小麦微核心种质γ射线辐射敏感性分析

以259个小麦微核心种质为材料进行剂量为0、100、150、250 Gy的60Coγ射线辐照处理,探讨小麦微核心种质的γ射线辐射敏感性分布,以及DNA损伤修复基因TaKu70和TaKu80对辐照的应答模式。结果表明,小麦微核心种质的苗高损伤率与γ射线辐照剂量间存在着3种函数关系:对数、线性、幂函数。以苗高损伤率为50%时的辐照剂量HD50作为主要的辐射敏感性分型指标,分别统计不同函数关系的微核心种质落入不同剂量区间的基因型个数,并依此将259份微核心种质分为敏感型(10)、较敏感型(96)、较钝感型(101)、钝感型(52)。对数函数关系中以敏感型和较敏感型为主,随着γ射线辐照剂量的增加TaKu70和TaKu80基因的相对表达量与对照相比总体升高,但变化不明显;线性函数关系中以较敏感型和较钝感型为主,TaKu70和TaKu80基因的相对表达量与对照相比总体升高,随剂量的增加而逐渐递增;幂函数关系中以较钝感型和钝感型为主,TaKu70和TaKu80基因的相对表达量与对照相比总体升高,但随剂量的增加呈现先增加后降低的趋势,一般相对表达量的峰值出现在150 Gy。     

小麦矮秆突变体jm22d响应赤霉素处理的转录组学分析

为拓宽小麦矮秆遗传资源,利用γ射线辐照济麦22获得了一个赤霉素不敏感型矮秆突变体jm22d。株高相关性状调查结果及茎秆细胞学试验显示,jm22d株高为53±1.8 cm,比野生型（WT）低约20 cm。jm22d整株茎秆共有4节,比WT少一节且各节间长度显著小于WT。与WT相比,jm22d茎秆细胞长度缩短。赤霉素含量测定发现,jm22d叶片中赤霉素含量高于WT,而茎秆中赤霉素含量低于WT（P<0.01）,因此,jm22d株高降低与赤霉素转运途径出现异常有关。为了深入研究jm22d对赤霉素的响应机理,对jm22d和WT幼苗进行赤霉素处理,分别收取处理0（D0）、1（D1）和3 d（D3）的样品进行转录组学分析。结果表明,与WT相比,在jm22d中共筛选到696个上调和1 067个下调的表达基因,其中62个和349个基因在3个时间点分别表现为上调和下调表达。叶绿素含量测定表明,jm22d中叶绿素含量随赤霉素处理时间的延长而降低,聚类分析结果表明,差异表达基因主要富集在光合作用-天线蛋白（photosynthesis-antenna proteins,ko00196）、卟啉和叶绿素代谢（porphyrin and chlorophyll metabolism,ko00860）、亚油酸新陈代谢（linoleic acid metabolism,ko00591）等通路,因此赤霉素处理对jm22d体内叶绿素含量的积累具有抑制作用。通过KEGG分析在植物激素信号转导途径中挖掘到5个差异表达基因（TraesCS2B01G582300、TraesCS2B01G600800、TraesCS2B01G556600、TraesCS2B01G630000和TraesCS6B01G439600）参与生长素、细胞分裂素等激素代谢途径,这些基因在jm22d中显著下调,这可能是jm22d矮化的重要原因。研究结果为矮秆突变体矮化机制的解析提供了重要参考。     

低植酸作物研究现状与展望

本文系统评述了植酸的生物学和生化合成、植酸的含量与贮存形式及其影响因素、低植酸作物的营养功能、低植酸作物的诱变培育和低植酸突变性状的遗传研究,展望了低植酸作物培育的前景。     

神舟十号飞船搭载对小麦品种济麦22的生物效应研究

探索空间环境对农作物生长的影响是充分发掘和利用航天育种技术优势的重要前提和基础。利用神舟十号飞船搭载小麦主推品种济麦22,对幼苗的生长势、苗高、鲜重和根长等主要指标进行对比分析,利用植物特异的叶绿素荧光技术研究上述指标变化的生理原因,并检测遗传物质的表观修饰状态。结果表明,飞船搭载小麦种子萌发的幼苗与地面对照相比鲜重降低,根长变短,根系数变少。叶绿素荧光参数测定发现,经过空间搭载的种子产生幼苗各种生长指标的差异是空间环境对植物产生的生理胁迫原因所致。经过空间飞行的种子萌发产生的幼苗,其基因组的甲基化修饰程度与对照相比发生了明显改变。     

小麦直立叶突变体MtHS29的转录组分析

为解析小麦叶片直立的分子调控机制,以快中子辐射诱变获得的小麦直立叶突变体MtHS29及其野生型衡S29为材料,通过转录组分析挖掘与MtHS29叶片直立相关的差异表达基因。结果表明,突变体MtHS29的叶片相较于野生型衡S29存在不同程度的缺失,其中旗叶和倒二叶的叶枕、叶舌和叶耳全都缺失,叶片呈直立向上生长的状态。突变体MtHS29和野生型衡S29倒二叶、倒三叶和倒四叶的叶枕部位存在共同差异表达基因1567个,主要富集在植物激素信号转导、淀粉和蔗糖的生物合成、苯丙素的生物合成、内质网的蛋白质加工,以及氨基酸和核苷酸糖代谢等通路。进一步分析发现,参与细胞壁松弛的细胞壁主要成分合成相关基因、参与调控叶舌形成和叶夹角大小的生长素和油菜素内酯合成或信号转导相关基因,以及多个参与植物器官形态建成调控相关基因在突变体MtHS29中差异表达,与叶枕处近、远轴面细胞分裂和伸展活动减弱,以及突变体叶舌、叶耳和叶枕等结构的缺失密切相关。本研究为小麦株型育种提供了新的种质资源,也为阐明小麦直立叶形成的分子调控机制提供了一定的理论依据。     

