蔗糖是小麦茎秆可溶性碳水化合物的主要运输形式，对小麦生长发育和籽粒灌浆起关键调控作用，属于典型的数量性状，遗传基础复杂。在全基因组水平上挖掘小麦茎秆蔗糖积累转运显著相关的SNP位点及候选基因，为相关基因克隆和分子标记辅助选择提供理论依据。在不同环境条件下，通过测定117份国内小麦品种开花期、灌浆期和成熟期茎秆蔗糖含量，计算蔗糖花前、花后转运率和对籽粒灌浆的贡献率等7个性状的表型，基于35K SNP芯片基因型分型，采用混合线性模型MLM(Q+K)进行全基因组关联分析(GWAS)及候选基因预测。在不同环境条件下，不同小麦品种茎秆蔗糖积累转运相关性状表型变异广泛，变异系数为9.53%～45.70%,广义遗传力为0.32～0.49。基因分型表明，SNP标记多态性信息含量(PIC)为0.10～0.38,群体结构分析将供试材料分为4个亚群。通过MLM(Q+K)模型检测到146个与茎秆蔗糖积累转运相关性状显著关联的SNP位点，其中3个位点均在2个环境中被检测到。对稳定显著关联的SNP位点上下游各200 kb物理位置范围内进行候选基因挖掘，筛选出13个与蔗糖积累转运相关性状有关的候选基因，其中TraesCS1B02G324100(核苷二磷酸糖转移酶基因)、TraesCS1B02G324200(纤维素合酶基因)、TraesCS1B02G324300(β-1,3-葡聚糖酶基因)与糖代谢相关。

【目的】以甜高粱为原料生产酒精作为替代能源近年来引起人们的广泛关注,本文试图通过检测蔗糖合成的关键酶-蔗糖磷酸合成酶(SPS)在高粱叶片(源)与茎秆(库)中的表达量,了解高粱体内SPS表达与蔗糖积累的关系,进而探讨蔗糖的代谢机理。【方法】以甜高粱和普通高粱为材料,利用Western blot技术对SPS的蛋白质表达进行检测。【结果】在高粱的生长发育过程中,茎秆中蔗糖含量、叶片和茎秆中SPS蛋白质表达量持续上升,灌浆期达到最高,腊熟期略有下降,它们之间的变化趋势基本一致,甜高粱茎秆蔗糖含量与叶片SPS蛋白质的表达相关系数为0.895,与茎秆SPS蛋白质的表达相关系数为0.781;甜高粱和普通高粱...

试验选用了山农12和偃展4110两个小麦品种,研究了小麦灌浆期旗叶磷酸蔗糖合酶(SPS)活性、籽粒蔗糖合酶(SS)活性变化与籽粒淀粉积累。结果表明,旗叶SPS活性在花后14 d内保持较高的水平,籽粒SS活性在灌浆期呈单峰曲线。山农12 SPS、SS的最大与平均酶活性均显著高于偃展4110,而两个酶较高活性持续期品种间无显著差异。用Logistic方程拟合淀粉积累过程表明,淀粉积累量的多寡主要受其平均积累速率、最大积累速率及积累启动时间早晚的影响。而与灌浆前期旗叶SPS活性变化关系不大,即灌浆后期的旗叶SPS活性对淀粉最终积累量的调节作用大于灌浆前期。籽粒淀粉积累速率与灌浆后期旗叶SPS活性和灌...

【目的】通过检测不同甜高粱品种在各个生育时期叶片和茎秆中SAI基因的差异表达量与含糖量,探讨二者之间的相关性,为研究甜高粱糖分积累机制提供理论依据。【方法】高效液相色谱(HPLC)测定甜高粱品种不同生育时期茎秆中的含糖量,qRT-PCR分析叶片和茎秆中SAI基因的表达水平。【结果】拔节期蔗糖含量很低,主要是还原性糖,抽穗和开花期蔗糖含量显著增加,灌浆和成熟期持续增加至最高值,成熟后又有所下降。高糖品种整个生育时期叶片中SAI基因的表达水平高于中糖、低糖和髓干型三类品种,茎秆中SAI基因的表达水平则相反。甜高粱成熟期糖分含量与叶片中SAI基因的表达量呈显著正相关关系,相关系数达0.7239,而与...

