三种类型油菜(Brassica spp.)和野芥菜(B. juncea var.gracilis Tsen et Lee)杂交亲和性及F1的适合度--潜在基因转移的研究

通过人工去雄授粉，采用荧光显微镜观察了3种类型栽培油菜花粉在两地采集的野芥菜柱头上的萌发生长情况，结合杂交后的结实率，探讨了3种类型油菜和野芥菜杂交的亲和性．结果表明，甘蓝型油菜和芥菜型油菜与野芥菜的亲和性都非常高，亲和性指数达10．0以上，而白菜型油菜和野芥菜的亲和性较低，亲和指数小于0．2．子一代的适合度研究结果表明，芥菜型油菜向野芥菜杂交一代的适合度没有降低，而甘蓝型及白菜型和野芥菜杂交一代的适合度明显下降，表现在花粉活力降低，结实率极低．上述结果表明，白菜型油菜和野芥菜的基因转移可能性最小，甘蓝型居中，而芥菜型极易向野芥菜发生基因转移．     

转Osepsps抗草甘膦水稻不同生境适合度及对稻田杂草的影响北大核心CSCD

携带适合度优势基因的转基因作物如果长期存活于栽培系统之外,抗性基因可能转移到野生近缘种并带来生态问题.以转Osepsps基因水稻EP为材料,以非转基因受体"明恢86"为对照,通过田间定位试验,研究半野生生境下转Osepsps基因水稻的营养生长、繁殖能力以及稻田杂草的种类、频度和密度等指标变化,分析转Osepsps基因在半野生生境中的生态适合度以及对稻田杂草群落的影响.连续2年试验的结果显示:在常规栽培和半野生生境下,转基因稻与非转基因稻的株高、分蘖数、单株穗数、单株总粒数、单株实粒重和千粒重等指标没有显著差异;但结实率显著受环境影响,半野生生境下转基因水稻2年结实率为50.33%和17.72%,相比对照的68.82%和30.27%均显著下降(P<0.05);2012年转基因稻单株实粒数为335粒,显著少于非转基因对照的548粒(P<0.05).转基因稻与非转基因稻稻田的杂草种类均为9科9属9种;栽培稻田杂草密度和频度显著低于半野生稻田;相同生境下转基因稻与非转基因稻稻田杂草频度、密度总体上没有差异.本研究表明,与非转基因对照相比,转epsps基因稻生态适合度没有显著提高,在半野生生境下有所下降,其生态风险不高于栽培稻.     

云南粳稻核心种质杂种后代孕穗期耐冷性研究

以236份云南地方粳稻核心种质和云南主栽梗稻Oryza satica品种合系35配制的杂种F5、BC1F4、BC2F3和BC3F2为材料,在昆明自然低温平均17.8℃(冷害)条件下,对亲本及其后代进行孕穗期耐冷性研究.结果表明:①亲本耐冷性状间的相关性明显高于其杂种后代,不同世代间总体趋势为随着回交世代增加其性状间相关性减弱.在亲本及其杂种后代间耐冷指标性状穗颈长、穗下节长、每穗实粒数、每穗秕粒数与结实率均呈较高的(≥0.370)极显著(n=236,R0.01=0.181)相关.②株高、穗颈长、穗下节长等耐冷性状在亲本强弱耐冷系统群间的差异明显,表现为亲本耐冷性强的材料秆和穗较长、穗粒数较多,同一性状变异程度减小.但随着回交代数的增加,这些性状的平均值逐渐趋同于轮回亲本,差异减小.③穗颈长、穗下节长、每穗实粒数、每穗秕粒数与结实率在5个稻作区间的变化规律呈现一致性,亲本和F5的差异较大,而BC2F4、BC2F3和BC3F2的差异较小,且趋同于轮回亲本.通过连续回交,在BC3F1即可获得耐冷性状表现良好的材料.     

