燕麦雄性不育新种质在育种中的应用

摘 要:对燕麦CA雄性不育材料的特征与遗传表现的研究表明,该不育性状是由一对隐性核基因控制遗传的。对原CA雄性不育材料进行改造,设计出培育不同类型不育材料的选育程序,并转育出性状独特、不育株分离比例较高的新种质。提出了利用不育新种质改进燕麦杂交技术的方法,采用改进的杂交技术建成具有高千粒重、高蛋白质、低脂肪、丰产、抗病等性状的、遗传基础丰富的后代选择群体供育种应用。     

转PvPGIP2基因小麦的获得与纹枯病抗性鉴定

多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)是一种植物防卫蛋白,可阻止一些病原真菌的侵害。本研究克隆出扁豆PvP-GIP2基因编码序列,构建了受玉米泛素(ubiquitin)启动子控制的PvPGIP2基因表达载体pA25-PvPGIP2;采用基因枪法将pA25-PvPGIP2转化小麦推广品种扬麦18幼胚愈伤组织4000块,获得了203株再生植株。PCR检测出阳性植株65株,转化率为1.625%。对转PvPGIP2基因小麦T1～T2植株,进行外源基因的PCR、RT-PCR、荧光定量RT-PCR(Q-RT-PCR)分析和小麦纹枯病抗性鉴定。结果表明,转入的PvPGIP2能够在转基因小麦中遗传、转录与表达;PvPGIP2基因的表达提高了转基因植株对小麦纹枯病的抗性。     

小麦地方品种淀粉颗粒结合蛋白及淀粉含量差异研究

淀粉颗粒结合蛋白包含了多种淀粉生物合成的关键酶,对作物淀粉品质有重要影响。本研究利用1D-SDS-PAGE,分离了74份四川、西藏及云南毗邻地区小麦的淀粉颗粒结合蛋白,对突变材料进行了分子标记检测,对总淀粉和直链淀粉含量差异进行了比较。发现供试材料中,在分子量57～130 kDa区域共有9种不同的蛋白条带。其中,2个条带可能为新的淀粉颗粒结合蛋白;存在12份Wx-B1缺失的自然突变体和3份稀有的SGP-B1缺失突变体;筛选到直链淀粉含量超过30%的材料2份,直链淀粉含量为15%左右的材料10份。这些材料为小麦淀粉品质改良及淀粉生化合成机理研究提供了基础。     

TcLr45凝集素类受体蛋白激酶基因克隆与序列分析

在小麦抗叶锈近等基因系TcLr45中扩增出一条凝集素类受体蛋白激酶基因片段。以该序列为靶序列进行3’和5’RCAE-PCR,获得该基因cDNA全长片段为2347bp,该序列具有完整的开放阅读框,共编码730个氨基酸,命名为LecRK-LR45。经软件分析, LecRK-LR45具有典型的凝集素类受体蛋白激酶结构,属于L类型。聚类分析结果表明,LecRK-LR45与山羊草、小麦（Lr34）中的凝集素类受体蛋白激酶基因具有较近的亲缘关系,与玉米、拟南芥的亲缘关系较远。该基因的克隆为研究小麦中凝集素类受体蛋白激酶的功能奠定基础。     

基于SSR标记的山东省小麦DNA指纹图谱的构建

本文以山东省41份小麦种质资源为材料,使用46对引物,通过SSR技术对其进行了DNA指纹数据库的构建。结果显示,所采用的46对引物在本实验材料中共检测到69个等位基因,有较好的多态性。利用NTSYS进行UPGMA聚类分析后,发现这41种材料在遗传相似系数0.68为阀值处可以分为3个类群。实验证明该方法能够分辨各个种质间的亲缘关系,能够较好满足小麦DNA指纹数据库的构建要求,对山东省小麦遗传资源的收集、保存、分类、评价、核心种质的建立等研究工作提供理论依据。     

