紫花苜蓿根际氢氧化细菌对小麦的促生作用与促生机制

从紫花苜蓿根际土壤分离出8株氢氧化细菌, 测定其对小麦生长的促进作用, 通过小型栽培实验对萌发的小麦进行表征, 并利用ACC脱氨酶法和铁载体检测实验对促生机制进行了初步研究. 结果表明, 菌株WMQ-7, FMG-3, FMG-5对小麦的促生作用显著, 根长和苗长均比对照增加50%和30%以上; 小麦种子的根上部分干重平均值比对照分别增加95.24%, 57.14%, 47.62%; 成熟的小麦麦粒数均比对照多1倍以上. 菌株WMQ-7既为ACC脱氨酶阳性又为铁载体阳性, ACC脱氨酶活力为0.671 U/μg, 铁载体在404 nm处有明显的吸收峰, 吸光值为0.834, 经检测其产生的铁载体的量为7.1996 µg/mL并确定该铁载体类型不是儿茶酚型. 因此推测, 菌株WMQ-7对小麦的促生作用机制可能与ACC脱氨酶活性和铁载体阳性有关.     

水稻水分利用效率性状的QTL 分析

水分利用效率(water use efficiency, WUE)育种有助于通过节水灌溉缓解用水短缺的问题. 但是WUE是一个复杂的数量性状, 许多研究者并不直接地检测这一指标. 本研究通过精细定量 水分供应实验, 利用由1 种籼稻型水稻材料和1 种粳稻型旱稻材料杂交后产生的重组自交系, 探 寻水稻WUE 的遗传机理. 对抽穗期(heading date)、单日耗水量(water/d)、地上部干重单日累积 量(shootw/d)、根重单日累积量(rootw/d)、籽粒重单日累积量(kernelw/d)、整株单日水分利用率 (WUEwhole/d)、地上部干重单日水分利用率(WUEup/d)、产量单日水分利用率(WUyield/d)、单 日经济系数(econindex/d)和单日根冠比(ratio/d)等11 个性状进行了统计学分析和QTL 定位. 结果 表明, 大部分性状极显著相关. 利用复合区间作图法检测出与econindex, econindex/d, WUEyield, WUEyield/d, WUEup, WUEup/d, WUEwhole, WUEwhole/d, kernelw, kernelw/d, rootw和water/d 等 12 个性状相关的24 个QTL, 分布在第1, 2, 4, 6, 7, 8 和12 染色体上. 每个QTL 解释了 54.97%~10.78%的表型变异. 这些结果为水稻WUE 的分子标记辅助选择和遗传基础的进一步解 析提供了有价值的信息.     

NaCl对骆驼刺幼苗生长、生理和离子分布特性的影响

结合塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围地下水盐分含量,于2006年8~10月在策勒绿洲前沿实验研究了一年生骆驼刺幼苗在不同NaCl处理条件下的生理响应和适应性,探讨了NaCl对骆驼刺幼苗生长状况的影响.研究结果表明:随着NaCl处理浓度的增加,骆驼刺幼苗的水势和净光合速率降低,气孔导度和胞间CO2浓度也表现出相似的变化规律,而气孔限制值则随处理浓度的增加而增大;骆驼刺幼苗的生物量随NaCl处理浓度的增加而显著减少.NaCl处理50天,Na+在骆驼刺幼苗体内各器官的含量基本为:小枝>茎>叶>根,Cl-在骆驼刺幼苗体内的分布为:地上部分>根.NaCl处理50天,水势降低造成的气孔限制仍然是影响骆驼刺幼苗光合作用的主要因素;随着NaCl处理时间的增长,骆驼刺幼苗的水势和净光合速率总体呈下降趋势;处理50天,150和250mmol·L-1处理水平下骆驼刺幼苗的清晨水势略高于处理30天,这可能是骆驼刺幼苗对盐环境有一定适应的结果.3个NaCl处理水平下,骆驼刺幼苗从处理30天到50天保持较稳定的生长,其根冠比随处理时间的延长而增大,但增加的幅度不尽一致,150和250mmol·L-1处理水平下的根冠比相比50mmol·L-...     

