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[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。
[博士论文] 徐君驰
果树学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:中国甜柿自然脱涩性状受显性单基因控制,因而在完全甜柿遗传改良中具有重大的应用价值,但其自然脱涩关键基因及其调控网络尚不完全明确。已知中国甜柿自然脱涩过程与乙醛介导的“凝固效应”(即可溶性单宁向不溶性单宁的转化过程)有关,但乙醛代谢下游的关键基因ALDH2(醛脱氢酶2基因家族)在其中的功能特性尚不清楚。本研究以中国甜柿(‘鄂柿1号’和‘罗田甜柿’),日本甜柿(‘阳丰’)和非完全甜柿(‘磨盘柿’)为试材,首先基于转录组数据库中ALDH2基因相关差异表达片段,从‘鄂柿1号’(Diospyros kaki Thunb.‘Eshi1’)中分离获得了ALDH2基因家族成员的cDNA全长,分析其表达模式并利用柿叶片瞬时表达技术体系对ALDH2基因进行功能验证;进而,应用酵母单杂交系统筛选与ALDH2基因互作的转录因子,进一步明确中国甜柿自然脱涩的分子调控网络;最后,结合转录组测序技术和柿瞬时转化体系,分析ALDH2及部分单宁代谢关键基因在中国甜柿叶片中瞬时超表达后的差异表达基因,进一步挖掘与中国甜柿自然脱涩直接相关的候选基因,以期为中国甜柿自然脱涩分子机理的解析及其遗传改良提供科学依据。
  主要研究结果如下:
  1.基于转录组数据库中的序列信息,通过cDNA末端快速扩增(Rapid Amplification of cDNA Ends,RACE)技术获得ALDH2基因家族两个成员——DkALDH2a和DkALDH2b,其cDNA序列全长分别为1,984bp和1,933bp,分别编码542和540个氨基酸。DkALDH2a和DkALDH2b在中国甜柿叶片中瞬时超表达后,叶片可溶性单宁和不溶性单宁含量均显著升高;瞬时干涉表达后,叶片中可溶性单宁含量前者无明显变化,后者显著降低。二者均可通过减少可溶性单宁的消耗进而抑制脱涩。
  2.DkALDH2a主要作用于种子器官,其表达量在果实发育过程中逐渐降低,以致大量乙醛从种子扩散到果肉中,进而通过凝固效应促进脱涩。DkALDH2b主要是直接在果肉中大量表达,这可能是由于果肉中底物乙醛的积累所致,但其消耗的乙醛不足以阻止中国甜柿自然脱涩。因此,DkALDH2a和DkALDH2b的表达量与中国甜柿自然脱涩呈负相关关系。
  3.基于DkALDH2a和DkALDH2b全长序列信息,通过染色体步移技术分别分离到515bp和1,209bp启动子序列。以DkALDH2b启动子构建pALDH2b-AbAi诱饵载体并转化Y1HGold酵母菌株,应用酵母单杂交技术从酵母文库中筛选到16个阳性克隆,经序列分析后新发现1个与ALDH2b互作的BBR/BPC1转录因子。
  4.结合转录组测序技术和柿瞬时转化体系,筛选ALDH2及单宁代谢关键基因LAC1和ANR在中国甜柿叶片中瞬时超表达后的特异表达基因,共得到119.63GbClean Data。通过Trinity软件从头拼接(de novo assembly),共得到192,597个转录本、100,371条Unigene。其中56,009条Unigene(约55.8%)获得了功能注释信息。注释为ERF家族的转录因子基因数目最高,且在三种处理中上调表达,说明其可能参与中国甜柿自然脱涩的调控过程。
  综上所述,本研究明确了ALDH2基因家族的两个成员——DkALDH2a和DkALDH2b与中国甜柿自然脱涩之间的关系,并发现可能调控中国甜柿自然脱涩的两类转录因子BBR/BPC1和ERF。该结果为中国甜柿自然脱涩分子机理的解析及其遗传改良提供了参考。
[博士论文] 谭丰全
果树学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:多倍体化是一种普遍的自然现象,是植物进化的主要动力。绝大多数开花植物在进化历程中至少经历过一轮以上多倍体化事件。目前农业生产中很多农作物为多倍体,包括小麦、油菜、棉花、马铃薯、甘蔗等。果树类作物中多倍体也十分普遍,包括香蕉、草莓、猕猴桃、柿等。现存的二倍体包括拟南芥、玉米、水稻等,其实是经过二倍体化的古多倍体。多倍体化通常伴随着多种多样的性状变异,具有很好的农业利用价值,尤其是在提高生物量和环境适应性等方面。前人研究主要集中在多倍体化后植物形态生理变异和涉及的基因组、转录调控、表观修饰变异等相关机制解析。代谢物与植物生长、发育及环境适应性等密切相关。同时,植物很多代谢物如糖、有机酸、Vc、氨基酸、类胡萝卜素、类黄酮等,是人类生命活动必须的营养物质。然而,多倍体化对植物的代谢影响及其分子机制还很大程度上不清楚。本研究以我国常用柑橘砧木—资阳香橙、红橘、枳,短童期资源—早实枳,以及栽培品种‘鄂柑1号’椪柑为实验材料,在己发掘其双二倍体的基础上,比较了双二倍体(4x)与二倍体(2x)在形态和代谢水平上的差异,并从转录水平解析其变异机制。主要研究结果如下:
