为探究大豆LIM转录因子家族基因在应答盐胁迫中的功能,利用生物信息学方法,根据大豆全基因组数据,共鉴定出21个LIM基因,命名为GmLIM01～GmLIM21,分析大豆LIM基因家族的染色体位置、蛋白质的理化性质、进化关系、保守基序以及对非生物逆境胁迫的响应.结果表明,这些GmLIM基因在大豆20条染色体中的14条染色体上分布不均,片段重复是大豆LIM家族扩大的主要原因.根据系统发育进化分析,大豆21个LIM基因可分为5个亚家族,与其他9个物种的LIM基因一起构建进化树,也可分为5个亚家族.大豆的21个GmLIM基因共包含10个基序,大部分LIM蛋白含有motif1、motif 2和motif 4这3个保守基序.此外,顺式调控元件的分析表明,在GmLIM基因的启动子序列中,与光响应、生长发育、植物激素和非生物逆境胁迫应答相关的调控元件非常丰富.定量PCR结果表明,在盐胁迫处理后大豆叶和根中GmLIM07、GmLIM17基因的表达量分别在3和6 h达到峰值,后随着处理时间的加长表达量下降.综上GmLIM基因在大豆的盐胁迫应答过程中具有重要的调控作用.

山西作为大豆起源地之一,根瘤菌资源丰富.为了进一步挖掘山西省的大豆根瘤菌资源,筛选出与当地主栽大豆品种共生固氮效果好的根瘤菌.本实验在大同广灵、太原清徐、晋中太谷三地采集不同大豆品种的根瘤,经过多次划线,对分离纯化出的单菌落进行菌落形态、刚果红染色、BTB染色表型鉴定;16SrDNA、nodA和nifH基因型鉴定.利用BOX-PCR对所有根瘤菌进行电泳检测,去除条带完全一致的菌株,将目的条带不一致的菌在Bionumerics@7.5软件中聚类分析.选代表性菌株接种到晋大88号和科丰1号两个大豆材料,筛选匹配性好的菌株.共分离出203株菌,其中187株根瘤菌可以扩增出nodA、nifH基因,172株快生型根瘤菌,属于S.fredii;15株慢生型根瘤菌,分别属于B.diazoefficiens和B.daqingense.BOX-PCR将85株条带不一致的根瘤菌分为四大类群,以70％为界限共分为16类.筛选出与晋大88号匹配性较好的根瘤菌GL11和GL43,其地上部分干重较接种USDA110分别增加38.5％、30.1％;根干重分别增加22.2％、27.8％;根瘤鲜重分别增加24.3％、41.5％;根瘤干重分别增加36.6％、31.0％.筛选出与科丰1号匹配性较好的根瘤菌TG37,其株高、地上干重、根干重、根瘤鲜重、根瘤干重和根瘤数较接种USDA110分别增加8.1％、15.0％、28.6％、27.3％、44.3％和60.6％.山西省根瘤菌资源丰富,种类多样,S.fredii为优势种,此外还分离出两类慢生型根瘤菌B.diazoefficiens和B.daqingense,丰富了根瘤菌资源.筛选出共生匹配性好的根瘤菌为大豆生产实践奠定了物质基础和理论依据.

为研究不同氮素水平下接种大豆根瘤菌对大豆生长和结瘤固氮的影响,以大豆品种Williams 82为试验材料,采用蛭石法种植,设置无氮、低氮和高氮3种浓度的硝酸盐处理,接种USDA110大豆根瘤菌,研究不同氮素水平对大豆结瘤及氮含量的影响.结果表明,不同施氮水平对根瘤数目、根瘤干质量和根干质量都有不同程度的影响,施加高氮营养液会抑制大豆结瘤,而无氮处理则促进了大豆结瘤;根干质量呈现相反的变化趋势,无氮处理的根干质量最小,高氮处理的根干质量最大.不同施氮水平下,大豆不同器官氮含量在接菌和不接菌间表现出不同的变化趋势;高氮处理下的氮素含量显著高于低氮、无氮处理,不同器官氮含量整体表现出叶>根>茎的现象;不同氮水平条件下,不同叶位叶绿素值(SPAD值)在接菌与不接菌间无明显差异.叶形态指标的测定结果显示,高氮处理下叶面积、叶周长、叶长和叶宽均显著高于无氮处理;无氮接菌后叶面积和叶周长显著大于无氮不接菌处理,表明接菌不仅促进了根生长,还刺激了叶片增大.由此可知,不同氮素水平下,接种根瘤菌对大豆幼苗的结瘤固氮和生长发育的变化规律不同,适当增施氮素营养、配合根瘤菌剂的使用可促进大豆生长发育及氮素利用吸收.