小麦吸浆虫保幼激素酯酶和保幼激素环氧水解酶基因的克隆及在滞育和变态发育过程中的表达动态

【目的】保幼激素(juvenile hormone, JH)在小麦吸浆虫Sitodiplosis mosellana滞育诱导及滞育后静息状态的维持中发挥着重要作用。保幼激素酯酶(hormone esterase, JHE)和保幼激素环氧水解酶(juvenile hormone epoxide hydrolase, JHEH)是调控JH滴度的重要降解酶。本研究旨在探讨JHE和JHEH在小麦吸浆虫滞育和变态发育中潜在功能。【方法】通过RT-PCR和RACE技术从小麦吸浆虫滞育前幼虫克隆JHE和JHEH全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析其核苷酸及编码蛋白特性;采用qPCR技术分析其在小麦吸浆虫滞育不同时期(滞育前、滞育期、滞育后静息期和滞育后发育)3龄幼虫及1龄幼虫到成虫不同发育阶段(1-2龄幼虫、预蛹、初蛹、中蛹、后蛹、雌成虫和雄成虫)中的表达水平。【结果】克隆获得了cDNA全长分别为3 102和1 980 bp的小麦吸浆虫SmJHE和SmJHEH基因(GenBank登录号分别为MG876768和MG876769),其开放阅读框分别长1 740和1 371 bp,分别编码579和456个氨基酸,预测蛋白分子量分别为65.67和51.65 kD。SmJHE蛋白含有5个JHE家族特有的保守模块,SmJHEH含有催化三联体Asp228, Asp404和His431及组成阴氧离子洞的两个Tyr(Tyr299和Tyr374)和HGWP花样结构。序列比对和进化分析表明,SmJHE和SmJHEH均与双翅目(Diptera)长角亚目(Nematocera)昆虫同源蛋白氨基酸序列一致性较高,亲缘关系最近。不同滞育时期的表达模式表明,SmJHE和SmJHEH在滞育前期(1龄到滞育前的3龄幼虫早期)表达量变化不明显,进入滞育后表达量基本维持恒定,但均在滞育后静息阶段的当年12月至翌年1月最低。发育表达模式表明,幼虫恢复发育后SmJHE表达量逐渐升高,预蛹期达到最高,在雌成虫中的表达量显著低于雄成虫中的;SmJHEH表达量则在预蛹期最低,在雌成虫中最高。【结论】SmJHE和SmJHEH参与小麦吸浆虫滞育调控,其表达量的降低与滞育后静息阶段JH的累积有关;SmJHE在发育过程中表达量的升高可能参与幼虫到蛹的变态,表达量的降低可能与生殖发育有关。     

草地贪夜蛾幼虫在玉米和小麦上的取食和生长发育特性比较

【目的】评估草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda转移至小麦上为害和暴发的风险。【方法】采用室内饲养观察与调查统计的方法,测定和比较了23℃下草地贪夜蛾在玉米和小麦上的取食和生长发育特性及种群生命表参数。【结果】草地贪夜蛾在小麦上可以完成世代,其3龄后幼虫取食小麦的取食量及体重指标显著地高于同处理后时间在玉米上取食的;而食物利用效率、幼虫存活率、幼虫发育历期、卵孵化率均显著低于取食玉米的。取食玉米和取食小麦的草地贪夜蛾的平均蛹重、产卵前期、单雌产卵量等指标间无显著差异。另外,生命表参数比较结果表明,取食玉米和取食小麦的草地贪夜蛾的平均世代周期(T)、内禀增长率(r_m)和周限增长率(λ)间均无显著差异,取食玉米的草地贪夜蛾的净增殖率(R_0)为303.55±2.04,显著高于取食小麦的。【结论】草地贪夜蛾取食小麦时,生长发育速度快,能够完成世代生活史,但其食物利用效率、种群繁殖能力等却均低于取食玉米时,说明草地贪夜蛾更适宜在玉米上取食为害,存在转移至小麦为害的风险,但考虑到虫源、自然温度等条件,草地贪夜蛾在小麦上暴发的风险较小。本研究结果为明确草地贪夜蛾在小麦上为害和暴发的风险以及草地贪夜蛾的科学防控提供了理论依据。     

