超高压处理对作物的生物学效应研究进展

超高压技术作为一种新的诱变技术,在作物育种中得到越来越多的应用.超高压技术具有诱导产生的变异可遗传、后代易稳定、设备简单、成本低、对人和环境无污染等特点,是产生新基因源和创造新种质的有效方法之一.本文简要介绍了超高压技术、超高压处理对作物生长发育、农艺性状、生理生化特性、分子遗传学影响的最新研究进展,分析了存在的问题,并对超高压技术在作物育种上的应用前景进行了讨论和展望.     

普通小麦“宁7840×Clark”RIL群体抗条锈病QTL分析(英文)

为了解小麦条锈病抗病基因在染色体上的位置,对源自小麦杂交组合宁7840×Clark的重组自交系(RIL)群体进行了抗条锈病QTL分析。结果表明,在染色体1BS上检测到一个主效的QTL即QYr-hwwg-1B。该QTL由抗病亲本宁7840提供,位于SNP标记Xsnp3620和Xsnp5435之间,区间长度为2.5cM,可解释55.8%的表型变异。根据宁7840的小种抗性推测QYr-hwwg-1B可能是由来自1B/1R易位系的抗病基因Yr9引起的。抗性基因Yr9、Yr10、Yr15、Yr24、Yr26、YrH52和YrAlp均位于小麦1B染色体短臂的一端,形成一个抗条锈基因簇,并与SSR标记Xgwm11紧密连锁。另外,有56个SNP标记与该标记区间共分离,可以用于小麦抗条锈基因精细定位图谱的构建及分子标记辅助选择育种。     

农膜残留对大豆光生理特征及生物量累积的影响

农膜覆盖技术的应用及推广极大地提高了干旱半干旱地区的农业产量,促进了当地农业发展及社会经济效益。然而,由于农膜碎片化程度高、回收难度大、降解周期长,使得残留在土壤中的农膜日益增多,严重威胁着作物生长、土壤健康以及农业可持续发展。尽管农膜残留对土壤质量影响的研究较多,但对于其种类(可降解或不可降解)及残留累积量对作物光生理特征的研究还相对较少。本试验以大豆为研究对象,对比普通聚乙烯(PE)和生物降解(BP)两种农膜(残片大小为0.5～2 cm),研究不同农膜残留累积量(土壤重量的0、0.1%、0.5%、1.0%)下大豆花期及初荚期叶片光合作用光、CO_2响应曲线特征及花期、收获期的植株生物量,探讨塑料类型及残留量对大豆光生理特征及生物量累积的影响。结果表明:PE残留导致大豆叶片光补偿点在花期降低23.96%,而初荚期升高51.38%,说明PE残留导致大豆叶片弱光利用能力在花期提升,但在初荚期被抑制。在初荚期,BP残留使光补偿点降低54.82%,且光饱合点升高58.12%,从而提高了叶片强光适应能力,增大了叶片光能利用范围。同时, PE和BP添加使暗呼吸速率分别增长30.56%和22.28%,从而导致干物质消耗增加。土壤中PE、BP残留量的增加,最大光合力分别降低36.49%和23.56%,表明大豆叶片CO_2利用能力减弱; CO_2补偿点分别降低67.96%和38.91%,从而提高了叶片低浓度CO_2的利用能力,并降低光呼吸速率,从而减少了干物质的消耗。此外,不同农膜及残留量处理下,仅在花期0.1%与0.5%残留量的BP处理中,地下生物量随农膜残留量的增加显著降低,其他各处理间地上及地下生物量无明显变化。光响应及CO_2响应曲线各拟合参数与生物量的Pearson相关性分析结果表明,收获期PE处理下,地上生物量与光补偿点呈显著负相关,而光呼吸速率、CO_2补偿点、初始羧化效率与生物量(地上+地下)的积累有较强相关性。因此,PE农膜残留量增加提高了大豆花期叶片对于弱光的利用能力而减弱初荚期对弱光的利用能力,BP农膜残留量增加则会增强初荚期叶片对弱光的利用,也对大豆叶片适应强光的能力有所提升。     

