同源四倍体紫菜薹的诱导鉴定及其营养品质比较

该研究以二倍体紫菜薹为材料,采用浓度为0.1%、0.2%和0.3%的秋水仙素溶液,在二倍体紫菜薹生长至子叶期时对植株茎尖生长点进行4次点滴处理,鉴定筛选同源四倍体紫菜薹并进行二倍体和四倍体紫菜薹的营养品质比较。结果表明:(1)使用浓度为0.2%秋水仙素溶液点滴4次对紫菜薹的处理效果最好,四倍体紫菜薹的诱导率为6.62%。(2)在形态学上,四倍体植株的叶片、花簇、花器官、角果和种子与二倍体相比都在巨大性上呈现出明显差异;在解剖学上,四倍体植株在气孔密度减小的同时气孔变大,其花粉表现出矩形、梯形以及其他一些不规则的形状;在细胞学上,四倍体和二倍体植株的染色体数目分别为40条和20条;流式细胞仪鉴定结果显示,四倍体植株的DNA分子荧光强度(2 092 385.03)约为二倍体植株(956 725.15)的2倍。(3)植株营养品质方面,四倍体紫菜薹的游离氨基酸、叶绿素总浓度分别比二倍体植株显著增加了228.58%、110.02%,但四倍体紫菜薹的硝态氮、可溶性蛋白、维生素C、可溶性糖、纤维素总含量分别比二倍体植株显著减少了48.99%、43.20%、45.81%、44.50%、59.97%。(4)与二倍体植株相比,四倍体紫菜薹的单株质量、十叶厚、叶宽、叶柄宽都有不同程度的增加,叶片开展度有一定程度的降低。研究发现,秋水仙素诱导产生四倍体紫菜薹的最适浓度为0.2%;四倍体紫菜薹表现出明显的高产性,但多数营养品质极显著低于二倍体紫菜薹。     

同源四倍体水稻恢复系TP-4和D明恢63与保持系D46B的细胞遗传学比较

以高结实率的同源四倍体水稻恢复系TP-4和D明恢63及优良保持系D46B为材料进行细胞遗传学研究。所有四倍体材料的染色体组成均为2n = 48, 这与有丝分裂的结果一致。恢复系TP-4和D明恢63及保持系D46B的中期Ⅰ单价体和三价体的比例都很低, 配对染色体的比率在99%以上, 具有优良的细胞学特征。恢复系TP-4和D明恢63在中期Ⅰ四价体频率分别为2.00/PMC和2.26/PMC, 而保持系D46B在中期Ⅰ四价体频率为6.00/PMC, 极显著地高于恢复系品系因而具有更好的染色体配对性质; 后期Ⅰ保持系D46B的染色体滞后频率为10.62%, 远低于恢复系材料TP-4的19.44%和D明恢63的23.14%, 接近二倍体对照明恢63的7.30%水平; 末期Ⅰ保持系D46B具有比恢复系更低频率的微核数而末期ⅡD46B的正常四分小孢子比率不但高于恢复系品系甚至高于二倍体对照。相关分析表明后期Ⅰ染色体滞后细胞比率同末期Ⅰ异常细胞比率呈极显著的正相关, 推测后期Ⅰ染色体分离和末期Ⅰ微核形成可能是由相同的显性单基因或主效基因控制。     

不同倍性水稻胚乳蛋白的差异表达研究

以4份同源四倍体水稻和4份相应的二倍体水稻为研究材料, 对其种子内清、球蛋白(清蛋白和球蛋白)、醇溶蛋白和谷蛋白的含量进行了测定, 利用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)技术分析了其特异性。结果表明: 同源四倍体水稻胚乳蛋白各组分含量与相应的二倍体相比, 大部分呈增加趋势; 同源四倍体水稻胚乳蛋白的亚基类型与相应的二倍体水稻基本一致, 仅在全蛋白电泳和清、球蛋白电泳中各发现1条差异条带。研究结果认为: 二倍体水稻经过染色体组加倍之后, 同源四倍体水稻重复基因组在蛋白质水平上的表达结果趋于“二倍化”, 即与二倍体水稻表现出相似的特点, 但在蛋白质表达量上前者往往高于后者。基因组多倍化对同源四倍体水稻重复基因组进化最主要的影响并不是体现在蛋白质结构上的差异, 而是体现在蛋白质表达量上的差异。     