  1.基因组加倍提高资阳香橙(Citrus junos Sieb.ex Tanaka)叶片胁迫相关代谢物积累和胁迫相关基因表达,促进其耐胁迫能力。与2x亲本相比,资阳香橙4x具有典型的形态和解剖特征,如植株矮小,叶片大而厚,气孔变大,气孔密度变低。GC-MS分析表明,四倍体化对叶片初级代谢产物的积累有促进作用;许多与胁迫相关的代谢物如蔗糖、脯氨酸和γ-氨基丁酸(GABA)在4x显著上调。LC-MS分析表明,四倍体化对次生代谢的积累有抑制作用;检测到的33种黄酮均在4x下调。RNA-seq分析表明,4x和2x叶片之间212个基因(检测到的基因的0.8%)显著差异表达。值得注意的是,这些基因与逆境响应高度相关,包括对盐胁迫、水和脱落酸的反应。此外,部分转录差异和代谢变化不吻合,可能由转录后调控引起。
  2.基因组加倍在红橘(Citrus reticulata Blanco)、枳(Poncirus trifoliata L.Raf.)和早实枳(P.trifoliata L.Raf.)叶片引起的代谢变异不是完全随机的,其促进TCA循环中间底物积累,抑制次生代谢物积累。红橘、枳和早实枳的4x具有典型的多倍体形态特征,表现为植株矮化、叶片增大增厚、气孔增大和气孔密度降低,表明基因组加倍在柑橘属和枳属中引起共同的形态变化。对3组4x和2x亲本进行非靶向代谢组学分析,结果表明:主成分分析将3组4x和2x的代谢组明显区分,意味着基因组加倍引起明显的代谢组成变异;3组4x和2x有11%-34%的总检测代谢物含量存在显著差异,绝大部分差异代谢物的差异倍数都小于5,表明基因组加倍对代谢的影响程度有限。初生代谢在基因组加倍后增强,尤其是TCA循环中间物,柠檬酸、苹果酸、富马酸和琥珀酸的含量在所有4x都高于2x。因此,基因组加倍后的代谢变化并非完全随机,其中TCA循环在植物应对多倍体化过程中可能起着重要的作用。同时,次生代谢在基因组加倍后受到抑制,3组材料4x中,大部分苯丙烷类和萜类代谢物的含量普遍比2x低。此外,3组材料的C/N比在基因组加倍后都显著降低。以上结果表明:为应对基因组加倍初期引起的基因组胁迫,植物通过促进初生代谢为生长发育提供所需的碳源和能量,同时通过抑制次生代谢减缓碳源和能量消耗。
  3.基因组加倍通过抑制成熟后期柠檬酸的运输和降解利用,促进椪柑(Citrus reticulata Blanco)果实柠檬酸积累。椪柑4x的形态特征和2x亲本明显不同,4x具有更大的叶片、花器官、果实和种子。值得注意的是,4x果实中种子大幅减少。果实品质分析表明,4x果实可滴定酸、Vc和总酚含量连续3年比2x亲本显著提高。柠檬酸是椪柑果实的主要有机酸,其含量增高是4x果实有机酸显著提高的主要原因。4x果实的主要可溶性糖和氨基酸含量和2x亲本相比无明显差异,表明柠檬酸含量增高不影响4x果实中糖和氨基酸的积累。类胡萝卜素和类黄酮组成分析表明,4x果实的大部分类胡萝卜素和类黄酮含量相比2x亲本显著降低,表明基因组加倍对果实次生代谢物积累有抑制作用。基因表达分析显示,果实成熟过程中柠檬酸合成相关基因在同源4x和2x间无表达差异,表明4x果实积累更多柠檬酸,不是因为其柠檬酸合成能力高于2x。果实成熟后期(花后180d和210d),柠檬酸运输相关基因,包括液泡H+-ATPase(VHA)、液泡H+-PPase(VHP)和柠檬酸/H+协同转运体(CsCit1),在4x中显著下调表达,意味着其柠檬酸运输能力低于2x。同时,柠檬酸降解途径中的GABA支路相关基因,包括谷氨酸脱羧酶(GAD)、γ-氨基丁酸透性酶(GABP)和γ-氨基丁酸转氨酶(GABA-T),以及ACL支路相关基因柠檬酸裂解酶(ACL)、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)和果糖-1,6-二磷酸酶(FBPase)也在4x显著下调表达,表明4x柠檬酸降解和利用效率在果实成熟后期低于2x。因此,在果实成熟后期,4x的柠檬酸运输能力低于2x,同时柠檬酸降解和利用效率也低于2x,导致4x果实积累更多柠檬酸。
  本研究从代谢角度阐释多倍体化对柑橘类植物的影响,丰富了植物多倍体化相关基础理论;本研究同时为植物多倍体育种,特别是柑橘砧木抗性和果实品质改良提供了新的基础理论支撑。
