NF-YB型转录因子在介导植物抵御非生物逆境中发挥着重要作用。为揭示小麦该家族成员 TaNF-YB2; 1 在干旱和盐分逆境下的表达特征及超表达 TaNF-YB2; 1 对植株抵御上述逆境能力的影响。利用半定量RT-PCR技术,研究 TaNF-YB2; 1 的表达特征,采用农杆菌介导的遗传转化技术,建立了超表达 TaNF-YB2; 1 的转基因烟草植株。结果表明,TaNF-YB2; 1 cDNA全长序列为958 bp,编码163个氨基酸残基。在24 h PEG模拟干旱和盐分处理条件下, TaNF-YB2; 1 的转录本数量明显上调。正常培养下,与野生型植株相比,转基因植株的生长和干物质积累量未发生改变;但在干旱和盐分处理下,转基因株系植株的生长较野生型植株明显改善,表现为植株个体体积增大,单株干物质积累量增多。因此, TaNF-YB2; 1 的表达受到干旱和盐分逆境的明显诱导,通过对干旱和盐分逆境应答,该基因在介导植株抵御上述环境逆境中发挥着重要功能。

旨在对猪 SIM1 基因的转录调控机制及表达模式进行初步探讨。采用PCR法扩增猪 SIM1 基因5'端上游的启动子区,应用生物信息学方法对这一区域内潜在的转录因子结合位点进行预测,采用5'端侧翼序列缺失获得8段长度不等的启动子片段,并分别克隆至荧光素酶报告基因表达质粒(pGL3-Enhancer)中,利用双荧光素酶报告活性检测分析 SIM1 基因启动子区不同长度片段在293T、MGC803和Bel7402细胞中瞬时转染后的活性。同时,采用Western Blot实验检测SIM1蛋白在猪7个不同组织的表达模式。结果表明,各 SIM1 启动子片段在293T、MGC803和Bel7402细胞中均有活性,在293T细胞活性最低;-699～-489 bp存在关键顺式调控元件,这一区域发现Smad、CEBPα、PAX6等关键转录因子结合位点;Western Blot实验首次在中枢神经系统外发现 SIM1 的表达,SIM1蛋白在脑和下丘脑表达量最高,在睾丸的表达量次之,在肝脏、皮脂和甲状腺表达量较高,在肌肉表达量最低。研究结果提示, SIM1 基因在神经细胞发育、脂肪代谢和性腺发育过程都可能起到重要作用。

为了从甘薯野生资源中获取抗逆基因,提取 Ipomoea trifida 组培苗总RNA,经反转录获得第一链cDNA,使用特异引物进行PCR扩增,获得了 I.trifida 抗坏血酸过氧化物酶编码区序列,并进行生物信息学分析以及组织特异性表达研究。经测序表明,所获得的序列长约769 bp,包含753 bp完整的开放阅读框;生物信息学分析结果表明,此序列编码250个氨基酸,蛋白大小约为27.6 kDa,等电点为5.42,有大范围亲水区,推测在细胞质中起到抗氧化作用;进化发育系统分析表明,ItAPX和IbAPX最为接近;组织特异性表达分析表明, ItAPX 在各组织中均有表达。 I.trifida 抗坏血酸过氧化物酶基因的克隆为甘薯抗逆育种提供了新的基因资源。

以铁皮石斛原球茎为受体,用农杆菌介导1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(ACO)的反义基因对铁皮石斛进行遗传转化,并对影响转化的几个因素进行优化,结果表明:经刀切法处理的原球茎,在AS浓度为100 μmol/L、农杆菌菌液OD₆₀₀值为0.8的条件下侵染30 min,共培养60 h,接种到含有30 mg/L Mer 和3.0 mg/L PPT的筛选培养基中,遗传转化效率最高。筛选获得的抗性植株经GUS组织化学染色和PCR鉴定,初步证明ACO反义基因已整合到铁皮石斛的基因组中。

为研究甘肃河西的临泽、甘州、凉州、金昌、高台5个地区西门塔尔杂交类群 NGB 基因第4外显子的遗传多态性及其变异特征,采用PCR-SSCP方法检测了283头西门塔尔杂交类群 NGB 基因第4外显子和部分内含子的多态性,并对群体内各等位基因进行了测序。结果显示:5个地区西门塔尔杂交类群共检测出5个等位基因(A、B、C、D、E),表现为6种基因型(AA、BB、AB、AC、AD、AE)。5个地区西门塔尔杂交类群均能检测到AA、BB、AB 3种基因型,且甘州、凉州、高台西门塔尔杂交类群还分别检测到AC、AD、AE 3种基因型。A等位基因频率在5个群体中最高,为优势等位基因。对不同SSCP带型的对应片段进行测序分析,共发现5个核苷酸突变位点(31 bp C→T、68 bp G→C和G→A、129 bp A→G、207 bp C→T),5处突变中仅第207 bp处单核苷酸突变落在外显子区域,其余均落在内含子区域,但均未导致氨基酸发生改变。χ 2检验结果显示,5个地区西门塔尔杂交类群在第207 bp处单核苷酸突变位点上仅凉州、金昌西门塔尔杂交类群处于Hardy-Weinberg平衡状态(P > 0.05)。群体遗传学分析结果表明,临泽、甘州、凉州、金昌、高台西门塔尔杂交类群的多态信息含量(PIC)分别为0.358 2,0.383 9,0.427 9,0.368 2,0.394 7,均属于中度多态(0.25

