大麦杂交组合蛋白质及部分农艺性状的遗传分析

以4个大麦品种的正反交试验的亲本、杂种F1和6个组合的杂种F2为材料,研究了青藏高原一年生野生大麦子粒蛋白质含量及其与农艺性状的遗传规律.结果表明,部分杂交组合的杂种F1子粒蛋白质含量存在正反交差异,即这些杂交组合的子粒蛋白质含量可能存在细胞质效应,其中6个正反交组合中,有2个差异显著.各杂种F2群体的子粒蛋白质含量分布图表明大麦子粒蛋白质含量属数量性状,由主效基因和若干微效基因共同控制,同时还受到环境和细胞质效应的影响.     

大麦杂交F_2代农艺性状与蛋白质含量的相关性分析

以青藏高原一年生野生大麦和3个澳大利亚大麦品种为材料分别进行了正反交试验.对所有的F2代群体进行了农艺性状的调查及蛋白质含量的测定,并对农艺性状和主要品质性状蛋白质舍量进行了比较分析.结果表明,蛋白质含量与千粒重呈显著正相关;与主穗小穗数、单株小穗数、单株实粒数、穗平粒重、小穗密度呈显著负相关;与其他农艺性状相关性不显著.     

基于扇环形区域图像分割的小麦秸秆截面参数测量方法

针对小麦秸秆截面显微图像中组织成分的结构和灰度特征,研究了一种扇环型分区域图像分割方法,用于精确分割厚壁、维管束等关键组织结构。小麦秸秆截面的内外侧轮廓构成了一个近似的环形区域。先粗略定位厚壁和维管束所属的圆环区域。依据定位信息,以截面中心为起点向圆环外轮廓画射线,将圆环划分为大量的扇环形小区域。用Otsu算法对各个小区域进行独立的阈值分割,再对分割结果进行拼接等后续处理,得到完整的厚壁或维管束,最后以此为基础精确测量秸秆截面的各种参数。实验结果表明,与传统的Otsu算法相比,该方法对显微图像采集过程中切片、染色、拍照等环节导致的低质量图像具有较高的分割准确性和鲁棒性,在提高了切片样本利用率的同时降低了人工劳动强度。该测量系统对各类参数的测量精度均大于94.6%。     

小麦TaNDPK1基因生物信息学分析及其功能研究

对短日、低温不育条件下小麦光温敏雄性不育系337S上调表达的TaNDPK1基因的生物信息学特性进行分析,利用农杆菌介导法转化获得转基因拟南芥株系,并对其生物学功能进行研究,结果表明：TaNDPK1基因编码的蛋白定位于细胞核,属于稳定的亲水性蛋白质;TaNDPK1蛋白含有丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的21个磷酸化识别位点,表明TaNDPK1蛋白可被上述3种氨基酸磷酸化修饰而激活,调控下游基因的表达。与野生型相比,TaNDPK1转基因纯系拟南芥株系的开花时间更迟,莲座叶数量更多,荚果发育不良,种子质量下降。由此推测,TaNDPK1基因可作为一个关键因子参与不育系337S的营养生殖转换等调控过程。     

野生大麦和栽培大麦籽粒性状及蛋白质含量的多样性分析

为了加强种质资源开发与利用,改良大麦籽粒性状,选用来自国内外214份大麦材料,按照其地理来源、棱型、皮裸性进行分类;并对其9个籽粒表型性状和籽粒蛋白质含量(grain protein content, GPC)进行多样性比较分析。结果显示:按遗传进化关系划分,野生大麦的GPC(10.89%)、粒长(11.36 mm)与籽粒直径(5.57 mm)均显著高于栽培大麦的GPC(9.06%)、粒长(8.97 mm)与籽粒直径(5.10 mm);而野生大麦的粒宽(2.99 mm)和籽粒圆度(0.26)显著低于栽培大麦粒宽(3.12 mm)和籽粒圆度(0.34);栽培大麦和野生大麦之间千粒重差异不显著。按地理来源划分,中亚野生大麦和西南亚野生大麦各籽粒性状均无显著差异,所有地区中西藏野生大麦表现出最高千粒重(36.25 g)和最低GPC(6.85%)。6个地区栽培大麦的GPC由于长期的人工选育已经趋于大致相同水平。按其棱型划分,野生二棱大麦的GPC(11.26%)显著高于野生六棱大麦(7.30%),而其千粒重(30.77 g)却显著低于六棱野生大麦(34.66 g);相反,栽培二棱大麦的GPC(8.51%)显著低于栽培六棱大麦(9.64%),而其千粒重(31.81 g)显著高于栽培六棱大麦(28.34 g)。按皮裸性划分,无论是栽培种质还是野生种质,皮大麦的粒长与籽粒直径均显著大于裸大麦。同时,各性状间的相关性分析表明千粒重分别与粒宽和籽粒直径呈极显著正相关,相关系数分别为0.850和0.681;而千粒重与GPC呈极显著的负相关,与籽粒的长宽比呈显著的负相关,其相关系数分别为-0.216和-0.121。在野生六棱大麦中,千粒重与GPC呈现出极显著的正相关(r=0.569~(**))。基于10个籽粒性状的聚类分析结果表明,栽培大麦与野生皮大麦之间、裸大麦与皮大麦之间聚为不同的类群,大部分栽培大麦聚为Ⅰ类群,大部分裸大麦聚集为Ⅱ类群,而大部分的野生皮大麦聚为Ⅳ类群。     

基于ADH3基因的野生大麦系统进化分析

为探究大麦的遗传进化关系,选用91份来源于近东、中亚和我国西藏的野生大麦材料,基于乙醇脱氢酶Ⅲ基因（ADH3）对其进行系统进化分析。结果显示:近东野生大麦的单倍型个数（H=22）和遗传多样性（H_d=0.914,π=0.012 65）均明显高于西藏野生大麦（H=5,H_d=0.753,π=0.012 16）和中亚野生大麦（H=8,H_d=0.810,π=0.011 10）。91份野生大麦材料主要被分成2个类群（Ⅰ和Ⅱ）,81%的近东野生大麦和80%的西藏野生大麦聚类于Ⅰ类群;91%的中亚野生大麦与少部分近东和西藏野生大麦混合聚类于Ⅱ类群。同时,群体结构分析进一步佐证了西藏野生大麦与近东野生大麦之间的亲缘关系更近,与中亚野生大麦的亲缘关系较远。该研究结果明确了近东、西藏、中亚野生大麦的遗传进化关系,可为研究栽培大麦的起源提供分子依据。