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摘要:14-3-3蛋白家族在真核生物中普遍存在,可与其他蛋白相互作用,调控多种生理生化过程。MYB基因家族作为植物中最大的一类转录因子,广泛参与了植物的生长发育和代谢调控。本研究通过分析1个从自贡冬豆中克隆的MYB转录因子Gm MYB173的亚细胞定位情况,发现Gm MYB173在细胞核中特异表达;序列分析发现Gm MYB173与Gm MYB176相似,具有1个14-3-3蛋白的潜在结合结构域,即p ST结合结构域。通过重叠延伸PCR(SOE-PCR)删除了Gm MYB173序列中p ST结合结构域编码序列,发现Gm MYB173细胞核表达特异性消失。酵母双杂交互作分析表明,大豆基因组中所有具有表达的16个14-3-3蛋白Gm SGF14a~Gm SGF14p均能与Gm MYB173互作。β-半乳糖苷酶活性分析发现,与Gm MYB173互作最强的是Gm SGF14n,其次是Gm SGF14k、Gm SGF14e和Gm SGF14o。这些结果说明14-3-3蛋白不仅与Gm MYB173互作,且可能调控其在细胞内的定位,有助于研究14-3-3蛋白与Gm MYB173的互作关系及其在大豆生长发育中的作用。
摘要:以8个不同亲本构建的遗传上相互关联的多亲本高代互交系(multi-parents advanced generation inter-cross,MAGIC)群体,包括2个4亲本群体(DC1和DC2)和1个八亲本群体(DC3)为材料,接种我国白叶枯病强致病力V型菌系(GD-V)和弱致病力II型菌系(C2),关联分析定位MAGIC群体对白叶枯病的抗性QTL,筛选抗病种质。结果表明,大多数亲本对C2菌系表现抗病,而对GD-V菌系表现感病,3个MAGIC群体的病斑长度均出现超亲分离。共检测到7个白叶枯病抗性QTL,大多表现数量抗性,而且抗性QTL表达存在明显的遗传背景效应。QBbr11-1和QBbr11-2受遗传背景影响较小,具有一定的育种应用价值。从3个群体筛选出8份不同抗病QTL聚合的抗病材料,表明质量抗性基因和水平抗性数量性状位点的结合可以显著提高抗性水平。8份不同抗病QTL的聚合系可以用作抗病育种的中间抗源。研究结果表明,MAGIC群体可以将遗传研究和育种应用有机结合,是遗传研究和开展标记辅助育种的理想群体。
摘要:利用14个SSR标记构建了河南省2015年之前选育并审定的90个花生品种的DNA指纹图谱,用14个SSR标记产生的95个多态性位点可将90个花生品种完全区分开,其中84个品种间有≥2个位点的差异,在剩余的3对品种中,每对仅有1个差异位点。聚类分析结果表明,在遗传相似系数0.98处,90个花生品种被聚集成88类,有2对品种分别聚集在一起,是由于它们每一个品种分别以另一个品种作亲本选育而成,仅有1个差异SSR位点,表明所构建的指纹图谱是有效的。以遗传相似系数0.95为划分标准,有74.4%的品种具有特异性,与其他作物相比,河南省育成花生品种总体上亲缘关系相对较近。根据60个SSR标记的群体结构分析,90个花生品种可以分为3个亚群,与根据分枝开花习性和荚果类型的分类相吻合,亚群划分情况与聚类分析结果基本一致。
