红火蚁自然种群耐寒性的研究

为综合评价红火蚁Solenopsis invicta Buren的抗寒能力, 依据2005-2006年在深圳野外获得的红火蚁自然种群测定了其不同品级及虫态的过冷却点和低温处理后的存活率。研究结果表明：红火蚁各品级及其3个虫态的过冷却点之间存在显著差异。工蚁与雌、雄有翅蚁之间的过冷却点不存在差异, 而雌、雄有翅蚁之间的过冷却点存在差异;不同虫态过冷却点大小依次为蛹﹤成虫﹤幼虫。红火蚁自然种群在越冬前后存在过冷却点波动的现象, 表现为从10月份开始红火蚁野外种群的过冷却点开始逐渐下降, 在2月份达到最低, 为-12.68℃, 3月份回升到-9.51℃。红火蚁低温下的存活率S^T与低温暴露温度T和暴露时间t之间的关系均符合逻辑斯谛曲线方程。当处理时间为0.5 h, 红火蚁在-14℃时存活率为15.3%;当处理时间为1, 2和4 h, 工蚁在处理温度分别为-13, -9和-9℃才可全部致死。当处理温度为-10℃, 需要经过240 min工蚁才全部死亡, 在-11℃, 则需要120 min。相同低温的不同变幅和持续作用对工蚁的存活有较大的影响。总体来说, 经过相同的处理时间, 低温变幅越大存活率越低, 而且存活率降至0所需要的时间也不同, 4±9℃处理时在经过9 d即降为0, 而4±0℃处理则要长于15 d。与对照相比, 4±6℃和4±9℃处理4 d能显著提高工蚁在低温下的存活率。结果提示,不同变幅的持续低温作用对红火蚁的抗寒能力有着驯化作用, 红火蚁对极端气候有较强的适应能力。     

甘蔗耐寒相关miRNA的生物信息学分析及其靶基因预测

为了解不同基因型甘蔗(Saccharum officinarum)响应低温胁迫的分子机制,该研究以低温胁迫4 ℃处理 24 h 后的3个不同耐寒性甘蔗品种的叶片为材料进行Illumina HiSeqTM 2000 高通量测序,构建了18个低温胁迫前后sRNA文库。结果表明:(1)共获得分属于84个家族的322个已知miRNA及预测得到110个新miRNA,并在已知miRNA中筛选出100个差异表达miRNA(61个上调,39个下调),新miRNA中筛选出37个差异表达 miRNA(15个上调, 22个下调)。(2)利用psRNATarget、TargetFinder、Tapirhybrid软件对所获得的差异表达miRNA进行靶基因预测,得到1 844个靶基因并进行GO分析揭示其主要功能类别,即分子功能、细胞组分与生物过程。(3)为验证高通量测序数据的可靠性,筛选14个miRNA及其靶基因进行qRT-PCR验证,结果显示这些miRNA均被检测发现且大多表达结果与测序结果一致。(4)鉴定出部分差异表达miRNA的靶基因,这些基因参与植物生长、发育及低温胁迫反应。综上认为,耐寒型甘蔗体内miRNA直接或间接作用靶基因实现表达调控相关代谢途径,对其重要农艺性状均起着关键的调控作用。     

红糖加工型甘蔗种质资源评价与筛选方法的建立

优良的甘蔗原料是生产高品质红糖的基础,筛选营养价值丰富的甘蔗种质资源,是选育红糖加工型甘蔗品种的基础.本研究以全国广泛种植、当前普遍用于红糖加工以及历史上较早应用于制作红糖等具有代表性的16份甘蔗种质为试验材料,通过分析蔗汁的蛋白质、总游离氨基酸、总多酚、蔗糖、还原糖、灰分、氯化物、胶体含量等营养、品质指标,采用因子分...     

