马铃薯抗旱性研究进展
- 格式:doc
- 大小:15.00 KB
- 文档页数:3
马铃薯StDRO1基因的功能验证马铃薯StDRO1基因的功能验证马铃薯(Solanum tuberosum)是世界上最重要的食用作物之一,也是全球农业体系中的关键作物之一。
尽管马铃薯是一种具有广泛适应性的作物,但它的产量和抗逆性仍面临着很大的挑战。
鉴于气候变化和全球人口增长的压力,提高马铃薯的产量和抗逆性至关重要。
因此,对马铃薯基因进行深入研究有助于揭示其抗逆性的分子机制,并为改良马铃薯品种提供重要参考。
马铃薯植株在遭受干旱胁迫时,其生长和产量明显受到影响。
然而,了解马铃薯对干旱逆境的响应机制至关重要。
最近的研究表明,StDRO1基因可能在调控马铃薯抗旱性方面发挥重要作用。
StDRO1基因是编码一个蛋白质的基因,该蛋白质可能在调控植物的根发育、根系形态和水分利用效率等过程中发挥重要作用。
为了验证StDRO1基因在抗旱性中的功能,我们通过转基因技术构建了过表达StDRO1基因的马铃薯转基因植株,并进行了一系列的实验。
首先,我们对转基因植株和野生型植株进行了根系形态的比较。
结果显示,过表达StDRO1基因的转基因植株的根系比野生型植株更为发达和分散,并具有更高的根系表面积和根长。
这表明,StDRO1基因的过表达可以促进马铃薯的根系发育,从而增加其水分吸收和保持能力。
其次,我们对转基因植株和野生型植株在干旱条件下的表型差异进行了观察。
结果显示,过表达StDRO1基因的转基因植株相对于野生型植株在干旱胁迫下表现出更好的生长状态和较高的存活率。
此外,我们还观察到转基因植株比野生型植株在干旱胁迫下的光合作用和气孔导度较低,这表明转基因植株通过有效调控水分的利用,减少了干旱对光合作用的负面影响。
此外,我们还进一步研究了过表达StDRO1基因对马铃薯抗旱性相关基因的调控作用。
通过转录组和实时定量PCR分析,我们发现过表达StDRO1基因的转基因植株在干旱胁迫下表达了一系列与抗旱性相关的基因,例如抗氧化酶基因和脱水素合成相关基因等。
宁夏农林科技,Ningxia Journal of Agri.and Fores.Sci.&Tech.2023,64(11):6-11基金项目:马铃薯育种专项(2019NYYZ01-2)、国家自然科学基金(32260504)、宁夏自然科学基金(2021AAC05015)、宁夏回族自治区农业科技自主创新专项科技创新引导项目(NKYG-22-02)。
作者简介:巩檑(1981—),男,宁夏石嘴山人,理学博士,副研究员,主要从事马铃薯分子育种相关研究。
收稿日期:2023-09-06习近平总书记指出,“中国人的饭碗必须牢牢地端在自己手里”。
马铃薯具有适应性广、高产潜力大、营养全面等多种优势,不仅是三大主粮作物之外的重要补充,而且因主食和加工产品产业开发前景十分广阔,将给我国粮食安全提供更多保障。
我国70%左右的马铃薯集中种植于资源条件有限的西北、西南等地区,作为当地重要的粮食作物、经济作物和饲料作物,为地区经济发展贡献重要力量,已成为重要的支柱产业。
国家统计数据显示,自2015年我国农业部启动马铃薯主粮化战略以来,全国种植面积稳定在475.8万hm 2左右,单产逐年上升,2019年平均单产为3804.7kg/hm 2(折合原粮)。
2022年,我国马铃薯制品进出口总额5.41亿美元,其中出口4.24亿美元。
马铃薯产业对巩固脱贫攻坚成果、促进乡村产业振兴、粮食安全战略保障国家经济安全等方面均具有重要意义。
近5年马铃薯基因组及重要性状基因研究进展巩檑宁夏农林科学院农业生物技术研究中心,宁夏银川750002摘要:马铃薯是保障我国粮食安全的重要补充。
高质量的参考基因组和重要性状形成基因是分子育种工作的两个核心要素。
相对于水稻、小麦、玉米等作物分子育种的迅猛发展,马铃薯还处于常规育种向分子育种的转型阶段,尤其需要构建高质量参考基因组,挖掘并充分利用重要性状调控基因在辅助育种中的作用。
简要总结了近5年上述两方面的国内外研究现状和重要成果,简要分析了我国马铃薯分子育种面临的瓶颈问题,以期为马铃薯遗传育种等研究提供参考。