[博士论文] 耿晶晶
果树学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子(TF)是植物最大的基因家族之一,广泛参与植物生长发育的多种生理过程,包括生物和非生物胁迫应答。目前,虽然在一些植物中已经鉴定出了bHLH基因并进行了研究,但主要集中在模式植物;大多数非模式植物,尤其是多年生果树bHLH转录因子所发挥的生理作用以及调控功能仍然不清楚。基于甜橙(Citrus sinensis)全基因组数据库信息,我们在全基因组水平上发掘甜橙bHLH家族基因,筛选低温响应的成员,并对受低温诱导最明显的一个成员CsbHLH18的功能与作用机制进行了研究。得到的主要结果如下:
  1、从甜橙中共鉴定出56个非冗余的bHLH家族候选基因,分别命名为CsbHLH1-CsbHLH56。除4个成员外,其他的Csb HLHs基因以不同密度不同数量分布于甜橙的9条染色体上。甜橙CsbHLHs分为19个亚家族,相同亚家族成员之间具有类似的基因结构和DNA结合特性。
  2、对CsbHLHs响应低温处理的表达模式进行分析,结果表明,大多数甜橙bHLH基因会响应冷胁迫,但呈现出不同的表达模式,所有低温响应成员中表达上调最强烈的是CsbHLH18。CsbHLH18全长783bp,编码260个氨基酸,相对分子质量和等电点分别为28.92kDa和7.09。CsbHLH18定位于细胞核,并具有转录激活活性且激活结构域位于N端。
  3、为验证CsbHLH18的抗寒功能,通过农杆菌介导获得了超表达CsbHLH18的烟草与柠檬转基因植株。低温胁迫下,烟草转基因植株生长状态比野生型好,有更高的存活率、光合能力及脯氨酸含量,但活性氧(ROS)含量及电导率降低。同样,柠檬转基因株系在低温处理后叶片萎蔫程度轻于野生型,电导率、MDA(丙二醛)及活性氧含量显著降低,但SOD、POD及CAT三种抗氧化酶活性及基因表达量明显增加。通过RNAi技术获得枳bHLH18被干涉的转基因系,发现干涉系比野生型对低温更敏感,低温处理后干涉系相关生理指标及基因表达的趋势与超表达系相反。
  4、SOD、POD及CAT三个基因启动子分别有3、8、4个潜在的E-box元件,酵母单杂交发现CsbHLH18只与POD基因启动子上的E-box元件结合,EMSA吸双荧光素酶活性检测表明CsbHLH18可以特异结合并激活CsPOD启动子。此外,CsbHLH18与CsICE1互作,后者能结合CsSOD及CsCAT基因启动子上的E-box元件。上述结果表明CsbHLH18通过直接或间接调控抗氧化酶基因的表达调节ROS稳态,最终在增强植物抗寒性方面发挥功能。
  5、对低温处理前后的柠檬野生型和超表达系进行RNA-Seq,结果发现低温处理后富集在植株激素信号传导途径的差异基因数量最多且富集程度最显著,同时在淀粉蔗糖合成途径也有一定数量差异基因的富集,说明C sbHLH18增强植物抗寒性的作用机制可能与这些途径相关,但具体的作用方式还需进一步的实验验证。
[硕士论文] 李晓兰
植物营养学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:城郊农业是我国现代农业的重要板块,近年来由于城郊工业化推进、化肥不合理施用等原因导致城郊蔬菜重金属污染及硝酸盐含量过高问题比较突出,这不仅大大降低蔬菜的品质和安全,同时这些污染物也会通过食物链积累危害人体健康。本文依托武汉市典型城郊蔬菜种植区,以常见蔬菜品种为研究对象,通过盆栽试验和田间试验探究减少30%无机肥施用量和配施有机肥前提下配施DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐)和甲壳素对蔬菜硝酸盐和Cd含量的影响,旨在为解决城郊蔬菜硝酸盐含量过高和Cd污染提供理论依据。主要结果如下:
  1.与推荐施肥相比,减少30%化肥施用量可显著降低蔬菜中硝酸盐含量,其中叶菜类蔬菜和果菜类蔬菜降幅分别为16.75%和25.52%,蔬菜产量分别降低14.02%和1.4%;蔬菜中可溶性糖与Vc含量随施肥量减少而降低,可溶性蛋白含量无显著变化;叶菜中N、K吸收量随施肥量减少显著降低,但果菜中N、P、K吸收量变化不显著;化肥施用量减少30%,对土壤基本理化性质无影响,但能提高N、P、K肥利用率至少3个百分点。
  2.减少30%化肥施用量时,单施及配施DMPP和甲壳素,蔬菜中硝酸盐含量显著降低了23.49%-55.36%,降低效果为DMPP+甲壳素>DMPP>甲壳素;DMPP和甲壳素单施及配施对叶菜类蔬菜产量影响不显著,但可显著提高果菜类蔬菜产量,其中DMPP处理果菜类蔬菜增产率最大为34.23%。DMPP和甲壳素单施或配施均能改善土壤性能,提高土壤有机质含量,虽有降低叶菜类蔬菜氮磷钾的吸收量的趋势但可显著增加果菜类蔬菜氮、磷、钾吸收量(除DMPP处理外);DMPP与甲壳素配施果菜类蔬菜当季N、P、K肥利用率分别提高了15.64、7.63、19.51个百分点。
