为了鉴定水稻对稻曲病的抗病基因,利用157个家系组成的大关稻(Japonica)/IR28(Indica)重组自交系(Recombinant inbred lines,RIL)群体,采用人工接种方法,以发病病情指数作为表型值。2012和2013年,接种鉴定亲本及RILs对水稻稻曲病致病菌株Pi-1的抗性。利用QTL Cartographer 分析软件,对水稻抗Pi-1菌株基因进行检测分析。2年共检测到7个QTL,分别为位于第2、7、8、11和12染色体上的qFsr2a、qFsr2b、qFsr7、qFsr8a、qFsr8b、qFsr11、qFsr12,单个位点的贡献率为8.5%~17.2%。其中,2012年检测到qFsr2a、qFsr2b、qFsr8a、qFsr11共4个位点;2013年检测到qFsr7、qFsr8b、qFsr11、qFsr12共4个位点。qFsr11在2年中均被检测到,对性状的解释率为13.5%和17.2%,作用效应使病情指数下降9.9%和14.3%,提高了抗病性。根据抗性位点加性效应方向,qFsr2a、qFsr8a、qFsr8b、qFsr11和qFsr12等位点是来自于亲本IR28的增效等位基因,而位点qFsr2b和qFsr7的抗性效应方向相反,是来自于大关稻。稳定遗传的抗病位点qFsr11及其紧密连锁的分子标记可以在分子标记辅助选择育种中得以应用。

为了挖掘和克隆更多控制株高与分蘖的基因应用于水稻育种,利用多分蘖普通野生稻矮秆突变体与少分蘖高秆南特号组配杂交组合F₁并构建分离群体F₂;并且对该群体的株高与有效分蘖数进行性状遗传分析以及基因型检测,利用IciMapping V3.0对株高与分蘖数进行QTL连锁遗传分析。结果表明,两亲本的株高与分蘖数均为多基因控制的数量性状,且存在极显著的正相关;利用平均分布于水稻12条染色体上的345对分子标记对两亲本普通野生稻矮秆突变体与南特号进行多态性筛选,共筛出194对差异明显的多态标记,多态率为56.23%;利用122对基因型清晰的多态标记对571株F₂分离群体进行连锁分析,共获得33个与株高相关的QTLs,19个与分蘖数相关的QTLs;检测到1个与株高有关的主效QTLs,定位于1号染色体RM302~RM104标记之间,对表型贡献率达71.72%。找到一个控制株高的主效QTL,与分子标记RM302和RM104紧密连锁,对株高具有极强的矮化效果,该结果为进一步克隆矮秆基因与株型分子育种提供理论基础。

以真菌毒素与分子植物病理学实验室前期分离、鉴定并保存的玉米大斑病菌菌株F₁-40(A交配型菌株)、01-23(a交配型菌株)为试验材料,利用候选基因法,通过PCR扩增和Genome Walking技术,对A交配型菌株和a交配型菌株的MAT基因进行同源片段扩增,从而获得基因全长及其侧翼序列,进一步利用生物信息学方法对扩增得到的MAT基因全长进行保守结构域分析,利用玉米大斑病菌基因组数据库的Blast序列比对软件将MAT1基因和MAT2基因的侧翼序列进行比对。研究结果表明,在不同交配型的玉米大斑病菌中,A交配型的菌株中含有A交配型基因MAT1,a交配型菌株中含有a交配型基因MAT2。2个基因均含有1个内含子,其中MAT1基因编码包括1个完整的MAT-α结合域,该结合域属于MAT alpha1家族。MAT2基因编码包含1个完整的HMG-box结合域,该结合域属于DNA结合蛋白中HMG-box家族的Ⅰ类成员,由3个螺旋结构组成,位于133~202个氨基酸残基之间,整体呈U型,结构比较松散,通过高度序列特异性与DNA的小沟结合,参与DNA的复制、转录、翻译等一系列的过程,从而参与玉米大斑病菌的有性生殖过程。MAT1基因和MAT2基因侧翼序列的相似性高于93%。

为了探索miRNA在文冠果不同类型植株的花发育阶段不同组织的表达特异性,以单瓣型和重瓣型文冠果的花芽、茎、叶为试材,提取这2种类型组织的小RNA。从前期研究获得的文冠果小RNA测序数据库中筛选11个候选miRNA,采用实时荧光定量PCR法检测其在花发育不同阶段以及茎和叶片的表达特点。结果表明,11个候选miRNA具有不同的表达形式。Xso-M007a-b、miR167a-b与miR169在两类中都是表达量随花芽发育呈现下降趋势,Xso-M003则相反,说明了miRNA表达的时序性。在不同类型之间以及不同部位miRNA的表达也存在差异,Xso-M002、Xso-M003、Xso-M007a-b、miR169、miR319和miR827在两类型花芽中的表达量均高于茎和叶中的表达量。对不同类型、部位和时间点上的表达情况分析,表明miRNA具有明显的品种特异性、组织特异性和时序性。此外,结合miRNA的功能与其表达量差异分析发现,文冠果的形态结构特征与miRNA的表达量变化密切相关。为探索miRNA表达量的变化在林木花器官形成与不同组织分化中的作用提供了重要信息。

细菌人工染色体(BAC)文库是克隆甘蓝抗病优质重要基因的基础,以抗枯萎病、富含硫代葡萄糖苷的结球甘蓝自交系R4P1为材料,美国Epicentre公司的CopyControl^TM pCC1BAC^TM为载体,构建了甘蓝细菌人工染色体文库。该文库有73 344个克隆,插入片段平均大小约97 kb,空载率<3%,覆盖甘蓝基因组约10.9倍,筛选到甘蓝任一基因的概率为99.99%,这些结果表明,构建的文库质量较好,可用于后续分析。构建的甘蓝BAC文库不仅可用于枯萎病基因的克隆,而且为克隆其他重要的功能基因及基因组学等的研究奠定了基础。