盐害是一种主要的非生物胁迫,严重影响大豆的产量和品质,筛选大豆耐盐种质对耐盐性研究具有重要意义.本研究以332份栽培大豆品种为研究对象,以苗期NaCl致死浓度为评价指标,初步评价其耐盐性.从中选择3份不同耐盐等级的材料为供试材料,公认的耐盐材料Lee68和盐敏材料Jackson为对照材料,用150 mmol/L NaCl溶液处理后,测定表型性状、生理指标及光合指标等,分析不同耐盐种质与这些指标间的关系,进一步探究耐盐生理特性.结果表明:(1)供试种质耐盐性差异较大,筛选出6份敏盐品种和18份耐盐品种.(2)形态性状分析表明不同耐盐等级的品种在盐胁迫下植株干重、株高和根长均下降,其中汾豆105和Lee68的相对干重、相对株高和相对根长较高,晋大70次之,陕西八月黄和Jackson的相对干重、相对株高和相对根长较低.(3)不同组织离子含量分析表明汾豆105、Lee68的根和茎中Na+、Cl-积累较多,叶片中较少,而陕西八月黄和Jackson与其相反.(4)叶片光合特性分析表明盐胁迫下陕西八月黄和Jackson的SPAD均下降,晋大70、Lee68和汾豆105上升;净光合速率均降低,其中汾豆105和Lee68的降幅小,陕西八月黄和Jackson的降幅较大.综合形态和生理指标分析发现5个品种在盐胁迫下的耐盐能力:汾豆105和Lee68>晋大70>陕西八月黄和Jackson,与初筛结果一致,表明致死浓度可作为苗期耐盐性鉴定简便、可靠的指标,同时这些材料为大豆耐盐育种提供了基础材料.

为筛选维生素E及组分含量特异种质资源,研究以327份大豆种质资源为材料,采用改良的高效液相色谱法(HPLC),对大豆籽粒中的维生素E及其组分α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚的含量进行测定.结果表明,利用改良的高效液相色谱法(HPLC)测定大豆维生素E含量精密度高,可靠性好;大豆种质资源中,维生素E及各生育酚含量的变异系数均大于20％.α-生育酚、总维生素E的含量呈现正偏态分布,γ-生育酚、δ-生育酚的含量呈正态分布;α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚和总维生素E的含量之间都存在极显著相关关系.对种质资源各组分进行聚类分析,结果筛选出富含维生素E的大豆品种34个.热图分析表明,富含维生素E的不同种质各生育酚组分含量存在差异,筛选出α-生育酚含量较高的2份种质资源东北黑豆和山东平邑豆,γ-生育酚含量较高的3份种质资源SCS-9299、辽豆22和朔州平鲁双色豆,3种生育酚含量都较高的5份种质资源富黑2号、黑珍珠、于秀芝翠绿、特大粒黑皮绿豆、青仁黑一号.

以山西省主推水地小麦品育8012为材料,研究了不同播期与播量对品育8012的产量构成的影响,试验结果表明,不同播期和播量对品育8012的产量影响较大,适期播种和适宜播量对品育8012群体有较强的调整作用,成穗数、穗粒数和千粒质量等比较协调,产量较高.在晋南水地麦区,品育8012适宜播期为10月5日—20日,最佳播期为10月15日—20日;适宜播期内播种量以基本苗18×104株/0.067 hm2左右为宜.

为了丰富小麦遗传多样性,解决目前人工合成小麦中成胚成苗率低、遗传信息有限,以及不适合冬麦区种植等问题,以越冬性较好的硬粒小麦(AABB)为母本、粗山羊草(DD)为父本进行杂交,获得单倍体幼胚,经幼胚拯救、春化、染色体加倍,人工合成六倍体小麦(AABBDD).杂交时采用分批播种,授粉后剪穗实验室培养,并根据合成胚的状态随时调整培养基.结果表明,染色体加倍时采用分阶段半根加倍法更容易获得健壮苗,杂交胚的平均成胚率为69.07％,平均成苗率为55.08％,合成小麦的染色体加倍率为85.40％.利用硬粒小麦与粗山羊草人工合成六倍体冬小麦的方法大大提高了合成麦的成胚成苗率,并保证了遗传的多样性.