【目的】小麦籽粒品质是影响小麦加工品质和营养价值的重要因素。挖掘与小麦籽粒品质性状显著关联的位点及候选基因，为拓宽对小麦品质性状遗传机理的理解和分子标记辅助优质小麦育种提供依据。【方法】通过对来自国内外259份冬小麦品种（系）的蛋白质含量、湿面筋含量、淀粉含量、沉降值和籽粒硬度等5个品质性状进行测定，并结合90K SNP芯片进行全基因组关联分析，将定位到的显著性关联位点进行单倍型分析。【结果】5个性状均符合正态分布且在不同环境间均表现出丰富的变异，沉降值的变异系数最大（20.11%—24.42%）。各性状在基因型、环境、基因型×环境间均呈现出极显著差异（P<0.001），广义遗传力为0.77—0.84。通过全基因组关联分析，共检测到44个与5个性状显著关联（P<0.001）的位点，分布在除1D和3D染色体外的其他19个连锁群。在2个及以上的环境中均稳定存在的位点18个，涉及蛋白质含量（12个）、湿面筋含量（9个）、淀粉含量（11个）、沉降值（12个）和籽粒硬度（7个）等5个性状，能解释遗传变异的4.27%—10.98%。其中13个为多效应位点，与蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值和淀粉含量等性状相关联的多效应位点最多（7个）。位于2B、2D和3A染色体的GENE-0762＿631、IAAV7742和RAC875＿c66845＿466位点同时在2个环境和BLUP值下被检测到，表型贡献率的范围为4.32%—7.07%。通过对多环境下存在且表型贡献率高的多效应位点进行单倍型分析，在5D染色体的D＿GDS7LZN02F4FP5＿176位点发掘到与蛋白质含量、沉降值和淀粉含量等性状显著相关的Hap1、Hap2、Hap3和Hap4等4个不同单倍型，其中，Hap1是高淀粉含量单倍型（P<0.001），而Hap2和Hap3均为高蛋白质含量和沉降值的单倍型（P北部冬麦区>国外品种>长江中下游冬麦区>西南冬麦区。对稳定遗传的位点进行候选基因的挖掘，筛选到10个可能与小麦籽粒品质相关的候选基因。【结论】检测到18个与籽粒品质性状显著关联的稳定位点，鉴定到4个不同单倍型，筛选出10个与籽粒品质相关的候选基因。

【目的】蔗糖合成酶(SUS)是植物进行蔗糖代谢的关键酶之一,控制着植物体内糖分的合成和运输,在植物的生长发育和代谢活动中具有重要作用。【方法】本研究利用玉米基因组数据库平台,以生物信息学手段对玉米SUS基因家族进行成员鉴定和分析。【结果】①玉米SUS家族共有5个成员,它们分别分布在第1.4.9号染色体上。氨基酸大小为802～849 aa,除ZmSUS5为弱碱性以外,其余均表现为弱酸性。②基因二级结构分析显示,该家族蛋白主要结构为a-螺旋,大部分为不稳定蛋白,且具有弱疏水性。③亚细胞定位预测结果显示,ZmSUS蛋白均定位在叶绿体。④进化分析显示ZmSUS可分为3个亚家族(SUSⅠ～SUSⅢ),且位于同一组的成员其氨基酸序列一致性以及内含子/外显子分布模式相似度都很高。⑤基因启动子分析分析显示ZmSUS家族蛋白在玉米的生长发育以及逆境胁迫方面都起着重要的作用。⑥组织表达特异性分析发现,ZmSUS1和ZmSUS2在胚和胚乳中大量表达;ZmSUS5在所有被检测的组织中表达量很低;ZmSUS3及ZmSUS4在被检测的组织中均有较高的表达量。【结论】这些结果表明ZmSUS1和ZmSUS2可能参与了种子的发育过程,ZmSUS3、ZmSUS4可能参与玉米生长发育的多个阶段。本研究为后续对玉米SUS家族基因的功能研究以及对蔗糖代谢调控的应用提供了理论参考。

与 2 10kg/ha施氮量处理相比 ,2 70和 330kg/ha处理明显提高了具 90 0 0kg/ha产量潜力的鲁麦 2 2旗叶和茎蔗糖含量及旗叶蔗糖合成能力。 2 70kg/ha施氮量处理开花前和开花后营养器官中贮存光合产物量 (14 C放射性活度 )明显高于 2 10kg/ha处理 ,但处理间贮存光合产物的输出率无差异 ;开花后 2 0d ,高氮处理植株即时光合产物 (生产后直接输送至籽粒的光合产物 )比例小于低氮处理 ,而临时贮存光合产物 (先贮存于营养器官 ,在灌浆中后期再输出到籽粒的光合产物 )的比例大于低氮处理。提高施氮量促进鲁麦 2 2籽粒中蔗糖含量上升 ,淀粉积累量增大 ...