为了挖掘抗病基因,探寻甘蓝抗黑腐病机制,选取抗性材料C7,在幼苗 4~5片真叶期,喷施菌液浓度为1.0×10⁸ cfu/mL的细菌悬浮液,喷施蒸馏水作对照,提取接种后1,3,5 d的总RNA进行等量混合,获得2种不同处理的样品池。采用SRAP分子标记技术进行基因差异表达分析,结果显示:60对SRAP引物组合共扩增出大小在100~750 bp的685条带,平均每对引物扩增11条带,共检测到24个多克隆位点。回收测序后,将得到的9条差异表达片段TDFs(Transcript derived fragments)进行克隆和序列分析,其中3条差异基因片段未搜索到任何同源蛋白,其余6个基因均按功能分类,可分为涉及能量代谢、植物细胞壁蛋白相关基因、液泡加工酶基因和未知功能基因。表明cDNA-SRAP方法简单、重复性好、试验成本低,完全适用于差异表达分析,从中获得一些与甘蓝抗黑腐病相关的差异基因片段,可用于甘蓝抗黑腐病的分子机理研究。

克隆并对溶血磷脂酸酰基转移酶时空表达和逆境表达进行分析,旨在为进一步研究其生物学功能奠定基础。结合同源克隆与半定量RT-PCR的方法,克隆得到甘蓝型油菜湘油15LPAT5的1条全长1 041 bp 的CDs序列,并命名为BnLPAT5。序列分析表明,它具有LPLAT_LCLAT1样结构域,属于LPLAT超基因家族。时空表达分析表明,BnLPAT5在根中的表达量最高,是茎和胚的2倍。逆境分析表明,BnLPAT5在NaCl、PEG4000、水渍、6BA和ABA的胁迫下呈现2种不同的表达模式,他们均对BnLPAT5基因的表达具有抑制作用。在NaCl、PEG4000及水渍处理下,BnLPAT5呈“骤降缓升”的表达模式,处理3 h时,达到最低表达量。对于6BA和ABA的处理,BnLPAT5却呈现“缓降缓升”的表达模式,处理12 h时,表达量最低。极差分析显示,高盐、干旱、水渍、6BA和ABA对BnLPA5基因的表达影响程度相当,相对而言,高盐对其表达的影响较大。试验首次从甘蓝型油菜中克隆得到LPAT5的1个拷贝,并分析了其时空表达和逆境表达,认为所得基因为普遍表达基因,并对干旱比较敏感。

为研制奶牛乳房炎无乳链球菌的基因工程疫苗,采集隐性奶牛乳房炎奶样,利用THB(Todd-Hewitt Broth)固体选择培养基和色素试验,并结合无乳链球菌种属特异性基因cfb,采用PCR技术从隐性乳房炎奶样中分离和鉴定无乳链球菌。根据GenBank已报道的链球菌cfb基因序列,经ORF分析和B细胞表位预测,利用Primer 5.0软件设计cfb因子富含B细胞表位区域引物,添加酶切位点和真核表达元件,以分离株无乳链球菌的基因组为模板,PCR扩增cfb基因并连接T载体克隆测序,经测序确定无误后,连接pcDNA^TM 3.1 V5-His A(pcDNA-cfb)真核载体,转化DH5α感受态细胞,提取重组质粒进行酶切和测序鉴定。结果显示,从89份隐性奶牛乳房炎奶样中分离得到8株无乳链球菌,成功构建了真核表达载体(pcDNA-cfb)。THB和色素试验初步筛选,可以作为快速分离无乳链球菌的一种方法,利用Bcepred 和Lasergene-Protean软件对分离得到的无乳链球菌cfb基因序列分析,在所克隆的cfb基因序列内有多个优势抗原表位,因此,有望作为无乳链球菌基因工程疫苗研制的抗原靶标基因序列,为进一步研究其基因工程疫苗提供基础条件。

旨在根据GenBank 上公布的原鸡GnRHR基因序列设计2对引物,采用RT-PCR方法,从京海黄鸡肌肉组织中克隆GnRHR基因的编码区序列,并使用多种生物软件和在线工具对目的序列进行生物信息学分析,分析GnRHR基因与其他物种的同源性、蛋白质的理化性质、蛋白质序列的跨膜区、亚细胞定位、亲水性、潜在的磷酸化位点、保守结构域及该基因编码蛋白的二级结构、三级结构等。同时为GnRHR基因和β-actin基因各设计1对引物,采用RT-qPCR的方法研究GnRHR基因在京海黄鸡12个组织和器官中的表达情况。最终成功克隆了京海黄鸡GnRHR基因完整的编码区序列和部分侧翼序列,Blast结果显示,京海黄鸡GnRHR基因与原鸡、番鸭、藏羚羊、野猪、马、小鼠、大鼠、家兔、绵羊、人、牛、黑猩猩和斑马鱼的同源性分别为99.7%,86.7%,55.7%,54.6%,52%,51.6%,50.8%,50%,49.9%,49.6%,49.4%,47.4%和39.3%,并成功构建系统发育树。蛋白质结构分析显示,GnRHR蛋白分子量为45.432 kDa,理论等电点为9.55,包含20种氨基酸,其中,亮氨酸含量最高,占13.8%,赖氨酸含量最低,占0.7%;不稳定系数为65.35,显示该蛋白不稳定;脂溶指数为95.54,总平均疏水指数为0.312,为非水溶性蛋白;该蛋白不属于分泌型蛋白,主要存在于胞膜上,没有信号肽结构,存在16个潜在磷酸化位点和11个糖基化位点;保守结构域分析显示存在2个低复杂度序列和7段跨膜结构,跨膜分析显示该蛋白为7次跨膜蛋白,二级结构预测结果显示,在GnRHR二级结构中,α-螺旋占29.83%,β-折叠占17.18%,无规则卷曲占52.98%,GnRHR蛋白三级结构为复杂的7次跨膜螺旋结构,且为单链蛋白。组织表达分析显示,GnRHR基因主要在垂体中高表达,表达量显著高于其他组织,在其他11个组织和器官中表达量较低。