为检测 CAPN4 基因在牦牛群体中的多态性,分析 CAPN4 基因启动子区突变对甘南牦牛胴体及肉质性状的影响,寻找与牦牛此类性状相关的分子遗传标记。采用PCR-SSCP技术检测830头甘南牦牛、大通牦牛和天祝白牦牛 CAPN4 基因启动子区突变并分析其多态性,运用SPSS 19.0软件中的GLM模型分析基因突变对甘南牦牛胴体及肉质性状的影响。牦牛 CAPN4 基因启动子区存在a.-1222G>A的单碱基突变,检测到AA、AB和BB 3种基因型。相关性分析结果表明,a.-1222G>A的突变对不同年龄甘南牦牛胴体和肉质性状有一定影响,其中4,6岁牦牛BB型个体熟肉率显著高于AA型或AB型(P<0.05);3,6岁牦牛AB型个体失水率显著高于BB型或AA型(P<0.05),而5岁牦牛BB型个体肌肉失水率显著高于AA型(P<0.05);3,5岁牦牛BB型个体的眼肌面积显著高于AA和AB型(P<0.05)。等位基因A对4,6岁牦牛熟肉率、各龄牦牛肌肉保水性和眼肌面积均存在不利影响;除5岁牦牛携带等位基因A个体的胴体重显著低于未携带者外,该突变对其他年龄段牦牛胴体重及全部牦牛个体的肌肉嫩度无显著影响。 CAPN4 基因启动子区a.-1222G>A突变影响不同年龄段甘南牦牛部分胴体及肉质性状,可作为甘南牦牛此类性状的遗传标记。

通过对双角山羊草紫色酸性磷酸酶 PAP1 基因的核酸和氨基酸序列进行相关生物信息学分析,旨在进一步利用基因工程手段将 AeBiPAP1 基因转入到小麦中,为获得耐低磷胁迫能力增强的小麦品种提供种质基因。以双角山羊草叶片为材料,根据小麦中的 PAP1 基因和二穗短柄草的 PAP1 基因设计兼并引物,采用同源克隆的方法,获得了双角山羊草紫色酸性磷酸酶 PAP1 基因的cDNA序列,并将其命名为 AeBiPAP1,该双角山羊草紫色酸性磷酸酶 PAP1 基因长1.124 kb,共编码335个氨基酸,相应的氨基酸分子量为38.131 kDa,等电点为5.77。与小麦中的 PAP1 基因相比,双角山羊草 PAP1 的cDNA编码区发生碱基替代的地方共有35处,包含13处颠换与22处转换,有15处编码的氨基酸残基不同,其序列一致性达95.52%。对 AeBiPAP1 基因编码的蛋白质进行生物信息学分析发现,该蛋白具有一个信号肽但却没有跨膜结构,对AeBiPAP1编码蛋白进行三级结构预测发现,该编码蛋白包含金属离子结合中心,预测它属于金属蛋白。因此,将其定位于质膜比分泌到胞外的概率要高,通过对同源蛋白质氨基酸序列进行系统进化树分析,结果表明,双角山羊草紫色酸性磷酸酶 PAP1 基因与普通小麦的亲缘关系最近,与粳稻、短柄草、谷子亲缘关系较近,与大麦、乌拉尔图小麦、水稻以及节节麦等植物的亲缘关系较远。

为了研究绵羊细粒棘球蚴重要抗原基因Tetraspanin 1-TSP1(TSP1)和Tetraspanin 1-TSP6(TSP6)的功能,对GenBank中Eg基因组数据库检索,获得 TSP1和TSP6 的cDNA序列并设计特异性引物。以Eg头节为总RNA模板,进行RT-PCR,将PCR产物克隆到pMD19-T载体后测序并进行生物信息学分析。 TSP1 cDNA全长792个核苷酸,编码263个氨基酸,该多肽含有3个潜在的N端糖基化位点,2个N端酰基化位点,与已登录的标准株 TSP1 基因序列(EG_11043)同源性为98.99%,其推导的氨基酸序列同源性为98.48%; TSP6 cDNA全长666个核苷酸,编码221个氨基酸,该多肽含有5个N端酰基化位点,1个酪氨酸激酶磷酸化位点,与已登录的标准株 TSP6 基因序列(EG_00715)同源性为98.18%,其推导的氨基酸序列同源性为85.07%。运用分子生物学软件对Eg TSP1和TSP6 基因进行生物信息学分析,预测已知序列的蛋白质抗原的结构和表位,为疫苗的研发奠定了前期基础。

为了研究番茄白粉菌与番茄相互作用的分子机制,以白粉菌诱导的番茄叶片为材料,利用SMART技术构建了番茄的AD-cDNA文库。该文库总库容量为3.77×10¹⁰ cfu,重组率达到96%,插入片段长400～2 000 bp,平均长度约为1 000 bp。随机挑取50个克隆进行测序,利用生物信息学软件进行初步分析,表明获得的文库质量较高。

