甘蔗杆状病毒荧光定量PCR检测方法的建立及初步应用

为建立一种能够快速、灵敏、特异的检测甘蔗杆状病毒(sugarcane bacilliform virus, SCBV)的SYBR GreenⅠ荧光定量PCR方法,针对SCBV的基因序列,设计了特异性扩增引物,利用构建的标准品建立和优化针对SCBV的荧光定量PCR检测方法,并对该方法进行了特异性、稳定性、灵敏性等的测试,随后用于田间样品的检测。结果表明:将含有SCBV基因组序列的重组质粒进行梯度稀释制成标准品,利用标准品进行荧光定量PCR,获得标准曲线y=-3.482 1x+37.264,相关系数r~2=0.999 9,说明CT值与反应起始模板数量呈线性关系,可进行准确定量;组内和组间变异系数在0.19%～1.68%之间,表明检测方法重复性良好;建立的荧光定量PCR方法最低可检测到10个拷贝重组质粒/μL,是常规PCR检测灵敏度的100倍。使用建立的荧光定量PCR方法和常规PCR方法对采集的90份甘蔗叶片样品进行检测,常规PCR检出53份阳性样品,荧光定量PCR检出56份阳性样品,表明所建立的荧光定量PCR方法较常规PCR敏感性高,且准确性高。本研究建立的SCBV荧光定量PCR检测方法重复性好,灵敏度高,为构建甘蔗健康种苗体系提供了一种高效检测方法。     

12个HoCP系列甘蔗种质资源初步鉴定和评价

为了解甘蔗(Saccharum spp.)亲本特性,以ROC22为对照,对12个重要Ho CP系列亲本种质进行了初步鉴定与评价。结果表明,Ho CP系列品系具有出苗率高、分蘖性好、有效茎数多、早熟高糖等特性。Ho CP01-564含糖量最高,Ho CP00-1142产量最高,Ho CP02-610发芽率和有效茎数最高,Ho CP07-613蔗糖分最高。聚类分析表明,12个Ho CP系列品系(种)可分为4类。因此,根据这些品系(种)特性可以合理配制杂交组合。     

甘蔗KNOX基因(Sckn1)的电子克隆及生物信息学分析

KNOX基因对植物顶端分生组织的形成和维持有至关重要的作用。本文选择功能已知的水稻KNOX基因(OSH1,Oskn1)为参考序列,采用电子克隆技术克隆到甘蔗中与OSH1同源的一个KNOX基因Sckn1,并通过生物信息学分析预测该基因的结构、功能。结果表明:该基因包含一个1 071 bp的开放阅读框,编码356个氨基酸,分子量为39.36 kD,理论等电点为6.47。该基因很可能定位于细胞核,起转录调控作用,序列比对发现该基因编码蛋白与高粱、玉米、小米草等KN1蛋白高度相似。以上分析结果为进一步研究Sckn1基因的功能奠定了坚实的基础。     

Application of Lake-model based indices from chlorophyll fluorescence on sugarcane seedling Application of Lake-model based indices from chlorophyll fluorescence on sugarcane seedling

 为从能量平衡及分配的角度研究干旱胁迫下甘蔗(Saccharum officinarum)苗期光系统的运转状况, 进而为丰富不同甘蔗品种的抗旱性评价指标及实现对季节性干旱胁迫的快速诊断提供理论依据, 该研究通过对基于Lake模型的叶绿素荧光参数在不同入射光强下变化的动态分析, 研究光合电子传递链中能量平衡状态对不同水分梯度(40%、25%、10%、8%)的响应。结果表明: 两个供试品种(耐旱品种‘ROC22’和非耐旱品种‘ROC16’)的最大光能利用效率(F_v/F_m)、相对电子传递速率(rETR)、光系统II(PSII)量子效率(Φ_II)和光化学猝灭(q_L)均随着干旱胁迫程度的增加而下降, 可调节性能量耗散(Φ_NPQ)和非调节性能量耗散(Φ_NO)则随着干旱胁迫程度的增加而上升。除Φ_NO之外的叶绿素荧光参数的变化幅度均随着光合有效辐射(PAR)的增加而增大。在干旱胁迫的前中期, 相对于‘ROC22’, ‘ROC16’的PSII反应中心能够维持较高的开放程度; 但‘ROC22’调节能量耗散的能力和对干旱胁迫的敏感程度均高于‘ROC16’, 说明较强的光保护能力是‘ROC22’的抗旱性高于‘ROC16’的主要原因之一。对干旱胁迫敏感且在不同PAR下较为稳定的Φ_NO可作为甘蔗苗期抗旱性的快速诊断和评价指标。rETR对递增的PAR的响应表现为随着干旱胁迫程度的增加而提前出现峰值或下降趋势, 但是不同水分梯度下的rETR在PAR较低时并无显著差异, 表明干旱胁迫下光抑制现象的提早出现是造成光系统损伤的首要因素, 高光强对干旱胁迫信号起放大作用。     

