水稻种质资源的分子鉴定和育种利用

水稻种质资源包括栽培稻、野生稻及育种材料等各种类型,是水稻新品种选育、生物技术研究以及农业生产的物质基础。中国具有丰富的水稻种质资源,但其利用率却不高,原因之一就在于传统方法不能够对其进行准确的研究评价。理想的分子标记具有稳定性高、重复性好、检测简单快速和共显性遗传等优点。本文综述了分子标记技术在水稻种质资源遗传多样性分析、重要功能基因的挖掘、品种DNA指纹库的构建及分子育种材料遗传基础的拓展等方面的作用,旨在为更充分的将分子标记技术应用于水稻种质资源的鉴定和分子育种提供参考。     

消落带植物南川柳对干旱胁迫的生理响应

为了探明消落带植物南川柳(Salix rosthornii Seemen)的耐旱特性,为消落带种群构建和植物选择提供理论依据,在盆栽条件下,对南川柳1年生幼苗采用控水方式进行干旱胁迫处理,同时设置对照组进行正常灌溉,并测定叶片相对含水量(RWC)、电解质渗漏(EL)、丙二醛(MDA)等一系列与植物耐旱能力相关的生理指标以及抗氧化性酶活性的变化,系统讨论了南川柳对干旱的生理响应。结果表明：在干旱胁迫下南川柳幼苗叶片具有较强的水分保持能力,并且在复水后有相对较快的恢复能力;10天和20天的干旱胁迫对南川柳叶片电解质渗漏的影响与对照相比差异不显著,随胁迫时间的持续,EL和MDA都显著升高。在干旱胁迫下,南川柳幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性整体呈先升高后降低的趋势,其中CAT对胁迫最为敏感,而POD响应相对较为缓慢;在复水20天后3种酶活性有所恢复,但均未恢复到对照的水平。     

水稻叶片形态建成分子调控机制研究进展

叶片形态是水稻“理想株型”的重要组成部分,是当前水稻高产育种关注的重点。本文通过对已克隆多个叶形相关调控基因综述了水稻叶片形态(叶片卷曲度、倾角、披散程度以及叶片宽度)建成的分子遗传学研究进展。综合分析认为,水稻叶片的卷曲主要是通过卷叶基因调控叶片近轴/远轴间的发育、泡状细胞的发育及其膨胀和渗透压、厚壁组织的形成以及叶片角质层的发育等来实现。影响植株空间伸展姿态的叶倾角主要通过叶角基因调控油菜素内酯的信号传导来影响叶枕细胞的生长发育;唯一被克隆的影响叶片披垂度的披叶基因DL1是通过控制叶片中脉发育而改变叶片形态的;而窄叶基因则主要通过调控生长素的合成与极性运输、维管组织的发育和分布,影响叶片维管束数目及宽度。但到目前为止,所有已克隆的叶形调控基因间相互调控关系的研究还不够深入,还不能完整清晰地勾勒水稻叶形建成和发育的分子调控网络。因此,在已有的研究基础上更深入地探索水稻叶片形态建成的分子调控机制,对进一步构建相关的调控网络,塑造水稻理想株型具有重要意义。     

opaque-2玉米近等基因系的构建与赖氨酸含量快速检测

我国高赖氨酸玉米种质资源狭窄,opaque-2(o2)突变基因能大幅提高玉米赖氨酸含量,通过分子标记辅助选择构建o2玉米近等基因系并检测其赖氨酸含量具有重要意义。其中,要解决的两个关键问题是如何准确地将不同供体的o2突变基因导入受体系和如何快速地检测导入系的赖氨酸含量。本研究利用O2基因内紧密连锁的SSR共显性标记引物phi057检测玉米供体和受体自交系的多态性,利用其特异性和共显性构建o2近等基因系;参考已有研究,改进染料结合(DBL)法,测定18组构建成功的o2近等基因系的赖氨酸含量。结果表明,不仅在不同供体(CA339和山东2548)之间存在多态性,而且在不同受体系间也存在多态性,利用phi057能够成功地将不同供体的o2突变基因导入受体系,构建o2近等基因系;改进的DBL法分析表明,不同受体系赖氨酸含量变化较大,不同背景的受体系导入o2突变基因后赖氨酸含量增加的幅度差异也较大;普通玉米自交系间赖氨酸含量为0.223%~0.368%,构建成功的不同o2近等基因系间,赖氨酸含量为0.373%~0.527%,与受体亲本相比,赖氨酸增加幅度最低为13%,最高为74%。分析表明,phi057能准确筛选导入o2突变基因的受体系,结合改进的DBL法能快速地选择赖氨酸含量高的玉米。     

水稻极矮突变体s2-47对赤霉素的响应及基因定位研究

通过EMS诱变日本晴获得1个极端矮化突变体s2-47,其表型为极度矮化、叶色深绿、不能抽穗结实。对水稻胚乳的α-淀粉酶诱导实验表明s2-47突变体与GA的信号传导途径无关,外源活性GA₃对水稻幼苗株高的促进实验显示s2-47应与赤霉素的生物合成有关。利用s2-47和Dular构建F₂群体并精细定位表明,s2-47的表型与水稻OsCPS1基因紧密连锁,其编码的柯巴焦磷酸合成酶是赤霉素生物合成途径的第一个关键酶。序列分析发现,s2-47突变体的OsCPS1基因编码区发生了单个碱基缺失导致移码突变。OsCPS1基因在植株地上部都有表达,在节中表达最高。OsCPS1基因的表达受外源GA₃抑制,但在s2-47突变体中表达上调。     