【目的】研究不同水分协迫处理对不同小麦品种旗叶蔗糖积累及关键酶活性与产量构成的影响。【方法】在盆栽条件下,选用旱地品种长武134、长旱58及水地品种西农9871 3个小麦品种为供试材料,于开花前、后分别给予轻度(LS)、中度(MS)水分胁迫处理,研究其对小麦旗叶净光合速率、蔗糖含量、磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性及产量构成因素的影响。【结果】花前轻度和中度胁迫后,灌浆期复水能在一定时间内使旱地品种长武134和长旱58的旗叶净光合速率、SPS活性均有不同程度的提高,胁迫程度越重,补偿效应越明显。花前轻度胁迫后灌浆期复水可使3个供试小麦品种的收获指数显著提高,长旱58、长武134和西农9871的收获...

【目的】干旱是限制小麦生产最主要的逆境因子之一。挖掘、鉴定优异抗旱新种质、克隆抗旱新基因，以期丰富我国小麦抗旱遗传基础，为小麦抗旱遗传改良提供材料。【方法】以198份从国际干旱地区农业研究中心（ICARDA）引进的抗旱种质为材料，采用PEG-6000模拟干旱方法，通过调查苗期干旱和正常条件下的地上部鲜重、地下部鲜重、生物量和根冠比4个性状，鉴定、评价其抗旱性，结合660K SNP芯片对其抗旱性进行全基因组关联分析，发掘抗旱性相关染色体区间及关联位点，结合干旱胁迫下根等多组织的表达量数据，筛选抗旱性相关基因，最后以强抗旱性品系IR214和干旱敏感品系IR36为材料，利用qRT-PCR方法对候选基因进行验证，并分析关键候选基因的优异单倍型。【结果】干旱胁迫下，小麦的生长发育受到显著抑制，各性状表型均显著低于正常对照，不同小麦品系间也表现出显著差异，4个性状在2种处理下均呈现正态分布，变异系数为0.363—0.760，多样性指数为0.310—0.400；基于加权隶属函数值（D值）综合评价各个品种的抗旱性，发现品系IR214的D值最大，为0.851，其次为IR92、IR213、IR235和IR218等，它们可作为新的优异抗旱种质；在此基础上，通过全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS），共检测到102个与4个性状抗旱系数显著关联的SNP位点，表型变异解释率范围为1.07%—38.70%，其中，与地上部鲜重相关的位点60个、地下部鲜重相关位点1个、生物量相关位点36个以及根冠比相关位点5个；基于基因组注释信息，筛选到31个抗旱相关基因，结合根等不同组织的RNA-seq数据，筛选出4个抗旱候选基因，对差异表达的候选基因进行qRT-PCR验证，鉴定到2个关键抗旱候选基因；最后，分析候选基因的单倍型效应，发现TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点，2种基因型在抗旱性状上具有显著差异，是潜在的功能位点。【结论】共检测到102个与苗期抗旱性显著关联的位点，筛选出TraesCS5B02G053500和TraesCS6A02G048600 2个关键候选基因，TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点是潜在的抗旱性功能位点。