  3.推荐施肥时,DMPP和甲壳素单施及配施,蔬菜硝酸盐含量降低了9.86%-49.86%,降低效果为DMPP+甲壳素>DMPP>甲壳素,蔬菜Cd含量降低了9.2%-30.22%;蔬菜增产率为果菜类蔬菜>叶菜类蔬菜,其中甲壳素在叶菜类蔬菜上应用效果最优,增产率为19.66%,DMPP+甲壳素在果菜类蔬菜中应用效果最显著,增产率为64.79%。DMPP和甲壳素单施及配施均能改善蔬菜Vc、可溶性蛋白与可溶性糖含量(除果菜中可溶性糖外);DMPP和甲壳素单施及配施均能提高土壤有机质含量,促进土壤速效养分的释放,显著提高蔬菜NPK积累量及N、P、K肥肥料利用率,其中果菜类蔬菜当季肥料利用率增幅大于叶菜类蔬菜。
  4.配施有机肥,蔬菜硝酸盐和Cd含量降幅分别为4.5%-24.1%和12.95%-22.59%,蔬菜Vc、可溶性糖、可溶性蛋白含量均有增加的趋势。配施有机肥叶菜类蔬菜产量提高了5.62%,蔬菜氮、磷、钾吸收量、土壤中速效氮、磷、钾含量及有机质含量均有上升趋势,并且使用有机肥,使N、P、K肥当季利用率提高了5.65个百分点。
  5.配施有机肥时,DMPP和甲壳素单施及配施,蔬菜中硝酸盐和Cd含量分别降低了11.5%-52.6%和17.95%-41.35%,DMPP+甲壳素处理降低蔬菜硝酸盐含量显著优于单施处理,但DMPP+甲壳素在果菜类蔬菜上降镉效果最优,甲壳素处理在叶菜上的降镉效果最优;DMPP和甲壳素配施及单施,均能改善蔬菜品质,提高土壤中有机质等养分含量,提高了氮磷钾肥当季利用率,其中以DMPP和甲壳素配施处理试验效果最优,N、P、K肥当季利用率分别提高了34.64、13.77、52.83个百分点。
  综上所述,减量施肥和配施有机肥时应用DMPP和甲壳素,可同时降低蔬菜中硝酸盐和Cd积累,改善蔬菜品质,提高肥料当季利用率,促进城郊蔬菜安全生产。
[硕士论文] 杨鑫
园林植物与观赏园艺 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:二球悬铃木(Platanus acerifolia Willd)是一种被人们广泛栽培的行道树种,它有很多优点,如栽培容易、生长迅速、树形挺俊、冠大荫浓、抗病虫害等。但是,二球悬铃木在每年春末夏初之时,大量花粉随风飞洒,同时隔年的种球散开脱落,造成“飘粉飞毛”现象,严重影响人们的工作生活,很大程度上限制了推广应用。
  本研究通过分析悬铃木AGAMOUS(AG)基因第二内含子的表达特性,进而驱动细胞毒素基因培育不育转基因植株的策略,来解决悬铃木花粉和种毛污染问题。我们先通过TAIL-PCR的方法分离得到二球悬铃木AG基因第二内含子,然后用内含子驱动GUS基因和毒性基因构建融合表达载体,转化烟草与拟南芥对内含子的表达特性和功能进行分析鉴定,主要研究成果如下:
  1.AG基因第二内含子具有调控AG基因特异表达的特性,因此克隆了二球悬铃木
  AG同源基因PlacAG基因4644bp第二内含子的序列,命名为PlacAGI,利用生物信息学的方法对PlacAGI序列的调控元件做了初步的预测分析,分析结果证明PlacAGI包含了大量的组织特异调控元件。
  2.构建了fPlacAGI∷GUS,rPlacAGI∷GUS,fPlacAGI-mi35S∷GUS,rPlacAGI-mi35S∷GUS融合表达载体并转化了烟草与拟南芥,通过对转基因植株的组织进行GUS染色检测,结果发现在转GUS表达基因的烟草和拟南芥的雌蕊和雄蕊中GUS特异表达,在其它部位GUS基因未表达。这表明PlacAGI具有严格的组织特异性,能够调控连接在其下游的基因在花的第三、四轮器官特异表达。
  3.构建了不育植物表达载体fPlacAGI∷Barnase-mi35S-Barstar,rPlacAGI∷Barnase-mi35S-Barstar,fPlacAGImi35S∷Barnase-mi35S-Barstar,rPlacAGImi35S∷Barnase-mi35S-Barstar并转化烟草,得到四种载体的转基因阳性植株,通过对阳性植株的表型观察与分析,结果表明,AG基因第二内含子能够特异的调控连接在其下游的Barnase基因特异的表达于转基因烟草的雄蕊和心皮,导致这两轮花器官消融。同时,转化烟草出现强表型和弱表型之分,强表型植株花的第二、三、四轮花器官均消融,花直接早落;弱表型植株仅第三、四轮花器官消亡。同时还发现悬铃木AG基因第二内含子正向与反向插入载体对其功能的行使有影响,正向插入时转基因烟草的表型更为明显。还发现PlacAGI具有微弱的启动子功能,在其下游没有连接60bp35S核心启动子片段的情况下也能特异的启动紧连在其下游的表达基因特异表达。