基于相关系数分析油菜若干性状与产量关系

油菜的十大性状与产量的相关分析,若按与产量相关系数大小排列,则依次为主茎总叶数>根茎粗>株高>一次有效分枝数>主茎绿叶数>二次有效分枝数>单株角果数>每角粒数>千粒重,前8个性状与产量均达到显者正相关,每角粒数与产量的相关不显著,而千粒重与产量呈负相关.表3,参4.     

转基因不结球白菜实验地中外源基因流动及在不向作物中的自然渗入

首次报道了转基因不结球白菜实验地中 ,以除草剂抗性基因bar为标记基因的外源基因流动以及在芸薹属不同栽培作物中的基因渗入情况 .结果表明 ,外源基因能随花粉的散布流动 ,距离转基因花粉源越远 ,流动频率越低 .距离转基因白菜 0～ 3m处为花粉的主要流动区域 ,其频率占总流动率的 5 0 %左右 .2 0m隔离带后基因的流动频率仅为10m隔离带后的 1/2 0 .自然条件下 ,白菜中的外源基因在芸薹属同基因组作物中具有较高的渗入频率 ;在基因组具部分同源性的甘蓝型油菜中具一定的渗入频率 ;不能渗入甘蓝基因组中 .基因的渗入频率与作物间的亲缘性、隔离距离等多因素相关 .探讨了基因流动频率与基因渗入频率的差异 ,提出在有显性标记基因及花粉的供体、受体完全亲合的情况下 ,可以用基因的渗入频率来反应田间的基因流动情况 .图 4表 4参 12     

BnGID1基因过量表达对甘蓝型油菜矮化突变体NDF-1株高的恢复

在正常株高油菜中克隆了与拟南芥矮化突变相关基因AtGID1同源的BnGID1基因全长cDNA目的片段,将其正向插入表达载体pFGC5941上的CaMV35S启动子下游,构成该基因过量表达载体pFGC5941-BnGID1.经根癌农杆菌介导,导入甘蓝型油菜矮化突变体NDF-1基因组,通过PCR及半定量RT-PCR检测,确定得到抗性转基因植株23株.移至大田生长,观察结果显示,转基因植株明显高于对照矮化突变体NDF-1,平均高出49.05cm.结果表明,BnGID1基因过量表达能够使甘蓝型油菜矮化突变体NDF-1株高得到较大程度的恢复.图7表2参16     

铯对油菜萌发代谢生物学效应初探

研究了油菜(Brassica napus)的萌发特性及幼苗生长对不同质量浓度(80、160、320、640、960 mg.L-1)氯化铯(CsCl)处理的效应。结果显示:ρ(CsCl)为80～960 mg.L-1时,其对油菜发芽率、发芽势、发芽指数的影响差异不显著,但对油菜幼苗根、芽生长具有低促高抑的双重作用,且根的生长比芽对CsCl更为敏感。随着ρ(CsCl)逐渐增加,油菜幼苗脯氨酸和蛋白质含量增加,脱氢酶(DH)活性和过氧化物酶(POD)活性则明显下降,表明较高ρ(CsCl)处理可能造成油菜幼苗一定程度的胁迫,其脯氨酸含量增加可能主要是由于脯氨酸合成加强所致。     

转bar及NIa基因白菜的田间生物学及经济性状调查

对转入除草剂抗性基因bar及来自病毒TuMV的／VIa基因的不结球白菜纯合株系二代进行了田问生物学性状调查,结果表明，转基因白菜的植物学性状与其未转基因对照材料相比，无明显差别；但在涉及其生存竞争力的一些生物学性状，如发芽势、花粉活力、种子库存力等方面，比对照材料弱，其经济性状也比对照稍差．获得的转基因性状——除草剂抗性，能稳定遗传，并在田间很好表达；NIa基因介导的TuMV抗性在露地开放栽培条件下，不能很好表达，转基因株染病较重．对产生以上现象的原因进行了分析讨论．图3表5参16     