水、旱稻根系性状与抗旱性相关分析及其QTL定位

以粳型旱稻品种IRAT109和粳型水稻品种越富杂交产生的包含116个DH株系的群体为材料, 构建了一个含165个标记(94个RFLP标记和71个SSR标记)的水稻分子连锁图. 在根管培养条件下, 考查了分蘖期DH群体及其亲本的根数、根基粗、最长根长、根鲜重、根干重、根茎鲜重比及根茎干重比等性状. 在旱田、水田条件下考查了DH群体的单株产量, 计算抗旱系数(旱田单株产量/水田单株产量). 相关分析结果表明, 根基粗、最长根长与抗旱系数呈显著正相关, 根数与抗旱系数呈极显著负相关. 抗旱性强的材料在根系性状上主要表现为根粗较粗、根系较长和根数较少等特点. 利用QTLMAPPER version1.0定位了控制根系性状的QTL, 并进行了QTL与环境互作分析. 共检测到控制7个根系性状的18个加性QTL和18对上位性QTL. 发现了一些贡献率较高、无环境互作的QTL. 控制最长根长的1对上位性QTL mrl3和mrl8对表型变异的贡献(简称贡献率)为21.51%, 控制根基粗的1对上位性QTL brt3和brt11a贡献率为13.03%, 控制根鲜重和根干重的1个加性和1对上位性QTL贡献率分别为13.50%和25.64%. 共检测到9个加性QTL和2对上位性QTL存在环境互作. 其中根基粗、最长根长没检测到环境互作QTL. 此外, 根据QTL的贡献率大小、与环境互作大小和与抗旱系数的连锁关系等, 分析了一些重要QTL应用于稻作抗旱分子育种的可行性.     

基于图像重建的根系三维构型定量分析及其在大豆磷吸收研究中的应用

植物根系三维构型的定量描述和分析是研究植物根系生长及对养分吸收利用等营养功能的重要手段之一, 但迄今尚无定量测定三维根构型参数的有效方法. 本研究通过数码摄像机旋转拍摄物体获得根系多视角二维图像, 并根据根系基本结构特征, 创建了适合根系等线状物体三维图像的快速重建算法, 重建了植物根系图像, 获得根系三维构型的数字化模型及其骨架. 以此模型和骨架为基础, 获得直径大于0.3 mm大豆根系的主根长、总根长、平均基根角度、根宽深比、介质不同层次根长分布率以及根系在生长介质中不同三维区域的分布率等三维根构型参数, 并分析了这些参数与大豆生物量和磷吸收量等生长指标之间的相关关系. 本研究可以为研究植物根系生长及其营养功能提供一种新方法.     

水分条件对塔里木沙漠公路防护林植物幼苗生长及生物量分配的影响

设计了35kg·(株·次)-1(对照)、24.5kg(株·次)-1(处理1)和14kg·(株·次)-1(处理2)3种不同的灌溉量,对塔里木沙漠公路防护林植物梭梭(Haloxylon ammodendron)和多枝柽柳(Tamarix ramosissima)幼苗生长及生物量分配的影响开展了实验研究.结果表明:(1)随水分的减少,两植物幼苗主根垂直深度均呈增加趋势,且梭梭在处理2条件下主根垂直深度显著大于对照组,表明在塔克拉玛干沙漠腹地,两种植物幼苗通过根系的伸长生长来适应水分减少,(2)处理1和处理2地下生物量均比对照组有所增加,梭梭幼苗在处理2条件下增加了37.03%,而在处理1条件下只增加了14.51%;多枝柽柳在处理1条件下增加了68.19%,而在处理2条件下只增加了25.78%.表明梭梭幼苗对处理2具有更好的适应性,而多枝柽柳幼苗对处理1具有更好的适应性,(3)与对照组相比,两种植物幼苗在处理1和处理2条件下的细根生物量均有所增加.方差分析表明:两植物种在处理2条件下深层细根生物量显著大于对照组和处理1,这有利于植物幼苗对深层土壤水分的有效吸收,(4)根冠比因物种和水分条件而异,塔克拉玛干沙漠腹地梭梭...     