为了分离克隆与植物互作的大丽轮枝菌致病相关蛋白基因,利用 SMART 技术构建了大丽轮枝菌酵母双杂交 cDNA 文库。结果表明,构建的文库滴度为 5.2×10⁷ cfu/mL,库容为 3.9×10⁷ cfu;文库 cDNA 插入片段长度主要分布在 0.5~2.0 kb,平均为1 kb;文库重组率为 96%。表明文库质量较好,为筛选与植物互作的大丽轮枝菌致病蛋白基因奠定了基础。

对来源于大肠杆菌的植酸酶基因 appA 进行突变获得植酸酶基因突变体 appA -2QN,利用酵母表达系统在摇瓶培养条件下表达后,该植酸酶突变体显示出良好的热稳定性。为提高该植酸酶的表达量,降低植酸酶的生产成本,对表达该酶的重组酵母菌GS115/ appA -2QN进行了高密度发酵研究,通过控制发酵过程中碳源(甘油)的添加使得菌体生长达到一定密度,从而实现高效表达。在诱导蛋白质表达阶段,发酵液中甲醇的含量影响植酸酶的表达量,利用变色酸分光光度法对甲醇含量进行了检测分析。结果表明,在5 L发酵罐中进行高密度发酵147 h后,菌体浓度OD_600nm达到313,通过将甲醇浓度控制在2.5%左右,经过诱导102 h后,蛋白达到了较高的表达量,为7.06 g/L,酶活性(发酵效价)为2.03×10⁵ U/mL。结果表明,通过高密度发酵提高了产植酸酶appA-2QN的酵母工程菌的细胞生长密度和蛋白质表达量,揭示该重组酵母菌株具有良好的表达稳定性。

筛选苹果砧木耐盐相关的分子标记,为耐盐品种选育的辅助选择提供理论依据。以西府海棠×S19杂交组合的F₁为试材,采用BSA法,筛选与耐盐基因连锁的SRAP标记,通过144棵F₁单株对标记进行分析验证,并对标记进行测序及序列分析。获得了4条与耐盐基因连锁的SRAP标记,验证分析表明,4条标记的分子鉴定结果与水培筛选结果的吻合率为81.94% ～92.36%。序列分析表明,4条标记的序列全长为139～233 bp,Ⅰ序列与红叶石楠中编码ATP合酶β亚基有较高相似性,相似度为98%,其他序列分别可能与梨类受体蛋白激酶、苹果肌球蛋白及苹果UDP-糖基转移酶存在部分相似性。4条SRAP标记可用于苹果砧木耐盐性分子鉴定和耐盐基因克隆的研究。

为研究海带核基因组编码的nucCbbX蛋白的结构和功能,根据海带配子体核基因 cbbX (GenBank登录号:NP_053838)设计含有酶切位点的引物,通过RT-PCR方法获得末端连接Nde Ⅰ、Xho Ⅰ酶切位点的完整ORF。序列保守性分析表明,预测的海带成熟nucCbbX蛋白序列含具有AAA+结构域、Walker-A和Walker-B ATP结合位点及ATP水解酶和RuBisCo活化酶活性相关位点。序列相似度分析表明,海带nucCbbX与其质体基因组编码的ptCbbX和类球红细菌的 Rs CbbX蛋白氨基酸序列相似度均较低,分别为37.4%和36.8%,相比ptCbbX与 Rs CbbX相似度较高为57.6%。以 Rs CbbX蛋白单体晶体结构模型为模板,预测获得的海带nucCbbX蛋白三级结构中N端为一个α/β子域含有5个α螺旋和5个β折叠,C端为α螺旋子域含有5个α螺旋。为进一步研究海带nucCbbX蛋白晶体结构,通过双酶切和连接反应成功构建pET28a- cbbX 原核表达载体,并转化至BL21感受态细胞,获得pET28a- cbbX /BL21重组菌株。利用终浓度为1%的IPTG进行诱导后,重组蛋白主要以包涵体形式存在,分子量为50.2 kDa,较nucCbbX成熟蛋白(44.7 kDa)大。重组蛋白经变性、纯化和复性后用于蛋白结晶,初步获得海带nucCbbX蛋白晶体。

为了深入研究嵴病毒(swKoV)主要结构蛋白基因 VP1,根据GenBank中已发表的猪嵴病基因序列设计特异性引物,采用RT-PCR方法扩增猪嵴病毒CH441株 VP1 基因,并对其进行克隆与测序分析。结果表明,swKoV CH441株的 VP1 基因为762 bp,与GenBank已发表的嵴病毒属的15株嵴病毒序列的 VP1 基因相比较,swKoV CH441株的 VP1 基因与其他各毒株 VP1 基因的核苷酸同源性为81.5% ~90.2%,氨基酸同源性为86.6% ~96.9%,进化分析显示,swKoV CH441株与GS-1株之间的亲缘关系较近。生物信息学分析显示,VP1蛋白理论等电点(pI)为4.40,理论分子质量为26.978 2 kDa;其序列上共发现18个磷酸化位点,分别为Ser (7)、Thr(6)和Tyr(5),而蛋白的磷酸化与信号转导有关,预测该蛋白为一重要的信号转导分子;无信号肽和跨膜区。为进一步开展swKoV CH441株 VP1 基因在遗传变异等方面的研究奠定了理论基础。