黄土高原不同生态类型区果园地土壤肥力特征综合评价及其区域差异特征研究

以黄土高原典型苹果园地为研究区域,采用野外调查与试验分析相结合的方法,选取6个土壤养分指标:有机质、全氮、速效磷、全磷、速效钾和全钾,应用多元统计分析方法,分析了黄土高原典型苹果园地3个区段(陕西凤翔、陕西长武、陕西延安)0—300cm土壤剖面层土壤养分含量的分布特征及差异性。结果表明:不同苹果产区土壤养分含量差别明显,3个试点各类果园0—300cm土层土壤全氮含量平均值,全磷含量平均值、速效磷含量平均值、全钾含量平均值、速效钾含量平均值由大到小依次为凤翔长武延安;长武凤翔延安;长武凤翔延安;凤翔长武延安;长武凤翔延安。不同苹果产区果园0—300cm土层土壤氮磷钾全量和速效量剖面分布特征类似,除全钾和速效氮外其余养分全量和速效量剖面分布具有明显"表层积聚效应。长武和延安的0—300cm土层土壤有机质含量的剖面分布特征类似,没有明显的垂直分层现象而凤翔0—100cm土层速效钾含量随土层加深而迅速降低,100—200cm土层内有机质含量的剖面含量没有明显的变化。陕西长武地区土壤养分指数为0.24比陕西凤翔地区(0.23)的高;陕西凤翔地区养分指数(0.23)比陕西延安地区的(0.22)高。针对不同区域果园土壤养分含量差异,提出果园施肥建议:凤翔果园应该增施有机肥和氮肥,增施钾肥。长武果园增施有机肥,氮磷钾肥配合施用。延安地区土壤养分状况最差,应加大施肥力度,增施有机肥,氮磷钾肥配合施用,实行平衡施肥。     

小麦TaFKBP62c-2B基因克隆、组织表达及亚细胞定位

FK506结合蛋白(FK506 binding protein,FKBP)具有肽基-脯氨酰顺反异构酶(peptidyl-proly cistrans isomerase,PPIase)活性,可以作为一种分子伴侣在蛋白折叠中发挥作用.本研究采用同源基因克隆获得小麦(Triticum aestivum)高温胁迫应答基因TaFKBP62c-2B,利用qRT-PCR和绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)示踪技术明确了TaFKBP62c-2B的表达模式和亚细胞定位信息.序列分析结果表明,小麦TaFKBP62c-2B基因含有37 bp的5'UTR区、1 926 bp的完整CDS以及176 bp的3'UTR区,共编码642个氨基酸(GenBank登录号:KU350629).结构域分析发现,TaFKBP62c-2B是由3个FK506结合保守域(FKBP_C)和3个三十四肽重复序列(tetratricopeptide repeat,TPR)构成的多域FKBP.qRT-PCR结果显不,TaFKBP62c-2B强烈响应高温胁迫;组织表达分析表明,TaFKBP62c-2B主要在小麦的茎和小穗等植株地上组织中表达,在根部的表达量较低.亚细胞定位表明,TaFKBP62c-2B位于内质网上.本研究获得了小麦TaFKBP62c-2B基因全长、明确了其表达规律以及亚细胞定位信息,为进一步了解TaFKBP62c-2B的生物学功能提供了基础资料.     

