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为解析紫花苜蓿(Medicago sativa)耐寒性差异的分子机理,筛选响应低温胁迫的关键蛋白及核心代谢通路,以耐寒品种WL343与低温敏感品种甘农4号(Gannong No.4,以下简称GN)为材料,进行4℃低温胁迫24 h,利用蛋白质组学技术进行对比分析.低温胁迫下,WL343与GN各鉴定到506个差异表达蛋白.WL343上调蛋白富集于组蛋白、β-淀粉酶活性、葡萄糖代谢过程等;GN上调蛋白富集于叶绿体、细胞质、核糖体等.WL343差异蛋白显著富集于硫代谢、糖酵解/糖异生及淀粉与蔗糖代谢通路;GN差异蛋白显著富集于卟啉代谢、酪氨酸代谢及淀粉与蔗糖代谢通路.蛋白质互作网络(PPI)互作网络分析表明,WL343中NADH-泛醌氧化还原酶链3、30S核糖体蛋白S13为核心蛋白;GN中RuBisCO大亚基结合蛋白、30S核糖体蛋白S1为核心蛋白.共筛选出16个候选耐寒核心蛋白,包括蔗糖磷酸酶、β-淀粉酶、谷胱甘肽转移酶等,主要涉及淀粉代谢、活性氧清除及细胞壁修饰.本研究从蛋白质组层面揭示了紫花苜蓿的耐寒分子机制,为其耐寒性遗传改良提供了关键蛋白靶标.
紫花苜蓿低温胁迫蛋白组学差异表达蛋白
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为获得高丹草苗期耐盐最适盐浓度和高耐盐种质材料,建立耐盐性预测回归方程,该试验采用0、50、100、150、200、250 mmol/L NaCl浓度对5种高丹草品种(系)进行盐胁迫处理,筛选最适盐浓度;再以此盐浓度对30个高丹草品种进行盐胁迫处理,测定发芽率、发芽势、活力指数、根长、根冠比等11个农艺性状指标的相对值,结合相关性分析、主成分分析、聚类分析、分段线性回归及多元线性逐步回归等方法,开展高丹草苗期耐盐性综合评价与关键指标筛选.结果显示:200 mmol/L NaCl为高丹草苗期耐盐性鉴定最适浓度,该浓度下材料变异系数最大(19.1％)且盐害率最接近50％(47.3％),能有效区分不同种质耐盐差异;10号、11号因种质萌发极差被剔除,其余28份种质依据综合耐盐D值可划分为高耐盐、耐盐、中等耐盐、敏盐、高敏盐5个类群,其中ss-14(编号27,D=0.976)和6号(编号11,D=0.965)为高耐盐种质;11个指标与综合D值均呈分段线性相关,相对活力指数对盐胁迫最敏感,相对根冠比最不敏感;通过多元线性逐步回归构建的耐盐性最优预测方程为F=1.668RRDW+1.052RVI—0.564可预测高丹草的耐盐性,根干重、活力指数为评价高丹草耐盐性的关键指标.该研究筛选的高耐盐种质可为高丹草耐盐育种提供优质亲本,建立的评价方法与预测方程可为高丹草耐盐种质快速筛选提供技术支撑,对盐碱地饲草高效生产与利用提供重要实践意义.
高丹草苗期耐盐性评价耐盐种质关键指标
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在规模化、集约化牛羊养殖产业快速发展的背景下,饲料品质是决定牛羊生长发育、繁殖性能与产品品质的核心因素,优质牧草富含粗蛋白、粗纤维、维生素及矿物质等多种营养物质,适配牛羊反刍生理特性,能够有效改善牛羊机体代谢水平.本文以牛羊养殖生产性能提升为核心,探究优质牧草饲喂对牛羊增重、泌乳、繁殖及抗病能力的具体影响,结合养殖生产实际问题,从牧草品种筛选、饲喂配比、加工储存、精细化饲喂管理 4 个维度,制定科学可行的牧草饲喂优化策略.研究结果表明,科学配比的优质牧草饲喂模式,可显著提升牛羊日增重、泌乳量,降低养殖病害发生率,助力牛羊养殖产业提质增效、绿色可持续发展,可为规模化牛羊养殖场饲喂管理提供实践参考.