为研究卵寄生真菌在寄生并破坏卵的过程中几丁质酶的作用,本研究从烟草南方根结线虫卵上分离得到虫草棒束孢HNE3,采用RT-PCR及RACE技术,首次克隆得到一个几丁质酶基因 IFCHI1 。该基因DNA序列全长1 417 bp,具有1个内含子,长度为61 bp,包含1个1 185 bp的开放阅读框(ORF),编码1个由394个氨基酸组成的蛋白。通过在线软件分析,该蛋白理论分子量为44.1 kDa,等电点为4.88。通过GenBank比对,几丁质酶IFCHI1属于第18家族糖基水解酶,比对分析不同来源真菌几丁质酶,发现该几丁质酶具有典型的催化区保守序列SIGGW和FDGIDIDWE及结合区保守序列GTWEQGVYDY和GLGGAMWWESS。同源性比对发现,该几丁质酶同昆虫寄生真菌几丁质酶同源关系近。结果表明,从虫草棒束孢HNE3克隆得到几丁质酶基因 IFCHI1,为进一步明确该菌产生的几丁质酶对南方根结线虫卵壳降解及降低孵化率的作用机理提供理论依据。

利用大白菜抗根肿病基因 CRa 和 CRb 分子标记(SC2930和KBrH129J18R)引物组,对78份大白菜材料进行抗根肿病分子标记鉴定。结果表明,在这78份材料中,有34份材料含有SC2930-T(CRa抗病标记)标记,其中杂合抗病位点材料17份,纯合抗病位点材料17份。有37份材料含有KBrH129J18R抗病标记,其中纯合抗病位点材料15份,杂合抗病位点材料22份。有20份材料不含有CRa和CRb所对应的抗病标记,23份材料含有2个抗病标记。 该研究初步明确了78份参试大白菜材料所含抗根肿病基因 CRa 和 CRb 类型,为大白菜抗根肿病育种提供材料选择依据。

以高感青枯病品种中花12号和高抗青枯病品种远杂9102为材料,调查青枯菌接种12 h后花生基因组DNA的甲基化水平和变化模式。甲基化敏感扩增多态性(Methylation-sensitive amplification polymorphism,MSAP)分析表明,正常生长的中花12号和远杂9102的基因组DNA甲基化比率均为35.1%,经青枯菌接种12 h后,中花12号降低到31.3%,而远杂9102的基因组DNA甲基化比率则升高至37.2%。与对照相比,青枯菌接种12 h胁迫下中花12号和远杂9102基因组DNA的甲基化和去甲基化分别为5.9%,12.4%,18.3%,11.9%。由此推测,高抗青枯菌的花生经青枯菌侵染后基因组DNA某些位点的甲基化状态发生变化而使基因表达发生了改变,产生或启动对青枯菌胁迫的能动应激机制。

采用体外抑菌活性和盆栽试验测定方法,研究了白黄链霉菌TD-1发酵液对番茄灰霉病菌的抑制效果及植株体内防御酶活性的影响,旨在为番茄灰霉病的生物防治提供参考。结果表明:TD-1菌株发酵液对灰霉病菌的菌丝生长和孢子萌发抑制率分别为98.1%和98.3%;TD-1发酵液在番茄植株上对灰霉病的防治效果为76.98%。喷洒TD-1发酵液24 h后接种灰霉菌孢子悬浮液,番茄叶片中苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活力均有所提高,分别在处理后第4,3,2,3 天达到最高。

为了确定不同地区采集的辣椒疫病病原菌的菌种类型及其生理小种类型,首先利用形态学和分子生物学的手段对广东、山西和内蒙古等地的辣椒疫病的病原菌进行了鉴定,结果表明,所分离到的7株病原菌均为辣椒疫霉菌。通过比较不同地区分离到的疫霉菌生物学特性,发现不同地区辣椒疫霉菌在菌落形态、孢子囊的数量、生长速度等方面存在显著的差异。利用国际通用的鉴别寄主,对分离到的7个辣椒疫霉菌进行生理小种的鉴定,结果表明,来源于广东的辣椒疫霉菌P1是2号生理小种,而来源于山西和内蒙古的6株辣椒疫霉菌P2~P7都是3号生理小种。目前,在山西和内蒙古地区并没有关于辣椒疫霉菌生理小种鉴定的任何报道,确定了这2个地区的辣椒疫霉菌的优势生理小种为3号生理小种。

通过研究油菜体内过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化氢酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD)含量及活性变化规律与黑胫病侵染过程、品种抗病性的关系,揭示不同油菜品种对黑胫病菌的抗病机制。用紫外分光光度计测定并比较分析抗、感品种接种前后,各种防御酶活性的变化规律。接种前,抗病品种的POD、PPO、CAT活性高于感病品种,PAL、SOD活性则与感病品种相近。接种后抗病品种表现出较高的敏感性,5种防御酶活性均迅速升高而达到峰值,且其酶活性增加量显著大于感病品种;而感病品种防御酶的活性或增幅较小或较抗病品种滞后。黑胫病菌可以诱导油菜体内5种防御酶活性变化,POD、PPO、CAT、PAL、SOD的酶活性与油菜的抗病性具有正相关关系,这些防御酶活性峰值出现的高低与早晚,可作为早期鉴定油菜抗黑胫病的生理指标。