水稻同源三倍体(149-B)×二倍体F2代稳定群体的验证及分析

14 9 B是由水稻多胚苗SAR 2中筛选出来的自然发生的同源多倍体 ,体细胞鉴定为三倍体 (2n =36 )。以14 9 B做母本与水稻恢复系蜀恢 36 3(R36 3)杂交 ,在杂交F1代中发现有非整倍体和二倍体个体产生 ,其中部分二倍体的自交后代在田间农艺性状表现稳定。对这个稳定F2群体进行微卫星验证 ,结果表明 :F1和F2 群体 4 0个单株的扩增带型整齐一致 ,在各个SSR多态位点只出现一条同父或同母带 ,丢失了来自父本或母本的等位位点 ,说明该F2 群体确系由杂交得来的一个早代稳定群体。     

黄瓜同源三倍体创制及减数分裂行为观察

采用常规杂交法研究黄瓜二、四倍体杂交过程中亲本育性、授粉组合及亲本基因型对杂交结实率的影响,并利用减数分裂制片法对获得的黄瓜同源三倍体进行了花粉母细胞减数分裂行为的观察.结果显示:(1)同源四倍体白交结实率比较低(13.0%～14.5%),可能与其花药内所包含的正常花粉粒比例小及花粉管萌发长度较短有关.(2)二、四倍体杂交组合的结实率很低(0.26%～0.02%),但在两种配组方式之间存在着明显差异,即以同源四倍体黄瓜为父本和二倍体黄瓜为母本的杂交结实率比较高,反之则杂交结实率比较低.(3)在二、四倍体杂交过程中,二、四倍体的基因型对杂交结实率的影响较大,以杂交双亲同属一个基因型的杂交效果较好.(4)同源三倍体花粉母细胞减数分裂过程与二倍体基本相同,但存在较高频率的染色体异常行为:中期I染色体构型复杂,在大多数花粉母细胞中可观察到单价体、二价体、三价体的存在;中期Ⅰ和Ⅱ有少数染色体游离于赤道板外;后期I和后期Ⅱ常出现落后染色体、染色体桥及细胞分裂不同步现象,其最终结果导致了不正常四分体和不可育配子的形成.(5)同源三倍体花粉粒的平均可染率和萌发率分别为18.8%和11.3%.研究结果表明,黄瓜二、四倍体正反交能直接获得同源三倍体材料;同源三倍体花粉母细胞减数分裂异常导致不育配子的形成是引起其育性低的细胞学原因;同源三倍体的部分育性为通过同源三倍体的回交来选育初级三体系奠定了基础.     

采用秋水仙碱创制优质、抗热同源四倍体不结球白菜

以不同浓度秋水仙素处理二倍体不结球白菜(Brassica campestrisssp.chinensisM ak ino)子叶生长点,对变异株进行了形态解剖学、农艺学、细胞学及营养品质鉴定。结果表明:0.1 mol/L秋水仙素处理6次的效果最佳。与二倍体相比,四倍体植株、气孔、花器官均表现巨大性;气孔密度、结实率显著降低;四倍体白菜蛋白质、可溶性糖和维生素C含量比二倍体分别增加15.69%、71.25%和22.18%;夏季高温条件下四倍体表现出良好的丰产性和抗热性。     

甜叶菊同源四倍体离体诱导及鉴定

用不同浓度秋水仙素溶液处理甜叶菊不定芽,诱导同源四倍体,并进行解剖学、染色体鉴定和流式细胞仪鉴定倍性。结果表明:(1)用0.20%的秋水仙素溶液浸泡甜叶菊不定芽12h,同源四倍体诱导率最高,可达32.14%。(2)同源四倍体植株与二倍体(对照)相比,其气孔、叶片等均表现巨大性,且叶片变厚、叶色浓绿、叶片皱缩。(3)对照植株染色体2n=2x=22,四倍体植株染色体2n=4x=44;流式细胞仪倍性鉴定结果显示,对照DNA相对含量为100,四倍体DNA相对含量为200。(4)该研究共鉴定出48株甜叶菊同源四倍体植株,为进行倍性植株的诱导奠定了技术基础,为进一步开展甜叶菊同源四倍体新品种的选育提供了实验材料。     

