谷子种质资源抗黑穗病鉴定与过氧化物酶研究

对全国2050份谷子种质资源进行了抗黑穗病鉴定,对不同抗、感黑穗病的谷子种质资源进行了过氧化物酶活性、过氧化物酶同工酶的比较研究。结果表明,谷子不同种质资源对黑穗病的抗性存在着明显的差异。谷子种质资源对黑穗病的抗性比较稳定。谷子感染黑穗病后,抗病品种的过氧化物酶活性明显高于感病品种。过氧化物酶同工酶可以作为一种遗传标记。     

不同抗性猕猴桃品种感染溃疡病前后几种保护酶活性变化

研究了不同猕猴桃品种展叶孕蕾期自然感染溃疡病菌前后一年生枝条、叶片内过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)酶活性的变化情况.结果表明:感染溃疡病菌前后,抗病品种和感病品种枝条及成叶中防御酶系活性变化规律存在一定的差异.品种未受溃疡病菌感染时,一年生枝条、叶片中的POD、PPO、SOD、CAT酶活性抗病品种的酶活性均低于感病品种.品种自然感染溃疡病菌后,一年生枝条、叶片POD、PPO、SOD、CAT、PAL酶活性均升高,且酶活性的增加幅度是抗病品种中酶活提高倍数高于感病品种.而且这种增量在不同保护酶类以及不同组织部位是有差异的.     

黑穗病菌侵染早期的甘蔗生理生化响应差异

由黑粉菌(Sporisorium scitamineum)引起的甘蔗黑穗病能导致甘蔗产量和甘蔗糖分的严重损失,研究抗、感甘蔗基因型在病原菌侵染初期的生理生化变化,对基于生理生化综合分析开发抗病育种的辅助选择技术具有重要意义。采用经田间抗性鉴定为抗病(YZ03/258)和感病(FN39)的甘蔗基因型各1个,测定并分析了蔗芽人工针刺接种甘蔗黑穗病菌后,早期(0~7 d)生理生化响应及其与抗病性的关系。结果表明,病原菌胁迫后,甘蔗抗、感基因型的过氧化物酶(POD)活性均持续上升,但抗病基因型增幅大、持续时间长,表明POD在甘蔗防御黑穗病菌的侵染中起保护作用;在接种0~1 d时,抗病基因型的过氧化氢酶(CAT)活性较感病基因型上升时间快,暗示该阶段CAT可能与抗病性密切相关;超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的变化趋势相同,即接种0~1 d,抗、感基因型中的酶活性变化不明显,3 d时感病基因型相对高于同期抗病基因型,但接种后期(7 d)抗病基因型的酶活性急剧上升且高于感病基因型,表明SOD和APX在甘蔗应答黑穗病菌胁迫中可能存在协同表达作用;β-1,3-葡聚糖酶活性的变化与抗病性的关系不明显。此外,丙二醛(MDA)含量测定结果显示,抗、感基因型在病原菌侵染0~3 d MDA快速积累,说明细胞膜脂出现过氧化,且感病基因型MDA含量更高意味着其生物膜受损害程度更高。     

马铃薯不同品种感染早疫病菌后防御酶活性变化

通过测定抗性不同的马铃薯品种接种和未接种情况下叶片内防御酶活性,研究马铃薯品种对早疫病的抗性机制。结果表明,在接种处理后,各品种植株体内苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）和过氧化氢酶（CAT）活性均提高,抗病品种酶活性增幅高于感病品种,说明上述4种酶与品种抗性有一定的关联。     

小麦与条锈菌互作中过氧化物酶的细胞化学研究

采用细胞化学方法对小麦与条锈菌互作过程中过氧化物酶的分布及其活性大小进行了研究,结果表明：过氧化物酶主要分布于细胞壁和细胞间隙中;在未行接种的小麦叶片中,抗病品种和感病品种的过氧化物酶活性均比较低;条锈菌侵染后,诱导抗、感病品种叶片中的过氧化物酶活性升高,且抗病品种升高的幅度明显大于感病品种;感病品种中过氧化物酶活性在侵染位点附近细胞壁上表现升高,而抗病品种中该酶的活性在侵染点细胞以及远离侵染点的叶肉细胞的细胞壁和细胞间隙中均显著升高。高活性的过氧化物酶是小麦抗条锈性的生化标记和重要机制之一。     