不同基因型甘蔗种质资源的表型遗传多样性

为探明甘蔗原种和地方种的遗传多样性和亲缘关系,以期筛选出优良甘蔗种质和优良杂交亲本.该研究对18份甘蔗原种和地方种的14个数量性状进行了表型遗传多样性分析.结果表明：通过14个数量性状的变异系数(coefficient of variance,CV)和性状之间的相关分析,18份甘蔗原种和地方种的数量性状遗传变异主要来自甘蔗蔗糖分、单茎重、叶宽、茎径和纤维分;对14个数量性状进行主成分分析提取获得了4个主成分因子,分别命名为“品质因子”、“生长因子”、“成熟度因子”和“光合因子”,主成分因子累积贡献率达83．482％;进一步通过对主成分因子开展综合评价分析,获得数量性状综合表型高于平均水平的10份材料,依次为 Sampana→甜圪塔→合庆草甘蔗→桂林竹蔗→坦桑尼亚→芒戈→古芝蔗→大岛再来→托江红→春尼;聚类分析基于不同的遗传距离可将18份种质聚为5个类别,潜在的优良杂交组合是 Sampana 和甜圪塔或 Sampana 和合庆草甘蔗,表明在甘蔗遗传育种亲本选择上既要考虑各性状主要因子的互补,又要保持一定的遗传距离.该研究认为,在甘蔗育种工作中,利用因子分析法进行表型遗传多样性分析,将更加有助于亲本和杂交组合的选择.     

响应面法优化重组大肠杆菌产蔗糖异构酶发酵培养基

通过碳氮源的不同浓度对重组大肠杆菌E.coil BL21(DE3)发酵产蔗糖异构酶(SIase)的影响,并借助于数学分析软件Design Expert,结合Plackett-Burman试验设计和中心复合试验设计分析法,对蔗糖异构酶的产生菌进行了发酵培养基的优化研究。实验表明,最佳培养基组分为甘蔗糖蜜10.65 g/L,玉米浆22.22 g/L,NaCl 7.57 g/L ,MgSO₄·7H₂O 0.52 g/L, KH₂PO₄ 4.46g/L,优化后的蔗糖异构酶活力达到29.1U/ml,比LB培养基培养重组大肠杆菌(15U/ml),蔗糖异构酶活力提高了94%,与原始菌大黄欧文菌NX-5相比提高了21.4倍(1.3U/ml)。     

甘蔗MYB2转录因子的电子克隆和生物信息学分析

用电子克隆方法获得甘蔗MYB2基因,采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、理化性质、跨膜结构域、疏水性/亲水性、亚细胞定位、高级结构及功能域等方面进行了预测和分析。结果表明:甘蔗MYB2基因全长991bp,包含570bp的ORF,编码189个氨基酸。甘蔗MYB2基因包含有MYB功能域,在序列组成、高级结构及活性位点等方面,与玉米等其它植物的MYB2基因具有高度的相似性。研究结果为该基因的实验克隆奠定基础。     

无机焦磷酸化酶基因转化甘蔗的遗传研究

甘蔗是我国最为重要的糖料作物,也是一种重要的能源作物,提高甘蔗的含糖量是甘蔗育种的主要目标.通过农杆菌介导法将无机焦磷酸化酶(PPase)基因导入甘蔗,以期获得提高蔗糖含量的转基因植株.经过PPT抗性筛选获得72株抗性植株,并对其进行PPase基因和bar筛选标记基因的双重PCR检测,其中有13株都呈阳性.结果初步证明无机焦磷酸化酶基因已整合到甘蔗的基因组中.     

甘蔗联合固氮的研究进展及应用潜力

在农业生产中,化学氮肥的投入大幅度增加了粮食产量,然而过量或不合理的施肥措施对农业生态环境造成了严重破坏。因此,挖掘植物自身的生物学特性,寻求其他有效的氮素来源,对农业减肥增效至关重要。其中,植物与微生物之间的生物固氮作用,能为宿主提供大量的清洁氮源,在农业生产中发挥着不可替代的作用。本文以甘蔗为代表,综述了植物联合固氮的研究进展和应用潜力,包括联合固氮作用的提出、联合固氮菌的筛选、侵染机制及功能研究,并总结了联合固氮复合菌在甘蔗生产中的应用,以期为作物养分高效的品种改良及推动生物固氮作用在农业生产中的实践提供理论依据和参考。