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[硕士论文] 王利
设施园艺学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:随着我国设施园艺的迅速发展,土壤次生盐渍化问题越来越普遍,严重制约了我国设施蔬菜产业的发展。黄瓜(Cucumis sativus L.)是重要的蔬菜作物,对盐较敏感。本实验室前期的研究发现黄瓜嫁接到耐盐南瓜(Cucurbita moschata Duch.)砧木上可以提高黄瓜的耐盐性。钙信号在调控植物耐盐中扮演着重要角色,但其在嫁接黄瓜中的作用机理仍未得到揭示。本研究以嫁接黄瓜苗为材料,利用钙通道抑制剂氯化镧(LaCl3)阻断钙信号,研究钙信号在嫁接黄瓜苗耐盐中的生理作用。同时,对南瓜中钙信号通路下游关键耐盐基因CmNHX4进行克隆,利用荧光定量、亚细胞定位、转基因等技术手段,研究其耐盐功能,旨在明晰钙信号在嫁接黄瓜苗耐盐中的作用机制,主要研究结果如下:
  1、以耐盐能力弱的‘津春2’号黄瓜为接穗,耐盐能力强的‘超级拳王’南瓜为砧木,将LaCl3(3mM)预处理4h的嫁接苗进行75mM NaCl胁迫,研究钙信号与嫁接黄瓜苗耐盐性的关系。结果显示,3mM LaCl3预处理4h对嫁接苗的生长发育、SPAD值、光合参数、Na+含量等指标没有显著影响,表明LaCl3对植株无害。NaCl处理3h后,LaCl3预处理的嫁接黄瓜苗叶片气孔导度和蒸腾速率显著下降。盐胁迫下,LaCl3预处理的嫁接苗Na+积累量和叶片中MDA含量都显著高于其他处理。以上结果表明,LaCl3阻断钙信号后,盐胁迫下嫁接黄瓜苗在地上部积累了更多的Na+,盐胁迫加重,证明钙信号与Na+的运输有关,参与嫁接黄瓜苗耐盐性的调控。
  2、以‘津春2号’黄瓜为接穗,‘超级拳王’南瓜为砧木,黄瓜自嫁苗为对照,进一步验证钙信号参与嫁接黄瓜苗耐盐性的调控。75mM NaCl处理120h后,黄瓜自嫁苗(Cs/Cs)盐胁迫伤害严重,植株黄化,SPAD值显著低于未进行盐处理的黄瓜自嫁苗。南瓜砧木嫁接苗(Cs/Cm)盐处理120h后,LaCl3预处理的Cs/Cm植株由于胁迫程度加重,SPAD值略低于未预处理Cs/Cm植株,但是SPAD值仍显著高于未进行盐处理的Cs/Cm植株。盐胁迫下,LaCl3会使Cs/Cm植株地上部叶片中Na+含量增加,但其盐胁迫伤害程度依然比Cs/Cs植株轻,表明钙信号在嫁接耐盐中起到部分作用。
  3、利用生物信息学手段,对中国南瓜NHX基因家族进行鉴定分析。结果表明中国南瓜中有8个NHX成员,依据它们在南瓜染色体上的位置分别从0号染色体到20号染色体进行命名CmNHX1-8,亚细胞定位预测结果发现只有CmNHX2定位在细胞膜上,其他成员都定位在液泡膜上。进化树和保守模体分析证明CmNHX家族与拟南芥NHX家族高度保守,编码蛋白相似性达70%-83%。
  4、以本实验室中国南瓜N15为材料,利用荧光定量技术手段分析CmNHX基因家族在NaCl、ABA、山梨醇、H2O2四种胁迫下的基因表达情况。在根部,CmNHX4、CmNHX5和CmNHX6三个基因在4种胁迫下都有显著的上调表达,盐胁迫下,这3个基因都随着处理时间的延长,表达量逐渐升高,在24h达到最高。CmNHX4和CmNHX6二个基因在4种胁迫下地上部中均上调表达。结合生物信息学分析结果,选择钙信号通路下游基因CmNHX4进行进一步的耐盐功能研究。
  5、从本实验室中国南瓜N15中克隆到CmNHX4基因,利用亚细胞定位、酵母异源表达系统和拟南芥转化对其进行功能分析。结果表明CmNHX4定位在液泡膜上。转入耐盐基因的酵母突变体恢复部分耐盐性,转入南瓜CmNHX4基因的酵母突变体,其耐盐性显著高于转入同源基因黄瓜CsNHX4和拟南芥AtNHX4基因的酵母突变体。转入CmNHX4基因的拟南芥显著提高了耐盐性,200mM NaCl处理3周后,转基因株系与野生型相比Na+含量和Na+/K+比都显著降低。综上可知,CmNHX4基因是一个能将过多的Na+区域化到液泡内,从而提高植物耐盐性的功能基因。
[硕士论文] 周骏杰
生物化学与分子生物学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:类黄酮物质广泛分布于各种植物中,在生物的许多生理活动中起着重要的作用。它也是人类饮食中来源最广含量最丰富的一类多酚化合物,具有抗炎症、抗氧化、抗癌及预防心血管疾病等诸多功效。柑橘类水果中含有丰富的类黄酮化合物,是人类摄入类黄酮的主要膳食来源之一。然而,对于各类柑橘品种不同组织中黄酮类化合物的综合代谢谱与自然多样性的报道还很少。
  本研究基于非靶向代谢组学方法对62份柑橘种质资源建立了类黄酮代谢物数据库,并通过广泛靶向代谢组学方法进行了定量研究。首先,通过非靶向代谢组学方法在柑橘种质各组织混样中检测到7416个代谢信号,主成分分析揭示了黄皮与其他组织的显著差异;在主要栽培的柚子、柠檬、葡萄柚、甜橙以及宽皮柑橘5大类柑橘种质中注释出117种不同修饰类型的类黄酮,包括7种类黄酮苷元,10种C-糖基化类黄酮,10种C-/O-糖基化类黄酮,44种O-糖基化类黄酮,39种多甲氧基化黄酮以及7个新注释的O-糖基化多甲氧基化类黄酮。
  定量结果表明,不同类型的类黄酮在各组织间有不同的积累模式。多甲氧基化类黄酮特异在皮层特别是黄皮层富集;含C-糖修饰的类黄酮表现为在黄皮组织中较其他组织更高的积累;而O-糖基化黄酮则较为均衡的分布于各个组织中;至于黄酮苷元,除木犀草素外,含量都普遍较低。对于不同种类的柑橘,宽皮柑橘中的多甲氧基化类黄酮和氧糖基化多甲氧基化类黄酮含量最高,其次则是甜橙。
  根据类黄酮的种间代谢多样性,聚类分析结果将62个种质清晰地分为5个不同的簇,这与本研究使用的柑橘亚属分类高度吻合。聚类热图显示宽皮柑橘和甜橙的代谢谱表现的极为相似,柠檬和柚子的代谢谱迥异于其它三类品种,而与柚子有高度亲缘关系的葡萄柚却表现出与甜橙更为相似的代谢谱。在邻接树图中,甜橙和宽皮柑橘紧密聚集,与其他3个种类的距离较远,这显示出宽皮柑橘和甜橙具有很密切的遗传关系。同时,葡萄柚也显示与甜橙较近的关系,从代谢角度佐证了其母本是柚,父本是甜橙的假说。
  综上所述,柑橘的各组织中黄皮层具有较显著的类黄酮积累差异,并且类黄酮含量在不同种群中的变异可以做为柑橘种属驯化演变的一个重要参考指标。
[硕士论文] 胡妙
林学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:百日草(Zinnia elegan Jacq.)属于菊科百日草属,是夏秋花卉中优良的一年生草本花卉,具有花期长、花量大、重瓣性强且花色鲜艳绚丽等优点,已广泛应用于国内外的园林绿化。然而,株型矮化的雄性不育两用系较少见,因而很大程度上限制了百日草矮化品种的育种工作。此外,采用分子标记辅助育种技术可以缩短选育周期,提高育种效率,降低育种成本,在一定程度上有助于改变育种工作滞后的现状。本试验一方面对亲本雄性不育两用系的花色和矮化进行了转育,并开展了7×7完全双列杂交试验,探究百日草重要观赏性状的配合力、遗传力及遗传规律;另一方面,利用混合池转录组测序(Bulked segregant RNA-Seq,BSR-Seq)对可育池和不育池的RNA-Seq数据进行差异表达Unigenes分析,并设计和筛选了与育性基因相关的CAPS标记引物。主要研究结果如下:
  1.亲本雄性不育两用系花色及矮化转育(1)雄性不育两用系粉红花色转育结果表明:经过杂交转育和3代选育获得可育株全为粉红色,株高矮化基本稳定(总37株仅1株大于30cm),育性1∶1分离稳定的雄性不育两用系(FMah001AB)。(2)深红色中株雄性不育两用系花色矮化双重转育结果表明:经过杂交转育和1代选育获得76.9%的单株株高小于30cm,52.9%的可育株为红色,育性1∶1分离稳定的雄性不育两用系(AMS5001AB)。
  2.7×7完全双列杂交优势育种(1)杂种优势分析,重要观赏性状中花头数、分枝数和纵切舌状花轮数具有较强的正向杂种优势,株高未表现出超亲优势,可见百日草具有培育出花朵和分枝繁多、重瓣性强、株高矮化品种的潜力。(2)配合力分析,百日草一般配合力和特殊配合力对杂交后代的作用是相互独立的,但两者与杂交组合重要观赏性状的平均表现具有一定的相关性。另外,特殊配合力与超亲优势、中亲优势间呈极显著正相关关系。(3)遗传力分析,重要观赏性状中株高、花径、花梗长和舌状花轮数的遗传主要受基因的加性效应控制,遗传传递能力强,适合进行早世代选择;花头数、分枝数和株幅的遗传主要受基因的非加性效应控制,表型易受环境影响,遗传不稳定,适合采用杂交优势育种。(4)亲本和杂交组合应用价值评估,亲本材料J18是优良的切花亲本,A5F是优良的盆花亲本;杂交组合中J18×A5M(株高30.0em、花径10.5cm)是优良的大花盆花,A5F×Mah001B(株高28.7cm、盛花期花头数11-12)是优良的多花盆花,A1GH×J18(株高75.1cm、花径11.1cm)是优良的大花切花,S5×A1GH(株高79.7cm、盛花期花头数11-13)优良的多花切花。
  3.质量性状遗传规律分析(1)花色遗传规律,存在质量性状遗传规律,粉红色相对橙黄色为显性,玫红色相对橙黄色、粉红色和红色为显性;同时粉红色与橙黄色、深红色与橙黄色呈数量性状遗传规律,且粉红色与红色和橙黄色以及玫红色与橙黄色、粉红色和红色存在加性效应。(2)育性遗传规律,雄性不育受一对隐性核基因控制,可育(Msms):不育(msms)为1∶1。(3)瓣型遗传规律,丝瓣相对平瓣和管瓣为显性,平瓣相对管瓣为显性。
  4.百日草雄性育性BSR-Seq初步分析分析混合池转录组测序数据结果显示可育池和不育池有283条差异表达Unigenes,其中48条(16.96%)Unigenes获得显著GO富集,富集结果表明它们主要参与了次生代谢物质、苯基丙酸类物质和花粉壁组装的生物过程。另外,根据两池间SNP位点频率差异随机设计了40对CAPS标记引物,其中4对在可育池和不育池间存在多态性。
[硕士论文] 朱宗瑛
植物营养学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:本文以栽培面积较大的2个柑橘品种(纽荷尔脐橙(Citrus sinensis Osbeck)和温州蜜柑(Citrus unshiu Marc.))为试验材料,在降水量大于1000mm的宜昌市和郴州市开展田间试验,设置不同氯水平处理,研究含氯肥料施用对柑橘产量、品质、矿质养分吸收及土壤氯离子残留的影响。主要研究结果如下:
  (1)含氯肥料的施用均有提高柑橘产量的趋势。完全氯化钾处理(T3)产量较硫酸钾处理(T1)有增加趋势,纽荷尔脐橙和温州蜜柑T3处理产量较T1分别提高22.3%和21.1%;在完全氯化钾基础上补施氯化钙,纽荷尔脐橙产量较T1有增加趋势,温州蜜柑产量有显著提高。
  (2)施用含氯肥料对纽荷尔脐橙和温州蜜柑果实可溶性固形物、维生素C、出汁率和单果重指标有改善作用,对果皮厚度、单果重、纵经、横径、果皮色差值指标影响较小。完全氯化钾处理(T3)果实可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、维生素C、出汁率和纵横比指标均优于硫酸钾处理(T1),其中2017年纽荷尔脐橙和温州蜜柑氯化钾处理(T3)维生素C含量较硫酸钾处理(T1)分别提高11.38%和9.51%,温州蜜柑可溶性固形物显著提高了13.94%。
  (3)含氯肥料的施用可显著提高纽荷尔脐橙和温州蜜柑叶片氯离子含量,对果肉和果皮氯离子含量影响较小。叶片氯离子含量与施氯水平呈现极显著相关,连续两年施用含氯肥料,温州蜜柑和纽荷尔脐橙叶片氯离子含量仍处于缺乏水平(0.2%)。根据叶片氯离子含量增加速度,用氯化钾代替硫酸钾在柑橘整个经济寿命期叶片氯离子含量不会达到毒害水平(0.7%)。
  (4)受降水、施肥等因素的影响,土壤中氯离子处在动态变化中。施用含氯肥料在一定时间内(6月和9月)可显著提高土壤氯离子含量,随柑橘的吸收和降水量的增加,施肥对土壤氯离子的影响越来越小,在柑橘生长周期的末期(12月)土壤氯离子含量整体下降到较低水平。随土壤剖面的加深,各处理土壤氯离子含量整体呈增加趋势,这是土壤中氯离子随水向下层土壤迁移的缘故。施用含氯肥料会增加氯在土壤中的残留量,但残留量不会随施肥年数的增加而增加,在本试验设置的施氯水平范围内,可连续施用含氯肥料。
  (5)含氯肥料的施用可以显著提高纽荷尔脐橙和温州蜜柑叶片氮含量,对果肉、果皮氮磷钾及叶片磷钾含量影响较小。氯化钾逐步代替硫酸钾,纽荷尔脐橙和温州蜜柑果肉和果皮钙含量呈增加趋势,补施氯化钙处理果肉果皮钙含量均显著高于硫酸钾处理(2017年)。各处理温州蜜柑叶片钙随施氯水平的增加而增加,纽荷尔脐橙叶片钙含量呈先下降后上升的规律,这有可能是氯促进纽荷尔脐橙叶片中钙向果实中的转移。
  综上所述,在试验设置的施氯水平范围内,施用含氯肥料对纽荷尔脐橙和温州蜜柑有提高产量、改善品质的作用;会提高叶片氮和钙含量,及果肉果皮钙含量,会造成叶片和土壤氯离子含量增加,但含量低于柑橘遭受氯毒害的临界水平。因此可以在温州蜜柑和纽荷尔脐橙上施用含氯肥料。
[硕士论文] 周欣
生理学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:长江流域冬油菜产区是渍害频发的地区。胚根伸长期是油菜种子萌发出苗对渍水的敏感期。随着轻简化生产技术的发展和直播油菜面积的迅速扩大,在播种后如遭遇渍水将造成难以挽救的损失。研究油菜胚根伸长期耐渍性调控技术和机理,对于指导油菜抗渍栽培生产具有重要意义。本研究在人工控制条件下,以出苗期对渍水反应不同的甘蓝型油菜品种沣油737(敏感)和华杂62(耐性较强)种子为材料,应用不同浓度的乙烯合成抑制剂(AOA)和乙烯受体抑制剂(1-MCP)、赤霉素(GA3)及其合成抑制剂(PP333)处理,探讨植物生长调节剂对油菜胚根伸长期耐渍性的调控作用及机制,为直播油菜抗渍栽培提供理论依据和调控技术。主要研究结果如下:
  1.胚根伸长期渍水处理显著降低油菜种子出苗率和出苗指数,并抑制渍水后幼苗生长,其中沣油737受害程度重于华杂62。随着胚根伸长期渍水时间的延长,沣油737种子的乙烯释放速率显著下降。
  2.在种子吸胀期应用AOA和GA3预处理,均可有效缓解胚根伸长期渍水对油菜种子出苗的胁迫作用,提高出苗率和出苗指数,促进渍水后幼苗的恢复生长;其中,在沣油737中AOA的效应更显著,而在华杂62中GA3的效应更显著。低浓度1-MCP预处理可显著提高沣油737对胚根伸长期渍水的抗性,但对华杂62的耐渍性作用不大。在种子吸胀期应用1-MCP、AOA、GA3、PP333预处理,显著降低沣油737种子乙烯释放速率,但GA3、1-MCP、AOA预处理可提高受渍种子的乙烯释放速率。因此,在胚根伸长期渍水前适当降低种子乙烯水平,而在渍水过程中维持种子一定的乙烯水平,有利于提高沣油737胚根伸长期的耐渍性。