土壤中三种盐对油菜富集镉的影响

为了利用被镉污染的盐土,通过实验分析镉污染盐土中三种盐对油菜（Brassica napus）富集镉影响的差异性,探明不同类型镉污染盐土上种植油菜的植物修复效果。以镉超累积植物油菜为研究植物,通过温室盆栽土培试验,将油菜在含有不同质量分数盐（wS：0 g·kg^-1,2 g·kg^-1,4 g·kg^-1,6 g·kg^-1）的含镉（wCd：10 mg·kg^-1）土壤中培养60天,研究油菜对镉的生物富集因子、植株内地上部分和根部镉的质量分数变化。选择土壤中三种主要盐的类型,即氯化钠、硫酸钠和碳酸钠作为分析和研究对象。结果表明,含碳酸钠的土壤对油菜吸收镉有抑制作用,含硫酸钠的土壤对油菜吸收镉也有抑制作用,但效果没有碳酸钠的土壤大,含氯化钠的土壤对油菜吸收镉的影响不显著,只是在高质量分数时对油菜吸收镉有一些促进作用。在含不同类型盐的土壤中,不同土壤盐对油菜富集镉的能力也有显著的差异,土壤中氯化钠对油菜根部富集镉的能力没有显著影响,而对油菜地上部分富集镉的能力有一定的促进作用;土壤中的碳酸钠对油菜地上和地下部分富集镉的能力都有显著的抑制作用,不利于油菜对镉的富集。     

不同虫压下转Bt基因水稻与非转基因水稻生态适合度差异

为了解转基因水稻的基因扩散效率和潜在生态风险,以转Bt抗虫水稻Bt63、R1、R2和非转基因常规水稻Ⅱ优838为试材,采用高、低两个不同虫害胁迫水平和转基因与非转基因水稻相间种植方式,通过观察水稻植株营养生长、结实以及对螟虫危害的抗性表现等差异,研究比较了Bt外源基因插入后对水稻植株适合度的影响.结果表明:在低虫害胁迫条件下,转Bt基因水稻在植株分蘖数、生物量鲜重等营养生长指标方面与非转基因对照品系间无明显差异,但株高、穗长、穗重等指标不及对照,且R2和Bt63与对照间差异显著;在高虫害胁迫条件下,3个转Bt基因水稻品系的分蘖数、穗长、穗重等指标明显高于对照.而不同转基因品系株高适合度效应不同,这可能与受体本身的特性相关.3种转基因水稻的单株结实粒数、千粒重与对照在两种虫害胁迫条件下均无显著性差异,Bt基因对受体植株的结实影响不明显.在高虫害胁迫条件下,3种转Bt基因水稻的抗虫能力均显著优于非转基因水稻,表明Bt基因对受体植株的抗虫性影响显著.同时,本研究结果还表明转Bt基因水稻的适合度代价较小,预示了抗虫转基因水稻外源Bt基因在一定环境条件下具有逃逸的可能,但这种风险比较小.     

甘蓝型油菜半胱氨酸蛋白酶cDNA的克隆及组织特异性表达分析

采用SSH (Suppression subtractive hybridization)和Race-PCR (Rapid-amplification of cDNA ends)技术克隆得到来自甘蓝型油菜(Brassica napus L.)矮化突变体'NDF-1'的一个差异表达基因编码区的全长cDNA序列,命名为Bncp5.该基因全长1 224 bp,含有1 080 bp的完整开放阅读框,编码359个氨基酸.该基因编码区与甘蓝中一个与衰老相关的半胱氨酸蛋白酶基因(登录号AF454960)同源性达97%,氨基酸序列同源性达到100%. Bncp5编码的蛋白相对分子质量为39.5×103,等电点为5.57.对其活性位点的分析表明其具备真核生物半胱氨酸蛋白酶的活性中心,且有很高的功能区段保守性,推测为一跨膜蛋白.相对定量PCR的检测结果表明, Bncp5在野生型和矮化突变体的根、茎、子叶和真叶中都有表达,但是表达量存在显著性差异.在野生型高秆油菜中,根的表达量最低,在真叶的表达量最高;在矮化突变体中,根、茎中的表达明显高于野生型,而在子叶和真叶中的表达量与野生型油菜的表达量基本一致.     