为揭示猪发生恶性高温综合征后基因表达改变,分析基因表达变化在疾病发展过程中的生物学意义,取恶性高温综合征病猪和健康对照猪各3头,采用表达谱基因芯片检测患猪与健康猪的基因表达差异,借助NCBI、NETWORK数据库对差异基因的功能、信号传导途径及其表达改变在猪恶性高温综合征病程发展中的意义作生物信息学分析。结果表明,高温综合征患猪较健康对照出现表达上调基因30个,下调基因108个,GO分析生物学功能聚为免疫防御调节、生化调节、有机物应激调节等几大类,富集信号传导途径26条,其中猪组织相容性复合体SLA-DMA介导的免疫防御调控通路在猪恶性高温综合征中扮演重要角色。恶性高温综合征患猪stefinA1、APOD、SLA-DMA基因的表达改变导致免疫功能紊乱影响疫病进展。

以Agouti基因作为牦牛毛色调控的候选基因,探索Agouti基因编码区序列多态性,以期为阐明Agouti与毛色形成的相关性及毛色形成机理奠定基础。根据GenBank已发表序列(NM_206843)设计1对引物,以天祝白牦牛和黑色被毛甘南牦牛皮肤总RNA为模板,采用RT-PCR技术扩增,成功获得了牦牛Agouti基因编码区序列。采用生物信息学方法预测分析Agouti基因及其编码蛋白的基本理化性质、信号肽、疏水性、二级结构等;采用DNA混合池测序法和直接测序法,检测牦牛Agouti基因编码区的序列变异。结果表明,扩增得到的Agouti基因的编码区是一条长为593 bp的DNA序列。黑色甘南牦牛和天祝白牦牛皮肤的Agouti基因序列相同,并与黄牛基本一致。将牦牛的Agouti基因序列命名为YAK ASIP,并且在NCBI数据库中注册该基因的登录号为KJ630463。该基因含有一个长度为402 bp的开放性阅读框,编码133个氨基酸。Agouti基因编码蛋白属于亲水性蛋白,有一个明显的信号肽,含有多个磷酸化位点。其二级结构主要以α螺旋和无规则卷曲为主。Agouti基因编码产物氨基酸邻接系统树表明,牦牛Agouti与黄牛、绵羊等物种的Agouti氨基酸具有高度相似性,并且牦牛Agouti基因编码区中无多态性位点。

以Y系山定子为试材研究AP1基因,试图为缩短果树童期提供理论依据。根据已登录的苹果AP1基因保守序列设计引物,以Y系山定子的基因组DNA为模板进行PCR扩增,获得1 010 bp的基因片段;PCR产物纯化后,将其连接到pMD18-T载体上,连接产物转化大肠杆菌DH5α菌株感受态细胞,通过蓝白斑筛选、质粒长度和酶切鉴定,获得重组质粒并测序。测序结果表明,该序列有2个外显子、1个内含子及2个内含子的一部分,编码区共编码81个氨基酸;对氨基酸序列保守性分析发现,第13~81个氨基酸为MADS-box基因家族特有的K区域;其氨基酸序列在GenBank中同源性检索表明,Y系山定子与其他植物AP1同源基因的氨基酸序列同源性为67.9%~100%。研究结果为揭示Y系山定子早花现象的分子机制奠定了基础,对果树育种具有重要的理论价值和实际意义。

利用不可产生花粉的突变体作为研究花药和花粉发育的途径,以证实涉及花粉发育的基因及其在基因网络中的作用。研究结果表明,拟南芥中MYB26/MALE STERILE35(MS35)雄性不育基因会调控药室内壁次生加厚发育,影响其后的花药开裂,并可上调木质素生物合成途径。而At2g47500基因是在芯片分析ms35/myb26突变体中涉及花粉发育表达下调的一个未被鉴定的基因。通过生物信息学分析发现,At2g47500基因是一个与微管发育有关的基因,在整个植株都表达,包括花发育阶段。利用拟南芥基因库筛选该基因中的T-DNA插入突变体,并通过PCR鉴定,得到插入位点在启动子和外显子的纯合突变体。通过表型分析和表达筛选发现,At2g47500突变并未对表现型产生影响,表明T-DNA插入位点在外显子的突变体基因并未在花药中表达;但转录表达分析认为,该基因在花粉里表达,并通过启动子:GUS表达结构得到进一步证实。35S启动子超量表达At2g47500,并未导致其在野生型植物中异位的过量表达;将其转入突变体中,基因表达量恢复,也未有表现差异。说明其对花粉发育的影响不明显。定量PCR分析微管发育其他相关基因,以及花发育中次生壁发育有关基因在突变体中的表达,At2g47500对花粉发育影响不明显。在突变体中,大部分基因也未因其缺失、表达受到明显影响。综上所述,该基因在花药发育中不受ms35/myb26的调控,发挥次要作用,受到主效基因的调控。

为克隆、表达单核细胞增生李斯特菌sRNA分子伴侣蛋白hfq基因,并纯化重组蛋白,通过PCR的方法从单核细胞增生李斯特菌基因组DNA中扩增出hfq基因,将扩增产物克隆于pMD18-T载体中,测序验证后,再将hfq基因亚克隆至表达载体pET-32a(+)中,成功构建pET-32a(+)-hfq原核表达载体。然后,转化至大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中,通过IPTG进行诱导表达,对表达蛋白进行可溶性分析,并采用Ni-NTA纯化目的蛋白。结果显示:克隆的hfq基因全长234 bp,编码77个氨基酸,通过SDS-PAGE可以检测到27 kDa的蛋白特异性条带;并从上清中纯化得到了Hfq融合蛋白。为进一步研究该蛋白的生物学功能奠定了基础。