  3.油菜品种不同以及调节剂预处理时期不同,对渍水后种子的出苗和幼苗生长的调节作用不同。在胚根伸长期应用1-MCP、AOA、乙烯利、GA3、PP333处理均不能有效提高沣油737的耐渍性,但GA3和1-MCP处理可提高华杂62种子的耐渍性,其中以GA3作用效应较强。
  4.在油菜胚根伸长期的耐渍性调控中赤霉素的作用位于乙烯下游。渍水前适当降低乙烯水平的条件下,维持体内适当的赤霉素水平更有利于提高沣油737的耐渍性,而在不降低乙烯水平的条件下提高赤霉素水平则加剧胚根伸长期渍水对沣油737胁迫。在渍水前抑制乙烯的作用条件下,维持或提高赤霉素水平均不利于胚根伸长期渍水后沣油737种子的出苗和幼苗恢复生长。说明赤霉素对油菜胚根伸长期的耐渍性调控依赖于适度乙烯的作用。在渍水前降低或提高赤霉素水平条件下,提高乙烯水平对渍水后沣油737种子出苗率无显著影响。
  5.转录组数据结果显示,沣油737种子在胚根伸长期渍水后乙烯代谢途径中差异表达基因有11个,信号转导途径中有29个;赤霉素代谢途径中有56个差异表达基因,信号转导途径中有166个;脱落酸合成途径中有41个差异表达基因,信号转导途径中有57个;细胞自噬途径中差异表达基因有25个。说明油菜在胚根伸长期渍水后内源激素代谢及信号转导途径发生显著变化,并有细胞自噬的参与。
[硕士论文] 周利娟
蔬菜学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:苦瓜(Momordica charantiaL.)属于葫芦科苦瓜属一年生蔓性草本植物,因为其含有罗汉果苷和苦瓜素等成分而呈苦味,是一种重要的食药兼用园艺作物,具有重要经济价值。苦瓜具有连续开花结果特性,提高植株雌雄花比率有利于实现高产。而苦瓜全雌系植株在整个生长过程中只开雌花,用其作为杂交母本可以降低制种成本,简化制种过程,还可以增加杂交后代植株雌雄花比率,是实现苦瓜高产育种目标以及简化杂交制种程序的理想材料。本课题旨在利用全雌性单基因分离群体,采用第二代高通量测序技术筛选可能与苦瓜全雌性连锁的位点并进行验证,以期获得苦瓜全雌性连锁标记以及定位苦瓜全雌基因,为苦瓜雌性系育种者提供快速、准确的筛选方法,促进苦瓜育种的发展;基于苦瓜全雌性状进行差异表达分析,以期获得可能与全雌性有关的转录本,为全雌基因克隆和全雌机理解析奠定基础。主要研究结果如下:
  1.以苦瓜强雌系材料‘Z-1-4’中分离的全雌株为母本,以具有雄花的姊妹株(雌雄异花同株)为父本进行杂交获得F1代种子,杂种F1植株单株自交后获得F2分离群体,将F2群体中的雌雄异花同株植株自交留种,从中选取两个F2∶3。通过对F2群体和两个F2∶3单株性型的观察与统计检验,发现雌雄异花同株与全雌株的比例符合3∶1分离(x2<x20.05=3.841),确定苦瓜全雌性状是由隐性单基因控制。
  2.依据F2群体单株性型,构建了全雌株DNA混池和雌雄异花同株DNA混池,进行了基因组重测序和SNP分析。对其中87个混池间等位基因频率显著差异的SNP位点进行PCR验证,成功检测到11个与全雌性基因连锁的标记。这11个标记所在的位点位于两个scaffold上,其中有4个SNP位点位于BDCS01000042.1上,7个位于BDCS01000329.1上。其中BDCS01000329.1上的一个标记155827与目的基因间的遗传距离约为4.35cM,剩余10个标记表现为共分离,与目的基因间的遗传距离约为3.11cM。
  3.依据F2群体单株性型,构建了全雌株RNA混池和雌雄异花同株RNA混池,进行了转录组测序和混池间差异表达分析,筛选出88个差异表达转录本。从88个差异表达的转录本中选择8个转录本进行qRT-PCR分析验证,发现与测序分析结果一致。88个差异转录本的功能注释结果表明其中36个可能为转录因子,44个可能与花发育相关,剩下8个基因功能未知。这些基因和转录本可能与苦瓜性别分化相关,其功能有待进一步研究。
[硕士论文] 李曚曚
作物遗传育种 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:油菜是我国主要的油料作物,也是食用油的主要来源,随着近年来油菜参试品种越来越多,且监管体系不够完善,市面上有较多的套牌甚至冒牌的品种出现,导致农民大幅减产甚至绝产,严重损害了育种工作者、经营者和生产者的利益,科学家们越来越意识到为品种建立特异的身份信息的重要性。SSR分子标记因其稳定性高、多态性丰富,且是共显性标记,被广泛的用于品种的鉴定和指纹图谱的构建中。本研究利用SSR分子标记,对87份材料进行指纹分析。
  种子纯度是育种者和使用者非常关心的问题,生产的杂交种必须达到一定的纯度要求才能进入市场供给农民生产种植,分子标记检测种子纯度的方法,因其自身条件的制约,已逐渐不能满足现在高通量的需求。q-PCR技术以灵敏、高效、准确、高通量的特点,广泛应用于生物学领域,本研究采用q-PCR技术,构建了一种新的种子纯度鉴定模型,能快速的检测杂交种的纯度。主要结果如下:
  1、从57个SSR标记中筛选到了36个标记,对87份(包括2份保持系材料,15份不育系材料,64份萝卜质雄性不育恢复系材料,还有6份常规种选系)甘蓝型油菜进行指纹分析,共扩增出111条多态性带,平均每个标记3.08条,标记的平均PIC值为0.47,利用这些标记进行UPGMA聚类分析,将87份材料分为7类,分别为A-G,其中A类类群最大,共包括54份材料,又可以分为两个亚类,第一亚类主要包括12份不育系,而第二亚类主要包括29份恢复系。
  2、挑选了15个多态性较高、且可以将材料区分开的核心标记,构建了64份萝卜质雄性不育恢复系的数字身份证和二维码。
  3、将P74-17和华油杂62作为实验材料,配置了已知恢复基因浓度梯度的标准品,利用q-PCR技术构建了甘蓝型油菜萝卜质杂交种纯度的快速检测模型,标准曲线的回归方程为y=-3.3396x+0.3617,相关系数为0.9635,方差分析F值为449.3。统计了田间187份样本的纯度,和用标准曲线计算的样本纯度进行回归分析,两者的线性回归系数为0.8604,方差分析F值为1140.2,两者呈高度相关。
[硕士论文] 赵冬梅
蔬菜学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:生菜叶片通常有红色和绿色两种,红叶生菜因具有独特的颜色、质地和保健功能,越来越受到人们的喜爱。生菜叶片红色的形成是由于花青素的积累,在矮牵牛、拟南芥以及玉米中,花青素合成的分子机理已经有详细的研究,但是生菜中花青素的研究报道相对较少。
  为了克隆调控生菜叶片红色深浅的基因,本实验室将绿色油麦菜Y37与浅红色生菜S1杂交,杂交后自交创建颜色分离群体,对Y37×S1重组自交系进行遗传分析,发现实验室已经克隆的4个生菜叶片颜色调控基因(3个调控基因RLL1-3和1个结构基因RLL4∶ANS)并不能完全解释生菜中叶片颜色的差异,筛选了114个家系,经过表型鉴定,共得到32个叶片颜色存在分离的F4家系,利用RLL1~4基因相关的分子标记检测,发现Q54家系为四个位点纯合,但是叶色存在分离的群体(叶深红与叶浅红的分离比≈3∶1),表明该家系的叶片颜色差异由新的单个叶片颜色基因控制的,利用BSR-Seq的方法,定位该分离群体的叶片颜色控制基因。