小麦TILLING分析中CELⅠ酶切及PCR反应体系的优化

在小麦中建立稳定的基于CELⅠ酶切的目的基因突变位点检测技术,有助于高通量鉴定目的基因片段的点突变及提高突变检测效率。本研究以冬小麦品种新麦18空间诱变SP2群体为材料,以小麦糯质基因Waxy为目标片段,通过优化基因组DNA提取方法、调整PCR反应体系中dNTP、Mg2+及引物浓度、改变目标片段CELⅠ酶切缓冲液成分,以及调整纯化过程中的空气相对湿度等方式,优化了小麦TILLING技术体系。在利用PVP-40法提取DNA过程中,研磨器振动频率提高到30/s,KAc溶液的反应时间延伸为20min时,基因组DNA质量和纯度最佳;在设定的浓度范围内dNTP和Mg2+浓度对产物影响差异不明显,均能高效扩增出目的条带。引物浓度对产物影响差异显著,最佳引物浓度为0.4μmol/L。20μl酶切体系中,最佳CEL I酶浓度为0.1U且利用超纯水代替CELⅠ缓冲液。最终在小麦中建立起了基于CELⅠ酶切的高通量TILLING筛选技术体系。     

快中子辐照结合组织培养培育花生新品种宇花7号

为开拓新的花生育种方法,对辐照诱变结合组织培养创造花生新种质、培育新品种进行了研究。以我国北方地区主栽花生品种鲁花11号成熟种子为试材,经快中子辐照处理后取种子胚小叶进行组织培养,通过胚胎发生途径获得再生苗。再生苗经嫁接驯化后移栽田间,83个单株获得种子。后代按系谱法进行选育,从83个再生植株后代中获得了107份突变体,分别在主茎高、分枝数、荚果形状和大小、种皮颜色、内种皮颜色、含油率、蛋白含量等性状上发生了明显变异。从突变体后代中选育出了低油早熟耐涝大花生新品种宇花7号,其产量比亲本鲁花11号增产14%以上;其含油率(47.0%)比鲁花11号低5.1个百分点。宇花7号2016年参加辽宁省新品种登记试验,比对照品种白沙1017平均增产13.8%。2018年通过了国家非主要农作物品种登记,登记号为"GPD花生(2018) 370105"。研究结果说明,辐照结合组织培养是创造花生新种质、培育新品种的有效方法。     

基因枪法获得逆境诱导转录因子DREB1A转基因小麦的研究

以小麦品种H6756和藁城8901作为基因枪转化的靶材料,取其护颖至雌雄蕊原基形成期的幼穗,用含逆境诱导转录因子DREB1A和bar基因的质粒pAHC25轰击胚性愈伤组织,在分别含有5mgL和10mgLBasta溶液的培养基上进行筛选。得到的抗性愈伤组织在不含Basta溶液的培养基上再生培养,获得218棵再生植株。田间涂抹浓度为100mgL的Basta溶液检测后,对抗性植株作PCR检测,获得54棵再生植株。通过对其中20株T1代的PCR和Southern杂交分析,已获得14株含DREB1A和bar基因的转基因小麦植株,其中H675613株,藁城89011株。     

糯性和非糯性小麦灌浆期胚乳直/支链淀粉积累及其相关酶活性研究

选用3份糯性和2份非糯性小麦材料,通过田间试验在灌浆过程中分别检测了各材料的籽粒直链和支链淀粉积累量、淀粉积累速率及淀粉合成关键酶活性的动态变化过程,探讨籽粒淀粉累积与相关酶活性的关系.结果表明:(1)非糯小麦在花后7 d前均未检测到直链淀粉存在,而此时已经检测到支链淀粉含量,并且糯小麦仅含有支链淀粉,支链淀粉早于直链淀粉合成.(2)糯性和非糯性小麦灌浆期籽粒的直、支链淀粉积累速率均呈先增加后降低的趋势,且直、支链淀粉最终积累量取决于最大积累速率和平均积累速率的大小,而积累活跃期的调节作用较小;糯性和非糯性小麦在淀粉合成过程中的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)和淀粉分支酶(SEB)活性均呈单峰曲线变化,活性峰值基本上都出现在花后20～25 d左右.(3)直链淀粉积累速率与AGPP、SSS、GBSS和SBE活性变化显著或极显著正相关,而支链淀粉积累速率仅与SSS活性变化极显著正相关,总淀粉积累速率与AGPP和SSS活性变化显著或极显著正相关.     

一种小麦叶片气孔保卫细胞观察样品的制备方法

以小麦(Triticum aestivum)花粉植株的叶片为材料, 利用整体透明技术制备小麦叶片气孔保卫细胞的观察样品, 比较了4种透明剂的样品制备效果。结果表明, 利用整体透明技术制备小麦叶片气孔保卫细胞观察样品, 无需经过叶片撕取和刮制步骤, 样品制备方法简便且高效; 用甘油溶液、饱和水合三氯乙醛及水合三氯乙醛与甘油的混合液3种透明剂处理小麦叶片后, 在普通显微镜下均可观察到清晰的气孔保卫细胞。