应用小孢子和花药培养技术筛选油菜抗菌核病材料

油菜菌核病是世界油菜产区的重要病害之一,迄今尚未找到有效的控制方法.现有油菜品种中未见有能抗病的,双低油菜育种的成功诚然推动了油菜品质育种工作,但优质品种的抗菌核病能力下降.培育抗菌核病的优质油菜是世界性的研究难题.我们以探索创造油菜抗菌核病新种质的新途径为目的,开展了采用油菜小孢子/花药培养,平阳霉素诱变和草酸胁迫相结合的方法,诱导和筛选抗病变异体的研究.     

拟南芥cDNA芯片和油菜-拟南芥比较作图相结合筛选甘蓝型油菜抗菌核病先验基因

以拟南芥cDNA芯片筛选核盘菌侵染时甘蓝型油菜的局部抗(耐)病相关基因, 共获得在病斑周围局部组织中受核盘菌胁迫后表达变化达2倍以上的基因61个. 这些基因中, 36个基因为上升表达, 25个基因为下降表达. RT-PCR和Northern杂交验证了部分芯片杂交筛选的结果, 表明拟南芥cDNA芯片可用于甘蓝型油菜基因转录谱的研究. 结合油菜-拟南芥基因组比较作图, 将一些cDNA芯片筛选得到的油菜菌核病抗性相关基因定位于甘蓝型油菜抗菌核病QTL区间内. 取定位于QTL峰值区域的少数基因为先验基因, 值得优先对这些基因进行深入研究.     

蔊菜幼苗抗菌核病及抗旱和耐湿特性的鉴定

以3个甘蓝型油菜(Brassica napus L.)品种‘中油821’(‘Zhongyou No.821’)、‘中双9号’(‘ZhongshuangNo.9’)及‘中油杂2号’(‘Zhongyouza No.2’)为对照,采用离体叶片菌丝块接种法、人工模拟干旱和湿害胁迫处理法对蔊菜〔Rorippa indica(L.)Hiern〕的抗菌核病〔Sclerotinia sclerotiorum(Lib.)de Bary〕、抗旱和耐湿特性进行了鉴定。结果表明:菌核病菌接种后,蔊菜幼苗叶片的病斑直径为1.75 cm,极显著小于3个甘蓝型油菜品种的病斑直径(3.25～3.60 cm)。经干旱胁迫后,3个油菜品种的幼苗严重萎蔫,茎粗、根长以及地上部分、根和全株的鲜质量和干质量均极显著低于对照;蔊菜幼苗轻度萎蔫,仅茎粗和根鲜质量分别极显著和显著低于对照,其他生长指标与对照差异不显著;蔊菜幼苗各生长指标的伤害指数均显著或极显著低于3个油菜品种。经湿害胁迫后,蔊菜和3个油菜品种幼苗的总叶片数和绿叶数较对照明显减少、黄叶数增加,但蔊菜幼苗的黄叶数显著少于3个油菜品种;3个油菜品种幼苗的茎粗、根长以及地上部分、根和全株的鲜质量和干质量总体上显著或极显著低于对照,而蔊菜幼苗仅茎粗、根长和根干质量显著低于对照,其他生长指标与对照差异不显著;蔊菜幼苗的茎粗,根长,地上部分、根和全株的鲜质量以及根和全株的干质量的伤害指数均显著或极显著低于3个油菜品种。研究结果显示:蔊菜对菌核病的抗性及抗旱和耐湿性均强于供试的3个甘蓝型油菜品种,是十字花科(Brassiaceae)中对菌核病抗性强、抗旱耐湿的优质基因源。     

茉莉酸和乙烯信号途径参与了油菜菌核病防卫反应

茉莉酸(JA)和乙烯(ET)介导的信号防卫反应在植物抗病性方面具有重要作用。用核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)分别接种甘蓝型油菜(Brassica napus)抗病品种中双9号和感病品种84039,通过荧光定量RT-PCR方法探测JA和ET的关键合成基因及其信号途径标志基因的相对表达水平。结果显示,S.sclerotiorum在这两个品种中都能够诱导这些基因的表达,并且这些基因的相对表达水平在中双9号中显著高于84039;甲基茉莉酸(MeJA)和1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)的药理学实验结果显示JA和ET信号反应能够相互促进,并且JA和ET信号反应本身存在自我放大的功能。这些结果表明茉莉酸和乙烯信号转导途径参与了甘蓝型油菜菌核病防卫反应。     