植物同源四倍体生殖特性及DNA遗传结构的变异

由于染色体加倍过程中的加倍因素和非加倍因素的影响, 同源四倍体的DNA遗传结构较其起源二倍体产生了变异, 进而导致其表现型发生相应的变异。和其起源二倍体相比, 同源四倍体的表现型变异表现在以下几个方面: 雌雄配子育性降低; 花粉(2n)的体积明显增大; 部分胚囊内卵细胞、助细胞及反足细胞数目有所增减; 自交繁殖过程中, 花粉的萌发及生长速度较慢、花粉管的形态部分畸形、部分极核受精过程及受精细胞(与精核结合的极核或卵)的进一步发育状况异常; 大多数育性或结实率会有不同程度的降低, 但降低的程度有因自交繁殖世代的推移而逐渐减小的趋势; 就一些植物种类而言, 同源四倍体有较好的远缘杂交亲和性。     

同源四倍体荞麦的细胞遗传学研究

一般认为,人工诱变的同源四倍体禾谷类作物因减数分裂不规则性所产生的不育配子比例高,导致结实率下降,是影响产量的主要原因。本文对同源四倍体荞麦和普通二倍体荞麦的外部形态、减数分裂、花粉育性进行比较后认为,对不同作物的同源四倍体应作具体分析,就荞麦而言,当然也包括同源四倍体荞麦,其结实率极低(最高为15％)的主要原因,不是因为减数分裂不规则性所产生的不育配子比例高,而是由于荞麦自身花器结构和外界条件所决定。同源四倍体荞麦的结实率与普通二倍体荞麦的结实率无明显差异,增产的主要原因是由于千粒重的显著增加。     

低能N+离子束注入对不同染色体组倍性水稻幼苗期生理特性的影响

以2份水稻二倍体及其相应的同源四倍体为试验材料,采用3种不同剂量的低能N+离子束对其种胚进行注入处理,对其出芽率、成苗率以及幼苗期5种主要生理指标:超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)和可溶性糖进行初步测定。结果表明:随着辐射剂量的增加,试验材料的出芽率和成苗率均呈下降趋势,在最高剂量处理条件下(5.0×1017N+/cm2)试验材料的出芽率、成苗率与对照相比差异达极显著水平(P<0.01)。二倍体材料幼苗SOD、POD、CAT的活性均呈先上升后下降的趋势,并在3.0×1017N+/cm2的剂量下达到最高,而四倍体材料幼苗SOD、POD、CAT的活性则呈先上升后下降再上升的趋势,并在1.0×1017N+/cm2的剂量下达到最高。二倍体材料幼苗MDA含量的变化呈先下降再上升的趋势;四倍体材料幼苗MDA含量的变化呈先下降后上升再下降的趋势。两种染色体组倍性水稻材料中可溶性糖含量在各处理组间差异不是特别显著,但均低于空白对照组。由此可见,不同剂量的低能N+离子束会对试验材料的出芽率、成苗率以及幼苗期的主要生理特性产生显著的影响,且不同染色体组倍性材料间也存在一定的差异。     

