[目的]研究高粱生长素(IAA)与杂种优势之间的潜在关系,为高粱育种中杂种优势的利用提供重要理论依据.[方法]以11 个亲本及组配的11 个杂交种为材料,采用高效液相色谱技术测定杂交种及其亲本生长素在抽穗期和成熟期的含量,利用实时荧光定量PCR技术比较抽穗期、成熟期高粱不同品种的生长素基因表达的差异.[结果]11 个杂交种成熟期的生长素含量均高于抽穗期,成熟期杂种辽粘 3 号、辽杂 19、辽杂35、辽杂36、辽2297、辽2697、辽5397、辽糯7 号、辽糯11 号、辽夏梁1 号的生长素含量与其亲本相比,子代生长素含量更高,成熟期只有辽粘6 号的生长素含量比其亲本的低.以对应的母本或父本为对照,杂交种辽粘3 号和辽杂19 在抽穗期的生长素基因表达量低于其亲本,杂交种辽粘3 号、辽粘6 号、辽杂36 在成熟期的生长素基因表达量低于其亲本,其余杂交品种在抽穗期、成熟期生长素基因表达量均高于其亲本.[结论]内源生长素是调节高粱生长杂种优势的一个因素,但不是唯一因素.

为探讨不同高粱品种碳代谢相关酶的活性和SPS基因相对表达量的差异,以辽粘3号、辽杂11号、辽糯12号、辽杂53号4个高粱品种为试验材料,分别测定苗期、拔节期、抽穗期、成熟期高粱叶片和抽穗期、成熟期高粱籽粒碳代谢相关酶(SS、SPS、SSS、ADPG-ppase、UDPG-ppase)的活性,并比较分析4个高粱品种叶片及籽粒SPS基因表达的差异,探究它们之间的关系,从生理和基因角度选育出具有优良品质的高粱品种.分析结果发现,抽穗期、成熟期辽粘3号高粱叶片的SS、SPS、SSS、UDPG-ppase活性最高,显著高于其他3个高粱品种;成熟期辽粘3号高粱籽粒的SS、SPS、SSS、ADPG-ppase、UDPG-ppase活性也显著高于其他品种;对4个高粱品种的SPS基因表达量进行分析发现,苗期、抽穗期、成熟期辽粘3号高粱叶片的SPS基因表达量均为最高,抽穗期、成熟期高粱籽粒SPS基因表达量表现为辽糯12号>辽粘3号>辽杂53号>辽杂11号.综上所述,辽粘3号高粱品种叶片和籽粒在各个时期的碳代谢相关酶活性比较高,并且苗期、抽穗期、成熟期辽粘3号高粱叶片SPS基因相对表达量也相对较高,辽粘3号高粱籽粒SPS基因相对表达量仅次于辽糯12号,所以辽粘3号高粱品种可作为高粱生产中的首选品种,对筛选高质量的高粱品种具有重要的指导意义.

[目的]研究SbGA20ox1、SbGA20ox3和SbGA2ox3基因对高粱品种赤霉素表达水平的影响.[方法]以不同高粱品种为试材(9544.7057为父本与不同母本进行杂交得到子代:辽夏梁1号、辽2297、辽2697、辽5397、01-26B;以及01-26A为母本与不同父本进行杂交得到子代:辽杂35、0-01、9544.7057、3550、辽2697),利用实时荧光定量PCR技术比较不同时期(拔节期、抽穗期、成熟期),不同品种的高粱之间SbGA20ox1基因、SbGA20ox3基因、SbGA2ox3基因表达含量规律.[结果]SbGA20ox1基因在同一父本不同母本高粱组的基因表达规律基本符合抽穗期>成熟期>拔节期;SbGA2ox3基因在同一父本不同母本高粱组的基因表达规律基本符合抽穗期>成熟期>拔节期,Sb-GA2ox3基因在同一母本不同父本高粱组的基因表达规律基本符合拔节期>成熟期>抽穗期.而SbGA20ox1基因在同一母本不同父本高粱组的基因表达以及SbGA20ox3基因在各品种高粱的基因表达并未发现明显规律,各时期基因的相对表达量大部分品种间无明显差异.[结论]该研究一定程度上揭示了SbGA20ox1、SbGA20ox3和SbGA2ox3基因在多个高粱品种各时期的基因表达规律,为进一步研究调控赤霉素水平的小基因家族的作用机制提供启示.

[目的]通过研究不同品种杂交高粱抗性生理指标的差异并探索其可溶性糖的含量与SS酶及SPS酶活性的关系,建立高效精确选育抗性强产量高的优质高粱种质资源的重要途径.[方法]选用愈创木酚比色法、氮蓝四唑光还原法、紫外分光光度计法分别提取并测定POD、SOD、CAT活性;采用优化后的蒽酮比色法测定叶片可溶性糖含量并以硫代巴比妥酸法测定MDA含量;SS及SPS活性的测定均采用间苯二酚比色法.[结果]辽糯10号同时具有抗逆性强、可溶性糖含量高的双重优势;辽糯15号SOD和CAT活性最高但MDA含量最低,表明其抗逆性在所有品种中最强;辽杂66号具有较高的SS及SPS活性,从而对糖分积累有促进作用,利于实现高产.[结论]从多角度阐明了高粱抗旱、耐盐碱机制,丰富其抗性生理内容;进一步发掘并了解高粱糖分积累机制,明确高粱糖分积累分子调节机制的内在机理,建立了精确选育抗性强、产量高的优质高粱种质资源的重要途径,并制定强化高粱抗性及产量的技术措施,为筛选近缘农作物的优质种质资源、提高农作物的育种技术水平、筛选其差异表达基因后再进行蛋白质组和转录组关联分析、挖掘调控高粱抗性强弱及糖分积累的关键基因及解析其分子调控机制奠定坚实的理论基础.

氮代谢是植物体内的基本生理代谢过程之一,包括氮素同化、积累和蛋白质合成等过程,与植物的生长发育、产量和品质的联系非常密切.氮代谢的生理过程在酶的催化下完成,与氮代谢的生理过程密切相关的酶有:硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、转氨酶(谷氨酸草酰乙酸转氨酶、谷氨酸丙酮酸转氨酶)、谷氨酸合酶、谷氨酸脱氢酶等关键酶.这5种酶在植物氮代谢过程中具有重要的作用,简要介绍这几种酶的基本结构与特性、对作物生长发育的调控等,为进一步探究氮代谢研究机制提供有益的参考.