节节麦pbf基因的克隆、序列分析及原核表达

醇溶蛋白盒结合因子(prolamin-box binding factor,PBF)通过调控籽粒蛋白的表达效率进而影响面粉的加工品质。为给深入研究小麦籽粒PBF对籽粒蛋白质表达调控的分子基础提供参考依据,进而为小麦面粉加工品质的改良提供候选基因资源,利用特异引物组合pbfF1/pbf R1分别从两份节节麦(AS90、AS2386)中克隆出pbf基因后进行序列分析,并进一步构建pbf基因的原核表达体系。结果表明,从两份节节麦中克隆得到了2个不同类型的pbf基因(GenBank登录号分别为KJ544771和KJ544772),其中来源于AS2386的KJ544772与来源于普通六倍体小麦的1个pbf基因序列完全相同。推导的氨基酸序列分析表明,KJ544771和KJ544772所编码的蛋白质均为弱碱性的亲水蛋白,具有典型的DOF蛋白结构域。与其他远缘物种来源的PBF比对结果表明,该类蛋白在NLS核心、DOF结构域及Ser铰链区相对保守,而在C-端调控区变异较大,说明PBF蛋白具有种属特异性。同时,系统演化树显示,来源于节节麦AS2386的pbf基因与迄今已知的全部普通小麦的pbf基因具有高度的相似性,因此推测该种类型的节节麦很可能参与了最初的普通六倍体小麦的形成。此外,本研究成功构建了pbf基因的原核表达体系,可为后续功能验证的开展奠定基础。     

高压诱变小麦突变体籽粒淀粉积累的动态变化

为了解高压诱变小麦突变体籽粒灌浆过程中的淀粉积累特性,以未经高压处理的偃展4110纯系为对照,对经过高压诱变处理(120MPa,8h)获得的偃展4110突变株系高压2、高压3、高压5、高压9和高压11的籽粒形成过程中淀粉含量的动态变化进行了分析。结果表明,突变株系籽粒总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量均呈"S"型曲线变化;总淀粉、直链淀粉、支链淀粉积累速率表现为"抛物线"型曲线变化,花后15~20d为籽粒总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量增加最快的时期;高压2、高压5的总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量高于对照,高压9低于对照;成熟期高压2和高压9的总淀粉含量分别为80.99%和73.05%,与对照(77.38%)差异显著(P0.05),说明高压诱变对淀粉积累有影响。不同样品之间总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量变化速率存在显著差异(P0.05),对照的总淀粉、支链淀粉峰值速率高于其他突变株系;高压2和高压5的直链淀粉峰值速率明显高于对照。     

5种细胞质雄性不育小麦败育过程中活性氧代谢保护酶的响应

为了解异质雄性不育小麦败育过程中活性氧代谢中几种保护酶的变化特点,以5种小麦雄性不育系U116A、Ju116A、Va116A、C6116A、K116A及其相应保持系116B为材料,分析了小麦雄性不育系在花药不同发育时期的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性与保持系的差异。结果表明,不育花药的POD活性自单核早期后均比同一发育时期的可育花药高;自单核晚期开始,不育系CAT活性总体上呈下降趋势,而可育系则呈升高趋势;受试材料花药中SOD活性总体呈上升趋势,且不育系高于保持系。经差异分析,不育系U116A、Ju116A、Va116A、C6116A的败育关键期是单核晚期,而K116A的败育关键期则是单核晚期至二核期。以上结果说明,5种异质小麦雄性败育时期有所不同,并且雄性育性与POD、CAT和SOD活性密切相关。     

