水稻外源DNA导入系的分子检测及耐旱性评价

耐旱种质创新对农业节水和培育水稻新品种具有重要意义。本研究以SSR标记检测了以空心莲子草DNA溶液浸胚处理获得的10个农艺性状稳定遗传的水稻变异体,结果表明,10个水稻变异体均整合了供体空心莲子草DNA的不同片段。在此基础上,以8个导入空心莲子草DNA的水稻导入系及2个对照为试验材料,采用二因素裂区设计,并以主成分分析、逐步回归分析等多种统计方法分析了导入系的耐旱性。结果表明,以综合评价指标与耐旱指数相结合的复合评价体系,可增强水稻耐旱评价的可靠性。导入系H8最耐旱,H6和H7较耐旱,均优于巴西陆稻。本研究结果对水稻的耐旱性评价与耐旱品种选育具有重要意义。     

携带空心莲子草DNA片段的水稻导入系耐旱生理研究

以8个导入了空心莲子草DNA的水稻导入系和2个对照品种(原受体6527和巴西陆稻)为材料,采用裂区试验设计,在干旱胁迫条件下测定其剑叶的超氧化物歧化酶、丙二醛、电导率、脯氨酸、叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量等生理指标,并进行主成分分析和逐步回归分析.结果表明,导入系H8的产量、综合评价值和耐旱指数明显大于对照,其耐旱性强.主成分分析和最优回归方程分析均表明丙二醛、脯氨酸、叶绿素和电导率等对水稻耐旱性有显著影响,可作为水稻耐旱性生理评价的重要参考指标.     

空心莲子草具有较强抗盐能力的原因初探

为了探讨空心莲子草(Alternantheraphiloxeroides(Mart.)Griseb)的抗盐机理,测定了盐胁迫条件下的空心莲子草和水稻中保护酶活性和渗透调节物质的变化。结果表明,在盐胁迫下,空心莲子草中的脯氨酸、甜菜碱以及SOD、POD等含量增加速度比水稻快,膜脂过氧化产物丙二醛的含量在两种植物中虽亦增加,但在空心莲子草叶中的增加幅度小于水稻。证明盐胁迫下保护酶活性和渗透调节物质含量的迅速增加是空心莲子草具有较强抗盐能力的重要生理学基础。     

Relative abundance of invasive plants more effectively explains the response of wetland communities to different invasion degrees than phylogenetic evenness

入侵植物的相对多度比群落系统发育均匀度更能解释湿地群落对不同入侵程度的响应 本地植物群落普遍受到入侵植物不同程度的入侵。然而,入侵植物相对多度与群落系统发育均匀度对不同入侵程度下湿地植物群落响应入侵的相对贡献尚不明确。此外,这种贡献是否随淹水等环境 条件的变化而变化也不清楚。为了探讨这些问题,我们选择空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)作为入侵植物,通过改变植物群落物种组成,构建了4个不同的入侵程度,并且设置了水淹和无水淹两种处理。 改变群落入侵程度的同时改变了空心莲子草的相对多度和群落的系统发育均匀度。研究结果表明,不同的入侵程度显著影响了空心莲子草和一些本地物种的单株生物量。变异分割结果表明,无论淹水情况结果如何,空心莲子草相对多度对植物群落指标变异的贡献都大于系统发育均匀度。斯皮尔曼等级相关检验结果表明,空心莲子草的相对多度与空心莲子草和部分本地物种的单株生物量显著负相关;群落系统发育均匀度仅与少数本地种性状显著正相关。其相关强度和显著性均受特定的物种和水淹环境的影响。总之,这些研究结果表明：无论淹水情况如何,入侵植物(空心莲子草)的相对多度都比群落的系统发育均匀度更能有效地解释湿地植物群落对不同入侵程度的响应。     