为培育抗水稻白叶枯病、稻瘟病、条纹叶枯病3种病害的品种,保证水稻的稳产高产,利用花药培养与常规育种技术、分子标记辅助选择技术相结合,进行聚合抗3种病害的新种质研究。结果表明,用含有抗白叶枯病 Xa23 基因的BG152和含有抗稻瘟病 Pi-1 基因的R118分别与含抗条纹叶枯病 Stvb-i 基因的花育409进行有性杂交,共获得聚合双抗抗病基因的F₀种子分别为180,105粒;鉴别真杂种后彼此再杂交,获得复交F₀种子1 398粒。利用分子标记辅助选择技术,筛选出聚合抗3种病基因的杂合型单株52株,从中选择田间无病害的进行花药培养,经H₀自然加倍,获得双倍体花培植株378株。经PCR检测,筛选出聚合3种抗病基因的花培H₁株系14个;对其H₂植株进行重复PCR与抗病鉴定,获得聚合3种抗病基因的花培材料所含的抗病基因能稳定遗传,抗病性鉴定有10份均表现为抗(R),且高效表达抗病。最后对水稻花药培养中存在的问题进行了分析,并提出了相应防治措施。

为进一步了解小链霉菌Yn168代谢产物中抗病毒活性物质的化学本质,为其作用机理的研究和产品开发提供依据,对该小链霉菌产生的抗病毒物质的活性组分进行了分离纯化及稳定性研究。经过乙酸乙酯萃取、三氯乙酸沉淀、SephadexG-75柱层析、聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE),证明小链霉菌Yn168发酵液中的活性成分为2个组分的蛋白质Ⅰ₁₆₈和Ⅱ₁₆₈,分子量分别为34,22 kDa。稳定性研究表明,抗病毒蛋白在温度超过60 ℃、pH值小于6或大于8以及紫外线照射时间超过8 h的条件下,抗病毒活性均明显下降。所以,该小链霉菌的抗病毒活性成分为2个组分的小分子蛋白质,适于在较低温度、酸碱度接近中性及避光条件下保存和使用。

为揭示复等位基因遗传的大白菜雄性不育分子机制,通过基于质谱的蛋白质组学同位素相对标记与绝对定量技术技术(iTRAQ),开展了大白菜核基因雄性不育蛋白质组学研究,以找到不育与可育材料中差异表达蛋白,从蛋白水平来进一步揭示大白菜雄性不育的分子遗传机制。通过研究,共发现了358个差异蛋白,其中可育中上调表达的蛋白有226个,下调表达的蛋白有132个,GO分析结果表明,鉴定的蛋白质组数据具有较好的生物学功能覆盖范围。通过双向电泳验证,差异蛋白点差异特性与iTRAQ结果类似,表明iTRAQ用于差异蛋白分析结果可靠。

为明确四倍体小麦矮秆基因 Rht14 、 Rht16 和 Rht18 的赤霉素敏感性及其对小麦农艺性状的影响,促进这些矮秆基因的合理利用。选用分别含有 Rht14 、 Rht16 和 Rht18 的四倍体小麦近等基因系ANW16D(Rht14)、ANW16F(Rht16)、ANW16G(Rht18)及其高秆轮回亲本LD222以及六倍体小麦中国春(Chinese spring),测量其不同浓度GA₃处理下小麦的株高,计算赤霉素敏感系数(GRI)并推断3种矮秆小麦的赤霉素反应类型。在成熟期对LD222近等基因系小麦的农艺性状如株高、穗长、主穗穗下第一茎节(P-1)节间长、节间表皮细胞、种子表皮细胞及种子体积等进行测量,分析 Rht14、Rht16、Rht18 这3个矮秆基因对小麦这些农艺性状的效应。结果表明,ANW16D、ANW16F和ANW16G这3个矮秆小麦株高恢复到正常LD222株高的最适GA₃浓度为10^-4 mol/L;3个矮秆品种均为赤霉素敏感型且敏感性大小为中国春 Rht14 、 Rht16 、 Rht18 均是通过降低主穗穗下第一茎节(P-1)节间长度来使小麦株高降低,降低效应为 Rht18 < Rht16 < Rht14;它们降低小麦株高的根本原因均是缩短了小麦节间表皮细胞长度且缩短效应与降低株高效应一致;3个矮秆基因均在降低小麦株高的同时不影响种子的体积。

鉴定无苦味种质,选育无苦味品种是控制黄瓜苦味、改善品质的有效方法。利用黄瓜营养器官苦味基因的标记SSR02309和果实苦味基因的标记SSR10795,对78份种质资源进行苦味基因型分析,表明黄瓜种质间和种质内苦味基因的标记基因型存在遗传变异性。明确了78份种质苦味基因的标记基因型。初步鉴定出7份无苦味种质。在田间逆境胁迫条件下,利用感官品尝方法对标记鉴定的7份无苦味种质的苦味性状进行了感官品尝鉴定,结果与标记鉴定的一致。为无苦味黄瓜品种改良奠定了技术与种质基础。