马铃薯高代品系材料生长性状调查及抗旱性评价马奔驰陈杰盼苏晨晨冯琰尹江王燕*(河北北方学院旱作农业研究中心,河北张家口075000)摘要为了筛选出用于实际生产与推广的优质高产品种,以24份马铃薯高代品系材料为研究对象,对其农艺性状、生理生化指标与产量性状进行调查测定,并对试验材料的叶绿素相对含量、叶片失水率、离体叶片电导率、株高和产量共5个指标进行相关性分析,利用隶属函数法对其抗旱性进行综合性评价。
结果表明:早熟鲜食品系BF1111.8及中早熟加工品系BF113.31、BF113.13农艺性状优异;BF1111.8、BF1245.2和BF0750.43抗旱性极强;BF1111.8综合性状优异。
关键词马铃薯;高代品系;隶属函数法;抗旱性评价中图分类号S532文献标识码A文章编号1007-5739(2024)03-0040-06DOI:10.3969/j.issn.1007-5739.2024.03.010开放科学(资源服务)标识码(OSID):Investigation of Growth Traits and Evaluation of Drought Resistance of Potato HighGeneration Strain MaterialsMA Benchi CHEN Jiepan SU Chenchen FENG Yan YIN Jiang WANG Yan*(Dryland Agriculture Research Center,Hebei North University,Zhangjiakou Hebei075000) Abstract In order to select high quality and high yield varieties for practical production and promotion,24potato high generation strain materials were investigated and determined for their agronomic traits,physiological and biochemical indicators and yield traits.A correlation analysis was conducted on five indexes(chlorophyll relative value, leaf water loss rate,isolated leaf conductivity,plant height and yield),and a comprehensive evaluation of their drought resistance was carried out using the membership function method.The results showed that the early maturing fresh food strain BF1111.8,medium early maturing processing strains BF113.31and BF113.13had excellent agronomic traits; BF1111.8,BF1245.2and BF0750.43had strong drought resistance;BF1111.8had excellent overall traits.Keywords potato;high generation strain;membership function method;drought resistance evaluation马铃薯原产于秘鲁南部山区,是世界第四大粮食作物[1],栽培范围遍及全球各地。
中国瓜菜2021,34(3):47-51收稿日期:2020-06-10;修回日期:2020-06-19基金项目:黑龙江省农业科学院“农业科技创新跨越工程”专项(HNK2019CX07);国家重点研发计划项目(2018YFD0200800)作者简介:武新娟,女,助理研究员,主要从事马铃薯遗传育种与栽培技术研究。
E-mail :********************马铃薯是收获块茎的农作物,其块茎生长在地下,有土壤保护,能抵抗旱灾、冻灾、冰雹和干热风等自然灾害,减少农业生产损失,受外界环境影响较小。