旱地小麦新品种"紫麦8555"是山西农业大学小麦研究所以"科紫6061"为母本、"汾1833"为父本,采用系谱法并结合水旱交叉选育而成的彩色小麦新品种,该品种容重818g·L-1,蛋白质含量14.93％,湿面筋含量32.4％,面团稳定时间1.0min.2017—2019年参加山西南部旱地特殊冬小麦区域试验,平均产量为3996kg·hm-2.本文对"紫麦8555"的品种特征特性、选育过程、产量表现、品质性状和近年彩色小麦选育体会进行总结,希望能对彩色小麦育种提供借鉴.

为筛选与山西主栽品种晋大88匹配性较好的强耐盐根瘤菌,本研究选用从187株大豆根瘤菌株中筛选出的7株强耐盐性根瘤菌株为供试材料,以USDA110为对照菌株,采用随机区组试验设计,将不同菌株分别接种在清水对照和150 mmol·L-1 NaCl溶液处理的晋大88植株上,比较其对晋大88性状的影响,采用相关分析和聚类分析方法筛选耐盐性强且匹配性好的大豆根瘤菌菌株.结果 表明:晋大88的大多数生长性状在NaCl胁迫下较清水对照组有所下降,其中根瘤性状表现出显著或极显著下降.在清水对照下菌株USDA110处理的植株根瘤鲜重、根瘤干重和根瘤数量均较高,与晋大88的匹配性最好.NaCl胁迫下菌株TG1处理的植株叶片SPAD值、根瘤鲜重、根瘤干重、根瘤数量表现最好,菌株TG14处理的植株株高、地上部鲜重表现最好.相关分析表明相对根瘤数与相对SPAD值相关极显著,相对根瘤鲜重与相对根瘤干重相关极显著,而相对地上部鲜重与相对株高、相对地上部干重呈显著相关关系.聚类分析表明菌株TG1、TG53、TG79和TG14处理的植株表现出较好的耐盐性,本研究筛选得到的菌株为山西省大豆耐盐根瘤菌的推广应用提供了菌株资源.

紫麦8555是以科紫606为母本、汾1833为父本进行杂交,采用系谱法,经过水旱交叉生态选择、多年多点鉴定试验选育而成的彩色小麦,2020年9月通过山西省审定,该品种适宜在山西省南部旱地及黄淮北部同类生态条件的旱地推广种植.

[目的]本文旨在研究外源物乙酰化糖对碱胁迫下大豆幼苗生长的影响.[方法]以武乡小黑豆为材料,分别在水、碱胁迫(Na2CO3+NaHCO3,20 mmol·L-1)和碱胁迫添加不同浓度乙酰化糖(1、2、3、4、5 mmol·L-1)的条件下对大豆幼苗进行处理,探索乙酰化糖对幼苗根系、生长及生理指标的影响.[结果]与空白组相比,碱胁迫对大豆幼苗生长有显著的抑制作用.随着添加乙酰化糖浓度的增加,幼苗根系形态指标(总根长、总根系表面积、根系体积)、株高、可溶性糖含量呈先升高后降低的趋势,在3 mmol·L-1时达最大值,且显著高于对照组(P<0.05);SOD、POD活性整体呈先升高后降低的趋势,在2 mmol·L-1时达最大值,且显著高于对照组(P<0.05);根系活力呈逐渐上升的趋势,在3 mmol·L-1时已显著高于对照组(P<0.05);CAT则呈逐渐降低的趋势,且各处理组与对照相比差异显著(P<0.05).[结论]乙酰化糖可显著缓解碱胁迫的伤害,适宜浓度的乙酰化糖不仅可有效提高大豆幼苗抵抗碱胁迫的能力,还可以促进幼苗的生长发育.综合分析各项指标的变化,乙酰化糖浓度为3 mmol·L-1时改良效果较佳,此结果为乙酰化糖提高植物抗逆性及盐碱地种植大豆提供了理论基础.

为探究主成分分析法在小麦品种(系)品质评价应用的可行性,利用主成分分析方法,对2009—2018年10个年度参加我国黄淮冬麦区北片水地国家区试的172个冬小麦品种(系)品质指标进行了分析和综合评价.结果显示,第1主成分主要包含稳定时间、拉伸面积和最大阻力,反映面团流变学特性,其累计贡献率为44.186％;第2主成分主要包含籽粒蛋白和面粉湿面筋含量,反映小麦蛋白质特性,前2项主成分累计贡献率为70.261％;第3主成分主要包含容重和吸水率,前3项主成分累计贡献率为85.646％,前3项主成分足以代表原指标信息,其中,稳定时间、拉伸面积和最大拉伸阻力权重系数达到0.9以上,因此,稳定时间、拉伸面积和最大拉伸阻力是影响小麦品质的主要因素.主成分分析可以用于小麦品种(系)品质的综合评价.