为探究超高淀粉马铃薯品种‘陇薯8号’的淀粉积累特性及调控的关键基因，以露地平播种植的‘陇薯8号’为试材，对盛花期(T_1)至其后15(T_2)、30(T_3)、45(T_4)和60 d(T_5)的块茎进行蔗糖、淀粉含量测定与转录组测序及相关分析。结果表明：在整个取样期内，蔗糖含量在T_1—T_3期显著降低，之后有所回升；总淀粉含量随着发育进程的推进不断增加，其中T_2—T_3为激剧增长期，T_3—T_5增长较缓慢。转录组测序共获得14 634个基因在不同发育时期块茎中的转录表达数据，4个相邻时期比较组T_1 vs T_2、T_2 vs T_3、T_3 vs T_4和T_4 vs T_5的差异表达基因总数分别为1 279、427、184和300个，功能注释和代谢通路分析发现共有24个淀粉与蔗糖代谢途径相关的基因在各时期差异表达，其中只有蔗糖合酶基因Soltu.DM.09G031820和Soltu.DM.07G013370、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因Soltu.DM.01G049590、淀粉合酶基因Soltu.DM.02G027020和糖原磷酸化酶基因Soltu.DM.03G007710在整个取样期都高水平表达，且在T_2和T_5时期的表达量均高于低淀粉品种‘陇薯13号’。结合蔗糖、淀粉含量和基因表达的动态变化规律，推测Soltu.DM.09G031820、Soltu.DM.07G013370、Soltu.DM.01G049590和Soltu.DM.02G027020可能在‘陇薯8号’块茎淀粉的合成和积累中发挥重要的调控作用。

【目的】研究土壤盐分胁迫对甜高粱茎秆中糖分积累及蔗糖代谢相关酶活性的影响,探明盐胁迫条件下甜高粱茎秆的糖分积累特征。【方法】以甜高粱杂交品种"辽甜1号"为研究材料,采用高效液相色谱法和酶学测定方法,对5种不同土壤盐分(分别为对照CK(0.102%)、T1(0.215%)、T2(0.250%)、T3(0.300%)、T4(0.459%),以上为质量分数)胁迫下,甜高粱各生育时期(拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期、成熟期)茎秆中的糖分(葡萄糖、果糖、蔗糖)含量和糖代谢相关酶(蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶

为明确不同品种(系)彩色小麦主要农艺性状的特征及其与籽粒产量的相关关系，筛选出适宜鲁东地区栽培的彩色小麦品种。于2020—2022年2个冬小麦生长季，选用4个紫色小麦品种(系)青研紫麦1号(QYZ-1)、QYZ-2、山农紫麦1号(SNZM1)和农大3753(ND3753),2个蓝色小麦品系20064和20072以及普通白粒小麦品种济麦22(JM22,对照品种)为试验材料，系统研究了不同品种(系)彩色小麦的旗叶SPAD值、叶面积指数、干物质积累与转运、产量及其构成因素等方面的差异，和各农艺性状的稳定性以及产量可持续性。结果表明，各彩色小麦品种产量、千粒质量、开花期叶面积指数、花后SPAD值、开花期干物质积累量、成熟期干物质积累量、花后干物质积累量及收获指数均低于普通白粒小麦品种济麦22。各彩色小麦品种(系)间比较，紫色小麦QYZ-1产量显著高于其他彩色小麦品种(系),单位面积粒数与QYZ-2无显著差异，但其千粒质量显著高于QYZ-2;紫色小麦QYZ-1开花期上三叶叶面积指数显著高于蓝色小麦品系及ND3753,紫色小麦QYZ-1花后旗叶SPAD、成熟期干物质积累量、花后干物质积累量、花前干物质转运量和收获指数均高于其余彩色小麦品种(系);与其他品种(系)比较，JM22和QYZ-1各农艺性状的变异系数(CV)均较小，彩色小麦间比较，QYZ-1的产量均值和产量可持续性指数(SYI)均较高。另外，相关分析表明，产量分别与开花期干物质积累量、成熟期干物质积累量、花后干物质积累量、花前干物质转运量、收获指数、旗叶花后28 d SPAD值、开花期全绿叶叶面积指数和千粒质量呈极显著的正相关关系。综合2 a的结果，表明QYZ-1具有适宜的叶面积指数，并维持了较高的花后旗叶SPAD值，花后旗叶的衰老较慢，开花—成熟时间较长，协同提高了花后干物质积累量和花前干物质转运量、成熟期干物质积累量和收获指数以及单位面积粒数和千粒质量，表现出较高的产量。综上所述，青研紫麦1号产量稳定且可持续性较好，是适宜鲁东地区栽培的彩色小麦品种。