其生物学特性决定了它的生态适应性广泛,有利于不同地区不同生态环境的栽培种植。
中国是世界马铃薯种植面积最大的国家,常年种植面积较稳定,占世界25%左右,其次为俄罗斯和印度。
2018年我国马铃薯播种面积为475.8万hm 2,占农作物总播种面积的2.9%,年产量1798.4万t [1]。
近年来,随着马铃薯主粮化的推进,生产发展相对迅速。
但马铃薯作为块茎类作物,块茎形成需要大量的水分供应,而中国的马铃薯生产区有很大一部分分布在水资源缺乏地区,如山西、甘肃、宁夏等,块茎膨大期水分亏缺严重影响产量的20个马铃薯品种抗旱性鉴定及评价指标筛选武新娟,唐贵,隋冬华,张冬雪,孙晶,张静华,张鹍,宋鹏慧,吴雨蹊(黑龙江省农业科学院乡村振兴科技研究所哈尔滨150028)摘要:中国马铃薯生产区很大一部分在降雨不均或水资源不足地区,为满足此类地区品种需求,对马铃薯开展抗旱性评价。
选择20个马铃薯常规栽培品种,在块茎膨大期对其植株叶片进行生理生化指标的测定,成熟期测产,综合评价抗旱性。
结果表明,干旱胁迫对马铃薯块茎产量的影响极显著,胁迫后19个品种减产均达50%以上。
测定的5个生理生化指标均与抗旱系数和指数之间存在不同程度的相关性,可以作为马铃薯品种抗旱性评价的指标。
根据5个指标干旱胁迫后的测定数据计算隶属函数值,结合抗旱系数和抗旱指数评价品种抗性,筛选出克新19号、克新21号、成功、克新2号和东农303为抗旱性较强的品种。
宁南丘陵地区马铃薯抗旱品种比较试验研究【摘要】在宁南山区半干旱区旱地进行了10个马铃薯品种的比较试验,结果表明:gy05-4和虎头的产量高,薯块以中薯为主,而且平均穴薯数超过5个,穴薯重超过560g,商品率较高,综合表现良好,适合在半干旱区旱地大面积推广种植,但其他品种还有待于进一步试验。
【关键词】半干旱;马铃薯;品种;比较试验马铃薯是一种分布广泛、适应性强、产量高、营养丰富的宜粮、宜菜、宜饲、宜作工业原料等具有多种用途的经济作物。
随着农业种植结构的进一步调整,半干旱区马铃薯种植面积不断扩大,种植马铃薯已经成为增加农民收入的重要途径。
为了加快品种更新,提高半干旱区旱地马铃薯种植水平,我们对引进的马铃薯品种进行了品种比较试验,旨在为半干旱区推广优质、高产的马铃薯新品种提供科学依据。
1 材料与方法1.1 试验地的基本情况试验地设在固原市农科所头营科研基地旱地进行,海拔1570m,年平均温度为6.2℃,年降雨量415.2mm,无霜期140d。
土壤类型为湘黄土,地势平坦,肥力均匀,前茬为玉米。
1.2 试验材料供试品种有:宁薯4号(对照)、青薯3号、陇薯6号、内薯7号、晋薯7号、冀张薯8号、虎头、LK99、青薯168、gy05-4。
1.3 试验方法试验采用随机区组排列,设10个处理(见表1),3次重复,小区面积20m2,小区间距50cm,区组问及保护行设50cm走道,行距50cm。
播深为30cm,每小区播5行,每667m2播种量按3500株计算,每小区播量为105株,株距32cm。
播前每667m2施人有机肥2000kg、N(46%)10.2kg、P205(14%)7.2kg、K:0(60%)2.5kg。
生育期间管理同一般大田。
2 结果与分析2.1 不同马铃薯品种出苗期及植株性状比较从表1可以看出,各参试材料的生育期以LK99最短(84d),属于早熟品种,其它材料的生育期都在110d左右,属于中晚熟品种。
宁薯4号的出苗率最高,达到89.05%,以下依次是虎头、青薯3号、gy05-4、青薯168、冀张薯8号、陇薯6号、晋薯7号、内薯7号,LK99的出苗率最低,只有69.52%。
高温和干旱胁迫对马铃薯生长的影响及响应机制研究进展作者:田宇豪张幸媛甘斌胡新喜熊兴耀秦玉芝来源:《中国瓜菜》2021年第03期摘要:全球气候变暖已成为当今世界重要的环境问题之一,对植物生长发育造成严重影响。
马铃薯性喜冷凉,为浅根系作物,高温、干旱是马铃薯生长过程中面临的主要非生物胁迫,马铃薯生长发育与生理代谢直接受到其影响。
笔者讨论了当前高温和干旱耐受性的鉴定方法,从马铃薯植株形态特征、细胞生理生化变化、分子水平响应等方面系统概述了马铃薯对高温和干旱胁迫的响应机制。