为建立鸡小肠上皮干细胞(Intestinal epithelial stem cells,IECs)体外培养体系并对其进行生物学特性研究,取18日龄鸡胚,分离小肠获得IECs,在DMEM/F12培养基中培养并观察其形态。通过传代及生长曲线的绘制分析其增殖情况,并经形态学观察及细胞免疫组织化学、RT-PCR等方法对所得到的纯化后的鸡小肠上皮干细胞进行鉴定。结果表明,鸡IECs可在体外扩增培养,目前传代至P₁₁,纯化所得的鸡小肠上皮细胞经形态学观察及免疫荧光、RT-PCR法鉴定为阳性,由此可得出结论:鸡小肠组织中可以分离出IECs,且能够在体外增殖培养。

为筛选肺气虚证小鼠模型最佳造模方法并验证其免疫功能变化,分别选用SO₂法、SO₂+寒冷因素刺激法、香烟烟熏法和香烟烟熏+寒冷因素刺激法重建肺气虚证小鼠模型,检测其体重、肺脏剖检及病理组织变化等指标,筛选最佳造模方法,并测定其腹腔巨噬细胞活性、体外B细胞抗体分泌能力、血清NO含量、淋巴细胞增殖能力及细胞因子IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、IFN-γ、TNF-α含量、肺匀浆中sIgA、sIgM水平。结果显示,香烟烟熏+寒冷因素刺激法小鼠造模完成后出现严重的肺出血、肺组织坏死及炎性细胞浸润等病变,且与对照组小鼠相比,其体重、脾脏指数、胸腺指数分别显著下降18.35%,37.12%,19.69%,肺脏指数显著升高12.73%;小鼠腹腔巨噬细胞活性(P<0.01)、血清NO 水平下降(P<0.05);T、B淋巴细胞增殖能力显著升高;细胞因子IL-2(P<0.01)、 IFN-γ、IL-4含量升高(P<0.05),IL-6含量下降(P<0.05);sIgA、sIgM水平均极显著升高。表明,香烟烟熏+寒冷因素刺激法是肺气虚小鼠模型最佳造模方法,且其免疫功能受损。

为了明确聚乙二醇(PEG-8000)模拟干旱胁迫对马铃薯组培苗的影响,以11 个马铃薯主栽品种的脱毒组培苗为试验材料,研究比较了在固体培养基中分别添加5%,10%,15%,20%的 PEG-8000模拟干旱胁迫和对照处理下(不含PEG-8000)组培苗生长指标的变化,对供试品种组培苗的株高、最大根长、茎鲜质量、根鲜质量、茎干质量、根干质量和植物水分含量共7 个生长指标进行测定和分析。结果表明,随着胁迫处理PEG-8000浓度的增加,所有材料的组培苗表现出受干旱胁迫现象越严重,当固体培养基中PEG-8000浓度为15%时,11个品种间的差异最大,所测的7 个指标值均显著低于对照,是鉴定马铃薯品种组培苗对干旱胁迫反应的最佳浓度。在该胁迫浓度下,供试马铃薯材料的平均相对根鲜质量为26.9%,变异系数为50.6%,是下降幅度和变异系数最大的一个指标,表明根鲜质量更易受到干旱胁迫的影响。利用6 个相对指标值,对11个马铃薯品种的干旱敏感性进行聚类分析,在欧氏距离为40处,11 个马铃薯品种可分为3 类,Ⅰ 类包括坝薯10号、高原7 号、克新1号和晋薯2号;Ⅱ 类包括中薯2号和中薯20号;Ⅲ 类包括中薯3号、大西洋、夏坡蒂、费乌瑞它和疫不加,3 个类群受干旱胁迫的影响逐渐加重。综合聚类分析和植株含水量的结果,筛选到坝薯10号和高原7号2个耐旱品种。

为了揭示茉莉花粉育性并为其活力检测提供一种高效方法,研究了取粉时间、基本培养基种类及不同添加物浓度、pH值、温度、光照、时间等因素对花粉离体培养萌发和花粉管生长的影响,并应用扫描电子显微镜观察了花粉在柱头上的萌发情况,以对检测方法进行验证。结果显示,早上8:00-9:00所取花粉活力最高,适宜萌发的培养基为BK(成分为100 mg/L的H₃BO₃、100 mg/L的KNO₃、200 mg/L的MgSO₄·7H₂O和300 mg/L的Ca(NO₃)₂·4H₂O)+蔗糖80 g/L+PEG4000 120 g/L,适宜的pH值6.0,最佳培养温度为25~30 ℃、光照为35~50 μmol/(m²·s)、时间为3~4 h。相关性分析发现,花粉萌发和花粉管生长均与光照强度和培养时间呈极显著正相关(P<0.01),与培养基pH值呈正相关、与蔗糖和PEG4000浓度均呈负相关、与培养温度分别呈负相关和正相关,但相关性均未达显著水平(P>0.05)。研究表明,茉莉花粉总体上活力较低,离体培养萌发不失为一种简单、快速、可靠的检测方法,但应注意对培养条件的选择和优化以达到最佳效果。

旨在分析早胜牛及其杂交牛CALCA基因第4外显子的多态性及其与肉质性状的相关性,发现与肉质性状相关的分子标记,为加快肉牛选育进程提供参考。利用PCR-SSCP 技术对早胜牛、南杂牛、秦杂牛和西杂牛共362个个体的CALCA基因第4外显子进行了遗传变异检测,并运用SPSS 17.0软件对早胜牛(平凉类群)遗传变异与经济性状关联性进行了分析。结果表明,CALCA基因第4外显子存在2个突变位点T3237A和G3289A,并检测到AA和AB 2种基因型。相关性分析表明,CALCA基因突变位点与剪切力、眼肌面积、热胴体重和熟肉率显著相关(P<0.05),AA基因型个体剪切力、热胴体重和熟肉率显著高于AB基因型个体(P<0.05),而AB基因型个体眼肌面积显著高于AA基因型个体(P<0.05),其他性状在各基因型间差异不显著。因此,初步推测CALCA基因的突变位点可以作为评定早胜牛肉质性状的遗传标记。