为了探究大豆萌发期维生素E的变化规律,本实验以8种栽培大豆为实验材料,采用高效液相色谱(HPLC)法测定大豆萌发期维生素E组分及含量,并统计萌发期大豆的发芽率、发芽势以及胚根长.结果表明:HPLC法测定的结果重现性和精密度良好,可以准确定量大豆维生素E组分的含量.3个黄皮黄仁大豆、2个黑皮黄仁大豆和1个绿皮黄仁大豆均表现为γ-生育酚含量大于α-和δ-生育酚含量,且萌发期间变化趋势大致相同;仅绿皮绿仁大豆和黑皮绿仁大豆各组分含量表现为α-生育酚>γ-生育酚>δ-生育酚.差异显著性分析表明,黄仁大豆在第7天的α-生育酚含量最高,绿仁大豆在第1天含量最高.大豆萌发期间黑皮绿仁大豆SZ910的α-生育酚含量显著高于其他材料,进一步分析表明萌发期绿仁大豆中α-生育酚含量显著高于黄仁大豆,表明萌发期绿仁大豆较黄仁大豆具有更高的营养保健作用.

为研究大豆在不同程度盐胁迫下的耐盐规律,并探讨盐胁迫下影响植株生长的主要生理原因,以4份不同耐盐性大豆品种为供试材料,采用营养液水培法,用不同浓度NaCl溶液处理,测定苗期大豆植株生长指标、叶片SPAD、各部位Na+、K+、Cl-含量并进行规律分析.结果 表明:(1)植株地上部鲜重和干重及地下部鲜重随盐溶液浓度的升高先增大后减少,在200 mmol·L-1高浓度盐胁迫下均显著低于对照,植株地下部干重在盐胁迫下变化未达显著水平.耐盐性品种在高浓度盐胁迫下植株生物积累量受抑制程度较低.高浓度盐胁迫显著降低了植株叶片SPAD,进而影响其光合作用,抑制植株生物量的积累.(2)植株根茎叶中Na+和Cl-含量随盐溶液浓度升高而增加,根中Na+和Cl-的积累较茎和叶对盐胁迫更敏感,耐盐性品种在盐胁迫下根中Cl-积累较少,茎叶中Na+积累较多.植株根茎中K+含量随盐溶液浓度的升高而减少,叶片中的K+含量在盐溶液处理下变化未达显著水平.(3)除耐盐品种晋大73外,其它品种在盐胁迫下植株茎叶中Na+和Cl-含量与植株生物量呈显著负相关,所有品种植株叶片中Na+和Cl-的含量与叶片SPAD呈显著负相关,表明盐害离子的积累是造成植株生物量减少、叶片失绿的重要原因.耐盐品种植株茎叶中Na+和Cl-含量与植株生物量相关性不显著,表明盐害离子对耐盐品种植株生物积累量影响不明显.

单倍体植株的基因型和表现型完全一致,是研究遗传性状的优质材料.小麦单倍体育种能够有效缩短育种年限、促进新品种选育,单倍体的获得可为研究小麦抗病抗旱等性状提供理论基础.近年来,小麦单倍体研究的方法主要有离体培养和孤雌生殖.常用的离体培养主要有花药离体培养、花粉离体培养;孤雌生殖主要包括辐射花粉、化学诱导、异种属花粉延迟授粉、异种属细胞质-核替换法、远缘杂交等.这些方法各有优缺点,文章对小麦单倍体的育种方法、获得途径、应用过程中存在的问题、研究进展等方面进行了综述,并对获得单倍体的多种方法进行了对比分析,以期为小麦育种者提供一定的参考.