氙灯和微波硫灯影响小麦拔节和分蘖的比较研究

为了探索微波硫灯作为农用光源的应用前景，以小麦（扬麦158）为材料，研究了硫灯和氙灯对分蘖、拔节以及分蘖拔节期间光合速率的影响。结果表明，两种光源下小麦拔节或拔节前期叶片的光合特性几乎没有差异。氙灯使小麦植株拔节明显提前，并降低分蘖数、单株总叶片数，缩短叶长和叶宽，抑制根系生长。与氙灯相比，硫灯使小麦的抽穗期和成熟期明显接近正常生长状况，单株穗数、单穗长度、单穗粒数、单穗重和单株麦粒重等显著高于用氙灯处理的小麦，使单株小麦产量显著增加。氙灯的大量红外辐射可能是造成两种光源下小麦拔节和分蘖出现明显差异的主要原因。硫灯处理的小麦生长发育更接近自然生长情况。     

大气CO2浓度倍增对植物根系表面积和泡囊-丛枝菌根侵染活力和强度的影响

以小麦、大豆和玉米幼苗为材料，应用最新的根研究方法，首次检测了大气ＣＯ２浓度倍增对根系表面积和泡囊－丛枝菌根（ＶＡＭ）真菌的侵染强度和活力的影响，结果表明倍增ＣＯ２显著增加根系表面积，并显著提高ＶＡＭ真菌的侵染强度和活力，但这些响应在物种之间存在很大差异。根的这些牧场 生可能影响未来全球气候变化时植物群落的演替。     

基于隐性核雄性不育系的杂交小麦制种技术研究进展、问题与展望

小麦作为人类最重要的粮食作物之一,面临大幅提高产量以满足人口持续膨胀的挑战,而杂交小麦被认为是提高小麦产量的首选途径.作为自花授粉作物,小麦杂交种的生产应用需要稳定的雄性不育母本和高效经济的杂交育种体系.相比其他雄性不育材料,小麦隐性细胞核雄性不育具有不育性稳定、恢复源广泛等优点,是建立杂交育种体系理想的母本材料.本文综述了近年来小麦隐性细胞核雄性不育突变体的研究进展,包括正向遗传学的基因克隆和通过基因编辑技术获得的多重突变体.本文详述了国内外通过染色体操作建立的小麦杂交育种体系,分析了各体系的优缺点及改进措施,以及利用分子设计育种建立的小麦第三代杂交育种体系的研究进展,并讨论了提高小麦杂种优势、降低杂交种生产成本和播种量的必要性与相应解决方案.     

模拟酸雨对小麦生长和形态的影响

通过模拟试验研究不同PH值的酸雨对小麦生长的影响,说明小麦遭受酸雨特别是高酸度酸雨后,小麦叶片可见明显伤害,酸雨使小麦叶片出现可见伤害(斑)的阈值是PH=3.0;对小麦株高、叶面积、含水量有一定的负作用;酸雨对小麦的胁迫效应随酸雨的氢离子浓度增大而显著,且与酸雨处理次数和处理量相关。旨在为山西省二氧化硫实施控制和小麦丰产优质种植提供依据。     

关于诱导无根瘤植物结根瘤的研究——化学因子2,4-D诱导根瘤菌在小麦上结根瘤

本文发现在灭菌的无氮培养液中,无菌培养通过或不通过春化阶段的无菌小麦幼苗,接种大豆根瘤菌,加入终浓度为1ppm的灭菌的2,4-D,于25～30℃下,在阳光照射的无菌箱内,用500ml的三角瓶培养,结果大豆根瘤菌能侵入小麦幼根结根瘤。在小麦根瘤的石蜡切片上和由瘤内分离出的菌体涂片上进行的荧光抗体试验和用接种的根瘤菌的抗血清与由瘤内分离的菌进行的玻片凝集反应及大豆根瘤菌鉴别的微生物学方法,都证明瘤内的菌为接种的大豆根瘤菌。试验组结瘤小麦的长势比对照组好,经低温处理者能抽穗、开花、结籽;而各对照组则在苗期枯萎。上述试验多年来以不同方法重复十多次以上,每次都能结根瘤。但固氮的问题尚需取得小麦整株干重的统计学数据和进行~(15)N_2示踪,进一步进行研究、确定。     