摘要:光敏色素是一类红光/远红光受体,它们在植物体内有非活性形式的红光吸收型(Pr)和活性形式远红光吸收型(Pfr)2种状态,通常其活性形式负责调控植物的种子萌发、株高、开花时间和避荫性等生长发育过程。在禾本科中,光敏色素只有PHYA、PHYB和PHYC三个基因亚家族,古四倍体化造成的玉米光敏色素基因有6个成员,即PHYA1、PHYA2、PHYB1、PHYB2、PHYC1和PHYC2。光敏色素A参与抑制下胚轴的伸长、促进张开子叶和花青素的积累、阻断持续远红光条件下的变绿。为了评价Zm PHYA1和Zm PHYA2对光的响应能力及其功能差异,本研究采用实时定量PCR技术分析玉米自交系B73和Mo17中Zm PHYA1和Zm PHYA2对不同光照处理响应的表达模式。结果表明玉米光敏色素A主要在叶片和花丝中表达,并且Zm PHYA1转录丰度是Zm PHYA2的2~8倍;玉米自交系B73和Mo17中胚轴在黑暗、远红光和蓝光条件下较红光和白光下更长。Zm PHYA1和Zm PHYA2的转录水平在持续远红光和蓝光条件下均较高;并且均较迅速响应黑暗到远红光和蓝光光质转换,但是前者的丰度显著高于后者,Zm PHYA1在远红光下更重要,而Zm PHYA2在蓝光下更重要。Zm PHYA1和Zm PHYA2同样响应于黑暗到红光和白光的转换,并且Zm PHYA1和Zm PHYA2表达模式基本一致。Zm PHYA1和Zm PHYA2的表达均能响应长日照和短日照处理,但是Zm PHYA1转录丰度高于Zm PHYA2的2~5倍。以上结果表明,Zm PHYA1和Zm PHYA2的转录能有效地响应各种光处理,可能Zm PHYA1在作物改良上比Zm PHYA2更有效。本研究为进一步了解Zm PHYA1和Zm PHYA2基因功能以及评价二者的光反应能力提供了理论基础。
摘要:富含油酸的菜籽油具有重要的经济价值,使得高油酸育种及油酸形成机制成为热点。油酸脱氢酶基因(FAD2基因)是控制油酸含量的关键酶基因。本文针对Bn FAD2-C5基因展开研究,根据油菜和甘蓝的同源性,克隆了1257 bp启动子序列,利用GUS和GFP作为报告基因分别构建含有不同片段长度的启动子和内含子的缺失载体并转化拟南芥,经GUS染色检测发现–319~–1 bp为该研究中最小启动子;采用Western blot技术分析启动子和内含子不同区域的功能,发现Bn FAD2-C5启动子区域–1257~–1020 bp和–319~–1 bp能够诱导报告基因在转基因拟南芥种子发育中期高效表达,Bn FAD2-C5内含子具有增强启动子转录水平的功能,该功能主要由+631~+1033 bp区域调控。
摘要:大豆胞囊线虫病(SCN)在黄淮地区普遍发生,调查病原小种分布情况,确定优势小种对抗病育种有重要意义。2012—2015年,取样调查黄淮地区6个省份土样,利用Riggs模式鉴定生理小种,绘制黄淮地区SCN生理小种分布图,并与文献报道结果对比,探讨黄淮地区SCN生理小种类型及其分布规律。结果表明,该病害在黄淮大豆主产区均有分布,在采集受SCN感染的322份土样中,112份被鉴定出生理小种类型,包括1号、2号、3号、4号、5号、6号和11号小种。其中,57份为2号小种,占样本总体的50.9%;26份土样为5号小种,占23.2%;11份土样为4号小种,占9.8%,1号、3号、6号和11号小种分别占总体的4.5%、5.4%、4.5%和1.8%。依据不同生理小种在各省发生频率由高到低的顺序,河南分布5号、2号、3号、11号小种;河北分布2号、5号、6号、3号、4号小种;安徽分布2号、5号、6号、3号小种;山西分布2号、4号、5号、1号、3号、11号小种;山东分布2号、3号、5号、1号、6号小种;江苏分布2号、5号、1号小种。以上结果表明,2号小种是目前黄淮地区的优势小种,其次是5号小种,致病力最强的4号小种主要分布在山西省。在黄淮地区,抗线虫育种目标应以抗2号生理小种为主,兼抗5号小种,部分地区应以兼抗2号和4号小种为主。在黄淮地区3号、6号和11号小种是新发现的小种。与2001—2003年调查结果比较,黄淮地区大豆胞囊线虫生理小种组成及分布有一定的改变。