不同烟粉虱抗性辣椒对外源茉莉酸甲酯的生理响应

以两种不同抗性辣椒品种"苏椒13号"(感烟粉虱)和"新一代三鹰椒"(抗烟粉虱)为对象,研究外源茉莉酸甲酯处理对辣椒叶片叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、酚类化合物含量以及过氧化物酶和多酚氧化酶活性等的影响。结果表明:不同抗性品种辣椒叶片叶绿素含量、可溶性糖含量、酚类化合物含量以及过氧化物酶和多酚氧化酶的活性均随外源茉莉酸甲酯处理浓度的升高而呈现先升后降的趋势,茉莉酸甲酯响应峰值浓度在10～100μmol·L-1,1000μmol·L-1处理组的各生理指标值均显著低于对照;适宜浓度处理条件下抗虫品种"新一代三鹰椒"的可溶性糖含量、酚类化合物含量显著高于感虫品种"苏椒13号",但可溶性蛋白在处理浓度范围内无显著性变化;受外源茉莉酸甲酯诱导,"苏椒13号"的过氧化物酶及多酚氧化酶的活性均显著高于"新一代三鹰椒",可溶性蛋白含量呈现下降趋势,但在处理浓度范围内无显著性差异;适宜浓度的外源茉莉酸甲酯可诱导辣椒体内的抗虫相关物质向着有利于提高抗烟粉虱的方向改变,不同抗性辣椒品种对外源茉莉酸甲酯的响应程度不同。     

硝酸银对雌性黄瓜植株三种氧化酶同工酶的影响

雌性黄瓜植株经硝酸银处理后其茎尖和真叶过氧化物酶活性极显著地增加,茎尖24小时、真叶36小时酶活性达到最大值,分别增加了178.2%和284.6%,随后酶活性逐渐下降,但酶活性仍然较对照植株高。多酚氧化酶和超氧化物歧化酶的同工酶活性也增加。同时硝酸银能诱发黄瓜植株过氧化物酶、多酚氧化酶和超氧化物歧化酶产生新的同工酶, 用等电聚焦更能有效地观察新产生的同工酶。     

硝酸银对雌性黄瓜植株三种氧化酶同工酶的影响

雌性黄瓜植株经硝酸银处理后其茎尖和真叶过氧化物酶活性极显著地增加,茎尖２４小时、真叶３６小时酶活性达到最大值,分别增加１７８．２％和２８４．６％,随后酶活性逐渐下降,但酶活性仍然较对照植株高。多酚氧化酶和超氧化物歧化酶的同工酶活性也增加。同时硝酸银能诱发黄瓜植株过氧化物酶、多酚氧化酶和超氧化物歧化酶产生新的同工酶。用等电聚焦更能有效地观察新产生的同工酶。     

双孢蘑菇不同品种感染有害疣孢霉后防御酶活性变化

通过测定同一时期不同品种双孢蘑菇子实体接种和未接种情况下,子实体内苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和多酚氧化酶(PPO)等4种防御酶活性变化,为研究双孢蘑菇品种对有害疣孢霉Mycogone perniciosa的抗病性差异提供科学数据。结果表明:以双孢蘑菇As258、As2796和W192为材料,在接种处理后,各品种双孢蘑菇子实体内苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和多酚氧化酶(PPO)活性变化不同。双孢蘑菇W192品种4种酶活峰值最高,其次是As2796和As258。说明这4种酶与双孢蘑菇抗有害疣孢霉有一定的关联。     