一个水稻铁转运基因(OsFRDL1)参与缺氧诱导根系铁膜形成的调节过程

根表铁膜是水稻重要的养分库和抵抗环境胁迫的天然屏障.然而根表铁膜形成的分子机制并不清楚.本文以日本晴野生型对照及Osfrdl1突变体为材料,研究了OsFRDL1基因在水稻根表铁膜形成中的作用.结果发现,低磷(0.02 mmol L-1)是水稻根表铁膜形成的重要条件.当处理溶液pH为5.0~6.0,FeSO4浓度为30~50μmol L-1时,根表铁膜含量最大.与通气处理相比,缺氧处理降低水稻根表铁膜含量;且缺氧处理时,Osfrdl1突变体根表铁膜含量低于野生型.实时定量PCR结果表明,缺氧处理显著增加OsFRDL1基因在根系表达,且根系基部的表达强度高于根尖.OsFRDL1::GUS染色结果表明,OsFRDL1::GUS报告基因主要在根系表皮细胞和维管束细胞表达;缺氧处理增加了报告基因在上述位置的表达.缺氧处理时,野生型比Osfrdl突变体根系具有较高的过氧化物酶活性.上述结果表明,缺氧处理诱导OsFRDL1基因的高量表达,使野生型与突变体相比,过氧化物酶活性维持较高的水平,从而使其铁膜生成量高于突变体.     

粮食作物产量对气候变暖的响应

玉米、小麦和水稻是主要粮食作物,总收获面积和总产量分别占全球禾谷类作物的79%和90%.气候变暖导致主要粮食作物减产.玉米对气候变暖的敏感性高于小麦,温度升高1℃导致全球玉米减产3%~12%,小麦减产3%~9%;温度升高有利于中、高纬度地区水稻生产,但导致低纬度地区水稻减产.作物产量对气候变暖的响应呈非线性,当温度高于作物生长的适宜温度时,产量对气候变暖的敏感性随温度升高的幅度进一步增强.热带地区作物产量对气候变暖的敏感性高于温带地区;雨养农业区作物产量对气候变暖的敏感性高于灌溉农业区,灌溉可有效降低高温对作物产量的负面影响.大气CO_2浓度升高促进作物生长,CO_2施肥效应能在一定程度上补偿由于气候变暖导致的粮食作物减产.气候变暖导致粮食作物减产以及CO_2浓度升高促进作物生长已有共识,但对气候变暖下CO_2施肥效应的认知存在极大的不足,其主要原因是自然状态下CO_2浓度升高和增温对作物生长的交互作用的实验研究太少.未来研究重点应拓展FACE(free-air CO_2 enrichment)条件下的增温实验,通过不同CO_2浓度梯度下的增温实验,结合其他因子(水分、氮素等)的调控,精细量化不同条件下的CO_2施肥效应,并据此发展和完善作物模型,进而客观评估未来气候变暖情景下CO_2的施肥效应及其对作物减产的补偿作用.     

亚洲栽培稻与宽叶野生稻种间杂种的获得及其原位杂交分析

将亚洲栽培稻(Oryza sativa, 染色体组型为AA)与宽叶野生稻(O. latifolia, 染色体组型为CCDD)进行杂交, 结合胚拯救手段, 获得了这两个种的种间杂交种. 杂种F₁在株高、分蘖力、生长繁茂性等方面表现明显的杂种优势, 穗部性状明显偏向于父本宽叶野生稻的特征, 表现为长芒、小粒、大而外露的紫色柱头极易落粒. 根尖细胞染色体鉴定证明杂种染色体数为2n = 36. 进一步利用基因组原位杂交(genomic in situ hybridization, GISH)和荧光原位杂交(fluorescent in situ hybridization, FISH)技术, 鉴定了杂种F1的染色体组成及其在减数分裂中的配对行为. 结果表明, 杂种染色体的组成为ACD, 在减数分裂中, 绝大部分染色体以单价体形式存在, 很少有配对现象发生, 因而杂种表现完全雄性不育.     

大气二氧化碳升高对水稻生长及同化物分配的影响

水稻（津稻１１８７）生长在开顶式培养室中，其ＣＯ２浓度分别为６５０．３５５μｍｏｌ／ｍｏｌ。在生长前期，高浓度ＣＯ２对水稻分蘖，地上及地下生物量都有显著促进作用，在生长后期对根系的生长促进较大，表现为根茎比增加，ＣＯ２浓度升高影响了同化物的分配，却没有像人们预期的那样增加水稻的产量。     