摘要:玉米基因型的氮肥敏感性存在显著差异,但基因表达模式尚不清楚。本研究以玉米氮敏感型自交系B73和钝感型自交系Mo17为材料,对足氮(sufficient nitrogen,SN)和低氮(limiting nitrogen,LN)条件下苗期叶片组织的转录组进行了分析。对于叶片总氮含量,敏感型B73在足氮和低氮条件下存在显著差异,而钝感型Mo17的差异小且不显著。基因表达差异分析显示,Mo17在2种氮环境下差异基因达13 867个,在低氮环境下上调基因是数下调基因数的1.9倍(9044/4823);B73差异基因数为10 028个,低氮环境下上调基因少于下调基因数(4233/5795)。基因聚类分析也显示,低氮环境下钝感型Mo17基因表达上调或下调的幅度高于敏感型B73。差异基因双尾方差分析表明,受氮环境和基因型共同影响的差异基因为342个,功能主要集中在与氨基酸代谢、光合作用、次级代谢及基因复制表达等途径。综上所述,在低氮条件下氮钝感型Mo17较敏感型B73激活更多的基因来提高植株对氮的吸收和同化能力,被激活的基因可能与玉米氮肥同化和利用有关。
摘要:以新稻20为材料进行土培试验,设置浅水层灌溉(0 k Pa)、轻度水分胁迫(–20 k Pa)和重度水分胁迫(–40 k Pa)3种灌溉方式及0氮(0N,0 kg hm–2)、中氮(MN,240 kg hm–2)和高氮(HN,360 kg hm–2)3种氮水平,研究不同水氮耦合处理对水稻根长、根冠比、根系伤流、根系有机酸含量、根系玉米素及玉米素核苷与籽粒酶活性的影响。结果表明,灌溉方式与施氮量存在显著的互作效应,轻度水分胁迫增加了主要生育期根长、根系伤流量、根系分泌物中有机酸总量、根系玉米素及玉米素核苷含量,提高籽粒ATP酶、蔗糖合酶及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性,降低穗分化后水稻根冠比,且与MN耦合后产量最高,为本试验最佳的水氮耦合运筹模式;重度水分胁迫则显著降低主要生育期根长、根系伤流量、根系分泌物中有机酸总量、根系玉米素及玉米素核苷含量,降低籽粒ATP酶、蔗糖合酶及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性,增加主要生育期根冠比。水稻籽粒产量与主要生育期水稻根长、根系伤流量、根系分泌物中有机酸总量、根系玉米素及玉米素核苷含量均呈显著或极显著的正相关,而穗分化至成熟期根冠比与水稻产量呈负相关;同时水稻根长、根系伤流量、根系分泌物中有机酸总量、根系玉米素及玉米素核苷含量与籽粒ATP酶、蔗糖合酶及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性呈显著或极显著的正相关。表明通过适宜的肥水调控发挥水氮耦合效应,可以创造良好的根系形态、提高水稻根系代谢能力和籽粒库的生理活性,促进水稻高产。