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。     

低温胁迫下不同甘蔗品种(系)光合特性的变化及其与耐寒性的关系

以广西农科院甘蔗研究所自育的7个新材料和2个生产上的主栽品种为研究对象,在甘蔗苗期进行低温胁迫处理,研究了各品种(系)甘蔗形态特征的冷害指数、叶绿素含量及光合特性相关指标的变化及其光合特性相关指标与甘蔗抗寒性间的相关性。结果表明:随着低温胁迫处理时间的延长,冷害指数不断增大,但变化的大小与快慢因品种(系)不同表现不一样。各甘蔗品种(系)叶片叶绿素含量均随时间延长而降低。叶片净光合速率、气孔导度在低温处理与常温处理间具有显著差异。低温胁迫处理显著降低了各甘蔗品种(系)最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光能转化效率ΦPSⅡ、光适应下PSⅡ反应中心的最大光能转化效率Fv′/Fm′、光化学猝灭系数qP、电子传递速率ETR,而显著提高了初始荧光Fo、稳态荧光Fs、非光化学猝灭系数qNP。相关性分析表明整个测定时期各指标间相关显著,Fv/Fm、Fv′/Fm′、ΦPSⅡ与冷害指数I之间的相关系数在0.800以上,Fv/Fm、Fv′/Fm′、ΦPSⅡ可以作为甘蔗品种(系)抗寒性鉴定的重要参考指标。     

甘蔗种质资源蔗糖分性状遗传变异分析及高糖种质发掘

高糖种质是甘蔗高糖育种取得成功的物质基础,性状遗传变异的评估是提高遗传改良效率的重要内容。本研究以292份国内外甘蔗品种资源为研究材料,通过3年（1年新植2年宿根）系统的田间试验,对蔗糖分的方差和遗传参数（遗传方差、广义遗传力、变异系数等）进行了分析和评估。结果显示,种质间蔗糖分性状差异极显著,但与年份间的互作效应不显著,具有较高的广义遗传力（3年试验的广义遗传力为0.85）。变异系数分析显示,尽管具有较大的极差（平均为10.66%）,但变异系数相对较小（平均为10.13%）,这可能与参试种质大部分为不同时期育成的商业品种有关。变异系数进一步分析显示,不管是新植还是宿根试验,11月的变异系数均大于之后的各月份。相关性分析显示,11月与总平均蔗糖分的表型和遗传相关系数分别为0.94和0.95(P<0.001)。表明11月或更早时间可能更有利于蔗糖分的选择。基于3年蔗糖分数据,发掘出平均蔗糖分超过16.00%的高糖种质32份提供杂交利用,进一步丰富了我国高糖育种亲本基因库。此外,本研究还就进一步促进我国高糖育种研究提出了建议。     

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.     

引进马铃薯种质资源抗旱性评价

马铃薯属于干旱敏感型作物,当前生产上的马铃薯品种多数不耐旱,中国马铃薯抗旱育种进程又受到遗传背景狭窄的制约。引进外来种质资源,拓宽我国马铃薯遗传背景,加快选育抗旱品种是马铃薯应对干旱的关键策略。2016年和2017年,在常规滴灌和雨养条件下,利用增广设计方法,以生产上常用的5个马铃薯品种为对照,对来自国际马铃薯中心的315份高代品系和中国已有的3个品种进行抗旱性评价。通过AMMI模型和GGE模型分析基因型、环境及二者互作对产量的影响,并结合抗旱指数筛选抗旱性稳定且产量高的材料。从整体上看,在雨养条件下,两年马铃薯平均产量差异较小,但是变异系数较大,常规滴灌条件下正好相反。马铃薯产量受基因型、环境及其交互作用的显著影响,其变异平方和分别占总处理平方和的43.39%、39.36%和17.26%;C93和YS902两年的抗旱指数均高于对照品种,稳产性好,C48虽然抗旱指数相对较低,但是高产和稳产性高于所有材料。筛选出来的材料不仅可以作为抗旱育种亲本,还可以通过进一步研究其抗旱机制,为抗旱育种提供理论支持。     

