壮苗的形成对提高作物产量具有重要意义。为探索玉米自交系壮苗的形成基础,本试验研究了在玉米自交系幼苗形成过程中,影响种子贮藏物质转化和分配的因素。将3种玉米自交系作为试验材料,探究种子在幼苗建成过程中,种子大小、种子活力、光照时长、温度、沙床含水量和沙床盐浓度等因素对种子贮藏物质转化和分配的影响。研究结果表明,小粒种子的物质利用率比大粒种子高3.69-17.71% 。适当延长光照时间有利于形成壮苗。低温、干旱和盐胁迫等因素在一定程度上降低了种子贮藏物质利用率,提高了根苗比。以上研究结果可用于指导玉米自交系材料苗期的田间管理,对于改良玉米种质,提高种子贮藏物质利用率,形成壮苗有着重要意义。
草甘膦靶标酶是5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS),EPSPS基因的过表达是杂草抗草甘膦的分子机制之一。比较抗型和敏感型牛筋草中EPSPS基因调控序列,发现抗型牛筋草EPSPS基因5’端非翻译区5’-UTR Py-rich stretch元件发生突变,且该突变与提高抗草甘膦牛筋草EPSPS基因转录水平相关。然而,与该元件及整个EPSPS基因启动子序列结合的关键转录因子尚未可知。为进一步探究抗草甘膦牛筋草中EPSPS基因的转录调控机制,本研究利用RNA-seq技术分析了抗草甘膦牛筋草EPSPS过表达相关的基因调控网络,筛选出相关转录因子;通过酵母单杂交技术体外验证相关转录因子与5’-UTR Py-rich stretch元件的结合情况。转录本差异表达分析显示,与草甘膦敏感型(GS)牛筋草相比,抗草甘膦牛筋草在草甘膦处理后有2752个unigenes的表达增加,4025个unigenes的表达减少。其中,鉴定出1373个unigenes与EPSPS基因共表达。GO和KEGG通路分析表明,上调的unigenes主要富集于叶绿体,并与莽草酸生物合成通路、叶绿素II和过氧化物酶体代谢过程相关。值得注意的是,催化莽草酸转化为莽草酸3-磷酸(S3P, EPSPS的底物)的莽草酸激酶的表达也上调。筛选到8个转录因子可能参与EPSPS表达,其中预测三个转录因子(ARF2, ARF8和BPC6)能与5 ' utr Py-rich元件结合。酵母单杂交实验表明ARF8和BPC6能与野生型5’-UTR Py-rich stretch元件结合,但不再能与其突变体结合。本研究数据表明,与草甘膦敏感型牛筋草相比,抗草甘膦牛筋草中EPSPS的表达转录调控机制发生了显著的变化。首次筛选分析出与EPSPS基因表达调控相关的转录因子,可为进一步研究基于EPSPS过表达的牛筋草抗草甘膦机理提供了新的参考。
油菜(甘蓝型,Brassica napus L)是世界上最重要的油料作物。油菜在种子成熟后期快速地积累油脂。然而,在种子成熟后期,人们对油菜种子的油脂积累和种皮颜色变化机制却知之甚少。本研究中,我们分析了油菜种子发育后期即开花后25天至70天,种皮、糊粉层和子叶的超微结构特征。研究结果表明,子叶中的叶绿体退化成非光合作用的质体从而导致子叶由绿色转变为黄色。糊粉层中的叶绿体退化成没有包膜的质体残余物,而子叶细胞中的叶绿体则退化成具有完整内膜和外膜的前质体。从开花后40天到70天,在糊粉层和子叶细胞中,叶绿体退化成没有类囊体的质体,油体与质体或蛋白体直接接触互作,细胞内的内质网较少;同时,油菜种子中的叶绿素含量降低并伴随着油脂含量升高。这些结果说明,在油菜种子发育后期,油脂的快速合成不依赖叶绿体光合作用产生的NADPH(主要的还原力),可能是利用氧化磷酸戊糖途径等其他来源的还原力。质体、细胞质或油体中的甘油三酯合成相关的酶可能参与了子叶和糊粉层细胞中甘油三酯的合成。
为筛选大豆香味种质,建立大豆叶片中香味特征化合物2-乙酰基-1-吡咯啉(2-acetyl-l-Pyrroline,2AP)的鉴定方法。本研究通过单因素及三因素四水平(L9 (34)的正交试验,以峰形、总峰面积及检测样品时间为考察指标,建立了利用气质联用仪(GC-MS)快速检测香味的方法,明确了仪器运行最佳参数包括:柱温70℃,进样口温度180℃,以及样品最优萃取时间条件(酒精含量1ml、NaCl含量0.1g,超声时间10min,萃取时间为1h)。该检测方法重复性好、简单快速、样本试剂消耗少,可精准快速测定2AP含量。利用该方法对不同地理来源的101个大豆基因型进行了分析筛选。结果表明, 2-AP平均含量为0.29ppm,变幅为0.094ppm到1.816ppm,遗传多样性指数为0.54。可被划分为3个等级,其中,1级香型大豆有7份,包括中龙608、黑农88、哈13-2958、红面豆、黑农82、黄毛豆、吉育21。本研究建立的方法及筛选的优异种质为大豆香味育种和基因发掘提供了技术和材料支撑。