为了揭示小麦抗蚜品种(系)的遗传多样性,在田间蚜虫圃对150份小麦品种(系)孕穗期和灌浆期蚜量比值进行2年对比的基础上,选取抗性结果较为一致的材料,利用筛选的54对具有多态性的SSR标记检测了43个不同抗蚜水平小麦品种(系)的遗传多态性。结果表明,54对SSR标记在这43份不同抗蚜水平小麦品种(系)中检测到365个等位变异,每个引物检测到2~18个等位变异,平均为6.7个;从每条谱带在所有材料中出现的频率来看,变异范围为2.3%~97.7%;多态性信息量为0.05~0.91,平均为0.65;43个小麦品种间的相对遗传距离为0.30~0.90,平均为0.52;SSR标记聚类分析在相对遗传距离为0.55处将43个不同抗蚜水平小麦品种(系)分为五大类群。选育和推广抗虫品种时尽可能选择聚类图中亲缘关系较远的材料;抗蚜品种京冬6号单独聚为一类,与其余品种亲缘关系较远,可作为新的抗源用于抗蚜育种。因此,用SSR分子标记分析不同抗蚜水平小麦品种(系)间的遗传多样性和亲缘关系,可以为培育和推广抗蚜小麦品种提供参考。

通过对不同萝卜雄性不育细胞质进行鉴定与分类,确定不育细胞质的类型,为更好地利用这些不育细胞质提供科学依据。利用5个来源不同的萝卜细胞质雄性不育材料和8个可育的白萝卜品种,从恢保关系、花粉败育方式及线粒体DNA的分子标记等3个方面对其进行了研究。结果发现,根据5个细胞质雄性不育的恢保关系,可将其分为2种细胞质类型。进一步对其花器官形态及花粉败育方式研究发现,类型1花丝短缩,花药瘦小,败育从四分体时期开始,表现为绒毡层细胞液泡化,最终药室的基本结构消失,内无花粉粒;类型2花药大小与可育相似,雄蕊稍低于柱头,败育从单核小孢子时期开始,能够保持药室的基本结构,药室内存在没有活力的花粉粒外壳。PCR检测结果表明:类型1为Ogura不育细胞质类型,类型2为NWB不育细胞质类型。

为了找到植物胚性愈伤组织的诱导方式,从而形成完整的单克隆细胞体细胞胚诱导体系,为进一步的体细胞诱变育种奠定基础,以苜蓿为试材,通过徒手制片法,对不同类型愈伤组织的细胞形态和结构差异性进行了观察比较。结果显示:巨大型愈伤组织细胞较大,其体积是松散型的4.5倍,是硬型的9倍;其中有48%的细胞具有5~8个较大液泡,松散型愈伤中89%的细胞具有2~4个小液泡,而硬型愈伤中97%的细胞具有1个中央大液泡。松散型愈伤的细胞中叶绿体较多,其数量是巨大型的4.65倍,硬型愈伤细胞中的叶绿体聚集成团,每团中有叶绿体3~5个。总之,巨大型愈伤的细胞分化程度较低,但液泡化明显;硬型愈伤的分化程度高,组织较老化;松散型愈伤细胞未分化,液泡化程度低,胚性愈伤特征明显,适合用于体细胞胚的诱导。

为研究盐胁迫对小麦代换系酶活性的影响,以中国春-Synthetic 6x 染色体代换系及其亲本为材料,通过测定在盐处理条件下幼苗抗氧化酶 SOD、POD活性和丙二醛(MDA) 含量变化,并对其相关耐盐特性的基因进行染色体定位。采用霍格兰营养液水培法,设置对照(0 mmol/L NaCl)和盐处理(150 mmol/L NaCl),在幼苗两叶一心时进行处理,四叶一心时取样,分别测定对照和盐处理条件下幼苗的SOD和POD活性以及MDA 含量。在盐胁迫条件下,小麦代换系幼苗SOD 和POD活性显著升高,丙二醛含量降低。其中,1A、5A、6A、1B、5B、6B、7B 和 5D代换系的SOD 活性显著或极显著高于母本中国春,2A、1B、2B、3B、5B、6B、5D和 6D代换系的相对 SOD 活性显著或极显著高于母本中国春;3A、4A、5A、6A、7A、6B和 7D 代换系的 POD 活性显著或极显著高于中国春,4A、5A、6B、1D和7D 代换系的相对 POD 活性显著或极显著高于中国春。由于保护酶的作用,在盐胁迫条件下,多数代换系MDA含量明显减少,2A、3A、4A、6A、1B、3B、4B、5B、6B、7B、1D、5D和7D代换系的MDA含量显著或极显著低于母本中国春,2A、6A、6B、1D和2D代换系的相对MDA含量显著或极显著低于母本中国春。Synthetic 6x 的1B、5B、6B 和5D 染色体上可能存在诱导幼苗SOD活性增强的基因,4A、5A、6B和7D 染色体上可能存在诱导幼苗 POD 活性增强的基因,抑制幼苗 MDA 含量增高的基因可能存在于2A、6A、6B和1D 染色体上。