  将25株浅红植株和25株深红植株分别混成一个极端表型池,取相同样品混池提取RNA,进行RNA测序。分析测序数据发现,在9号染色体的63Mb~69Mb区域内,等位基因频率具有显著差异,推测控制生菜叶片红色深浅的基因位于此区域内。进一步开发CAPS和SNP分子标记,筛选交换单株,最终将候选基因定位在9号染色体的63.898Mb~64.256Mb区域内,约357.5Kb。对该区段的基因注释分析,发现该区段内有三个与花青素相关的基因,进一步比较三个基因在两个亲本中的序列差异和表达量差异,最终将编码WD40蛋白的基因确定为候选基因候选基因,命名为RLL5。在亲本中RLL5基因存在两处碱基的突变,均发生在保守结构域,第402bp(即第134个氨基酸)处单个碱基的突变导致氨基酸发生突变(缬氨酸变成天冬氨酸),使得RLL5基因功能缺失。
  比较深红色生菜与浅红色生菜叶片花青素合成相关基因的表达量,发现在深红色生菜叶片中,花青素合成相关基因的表达量明显升高,RLL5基因的表达量没有明显差异。对两种颜色的生菜叶片中花青苷类化合物的种类及含量进行测定,显示深红色生菜叶片至少存在19种花青素类化合物,它们的含量均高于浅红色生菜叶片,这使得深红色生菜叶片中花青素的总量增多,显示深红色的表型。通过营养物质含量的比较,发现深红色叶片生菜的品质高于浅红色叶片的生菜。
  同时,对M9×S1F2代分离群体进行遗传分析,发现该群体叶片颜色也存在分离(深红色叶与浅红色叶),而且实验室已经克隆的上述五个生菜叶片颜色调控位点并不能解释M9×S1群体叶片颜色的差异,统计结果显示该群体叶深红与叶浅红的分离比≈3∶1,这表明该家系还存在一个新的红色叶片控制基因。同样利用极端混池测序的方法进行分析,发现在1号染色体的69Mb~213Mb区域内等位基因频率具有显著差异,我们推断该区域内存在调控生菜叶片红色深浅的位点。通过开发CAPS和SNP分子标记,筛选交换单株,将候选基因定位在73.58Mb~213Mb区域内,由于该区段内没有合适的分子标记,只能将基因定位这一区域。
  克隆生菜中花青素合成相关的基因,将有助于培育花青素含量丰富的生菜,阐明生菜中花青素合成途径以及花青素在生菜中积累的分子机制。
[硕士论文] 朱黎
教育经济与管理 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:我国园艺学科创办至今已有近四十余年历史,园艺人才培养的质量问题,已经越来越引起社会的广泛关注。课程是人才培养的重要途径,也是人才质量的重要保障,课程教学作为提升人才培养质量的主要途径,越来越受到重视。因此,探讨当前社会所需的高质量高层次的创新复合型人才的培养,关键是看高校如何对园艺应用学科的课程进行合理设置,无疑具有重大的现实意义。
  本论文主要从以下几个部分构成:第一部分为文献综述,主要对课程理论、课程体系、国内外关于园艺专业课程建设等方面已有文献进行归纳整理,对当前园艺产业发展现状及问题进行说明,为后面的研究做好铺垫;第二部分以全国29所具有园艺学科博士、硕士学位授权点高校为研究对象进行学科课程现状分析描述;第三部分是实证研究,主要以1032份园艺学科在校研究生为研究样本,采用spss22.0对回收的问卷数据进行线性回归分析,对影响园艺专业技能提升的自变量进行验证分析;第四部分是案例研究,剖析康奈尔大学园艺学科课程建设的优秀经验和做法;第五部分是对我国园艺学科研究生课程优化提出对策建议。
  本研究属于应用性研究,为了解当前我国园艺学科研究生课程实际情况,笔者实地走访了四川农业大学、浙江大学、南京农业大学和沈阳农业大学等多所国内著名高校,通过半结构化访谈,获得一手现实资料,研究角度和研究方法具有创新性。通过对园艺学科研究生课程建设及课程学习、教学效果、教师及其教学方法以及教学组织形式这几个变量进行效果评价,均通过显著性检验,整体上意味着园艺学科的课程教学对专业技能的提升有显著正向影响,但仍需从几个方面对课程建设进行改进和完善,为此笔者也提出了几点建议:(1)调整课程结构,明确定位园艺学科研究生培养目标;(2)优化整合课程教学内容,实现不同课程的有机结合;(3)改革教学模式,致力创新型园艺人才培养;(4)努力促进园艺学科师资队伍建设;(5)完善课程管理制度,健全教学评价体系。
[硕士论文] 王小林
园林植物学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:悬铃木(Platanus spp.)因冠大荫密、抗逆性强、耐修剪,并且能吸收空气中苯、乙醚和硫化氢等多种有害气体成为“世界五大行道树”之一,独享“行道树之王”的美誉。但每到春季,悬铃木开花发芽,上一年成熟的球果与当年的花粉和叶表皮毛一起坠落,漫天飞舞的毛絮和花粉不仅造成城市污染,同时严重影响人类身体健康,引发过敏反应。其次,悬铃木作为观赏植物,观赏性状有待开发或完善,如秋季叶色棕褐、暗淡,视觉感受较差,吸引力不足。再者,悬铃木易受病虫害感染,树干溃疡,叶片焦枯,影响悬铃木的生长,同时也影响植株观感。
  二球悬铃木(P.acerifolia Willd.))是目前应用最广泛的悬铃木栽培种,为了改良和丰富悬铃木性状,本研究采用60Coγ射线、甲基磺酸乙酯(Ethyl methyl sulfonate,EMS)和叠氮化钠(Sodium azide,NaN3)三种诱变剂处理二球悬铃木种子。首先总结三种诱变剂对二球悬铃木种子的诱变规律,探索最佳的处理方法。其次,比较三种诱变剂处理后的二球悬铃木幼苗生长情况,通过形态学观察筛选表型变异植株。最后,通过仪器和生理生化法进一步鉴定变异植株的差异性。主要研究成果如下:
  1.三种诱变剂对二球悬铃木种子萌发的影响。实验综合比较了每种诱变剂处理后的二球悬铃木种子发芽率、幼苗根的生长和幼苗状况。通过分析得出半致死剂量(LD50)和临界致死剂量(LD60),结合幼苗生长状况确定最佳处理方案。结果表明,60Coγ射线处理后的二球悬铃木种子发芽率与根长随剂量的增加逐渐减小,其中发芽率线性回归模型为y=-0.1508x+38.554(R2=0.92,P=0.00),计算得出LD50和LD60分别为132.95Gy和157.49Gy;根长线性回归模型y=-0.0088x+2.1374(R2=0.92,P=0.00),结合幼苗生长状况得出60Coγ射线处理二球悬铃木种子最佳剂量为90-150Gy。叠氮化钠处理二球悬铃木种子的发芽率随催芽程度、叠氮化钠浓度和处理时间的增加而逐渐减小,极差分析3个影响因子的主次排序为:处理时间>叠氮化钠浓度>催芽程度,结合幼苗生长状况得出,叠氮化钠处理二球悬铃木种子的最佳方案为:4mM的叠氮化钠处理处于吸胀阶段的二球悬铃木种子1h。甲基磺酸乙酯处理未催芽的二球悬铃木种子发芽率的线性模型为y=-5.7778x+42.972(R2=0.78,P=0.004),LD50和LD60分别为2.48%和3.47%;处理催芽后的种子的线性模型为y=-7.2262+49.667(R2=0.86,P=0.001),LD50和LD60分别为2.91%和3.70%;结合幼苗生长状况得出,浓度为1-3%的EMS为处理二球悬铃木种子的最佳剂量。