[硕士论文] SABA HAMEED
设施园艺学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:西瓜[Citrullus lanatus(Thunb.)Matsum.&Nakai]是一种重要的经济作物。果实是西瓜的产品器官,决定着西瓜的经济价值。揭示西瓜果实发育过程中调控机制可以为西瓜遗传改良提供有价值的信息。热激转录因子(Hsfs)在植物发育过程中发挥着重要的调控作用。Hsfs是否参与西瓜果实发育的调控尚不清楚。针对这一问题,本课题在对西瓜Hsf家族基因进行全基因组鉴定的基础上,进一步分析了基因结构、系统发育关系、进化历史,以及在果实发育过程中的表达谱,获得了如下结果:
  1.在西瓜基因组中鉴定出24个ClHsfs基因,编码蛋白序列长度为192到782个氨基酸,其DNA结合结构域在西瓜、黄瓜和拟南芥等物种中具有高度的保守性。在寡聚化结构域中,Hsfs存在可变的连接子和HR-A/B区域。基于DNA结合结构域和寡聚化结构域之间的接头长度和插入HR-A/B区域的氨基酸残基数目不同,将ClHsfs分为3类,即A类(54.17%),B类(37.50%)和C类(8.33%)。
  2.ClHsfs基因在11个西瓜染色体上分布不均匀。4个ClHsf位于chr5和chr1上,3个位于chr10上,2个位于chr3、chr8、chr7、chr9和chr11上,1个分别位于chr2、chr4和chr6上。在西瓜中,有58.33%的Hsfs经历过复制事件。复制模型分析显示ClHsfs包含9个片段复制基因对和3转座复制基因对。ClHsfs中小规模的片断和转座复制在这个基因家族的适度扩张中发挥了关键的作用。选择压力分析表明,所有重复的ClHsfs基因主要受纯化选择的影响。ClHsfs基因复制的时间可以追溯到179-312百万年前。推测B类Hsfs是古代群体,发展为陆地植物后扩展到A类和C类群成员。
  3.利用转录组数据分析了ClHsf基因在西瓜果皮、果肉和种子中的表达。在果皮中,ClHsf-17(A2)在授粉后10天表达量最高。在白色-粉红色及红色肉果期,ClHsf-02(B1)和ClHsf-23(C1)在果肉中具有中丰度表达。ClHsf-24(A9)在种子成熟阶段表达量高。在ClHsf启动子序列中,Skn-1基序,GCN4基序和CAT-box出现的频率相对较高。
[硕士论文] 杨郭阳
观赏园艺学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:荷花(Nelumbo nucifera Gaertn.)是一种集观赏、食用和药用等功能于一身的多年生水生草本植物,具有重要的经济和文化价值。荷花产业化发展的关键在于培育具有多种优良观赏性状的新品种,目前杂交育种依然是荷花新品种选育的常用方式。效率低、周期长,观赏性状遗传机理复杂,直接找到控制这些性状的关键基因十分困难。
  为挖掘控制荷花株型相关性状的遗传因子,本研究以小株型品种‘艳阳高照’为父本,大株型品种‘建选-35’为母本,构建了135株目标性状分离良好的F1代作图群体,利用SSR、InDe1分子标记技术,构建了荷花遗传连锁图谱。将株型性状分解为立叶高、花柄高、叶长、叶宽、花径5组紧密相关的表型性状,通过对5组表型性状进行测量和统计分析,用复合区间作图法检测相关QTLs位点,主要结果如下:
  (1)利用210对多态性引物(SSR引物150对、InDe1引物60对),135株荷花F1代为作图群体,构建了包含145个标记,11个连锁群的荷花遗传连锁图谱,该图谱覆盖基因组长度625.0cM,标记间平均图距4.31cM。其中LG1遗传距离为99.1cM,标记数量最多,为91个;LG11遗传距离为33.9cM,标记数量最少,仅有2个。
  (2)共检测到14个QTLs位点,可解释表型变异系数为6.6%~12.0%。其中控制立叶高性状的QTLs位点最多为6个,控制花径的QTLs位点为4个,控制叶长的QTLs位点为2个,控制花柄高、叶宽的QTLs位点各有1个。
  总之,本研究构建的荷花遗传连锁图谱,14个荷花株型相关性状QTLs位点,将为荷花其他观赏性状的研究奠定理论和实践的双重基础,对指导荷花株型相关性状的分子标记辅助育种具有重要意义。
[硕士论文] 高菲