从选育耐热抗旱新品种、应对高温干旱的栽培调控技术及基因工程等方面论述了提高马铃薯耐热抗旱的途径和措施,为马铃薯高温干旱研究提供理论参考,并对未来马铃薯耐高温和干旱研究方向和发展趋势进行了展望。
关键词:马铃薯;高温;干旱;响应机制;研究方法Abstract: Global warming has become one of the most important environmental problems in the world today, which has a serious impact on plant growth and development. Potatoes favor coldness and are shallow-rooted crops.High temperature and drought are one of the main abiotic stresses in the growth process of potatoes, potatoes development and physiological metabolism are directly affected by them. This article discusses the current methods for identifying tolerance to high temperature and drought, and systematic overview of potato response mechanisms to high temperature and drought stress, including plant morphological characteristics, cell physiological and biochemical changes, molecular level response etc., providing a theoretical reference for potato high temperature and drought research.We discuss the ways and measures to improve the heat and drought resistance of potatoes from the aspects of breeding new varieties of heat and drought resistance, cultivation and regulation technology to deal with high temperature and drought and genetic engineering, etc., and provide theoretical reference for potato high temperature and drought research.And the future research direction and development trend of potato high temperature and drought were prospected.Key words: Potato; High temperature; Drought; Response mechanism; Research method全球氣候变暖已成为当今世界重要的环境问题之一。
农 技 推 广2020年第6期新农民洋芋抗旱节水高产栽培技术研究史梦琼 (云南省曲靖市陆良县小百户镇农业农村综合服务中心,云南 陆良 655608)摘要:文中对洋芋种植田间的环境条件进行了探讨,并从栽培过程实际面对的多个问题进行了分析,从抗旱、节水、高产的角度给出了一些栽培技术改进方法,通过论述证明其具有一定实用价值。
关键词:洋芋;抗旱性;节水能力;高产量;技术研究洋芋又名马铃薯,山药蛋,在云南山区生态区域都有主要的种植区域。
由于洋芋具有很强的耐旱性,并且单亩产量也很高,所以具有广阔的市场前景,为保障我国粮食安全与农业可持续发展起到了重要作用。