核盘菌致病机理研究进展

菌核病(Sclerotinia stem rot,SSR)是我国油料作物生产中主要病害之一,严重制约长江中下游地区油菜主产区的产业发展。菌核病的病原是子囊菌门的核盘菌,是一种世界性分布的重要植物病原真菌。其寄主范围广泛,引起的菌核病对多种作物的产量和品质造成重要影响。核盘菌作为典型的死体营养型病原真菌,侵染寄主植物时通过直接杀死细胞和破坏组织攫取生长所需的营养物质。核盘菌的致病机理相对复杂,前期研究主要集中在其分泌的水解酶类(角质酶、细胞壁降解酶和蛋白酶等)和草酸在核盘菌侵染寄主植物中的作用。近些年来,越来越多的研究证实了分泌蛋白在核盘菌的致病过程中同样发挥着重要作用。分泌蛋白(效应蛋白)主要通过诱导植物细胞死亡或抑制寄主细胞的免疫反应,促进核盘菌的侵染和定殖。综述了水解酶类、草酸和分泌蛋白等在核盘菌致病机制中的作用,并对核盘菌致病机理研究进行了展望,以期为菌核病的安全防控提供理论参考。     

油菜优质新不育系黔油2AB选育及遗传研究

利用双低油菜品种油研2号的天然不育可遗传突变株,采取田间选择和品质筛选相结合、不育株后代连续兄妹交保持纯化的定向培育方法,育成甘蓝型油菜双低不育系--黔油2AB.经田间性状和遗传鉴定表明其恢保关系有别于其它不育源,育性受两对细胞核显性基因(杂合型两型系)控制,属细胞核显性不育系;该不育系芥酸含量低于1%、硫甙含量低于30μmol/g,含油量达40%以上;其育性分明、不育性稳定而彻底;具有田间长势强、经济性状好,较抗(耐)油菜菌核病和配合力较强等优点,是开展优质杂交油菜品种选育的重要亲本材料.     

油菜双单倍体诱导育种技术研究进展

油菜是食用油、优质饲料蛋白的重要来源,杂种优势利用是油菜培育优势性状最重要的手段,且提高亲本的选育效率对优质品种的培育具有积极的推动作用。现有油菜育种技术存在效率低、周期长、盲目性大、应用范围有限等诸多问题,不适于油菜产业快速发展的需求。双单倍体诱导育种技术是近年来新兴的一种快速选育油菜新品种的技术方法。该技术以操作简便、应用范围广、效率高等优势被广泛应用于油菜新品种的选育过程中。从油菜双单倍体诱导技术创新研究的发现、作用表现、诱导机制、作用价值等方面系统地综述了油菜双单倍体诱导技术的研究进展,展望了油菜双单倍体诱导技术的应用前景,以期为未来油菜双单倍体诱导技术以及其他作物诱导系的研究和利用提供参考。     

小麦品种梭条花叶病抗性基因遗传分析及分子标记筛选

选用3个抗梭条花叶病的小麦品种“仪宁小麦”、“徐87633”和“西风”为抗病亲本、以感病品种“镇9523”为感病亲本配制了3个杂交组合,对4个亲本及其杂种后代(F1及F2代)单株的田间抗病鉴定表明,3个抗病亲本的抗性均由核基因控制,为显性遗传方式。“仪宁小麦”和“西风”的抗性受两对表现互补效应的显性基因控制;“徐87633”的抗性受一对显性基因控制。选取涉及小麦21条染色体上的266对SSR引物在“仪宁小麦”和“镇9523”间进行筛选,其中108对引物在两亲本间表现多态。根据“仪宁小麦”ד镇9523”F2代单株的田间抗病鉴定结果,采用BSA的方法,将已初筛的108对引物在抗、感池间进行扩增,发现引物Xgwm261在抗、感池间表现多态,表明该引物与“仪宁小麦”的抗病基因连锁,并将该抗病位点初步定位于2DS上。用该标记对F2代224个单株进行PCR扩增,根据扩增结果,采用Mapmaker3.0软件计算遗传距离,结果显示,该标记与抗病位点间的遗传距离为22.9cM。     

“黄鳝籽”油菜植株内含物与菌核病扩展的关系

通过对中、高两种肥力下“黄鳝籽”油菜植株内含物与菌核病扩展间关系的研究,建立了12个数字模型．说明高肥田油菜病斑长、宽和面积与含水量及水溶性糖密切相关;其次是精氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和组氨酸;中肥田油菜病斑长、宽和面积与精氨酸、天门冬氨酸密切相关;其次是水溶性糖、水溶性蛋白和硬脂酸．高、中肥田同株主茎上、下部病斑及不同株同一部位病斑扩展动态均无明显差异．     