优质牧草牛羊养殖生产性能饲喂管理养殖效益
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为解决草坪管理中高耗水与养分流失难题,以多年生黑麦草(Lolium perenne)为材料,采用盆栽试验,设置单一保水剂、膨润土复合保水剂和磷矿粉复合保水剂等处理,测定成坪速度、土壤含水量、养分淋失量、生物量及坪观质量,评价不同复合保水剂对草坪抗旱保肥性能的影响.结果表明,成坪阶段,保水剂处理显著提高7.5 cm土层土壤含水量(P<0.05),加快成坪速度.淋溶条件下,膨润土复合保水剂(SAP+B20)显著降低全氮、全磷和全钾的淋失量(P<0.05),土壤速效钾和速效氮含量最高,保肥能力最优.干旱胁迫下,磷矿粉复合保水剂(SAP+P20)在7.5 cm和20 cm土层均保持最高含水量(P<0.05),其地上、地下生物量鲜重及坪观质量综合评分最高;SAP+B20地上部生物量干重最大.因此,复合保水剂具有协同增效作用:淋溶环境下SAP+B20能减少养分流失;干旱胁迫条件下SAP+P20可增强土壤持水、促进草坪生长并提升坪观质量.
黑麦草复合保水剂淋溶干旱胁迫抗旱保肥
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为高效创制杂交狼尾草(Pennisetum glaucum×P.purpureum)耐寒新种质,本研究以'邦得1号'种子为材料,采用不同时间(0,20,30,40 min)常压室温等离子体(Atmospheric room temperature plasma,ARTP)不同浓度(0%,0.4%,0.8%)甲基磺酸乙酯(Ethyl methanesulfonate,EMS)进行复合诱变,筛选耐寒突变体.结果表明:0.4%,0.8%EMS处理均显著降低种子发芽率,其中0.4%EMS处理发芽率降至约为对照的50%;0.8%EMS处理未获得诱变实生苗,0.4%EMS处理株高、叶长、叶宽、茎粗、分蘖均显著低于对照;说明EMS显著抑制杂交狼尾草种子发芽及幼苗生长.在复合诱变中,0.4%EMS与30或40 min ARTP复合处理发芽率显著提高,其中0.4%EMS与30 min ARTP复合处理对实生苗生长表型正向促进的比例较高,说明适宜剂量ARTP可能缓解EMS对其发芽和幼苗生长抑制作用.通过对诱变后代进行苗期低温胁迫、生理指标综合评价、大田自然冷胁迫及高海拔越冬试验等多重筛选,共获得3株耐寒性显著增强的突变体,1株来自20 min ARTP处理,2株0.4%EMS复合30 min ARTP处理.本研究发现浸种1 h+30 min ARTP+0.4%EMS处理8 h为最佳诱变体系,耐寒突变体诱变效率为1.0%;可为杂交狼尾草耐寒种质创新及育种应用提供支撑的具体落脚点.
杂交狼尾草ARTP-EMS复合诱变耐寒性种质创新
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土壤盐渍化是制约我国农业可持续发展的关键非生物胁迫因子.紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是重要的优质豆科牧草,在盐渍化土地的改良与高效利用中具有重要价值.SPL(SQUAMOSA promoter binding protein-like)转录因子在植物生长发育及响应非生物胁迫中发挥着重要调控作用.本试验克隆了紫花苜蓿MsSPL3基因,结合生信分析、表达模式分析以及酵母功能验证,初步探究了 MsSPL3在紫花苜蓿盐胁迫应答中的功能.结果表明,MsSPL3开放阅读框(Open reading frame,ORF)全长420 bp,编码139个氨基酸,具有典型的SBP结构域,属于SPL转录因子家族.其蛋白定位于细胞核,在茎中表达水平最高,花中表达水平最低,受盐碱、脱落酸(Abscisic acid,ABA)及模拟干旱等非生物胁迫显著诱导;过表达MsSPL3能够显著增强酵母对盐胁迫的耐受性.综上,研究结果推测MsSPL3参与了紫花苜蓿对盐胁迫的响应,为后续紫花苜蓿耐盐分子育种提供了理论依据.