地上-地下植食性天敌对入侵植物空心莲子草与本地种莲子草种间关系的影响

生物入侵是全球生物多样性的主要威胁,外来种与本地种的种间竞争能力会影响其能否成功入侵。本研究选用入侵植物空心莲子草和其本地同属种莲子草为对象,探究其专食性天敌莲草直胸跳甲与南方根结线虫对空心莲子草与莲子草的生长及种间关系的影响。结果表明: 与无天敌胁迫相比,线虫处理显著降低了莲子草的株高(28.1%),但显著增加了空心莲子草的株高(52.8%)和莲子草的地上生物量(63.7%);跳甲处理显著降低了莲子草的株高(40.7%),对空心莲子草无显著影响;而跳甲与线虫的共同胁迫显著降低了莲子草的株高(35.3%)和空心莲子草的地下生物量(62.2%),显著增加了莲子草的地上生物量(69.1%);天敌胁迫对两种植物的茎粗、分枝数和根长均无显著影响。无天敌作用下,两种植物的相对邻体效应指数(RNE)均为正值,且空心莲子草的RNE比莲子草高21.3%;天敌胁迫下,空心莲子草的RNE均为负值,而莲子草的RNE在线虫或跳甲单独胁迫下为正值,在线虫和跳甲共同胁迫下为负值。表明地上-地下天敌互作可以使两种植物的种间关系发生改变,并可能促进空心莲子草的入侵。     

福寿螺取食对空心莲子草生长和繁殖的影响

福寿螺(Pomacea canaliculata)和空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)是我国南方淡水生态系统中常见的两种入侵生物, 空心莲子草是福寿螺的植物性食物之一。以福寿螺和空心莲子草为研究对象, 研究了不同福寿螺取食强度对空心莲子草生长和繁殖的影响, 探讨了两者之间的相互关系。结果表明: 与对照相比, 福寿螺取食抑制了空心莲子草的生物量积累, 但不同取食强度的影响存在差异。在每盆1、3 只取食强度下, 空心莲子草鲜重先下降然后上升, 而在每盆5、7 只取食强度下, 其鲜重一直保持下降的趋势。与处理前相比, 福寿螺取食下空心莲子草的节数和分枝数均增加(每盆7 只除外), 而叶片数一直保持下降的趋势。每盆7 只福寿螺的取食强度下, 空心莲子草的花数显著高于对照(P<0.05), 为对照的10.5 倍(处理20 天时)。可见, 福寿螺取食在一定程度上抑制了空心莲子草的生长, 但空心莲子草对不同的取食强度产生不同的生长响应。低取食强度可能促进了空心莲子草的营养生长, 高取食强度抑制了空心莲子草的营养生长, 却促进了其有性繁殖。同时, 福寿螺对空心莲子草叶片的取食偏好性优于其茎秆。     

空心莲子草对南京春季杂草群落组成和物种多样性的影响

空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)是目前我国危害最为严重的外来植物之一。利用样方法调查了南京市春季有空心莲子草分布的不同生境下杂草的种类和分布情况,用主成分分析及聚类分析法进行数据处理分析,目的是研究空心莲子草对杂草群落组成和物种多样性的影响。结果表明,南京市春季有空心莲子草分布的样点杂草有36科142种,其中禾本科、菊科、蓼科最多;影响空心莲子草及伴生杂草分布、发生的主要因素是土壤水分条件和人为干扰强度。依据这两个因素的不同,可将样点划分为4个聚类群,比较了各聚类群物种多样性指数,结果显示:各聚类群里随着空心莲子草重要值的升高,Simpson优势度指数也逐步上升,表明空心莲子草的优势度得到加强;Shannon-Weiner指数和Pielou均匀度指数均逐渐下降,说明了群落的物种多样性持续降低,原来的优势种危害加大,空心莲子草的入侵影响群落结构,使物种多样性降低。     

