蒙古冰草MwLEA3基因植物表达载体的构建

以植物双元表达载体pCAMBIA2300为基础,设计分别带有酶切位点XbaI和PstI的一对引物,从克隆载体pGM-T-MwLEA3中扩增到目的基因MwLEA3。用XbaI和PstI双酶切该目的基因及表达载体pCAMBIA2300,回收后利用T4DNA连接酶连接,获得植物表达载体pCAM-MwLEA3。通过冻融法将所获得的植物表达载体重组质粒导入根癌农杆菌LBA4404菌株中,为该基因的功能鉴定及通过农杆菌介导法将MwLEA3基因导入植物提高相关抗性奠定了基础。     

高丹草杂种和亲本叶片基因差异表达研究

以4份高粱不育系和5种类型苏丹草为亲本,按照NCⅡ设计配制成20个杂交组合,分析各组合及亲本的表型值和中亲及超亲优势并筛选出8个优势强的组合为试材,利用cDNA-AFLP技术,分析杂种与亲本苗期叶片基因差异表达类型与主要产量性状的杂种表现及杂种优势的关系。研究表明:(1)12对引物共扩增出315条TDFs,杂种与亲本间基因表达类型有:单亲表达一致一型(P1F1型)和二型(P2F1型)、杂种特异表达类型(F1型)、单亲表达沉默一型(P1型)和二型(P2型)、双亲共沉默类型(P1P2型)和杂种亲本表达一致型(P1F1P2型)7种。(2)在差异展示类型与产量构成因素的相关分析中,有效分蘖数与P1F1型(0.726**)呈极显著正相关,单株鲜重与P1P2型(0.659*)、叶长与P2型(0.647*)呈显著正相关,成株期叶片数与F1型(-0.81**)呈极显著负相关。在与中亲优势相关分析中发现,单株鲜重与P1(0.695*)、P2(0.637*)呈显著正相关,单株鲜重与P1F1P2型(0.743**)呈极显著正相关,叶宽与P1P2型(-0.619*)呈显著负相关。在与超亲优势进行相关分析后发现,穗长与P2F1型(0.732**)呈极显著正相关,叶宽与P2F1型(-0.731**)以及P1P2型(-0.731**)呈极显著负相关。(3)差异展示类型P1F1、P2F1、P1和P2是显性效应类型,共占总检测的91.4%。差异展示类型F1和P1P2表现超显性,共占总检测的4.8%,说明各个性状的杂种表现主要受到的是(超)显性效应影响。(4)对8个与高丹草杂种优势相关的TDFs进行回收及BLAST分析均得到同源核苷酸,并且找到7个同源蛋白,这些蛋白质在控制植物生长发育方面具有重要作用。(5)将克隆测序获得差异片段的核苷酸序列,采用半定量RT-PCR进行了验证。本研究为进一步揭示高丹草杂种优势的分子机制和提高高丹草强优势组合的筛选效率以及种质资源的创建提供依据。     

高梁314A、13A与苏丹草杂种F1代的农艺特性及细胞学分析

分析了雄性不育系高粱314A、13A与3种苏丹草杂交组合F1代的生育、株高、穗型、分蘖性、产量、光合性能及细胞遗传学等特性。结果表明：各杂交种F1植株高大,平均株高343～369cm,穗型呈双亲中间型,种子活秆成熟,生育期130～137d,分蘖性强,单株平均分蘖数6．3～9．O个,花粉可育率91％以上,自然结实率63．88％～67．79％;F1鲜草产量比各自父本苏丹草增加16．17％～32．73％,种子产量增加41．40％～52．97％,杂种超亲优势19．29％～48．68％,茎叶比3．05～3．66;F1净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度均明显超过其各自亲本,CO2固定能力强;F1代PMCMI染色体均能正常配对,平均构型为2n=2x=20(10Ⅱ),但棒状二价体频率明显高于其双亲,原亲本间的遗传组成仍存在着一定的差异;试验证明母本314A、13A的雄不育发生在减数分裂后的小孢子形成期。     