为筛选适于在山西省主栽品种晋大53号推广应用的根瘤菌资源,以晋大53号大豆根瘤为研究对象,采用组织块分离法、平板划线法、震荡培养法以及分子生物学方法,对根瘤菌进行分离、纯化和鉴定,并研究其产酸、碱能力、耐盐特性以及结瘤能力.结果表明:从晋大53号大豆根瘤中成功分离并纯化出1株根瘤菌,编号为53-4,具有刚果红染料抗性,产酸快,可耐5％浓度NaCl.测序获得该菌株的16S rDNA序列,经NCBI在线数据库比对后,发现53-4菌株同Rhizobia sp.(HQ589024.1)、Beijerinckia fluminensis(NR 116306.1)和Mesorhizobium sp.(JN622153.1)等具有高达99％的序列同源性.NJ系统发育树显示该菌株同Mesorhizobium sp.(JN622153.1)聚为同一支,表明53-4菌株属于中慢生根瘤菌(Mesorhizobiumsp.).对该菌株结瘤基因nodA进行PCR扩增,经电泳检测能够扩增出明显条带,说明该菌株基因组中具有根瘤菌关键结瘤基因nodA.回接53-4的晋大53号的株高、地上部鲜重、根鲜重、植株干重和根瘤鲜重均高于接种优良大豆共生根瘤菌株USDA110,其中地上部鲜重和根瘤鲜重显著高于接种USDA110处理,分别提高20.0％和85.4％.中慢生根瘤菌53-4的耐盐特性、产酸、碱能力以及共生效果均优于USDA110,表明其在晋大53号大豆种植过程中具有较好的应用潜力.

为探究大豆萌发时耐盐性差异,选取栽培大豆晋大53和野生大豆平南,设置多种NaCl溶液浓度对发芽过程进行胁迫处理,选取胁迫对发芽性状影响最适的差异浓度,对13种大豆材料进行耐盐性鉴定.结果 表明,NaCl溶液浓度200 mmol/L为盐胁迫的最适浓度;与对照相比,盐胁迫下大豆种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数明显降低,而不同大豆材料受胁迫影响差异显著,材料间各指标也具有一定差异.综合来看,在13种大豆材料中,SNSZ177,SNSZ266为耐盐材料;SNWS93,SNWS265为不耐盐材料;其余为中等耐盐材料.

为了解大豆种质资源中荚粒性状与产量性状(百粒质量)间的关系,以102个大豆种质资源为试验材料,通过对8个主要农艺性状的遗传变异分析、相关性分析和主成分分析,为大豆种质资源的评价和新品种培育提供参考.结果 表明,102个大豆材料中除了荚长、荚宽和粒长这3个性状的变异系数比较小外,其他性状的比较大,且性状间表现出较大差异,表明试验中种质资源间有很大差异.相关分析结果表明,百粒质量性状与这7个大豆荚粒性状均存在极显著的正相关性,这7个性状对百粒质量的总效应排序为:粒宽＞荚宽＞荚质量＞荚长＞粒长＞粒厚＞荚厚.根据综合得分进行聚类分析发现,第Ⅳ类的综合主成分得分最高,与其他种质的亲缘关系较远,因此,若用第Ⅳ类大豆资源与前三类群大豆进行杂交有可能产生较大的杂交优势.

采用水培法,以武乡小黑豆为材料,探讨了不同碱胁迫处理和添加不同浓度盐碱改良剂(乙酰化葡萄糖)对大豆种子发芽的影响.结果 表明,随着碱胁迫浓度的增加,大豆种子萌发过程中发芽率、发芽势、发芽指数和胚根长度均逐渐降低;50 mmol/L碱胁迫溶液里添加不同浓度改良剂进行发芽试验,随着添加改良剂浓度的增加,大豆种子的发芽率、发芽指数、活力指数、发芽势和胚根长度均呈先上升再下降的趋势;添加改良剂浓度为3 mmol/L时,大豆种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和胚根长均最高,分别为97％,82.33％,143.55,572.34,3.99 cm,且显著高于碱胁迫处理,说明添加3 mmol/L改良剂时效果最佳.

为了加强大豆种质资源的研究利用,以313份山西不同地区野生大豆为研究对象,分析其不同百粒质量类型及生物学性状的遗传多样性.结果表明,百粒质量在0.03～1.08 g的材料居多,且百粒质量类型分布具有显著的地域差异;不同地区的野生大豆多样性分析检测结果表明,变异类型最多的地区为太原;不同百粒质量野生大豆的生物学性状分析结果表明,随着百粒质量的增加,茸毛色为灰色的比例逐渐增加,泥膜逐渐从有到无,荚色由5种类型逐渐减少为3种类型,粒色逐渐由以黑色为主到出现了多种颜色,脐色由以黑色为主到有褐色和深褐色,粒形逐渐由以椭圆形为主向扁椭圆形为主发展,而且变异类型逐渐增加,这些都是野生大豆逐渐进化的表现.