空心莲子草响应南方菟丝子寄生的生长-防御权衡

为探讨全寄生植物南方菟丝子(Cuscuta australis)防治入侵植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)的可行性,以二者野外天然生长的种群为研究对象,分析南方菟丝子寄生对空心莲子草生长及防御的影响,阐明空心莲子草在受到寄生胁迫时如何权衡自身生长与防御的关系,进而发展出一套应对南方菟丝子寄生的生长-防御策略。结果显示:(1)南方菟丝子寄生显著改变空心莲子草茎的形态,茎直径和平均节间长均增加,茎直径变化极显著(P0.01);(2)南方菟丝子寄生显著减少空心莲子草叶片数,但同时显著增加后者茎的分枝数,而茎上的节是潜在的无性繁殖体,故有利于空心莲子草的克隆繁殖;此外,南方菟丝子寄生显著降低了空心莲子草的根、茎、叶生物量和总生物量,抑制空心莲子草的生长;(3)南方菟丝子寄生显著增加空心莲子草茎的单宁、总酚、三萜皂苷含量,增强其防御能力;(4)南方菟丝子寄生的空心莲子草的生物量与茎部木质素、三萜皂苷、单宁和总酚含量均呈现显著负相关性(P0.01),对照组则不存在相关性;且寄生组较对照组相比,生物量的相对百分比显著低于对照组(P0.01),而用于防御的次生代谢产物总含量的相对百分比显著高于对照组(P0.01)。以上结果表明,受到南方菟丝子寄生胁迫后,空心莲子草改变自身的生长-防御策略,减少营养生长投入而将更多的资源投向克隆繁殖,同时增强对"防御"物质的投入,增强其防御能力,以利于后代生存和繁衍。     

两种入侵能力不同的莲子草光合系统稳定性的比较研究

为揭示恶性杂草空心莲子草入侵的部分机制,并为采取防控措施降低其危害提供理论依据,比较了空心莲子草与其同属的入侵能力相对较弱的刺花莲子草对光氧化胁迫(由10μmol·L-1甲基紫精在光强100μmol·m-2·s-1条件下诱导产生)的生理响应。结果表明:在光氧化胁迫下,空心莲子草和刺花莲子草两者的叶绿素、类胡萝卜素、总酚和类黄酮含量均显著下降,叶片细胞死亡率相应升高,但空心莲子草对光氧化胁迫具有较高的忍耐性,这可能与其总酚和类黄酮含量以及DPPH·(1,1-二苯基苦基苯肼)自由基清除能力有关。这种特性可能是空心莲子草光合系统稳定性更高、入侵能力更强和危害性更大的重要因素之一。     

利用多光谱扫描仪测定空心莲子草冠层光谱的影响因素

【背景】太阳光的入射辐射是影响多光谱扫描仪测定植物冠层光谱反射率的主要因素。本研究旨在探讨不同测定条件对空心莲子草冠层光谱特征值的影响,确定应用多光谱扫描仪测定空心莲子草冠层光谱特征的适宜环境条件。【方法】采用多光谱扫描仪,在不同天气条件、仪器探头高度、太阳高度角、叶片湿度等外界因素条件下,测定空心莲子草冠层光谱反射率的变化。【结果】天气条件、仪器探头高度、太阳高度角、叶片湿度4个因素对空心莲子草冠层在绿光区560nm、黄光区660nm和近红外光区810nm3个特征波段处的光谱反射率均有显著影响。【结论与意义】利用多光谱扫描仪测定空心莲子草冠层光谱数据,应选择晴朗无云的天气,仪器探头距离冠层1.3m,适宜的数据采集时间为10：00～14：00,以保障适度的太阳高度角和干燥的叶面,从而保持稳定的光谱测量结果。本研究可为完善多光谱扫描评价技术提供理论依据。     

干旱胁迫对大豆生长的影响及抗旱性评价方法与指标筛选

2014-2015年在年降雨量不足40 mm的敦煌市,设干旱和正常灌水两个处理,通过测定12份大豆品种的8个形态指标(株高、主茎节数、有效分枝数、单株荚数、单株粒数、单株粒重、单株生物量和百粒重)及小区产量,采用改进抗旱指数法及权重隶属函数值D对其进行抗旱性评价,并筛选出3份不同抗旱类型的大豆品种进行生理指标测定,验证该方法和指标。结果显示,与灌水处理(CK)相比较,干旱胁迫下的8个形态指标及产量,2014年除有效分枝数及百粒重差异不显著外,其余考察性状均达到了极显著差异,2015年所有考察表型性状均达到极显著差异;两年权重隶属函数法评价结果显著相关,小区产量与两年两种评价方法极显著相关;两种处理下,中度抗旱(中黄24)、弱抗旱品种(WDD00172)的SOD活性、POD活性、CAT活性、丙二醛含量、可溶性糖含量差异极显著,且与权重隶属函数值D显著相关,而强抗旱品种(晋豆21号)中SOD活性、POD活性、脯氨酸含量差异不显著,且6个生理指标与权重隶属函数值D均不相关。因此,权重隶属函数法和小区产量可作为大豆抗旱性评价单一可靠的方法与指标。     