3种镉超富集植物毛状根体系对镉胁迫响应的比较

近年来,转基因毛状根组织被越来越多地应用于重金属和有机污染物的植物修复技术研究中,已成为进行污染物毒性响应机制研究的便捷的实验室工具。为了探究龙葵、油菜、芥菜3种镉(cadmium,Cd)超富集植物对Cd毒性胁迫响应的差异,以诱导出的3种植物毛状根为研究材料,从毛状根的生长状态、富集Cd的能力、根组织细胞的凋亡程度和抗氧化酶活性等方面进行了探讨。结果表明:Cd浓度为0~50μmol·L-1时,龙葵、油菜、芥菜毛状根受Cd毒害的影响都不明显;Cd浓度为75~100μmol·L-1时,龙葵、油菜、芥菜毛状根均表现出对Cd胁迫的防御响应。在较高的Cd浓度(100μmol·L-1)下,龙葵毛状根的生物量受Cd毒害的影响最小,芥菜次之,油菜受影响最大;同时龙葵毛状根富集的Cd含量最高(745.0μg·g-1),芥菜次之(681.4μg·g-1),油菜最差(505.2μg·g-1)。龙葵、油菜、芥菜毛状根在Cd胁迫下的细胞凋亡水平均随Cd浓度的升高而升高,当Cd浓度为100μmol·L-1时,龙葵毛状根比油菜和芥菜毛状根的细胞凋亡程度均低。同时3种植物毛状根在不同浓度Cd处理下抗氧化酶活性的变化有一定差异。从上述结果综合来看,龙葵毛状根受Cd毒害的影响最小、富集Cd的能力最好,是进一步开展Cd超富集植物转基因改造研究的较好的实验室载体。     

两种生态下粳稻近等基因系形态性状与糙米元素间的关联性

昆明自然和阿子营冷水下鉴定了亲本及其十和田×NIL回交的BC5F5群体264个材料12个性状及ICP-AES测定了昆明自然下糙米17种矿质元素,并研究了该群体两点12个性状间及其17种矿质元素间的相关,结果表明:(1)阿子营冷水条件下该群体9个形态性状的平均值及其变异系数与昆明常温条件下相近,但穗实粒数、秕粒数及结实率3个耐冷性指标性状的平均值及其变异系数差异较大.(2)冷水条件下十和田 NIL群体形态性状间的相关比常温条件下吏密切,冷水条件下有42对呈显著或极显著相关(-0.823**～0.954**)而常温条件下仅有1 9对呈显著或极显著相关(-0.206**～0.432**).(3)在昆明常温和阿子营冷水下BC5F5群体及其亲本12个形态性状与糙米17种矿质元素组成的408对性状中仅有糙米9种矿质元素(S、Fe、Na、P、Zn、Ca、K、Mg和Mn)与孕穗期耐冷指标性状密切相关.     

偏凸山羊草6M~v染色体在不同四川小麦品种中的传递

利用高抗条锈病的小麦-偏凸山羊草6Mv/6B代换系(Moisson 6Mv/6B)与高感条锈病的四川小麦绵阳26、绵阳93-124和SW3243进行杂交,并用这些品种分别与杂种F1进行正反回交,通过对其F1、F2和BC1的结实率观察、细胞学分析以及条锈病抗性反应鉴定,研究了偏凸山羊草6Mv染色体在不同四川小麦背景中的传递频率,分析了代换染色体6Mv代偿6B的能力.结果显示,当含6Mv染色体的F1植株作母本时,平均回交结实率为83.10%,最高可达95.51%;而含6Mv染色体的F1植株作父本时,平均回交结实率则为48.61%,最低仅为28.47%,暗示6Mv染色体可能对花粉参与受精的能力有一定不利影响,且结实率与小麦基因型相关.在与绵阳26、绵阳93-124和SW3243的所有杂交组合中,6Mv染色体通过雌、雄配子的传递率没有显著差异,但其传递率与小麦品种显著相关.另外,在单体代换植株中6Mv染色体通过自交的传递率也受小麦品种基因型的影响.研究结果为小麦-偏凸山羊草6Mv/6B代换系在小麦育种上的利用提供了理论依据.     