He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼叶叶绿素荧光和Rubisco活化酶的影响

选用小麦‘ML7113’品种为材料,人工模拟He-Ne激光(5mJ·s-1·mm-2)、增强UV-B(10.8kJ·m-2·d-1)辐射及两者复合辐照进行处理,利用叶绿素荧光仪、考马斯亮蓝G-250染色法和PCR技术研究7d龄小麦幼苗叶绿素荧光特性、Rubisco活化酶含量、基因表达量及其基因序列的变化。结果表明:(1)与对照组相比,增强UV-B辐射后,小麦幼苗叶绿素荧光特性减弱,Rubisco活化酶含量及其基因表达量均下降;而低剂量的He-Ne激光辐照后能够在一定程度上修复经UV-B辐射后对小麦幼苗叶绿素荧光特性所造成的损伤,且使Rubisco活化酶含量及其基因表达量上升。(2)与对照组相比,经He-Ne激光和增强UV-B辐射以及两者复合辐照处理后基因序列均出现两个相同的点突变,但并未造成氨基酸序列的变化。研究认为,低剂量He-Ne激光辐照能够在一定程度上修复受UV-B辐射小麦幼苗叶绿素荧光活性、Rubisco活化酶含量及其基因表达量的降低;He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗Rubisco活化酶活性的影响可能发生在其转录水平,从而使小麦光合能力发生相应的变化。     

He-Ne激光预处理对镉胁迫下小麦幼苗生理特性的影响

用He-Ne激光（波长632.8 nm,辐射剂量5.43 mW/mm²）对萌动小麦种子辐照5 min,待幼苗长至一叶一心时,用150 μmol/L CdCl₂溶液进行胁迫处理,研究He-Ne激光预处理对镉（Cd²⁺）胁迫下小麦幼苗生长发育和生理特性的影响。结果显示:He-Ne激光预处理能显著降低Cd²⁺胁迫下小麦幼苗中丙二醛（MDA）、过氧化氢（H₂O₂）含量及超氧自由基（O^-·₂）产生速率,显著提高幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸氧化酶（APX）活性,并使叶片抗氧化物质谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsA)含量以及幼苗株高、根长和干重增加。研究表明,He-Ne激光预处理可有效缓解镉胁迫对小麦幼苗生长的抑制作用,并通过促进其幼苗中酶类和非酶类抗氧化剂的产生,有效减少镉胁迫产生的脂质过氧化物含量,从而提高其耐镉性。     

外源脯氨酸对镉胁迫下小麦幼苗生长的影响

以高蛋白小麦品种“北农9549”为试材,研究喷施不同浓度脯氨酸(0、1.0、5.0和10.0 mmol·L-1)对镉胁迫下小麦幼苗生长和重金属吸收的影响.结果表明:以不施镉为对照,1.0 mmol·L-1CdCl2胁迫下,小麦幼苗的根长、株高和干质量分别显著下降24.0％、15.0％和27.5％,叶绿素a、b和类胡萝卜素含量分别显著下降23.3％、6.7％和30.8％,超氧化物歧化酶(SOD)活性降低了18.4％,内源脯氨酸、抗坏血酸和丙二醛(MDA)含量分别显著上升78.6％、31.5％和17.9％,细胞膜相对透性显著升高24.8％,过氧化物酶(POD)活性为对照的2.4倍,并且促进对铜的吸收,抑制锌的吸收.随外源脯氨酸浓度的增加,小麦幼苗的根长、株高、干质量、叶绿素和类胡萝卜素含量均逐渐恢复到对照水平,抗坏血酸、内源游离脯氨酸含量和SOD活性均上升,可溶性蛋白含量先上升后下降,POD活性、MDA含量和细胞膜相对透性下降,而锌积累量升高,镉、铜积累量下降.叶面喷施外源脯氨酸可缓解镉对小麦幼苗生长的胁迫,以喷施5.0～10.0 mmol·L-1外源脯氨酸效果最佳.