NaCl胁迫是导致玉米盐害的主要因素,研究了NaCl对玉米萌发期根系和离体根缘细胞的影响。结果表明,随着NaCl浓度从0 mmol/L增加到250 mmol/L,胚根长和次生根数量受到显著抑制,同时根缘细胞存活率也显著降低。但在100 mmol/L的NaCl胁迫下,根缘细胞的数量比对照和高浓度胁迫有显著增加,同时100 mmol/L的NaCl胁迫也显著刺激了玉米离体根缘细胞的凋亡速度。由于试验材料对100 mmol/L的NaCl胁迫有一定耐性,因此,认为该胁迫浓度下根缘细胞数量增加可能与其耐盐性有关,为进一步探讨根缘细胞与玉米耐盐机制的关系奠定了基础。

为明确短日照对小豆生长发育、光合和荧光参数的影响,采用不同生育时期短日照诱导处理来调查小豆的形态指标、开花时间及开花节位,在开花期和结荚期测定光合作用和叶绿素荧光。结果表明,与对照相比,短日照诱导使小豆的株高降低、平均茎粗和主茎节数变小、白红2号在开花期和结荚期的节间长度升高,唐山红小豆降低;短日照诱导使小豆的花期提前并降低开花节位;短日照诱导使2个品种的净光合速率在开花期明显升高,在结荚期降低,气孔导度、细胞间CO₂浓度和蒸腾速率在开花期无明显变化,在结荚期,白红2号明显降低,唐山红小豆升高;短日照诱导对开花期的叶绿素含量无明显影响,在结荚期明显降低,与对照相比,白红2号在开花期和结荚期的Fv/Fm升高,唐山红小豆在开花期变化规律不明显,在结荚期升高;短日照诱导使小豆的产量构成因素及产量呈下降趋势。以上结果说明短日照诱导对花荚期小豆的生长发育、光合参数及产量具有调控作用。

为阐明光照和温度对烟草西柏三烯二醇合成的调控机制,以烟草突变品系8306及其原始株12451为材料,采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)和实时荧光定量PCR技术,研究了不同昼夜温差和不同光照强度条件下烟草西柏三烯二醇的合成差异以及烟草CYC-1和CYP71D16基因的表达差异。结果表明,昼夜温差15 ℃条件下西柏三烯二醇合成量以及CYC-1和CYP71D16基因表达量明显高于昼夜温差0 ℃处理,说明较大的昼夜温差促进CYC-1和CYP71D16基因上调表达,从而使西柏三烯二醇得到充分的积累;光照强度100 000 lx条件下西柏三烯二醇合成量以及CYC-1和CYP71D16基因表达量明显高于光照强度40 000 lx处理,说明光照不足抑制了CYC-1和CYP71D16的表达,较高的光照强度有利于西柏三烯二醇的合成与积累。

为探讨冬季日光温室土壤温度对作物水分吸收、保护酶、渗透调节物质以及质膜透性的影响,以辣椒品种长金、迅驰37-74和运驰37-82为研究试材,对20~22,14~16,10~12 ℃ 3个温度处理下辣椒幼苗茎叶和根系的含水量,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,脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)含量和渗透电解率质膜透性进行了测定。结果表明,随着根区温度的下降,辣椒幼苗含水量呈现下降趋势,其中10~12 ℃处理含水量最低;叶片SOD、POD和CAT活性表现为下降的趋势; Pro、MDA、超氧阴离子含量以及电解渗透率表现为逐渐升高的趋势。综上所述,10~12 ℃处理对辣椒幼苗生理生化特性和含水量影响程度明显高于处理20~22,14~16 ℃,以生理生化特性和含水量为衡量指标,根区温度14 ℃及以上时,辣椒植株可以保持正常的生长发育。

为了研究不同粒位上籽粒垩白性状和粒形特征与其他品质性状的关系,选用直立穗型和弯曲穗型水稻为材料,按照穗部位置分为27个粒位,分析了它们之间的相关性。结果表明,不同粒位上粒形特征与垩白性状关系显著,两者都影响整精米率,粒长、粒宽、长厚比和宽厚比与整精米率呈极显著正相关,垩白粒率和垩白度与整精米率呈极显著负相关关系。粒形特征对蒸煮食味品质、营养品质和淀粉RVA谱特征有一定影响,主要表现在粒长、粒宽、长厚比和宽厚比与食味值、直链淀粉含量和胶稠度、峰值黏度、热浆黏度和崩解值极显著正相关,而与糊化温度、消减值、总蛋白、谷蛋白、清蛋白和脂肪酸含量极显著负相关。垩白性状与蒸煮食味品质、营养品质和淀粉RVA谱特征值都有密切关系,垩白粒率和垩白度与食味值、直链淀粉、胶稠度、峰值黏度、热浆黏度、崩解值、冷胶黏度、回复值和球蛋白含量极显著负相关,与糊化温度、消减值、清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、总蛋白和脂肪酸含量极显著正相关。选育低垩白、高长厚比和宽厚比的籽粒是改良粳稻食味的有效途径之一。

为探明水杨酸和盐对香稻和非香稻幼苗生理特性的影响,以香稻品种农香18和非香稻品种华航丝苗为材料,设置水杨酸(SA)0,1 mmol/L和盐(NaCl)0,50 mmol/L浸种处理,测定了幼苗叶片和茎鞘超氧化物超化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量及香稻香气2-AP含量。SA、盐以及两者的混合溶液浸后,香稻2-AP含量均显著增加。1 mmol/L水杨酸与50 mmol/L盐混合溶液处理显著提高香稻幼苗脯氨酸含量而对非香稻品种无显著影响;50 mmol/L盐溶液处理可显著提高香稻和非香稻幼苗茎鞘POD活性及香稻幼苗茎鞘SOD活性;1 mmol/L水杨酸处理显著提高香稻和非香稻幼苗叶片脯氨酸含量及香稻幼苗POD活性。SOD、脯氨酸和POD是水稻幼苗响应水杨酸和盐浸种处理的主要生理特性指标。盐胁迫下香稻2-AP含量增加,SA可缓解盐胁迫,同时可提高香稻2-AP含量。