N+离子注入对大豆种子活力及其幼苗的抗氧化酶活性影响

本文研究了用25keV N+注入丰豆103的种子后,N+离子对其种子的活力及子叶伸展后48小时和96小时的幼苗内蛋白质含量、谷胱甘肽巯基转移酶(GSH-Ts)、谷胱甘肽过氧化酶(GSH-Px)、抗坏血酸过氧化物酶(ASA-POD)活性的影响.结果表明当N+注量在2.6×1016N+/cm2～5.2×1016N+/cm2时,种子的发芽率、发芽指数、活力指数都明显提高;幼苗的可溶性蛋白含量高于对照.在6.5×1016N+/cm2～10.4×1016N+/cm2注量时,幼苗的可溶性蛋白含量低于对照,96小时幼苗可溶性蛋白的含量高于48小时,说明辐射引起的损伤可随生长时间的增加而有所恢复.高注量可引起幼苗内一些抗氧化酶活性的升高,且随注量的增加酶的活性升高也越明显,96小时幼苗的GSH-Px和ASA-POD活性高于48小时幼苗,GSH-Ts活性略有下降.而低注量(1.3×1016N+/cm2～5.2×1016N+/cm2)的上述酶指标升幅不大.说明经N+离子处理后可通过诱导这些抗氧化酶活性的升高起到减轻伤害的作用.     

CO2浓度增加对长白山森林土壤甲烷氧化影响

大气CO2浓度升高可能对森林土壤的甲烷(CH4)氧化速率产生影响.本文采用开顶箱技术,对连续6年高浓度CO2（500 μmol·mol-1）处理的长白山森林典型树种蒙古栎树下土壤CH4氧化速率进行研究,并利用CH4氧化菌的16S rRNA特异性引物以及CH4单加氧酶功能基因引物分析了土壤中CH4氧化菌的群落结构与数量.结果表明： CO2浓度增高后,生长季土壤甲烷氧化量与对照和裸地相比分别降低了4%和22%;基于16S rRNA特异性引物的DGGE分析表明,CO2浓度增高导致两类甲烷氧化菌的多样性指数降低;CO2浓度增高对土壤中Ⅰ类甲烷氧化菌数量无显著影响,而使土壤中Ⅱ类甲烷氧化菌数量显著减少,功能基因pmoA拷贝数与对照和裸地相比分别降低了15%和46%.CO2浓度增高导致森林土壤甲烷氧化菌数量与活性降低,土壤含水量的增加可能是导致这一现象的主要原因.     

NaCl和Na2CO3胁迫对桑树幼苗生长和光合特性的影响

以1年生“青龙桑”幼苗为试验材料,研究了中性盐(NaCl)和碱性盐(Na2CO3)胁迫下桑树幼苗的生长和叶片光合特性.结果表明： 盐胁迫明显降低了桑树幼苗的株高、叶片数、生物量和叶片的光合能力.随着Na+浓度的增加,桑树叶片的气孔导度、蒸腾速率、净光合速率、实际光化学效率、电子传递速率和光化学猝灭系数明显降低,过剩光能以非光化学猝灭形式耗散的比例增加,桑树叶片的光能转化效率和光合能力下降.在Na+浓度＜150 mmol·L-1时,桑树幼苗的光合能力和生长受到的抑制较小,通过增加根冠比进一步适应盐胁迫,但这种保护机制随着盐浓度的增加逐渐降低.在Na2CO3胁迫下,＞50 mmol·L-1Na+浓度对桑树的生长和光合能力表现出较强的抑制作用,并随Na+浓度的增加,抑制程度加大.在NaCl＜150 mmol·L-1时,桑树的光合能力主要依赖植株形态和光合代谢双重途径适应中性盐逆境,而在NaCl浓度＞150 mmol·L-1和碱性盐胁迫下,其主要依赖光合代谢来适应逆境.     

施用坡缕石对黄绵土中尿素氮的挥发和淋溶损失的影响

通过室内模拟试验,采用吸收法和土柱淋溶法研究了施用坡缕石对黄绵土中尿素氮的挥发和淋溶的影响.结果表明：施用坡缕石+尿素处理能降低尿素氨挥发高峰期的挥发速率,比单施尿素处理的氨挥发损失减少了13.6%～15.0%.坡缕石施用量为0.3和0.6 g·kg^-1时,降低了NH₄⁺-N和NO₃^--N的淋溶速率,无机氮淋溶损失比单施尿素处理分别减少13.7%和13.6%;而坡缕石施用量为0.9 g·kg^-1时,加快了NH₄⁺-N和NO₃^--N的淋溶速率,无机氮淋溶损失比单施尿素处理增加了6.1%.施用低量（0.3 g·kg^-1）坡缕石+尿素处理土壤的NH₄⁺-N含量比单施尿素处理提高了0.20 mg·kg^-1,而施用高量（0.9 g·kg^-1）坡缕石+尿素处理土壤的NH₄⁺-N含量比单施尿素处理降低了0.42 mg·kg^-1;施用坡缕石+尿素处理土壤的NO₃^--N含量比单施尿素处理增加1.24～2.52 mg·kg^-1.表明施用坡缕石能减少土壤中尿素氨的挥发损失,在一定用量范围内能降低NH₄⁺-N和NO₃^--N的淋失,提高土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N含量.     