基于RNA-seq技术分析野生大麦穗部发育基因的表达谱及其转录动态

为明确野生大麦穗部发育过程中基因表达的动态变化,以来自以色列的野生大麦Mehula 1-2为材料,对其在穗部发育的4个关键时期（开花后3、8、13和18 d)进行RNA-seq分析,并与栽培大麦穗部的基因表达谱进行了比较。结果表明,在野生大麦穗发育的4个时间点共鉴定到17 163个基因,其中11 273个为差异表达基因,包括635个转录因子相关基因;功能富集分析表明,这些差异基因主要富集到物质合成、代谢过程、物质运输、抗逆等相关过程或通路上;野生大麦和栽培大麦穗部基因的表达谱比较分析发现,两者共同表达的基因显著富集到细胞器、催化、代谢、调节及抗逆等相关通路上,而在特异表达基因方面,栽培大麦主要集中于甲基转移酶、次生壁生物合成、核糖体蛋白等相关基因,野生大麦主要集中于逆境抗性、花青素合成、钙调蛋白等相关基因。本研究发掘的与穗部发育相关的关键基因,丰富了大麦穗部遗传改良基因资源,为进一步解析野生大麦穗部发育关键基因的表达特性和调控机制奠定了基础。     

不同水分条件下平衡施肥对旱地冬小麦土壤硝态氮运移的影响

为了探明不同水分条件下旱地冬小麦养分管理措施对土壤环境的影响,在控雨池栽条件下,设置水分与肥料双因素随机区组试验,以不施肥为对照,研究了0~200 cm土层在底墒为650 mm时,不同水分条件下3个平衡施肥处理(Y1:N 13.9 kg·hm-2、P2O54.65 kg·hm-2、K2O 15.3 kg·hm-2,Y2:N97.5kg·hm-2、P2O532.7 kg·hm-2、K2O 107.6 kg·hm-2,Y3:N 181.2 kg·hm-2、P2O560.6 kg·hm-2、K2O 199.8 kg·hm-2)对旱地冬小麦主要生育时期土壤硝态氮运移的影响。结果表明:开花期、灌浆期,在各水分条件下,0~80cm土层土壤硝态氮平均含量及积累量在Y1施肥量水平下与不施肥处理(Y0)差异不显著,Y2、Y3水平较Y0和Y1硝态氮平均含量增加98.6%~363.6%(P0.05),硝态氮积累量增加98.2%~260.9%,Y3与Y2无显著差异;施肥量的增加对80~160 cm土层土壤硝态氮含量及累积量无显著影响。在生育期补灌100mm(R3)、78 mm(R2)、56 mm(R1)条件下,冬小麦成熟期3个施肥量80~160cm土层的土壤硝态氮累积量较不补灌(R0)分别减少27.2%~41.0%、44.8%~48.4%、23.7%~49.4%,较高的水分条件加剧了土壤硝态氮向深层的淋溶。从满足冬小麦营养需求、减少土壤硝态氮的累积、提高肥料利用效率等方面综合考虑,冬小麦的适宜施肥量为Y2水平。     

节节麦不同生育期叶片蜡质组成和超微形态的变化

为了解节节麦(Aegilops tauschii Coss.)不同生育期叶片表皮蜡质组成及晶体形态的变化,对节节麦叶片蜡质进行提取,利用气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪和气相色谱-火焰离子化检测仪(GC-FID)对蜡质进行了定性和定量分析,并采用扫描电镜(SEM)对叶片表面蜡质晶体形态进行了观察。结果表明,节节麦叶表皮蜡质经GC-MS分析,共鉴定出化合物21种,主要以初级醇为主(苗期、抽穗期和灌浆期相对含量分别为85%、84%和70%),并含有少量的烷烃、醛、酮和脂肪酸;随着节节麦的生长发育,蜡质总量不断积累,烷烃含量极显著地升高,其中以C29烷烃的增加最明显,而初级醇含量显著降低,其中C26醇的相对含量降低最明显(苗期、抽穗期和灌浆期相对含量分别为80%、76%和63%),其他各类化合物组分变化不大。经扫描电镜观察,节节麦叶片近轴和远轴面的蜡质晶体形态无明显差别,苗期均为片状,抽穗期大部分仍以片状形态存在,并且蜡质晶体的密集程度比苗期稀疏,灌浆期蜡质晶体的密集程度变得更加稀疏。这些变化可能与抽穗期、灌浆期烷烃含量的增加和初级醇含量的减少有关。     

西农棉35的选育及栽培技术要点

西农棉35是西北农林科技大学选育的高产稳产棉花新品种,2009年通过陕西省品种审定委员会审定。该品种抗枯、黄萎病,丰产潜力大,适应性广,在黄河流域棉区具有较强的产业竞争优势以及良好的生产应用前景。     