甘蔗杂交品种核心种质重要农艺性状评价及亲缘关系分析

以107份甘蔗杂交品种核心种质为研究材料,ROC22为对照品种,通过新植和宿根2年的田间试验,对蔗茎公顷产量、甘蔗蔗糖分、公顷含糖量等性状进行最小显著差数法(LSD)两两比较和Duncan多重比较评价,筛选优异材料,利用SSR分子标记建立优异材料与我国骨干亲本的亲缘关系。结果表明36份材料在蔗茎公顷产量、甘蔗蔗糖分、公顷含糖量等指标上优于对照品种,可作为亲本进行杂交,且蔗茎公顷产量对公顷含糖量的影响远大于甘蔗蔗糖分对公顷含糖量的影响;20对SSR引物扩增得到292个标记,其中283个为多态性标记;优异材料与我国骨干亲本相似性系数范围在0.384~0.590之间,平均为0.437,存在较大的遗传差异;UPGMA聚类可将所有材料划分为5个类群,蔗茎公顷产量和公顷含糖量表现优异的材料在各类群都有分布,甘蔗蔗糖分表现优异的材料主要集中在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类群,Ⅲ类群更集中;本研究为甘蔗种质创新、遗传育种提供了优异亲本材料,为杂交组合的配制提供重要指导。     

田间条件下甘蔗品种对蛀茎夜蛾的抗性评价

[目的]蛀茎夜蛾Sesamia spp.是伊朗和其他国家(包括印度、巴基斯坦、斯里兰卡和日本)甘蔗上最具破坏性的害虫.蛀茎夜蛾幼虫钻蛀茎秆,对茎秆产生为害,降低重量和含糖量并降低甘蔗汁品质.应用抗性品种是一种有效的工具,对环境无不利影响.本研究旨在评价甘蔗商业品种对蛀茎夜蛾的抗性.[方法]在伊朗Ahwaz的Salman-Farsi Ago-industry Farms于2013-2014和2014-2015两个连续年份,采用随机区组设计进行5次重复试验.应用了CP69-1062,CP48-103,CP57-614,CP73-21,SP70-1143,IRC99-01,IRC99-02和L62-96 8个品种.在收获前,随机取20株完整的甘蔗茎秆进行蛀茎夜蛾的为害评估.记录受害茎秆百分比、被钻蛀的节间百分比(percent ofinternodes bored,IB)、出口孔的数目、活的蛀茎夜蛾的数目、每品种每公顷面积中蛾的繁殖量(mothproduction per hectare of each variety,MP).[结果]各测定参数在品种间均存在显著差异.从被钻蛀的节间百分比和蛾的繁殖指数判断,L62-96是最敏感的品种(2014年:14.58％ IB,95 200 MP/ha;2015年:16.76％ IB和111 300 MP/ha),其次是CP69-1062和CP48-103;CP57-614是这两年中抗性最强的品种(2014年:1.24％ IB,8 400 MP/ha;2015年:1.02％ IB,7 000 MP/ha).[结论]建议限制敏感品种的栽培,并应用其他控制措施,结合品种抗性,以治理敏感品种中的蛀茎夜蛾.     

模拟低温或自然低温条件下牡竹属3种类抗寒性及生理指标的比较

以牡竹属(Dendrocalamus Nees)的清甜竹(D.sapidus Q.H.Dai et D.Y.Huang)、花吊丝竹[D.minor var.amoenus(Q.H.Dai et C.F.Huang) Hsueh et D.Z.Li]和勃氏甜龙竹[D.brandisii (Munro) Kurz]盆栽苗为实验材料,测定了模拟低温(0℃、-5℃、-10℃、-15℃、-20℃和-25℃)条件下3个竹种离体叶片的相对电导率和伤害率,在此基础上根据Logistic方程推算出3个竹种的低温半致死温度(LT50);对自然低温(15℃、10℃、5℃、3℃、0℃和-2 C)条件下3个竹种叶片的形态变化以及相对电导率、叶绿素和MDA含量及SOD活性的变化也进行了比较分析.结果表明:在模拟低温条件下,3个竹种离体叶片的相对电导率和伤害率均随温度降低逐渐增大,且总体上与对照(25℃)有显著差异(P＜0.05);根据Logistic方程推算出花吊丝竹、勃氏甜龙竹和清甜竹的LT50分别为-3.07℃、-1.83℃和-1.40 C.在日最低温度大于5℃的自然低温条件下3个竹种的叶片均能够正常生长,而随温度降低,叶片逐渐出现水浸斑点、失绿等症状直至干枯脱落,其中清甜竹叶片伤害症状最重;在自然低温条件下,随日最低气温的降低,3个竹种叶片的叶绿素含量总体呈下降趋势、相对电导率则逐渐升高、MDA含量和SOD活性总体上均呈波动的趋势;与日最低气温15℃相比,在日最低气温-2℃条件下清甜竹叶片叶绿素含量和SOD活性降幅最大而花吊丝竹降幅最小,清甜竹叶片相对电导率最高而花吊丝竹最低.根据LT50和叶片形态及生理指标的变化,可确定3个竹种的抗寒性均较差,其中清甜竹的耐寒能力最弱.     