为了探明板栗及其近缘种的亲缘关系并分析栗属的遗传多样性,基于叶绿体微卫星标记技术,选用4对呈现多态性的cpSSR引物,对板栗及其近缘种、野生种共6个种,56份材料进行遗传结构、遗传关系等分析。4个位点扩增等位基因数(Na)平均为3.25,有效等位基因数(Ne)平均为2.554,期望杂合度(He)平均为0.606,群体Nei's遗传多样性(Hs)为0.320,各遗传参数值均低于核基因组对群体研究的相应值。另外,各种之间有丰富的cpSSR多样性,尤以野生板栗多样性指数最高。结果表明,我国天然野生板栗群体内蕴含更丰富的遗传变异,为我国板栗野生种质保育及可持续开发利用提供了基础数据和科学依据。

为了探讨枣与酸枣资源的遗传多样性以及两者的亲缘关系,采用7对SSR引物,对16份枣品种(系)和17份酸枣的遗传多样性进行分析。结果表明:16份枣样品共扩增出56个等位基因,有效等位基因数(Ne)为3.798~10.000,平均为6.953,Shannon's信息指数(I)为1.984,期望杂合度(He)为0.837;17份酸枣样品扩增后共检测出73个等位基因,等位基因的有效数目(Ne)为3.273~11.840,平均为7.398,Shannon's信息指数(I)为2.105,期望杂合度(He)为0.843;枣和酸枣的遗传多样性都很丰富,酸枣的遗传多样性水平高于枣;GenAlEx分析得出,枣和酸枣居群种间遗传分化系数(F_st)为0.055,居群种间基因流(Nm)平均值为4.295,说明居群间基因交流比较频繁。NTSYSpc聚类分析表明,SSR分子标记可以将枣和酸枣划分为枣类、酸枣类和过渡类3个类群。

构建大白菜分子遗传图谱,为大白菜干烧心QTL定位和分析奠定基础。以大白菜感病品种B120和大白菜抗病品种黑227为亲本建立的DH系为作图群体,基于所筛选出的74对InDel标记和37对SSR标记构建分子遗传图谱。利用JoinMap 4.0软件,初步构建了一张覆盖基因组长度为1 004.7 cM、平均图距为9.30 cM的大白菜遗传连锁图,该图谱包含12个连锁群、108个标记位点。该图谱能有效地用于大白菜干烧心QTL定位。

为建立食用向日葵分子标记反应体系,以食用向日葵四叶期叶片为DNA模板提取材料,采用单因素试验和正交试验设计,对SSR-PCR反应体系中的6因素(10×PCR Buffer、Mg²⁺ 、dNTPs、引物、 Taq DNA 聚合酶和DNA模板)在5水平上进行正交优化试验,并比较了不同浓度Mg²⁺、 Taq DNA聚合酶、模板DNA对扩增效果的影响,结果表明,各因素水平变化对反应体系的影响为Mg²⁺ > Taq DNA 聚合酶(引物)>DNA模板>10×PCR Buffer>dNTPs。最终建立食用向日葵SSR-PCR 最佳反应体系为:在总体系为20 μL的SSR-PCR反应体系中包括10×PCR Buffer 0.2 mmol/L、Mg²⁺2.0 mmol/L、dNTPs 1.8 mmol/L、Taq DNA聚合酶 0.2 U、DNA 50 ng、引物1.5 mmol/L。

探究甘蓝型油菜化学诱导型雄性不育(CIMS)和细胞质雄性不育(CMS)杂交种间遗传效应的差异,为利用CIMS和CMS途径进行油菜超高产育种提供依据。以3个甘蓝型油菜CMS和同核CIMS与4个恢复系按照ACII不完全双列杂交(3×4)配制2套同核异质杂交种及其亲本为试验材料,进行了连续2年的田间试验,将29个性状指标划分为农艺、产量、品质3类性状,利用QGA Station Microsoft分析软件中的加-显性(AD)模型进行了统计分析,结果表明：与同核CIMS杂种比较,CMS杂种农艺、产量和品质性状的加性方差分别高21.85%,72.11%,13.48%,显性方差分别高3.58%,94.44%,56.90%,加性方差比率分别高39.29%,8.94%,-7.05%;显性方差比率分别高15.83%,4.30%,89.97%。CIMS杂种与同核CMS杂种间在F₁的差异大小为农艺性状 > 产量性状 > 品质性状,在F₂为产量性状 > 农艺性状 > 品质性状;在F₁、F₂,与同核CIMS杂种比较,CMS杂种的群体平均优势农艺性状分别低31.61%,32.74%,产量性状高72.82%,76.95%,品质性状指标则低58.81%,22.63%;在F₁、F₂,CMS杂种的群体超亲优势为农艺性状分别低75.35%,76.33%,产量性状低47.53%,32.90%,品质性状高14.09%,20.53%。CMS杂种的农艺性状、产量性状的狭义遗传率则分别比CIMS杂种高47.77%,54.31%。CMS不育细胞质对油菜杂种的性状产生了影响,且不同性状受到的影响程度不同;即CMS杂种的性状受亲本基因型的控制程度高于CIMS杂种;对CMS杂种的亲本应在早期世代加强选择,主要利用亲本的一般配合力(加性效应)进行选择,而CIMS杂种的亲本则应在高世代加强选择;亲本的性状和亲本的特殊配合力(显性效应)对2类杂交种的表现都有较大影响,因而亲本的选配对杂种的表现有很大的决定性。