化感物质衍生物吡喃酮对不同谷子品种的安全性评价

基于化感物质开发新型除草剂是植物化感作用在绿色农业应用中极具开发潜力的杂草控制策略。前期研究发现,化感物质衍生物吡喃酮具有显著的杂草抑制效果,但其对作物安全性,尤其是对除草剂极为敏感的杂粮作物的安全性还需进一步研究。本研究采用萌发试验和盆栽试验将其与市售除草剂2,4-D对20个谷子品种的安全性进行了评价。结果表明: 除晋汾109号对高浓度2,4-D比较敏感外,吡喃酮和2,4-D对其他品种的萌发率无显著影响。盆栽试验表明,吡喃酮显著提高了谷子的叶绿素含量,增幅达9.0%～67.9%,其中对冀谷42号的作用最强。与对照相比,吡喃酮对谷子叶片最大光化学效率、实际光化学效率、电子传递速率和非光化学猝灭系数无显著影响,而2,4-D对不同品种谷子荧光参数产生显著的抑制作用。吡喃酮处理下吨杂16号、冀谷39号、冀谷41号和晋谷28号叶片的超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶等活性显著高于对照,且上升幅度显著高于2,4-D。表明化感物质衍生物吡喃酮对谷子幼苗期生长具有较高的安全性,有望成为谷田新型的除草剂。     

不同生态区主要育成谷子品种芽期耐旱性鉴定

以-0.5 MPa的PEG6000作渗透介质模拟干旱条件,对不同生态区的谷子(Setaria italica(L.)Beauv.)品种(系)进行种子萌发耐旱鉴定。结果表明:在PEG6000胁迫下,萌发耐旱指数与相对根芽比、芽生长抑制率呈极显著负相关;与根生长抑制率呈正相关,但相关系数小,相关不显著;与相对发芽势呈极显著正相关,且相关系数达0.939,可以反映谷子芽期耐旱性。根据萌发耐旱指数,将201份谷子品种(系)划分为极抗旱、抗旱、中度抗旱、不抗旱和极不抗旱5个等级。     

高粱对丝黑穗病的抗性及遗传研究

1981—1985年在人工接种的条件下,对1239份高粱品种资源,进行了抗丝黑穗病性鉴定。与此同时,用17个抗性不同的品种系,按照不完全双列杂交设计,进行了高粱对丝黑穗病的抗性遗传研究。结果表明,高粱对丝黑穗病的抗性遗传方式因品种而异。有的品种系具数量性状遗传特点,有的则具有质量性状遗传特点。抗病性属数量性状遗传的品种系,其抗性主要是受加性基因控制。     

谷子全生育期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

作物全生育期抗旱性对发掘和利用抗旱品种和抗旱基因至关重要,但谷子全生育期抗旱鉴定至今未有报道,抗旱鉴定缺乏鉴定指标。本试验在干旱池模拟干旱条件下,对苗期抗旱性表现不同的谷子品种进行了全生育期抗旱性研究,调查分析了根干重等形态和生理性状在干旱胁迫条件下的变化;采用相关和灰色关联度等方法,分析这些指标与抗旱性(DRI)的关系。结果表明,相对根冠比、相对单穗粒重和灌浆期光合速率、蒸腾速率同抗旱性表现极显著相关,可以作为谷子全生育期抗旱性鉴定的指标;而相对根干重、相对单穗重、相对株高和气孔导度则可以作为谷子全生育期抗旱性鉴定的参考指标;在供试的品种中,红根谷和大齐头白表现了良好的综合抗旱性。本文还讨论了抗旱性的复杂性以及不同性状对干旱胁迫的反应,所建立的指标对谷子全生育期抗旱鉴定具有指导意义。     

甘肃省谷子地方品种营养品质的分析与评价

对甘肃省199份谷子地方品种子粒的营养品质分析结果表明:蛋白质和脂肪的平均含量较高,品种间差异大,变异丰富;不同地区谷子品种的营养品质存在差异,陇东地区谷子蛋白质和脂肪含量较高;不同粒色谷子营养品质也存在差异,青色籽粒的谷子其蛋白质、脂肪和赖氨酸含量较高。     