不同品种甘蔗茎尖细胞分裂节律研究

对 6个不同甘蔗品种 (粤糖 91 /976、粤糖 86/3 68、桂糖 1 1号、新台糖 1 6、CP80、农林 8号 )茎尖生长点细胞分裂进行切片观察研究 ,结果表明 :甘蔗一天内 (白天 )不同时间都存在细胞分裂 ,而且细胞分裂指数呈规律性变化 ,大部分呈先升后降再上升的变化趋势。除了桂糖 1 1号在 8∶0 0出现细胞分裂高峰之外 ,其它五个品种均在 1 0∶0 0出现细胞分裂高峰期 ,1 2∶0 0～ 1 4∶0 0是细胞分裂的低谷。种在不同生长时期细胞分裂指数变化规律不一样 ,细胞分裂高峰期出现的时期也不一样 ,早熟品种出现的时期早一些 ,晚熟品种则晚一些。甘蔗茎径和各生长时期细胞分裂指数是呈正相关的 ,茎径大 ,细胞分裂指数高 ,相反 ,茎径小 ,细胞分裂指数低。     

Influence of simulated snow cover on the cold tolerance and freezing injury of yellow-cedar seedlings

It has been hypothesized that yellow‐cedar [Chamaecyparis nootkatensis (D. Don) Spach] decline may result from root freezing injury following climate change‐induced reductions in protective snow cover. To test this hypothesis, we measured the freezing tolerance and injury expression of yellow‐cedar seedlings in three treatments that differed in the insulative protection they provided to soils during winter and spring: (1) full exposure to ambient temperatures (exposed treatment), (2) continuous protection from ambient temperatures via addition of perlite over pots (full protection), and (3) perlite protection only during winter and exposure to ambient temperatures during spring (partial protection). Foliage from all treatments was cold tolerant enough to prevent foliar freezing injury throughout the study period. However, on all sample dates, roots of seedlings from all treatments were only tolerant to about ?5 °C – a level considerably warmer than the reported maximum cold tolerance for the species and well above the soil temperature recorded in the exposed treatment. As a result of this limited root cold tolerance, visibly uninjured roots of seedlings from the exposed treatment had significantly higher relative electrolyte leakage (REL) throughout the winter and early spring than seedlings in soil protection treatments. Seedlings from the exposed treatment also had significantly higher foliar REL values and greater visual foliar injury than seedlings from the other treatments starting in early spring. For both roots and foliage, REL measurements consistently detected tissue damage before visual injury was evident. Patterns of injury from both REL and visual injury assessments showed the same pattern: damage began with freezing injury to roots and subsequently became evident as foliar browning after spring temperatures increased. All seedlings in the exposed treatment eventually had 100% fine root damage and died. This progression of initial root damage followed by foliar browning and mortality after the onset of warming conditions is consistent with reports of yellow‐cedar decline symptom development in the field.     

Hardening trumps acclimation in improving cold tolerance of Drosophila melanogaster larvae

Abstract Chill‐susceptible insects are able to improve their survival of acute cold exposure over both the short term (i.e. hardening at a relatively severe temperature) and longer term (i.e. acclimation responses at milder temperatures over a longer time frame). However, the mechanistic overlap of these responses is not clear. Four larval stages of four different strains of Drosophila melanogaster are used to test whether low temperature acclimation (10 °C for 48 h) improves the acute cold tolerance (LT₉₀, ～2 h) of larvae, and whether acclimated larvae still show hardening responses after brief exposures to nonlethal cold or heat, or a combination of the two. Acclimation results in increased cold tolerance in three of four strains, with variation among instars. However, if acclimation is followed by hardening pre‐treatments, there is no improvement in acute cold survival. It is concluded that short‐term thermal responses (e.g. hardening) may be of more ecological relevance to short‐lived life stages such as larvae, and that the mechanisms of low temperature hardening and acclimation in D. melanogaster may be antagonistic, rather than complementary.     