分析玉米地方种质选系的配合力,可以为探明自交系的应用价值提供技术支撑。选用11个自交系为测验种,采用不完全双列杂交设计,对17个玉米地方种质新选的自交系的配合力、杂种优势以及主要性状遗传参数进行了分析。结果表明:单株产量GCA表现突出,且构成产量因子性状GCA表现也较好的新选自交系有P1-1、P1-16和P1-14;SCA值高、杂种优势强的组合是P2-4×P1-10;在株高、穗位高、穗行数等4个性状中,亲本的基因加性效应对F₁性状形成起主导作用,而穗长、秃尖长、百粒质量等5个性状的遗传变异主要来自于基因非加性效应。因此,对于高产组合的选配,至少要选择1个GCA高的材料作亲本,并在此基础上兼顾SCA的选择,而利用地方种质选系则应根据性状遗传特性决定其选择时期和选择强度。

通过筛选栽培花生间具有多态性的SSR,分析总结多态性SSR的特征,旨在选择性利用SSR标记,推动栽培种花生遗传图谱构建、相关农艺性状的QTL定位和分子标记辅助育种进程。以秦皇岛光秧、石腰豆、印度窄叶、抗019、四粒红和黑花生6个不同植物学类型的中国栽培种花生为材料,选用不同设计类型的1 523个SSR标记筛选品种间多态性SSR,并对其扩增片段长度、重复基序、重复次数等进行分析。结果表明,1 523个标记中,筛选获得43对多态性SSR标记,产生123个多态性标记位点,多态性标记数占2.8%。43对多态性SSR标记中,以ARS× ×的多态性最高,在6个品种中多态率达6.8%。统计各种质间具多态性的SSR,其中石腰豆与四粒红间多态性最高,共筛选到56个多态性标记位点;秦皇岛光秧与印度窄叶间多态率最低,筛选到21个多态性标记位点。在123个多态性SSR标记位点中,80%多态性SSR位点片段长度为150~300 bp;18.8%多态标记的重复基序为GA,其次为AG、TC,分别占12.5%,12.5%;多态标记中二核苷酸、三核苷酸重复基序的重复次数在15次以上的占60%。

为了研究产地及籽粒外观对芝麻木酚素含量的影响,为芝麻品质遗传改良及高木酚素芝麻商品生产提供理论依据。从3 800余份芝麻种质资源中选取212份代表性资源,分别在4个不同生态区种植,测定各样品芝麻素和芝麻林素含量;探讨芝麻不同产地、千粒质量及种皮颜色与芝麻素和芝麻林素含量的关系。结果表明,芝麻素和芝麻林素各试点含量均值分别为3.52,3.61,3.11,2.43,1.94,1.93,1.78,1.62 mg/g;芝麻木酚素含量存在随纬度升高而增加的趋势;芝麻籽粒颜色L值与芝麻素含量极显著正相关(r=0.296 6, ɑ =0.01),与芝麻林素含量相关不显著;千粒质量与芝麻素含量极显著负相关(r=-0.260 3, ɑ =0.01),与芝麻林素含量极显著正相关(r=0.227 9, ɑ =0.01)。芝麻素和芝麻林素含量随产地纬度的升高而增加;随着种皮颜色变深,芝麻素含量逐渐降低;随着千粒质量增加,芝麻素含量逐渐降低,芝麻林素含量不断增加。

为明确不同玉米群体的抗倒伏性能以及适宜机械化收获的性能指标。通过设置不同的密度处理,研究了不同密植群体条件下的玉米产量、农艺性状、抗倒伏性能以及机收指标。结果表明,供试玉米品种在90 000株/hm² 密度下产量最高,达到10 124.7 kg/hm²;随着密度增加玉米抗折力、压碎强度和穿刺强度均呈下降趋势,105 000株/hm² 处理与75 000株/hm²处理相比,基部第3节间和穗下第1节间抗折力分别降低了22.6%和17.0%,抗倒伏能力下降;随着密度增加机收各项指标呈上升趋势,105 000株/hm²处理与7 500株/hm²处理相比,籽粒损失率从3.29%上升到了9.79%,上升地率达到66.4%;玉米群体抗倒力学特性与机收指标间存在极显著相关关系,茎秆穿刺强度可以作为适宜机收的判定指标之一。适宜机收的玉米品种德美亚1号在黄淮海地区适宜密度为90 000株/hm²,产量较高,倒伏发生率较低,结合机收指标综合分析,该处理模式最为理想。