抗拿捕净晋谷21突变体的筛选和分子鉴定

谷子(Setaria italica(L.)P.Beauv.)是我国重要的杂粮作物,具有抗旱耐贫瘠、水分利用率高、适应性广、营养丰富等特点,但谷子田间除草一直制约着谷子的集约化栽培和有机旱作产业规模化的推广与发展。为快速选育抗除草剂谷子品种,本试验以晋谷21突变体M2群体为试验材料,通过喷施0.33%拿捕净除草剂对晋谷21突变群体进行初次筛选和再次筛选,进而快速获得抗拿捕净除草剂突变体植株并对其进行分子鉴定。结果显示,在大田苗期喷施0.33%拿捕净除草剂的初次筛选中,筛选出抗拿捕净除草剂的晋谷21突变体共39个株系;对这39个突变体株系再次喷施0.33%拿捕净除草剂,筛选获得9个有抗拿捕净除草剂特性的株系。对筛选获得的抗拿捕净突变体株系的其中3个株系共15个植株进行分子鉴定,发现有4个突变体植株的ACCase基因编码的第1780个氨基酸-异亮氨酸突变为亮氨酸。该结果可为今后利用分子生物学手段改良名优谷子品种晋谷21、加速抗除草剂谷子品种的选育提供理论和材料基础。     

2,4-D和干燥处理对谷子成熟胚离体再生体系的影响

谷子离体再生体系不够稳定、转化效率低，已成为谷子功能基因研究和品种改良的瓶颈。为了建立谷子成熟胚稳定的离体再生体系，以当地高产优质的6个谷子品种成熟胚为外植体，以不同2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-dichlorophenoxyacetic acid，2,4-D）浓度及对胚性愈伤的不同干燥处理时间为变量，通过单因素实验和正交实验考察各因素对谷子愈伤组织分化及成苗的影响。结果表明，晋谷21在2,4-D浓度为9 μmol·L-1、4 h干燥处理的条件下所建立的再生体系最好，分化率为64.35%，成苗率为29.06%。研究通过探索谷子组织培养的最适条件，为谷子高效稳定遗传转化体系的建立和利用基因工程手段进行品质改良提供了依据。     

A Ser–Gly substitution in plastid-encoded photosystem II D1 protein is responsible for atrazine resistance in foxtail millet (<Emphasis Type="Italic">Setaria italica</Emphasis>)

A foxtail millet (Setaria italica L. Beauv.) line resistant to atrazine was obtained through interspecific hybridization between wild S. viridis L. Beauv. and cultivated S. italica. The resistance was proved to be controlled by a chloroplast-inherited gene and it has further been utilized in foxtail millet production. However, the sequence information of the putative atrazine resistance gene, psbA in foxtail millet’s chloroplast genome encoding photosystem II D1 protein (32 kDa thylakoid membrane protein) (photosystem Q_B protein) and the mutation site responsible for the resistance are not known. In this paper the psbA sequences of six atrazine susceptible/resistant foxtail millet varieties were obtained and compared. The results indicated that there was only one amino acid difference between susceptible and resistance gene, resulting from a single base substitution. It was concluded that a mutant allele of photosystem II protein D1 encoding a Gly residue instead of a Ser residue at position 264 is a major gene of resistance to atrazine. Moreover, the phylogenetic tree based on the psbA coding region of thirty-five plant species was carried out. The phylogenetic relationship between S. italica and other plants and the related evolutionary issues were discussed and it was suggested that psbA sequences could be used in phylogenetic studies in plants. Xiaoping Jia and Jincheng Yuan have equal contribution.     

运用MSAP技术测定谷子基因组DNA胞嘧啶甲基化水平

DNA甲基化是真核生物一种重要的表观修饰形式。为了探讨谷子基因组DNA胞嘧啶甲基化的水平和模式,以谷子Setaria italica的两个品种朝谷58号和豫谷1号为实验材料,利用Eco RⅠ和HpaⅡ/MspⅠ双酶切建立适合于谷子基因组的甲基化敏感扩增多态性(MSAP)分析体系。结果表明,从100对MSAP选扩引物中,筛选出32对MSAP引物组合,在朝谷58号和豫谷1号中分别扩增产生1 615、1 482条清晰可辨且可重复的DNA条带,其中包括3种类型的甲基化条带,朝谷58号和豫谷1号的基因组中CCGG序列胞嘧啶甲基化水平分别为6.93%和8.77%。这种谷子不同品种间甲基化水平和分布位点的差异为从表观遗传学的角度培育新品种提供了初步的理论依据和参考。