Isolation of cDNA clones for genes up-regulated in drought-treated <Emphasis Type="Italic">Alternanthera philoxeroides</Emphasis> root

Alternanthera philoxeroides is one of the rather few amphibious plants that can normally grow in both water and upland conditions. Adventitious roots of Alternanthera philoxeroides seedlings will grow long, thick, fleshy during drought stress, which are assumed to improve performance of the plant by more efficient storage and extraction of water from deep soil layers. In order to isolate cDNA clones of morphogenesis-related genes from A. philoxeroides roots, the seedlings were treated with drought and the differential display technique was used. By using 18 primer combinations, nineteen putative drought up-regulated gene segments were obtained and one of them was confirmed having been up-regulated by reverse northern blot and subsequently cloned and sequenced. A homologous analysis revealed that it might be a new gene segment. Semi-quantitative RT-PCR analysis showed that the gene was up-regulated by drought and salt stress.     

糜子育成品种苗期抗旱性评价与鉴定指标筛选

在年降雨量不足40 mm的敦煌市,对我国不同地区育成的56份糜子品种,采用反复干旱法进行了苗期抗旱性鉴定,利用反复干旱存活率和抗旱性综合评价值D的聚类结果筛选出一级抗旱品种4份,分别是陇糜5号、吉3、蒙粳糜1号和蒙粳糜7号;配对t测验显示:反复干旱胁迫后糜子苗高、植株含水量、单株叶面积、生物学产量分别降低了16.097 cm、0.393 g/株、10.358 cm2/株、0.075 g/株,差异达到了极显著水平,而根长、相对生长率反向增加了0.555 cm、3.213%;主成分分析中,植株含水量、生物学产量、单株叶面积3个指标在第1主成分中起决定作用(系数均≥0.881),且与两种抗旱评价参数值相关性均达到了极显著水平,因此,确定植株含水量、生物学产量、单株叶面积作为糜子苗期抗旱性鉴定1级指标。     

小麦钙网蛋白基因TaCRT-A多态性及其定位

以苗期抗旱性不同的37份六倍体普通小麦(AABBDD)、3份A基因组材料(AA)和3份四倍体小麦(AABB)为材料,通过直接测序法检测TaCRT-A基因的单核苷酸多态性,分析该基因多态性与小麦苗期抗旱性的关系,并进行遗传定位.结果表明:TaCRT-A基因DNA长度为3887 bp,在总长度为167141 bp的核苷酸序列中共检测到202个核苷酸变异位点,其中包括165个SNP和37个InDel,二者出现的频率分别为1/1013 bp和1/4517 bp.编码区的核苷酸多样性π值小于非编码区,编码区所承受的选择压力较大.43份试材可分为14种单倍型,其中H1、H2和H13分别含有普通小麦二倍体野生近缘种A基因组供体种的1份材料,H6、H7分别包含抗旱性极强的1份材料,H8包含四倍体波斯小麦并同时包含抗旱材料与干旱敏感材料,H11主要包括强抗旱材料与中等抗旱材料;虽然TaCRT受水分胁迫诱导表达,但TaCRT-A基因的结构多态性分析未能揭示其多态性与小麦苗期抗旱性之间的直接关系;利用RIL群体(Opata 85 ×W7984)将该基因定位于3A染色体标记Xmwg30～Xmwg570之间,遗传距离分别为10.5 cM和49.6 cM.     

