在高等植物中,茎尖分生组织以规则的间隔(叶序)和时间(叶间期)生成侧生器官。对叶序和叶间期相关突变体分析将加深对植物茎尖结构发育机制的理解。本研究中,扬农啤5号EMS诱变获得一个出叶速率变快、节间数目增多和矮化突变体,命名为mnd8ynp5。利用图位克隆的方法,mnd8基因定位于5H染色体长臂6.7kb的基因组区间。序列分析表明,HORVU5Hr1G118820在第一个外显子953位发生了C到T单核苷酸突变,导致编码蛋白第318位氨基酸由丙氨酸(Ala)变为缬氨酸(Val)。HORVU5Hr1G118820作为MND8基因的候选基因,编码514个氨基酸,包含两个多药和有毒化合物挤压结构域(MATE),与玉米Bige1高度同源,具有通过控制叶片起始速率来调控植物发育的保守功能。现代大麦品种单倍型分析表明,Hap-1是被全世界大麦育种中应用的主要单倍型。总之,mnd8ynp5作为HORVU5Hr1G118820基因的新等位基因,调控了大麦叶间期和矮秆多节表型。
B-box(BBX)基因家族编码的蛋白是由包含锌指结构的转录因子组成,其N端有一个或两个高度保守的B-box基序。BBX蛋白在植物生长发育的各个方面起着至关重要的作用,包括幼苗的光形态发生、避荫、开花时间以及生物和非生物胁迫响应。目前,各国的研究者已经从几种植物中鉴定了BBX的家族成员,然而玉米中的BBX家族成员还知之甚少。通过对玉米BBX家族基因的全基因组鉴定、表达和互作的综合分析,可为了解其功能提供有用信息。本研究共鉴定出36个玉米BBX家族成员,进化分析显示其分布于三个主要分支。在每个主分支中ZmBBXs都具有相似的结构域、基序和基因组结构。基因重复分析表明,玉米BBX蛋白家族的扩张主要是通过片段重复来完成的。利用实时荧光定量PCR技术,本研究分析了ZmBBXs在不同器官组织和不同非生物胁迫条件下的表达。利用生物信息学工具,本研究建立了ZmBBXs蛋白的相互作用网络,并通过双分子荧光互补(BiFC)试验进行了验证。本研究的发现有助于理解ZmBBX家族的复杂性,并为揭示ZmBBX蛋白的生物学功能提供新的线索。
打顶是棉花栽培广泛应用的农艺措施由于其无限生长的习性。在不同的打顶方法中,人工打顶似然费时费力,但在黄河流域应用较为普遍。本研究旨在研究不同打顶处理对棉花发育、产量和品质的影响。本研究为两年(2015-2016)大田实验,设置三种打顶方式:人工打顶(MT),化学打顶(CT)(缩节铵),不打顶(NT)处理。我们发现CT处理的株高、果枝数及上部果枝长度要显著低于NT处理。CT处理的叶绿素含量与NT处理相比无显著差异,在生育后期要高于MT处理。CT处理通过降低赤霉素和脱落酸含量来促进棉株发育,并且抑制了主茎的顶端发育。和MT处理相比,CT处理显著增加了营养器官的生物量。最重要的是,CT和MT处理间的产量和品质并无显著差异。上述结果表明,化学打顶是一种简便、有效的打顶方法,可在我国黄河流域代替人工打顶。
氮素是水稻取得高产的重要因素之一。除高产外,优质已成为当前水稻生产的又一迫切要求。灌浆期是水稻产量和品质形成的关键时期。而氮素对籼稻籽粒灌浆特性的影响及其与稻米品质的关系仍不清楚。通过大田栽培试验,研究了施氮条件下籽粒灌浆的关键特性与稻米研磨品质、外观品质和蒸煮食味品质的变化。结果表明,施氮延长了强、弱势粒灌浆的持续时间。弱势粒的平均灌浆速率(Gmean)和最大灌浆速率(Gmax)与垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量呈正相关关系。弱势粒达到最大灌浆速率的时间(Tmax G)与糙米率、精米率和整精米率呈正相关关系。垩白粒率、垩白度与最高黏度、崩解值呈负相关关系。2016年和2017年两优培九和Y两优2号两个品种均在施氮后出现直链淀粉含量下降,粗蛋白含量增加。相关性分析说明,直链淀粉含量较低的Y两优2号蒸煮食味品质较好,可能是其弱势粒的最大灌浆速率(Gmax)和平均灌浆速率(Gmean)高于两优培九所引起的。施氮后弱势籽粒灌浆时间的延长和达到最大灌浆速率时粒重的增加可以提高中籼稻的碾磨品质、外观品质和蒸煮食味品质。