高通量提取西红柿基因组DNA方法探究及其在SNP分型中的应用

随着植物分子生物学的发展,植物分子试验对于大规模样品DNA提取的需求越来越大。本研究旨在开发快速、简便、高通量的DNA提取技术。以西红柿叶片为试验材料,用96孔盒对西红柿叶片进行冷冻干燥及粉碎,基于改良的SDS提取DNA方法,采取排枪“两步加样一步抽提”,简化提取步骤,实现DNA的高通量提取。该方法提取DNA样品的平均浓度在138.6 ng/μL左右,满足一般性的PCR扩增要求;琼脂糖凝胶电泳结果显示绝大部分样品泳道可见清晰完整的DNA条带,无明显降解,并伴有少量的RNA污染。利用3个等位基因特异的定量PCR基因分型系统(AQP)分子标记对192个样本进行检测,结果显示3个标记的整体检测结果良好,均能有效区分样品间的不同等位基因位点。样品的有效荧光值占比在97%～99%之间,可以用于分子标记检测或遗传群体的基因分型。本研究在前人基础上探讨了一种简便、快速、高通量的西红柿基因组DNA提取方法,对于提取其他植物叶片组织DNA同样适用,并且该方法能够成功应用于AQP等其他类似的荧光分子标记检测,为大规模分子标记检测等实验DNA样品准备提供了借鉴。     

减氮条件下分期施钾对冬小麦籽粒产量和氮素利用效率的影响

为探究钾肥分期施用对冬小麦产量和氮素利用效率的影响,确定减氮条件下冬小麦高产高效的钾肥运筹方案,本试验选用高产强筋冬小麦品种藁优5766作为试验材料,于2018—2020年度冬小麦生长季,采用二因素随机区组设计,设置3个施氮水平:常规施氮水平(240 kg hm^–2, N1)、减氮20%(192 kg hm^–2, N2)、减氮40%(144 kg hm^–2, N3),两种钾肥运筹方案:钾肥全部底施(K1)和分期施钾(底施50%、拔节期追施50%, K2)。结果表明,相同钾肥运筹方案下, N2处理的籽粒产量与N1处理无显著差异, N3处理的籽粒产量比N1处理显著降低,降幅达9.0%～11.6%。在相同施氮水平下,分期施钾可显著提高冬小麦籽粒产量和氮素利用效率。与K1处理相比, K2处理显著抑制硝态氮向深层土壤的淋溶,增加冬小麦植株氮素积累量,提高旗叶光合速率和硝酸还原酶活性、籽粒灌浆速率、穗粒数和千粒重;籽粒产量和氮素利用效率在常规施氮水平下两年度分别提高21.7%和20.2%,在减氮20%水平下两年度分别提高26.9%和...     

模拟干热浪导致大豆症青的实证研究

近年来我国黄淮海夏大豆产区频繁出现症青,严重威胁本地的大豆生产。本研究通过人工气候室模拟干热浪胁迫,在大豆花荚期（R2-R4）进行持续3 d和7 d的干热胁迫处理,探究干热浪与大豆症青之间的关联性。研究结果表明：大豆盛花期遭遇持续3 d的模拟干热浪处理后,大豆植株生长正常,而持续7 d的处理则导致部分大豆植株出现症青。进一步的研究证实,从盛花期（R2期）到盛荚期（R4期）任何一个阶段遭遇连续7 d的模拟干热浪胁迫,都会导致大豆植株有效荚数和正常粒数严重下降,其中有效荚数降幅顺序为R3（85.14%）>R2（62.12%）>R4（50.97%）,正常粒数降幅顺序为R3（81.02%）>R2（60.00%）>R4（56.32%）。因此,结荚初期（R3）持续7 d的模拟干热浪胁迫可导致大豆症青发生。同时提出,将大豆症青划分为荚而不实型、无荚型、局部型和全株滞育型四种类型。建议用底部节位新叶再生和花芽再分化现象进行大豆症青的早期诊断。