环境科学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:硒是人体的必需营养元素,农产品硒含量的增加对于人体健康水平的提高以及特定疾病的预防具有重要意义。本项目采用大田区组试验,分别研究外源硒肥对西瓜、罗汉果和砂糖桔果实硒和镉含量以及其它品质指标的影响,旨在为开展优质高效富硒降镉瓜果的生产提供参考和理论依据。主要研究结果如下:
  1.研究了基施不同剂量硒肥(0.26、0.51、1.03kg/hm2)和不同时期(花期、坐果期)叶面喷施硒肥处理对西瓜硒含量和品质及抗氧化系统的影响,以探讨适宜的西瓜硒肥施用方式。结果表明,所有处理西瓜果肉硒含量为0.014~0.106mg/kg,均达到了湖北省果蔬富硒标准(硒含量>0.01mg/kg)。基施和花期喷施硒肥均提高了果肉中硒的含量,其中基施硒肥处理较对照组提高了63%~282%、花期喷施提高了9%,所有处理中基施0.26kg/hm2硒肥处理果肉硒含量最高。施用硒肥还显著提高了西瓜果肉可溶性糖的含量(P<0.05),且坐果期喷施显著高于基施和花期喷施处理。基施低剂量(0.26kg/hm2、0.51kg/hm2)的硒肥、以及叶面喷施硒肥均可以提高西瓜抗氧化的能力,显著降低叶片丙二醛含量。综合考虑,西瓜硒肥适用方式为基施亚硒酸钠0.26kg/hm2。
  2.研究了基施(G)、基施与叶面喷施混施(G+Y20)以及不同浓度叶面喷施(Y40+40、Y20+20、Y40)硒肥处理对罗汉果果实中硒、镉及其它营养元素的含量和分布,以及果肉维生素C含量的影响。结果表明,罗汉果中的硒主要分布在果肉和籽粒中,在果皮中分布较少。施用硒肥显著提高了罗汉果中硒的含量(P<0.05)、其含量是对照组的1.6~21.6倍,其中G、G+Y20、Y40三个处理罗汉果硒含量满足湖北省干果类富硒标准(硒含量在0.1~0.5mg/kg范围内)。所有处理罗汉果中的镉含量均满足湖北省水果及其制品的镉污染限量要求(镉含量<0.05mg/kg),且G、G+Y20、Y40处理进一步降低了罗汉果中镉的含量(P<0.05)。但是,外源硒肥的施加也显著降低了罗汉果中铁的含量、以及果肉中维生素C和可溶性糖的含量。
  3.研究了基施(G)和叶面喷施一次(Y40)和两次(Y20+20)砂糖桔果肉硒、镉、铁、锌含量及营养品质的影响。结果表明,施用硒肥有增加砂糖桔果肉中硒含量的趋势,但与对照组相比差异未达到显著水平(P>0.05)。施用硒肥降低了果肉中镉的含量,较对照组降低了29.6%~50.3%。施用硒肥对果肉中可溶性糖和可溶性固形物的含量无显著影响(P>0.05),但基施处理显著提高了果肉中铁、维生素C及可滴定酸度的含量(P<0.05)。
[硕士论文] 刘明磊
蔬菜学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:辣椒(Capsicum annuum L.)是一种重要的园艺蔬菜作物,辣椒对不同农业气候有很强的适应性,广泛种植于世界各地。辣椒果实中维生素C、维生素A、维生素B6含量丰富,是人们膳食营养的重要组成部分。辣椒果实的形状、大小、色泽、口味丰富多样,这种多样性使其成为果实发育生物学研究的一个重要模型。辣椒与其他茄科植物相比基因组庞大(约3.3Gb)且重复序列占比高(81%)、病毒诱导的基因沉默困难、遗传转化体系不成熟,种种原因致使辣椒相关研究进展缓慢。此外,缺乏一个综合性的辣椒生物信息平台也在一定程度上阻碍了辣椒组学的研究。
  基于前人的研究成果和本研究团队新的测序数据及其分析结果,本研究构建了PepperHub辣椒组学生物信息平台,其主要研究成果如下:
  1.下载已公布的CM334辣椒和Zunla辣椒的基因组序列和基因注释文件,组装并注释pacbio三代重测序得到的“6421”株系辣椒基因组数据,利用GBrowse基因浏览器可视化各组数据,结合本地安装的BLAST工具和建立的辣椒文库共同构建Gemome模块。
  2.处理分析测序得到的根、叶、花、果实在不同发育时期的转录组数据和根、叶喷施脱落酸、赤霉素等生长调节剂或高盐、低温等逆境处理后的转录组数据。基于分析后的数据,利用Perl语言、R语言编写脚本展示基因在各个组织的不同发育时期的表达状况和基因在喷施生长调节剂后和不同非生物胁迫下的表达状况,比较基因在各个组织的不同发育时期的表达差异和基因在喷施生长调节剂后和不同非生物胁迫下的表达差异,构建某一基因与其相关基因的共表达网络。
  3.利用已发表的辣椒sRNA数据库和miRNA列表编写sRNA注释文件和miRNA注释文件,并用GBrowse可视化不同辣椒sRNA和known miRNA、novel miRNA在基因组中的分布。同时构建miRNA靶基因数据库,检索特定名称、特定序列的miRNA在辣椒基因组中的靶基因。