紫花苜蓿MsSPL3耐盐功能验证
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白三叶(Trifolium repens L.)是重要的豆科牧草,其种质资源的遗传多样性是育种与利用的基础.本研究选取58份白三叶种质,通过表型性状和简单重复序列(Simple sequence repeats,SSR)分子标记技术对其进行遗传多样性评价.结果显示,供试材料在株高、生物量和茎叶比的表型变异系数较高,而叶部性状变异较小;基于表型性状可将材料聚为 4个类群,且与地理分布具有一定相关性.SSR 标记共获得 371条扩增条带,多态性比率达到92.45%.群体遗传分析表明 58 份种质平均观测等位基因数(Na)为 1.900,有效等位基因数(Ne)为 1.359.UPGMA聚类与STRUCTURE群体结构分析(K=4)均支持将材料分为4个遗传类群.研究表明,白三叶种质资源遗传多样性处于中等水平,表型聚类与地理来源的对应关系更为直接.本研究阐明了58份白三叶种质的遗传多样性及群体结构,为后续种质鉴定和新品种选育奠定理论基础.
白三叶表型性状SSR遗传多样性群体遗传结构
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本研究以燕麦(Avena sativa)为材料,通过模拟干旱胁迫,系统分析了其生理响应与转录组变化.生理结果表明,干旱胁迫导致叶片相对含水量(Relative water content,RWC)显著降低,相对电导率(Relative electrical conduc‑tivity,REC)上升,并诱导了超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)等抗氧化酶活性的动态变化.转录组测序(RNA-Seq)揭示了大量基因的表达变化,其中369个为各胁迫时间点共有差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs),主要富集于植物激素信号转导、丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路和淀粉蔗糖代谢途径.进一步通过加权基因共表达网络分析(Weighted gene co-expression network analysis,WGCNA),筛选出1个与表型性状正相关的核心模块,并从中识别出9个枢纽基因.这些基因主要参与细胞壁强化、渗透保护和代谢调节等过程,在燕麦应对干旱胁迫中发挥核心作用,为深入理解燕麦抗旱分子机制提供了理论基础.
燕麦干旱胁迫转录组WGCNA
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为探究肥料高效利用对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)高产优质的影响,推动饲草生产提质增效,本试验在内蒙古土默特平原,采用2因素3水平试验方法,分别设置60 kg·hm-2(N1)、90 kg·hm-2(N2)和120 kg·hm-2(N3)的氮肥水平,40 kg·hm-2(P1)、80 kg·hm-2(P2)和120 kg·hm-2(P3)的磷肥水平,检测不同水平氮磷施用对紫花苜蓿生产性能和干草饲用价值的影响.结果显示:不同氮、磷水平配施对苜蓿产量及饲用品质相关指标存在不同程度的促进作用,与对照(不施肥)相比,株高、茎粗、干草产量的增幅分别为2.88%~28.74%,4.74%~20.16%,17.63%~24.36%,N2P3处理下饲草产量最高;粗蛋白含量及相对饲喂价值的增幅分别为4.13%~8.78%,4.51%~6.12%.隶属函数综合评价表明,N3P1(120 kg·hm-2氮肥,40 kg·hm-2磷肥)处理下苜蓿品质表现最好,研究结果将为苜蓿高产优质提供理论依据和实践指导.
紫花苜蓿氮肥磷肥产量饲用品质
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羊草(Leymus chinensis(Trin.)Tzvel.)是兼具生态与饲用价值的优质牧草,也是禾本科作物抗逆育种的重要基因资源,但其功能基因组的研究因缺乏高效、稳定的遗传转化体系而受到严重制约.本研究以中科系列羊草幼穗和成熟种子为外植体,系统优化消毒方案、培养基激素配比、农杆菌侵染条件及筛选压,旨在建立快速稳定的遗传转化平台.结果表明,采用硫酸去稃结合次氯酸钙消毒可有效降低污染率并提高外植体存活率;在再生培养基中添加植物磺肽素与硫酸铜显著提升了愈伤组织的胚性维持能力与分化潜能.通过大规模基因型筛选,获得52个优异愈伤系,幼穗和成熟胚的平均分化率分别达到62.19%和40.69%,并从中鉴定出继代10次以上仍保持100%分化率的优良胚性愈伤系"中科1号-95".进一步采用真空-超声辅助侵染结合草铵膦梯度筛选策略,使幼穗和成熟胚来源愈伤组织的平均转化效率分别达到19.12%和11.03%,并将从愈伤诱导至获得转基因苗的周期缩短至70天.该体系的建立有效突破了羊草遗传转化的技术瓶颈.综上,本研究为羊草分子育种和功能基因研究提供了关键技术支撑.
羊草胚性愈伤组织根癌农杆菌遗传转化