南京市郊区集约化大棚蔬菜地N2O的排放

采用静态暗箱-气相色谱法,研究了南京市郊区集约化生产管理下,芹菜-空心菜-小白菜-苋菜轮作菜地与休闲裸地的N2O排放通量的动态变化,及其与土壤温度、湿度以及NO3--N和NH4+-N含量的关系.结果表明： 轮作菜地的N2O累积排放量达1372 kg N·hm-2,显著大于休闲裸地(29.2 kg N·hm-2);轮作菜地生态系统N2O-N的排放系数高达46%.4种蔬菜地中,空心菜地对轮作菜地的周年累积排放量贡献最大,为53.5%,小白菜地次之,为31.9%,芹菜地和苋菜地最小,分别为4.5%和4.8%.轮作菜地的N2O排放通量与土壤温度呈显著正相关,Q10为2.80;土壤湿度以及NO3--N和NH4+-N含量与轮作菜地的N2O排放通量之间的相关性不显著.     

离子注入对小麦当代形态生理影响的初步研究

采用能量为30keV的N+不同剂量(8×1017N+/cm2、10×1017N+/cm2、12×1017N+/cm2)注入小麦种子,研究了离子注入后形态生理变化。结果表明:1.离子注入后小麦的出苗率随着剂量的增加而下降,但均大于80%;2.对麦苗生长有明显的抑制作用;3.离子注入后表皮细胞结构有明显的改变;随着剂量的增加,表皮细胞损伤越来越严重。而且苗期表现和表皮细胞损伤程度是相对应的。     

冷激诱导高温胁迫下番茄幼苗矮化机理

为了探明冷激诱导高温胁迫下番茄幼苗矮化的机理,育苗期间,每天8:00对幼苗分别进行5、10、15 ℃持续时间依次为10、20、30 min的冷激处理,测试了不同冷激强度下番茄幼苗乙烯释放速率,研究了冷激处理T10 ℃ D10 min(10 ℃持续10 min)结合不同生长调节物质对番茄幼苗乙烯释放速率、赤霉素(GA₃)含量和幼苗生长特性的影响.结果表明： 冷激处理刺激了番茄幼苗乙烯的产生,随着冷激温度的降低和冷激时间的延长,冷激诱导乙烯释放的效应显著增强.5 ℃持续30 min的冷激处理番茄幼苗乙烯产生速率最大,达到60.3 nL·h^-1·g^-1,为对照的6.5倍;乙烯利(ETH)、硫代硫酸银(STS)、GA₃和多效唑(PP333)均不能完全阻止冷激处理T10 ℃D10 min诱发的高乙烯产生率.冷激处理T10 ℃D10 min番茄幼苗茎叶GA₃含量为80.8 μg·g^-1,与对照(130.6 μg·g^-1)相比降低了38.1%.喷施ETH、STS对冷激诱发的幼苗矮化效应无显著影响,而GA₃显著减弱了冷激的矮化效应,PP333显著增强了冷激的矮化效应.以株高作为衡量指标,浓度为4.0 mg·L^-1的PP333处理,相当于10 ℃冷激处理.冷激诱导的番茄幼苗矮化效应主要原因在于冷激降低了番茄幼苗茎叶GA₃的含量.T10 ℃ D10 min可以在降低幼苗株高的同时不降低幼苗干物质的积累.     