中国骨干玉米自交系抗旱性分析与评价

在新疆典型干旱、半干旱地区,通过玉米自交系的14个主要产量性状对干旱胁迫的响应特征进行分析,用主成分分析法筛选其抗旱性的主要鉴定指标,并采用抗旱系数和抗旱指数对自交系的抗旱性进行聚类分析,综合评价47份自交系的抗旱性。结果显示:(1)干旱导致玉米自交系株高、穗位高、叶绿素含量降低,果穗短小,秃尖增大,穗行数和行粒数减小,千粒重和穗粒重降低,最终造成产量下降。(2)各自交系抗旱性强弱与干旱条件下的穗粒重、穗粗、行粒数、千粒重、株高、穗位高、穗长、秃尖长、穗行数、叶绿素含量等性状具有较密切的关系,其中抗旱性表现较好的自交系是掖52106、英64、478等,其次是Mo17Ht、Mo17、丹340、郑58、X178、C103等。研究表明,在育种实践中,田间自交系抗旱性筛选应以穗粒重、穗粗、行粒数、千粒重、株高、穗位高、穗长、秃尖长、穗行数、叶绿素含量等为主要指标,并结合产量抗旱系数、抗旱指数对自交系抗旱性进行综合评价。     

Fine Mapping QTL for Drought Resistance Traits in Rice (<Emphasis Type="Italic">Oryza sativa</Emphasis> L.) Using Bulk Segregant Analysis

Drought stress is a major limitation to rice (Oryza sativa L.) yields and its stability, especially in rainfed conditions. Developing rice cultivars with inherent capacity to withstand drought stress would improve rainfed rice production. Mapping quantitative trait loci (QTLs) linked to drought resistance traits will help to develop rice cultivars suitable for water-limited environments through molecular marker-assisted selection (MAS) strategy. However, QTL mapping is usually carried out by genotyping large number of progenies, which is labour-intensive, time-consuming and cost-ineffective. Bulk segregant analysis (BSA) serves as an affordable strategy for mapping large effect QTLs by genotyping only the extreme phenotypes instead of the entire mapping population. We have previously mapped a QTL linked to leaf rolling and leaf drying in recombinant inbred (RI) lines derived from two locally adapted indica rice ecotypes viz., IR20/Nootripathu using BSA. Fine mapping the QTL will facilitate its application in MAS. BSA was done by bulking DNA of 10 drought-resistant and 12 drought-sensitive RI lines. Out of 343 rice microsatellites markers genotyped, RM8085 co-segregated among the RI lines constituting the respective bulks. RM8085 was mapped in the middle of the QTL region on chromosome 1 previously identified in these RI lines thus reducing the QTL interval from 7.9 to 3.8 cM. Further, the study showed that the region, RM212–RM302–RM8085–RM3825 on chromosome 1, harbours large effect QTLs for drought-resistance traits across several genetic backgrounds in rice. Thus, the QTL may be useful for drought resistance improvement in rice through MAS and map-based cloning.     

冀中北小麦品种抗旱性筛选研究

干旱是华北地区小麦生产的重要限制因素,从推广小麦品种中鉴定和筛选抗旱品种,对稳定小麦产量、降低区域水分消耗具有重要意义。本研究以近年来在河北省中北部审定、推广的13个小麦品种为材料,设置冬后浇2水(D2处理)、浇1水(D1处理)和不浇水(D0处理)3种处理方式,进行了大田条件下的抗旱品种筛选试验。结果表明,在D0处理时,各供试品种的株高、千粒重、穗粒数、亩穗数等农艺性状以及叶绿素含量、叶片离体失水速率等生理性状均显著下降,籽粒产量也极显著下降。在D1处理时,各小麦品种的农艺、生理和产量性状也发生不同程度下降。当分别以抗旱指数、加权抗旱指数和抗旱性综合度量值等指标度量品种抗旱性时,品种之间的抗旱性排序虽有差异,但仍能看出中麦1062、河农825等品种抗旱性较好。以节水指数对品种进行节水性评价时,发现河农130等3个品种节水性较好。在所测定的农艺、生理性状中,叶绿素含量、小穗数、株高、叶片离体失水速率、旗叶长和穗粒数等与抗旱性存在较高程度的相关性,本研究初步认为叶绿素含量、小穗数可作为抗旱性评价指标。