  4.分析处理辣椒基因组重测序数据,找出辣椒基因组的SNP和InDel位点,并用其生成注释文件。用GBrowse读取注释文件,可视化SNP和InDel位点。建立SNP、InDel数据库,查询特定区域的SNP、InDel位点。
  5.使用HTML、CSS、JavaScript、Perl等工具和语言将各个功能模块整合成一个综合性辣椒生物信息平台——PeperHub。
[硕士论文] 张祺恺
设施园艺学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:西瓜(Citrullus lanatus)是世界范围内重要的园艺作物,枯萎病和根腐病等土传病害是限制西瓜产业发展的瓶颈,采用嫁接可提高西瓜对土传病害的抗性。南瓜是适合西瓜嫁接的砧木材料,但目前对砧用南瓜的资源评价和利用研究尚不够深入。本课题对南瓜资源的耐旱性和根腐病抗性进行鉴定,以期筛选出优异的种质资源,为进一步砧木选育奠定基础。针对部分南瓜作为砧木嫁接后导致西瓜果实品质下降的问题,本课题选用对嫁接西瓜果实品质影响较小和较大的南瓜砧木材料,以西瓜自交系97103为接穗,以自嫁为对照,通过对果实膨大停止期和商品成熟期的果肉样品的转录组和代谢组进行分析,来研究不同砧木对嫁接西瓜果实品质形成的影响,获得的主要结果如下:
  1.对不同南瓜种质一叶一心时期的性状进行评价。以126份南瓜种质为材料,包括33份中国南瓜(C.moschata),93份印度南瓜(C.maxima)。以2份商业砧木‘青研1号’和‘京欣砧4号’作为对照,进行南瓜种质资源嫁接适宜时期(一叶一心时期)的性状调查与评价,发现27份材料下胚轴长度较商业砧木等同或更短;大部分南瓜种质资源材料都具有与商业砧木同等茎粗或大于商业砧木,仅有13份材料下胚轴茎粗较细;31份材料具有比对照商业砧木更大的子叶展开角度;9份材料具有与商业砧木相似的子叶叶绿素相对含量;18份材料具有与商业砧木类似大小的子叶长宽积。
  2.对不同南瓜种质资源的耐旱性进行评价。选用94份南瓜种质为材料,包括29份中国南瓜(C.moschata),63份印度南瓜(C.maxima),以及2份商业砧木‘青研1号’和‘京欣砧4号’,对材料进行耐旱性鉴定。幼苗3叶1心期时进行干旱处理,计算干旱胁迫指数、株高胁迫指数、茎粗胁迫指数和干物质胁迫指数,使用UPMGA法(非加权算数平均法)对所得结果进行聚类分析,将南瓜种质资源按耐旱等级分为6类。18份材料属于最耐旱材料;14份材料为次耐旱类材料;13份材料为较耐旱类材料;7份材料为最不耐旱材料;24份材料为次不耐旱类材料;18份材料为较不耐旱材料。
  3.对不同南瓜种质资源的根腐病抗性进行评价。选用45份南瓜种质资源为材料,包括25份中国南瓜(C.moschata),18份印度南瓜(C.maxima)和2份商业砧木‘青研1号’(C.maxima×C.moschata)和‘京欣砧4号’(C.maxima×C.moschata)。使用孢子悬浮液蘸根法对南瓜种质材料进行根腐病抗性鉴定,经过对病害的分级统计及病情指数计算,筛选出R7S11-4、R7S20、R7S82等19份高抗根腐病材料和R7S21-1、R7S28-2、R7S06等26份中抗根腐病材料。
  4.研究不同南瓜砧木对嫁接西瓜果实的影响。以10份南瓜材料为砧木与97103嫁接,筛选出2份对西瓜果实品质影响具有差异的材料。发现L12为砧木嫁接后对西瓜果实品质无显著影响,L9嫁接后显著降低西瓜果实可溶性固形物含量,嫁接组合L12/97103的西瓜果实中的果糖含量和葡萄糖含量显著高于嫁接组合L9/97103的西瓜果实,而苹果酸含量显著低于后者。
  5.研究L9和L12砧木在转录水平对西瓜果实品质的影响。南瓜砧木L9在转录水平影响了嫁接西瓜果实的柠檬酸代谢、果糖与甘露糖代谢和蔗糖与淀粉代谢途径,导致西瓜果实品质变差,而L12并未在以上途径对西瓜果实产生影响,所以对西瓜果实品质无影响。
  6.研究L9和L12砧木在代谢水平对西瓜果实品质的影响。南瓜砧木L9影响了西瓜果实果糖与甘露糖代谢与柠檬酸循环,导致西瓜果实品质变差,而L12在代谢水平仅在柠檬酸代谢上对西瓜果实产生影响,所以对西瓜果实品质无显著影响。
[硕士论文] 刘越