【目的】分离红肉火龙果成熟茎中表达的基因全长序列，为研究参与蔗糖合成和降解等重要代谢途径的候选基因生理功能提供基础。【方法】提取红肉火龙果成熟茎总RNA，采用基于Pacbio Sequel平台的转录组测序进行全长转录组分析。对获得的序列进行功能注释和分类，并与此前基于illumina平台的转录组测序结果进行比较分析。【结果】全长转录组测序共获得30 313条高质量转录本，平均长度为1 829 bp。预测获得编码序列（Coding sequence，CDS）数量为40 255个，长度为297～5 202 bp，平均长度为1 179 bp;共计13 939条转录本在公共数据库被注释，占所有转录本数量的45.98%;在NR数据库中注释的转录本数量占比为45.49%，注释转录本数量较多的物种为甜菜和菠菜，占比分别为50.95%和24.90%。与此前基于illumina平台的转录组测序联合分析，获得若干在成熟茎中表达的蔗糖代谢相关基因的全长序列。【结论】基于全长转录组测序获得的转录本长度显著长于illumina平台的转录组测序，有利于后续分离和研究红肉火龙果成熟茎中重要代谢途径的功能基因全长。

【目的】创制过量表达TaSUT1A的转基因小麦,分析TaSUT1A在转基因小麦中的遗传及其对干旱胁迫的应答反应,选育抗旱的转基因小麦新种质。【方法】采用基因重组技术构建了TaSUT1A表达载体,利用基因枪介导法将该载体转入小麦品种科农199,通过Bialaphos筛选、转化植株基因组DNA PCR验证获得转基因T0植株;利用RT-PCR检测TaSUT1A在转基因T3植株中的表达情况,在此基础上,对3个转基因系的T4转基因植株进行抗旱性鉴定和抗旱相关生理指标分析,验证其抗旱能力。【结果】经PCR检测和RT-PCR验证,获得了转TaSUT1A小麦阳性植株,与非转基因对照相比,20%PEG胁迫处理显...

【目的】植物根系对水分及营养的获取、作物的生长发育和产量的形成至关重要。挖掘小麦苗期根系性状显著关联的SNP位点，预测相关候选基因，为解析小麦根系建成遗传机制及选育具有优良根系构型的小麦品种奠定基础。【方法】以189份小麦品种组成的自然群体为供试材料，调查2种培养条件（霍格兰营养液和去离子水）下培育21 d的苗期根系总长度（TRL）、根系总表面积（TRA）、根系总体积（TRV）、根系平均直径（ARD）及根系干重（RDW）等5个根系性状，试验进行2次重复，同时结合小麦660K SNP芯片的分型结果进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）。此外，通过序列比对、结构域分析和注释信息预测候选基因，并采用竞争性等位基因特异性PCR(kompetitive allele specific PCR,KASP)技术开发根系性状的分子标记。【结果】霍格兰营养液培养条件下的根系性状变异范围较大，根系整体粗短；而去离子水条件下的根系细长、侧根较多。选用贝叶斯信息与连锁不平衡迭代嵌套式模型（BLINK）、压缩式混合线性模型（CMLM）、固定随机循环概率模型（FarmCPU）以及混合线性模型（MLM）4个模型，结合2种培养条件下的根系性状进行全基因关联分析，共检测到95个与小麦苗期根系性状显著关联的QTL位点（P<10-3），其中，有18个QTL在2个条件下同时被检测到，分布在7A、1B、2B、3B、7B、1D、2D及3D染色体，可解释8.68%—14.07%的表型变异。筛选获得的显著性位点中，有4个与前人的研究相近或一致，其余为新发现QTL位点。对共定位的SNP进行单倍型分析，有10个SNP能够将供试材料分为2种单倍型，且单倍型间的根系性状具有显著差异，同时，基于这些SNP开发KASP标记，筛选到与根系总体积及根系干重相关的2个KASP标记（XNR7143和XNR3707）。进一步挖掘共定位SNP位点上下游区间内的基因，筛选到12个可能与根系发育相关的候选基因，其中，TraesCS7A02G160600编码酰基载体蛋白合成酶，参与根系脂肪酸的合成；TraesCS1B02G401800编码突触融合蛋白，对植物重力向性具有重要作用；TraesCS7B02G417900编码醛脱氢酶，参与脱落酸的合成，从而调控作物根系发育。【结论】小麦根系性状在不同基因型间差异显著，在2个条件下同时检测到18个显著QTL位点，开发了2个根系分子标记（XNR7143和XNR3707），并筛选出12个与根系性状相关的候选基因。