  2.利用3种诱变剂最佳处理剂量处理二球悬铃木种子。结果得出,120Gy的60Coγ射线处理二球悬铃木干种子的成苗率是对照的39.53%;4mM叠氮化钠处理吸胀的二球悬铃木种子1h的成苗率是对照的36.36%;2%的甲基磺酸乙酯处理露白率35%的二球悬铃木的种子的成苗率是对照的33.60%;2%的甲基磺酸乙酯处理二球悬铃木干种子的成苗率是对照的1.58%。实验发现植株幼苗有黄化、白化和卷叶变异。通过形态学差异筛选到7株变异株。
  3.进一步比较各SM、HSY-1、HSY-2、HSY-3、HSY-4和HY变异植株差异。电镜扫描少毛植株SM发现其叶表皮毛主要集中在叶缘和叶脉部位,且数量较少,同时SM植株幼叶叶背气孔数量明显增多。分析秋季红叶株系色素含量得出,HSY-1、HSY-2、HSY-3和HSY-4的花青素含量上升,叶绿素和类胡萝卜素含量明显减少,进一步分析花青素合成酶苯丙氨酸氨解酶(PAL)、查尔酮异构酶(CHI)和二氢黄酮醇合成酶(DFR)活性发现,HSY-1、HSY-2、HSY-3和HSY-4中PAL、CHI和DFR活性均有不同程度升高。分析花叶植株HY中黄叶与绿叶的色素含量发现,黄叶部分的叶绿素含量为1.171mg/L,类胡萝卜素浓度为0.350mg/L,显著低于其绿叶部分和对照植株。
[博士论文] 何义仲
果树学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:纽荷尔脐橙(Citrus sinensis Osbeck‘Newhall’)是我国主栽脐橙品种,因采收期集中且以鲜食为主,采后贮藏保鲜是缓解销售压力的重要措施。柑橘采后生产过程主要包括果实清洗、防腐保鲜、打蜡和包装等商品化处理。上述不当处理不仅容易导致果实产生异味,而且化学防腐保鲜剂长期使用和生产废弃物排放对消费者健康和产区生态环境造成的不利影响已引起社会普遍关注。果面蜡质层既是果实与外界环境互作的最外围屏障,也是果实适应和抵抗不良贮藏环境的第一道防线,对保持果实食用品质和延长贮藏寿命具有重要意义。适应果实食用安全、产区生态安全、生产绿色低能耗等是柑橘产业发展的新要需求,深入解析柑橘果实角质层的生物学特性及贮藏环境对其采后品质的影响是实现果实采后绿色、有机生产的重要前提。本研究以纽荷尔脐橙果面光亮型芽变突变体‘赣南1号’和野生型纽荷尔脐橙果实为材料,从形态学、细胞学、代谢和转录等不同层次对比研究了两种类型果实表面蜡质生物学特性和贮藏性能差异,分析‘赣南1号’果实蜡质缺失、抗病性增强及衰老延缓的生物学基础。同时,系统分析贮藏环境及出库温度对纽荷尔脐橙果实货架期品质的影响。主要结果如下:
  1.果面蜡质生物学特性及果实贮藏试验结果显示,‘赣南1号’是一个表面蜡质缺陷的光亮型纽荷尔脐橙突变体,其果实耐病性增强且采后贮藏品质更加稳定。果面蜡质晶体结构和角质结构观察表明,‘赣南1号’果面蜡质晶体显著下降,且角质结构保持完整。田间自然发现,‘赣南1号’果面菌丝数量较少且菌丝生长状态均弱于纽荷尔脐橙。未经防腐保鲜处理,将果实置于通风库贮藏135d和180d,‘赣南1号’果实腐烂率分别为44.44%和76.67%,显著低于野生型纽荷尔脐橙果实(72.22%和90.00%);但是两者失重率、含水量和出汁率无显著性差异。‘赣南1号’果实始终维持良好的果蒂状态、可滴定酸(TA)和可溶性固形物含量(TSS),各项指标均显著高于其野生型果实。以上结果表明‘赣南1号’果实采后耐病性显著增强,且贮藏期果实品质更加稳定,耐贮藏性能显著提高。
  2.柑橘全基因代谢网络和生化分析果实耐病特性显示,‘赣南1号’果实超长链脂肪酸(VCLFAs)延伸受阻和蜡质缺失,同时激活JA调节抗性反应介导果实耐病性。CitrusCyc2.0分析表明:‘赣南1号’果实VCLFAs延伸且蜡质合成通路受阻;结合发育时期的‘赣南1号’果实蜡质和总脂质数据表明,其果实C24-C32蜡质组分和VLCFAs显著降低;与此同时,参与蜡质延伸CER2等基因表达量显著下降,且其启动子元件发生改变;CER3,CER1-1和CER1-3表达量下降,且CER3与CER1互作,推测这是引起‘赣南1号’果面蜡质醛类和烷烃显著下降的原因。更为重要的是,CitrusCyc2.0分析表明‘赣南1号’多不饱和脂肪酸(PUFAs)及其衍生物茉莉酸(JA)合成被激活;代谢物如脯氨酸、谷胱甘肽、生育酚和类黄酮物质显著积累。人工接种试验表明‘赣南1号’果实显著增加了对采后病害的耐病性;结合细胞学和生物化学分析显示,‘赣南1号’果实耐病性与蜡质减少无直接关系,而是主要依赖于JA生物合成及其下游抗性基因如PDF1.2表达量增加。外源MeJA可提高柑橘果实耐病性,相反JA抑制剂(二乙基二硫代氨基甲酸钠、布洛芬和没食子酸丙酯)可降低其耐病性,从而证实‘赣南1号’活跃的JA合成是其采后耐病性提高的原因。
  3.代谢组和生化分析表明,‘赣南1号’果实增加不饱和脂肪酸同时激活维生素C-谷胱甘肽-生育酚循环,维持生物膜结构稳定,从而提高果实采后品质。‘赣南1号’和野生型纽荷尔脐橙果实经过常规商业包装后放置于通风贮藏库贮藏180d(温度12-20℃和RH75%-85%)。出库后经10%和30%聚乙二醇6000处理发现,‘赣南1号’果肉组织的生物膜损害率分别是8.77%和16.11%,显著低于野生型果实(41.16%和52.59%);‘赣南1号’果实在贮藏过程中膜内电势、丙二醛和脂质过氧化物含量也显著低于亲本果实,但是ATP含量和SOD酶活性显著高于亲本果实,证实‘赣南1号’更加稳定膜结构。与亲本果实相比,‘赣南1号’显著增加不饱和脂肪酸如C16:1和C18:3FA和不饱和度,积累柠檬酸、脯氨酸、类黄酮物质(橙皮素7-0-葡萄糖甙),激活维生素C-谷胱甘肽-生育酚循环,从而提高果实生物膜流动性和膜脂质抗氧化能力。生物膜指数与贮藏和品质参数关联性分析表明,‘赣南1号’稳定的膜结构提高了其对采后贮藏环境的耐受性。
  4.对不同商业贮藏库内赣南纽荷尔脐橙果实贮藏期品质分析结果显示,山区水冷简易贮藏库贮藏效果优于机械冷库和通风库;贮藏与运输环境的温度差过大是导致冷藏脐橙货架期短的主要原因。对比研究以上柑橘贮藏库对赣南纽荷尔脐橙果实贮藏期和货架期的影响,发现:随着气温升高机械冷库贮藏与环境的温差以及库内C02、乙烯和乙酰酯类物质含量显著高于山区水冷简易贮藏库和通风贮藏库。贮藏105d,机械冷藏果实可滴定酸、柠檬酸和苹果酸含量最高,但是其在贮藏160d时消费者满意度最低,乙醇含量(723.02μg/L)显著高于其它贮藏库果实。相反,山区水冷贮藏果实160d的硬度、可溶性糖和Vc含量显著高于机械冷藏和通风库贮藏。综上所述,通风贮藏和机械冷藏果实货架期品质分别在65d和135d显著下降,但是山区水冷简易贮藏果实的寿命可达到160d。
  分析低温贮藏果实出库后‘浮皮’的机制,结果表明贮藏与运输环境的温度差过大引起乙烯介导的细胞壁果胶组分降解、膜系统裂解和质地软化等生理失调是导致长期冷藏脐橙果实‘浮皮’、货架期缩短的主要原因。
[硕士论文] 田小琴
蔬菜学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:产量是作物育种最重要的目标之一。番茄产量主要由果实大小和果实数目决定,其中果实数目主要由单株的花序数目、每个花序中花的数目以及座果率来决定。在一定的株高范围内,花序的间隔节位越少,单株的花序数目越多。热激蛋白转录因子Hsf是一大类家族因子,广泛存在于动植物中,ShHsfC1基因在番茄的生长发育和抗逆性发挥了重要作用。
  本试验利用F2群体对番茄的花序间隔节位进行的QTL定位;同时,对ShHsfC1基因进行了的功能鉴定,试验结果如下:
  1.从99对标记中筛选出了33对多态性好、稳定性高的InDel标记。并利用这套标记,构建了F2群体的遗传图谱;对744个单株进行了花序间隔节位的调查,利用ICIM软件进行了花序间隔节位QTL定位,发掘到了两个QTL,qN1SU-1-1和qN1SU-1-2,共解释了45%的表型变异。
  2.热激蛋白转录因子ShHsfC1基因生物信息学的分析,表明其可能介导逆境响应与植物发育途径。ShHsfC1基因受到冷害的强烈诱导。转基因功能验证发现,来自于野生多毛番茄LA1777的ShHsfC1基因可影响植株大小和光合作用。进一步利用酵母双杂对ShHsfC1的互作蛋白进行了筛选,得到了65个可能互作的蛋白,并且利用点对点验证,确认3个互作蛋白。
[博士论文] 余惠文
果树学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:柚(Citrus maxima)是柑橘基本种之一,在柑橘中具有重要的生物学地位,同时在中国柑橘产业上占有重要的经济地位。中国是柚类的原产国和主要栽培国之一。根据《禹贡》的记载,柚在中国已有4,000多年的栽培历史。柚多以实生繁殖,在不同的地理环境下,形成了现在丰富多样的种质资源。然而由于各种原因,有些古老品种正在逐渐丢失,且柚类资源的调查和保护工作又比较滞后,对于中国丰富多样的柚类遗传资源,目前尚无比较全面的群体遗传学研究;且多数研究主要针对果实性状进行,而对于叶片的研究比较缺乏。
  本研究从全国柑橘适栽地区广泛收集柚类资源,包括主栽品种和地方品种,基于nSSR标记技术,分析了中国柚类资源的遗传多样性和群体结构,为中国柚类传播提供了遗传学的证据;进一步通过全基因组重测序技术,开展了琯溪蜜柚果肉色泽突变体研究,挖掘可能与果肉色泽相关的SNP位点;围绕琯溪蜜柚叶片渐绿性状,构建了有性分离群体,挖掘渐绿突变相关的候选基因,为柚遗传改良提供群体基础。主要结果如下:
  1.柚群体遗传多样性、群体结构及色泽突变分析
  2010-2013年,连续4年时间从全国13个柚类适栽省份收集了近300份的柚种质资源,其中包含经济栽培品种60份,地方品种212份,柚类杂种2份。该柚类自然群体资源表型丰富,其中果肉为白色的资源有109份,果肉为红色有113份,少数资源果肉为绿色;其它果实性状,如果实大小、果形、种子数、果皮厚度等,均表现出丰富的遗传多样性,表明柚资源收集比较全面。应用定位于柑橘9条染色体上的31对多态性nSSR引物对该自然群体进行多样性分析,共扩增得到147个多态性条带,平均每个位点检测到4.7条带,平均观测杂合度(Ho)为0.325,平均期望杂合度(He)为0.430,31对引物的多态信息含量(PIC)平均值为0.414。群体结构预测显示该自然群体具有2个基本的基因库(K=2),即亚群A与亚群B,且这2个亚群与地理分布相关;其中,亚群A包含中国东南地区大多数品种和中国南方中部地区的部分品种,亚群B则主要由中国西南地区的大多数品种和中国南方中部地区的部分品种组成。与亚群A的Ho(0.307)和He(0.368)相比,亚群B的Ho和He的值分别为0.345和0.465,反映出中国西南地区的柚品种具有较高的杂合度。结合群体结构(K=3)、主成分分析(PCoA)和系统发育分析的结果表明,收集的柚自然群体可分为三个亚群:Pop-a(主要由中国东南地区的品种组成)、Pop-b(主要由中国南方中部的柚品种组成)和Pop-c(主要由中国西南地区的柚品种组成)。分子标记结果显示,Pop-b可能是在柚传播过程中由两个基因库交汇而形成的一个新的多样性子群。瓶颈效应分析发现中国柚自然群体在近期驯化经历了一个微弱的瓶颈效应,并未造成种群有效种群数目的大量减少。
  以收集的白肉琯溪蜜柚及其突变体红肉琯溪蜜柚为材料进行全基因组重测序,基于生物信息学分析,挖掘到5个差异SNP位点,其中一个SNP位点验证为阳性,且该差异SNP位点为琯溪蜜柚红肉突变体的汁胞层所特有。序列分析显示该位点在白肉琯溪蜜柚中为纯合T,而红肉琯溪蜜柚中由T突变成T/G杂合,导致该位点所在基因(CiPR)可以继续编码81个氨基酸。进一步分析CiPR基因在琯溪蜜柚不同发育时期果肉内的表达模式发现,在150DAF(花后天数)红肉琯溪蜜柚高积累番茄红素时期,CiPR基因在红肉琯溪蜜柚的表达量高于白肉琯溪蜜柚。将CiPR基因转化柑橘愈伤,分析超表达阳性系愈伤组织的类胡萝卜素通路基因的表达模式,结果显示相关基因在表达上并没有显著差异,表明该SNP可能是柚类的一个多态性位点。
  2.琯溪蜜柚叶片渐绿性状研究
  叶片渐绿突变体琯溪蜜柚(CP)为琯溪蜜柚芽变品种,果皮橙色,叶片有渐绿(缓慢绿化或延迟绿化)性状。以其为母本,晚白柚(WBY)为父本构建有性杂交分离群体,获得551株杂交F1分离后代,其中135株叶片具有渐绿性状(MCW),416株叶片为正常绿叶的表型(WCW)。对MCW和WCW幼年叶片的色素含量分析显示,MCW的叶绿素和类胡萝卜素的含量均显著低于WCW(P<0.05)。将亲本CP,WBY,50株渐绿子代混池和50株绿叶子代混池分别提取DNA进行基因组重测序,测序深度分别为27.73×、31.32×、60.18×和57.06×,亲本测序结果的基因组覆盖度约为75%,混池的基因组覆盖度约为80%。BSA(bulk segregant analysis)分析显示与渐绿性状相关的区域位于6号染色体上,候选区域长度为1.45Mb。开发6个InDel标记将候选区域缩小到包含22个候选基因的0.2Mb范围内。对这22个候选基因进行表达模式的分析,挖掘到4个在子代之间表达差异显著的基因,分析4个基因的eDNA序列,未发现与性状关联的差异位点。将这4个基因进行烟草(Nicotiana benthamiana)瞬时表达,结果显示超表达Chl660基因的烟草叶片中叶绿素含量显著低于空载(P<0.05)。基因Chl660预测的功能为编码YLS9(Yellow-leaf specific gene)蛋白,亚细胞定位显示该基因位于叶绿体上,说明该基因很可能参与琯溪蜜柚叶片渐绿性状的形成。
[硕士论文] 马小锐
蔬菜学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:番茄是世界范围内种植面积非常广的蔬菜作物,其果实营养丰富、风味独特,可以通过多种方式加工成多种食品,为众多人所喜爱。植物中的代谢物是其本身进行代谢反应时产生或消耗的物质。它们不仅与植物体内的生理生化过程、抵抗生物和非生物逆境的能力、果实的营养品质等性状相关,还为人类的营养、能量和医药提供丰富的资源。代谢组学填补了生物体基因到表型之间生物化学过程的空白,研究代谢组学能够更深层次的揭示基因到表型之间生理生化过程。代谢组学研究的基础是建立一套有效检测和鉴定代谢物的方法。本研究以番茄自然群体的果实采集所得LC-MS数据为研究对象,通过构建MS2T(二级质谱标签)数据库、代谢物的鉴定、定量提取代谢物的表型数据、全基因组关联分析等,建立了一套可以用于番茄果实代谢组学研究的体系。主要研究结果如下:
  1.MS2T数据库的构建。首先通过番茄栽培种和野生种的差异性分析找出含量有差异的物质,从这些物质中选取感兴趣的物质,使用Target MSMS(靶向二级质谱)采集其质谱数据。同时,使用Auto MSMS(非靶向二级质谱),由仪器选择一部分物质,采集它们的质谱数据。将两种方法得到的所有质谱数据汇总,共得到102张清晰的质谱图,包含物质的精确m/z,RT(保留时间)、二级碎片离子峰等信息。