同源四倍体水稻亲本材料的结实研究

研究了2份二倍体水稻和29份同源四倍体水稻(2n=4x=48)亲本(其中4份低代材料、25份高代材料)在2004年和2005年的结实情况.与二倍体对照相比,同源四倍体材料的花粉育性、结实率均不同程度下降,尤其低代材料的花粉育性(59.6%～65.3%)和结实率(26.8%～33.5%)大幅度降低;但经过选择改良,大多数材料的花粉育性和结实率均不同程度提高.F检验表明,同源四倍体不同品种间各性状均差异显著,说明同源四倍体材料具有很大的改良潜力.从1996年到2005年对部分同源四倍体水稻进行了连续选择改良,并对其结实率进行T检验,结果表明经过9a的选择改良,同源四倍体水稻结实率显著提高.本文还对同源四倍体水稻各性状间的相关性进行了分析,结果表明,结实率与花粉育性、穗着粒数、穗实粒数极显著相关,理论产量与花粉育性、有效穗数、穗着粒数、穗实粒数、结实率及千粒重极显著相关.表3图1参18     

盐胁迫对油菜幼苗生长和光合特征的影响

采用盆栽砂培试验,研究了不同浓度(0、50、100、200、300mmol·L-1)NaCl胁迫10和30d对油菜(Brassica napus)幼苗干质量、叶绿素(Chl)含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、细胞间CO2浓度(xi)、蒸腾速率(Rt)、水分利用效率(Ew,u)和气孔限制值(Ls)等的影响.结果表明,在NaCl胁迫下,油菜幼苗植株干质量显著降低,长期高盐胁迫下油菜干质量降低更显著;随NaCl浓度的增加,Chl含量、Chl a/Chl b比值均呈先升高后降低的变化趋势,处理10d,Chl含量、Chl a/Chl b比值在NaCl浓度为200mmol·L-1条件下达最大值,处理30d,在NaCl浓度为100mmol·L-1条件下达最大值.在50～100mmol·L-1NaCl胁迫下,油菜叶片的Pn、xi和Ls所受影响均很小;高盐胁迫下,其Pn、Gs、xi和Rt均显著下降,而Ew,u和Ls则显著上升.相关分析显示,植株干质量与Chl含量、Chl a/Chl b比值间无相关性,与Na+、Cl-含量,Ew,u和Ls间呈显著负相关(P＜0.01),与根冠比,K+、Ca2+含量,K+/Na+、Ca2+/Na+比值,K+与Na+的选择性比率[S(K+,Na+)],Ca2+与Na+的选择性比率[S(Ca2+,Na+)],Pn,Gs,xi和Rt间呈显著正相关(P＜0.01).上述结果表明,200mmol·L-1 NaCl胁迫10和30d、300mmol·L-1 NaCl胁迫10d,油菜幼苗光合抑制主要来自气孔限制,而300mmol·L-1 NaCl胁迫30d,气孔限制和非气孔限制在油菜幼苗光合抑制中均具有重要作用.Na+、Cl-、K+、Ca2+含量,Ew,u,Ls,根冠比,K+/Na+、Ca2+/Na+比值,S(K+,Na+),S(Ca2+,Na+),Pn,Gs,xi和Rt均可作为油菜生长盐适应性的评价指标.     