为了研究干旱胁迫下,小麦非结构性碳水化合物的改变率与干旱敏感系数的相关性。利用室内水培的方法,以6个抗旱性不同的小麦品种为试验材料,设置15% PEG和20% PEG 2个胁迫水平,以不添加PEG的正常营养液为对照,系统研究了不同干旱胁迫条件下小麦叶片和根系中主要非结构性碳水化合物含量的变化规律。结果表明,干旱胁迫明显降低了各小麦品种干物质量,6个小麦品种在不同干旱水平下的抗旱性均表现为晋麦47 > 矮抗58 > 周麦22 > 洛旱6号 > 郑麦9023 > 西农979;干旱胁迫下6个小麦品种叶片和根系中可溶性总糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量均随着干旱时间的增加呈先增加后降低的趋势,而淀粉和果聚糖含量则呈降低的趋势,复水后各非结构性碳水化合物含量逐渐恢复到对照水平;6个小麦品种中,干旱敏感性越高的品种,在干旱胁迫下其组织中各非结构性碳水化合物含量的改变率越小;干旱敏感系数与干旱胁迫下各非结构性碳水化合物含量的改变率均呈负相关性,其中可溶性总糖、果糖、淀粉、果聚糖含量在干旱胁迫下的改变率与干旱敏感系数的相关性达到显著水平。在干旱胁迫下,淀粉与果聚糖的水解对提高小麦抗旱性有重要作用。

为了明确高光低温环境下喜凉类根茎作物的光温生态适应性,为区域农作物选育与生产配置提供理论依据。采用LI-6400光合仪监测了华北高寒区白萝卜、苤蓝、芥菜、甜菜的光合日变化及其季节动态。在华北高寒区,4种喜凉类根茎作物Pn日进程呈现7,8月双峰、9月单峰特征。7,8月的午间"Pn低效期"由叶片受到高温胁迫而挥霍耗水,及相继的气孔部分关闭和叶肉细胞活性降低等因素引发。不同作物的DPC与 DTC呈现8月 > 7月 > 9月;苤蓝LUE与WUEd明显高于甜菜,芥菜、白萝卜居中。霜后苤蓝、芥菜的DPC尚有霜前的46.7%,60.0%,甜菜霜后DPC比霜前增高了9.22%。苤蓝与甜菜的亚喜凉特性,使之具有生育期长和光合势大的潜力,对华北高寒区的光温资源具有优异的适生性。

为了明确花期水分胁迫下施氮对油菜产量形成、产量性能及氮肥利用效率的影响,以2个氮高效基因型(Monty和湘油15)和2个氮低效基因型(R210和Bin270)为供试材料,在不同氮水平(低氮0.05 g/kg,中氮0.2 g/kg,高氮0.4 g/kg),研究了花期水分胁迫下氮肥对不同氮效率基因型油菜产量、产量性能及氮肥利用效率的影响。结果表明,水分胁迫明显抑制了油菜的产量、产量性能和氮素吸收利用能力;就不同施氮量看,少量或过量施氮影响油菜产量及产量性能,所有供试材料的单株角果数、干物质量、收获指数和产量在中氮(0.2 g/kg)处理效果表现最好;水分对油菜生长发育的影响大于氮素养分,氮高效基因型对水分胁迫具有一定的减缓作用;适量供氮能够减轻水分胁迫对油菜生长发育的影响,氮高效基因型较氮低效基因型对水分和氮素胁迫具有更强的适应性。

为探讨紫色土旱地烤烟适宜水氮耦合模式,采用裂区试验设计研究了水氮运筹对赣南紫色土旱地烤烟碳代谢、生长及品质的影响。结果表明,灌水和施用氮肥能够提高旺长期中部叶的SPAD值、叶绿素含量、光合作用及可溶性糖和淀粉的含量。不同水分条件下,增加氮肥追肥比例均能促进烤烟光合作用。旺长期和成熟期叶片干物质量、氮累积量随施氮量和追肥比例的增加而增加,且灌水处理高于自然降雨处理;灌水和增加氮肥追肥比例能够提高中部叶还原糖含量,降低总氮和烟碱含量。综上所述,合理的水氮运筹能够促进烟株的生长和代谢,进一步加大烤烟水氮耦合效应。

针对设施蔬菜传统水肥管理模式中钾素过量投入、因缺镁造成果类蔬菜品质下降等问题,以一年两季设施番茄为研究对象,通过对不同土壤深度钾素淋洗的周年动态监测,研究了不同水肥管理模式及秸秆还田对设施菜田土壤钾素淋洗的影响。结果表明,滴灌施肥处理下菜田平均每季钾素盈余394 kg/hm²,明显低于漫灌施肥处理;滴灌施肥菜田0~60 cm土层土壤速效钾累积程度小于漫灌施肥,且显著降低了钾素淋洗量,50,90 cm处平均每季淋洗量分别为15.9,4.2 kg/hm²,而漫灌施肥体系则分别达到26.9,16.9 kg/hm²,漫灌体系过量灌溉和施肥是导致钾素大量淋洗的根本原因;漫灌体系下添加秸秆后有降低表层土壤速效钾积累的趋势,增加了土壤钾素淋洗。