为了研究条斑紫菜TPS基因(PyTPS)对花生种子耐盐性和品质性状的影响,利用花粉管通道法,将携带条斑紫菜PyTPS基因的pCAMBIA2300-PyTPS重组载体导入花生,获得了T₀转基因植株。利用PCR对T₀植株进行了检测,PCR阳性率为34.7%。将部分转基因植株的T₂种子进行耐盐试验,利用半定量RT-PCR分析了PyTPS基因在转基因植株中的表达情况,并用近红外技术测定了T₂种子的品质性状。结果表明,部分转基因花生种子在盐溶液中的发芽率显著提高,PyTPS基因可在有些转基因植株中表达,有的转基因植株的蛋白质、油酸、亚油酸或脂肪含量发生了明显变化。总之,条斑紫菜PyTPS基因导入花生后,既可提高转基因花生种子的耐盐性,又对部分后代种子的品质性状产生影响。

为探讨苜蓿轮作玉米后不同种植年限玉米生育后期叶片衰老特性,以金山27为试材,紫花苜蓿地为前茬,连续4年采用同一高产栽培方案种植玉米,吐丝期开始,每10 d 1次,测定不同层位叶片叶绿素、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性。结果表明:苜蓿轮作玉米后,玉米产量随玉米种植年限的增加而降低,与种植玉米第一年相比,第二、三、四年产量分别下降了9.7%,13.6%和19.1%。苜蓿轮作玉米后,不同种植年限玉米吐丝后叶片衰老速率随玉米种植年限的增加而增加,且随生育进程差异增加。不同生育时期和层位春玉米叶片叶绿素含量随玉米种植年限增加而下降,吐丝后20 d到叶丝后40 d差异达显著水平,尤以穗位叶为甚。不同生育时期和层位叶片SOD和POD活性随玉米种植年限的递增均呈下降趋势,不同年限间SOD、POD活性随生育进程差异逐渐增加。不同生育时期和层位玉米叶片MDA含量随玉米种植年限增加而增加,且随生育进程差异增大,穗位叶最为明显。苜蓿轮作玉米后,随玉米种植年限的增加,玉米产量下降,生育后期叶片SOD、POD活性降低,MDA含量升高,叶片衰老速率增大,尤以穗位叶为甚。

为探索嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗光合特性与矿质元素吸收的影响,选择了南瓜京欣砧三号为砧木,薄皮甜瓜IVF09与厚皮甜瓜IVF117 为接穗,以自根苗为对照,采用基质栽培法研究了铜胁迫下甜瓜嫁接苗和自根苗的光合特性与矿质元素吸收。结果表明:在铜胁迫条件下,甜瓜幼苗生物量下降、光合作用受抑制、矿质元素吸收平衡破坏。但在同一胁迫条件下,嫁接苗的生物量大于自根苗,光合色素含量高于自根苗,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO₂浓度(Ci)显著大于自根苗,气孔限制值(Ls)小于自根苗;嫁接改善了矿质元素吸收,有效增加K、P、Na等的含量,减少Cu含量,IVF09嫁接苗叶片Cu含量在800 μmol/L Cu²⁺胁迫下显著低于自根苗,仅为自根苗的70.11%;而IVF117在400 μmol/L Cu²⁺胁迫下Cu含量显著低于自根苗,为自根苗的86.61%。因此,嫁接减弱了铜胁迫对甜瓜幼苗光合特性与矿质元素吸收的抑制作用,缓解了铜胁迫对甜瓜幼苗的毒害作用。

旨在研究高二氧化碳结合低氧处理对杏鲍菇细胞壁成分(蛋白质、多糖、几丁质)、咀嚼度及超微结构的影响。在温度(22±1)℃、相对湿度90% ~95%的条件下,以空气为对照(CK),采用气调(CA,2%O₂+30%CO₂ )对杏鲍菇进行货架期试验。结果表明,货架期间CA的咀嚼度显著高于CK。CA可以有效延缓杏鲍菇细胞壁水溶性蛋白质和1 mol/L NaOH可溶性蛋白质的降解,维持了细胞壁总蛋白质含量及细胞壁结构完整。CA有效抑制杏鲍菇多糖含量的下降,其对水溶性多糖、10 mol/L NaOH可溶性多糖分解的抑制作用较为明显。此外,CA显著促进了水溶性几丁质、10 mol/L NaOH可溶性几丁质、HCl/1 mol/L NaOH可溶性几丁质的积累,延缓其分解,有效抑制了杏鲍菇细胞壁几丁质含量的下降,有助于维持其硬度及咀嚼度。杏鲍菇超微结构结果也表明,CA保持杏鲍菇细胞壁结构的完整性与稳定性,较好地维持杏鲍菇咀嚼度。综上所述,CA通过影响菇体细胞壁的代谢来保持杏鲍菇的食用品质。

为揭示滴水量对冬小麦根系生长和耗水特征的影响规律,以新冬18号为材料,田间研究了1 620 m³/hm²(W₁)、1 950 m³/hm²(W₂)、2 400 m³/hm²(W₃)、2 850 m³/hm²(W₄)4种滴春水处理对0~100 cm土层含水量空间变异、0~60 cm土层根系生长和产量分布的影响。结果表明,随着滴水量的增加,增加各土层的含水量,毛管间距1/2处0~40 cm土层含水量增幅远大于毛管处;增加0~60 cm根干质量密度、根长密度和根系活性,且毛管间距1/2处的增幅远大于毛管处;产量增加显著,距毛管第3行产量增幅远大于毛管第1行,以W₄最高,为7 827.5 kg/hm²,水分利用效率为1.19 kg/m³,滴水量占总耗水量的54.9%,显著减少40~100 cm的土壤储水消耗。北疆冬小麦春季适宜总滴水量在2 850 m³/hm²左右,每次滴水量在525 m³/hm²左右,以保证远离毛管区域小麦生长的水分需要。