黄土高原丘陵区退耕还林地土壤碳氮库的动态变化(英文)

为了揭示坡耕地退化土壤植被恢复后土壤中碳(C)、氮(N)运移规律,采用植被次生演替空间序列代替时间序列的方法,研究了黄土丘陵沟壑区纸坊沟流域不同植被恢复模式下的C、N库及其相互关系在土壤剖面的时空变化。结果表明退化农地的造林显著地促进了CO2的固存,恢复了土壤N的可获得性,进而降低了N不足对可持续的CO2固存的限制。植被恢复显著地促进了0~60 cm土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)和总氮(total nitrogen,TN)的积累,而只有在高于一定的恢复时间阈值(如26 a)下,促进了SOC库和TN库间的线性相关性。在土壤剖面上,SOC和TN库、SOC/TN库比以及SOC-TN间的线性相关性均随着土壤深度的增加而降低。与自然恢复相比,人工林在短期内具有CO2固存的优势,但由于随着恢复时间的增加,SOC增幅越来越大于TN增幅的事实,表明造林对碳固存的可持续性需在一个较长的时段下来评估,尤其需要关注20 cm以下层土壤。研究结果为黄土高原的生态修复和减缓温室效应提供了理论依据。     

提高小麦X玉米杂交产生单倍体胚的频率

Laurie和Bennett（1986）用普通小麦与玉米杂交，并进行幼胚培养，获得了小麦单倍体植株。但要真正用于育种实践，必须首先获得较高并且相对稳定的得胚率。目前报道的单倍体胚诱导频率差异较大，最高的已达48．6％，最低的不足10％（顾坚等，2005）。本实验通过在2，4-D中加入不同体积浓度的二甲基亚砜，研究其对得胚率的影响。     

基因枪法转化小麦幼胚瞬时表达

自Vasil et al．（1996）利用基因枪将获得小麦对除草剂Basta具有抗性的再生植株以来，基因枪介导的小麦遗传转化研究发展很快（Altpeter et al．，1996）。在小麦基因枪转化中，优化基因枪转化因素，提高转化效率仍然是基因转化的关键问题。本实验研究了不同金粉用量、质粒DNA浓度及轰击枪数对小麦幼胚瞬时表达的影响，通过GUS染色和细胞压片，分析了gus基因的瞬间表达。     

不同基因型绿豆叶片光合性能研究

以夏播区高产绿豆品种(系)冀绿2号、安9910和低产品种(系)赤峰绿豆、泰来绿豆为材料,对其衰老过程中开花节功能叶片的光合参数变化进行了研究。结果表明,绿豆开花后,随着叶片的衰老,各功能叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量逐渐下降,叶质重表现出降低—增大—降低的变化趋势,同一时期不同开花节叶片的光合性能自上而下逐渐降低。不同品种间存在显著差异,冀绿2号和安9910叶片功能期长,叶绿素和可溶性蛋白质降解较慢,生育后期仍具有相对较高的光合性能,这为其积累较多的光合产物提供了生理基础。进一步分析表明,绿豆产量与花后开花节叶片的平均净光合速率呈极显著正相关,叶片净光合速率又与叶绿素、可溶性蛋白质含量呈极显著正相关。综合分析表明,在绿豆开花结荚期间,保持较高的叶绿素含量和功能叶片的光合生产能力,延缓叶片衰老,对籽粒产量形成具有重要作用。     

几种模型在玉米区域试验的适用性与品种评价中的差异研究

为了综合评价玉米区域试验的结果,采用Shukla模型、Finlay-Wilkinson模型、Eberhart-Russell模型和加性主效乘式互作模型(AMMI)等4种常用模型对中国5个类型的玉米品种区域试验资料进行了拟合与分析。结果表明,没有一个模型对所有试验资料的拟合效果都最佳,Finlay-Wilkinson模型对5个试验拟合效果均最差,AMMI模型对3个试验的数据拟合效果最佳,Shukla模型和Eberhart-Russell模型则分别对一个试验拟合效果最佳。各个模型在玉米品种产量差异显著性检验和稳定性排序等方面存在较大的差异。因此,在玉米区域试验的实际分析中应采用AMMI模型或者利用模型拟合信息量准则选用最佳的模型进行分析,以提高玉米区域试验对品种高产与稳产评价的准确性。