天然“转基因”使小麦获得赤霉病抗性

小麦赤霉病被称作小麦“癌症”，不仅严重危害小麦的产量和品质，而且会导致脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)等真菌毒素的严重污染，而挖掘应用抗赤霉病基因培育抗病小麦品种是抵御病原菌侵害最有效的方法之一。本研究基于组装的二倍体长穗偃麦草参考基因组、BAC文库等，利用图位克隆技术克隆了一个主效抗小麦赤霉病基因Fhb7。该基因编码一个具有广谱催化作用的谷胱甘肽S-转移酶，通过去环氧化机制对单端孢霉烯族毒素起到解毒作用。令人惊奇的是，在植物界没有发现Fhb7的同源基因，但多个证据表明二倍体长穗偃麦草早期可能与Epichlo?属的内生真菌形成共生体，通过水平基因转移将Epichlo? Fhb7的DNA序列整合到长穗偃麦草基因组中，从而进化出抗镰刀菌属病原菌侵染的功能。Fhb7基因导入小麦后，在不同的遗传背景下，不会造成产量的明显损失，同时对小麦赤霉病和茎基腐病具有广谱抗性，因此在小麦抗病育种中具有广阔的应用前景。     

二乙醚-空气预混火焰的不稳定性分析

利用高速纹影摄像法和球形发展火焰研究了不同初始压力和不同当量比下的二乙醚-空气预混合气层流火焰燃烧特性, 得到了层流燃烧速率、马克斯坦数、胞状结构出现的临界半径等燃烧参数, 分析了火焰前锋面的不稳定性. 研究结果表明: 无拉伸层流燃烧速率随初始压力增加而减小, 随当量比的增加而呈现出先增加后减少的趋势, 无拉伸层流燃烧速率的最大值出现在当量比为1.1处. 马克斯坦数随初始压力和当量比的增加而减小, 反映出初始压力和当量比降低了火焰前锋面的稳定性. 胞状结构出现的临界半径随初始压力的增加而减小.     

甲醇-空气-稀释气预混燃烧的数值分析

基于扩展甲醇氧化机理,数值分析了不同氮气稀释比下的甲醇-空气-稀释气的层流预混燃烧特性和火焰结构特性.获得了甲醇-空气-稀释气的层流燃烧速度、质量燃烧流量、绝热火焰温度、全局活化温度、泽多维奇数和有效路易斯数等燃烧特性参数以及层流预混火焰结构信息.研究表明,扩展甲醇氧化机理适用于计算稀燃和化学计量比附近甲醇-空气-稀释气层流预混火焰特性和燃烧化学反应过程.层流燃烧速度和质量燃烧流量随氮气稀释比的增加而减小,且在混合气较稀时受稀释气的影响更明显.混合气有效路易斯数随稀释比的增加而略有增加,火焰锋面热扩散不稳定性被抑制.热膨胀比随稀释比的增加而降低,火焰厚度随稀释比的增加而增加,稀释气的加入抑制了火焰锋面的流体力学不稳定性.稀释气添加导致的反应物浓度下降和火焰温度下降影响了甲醇燃烧火焰结构,降低了甲醛和NOx浓度.     

纺锤体检验点的功能与染色体不稳定性

细胞生长和个体发育均依赖于母细胞将遗传物质（染色体）精确地分配给两个子细胞。在染色体分离过程中，纺锤体检验点起到了举足轻重的作用。染色体的正确分离是遗传信息稳定性的保证，而异常分离则产生染色体不稳定性，继而直接或间接地导致了一些疾病的发生，如先天愚型综合症和癌症等。动粒及其调控蛋白构成了纺锤体检验点，决定细胞有丝分裂过程中染色体分离的时空可调性。     

甲醇-空气-稀释气预混燃烧的数值分析

基于扩展甲醇氧化机理, 数值分析了不同氮气稀释比下的甲醇-空气-稀释气的层流预混燃烧特性和火焰结构特性. 获得了甲醇-空气-稀释气的层流燃烧速度、质量燃烧流量、绝热火焰温度、全局活化温度、泽多维奇数和有效路易斯数等燃烧特性参数以及层流预混火焰结构信息. 研究表明, 扩展甲醇氧化机理适用于计算稀燃和化学计量比附近甲醇-空气-稀释气层流预混火焰特性和燃烧化学反应过程. 层流燃烧速度和质量燃烧流量随氮气稀释比的增加而减小, 且在混合气较稀时受稀释气的影响更明显. 混合气有效路易斯数随稀释比的增加而略有增加, 火焰锋面热扩散不稳定性被抑制. 热膨胀比随稀释比的增加而降低, 火焰厚度随稀释比的增加而增加, 稀释气的加入抑制了火焰锋面的流体力学不稳定性. 稀释气添加导致的反应物浓度下降和火焰温度下降影响了甲醇燃烧火焰结构, 降低了甲醛和NO_x浓度.