低温下水稻幼苗抗冷性动力学指标的研究

本文首次用动力学模拟方法研究抗冷性指标．根据对3个不同抗冷性品种,对存活率和叶绿素含量的抗冷动力学指标的研究结果认为用固有频率ω_n或周期T都可以正确反映不同品种之间、不同生育期之间,以及不同性状之间的抗感之间的差异．结果认为动力学模拟方法很可能是一个可靠的方法,拟进一步深入研究．     

植物耐冷性基因工程

温度决定物种的分布,同时还影响作物的产量和品质。植物耐冷的机制涉及到许多方面,包括膜脂组成的变化、可混溶溶质的积累、抗氧化酶活性的提高、低温相关基因的诱导表达等。由于植物的耐冷性状由多基因控制,采用传统的育种方法往往难以取得理想的结果,而植物基因工程技术的发展及应用则提供了另外可能的途径,可以通过转移耐冷性状形成的关键基因从而对植物进行改良。本文从膜脂组成、可混溶溶质、抗冻蛋白、抗氧化酶和诱导植物低温相关基因的转录因子等方面对植物耐冷性的基因工程研究进行了综述,以期为植物育种者和从事冷胁迫机制研究的工作者提供参考。     

6种含笑属植物抗寒性分析与综合评价

以6种含笑属植物为试材,进行田间冻害调查,拟合Logistic方程计算其低温半致死温度,采用石蜡切片技术,测定9项叶片解剖结构指标,运用隶属函数法对各树种的抗寒性进行综合分析与评价.结果表明: 6种含笑属植物叶片的相对电导率与0～25 ℃低温处理3 h的半致死温度之间呈显著正相关.6种含笑属植物低温半致死温度在-20.48～-8.67 ℃,高低顺序为深山含笑>红花深山含笑>峨眉含笑>杂交11-8>阔瓣含笑>六瓣含笑;叶片表皮细胞1～2层,垂周壁略呈波浪状,栅栏组织细胞1～3层,9项叶片解剖结构指标差异显著,栅栏组织厚度、栅海比和主脉厚度是影响抗寒性的主要叶片解剖结构指标.电导法和隶属函数法对6种含笑属植物的抗寒性评价结果与田间调查结果基本一致.6种含笑属植物抗寒性强弱顺序为:六瓣含笑>阔瓣含笑>杂交11-8>峨眉含笑>红花深山含笑>深山含笑.     

Evaluation of the cold tolerance of Saccharum spontaneum L. clones with different ploidy levels on the basis of morphological and physiological indices

• Saccharum spontaneum L. is one of the most important germplasm resources for modern sugarcane breeding. Exploring the cold tolerance of S. spontaneum clones with different ploidy levels and screening for cold‐tolerant material can be helpful in parent selection for breeding cold‐tolerant sugarcane.
• Morphological indices, leaf ultrastructure and physiological indices were used to evaluate the cold tolerance of 36 S. spontaneum clones with different ploidy levels (2n = 40, 48, 54, 60, 64, 78, 80, 88, 92 and 96).
• The morphological indices of S. spontaneum clones with different ploidy levels were positively correlated with ploidy. Under low‐temperature stress, the chloroplast and mitochondrial structures of the clones with high ploidy were more severely damaged than were those of clones with low ploidy. A comprehensive evaluation of the physiological indices showed that the 36 S. spontaneum clones could be divided into four categories: strongly cold tolerant, cold tolerant, moderately cold tolerant and cold sensitive. Correlation analysis of the morphological indices and cold tolerance revealed a significant negative correlation between cold tolerance and ploidy. On the basis of the morphological and physiological indices, optimal stepwise regression equations that can be used for the selection of cold‐tolerant S. spontaneum resources were established.
• The S. spontaneum clones with low ploidy are more cold tolerant than those with high ploidy. Clones 12‐37, 13‐10 and 12‐23 are strongly cold‐tolerant germplasm resources, which suggests these germplasm sources have high potential for use in breeding cold‐tolerant sugarcane.