铜尾矿对油菜生长和生理功能的影响

通过盆栽试验,研究了铜陵铜尾矿对油菜生长和生理功能的影响.结果表明,油菜种子能在铜尾矿上萌发,但发芽率和发芽速率均小于正常土壤.尾矿能降低油菜叶绿素含量,而且对叶绿素a/b比值也有影响.在尾矿胁迫下,油菜叶片的细胞膜透性增加,硝酸还原酶活性降低,抗坏血酸含量下降,表明尾矿对油菜具有毒害作用.与对照相比,尾矿处理油菜根系表现为主根变短,侧根数减少,根系体积明显变小.尾矿能明显抑制油菜幼苗的根和茎叶生物量,降低根冠比.随着油菜的生长发育,尾矿的毒害作用更加明显.尾矿对油菜的影响最终反映在油菜的产量上.铜元素的毒害和尾矿的极端贫瘠是影响油菜生长的2个因素.成熟期油菜各器官铜含量大小依次为根＞茎叶＞籽粒,籽粒中铜含量与土壤和尾矿混合物中有效铜含量在α=0.01水平上显著正相关.     

铅胁迫下La(NO3)3对油菜抗氧化酶的影响

用盆栽实验研究了 1g·kg- 1和 2g·kg- 1铅胁迫下 ,分别以 0 1 ,0 3和 0 5g·l- 1La(NO3 ) 3 溶液浸种 ,然后测定油菜幼苗中超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化氢酶(CAT)的活性和脂质过氧化产物丙二醛 (MDA)的含量 ,以及油菜幼苗生长的情况 .结果表明 ,稀土元素镧可以提高油菜幼苗地上和地下部分超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性 ,并降低丙二醛的含量 ,但是对于油菜幼苗生长的影响并不显著 ,显示镧能够在一定时间内抑制超氧阴离子自由基的产生以抵御铅的胁迫 .     

转Bt-cry1Ac棉花花粉对意大利蜜蜂生长发育的影响

研究了取食转Bt-cry1Ac棉花花粉对意大利蜜蜂的影响,主要包括意大利蜜蜂的生长发育、体内酶活性的变化.结果发现,取食转Bt-cry1Ac基因棉花花粉的意大利蜜蜂与取食非转基因亲本棉花花粉的蜜蜂(CK)相比,4、5、6日龄幼虫体重差异不显著,幼虫及蛹的历期也没有明显差异.取食转Bt-cry1Ac基因棉花花粉的意大利蜜蜂6日龄幼虫体内的谷胱甘肽-S-转移酶、总蛋白酶活力与CK相比,没有显著差异.取食转Bt-cry1Ac基因棉花花粉的意大利蜜蜂幼虫体内的α-乙酸萘酯酶、乙酰胆碱酯酶活力极显著高于CK,强碱性、弱碱性类胰蛋白酶活力极显著低于CK,类胰凝乳蛋白酶活力显著低于CK.另外,采用酶联免疫(ELISA)方法在取食转Bt-cry1Ac基因棉花花粉的蜜蜂6日龄幼虫体内能够检测到Bt杀虫蛋白.表4参12     

phlb基因在普通小麦与簇毛麦杂种F1中的作用

通过CS、CSph1b与Haynaldiavillosa杂交，幼胚拯救，获杂种F1，其结实率分别为6．67％（12／18）、625％（25／400）对杂种F1植株花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体行为观察发现CS×H.villosa杂种F1平均每PMC仅有1．61条染色体形成二价体和三价体，平均构型为2n＝28＝26．391＋0．79Ⅱ＋0．007Ⅲ，平均染色体交叉数为0．84；而CSph1b×H．villosa杂种F1每PMC中有14．43条染色体发生联会，形成二价体和多价体，平均约型为2n＝28＝13．551Ⅰ＋5．95Ⅱ＋0．55Ⅲ＋0．22Ⅳ，为9．72，其中56％以上的PMC具1～4个多价体（三、四价体）表明Ph1b基因强烈诱导了普通小麦与H.villosa间的部分同源染色体配对杂种F1育性极差，自交均不结实.CS×H.villosa杂种F1与CS回交结实率为6．67％（4／60），但CSph1b×H．villosa杂种F1与CS、CSph1b回交极难，结实率仅为0．45％（6／1320）．CSph1b×H．villosa杂种已与普通小麦回交成功，为利用ph1b实现簇毛麦优良基因直接对小麦遗转移奠定了基础．