增密减氮对东北水稻产量、氮肥利用效率及温室效应的影响

水稻生产正向资源节约和环境友好的方向转型,常规高产稻作技术亟待创新.本研究以粳稻辽星1号为试材,在2012、2013年研究密度增加、基蘖肥减少、穗肥稳定的“增密减氮”栽培模式对东北水稻产量和氮肥利用效率及温室效应的影响.结果表明： 与常规高产栽培模式相比,在基本苗增加33.3%和基蘖肥施氮量减少20.0%的条件下,氮肥农学效率和氮肥偏生产力两年平均分别提高49.6%(P<0.05)和20.4%(P<0.05),单位面积和单位产量的温室效应两年平均分别下降9.9%和12.7%(P<0.05).虽然水稻有效穗数和总生物量下降,但结实率和收获指数提高,所以产量基本稳定甚至提高.增密减氮降低了土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N浓度,提高了氮素回收效率.表明适度增密减氮可兼顾水稻高产、氮肥高效利用和温室气体减排.     

Microsatellite Analysis of Genetic Variation and Population Genetic Differentiation in Autotetraploid and Diploid Rice

Genetic diversity and population genetic structure of autotetraploid and diploid populations of rice collected from Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, were studied based on 36 microsatellite loci. Among 50 varieties, a moderate to high level of genetic diversity was observed at the population level, with the number of alleles per locus (A _e) ranging from 2 to 6 (mean 3.028) and polymorphism information content ranging from 0.04 to 0.76 (mean 0.366). The expected heterozygosity (H _e) varied from 0.04 to 0.76 (mean 0.370) and Shannon’s index (I) from 0.098 to 1.613 (mean 0.649). The autotetraploid populations showed slightly higher levels of A _e, H _e, and I than the diploid populations. Rare alleles were observed at most of the simple sequence repeat loci in one or more of the 50 accessions, and a core fingerprint database of the autotetraploid and diploid rice was constructed. The F-statistics showed genetic variability mainly among autotetraploid populations rather than diploid populations (F _st = 0.066). Cluster analysis of the 50 accessions showed four major groups. Group I contained all of the autotetraploid and diploid indica maintainer lines and an autotetraploid and its original diploid indica male sterile lines. Group II contained only the original IR accessions. Group III was more diverse than either Group II or Group IV, comprising both autotetraploid and diploid indica restoring lines. Group IV included a japonica cluster of the autotetraploid and diploid rices. Furthermore, genetic differences at the single-locus and two-locus levels, as well as components due to allelic and gametic differentiation, were revealed between autotetraploid and diploid varieties. This analysis indicated that the gene pools of diploid and autotetraploid rice were somewhat dissimilar, as variation exists that distinguishes autotetraploid from diploid rices. Using this variation, we can breed new autotetraploid varieties with some important agricultural characters that were not found in the original diploid rice varieties.     

盐胁迫下构树幼苗各器官中K+、Ca2+、Na+和Cl-含量分布及吸收特征

将当年生构树幼苗置于含有不同浓度（04、1、2、3、4 g·kg^-1）NaCl的土壤中,研究其生物量积累、叶片细胞质膜透性和K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Cl^-等离子的吸收、分布及运输,并观察盐害症状.结果表明：构树幼苗的叶片质膜透性随着NaCl浓度的增加和胁迫时间的延长而升高,根冠比随NaCl浓度的升高而增加,大于3 g·kg^-1的土壤盐胁迫对构树叶片的质膜透性及植株的生物量积累影响显著.构树幼苗各器官中Na⁺和Cl^-含量随土壤NaCl浓度升高而显著增加,K⁺和Ca²⁺则随之降低,叶片各离子含量均明显高于根和茎.说明盐胁迫影响根系对K⁺和Ca²⁺的吸收,并抑制了它们向地上部分的选择性运输,使叶和茎的K⁺和Ca²⁺含量下降.构树通过吸收积累Na⁺和Cl^-抵御土壤盐分带来的渗透胁迫,但过量的Na⁺和Cl^-积累会造成单盐毒害.作为抗盐性较高的非盐生植物,构树地上部分的拒盐作用不显著.