“秦油2号”油菜植株内含物与菌核病扩展的关系

通过对N、P、K不同水平的施肥条件下的“秦油2号”油菜植株内含物等与菌核病扩展间关系的研究,建立了27个数字模型,表明总氮、水溶性糖、含磷量、蛋氨酸、精氨酸、含水量与病斑扩展有密切关系,其次是甘氨酸、苏氨酸、谷氨酸、苹果酸和酰胺氮等．     

水杨酸途径中的防御基因在转草酸氧化酶基因油菜中的表达

采用RT-PCR方法检测对水杨酸依赖的信号途径中PR-1、GLU和CHI3个防御基因在转OXO基因与非转基因的油菜中表达差异的结果表明,在转基因油菜株系中这3个基因都有不同程度的上调表达,暗示转OXO基因的油菜抗菌核病的能力增强可能与对水杨酸依赖的信号途径受诱导有关。     

甘蓝型油菜游离小孢子培养的胚胎发生

以生长在非控温控光下的４个冬性甘蓝型油菜（ＢｒａｓｓｉｃａｎａｐｕｓＬ．）品种为供体,进行游离小孢子培养。研究发现,多数品种在开花３－７天取材最为适宜。在甘蓝型油菜小孢子培养中只有单核晚期的小孢子才可能发育成胚状体,而花药培养时处于单核早期的小孢子易于发育成胚状体。在适当花期选取发育比较一致的单核晚期小孢子培养,经数小时后,部分小孢子便开始膨大,这是小孢子发育成胚的最早标志,膨大的小孢子中,有部分形成多细胞球并进一步发育成胚。用春性甘蓝型油菜为材料进行蔗糖浓度的实验结果表明：培养３天后,在１６％蔗糖培养基中存活的小孢子最多,达１６．１３％;培养３０天后,胚状体诱导频率则以１３％蔗糖浓度为最高,每花蕾可达１４４个胚状体。如果在１６％蔗糖培养基中培养３天后,添加等体积的１３％蔗糖培养基,能够大大提高胚状体的诱导频率,为仅用１３％蔗糖培养基培养的３．７倍。这一实验体系正在用于抗菌核病的诱变与筛选,并作为外源基因导入的实验体系。     

可剪切多拷贝抗菌肽融合表达载体的构建

抗菌肽是生物体防御系统产生的一类对外源病菌具有高效杀灭活性的小分子多肽, 在植物抗病基因工程中具有重要的应用价值。Thanatin是刺肩蝽(Podisus maculiventris)成虫经诱导产生的一种抗菌肽, 由21个氨基酸残基组成, 该抗菌肽对革兰阳性、革兰阴性菌以及真菌都有很强的抗菌活性。为研究该抗菌肽转入油菜对菌核病抗性提高的效果, 采用同尾酶反复酶切连接的方法构建了分别含1~5拷贝的Thanatin串联融合表达载体, 并导入农杆菌用于油菜的遗传转化。研究采用引物重叠法扩增并克隆了抗菌肽基因, 并采用了一种在植物体内可被特异性切割的短肽作为连接肽, 使多拷贝融合表达的抗菌肽在植物体内可自动剪切为有功能活性的单个抗菌肽单元, 以增加抗菌肽表达丰度和抗菌肽的稳定性。研究还采用了大豆几丁质酶的信号肽作为引导肽引导多拷贝融合表达的抗菌肽分泌到细胞间隙, 以增强抗菌肽作用效果。     

西瓜新品种"抗病948"不同密度与施肥量互作效应的研究

"抗病948"是由上海农科院选育的抗病新品种西瓜,十分适用于连作的露地栽培,可减轻露地栽培时发病基数.通过密度与施肥量(3×3)互作效应的研究结果表明西瓜"抗病948"品种最佳栽培模式为栽培密度600株/667m2,施有机肥100kg/667m2+复合肥80kg/667m2,能充分发挥其高产、优质和抗病等特性.     

油菜分子标记图谱构建及抗菌核病性状的QTL定位

以油菜品种０８５（抗菌核病）与湘油１３号杂交得到的Ｆ２代作为作图群体,以ＲＡＰＤ标记来构建油菜连锁图谱。通过对３００个１０－ｍｅｒ随机引物的筛选,共获得２００个多态性ＲＡＰＤ位点。经Ｍａｐｍａｋｅｒ／ＥＸＰ３．０软件处理,构建了１张含１９３个标记位点、１９个连锁群、覆盖长度为１３２４ｃＭ的连锁图谱。在此基础上利用Ｍａｐｍａｋｅｒ／ＱＴＬ １．１将抗菌核病基因定位在第四、八和十四３个连锁群上,即：Ｓ     