设施园艺学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:西瓜(Citrullus lanatus)是世界范围内广泛种植的重要园艺作物,在早春露地栽培以及反季节设施栽培中常常遭遇低温胁迫。研究西瓜在低温胁迫下的基因表达模式,鉴定差异表达基因的功能,有助于进一步了解西瓜低温响应及调控机制,为西瓜耐低温遗传改良提供理论支撑和基因资源。WRKY转录因子家族成员数量多且具有重要功能,不仅影响植物生长发育过程,还能够对植物面临的各种胁迫产生响应并发挥调控作用。低温胁迫下的西瓜转录组数据分析结果显示,多个WRKY家族基因的表达模式发生了显著改变,表明WRKY能够响应低温胁迫,但这些基因是否具有调控西瓜耐低温的功能,目前尚不清楚。针对这一问题,本研究在分析西瓜WRKY基因家族特征的基础上,鉴定了2个受低温胁迫诱导显著上调表达的WRKY基因Cla018059和Cla021170的功能,获得了以下研究结果:
  1.西瓜WRKY转录因子家族鉴定和特征分析。利用隐马尔可夫模型,在西瓜基因组上鉴定出57个WRKY转录因子家族成员,根据家族成员在染色体上的位置,依次命名为ClWRKY1~ClWRKY57。蛋白序列比对及系统发生分析表明,57个ClWRKY转录因子中,55个具有保守的7肽WRKYGQK DNA结合结构域,另外2个的WRKY结构域分别为WRKYGKK和KSRKRQV;所有ClWRKY转录因子的锌指结构为C2H2或C2HC类型。根据结构域的数量和锌指结构的类型,ClWRKY家族被分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ族,各有11、39和7个成员。根据蛋白序列的保守性和进化关系,Ⅱ族可进一步分为Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd和Ⅱe族。基因结构分析表明,ClWRKY基因序列长度在0.7kb~7kb之间,主要集中在1kb~3kb。ClWRKY家族成员的外显子含量为2~6个。共线性分析表明,ClWRKY转录因子家族基因中发生了18组复制事件,其中3组是转座复制,15组是片段复制,片段复制是ClWRKY家族基因扩增的主要模式。复制基因的Ka/Ks值均小于1,发生复制的ClWRKY家族基因在进化过程中受到纯化选择。
  2.西瓜ClWRKY转录因子家族基因的表达谱分析。西瓜果实发育转录组数据分析表明,除ClWRKY1外,其余56个ClWRKY基因在果实中均有表达,其中50个在果肉中表达,52个在果皮中表达,54个在种子中表达。低温胁迫处理的西瓜转录组数据分析表明,19个ClWRKY基因受低温胁迫诱导呈现显著差异表达,其中7个下调表达,12个上调表达。显著上调表达的基因中,Cla018059(ClWRKY55)和Cla021170(ClWRKY20)的log2FC值最大,表明其对低温胁迫更敏感。因此本课题对这2个基因进行了进一步的研究。
  3.低温相关西瓜ClWRKY基因的功能鉴定。构建了亚细胞定位表达载体pH7LIC5.0-N-eGFP-ClWRKY20和pH7LIC5.0-N-eGFP-ClWRKY55并注射到烟草表皮细胞,通过激光共聚焦显微镜发现ClWRKY20和ClWRKY55均定位于细胞核。构建了ClWRKY20和ClWRKY55的T1代超表达烟草植株OE20和OE55。对转基因植株进行4℃低温处理,通过对表型、冷害指数、相对电导率及丙二醛含量等指标的分析发现,超表达ClWRKY20基因提高了烟草植株的低温耐受性,而超表达ClWRKY55基因增强了烟草植株对低温的敏感性。抗氧化酶系统活性的检测表明,低温胁迫处理后的OE20植株具有更高的SOD、POD和CAT活性,表明ClWRKY20可能是通过提高植株的抗氧化能力来提高低温耐受性。OE55植株的SOD、POD和CAT活性均低于野生型植株,表明ClWRKY55可能通过削弱抗氧化能力来降低植株的低温耐受性。
[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。
[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] 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] 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] 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。
[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] 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] 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。
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