通过1992-2012年共20年的长期定位试验,探讨了施用钾肥和秸秆还田对河北省典型潮土区土壤钾肥力的影响,并对长期施肥和秸秆还田处理对土壤全钾含量、土壤速效钾和缓效钾以及农田钾素平衡对速效钾和缓效钾含量的影响等进行了分析。结果发现:连续20年不施用钾肥和秸秆还田,并未对河北省潮土的土壤全钾造成影响;秸秆还田(NPSt)、增施钾肥(NPK)和增施钾肥基础上秸秆还田(NPKSt)显著提高了土壤速效钾含量,提高幅度在44.2%~79.1%;而增施钾肥(NPK)和增施钾肥基础上秸秆还田(NPKSt)显著提高了土壤缓效钾含量,提高幅度在7.66%~37.3%。单施氮磷肥(NP)的土壤速效钾含量没有明显变化,但单施氮磷(NP)和秸秆还田(NPSt)的土壤缓效钾含量分别降低了20.8,9.8 mg/kg。增施钾肥基础上秸秆还田(NPKSt)的农田钾素平衡处于盈余状态,每盈余K₂O 100 kg /hm²,土壤速效钾和缓效钾分别增加2.71,24.4 mg/kg。试验结果表明,增施钾肥和秸秆还田对于提高农田土壤钾肥力具有重要促进作用。

为了探明中南丘陵区茄子高效优质栽培的施肥新技术,以早红茄1号为材料,通过田间试验,研究了在控制总施氮量135 kg/hm²前提下,有机氮肥与无机氮肥不同比例配施及氮肥运筹对茄果产量与品质的影响。结果表明,移栽后75 d时以25%有机氮肥+75%无机氮肥处理苗高、茎直径均最高,且该处理实测产量和茄果数量高于其他处理;由“施肥量-产量”模型分析,发现25.8%有机氮肥+74.2%无机氮肥配施,可使模型达到最高产量,而19%有机氮肥+81%无机氮肥配施,不仅可获取最佳经济效益,而且无明显减产;无机肥梯度增施或采收期追肥,均可不同程度降低茄果中可溶性糖、Vc含量,而增加亚硝酸盐含量。

为了探讨不同熟性棉花品种之间是否存在钾效率和根系生长对钾缺乏响应差异,在室内水培条件下,以中熟/长季棉(百棉1号、鲁棉研28)和早熟/短季棉(中棉所50、百棉2号)为材料,将刚出苗的幼苗转移至含不同K浓度[钾缺乏(0.05 mmol/L)和钾充分(2.5 mmol/L)]的培养液中生长,于幼苗期开展研究。结果表明,幼苗在营养液中分别生长至7 d和13 d时,4个棉花品种的钾效率(钾缺乏条件下的幼苗干质量)和根系干质量及根系总长度、总表面积和总体积对钾缺乏响应方面均存在显著差异,但均没表现为长季棉类品种和短季棉类品种两大类别之间的一致性差异;4个品种的钾效率和根系生物参数(根干质量、根系总长度和总面积)呈正相关。13 d时,低钾对长季型棉花品种细根长度和面积的抑制率(61.8%~75.5%)明显高于短季型棉花品种百棉2号(47.7%~51.4%),并且明显提高了中棉所50的细根长度和面积;低钾对长季型棉花品种中根长度和面积的抑制率(40.7%~53.9%)也明显高于短季型棉花品种(18.0%~36.2%)。幼苗培养从7 d延长至13 d时,不论是高钾水平还是低钾水平下,细根长度和面积所占比例增加,中根长度和面积所占比例下降;低浓度钾条件下,2个短季型棉花品种的细根长度和面积所占比例上升幅度显著大于2个长季型棉花品种。因此,不同熟性棉花品种的细根生长对钾缺乏的响应存在差异性。

为了揭示不同耐盐植物根际土壤与对照之间的盐分差异,通过大田试验研究了田菁、苜蓿、苏丹草、碱蓬4种耐盐植物不同生长时期各土层可溶性盐分和盐分离子的测定分析,研究了4种耐盐植物根际土壤与对照土壤中的可溶性盐分和主要盐分离子的运移特征。结果表明:种植耐盐植物对表层土壤具有明显的脱盐效果,其中田菁对表层及0~80 cm土层的脱盐效果最好。10月份时耐盐植物处理表层土脱盐效果顺序为田菁>苏丹草>苜蓿>碱蓬;0~80 cm整体各处理的脱盐顺序为田菁>苜蓿>苏丹草>碱蓬。HCO₃^-、Cl^-和SO₄^2-均在对照的0~10 cm土层中含量最高,耐盐植物根际土壤0~10,10~20 cm土层中Na⁺和Cl^-含量要显著低于对照土壤的含量。种植耐盐植物后,根际土壤中可溶性Ca²⁺含量增加,使更多的Na⁺被取代后将其移除到耕层以下,说明种植耐盐植物处理对Na⁺的移除效果比较明显。

研究耕作方式对土壤理化性状、夏玉米生长发育及籽粒产量的影响,为黄淮海北部地区土壤结构改善和籽粒产量提高提出有利的科学依据。试验设夏玉米前茬深松、翻耕、隔年深松和传统耕作旋耕4个处理。研究结果表明,深松、隔年深松、翻耕能够显著降低10 cm以下土层的土壤紧实度;提高各生育时期土壤含水量,尤其以20~40 cm土层表现最为明显;增加20~60 cm土层速效钾含量;有利于维持夏玉米灌浆中后期叶面积指数,干物质的积累量增加7.79%~18.09%;提高籽粒最大灌浆速率、平均灌浆速率,每公顷产量提高4.1%~9.3%。各处理间以深松和隔年深松处理表现最好,且两处理无显著差异。本试验条件下,隔年深松是兼顾高产节能高效的耕作方式。