性。结果表明, SOD、POD和CAT三种酶活性的变化与自交亲和系所具有的自交亲和基因的调控有 关。     

冬油菜在西北旱寒区的适应性和北移的可行性研究

 【目的】对不同冬油菜类型和品种在西北旱寒区的越冬抗寒性、适应性进行分析比较，研究冬油菜北移的可行性。【方法】在张掖、酒泉等不同生态条件下，对55份不同类型和来源的冬油菜品种（系）的抗寒性、经济性状、生育期、含油率、产量表现等进行了研究分析。【结果】在西北旱寒区海拔1 477～2 300 m、极端最低气温-22.7～-31.6℃、年平均气温5.9～8.7℃、年平均降水量92.0～630 mm、无霜期150～172 d的地区，甘蓝型和白菜型两种类型的冬油菜，仅白菜型冬油菜能够越冬，越冬率最高达到100.00%，生长发育正常，且表现出良好的适应性和农艺性状，生育期275～295 d，含油率40.84%～44.15%，产量1 500.0～4 400.3 kg•ha-1。不同白菜型冬油菜品种（系）抗寒性和适应性存在巨大差异，越冬率0～100%。根据越冬率与抗寒性，可将参试白菜型冬油菜品种（系）划分为超强抗寒性、强抗寒性、抗寒性和弱抗寒性品种（系）4种类型。在乌稍岭以东地区，一般抗寒品种（系）均能越冬，但在河西走廊，只有超强抗寒性品种（系）和强抗寒性品种（系）才能越冬，【结论】在西北旱寒区，发展白菜型冬油菜生产是可行的，从而使冬油菜栽培种植北界向北向西延伸1 000多公里，海拔由1 000 m提高到2 300 m左右，纬度由35°30′提高到39°46′。冬油菜北移进入中国西北旱寒区种植能够有效地增加该区冬春季植被覆盖度，同时为该区发展一年二熟耕作制创造了条件，具有显著的经济效益和生态效益，对促进北方寒区冬油菜生产和农业的可持续发展、生态环境建设具有十分重要的意义。     

DNA去甲基化参与提高白菜型冬油菜抗寒性的生理机制

利用来自不同育种环境的10份白菜型冬油菜材料,通过半致死温度的测定分析其抗寒性与环境的关系,并利用不同浓度DNA甲基化抑制剂5-azaC处理,分析DNA去甲基化对白菜型冬油菜DNA整体甲基化水平及低温胁迫下苗期生理特性的影响。结果表明,不同育种环境选育的材料,其半致死温度具有显著差异,其中材料2018-FJT、DT-7、DT-9与MXW-1的半致死温度分别为-16.04℃、-15.98℃、-15.63℃、-15.04℃;材料CT-2360、CT-2380、CT-2400、CT-2420、CT-2440、CT-2460的半致死温度分别为-11.32℃、-11.6℃、-11.42℃、-11.44℃、-12.97℃、-13.28℃。依据半致死温度,10个白菜型冬油菜抗寒性由强到弱依次为:2018-FJTDT-7DT-9MXW-1CT-2460CT-2400CT-2380CT-2420CT-2440CT-2360。抗寒性的形成与育成环境的纬度和年平均气温呈极显著正相关。选择抗寒性及产地不同的4个材料CT-2360、MXW-1、2018-FJT、DT-7进行生理测定,结果表明,1 000μmol·L~(-1) 5-azaC处理能显著抑制幼苗的根生长,4个材料的根长较对照减少93.14%～95.06%;低温下5-azaC处理对抗寒性较弱材料CT-2360幼苗的相对电导率、丙二醛含量以及强抗寒性材料DT-7幼苗的脯氨酸、可溶性蛋白含量影响最显著(P0.05);低温处理过程中,4个材料的SOD、POD、CAT活性均上升,以低温处理5d最显著(P0.05),其中2018-FJT的SOD活性增幅最高,为45.85%,DT-7的POD活性增幅最大,为460%,CT-2360的CAT活性增幅最显著,为321.02%。HPLC分析发现常温下抗寒性较弱材料CT-2360的甲基化水平为77.48%,高于其他3个抗寒性强的材料;经过5-azaC处理后发生明显的去甲基化作用,证明抗寒能力受DNA去甲基化的调控。     

旱作冬油菜越冬期生理特性与抗旱性的关系

为了研究冬油菜越冬期生理特性与其抗旱性的关系,筛选抗旱性较强的冬油菜品种,以9个冬油菜品种为试验材料,对油菜叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、相对电导率、相对含水量、可溶性糖含量等生理生化指标进行了检测.结果表明,越冬期冬油菜叶片中的POD和CAT活性含量都有不同程度的增加,...     

影响北方白菜型冬油菜主要农艺性状变异的气象因子分析

为探究影响北方冬油菜农艺性状的气象因子,以新疆自治区阿勒泰、乌鲁木齐和喀什为研究试点,选择陇油6号、陇油7号、陇油8号、天油2号、天油4号、天油7号共6个抗寒性不同的白菜型冬油菜品种为研究材料,采用适定性分析法和相关性分析法,研究气象因子对冬油菜的株高、主花序角果数、单株角果数、角粒数等农艺性状的影响。结果显示：随纬度降低越冬率增加,农艺性状变劣,其中千粒重、株高和角粒数变异系数较小,分别为5.86%、6.23%和12.63%,单株角果数的变异系数较大,为28.25%;参试品种间,强抗寒品种陇油6号和陇油7号的农艺性状变异系数较小,弱抗寒品种天油2号等变异系数较大;农艺性状与越冬率显著正相关（P<0.05）,角粒数与各种气象因子的相关性均达显著水平（P<0.05）;积雪天数、年降雨量和最大积雪厚度对农艺性状具有正效应,累积贡献率达到0.877,最冷月最低气温、地面极端低温、负积温和年均气温对农艺性状具有负效应,累积贡献率达到-0.871。因此,在北方寒区,选择强抗寒冬油菜品种有利于保持农艺性状稳定,获得较好产量与效益。