黑胫病菌侵染过程中油菜响应基因的表达分析（英文）

油菜黑胫病是造成油菜产量损失的病害之一,致病菌为Leptosphaeria biglobosa。该研究采用形态学观察和转录组测序技术,分析油菜接种病原菌Leptosphaeria biglobosa 4、12、24、36、48和96 h后的表型及基因表达变化情况,以探讨响应死体营养型真菌L.biglobosa侵染时油菜的防御反应及抗病机理,为揭示油菜与L.biglobosa互作的分子机制提供理论依据,并为培育油菜抗病品种积累了基因资源信息。结果显示:(1)接种4～96 h,叶片病斑逐渐扩大,病原菌侵染48～96 h后形成菌丝网。(2)通过RNA-Seq测序,在L.biglobosa侵染油菜的不同时间点(4、12、24、36、48和96 h)分别得到3 384、2 270、3 802、5 811、6 155和7 153个差异表达基因。(3)15个油菜差异表达基因的qRT-PCR检测表达水平与转录组测序结果基本一致。(4)利用短时间序列聚类和KEGG富集分析差异表达基因,结果发现植物病原菌互作、蛋白激酶、茉莉酸/乙烯/水杨酸和芥子油苷合成途径中的基因被强烈诱导表达,而且基因表达呈动态变化趋势。     

油菜优质新不育系黔油2AB选育及遗传研究

利用双低油莱品种油研2号的天然不育可遗传突变株,采取田间选择和品质筛选相结合、不育株后代连续兄妹交保持纯化的定向培育方法,育成甘蓝型油莱双低不育系——黔油2AB。经田间性状和遗传鉴定表明：其恢保关系有别于其它不育源,育性受两对细胞核显性基因(杂合型两型系)控制,属细胞核显性不育系;该不育系芥酸含量低于1％、硫甙含量低于30μmol／g,含油量达40％以上;其育性分明、不育性稳定而彻底;具有田间长势强、经济性状好,较抗(耐)油菜菌核病和配合力较强等优点,是开展优质杂交油菜品种选育的重要亲本材料。     

蛋白磷酸酶抑制剂变构霉素的生物合成及其抑制位点研究

变构霉素具有很强的蛋白磷酸酶抑制作用和良好的抗菌活性, 尤其是对油菜菌核病的抑制作用。本文综述了近年来有关变构霉素生物合成和蛋白磷酸酶抑制位点方面的最新研究进展。     

化学诱变育成优质高产果叶兼用桑树新品种蜀椹1号

以果叶兼用、桑椹产量高、品质优及抗菌核病为育种目标,采用秋水仙碱化学诱变育种方法培育果叶兼用桑树新品种.对塔桑×激7681人工杂交桑种子F1代实生桑幼苗用0.2％秋水仙碱＋2ppm6-BA进行化学诱变处理,选择形态出现变异的单株进行单芽嫁接,从诱变群体中选择出挂果较多的优良单株进行系统培育,育成优质、高产果叶兼用桑树新品种蜀椹1号.经品种比较试验和四川省桑品种区域性试验鉴定表明,新品种蜀椹1号具有树形直立、枝条粗长而多、植株整齐一致、雌花较多、遗传性状稳定等特点.蜀椹1号平均单芽座果数6.38个,平均座果率为86.11％,平均单果质量为3.98 g,平均米条产果量为536.25 g;全年平均产果量18031.75 kg/hm2,比对照大10增产6.47％;可溶性固形物含量（糖度）11.3％;全年平均产叶量31 551.66 kg/hm2,比对照湖桑32号增产13.89％;田间自然感病鉴定蜀椹1号中抗桑椹小粒型菌核病.系中生中熟品种,适合鲜食和加工,是具有应用推广潜力的果叶兼用桑树新品种.     

实时荧光定量PCR检测RSV胁迫下抗病、感病水稻中与脱落酸相关基因的差异表达

采用实时荧光定量PCR方法测定了水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)胁迫下抗性不同品种水稻中与脱落酸相关基因的mRNA转录水平变化.结果表明:感病品种武育梗3号中WGPI、OsGASA2、Polcalcin、OsCBIA、Myb和OsCIPK15基因表达水平均上调,上调比率分别为4.96、5.17、2.01、5.17、12.04和7.84.而抗病品系KT 95-418中,OsGASA2和OsCIPK15基因表达水平下调,下调比率分别为1/5.40和1/2.08;Polcalcin和Myb基因表达水平上调,上调比率分别为4.20和3.86;WGPI和OsCBIA表达量变化不明显.这些结果表明,RSV胁迫能诱导脱落酸相关基因表达量的变化,并且在抗病、感病水稻品种中的表达特征不同,从而提示植物激素脱落酸可能调控了RSV胁迫条件下相关基因的表达.