农杆菌介导的柳枝稷遗传转化体系的优化

【目的】为建立农杆菌介导的柳枝稷高效再生及遗传转化体系。【方法】试验以柳枝稷品种Alamo、Performer及Blackwell的成熟种子为外植体诱导愈伤组织。愈伤诱导6周后,借助解剖镜观察愈伤形态,去除愈伤组织外层含水量大、海绵状愈伤组织,挑选位于愈伤组织中心位置的核状、紧实型愈伤置于继代培养基培养。暗培养3周后,在解剖镜下挑选结构松脆、生长旺盛的愈伤组织按细胞系继代增殖培养。该类愈伤组织易于分化,属单子叶植物愈伤组织分类中的第Ⅱ型。经两次继代增殖培养后,可以获得足够的愈伤组织进行再生和遗传转化研究。为优化柳枝稷Ⅱ型愈伤组织的农杆菌侵染流程,试验比较了3种农杆菌侵染流程下的转基因效率。真空和干燥处理（VD）：将装有愈伤组织及菌液的50 mL离心管置于真空泵中抽真空10 min（压力-0.8MPa）,28℃, 80 r/min慢摇20 min后弃菌液,将愈伤组织堆放于3层滤纸上干燥处理2 h,随后将愈伤组织转入含有500 μL无菌水的2层滤纸上进行共培养;冷处理加真空和干燥处理（CVD）：侵染前将愈伤组织置于3%麦芽糖、300 μmol·L^-1谷氨酰胺（Gln）溶液中冰浴20 min,然后依VD流程侵染,共培养阶段用MP培养基代替无菌水;渗透冷处理加真空和干燥处理（PVD）：用6%的麦芽糖溶液替代CVD中3%麦芽糖溶液。通过比较Gus染色及PCR阳性率来评价三种方法的转化效率。【结果】愈伤挑选方法不仅从柳枝稷低地型品种中挑选得到再生率达95%以上的Ⅱ型愈伤细胞系,也首次获得高地型品种Blackwell的Ⅱ型愈伤组织,分化率达50%。不同转化方法评价过程中发现,低地型品种AlamoⅡ型愈伤组织采用CVD农杆菌侵染流程转化效率最高,达72%,显著高于侵染流程VD（53%）和PVD（44%）。应用CVD转化法,Performer转化率达96%;首次成功进行了高地型品种Blackwell的遗传转化,转化效率为5.6%。【结论】本研究建立了借助解剖镜挑选柳枝稷易于再生的Ⅱ型愈伤组织的方法,该方法适用于柳枝稷不同生态型品种;农杆菌转化过程中采用CVD侵染流程可显著提高转基因效率。本研究首次报道了柳枝稷Ⅱ型愈伤组织的挑选流程,建立了适合不同生态型柳枝稷的高效再生及遗传转化体系,首次获得高地型品种Blackwell的转基因植株,为柳枝稷遗传改良及其功能基因研究奠定基础。该方法也适用与其他难于再生的单子叶植物再生及遗传转化体系的建立。     

冷等离子体对作物种子处理效应的研究进展

冷等离子体处理作为一种环境友好、操作简单、安全性高的现代农业物理技术,具有较大的研究潜力和应用前景。本文总结了不同压强和放电方式组合下冷等离子体的性质、冷等离子体对作物种子处理效应的研究进展及展望。归纳发现冷等离子体处理能够改变作物种皮结构,提高种子代谢水平,改善作物的表型、产量等生产性能,并在一定程度上提高植株的抗逆能力。目前对冷等离子体处理效应的报道多集中在作物表型和生理层面,对机理的研究仍有待深入。常压室温等离子体（atmospheric and room temperature plasma,ARTP）是一种近年开始应用的新型冷等离子体源,操作条件更为温和可控,处理效应更加稳定高效。相信今后常规冷等离子体及ARTP处理技术会在改善作物农艺性状、提高作物综合品质等方面得到更加广泛的应用。     

香豆素对草地早熟禾等6种补播材料种子萌发特性的影响

香豆素是草地早熟禾(Poa pratensis)产生的主要化感物质,为筛选适宜补播草地早熟禾草地的种子材料,本试验采用不同浓度(0,20,40,60,80,100 μg·mL^-1)的香豆素处理'晋农1号’达乌里胡枝子(Lespedeza davurica 'Jinnong No. 1’)、'太行’白羊草(Bothriochloa ischaemum 'Taihang’)、二月兰(Orychophragmus violaceus)和3个品种的草地早熟禾：'幸运星’(Poa pratensis 'Luckystar’)、'珠峰’(Poa pratensis 'Everest’)、'新歌莱德’(Poa pratensis 'Nuglade’)进行发芽试验,测定种子萌发、幼苗生长指标,计算综合化感效应指数。结果表明,达乌里胡枝子、白羊草分别在20 μg·mL^-1和40 μg·mL^-1香豆素处理下,种子萌发与幼苗生长受到化感促进作用最显著;随处理浓度升高,白羊草受化感抑制程度最轻,其次是达乌里胡枝子。结合天然草地中的共生情况,推测'晋农1号’达乌里胡枝子和'太行’白羊草适宜与草地早熟禾组合,在草地补播中发挥重要作用。本研究结果可为后续补播试验奠定基础。     