Puroindoline b位点近等基因系对小麦籽粒淀粉含量和组分及其特性的影响

为了研究不同硬度等位基因与小麦籽粒淀粉组分含量及特性的关系,为小麦品质改良提供依据,以7个硬度Puroindoline b位点近等基因系为试材,研究了不同硬度基因型对小麦籽粒淀粉组分含量及特性的影响。结果表明,Pina-D1b/Pinb-D1a基因型的籽粒硬度值、支链淀粉含量最高;Pina-D1b/Pinb-D1a基因型的淀粉溶解度最高,而Pina-D1a/Pinb-D1d溶解度最低,两者差异达显著水平;不同基因型之间籽粒淀粉酶解力没有显著差异;冻融失水率以基因型Pina-D1a/Pinb-D1b最低,表明Pina-D1a/Pinb-D1b基因型冻融稳定性最好,可能较适宜冷冻食品的制作;对于抗性淀粉,Pina-D1a/Pinb-D1b基因型的抗性淀粉含量最高、Pina-D1a/Pinb-D1d最低,表明Pina-D1a/Pinb-D1b基因型有助于籽粒中抗性淀粉含量的提高。     

植酸酶基因PhyA对陆地棉产量性状的影响

在人工控制(培养基、水培、沙培)条件下,植酸酶基因PhyA具有分解利用培养基质植酸磷、提高磷素利用效率的功能,但在田间的表现目前尚未明确。在前期完成的PhyA转基因陆地棉新材料盆栽试验基础上,将其种植在田间条件下,研究PhyA基因对棉花产量性状的影响。结果表明,部分转基因棉花新材料的单株结铃数、铃重、衣分、籽棉产量、皮棉产量与野生型对照存在显著差异,PhyA在田间条件下具有改良转基因棉花部分产量性状的能力。在此基础上,遴选出2个转PhyA棉花优良新品系G3、G2,可用作今后转植酸酶基因棉花新品种培育的基础材料。     

施硒对黄芪生长、硒含量及转运的影响

为了解黄芪对硒的吸收转运能力,以黄芪为试材,采用根施和叶面喷施硒2种方式,探索施用不同浓度(0、5、10、50、100μmol/L)的硒酸钠和亚硒酸钠,对黄芪生物量、硒含量以及硒在植物体内的转运能力进行研究。结果表明,无论是以硒酸钠还是亚硒酸钠作为硒源均有利于黄芪地上部和根部干物重、硒含量的增加,随着硒浓度的增加干物重呈先升高后下降的趋势,黄芪地上部硒含量呈逐渐上升的趋势,根部硒含量与之相反。添加硒酸钠和亚硒酸钠处理时,在10μmol/L浓度处理时黄芪地上部和根部干物重最大,分别比CK增加了49.89%、60.87%和23.36%、60.00%。添加相同浓度的硒酸钠处理时,黄芪地上部和根部中硒含量高于施亚硒酸钠处理,在100μmol/L浓度处理下黄芪地上部硒含量最大为119.13μg/g,在5μmol/L浓度处理下黄芪根部硒含量最大为52.25μg/g。2种施硒方式下,根部施硒酸钠更有利于黄芪对硒的富集,且黄芪根部向地上部转运硒的能力随施硒浓度的升高逐渐增大。     

猪流行性腹泻病毒山西分离株ORF3基因序列分析

为了研究山西地区猪流行性腹泻病毒ORF3基因的遗传变异情况,2014-2015年从山西地区11个地市收集的PEDV阳性病料中扩增到4株PEDV的ORF3基因,并进行序列比对及遗传分析。序列分析结果表明,4株PEDV山西分离毒株的ORF3基因与CV777毒株相比,无核苷酸插入和缺失,有部分核苷酸及氨基酸发生变异;4株PEDV山西分离毒株的ORF3基因之间核苷酸和氨基酸的同源性分别为99.6%~100.0%和98.7%~99.6%,与CV777、疫苗株CV777 truncated和attenuated DR13核苷酸同源性分别为96.6%~97.0%,90.6%,97.6%~98.1%,氨基酸同源性分别为95.1%~96.0%,88.0%,97.1%~98.1%。遗传进化分析结果显示,4株PEDV山西分离毒株与12株2010-2015年我国各地方分离的毒株和2009年分离的CH/JL/09毒株亲缘关系较近;与CV777、LZC、Brl/87和2个疫苗株(CV777truncated和attenuated DR13)亲缘关系较远。     

高砷硫铁矿周边农田土壤砷分布及真菌群落结构特征研究

本文主要以高砷硫铁矿区周边农田中的真菌群落为研究对象,研究利用Miseq高通量测序技术系统的分析了矿区周边不同区域土壤中真菌的群落特征,对硫铁矿区周边土壤真菌群落的适应机制进行了探究分析。结果表明,(1)砷、铁复合污染土壤可促使土壤真菌丰富度降低,而对土壤真菌多样的影响则表现为先促进后抑制;(2)砷、铁复合污染抑制土壤中Ascomycota(子囊菌门)代谢,促进Basidiomycota(担子菌门)代谢,而对Zygomycota(接合菌门)则表现为低浓度促进,高浓度抑制,对Fusarium(镰刀菌属)、Pseudallescheria(假霉样真菌属)、Cryptococcus(隐球菌属)也呈现“低浓度促进、高浓度抑制”作用;(3)砷、铁的复合物污染使土壤中真菌群落结构产生了明显差异,环境因子对土壤环境真菌群落结构差异影响大小依次为有效砷、总砷、总铁。