  2.代谢物的鉴定和注释。我们使用了三种方法对代谢物进行预测:1)标品鉴定;2)数据库及文献检索;3)根据谱图规律推导物质结构。使用这三种方法一共鉴定出42种代谢物,其中5种是在番茄中未鉴定过的物质。
  3.代谢物的相对定量。我们的仪器原有定量方法十分繁琐,不利于批量处理代谢物。因此,我们通过不断地摸索,探索寻找到一个可以代替代谢物含量的数据来作为相对定量的依据,使用这种方法提取代谢物表型数据,再进行全基因组关联分析,找出与代谢物相关的QTLs。此外,我们选择前人已关联分析的SGAs(生物碱)来检测该方法的可靠性,结果显示二者关联到的位点十分接近,证明该方法有效且操作性更简便。
  4.在该方法体系的应用中,我们首次鉴定出番茄中的一个香豆素家族的物质——伞形酮(umbelliferone),并对其进行了关联分析。香豆素类物质在植物体中起着重要作用,不仅可以抵抗病原体的入侵,还可以增强植物对非生物逆境的抵抗能力,目前在番茄中还没有基因层面的研究,因此值得进一步研究。
[硕士论文] 田浩
蔬菜学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:莴苣(Lactuca sativa)种子通常为黑色和白色,一些莴笋类型为棕色种子。种子颜色形成机理在拟南芥,大豆和水稻中都有比较深入的研究,在莴苣中的相关研究却鲜有报道。
  本课题首先利用黑色种子莴苣Y37和白色种子莴苣S1杂交,并构建F4重组自交系群体,该群体出现种子颜色黑色和白色的分离。在该群体内取20株黑色种子莴苣叶片混合构建一个极端池,另取20株白色种子莴苣叶片混合构建一个极端池,分别提取RNA并测序。分析测序数据发现7号染色体44-51Mb区域内等位基因频率具有显著差异,推测该区域内存在控制莴苣种子黑白颜色的基因。扩大群体并利用图位克隆将基因精细定位到7号染色体49.16Mb-49.26Mb区域,对候选区域基因功能进行注释和预测,将编码LsTT2转录因子的基因确定为候选基因。
  另外,利用棕色种子莴苣PI251246和白色种子莴苣PI358001-1杂交得到F1,F1自交得到F2,F2种子颜色出现黑、白、棕三种颜色分离,利用黑色种子莴苣和棕色种子莴苣各20株构建两个极端池,进行RNA-Seq,发现2号染色体95-102Mb区域内等位基因频率有显著差异,开发分子标记利用图位克隆最终将基因定位到2号染色体96.24-100.63Mb之间,分析该区域内基因的表达量差异和功能,将一个编码查尔酮合成酶的基因LG2229551选为候选基因。
[硕士论文] QAZI SHOAIB ALI
观赏园艺 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:蜡梅(Chimonanthus praecoxL.)是中国古老而特有的植物物种蜡梅科的成员。它花开冬季,是含有药用化合物的观赏花木。在长期的栽培过程中,不同蜡梅品种之间形态差异分化较大,如花色、花型、花香等方面。构建杂交群体有利于今后解析这些观赏性状的形成机制。
  本实验选取了蜡梅株系H29和H64互为父母本做杂交。以H29为母本,得到了72个后代。以H64为母本的杂交组合没有得到后代,说明蜡梅不同品种之间的结实率存在着显著差异。其后代的真实性尚未鉴定。筛选并利用SSR标记对72个后代进行真实性鉴定,发现引物Cp-33在亲本中产生的条带类型为aa×bb型,其真子代的条带类型为ab型,依据这一标准,发现在72个子代中仅有30个是真杂种,真杂种率仅为41.67%,其它可能都是自交种。这一结果与蜡梅的传粉方式有关。遗传群体构建中,子代鉴定非常重要,决定着基因定位的准确性和真实性,因此在蜡梅的遗传学分析中,子代鉴定应是必不可少的一个步骤。
  在多样性分析中,48对SSR引物中的10对引物(Cp-9,Cp-18,Cp-23,Cp-26,Cp-30,Cp-33,Cp-38,Cp-41和Cp-44)在父母本中发现多态性。用10个SSR标记筛选72个单株,发现只有5个标记(Cp-23,Cp-30,Cp-33,Cp-38和Cp-41)具有多态性。其中Cp-30的Nie遗传多样性值(He)和Shannon相似系数(Ⅰ)分别为0.739和1.363,高于其他4个SSR位点。假杂种的Nei值(0.222)低于真实杂种(0.263)。
[硕士论文] 于惠
微生物学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:食用菌的需求量逐年增加,但主要生产原料棉籽壳和木屑却逐年减少,食用菌的生产成本增加,需要寻求有效的代用料。我国是农业大国,秸秆资源丰富,将秸秆应用于食用菌栽培中,不仅可以降低生产成本,还可以缓解环境污染,实现秸秆的资源利用。本文以推广玉米秸秆作为食用菌栽培基质为目的,研究了玉米秸秆预处理工艺(氨处理+生物脱毒),以及处理秸秆在食用菌栽培中的效果,得到以下结果:
  (1)木质素衍生物对菌丝生长有抑制作用。含0.1-0.5g/L的丁香醛、香兰素和4-羟基苯甲醛液体培养基培养菌丝,草菇菌丝生物量分别降低7.46%-51%、28.86%-94.44%、38.21%-97.70%;平菇菌丝生物量分别降低15.17%-78.87%、4.17%-98.87%、8.64%-99.32%;香菇平菇菌丝生物量分别降低8%-84%、20.52%-98.30%、11.26%-98.09%。
  (2)木质素衍生物可降低纤维素酶和木聚糖酶酶活。在反应中分别添加0.1-0.5g/L的丁香醛、香兰素和4-羟基苯甲醛,纤维素酶酶活分别降低了7.84%-19.68%、1.92%-39.82%、1.15%-19.25%;木聚糖酶酶活分别降低了62.46%-71.19%、61.49%-70.29%、57.58%-65.52%。
  (3)醋酸钙不动杆菌可以降解木质素衍生物。接种1%的醋酸钙不动杆菌培养2d可使培养基中丁香醛含量降低到0.11g/L,香兰素含量降低到0.10g/L,4-羟基苯甲醛含量降低到0.01g/L。
  (4)预处理有效提高秸秆酶解还原糖含量。玉米秸秆经3%氨常温处理4d,再接种醋酸钙不动杆菌,发酵2d,2-10目秸秆酶解后还原糖含量由0.332g/g提升到0.433g/g;10-35目秸秆酶解后还原糖含量由0.338g/g提升到0.461g/g。
  (5)处理玉米秸秆可以提高草菇、平菇和香菇的种植效益。相对于对照组,氨处理发酵秸秆的添加使得草菇的定植时间缩短了1.3d,菌丝生长速率增加了1.13mm/d,满瓶时间缩短了3.4d,生物学效率提高了74%,粗蛋白含量提高了9.30%,多糖含量提高了48.10%;对平菇的定植时间和满瓶时间没有显著影响,菌丝生长速率加快了0.32mm/d,生物学效率提高了7.54%,粗蛋白含量提高了25.64%,多糖含量提高了22.79%;对香菇的定植时间、菌丝生长速率、满瓶时间、生物学效率及粗蛋白和多糖含量没有显著影响。
[硕士论文] 鲁飘飘
植物营养学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:合理施用氮肥是提高油菜产量和氮肥利用率的关键,油菜生长过程中需要吸收大量的氮素,但油菜的氮肥利用率往往较低,目前我国冬油菜主产区的平均氮肥利用率仅为34.2%。一般而言,作物杂交种在产量上具有明显优势,但在氮素吸收和利用上是否也具有杂种优势则并不明确。为了探究杂交油菜在氮素利用方面的优势,挖掘油菜氮肥高效利用的潜力,本文以中油杂12及其亲本为研究材料,通过三年的田间试验,分析了不同氮肥用量对其产量、产量构成因子、干物质和氮素积累的影响,明确了杂交油菜在氮素利用方面的潜力,并从氮素转运以及光合生理的差异两个角度初步剖析了其氮素高效利用的机制。主要研究结果如下:
  1氮肥施用显著提高了杂交油菜及其亲本的产量、产量构成因子、干物质量和氮积累量。中油杂12相对于父本和母本具有更高的产量潜力,其产量平台平均分别为2855kg/hm2、2303kg/hm2和2039kg/hm2。中油杂12的单株角果数显著高于其亲本,千粒重则显著高于其父本,与母本无显著性差异。
  2随氮肥用量的增加,杂交油菜及其亲本氮肥利用率下降,氮肥表观利用率表现为中油杂12>父本>母本,差异显著;氮肥生理利用率则表现为中油杂12显著高于母本,与父本无显著性差异。中油杂12、父本和母本达到平台产量分别平均需要227.3kg/hm2、180.4kg/hm2和217.0kg/hm2氮肥,中油杂12达到其亲本的平台产量时,相对其父本和母本分别平均节省了21.7kg/hm2和90.9kg/hm2的氮肥用量。氮积累量表现为中油杂12>父本>母本,差异显著。说明杂交油菜可以在低氮肥投入的情况下充分利用吸收的氮素,获得更高的产量和氮肥利用率。
  3中油杂12之所以具有更高的氮肥利用率是由于其具有更强的氮素吸收和转运能力。施用氮肥能显著提高油菜茎、叶和根向角果中的氮转运量以及结实器官的花后氮积累量。中油杂12及其父本和母本成熟期氮积累量分别有69.8%~82.3%、62.1%~82.4%和65.0%~87.6%来自花前积累不施氮情况下,中油杂12各营养器官的氮素转运量均显著高于其亲本;中油杂12的花后氮积累量和茎秆氮转运率均显著高于母本,与父本无显著性差异;叶片和根的氮转运率表现为中油杂12显著高于父本,与母本无显著性差异。杂交油菜相对于其亲本具有更强的氮素吸收和转运的能力,因此杂交油菜在氮肥利用效率上表现出了明显的杂种优势。
  4与亲本相比,中油杂12的光合氮效率明显高于亲本。氮肥用量不超过180kg/hm2时,增施氮肥能显著提高油菜苗期叶片的净光合速率,减小油菜叶片热耗散,降低油菜冠层温度。中油杂12和父本的净光合速率和光合氮效率显著高于母本。除此之外,中油杂12相对于其亲本具有更好的吸收利用光能的潜力和光保护能力,因此能够在有限的氮素供应下获得更高的光合效率,达到更大的产量。
[博士论文] 戴文珊
果树学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:干旱与高盐严重影响柑橘类植物的生长、发育、产量和品质。利用具有抗逆功能的转录因子开展基因工程是创制抗逆种质的重要手段,也为柑橘类植物分子改良提供了新的思路。WRKY是植物特有的一类转录因子,在植物应答生物及非生物胁迫中起着十分重要的作用。虽然在不同植物中鉴定了一些WRKY转录因子,但大多数WRKY的功能及调控网络仍不清楚。在初步验证了金柑转录因子FcWRKY40抗氧化胁迫中发挥作用的基础上,本研究进一步解析FcWRKY40在非生物胁迫(盐及干旱)应答中的功能,并阐明其作用机制。研究主要结果如下:
  1.FcWRKY40抗盐功能鉴定。
  超表达FcWRKY40的烟草转基因系在盐胁迫下发芽率显著高于野生型,植株生长状态更好,相对电导率、MDA及ROS含量显著低于野生型,叶绿素含量及光合效率高于野生型。采用农杆菌介导的转化方法获得了超表达FcWRKY40的柠檬转基因植株。盐胁迫下,柠檬转基因系较野生型受害程度较轻,叶绿素含量更高,ROS累积更少。利用病毒介导的基因沉默(VIGS)技术获得了FcWRKY40金柑沉默材料。盐胁迫下,金柑沉默材料受害更严重,叶绿素含量更少,ROS累积显著高于野生型,表明FcWRKY40在植物盐胁迫抗性中起正调控作用。
  2.FcWRKY40调控SOS2及P5CS1同源基因从而正调控盐胁迫耐受性。
  分析柠檬转基因系中九个与盐胁迫相关的基因表达,发现SOS途径的三个基因SOS1、SOS2及SOS3与脯氨酸合成关键酶基因P5CS1表达量在转基因植株中升高。相反,这四个基因在VIGS系中表达下调。生理测定表明,柠檬转基因植株Na+含量降低,K+含量和脯氨酸增加,而VIGS植株则呈现相反的趋势。P5CS1合成抑制剂处理可以削弱转基因柠檬的抗盐能力,外源施加脯氨酸增强VIGS系的抗性。金柑FcSOS1、FcSOS2、FcSOS3和FcP5CS1启动子分别含有2个、1个、4个及2个W-box元件。酵母单杂交、EMSA及双荧光素酶活性分析证实FcWRKY40特异地结合FcSOS2及FcP5CS1启动子上的W-box元件并激活其表达。FcWRKY40可以被盐及ABA诱导表达,且盐诱导的表达依赖ABA。FcWRKY40启动子拥有ABF转录因子的结合元件ABRE,利用酵母单杂交、EMSA及双荧光素酶活性分析表明,FcWRKY40可以被FcABF2直接调控,是后者的靶基因。
  3.FcWRKY40抗旱胁迫功能鉴定。
  超表达FcWRKY40的烟草在脱水及干旱胁迫下均表现出更高的抗性,相对失水率、MDA、相对电导率与ROS累积显著低于野生型,叶绿素含量显著高于野生型。超表达FcWRKY40柠檬转基因系脱水处理后叶片萎蔫情况更轻,相对失水率、MDA与ROS含量均显著低于野生型。沉默FcWRKY40的金柑系在干旱胁迫下表现出更高的敏感性,相对电导率、MDA与ROS含量增加,叶绿素含量降低,表明FcWRKY40在植物干旱抗性中起正调控作用。
[硕士论文] 朱文召
设施园艺学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:病害是制约番茄生产的最重要因素之一,其中青枯病被称为番茄上的癌症,在长江流域及华南地区尤为盛行,并逐步向北发展,给我国番茄生产造成较大影响。青枯病防治极为困难,各种传统防治措施均无太大效果。实践证明,培育综合性状优良的抗青枯病番茄新品种是防治青枯病最有效的途径。
  本课题采用传统的人工接种鉴定技术,结合分子标记技术、农艺性状统计及田间观察,对本课题组现有的抗青枯病自交系进行筛选,选育出主要经济性状优良、青枯病抗性较强且稳定、兼抗其他多种常见病害的番茄自交系;然后利用所选育的自交系与其他综合性状优良的自交系配制杂交组合,通过组合比较试验,选育出青枯病抗性强且稳定,兼抗其他多种病害、生长势强、果形好、耐储运、产量高的优良番茄杂交组合,通过对各组合及其双亲各性状的分析,为今后抗青枯病杂交组合的配制提供信息。主要研究结果如下:
  1.自交系的筛选:以本课题组经多年田间筛选的青枯病抗性表现较好的27份自交系为材料,进行连续三代自交,对各代自交系进行人工接种鉴定,结合主要抗病基因检测、农艺性状调查分析及田间观察,并结合2017年春秋两季杂交组合性状分析选育出青枯病抗性较强且经济性状优良的自交系4个,另有10个自交系基本符合育种要求。
  2.杂交组合的选育:利用上述自交系与其他综合性状优良的自交系配制杂交组合,参与2017年春季和秋季的组合比较试验。两季参试组合共计140个,通过品种比较试验,对各组合进行综合考察和分析,最终筛选出9个青枯病抗性较强且在抗病性、生长势、果形、硬度、产量等方面表现优良的杂交组合。
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