紫花苜蓿MsUGT87A1基因克隆及其对非生物胁迫的响应分析

尿苷二磷酸(Uridine diphosphate, UDP)糖基转移酶(UDP-glycosyltransferase, UGT)催化植物体内黄酮等次生代谢产物的糖基化反应，在植物抵御逆境胁迫过程中具有重要作用。本研究从紫花苜蓿(Medicago sativa)中克隆UGT家族基因MsUGT87A1,利用生物信息学方法对其蛋白质理化性质、二级结构和亚细胞定位等进行分析，并通过荧光定量PCR分析MsUGT87A1基因的组织表达特异性及对不同非生物胁迫的响应情况。结果表明，MsUGT87A1基因全长1 353 bp,编码450个氨基酸，蛋白质相对分子量为50.98 kDa,理论等电点(pI)为5.78,属于亲水性蛋白，主要定位于细胞质中。系统进化树结果表明紫花苜蓿MsUGT87A1与蒺藜苜蓿、红三叶等豆科植物的UGT87A1同源性较高。MsUGT87A1基因在紫花苜蓿根中表达量最高，对干旱、盐和ABA处理均有响应，初步确定MsUGT87A1基因参与紫花苜蓿应对干旱及盐胁迫响应。该研究为进一步探究MsUGT87A1基因功能奠定基础，为紫花苜蓿抗逆性遗传改良提供理论依据。     

干旱胁迫对草地早熟禾叶片显微结构和光合特征的影响

为探究草地早熟禾(Poa pratensis)叶片表皮特征、解剖结构及光合特性对干旱胁迫的响应特点，试验选用6份草地早熟禾材料，包括美国引进品种：‘Blue Ghost’‘Comet’和‘Martha’,山西野生居群：应县和浑源，以及自主选育的‘太行’草地早熟禾品种，称重法控制后续蒸散量(Evapotranspiration rate, ET),设置2种水分梯度W1:60%ET,W2:100%ET处理，利用徒手切片法和石蜡切片法，在光学显微镜下观测草地早熟禾叶片的表皮特征和解剖结构，并测定其光合作用参数。结果表明：W1处理下，草地早熟禾叶片的解剖结构特征参数显著低于W2处理，而上下表皮气孔长宽比与W2处理无显著差异；‘Blue Ghost’的胞间CO₂浓度最大，比最小的应县高出57.23%。相关性分析得出：净光合速率与叶片解剖结构特征参数和光合特征参数显著正相关；干旱胁迫促使草地早熟禾叶片变薄，维管束面积减小，草地早熟禾的光合效率降低。     

外源油菜素内酯引发对劣变燕麦种子抗氧化特性的影响

为探讨外源油菜素内酯引发对劣变种子抗氧化能力的影响，试验采用燕麦(Avena sativa)种子为材料，人工老化后经不同浓度(0,0.01,0.10,0.50,1.00,10.00μmol·L^-1)的油菜素内酯(Brassinosteroids, BR)溶液引发0(CK),1,6,12,18和24 h,分析了其发芽率、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(Catalase, CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase, APX)、谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase, GR)活性及丙二醛(Maloddialdehyde, MDA)含量的变化规律。结果表明：低浓度(0.01～0.50μmol·L^-1)的BR可提高燕麦种子的发芽率，增加其SOD,CAT,APX和GR活性，降低其MDA含量；而BR浓度为10.00μmol·L^-1时(除引发18 h外),其发芽率、CAT、APX和GR活性均低于CK,增加MDA含量。浓度为0.01μmol...     

紫花苜蓿R2R3-MYB亚家族鉴定与干旱胁迫下的表达分析

MYB(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)家族是最大的转录因子家族之一，R2R3-MYB亚家族在植物胁迫响应、次级代谢、生长和发育等过程发挥重要作用。本研究利用紫花苜蓿(Medicago sativa‘Zhongmu No.1’)基因组和转录组数据，通过生物信息学方法鉴定了R2R3-MYB转录因子，并对其序列特征、系统进化、染色体分布、基因结构、顺式作用元件及干旱胁迫下的表达模式进行分析。结果显示，紫花苜蓿中有121个R2R3-MYB亚家族成员，各成员均具有两个典型的MYB结构域，理化性质变化较大。系统进化分析将121个成员分为33个组，各成员无规律地定位在8条染色体上。基因结构和顺式作用元件分析发现，同一分组具有相同或相似的外显子数和顺式作用元件。响应干旱胁迫表达模式分析和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果表明干旱胁迫下MsMYB12,MsMYB45,MsMYB52,MsMYB73,MsMYB88,MsMYB124,MsMYB149,MsMYB189,MsMYB268基因的表达量显著上调，可作为后期紫花苜蓿响应干...