秸秆颗粒还田对黑土土壤酶活性及细菌群落的影响

为探讨不同玉米秸秆颗粒还田量对黑土生物学特性及细菌群落的影响,在内蒙古兴安盟扎赉特旗农业科技示范园试验地设置秸秆0%还田,还田量0kg/hm^2(CK)、秸秆60%还田,还田量4500kg/hm^2(JG1)、秸秆70%还田,5250kg/hm^2(JG2)、秸秆80%还田,6000kg/hm^2(JG3)、秸秆90%还田,6750kg/hm^2(JG4)和秸秆100%还田,7500kg/hm^2(JG5)6个处理,通过连续2年大田试验,研究土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性、微生物生物量碳氮以及细菌群落的变化。结果表明:秸秆还田能够增加土壤蔗糖酶(3.29%—32.12%),脲酶(5.32%—52.66%),过氧化氢酶(0.60%—27.11%),碱性磷酸酶的活性(10.89%—64.20%),土壤微生物生物量碳(1.32%—7.07%)、氮(16.35%—80.46%)含量;秸秆施入土壤也提高了黑土变形菌门和厚壁菌门相对丰度,提高了土壤固氮、分解养分及抵御病害能力,并降低了放线菌门相对丰度,降低了土壤病害发生概率,还出现了具有固氮、吸磷、改良土壤特性的新细菌,可见玉米秸秆还田具有重要的生态学意义,可在一定程度上增加细菌数量和种类多样性,进而使土壤系统向稳定健康的方向发展。综合研究结果在本试验条件下,以6750kg/hm^2为较适宜的玉米秸秆颗粒还田量。     

高丹草EST-SSR标记的开发及其遗传多样性

对NCBI数据库中210 878条高粱EST序列进行处理,得到57 498条无冗余EST序列,经SSR搜索,发现3 338个SSR分布于3 116条EST序列中,分布频率为1/11.28 kb,包括215种基元重复类型。其中三核苷酸重复最高,占68.33%,二核苷酸重复占17.97%。3 338条SSR序列中有1 694条序列能够设计出引物,所占比例为50.75%。选取14对引物进行合成,对50份高丹草、7份高粱和3份苏丹草材料进行了EST-SSR扩增,共检测到72个等位变异,平均每对引物检测出5.14个基因位点。每对引物多态性指数范围为0.54~0.93,遗传距离的变化范围0.1646~0.6398。结果显示:供试材料具有较丰富的遗传多样性,根据EST-SSR数据的聚类分析,将供试材料按亲缘关系远近分为5大类,来源相同的品种大致聚在一类,呈现出一定的地域性分布规律。同时发现4个特异分子标记,其中引物D1763只对314A和白壳苏丹草杂交后代GB-4-2高丹草审定品种产生特异性,此标记已作为该材料的特异性标记用于种质资源的鉴定中,同时表明,EST-SSR标记是高丹草遗传多样性及特异性研究的一种有效方法。     

高粱314A、13A与苏丹草杂种F1代的农艺特性及细胞学分析

分析了雄性不育系高粱314A、13A与3种苏丹草杂交组合F1代的生育、株高、穗型、分蘖性、产量、光合性能及细胞遗传学等特性.结果表明各杂交种F1植株高大,平均株高343～369 cm,穗型呈双亲中间型,种子活秆成熟,生育期130～137 d,分蘖性强,单株平均分蘖数6.3～9.0个,花粉可育率91%以上,自然结实率63.88%～67.79%;F1鲜草产量比各自父本苏丹草增加16.17%～32.73%,种子产量增加41.40%～52.97%,杂种超亲优势19.29%～48.68%,茎叶比3.05～3.66;F1净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度均明显超过其各自亲本,CO2固定能力强;F1代PMCMⅠ染色体均能正常配对,平均构型为2n=2x=20(10Ⅱ),但棒状二价体频率明显高于其双亲,原亲本间的遗传组成仍存在着一定的差异;试验证明母本314A、13A的雄不育发生在减数分裂后的小孢子形成期.