摘要:以高产棉花品种新陆早45为材料,自初花至吐絮设置常规滴灌(I500)和有限滴灌(I425)2种处理,每种滴灌模式下设低(D12)、中(D24)和高(D36)3个种植密度,分析棉花不同生育时期叶面积指数(LAI)、群体生长率(CGR)、棉铃生长率(BGR)、净同化率(NAR)以及产量、灌溉水分利用效率(IWUE)等变化。结果表明,与I500相比,I425将LAI到达顶峰的时间推迟至盛铃期并延缓了盛铃期以后的叶片衰老,显著提高了盛花期至吐絮期NAR,在不显著降低籽棉产量的前提下,提高了IWUE。在I500条件下,LAI、CGR、BGR、NAR、总生物量(TDW)、铃生物量(BDW)、总铃数(BN)、生殖器官与营养器官质量的比例(RVR)均以D24较高,D12最低;I425条件下,上述参数均以D36最高。籽棉产量以I500D24、I425D36较高,IWUE则以I425D36较高。相关分析表明,籽棉产量和IWUE与BN、RVR呈显著正相关,IWUE与NAR呈显著正相关。表明盛花期至盛铃期较快的群体生长速率、较强的物质生产能力以及较多的干物质持续向棉铃的供应,是I425D36提高产量的重要原因。
摘要:为探明不同穗粒型超级稻产量构成特点、籽粒灌浆特性及其与后期生理指标的关系。以不同生育期品种准两优527、两优培九、Y两优1号、玉香油占、黄花占为试验材料,在大田栽培条件下分期播种以确保不同生育期品种在相似的温光条件下灌浆结实。结果表明,不同播期平均产量及其构成因子的品种间差异显著,以两优培九产量最高(9.47 t hm–2),玉香油占产量最低(8.39 t hm–2)。依据每穗粒数和千粒重系统聚类分析,可将品种分为大粒型(准两优527)、中粒型(两优培九、Y两优1号)和小粒型(玉香油占、黄花占)。籽粒灌浆强度及持续时间的品种间差异明显。其中,大粒型品种籽粒灌浆起步快、强度大、峰值持续时间短,上、中、下部枝梗籽粒均为一段式灌浆;中粒型品种籽粒灌浆起步快、强度较小、峰值持续时间长,其上部枝梗籽粒为一段式灌浆,中、下部枝梗籽粒为两段式灌浆,高峰值分别在抽穗后12~18 d和24~30 d;小粒型品种籽粒灌浆起步慢、强度小、峰值持续时间长,其上、中部枝梗籽粒为一段式灌浆,下部枝梗籽粒为两段式灌浆。平均籽粒灌浆速率与品种的穗粒类型密切相关,其中,大粒型品种为0.68 mg d–1,中粒型品种为0.48~0.51 mg d–1,小粒型品种为0.41~0.47 mg d–1。籽粒灌浆强度及持续时间与后期剑叶、根系生理指标有关,籽粒灌浆启动后,叶绿素含量、叶绿素a/b值、类胡萝卜素含量逐渐降低,剑叶可溶性糖含量、MDA含量逐渐上升,POD活性、CAT活性及根系活力先后出现2次升降过程。可见,不同穗粒型超级稻品种产量构成及籽粒灌浆特点的差异明显,籽粒灌浆强度及持续时间与品种的穗粒型及枝梗着生的部位有关,也与后期剑叶及根系衰老生理指标的变化趋势一致。
摘要:针对华北平原北部冬春温度变化与冬小麦生长发育所需适宜温度间的矛盾,以及由此造成的冬小麦相对低产问题,于2012—2013和2013—2014连续2个生长季,通过大田试验研究了晚冬早春搭建棚室阶段性升高田间温度对小麦产量的影响。结果表明,2月20日前后麦田塑膜覆盖每提前1周积温提高23.0~49.7℃,1月下旬至3月上旬的整个升温阶段内可增加积温167.7~176.8℃,从而小麦生长发育提前。塑膜揭除后形成的相对低温环境使后续各生育阶段持续时间延长4~10 d。与常规种植(对照)相比,最早增温处理的开花期干物质产量提高18.8%,叶面积指数提高14.7%,花后光合势增加43.6%,花后净光合速率高值持续期延长10 d以上;返青后各生育阶段的延长促进了干物质积累和向籽粒转移,有效穗数增加48~98万hm?2、单穗粒数增加3.9~4.5粒、千粒重增加2.5~5.6 g。在全生长季积温较少的2012—2013年度,最早增温处理的籽粒产量提高37.5%,在积温较多的2013—2014年度增产18.2%,并提前5 d成熟。晚冬早春农田阶段性覆膜增温是有效提高小麦籽粒产量的新型方法,提前并延长了生长发育和干物质累积的时间是改善小麦产量构成因素和获得高产的原因。