在很多地区由于受到气候条件限制,年降水量很低,而蒸发量却很高,新中国成立以来许多南部和西北地区的干旱频率居高不下。
在政府的大力扶持下这些地区经过一系列工程建设创造出了大量适合种植洋芋的土地,生产出的洋芋品质优良具有很高的市场价值。
1 洋芋产业面临的一些问题在我国洋芋鲜薯具有含水量大的特点对我国粮食安全具有举足轻重的意义,但是它的长期储存存在一定难度,例如容易变质长期储存时容易变质,所以如何实现洋芋的脱水长期高质量保存成为了一个急需攻克的难题;洋芋的用途随着其种类不同而产生较大差异,但是很长时间以来人们都是以口感和产量来定位洋芋的优劣程度与生产价值,长此以往,导致许多品种消失,因此利用现代科学技术的种质技术来作为育种的资源贮备将各品种洋芋的价值最大化以满足各种市场需求也成为了一个重要的研究课题;洋芋产业的发展,有效的带动一些关键技术的进步,在这当中主要加工机制、改良技术、洋芋植株病虫害防治技术及其抗性机理、洋芋合理耕作等技术成为了最为核心的技术;现如今洋芋的种植面积在很多发展中国家不断扩大,如何提高栽培技术和满足高产需求成为了一个必须面临的问题[1]。
2 覆膜方式改进(1)实验证明全膜覆盖条件下种植的土壤平均含水量比秋季半膜条件下覆盖种植的含水量高出10%左右,这表明全膜覆盖种植在实际生产中有着更强的纳水能力,也反应出蓄土壤水保墒能力与覆膜时间成正比。
马铃薯抗旱性研究进展
作者:李海珀
来源:《种子科技》2018年第03期
摘要:主要分析了干旱对马铃薯的影响,并对马铃薯本身的抗旱分子机制进行了分析,希望为后期抗旱工作开展提供理论依据。
关键词:马铃薯;抗旱性;研究进展
文章编号: 1005-2690(2018)03-0118-02 中图分类号: S532 文献标志码: A
1 干旱对马铃薯生长产生的影响
植物处在干旱的状态下是很容易察觉的,比如说植物缺水的情况下会出现萎缩的情况,对其细胞以及内部组织造成一定的影响。
透性以及膜结构的变化是非常明显的,而且膜结构发生变化,也会造成植株的代谢受到限制,呼吸和光合作用受到严重的影响,一些蛋白质会明显地被分解,积累了大量的脯氨酸。
这种植物体中的水分分配异常也会引发植物的生长受到限制,如果情况严重,会造成植株机械性损伤,引起植株的死亡。
1.1 干旱对马铃薯生长发育造成的影响
出现干旱的情况,对于植物的生成代谢以及生长发育都会产生一定的影响,具体表现为膜透性受损、膨压降低、气孔关闭、生长激素减少等。
马铃薯是温带气候作物,在不同的生长环境中,对干旱胁迫较为敏感。
其中焦志丽就对不同干旱程度对马铃薯幼苗的生长情况进行了分析,结果显示马铃薯幼苗在中度干旱和重度干旱的情况下,影响最为严重,而且随着时间的增长,茎粗、株高和单株面积会明显降低,甚至存在萎缩的情况。
还有其他学者的研究也表明,当马铃薯形成块茎的时候,如果受到了干旱的胁迫,叶长和叶片的数量都会受到一定的影响,植株生长缓慢、叶片蒸腾下降都是极易出现的,会对马铃薯的产量和块茎数产生较为直接的影响。
1.2 干旱对马铃薯生理代谢产生的影响
分析作物的叶绿素含量、电导率含量,都能够将作物受胁迫的情况充分地展现出来,所以它们都可以成为鉴定抗旱性的重要标准。
在对夏波蒂和冀张薯两个品种的马铃薯进行分析之后发现,在不同生育期马铃薯受到的干旱胁迫不尽相同,但是丙二醛和脯氨酸的含量都会迅速增加,超氧化物歧化酶的活性会大幅度降低。
建立在这个基础之上,又对其他12个马铃薯品种的干旱胁迫情况进行测试,发现多胺浓度同样也能够表现出马铃薯的受胁迫情况。
2 马铃薯抗旱机制的研究进展
随着科学技术的不断发展,马铃薯的抗旱研究从最初只能描述生理指标发展到能够对生理机制和分子机制进行深层次的研究。
2.1 马铃薯抗旱生理机制的研究
马铃薯抗旱生理机制的研究主要体现在抗氧化、渗透调节、光合作用等方面。
这其中,渗透调节在抵抗干旱胁迫的过程中发挥着积极作用,其原理是通过保持膨压和增加里面的水分改变细胞水分的状况,同时水分胁迫植物的生理功能也能得以缓解,植物的光合作用和生产得以保障。
渗透调节物质中研究比较多的是脯氨酸,其中MENKE在包围马铃薯的细胞中就发现了一个优秀的基因,该基因可以对脯氨酸丰富的蛋白质进行编译,而且可以对干旱胁迫的环境因子进行调控,在干旱的天气中,相关基因的表达呈现下降的态势[1]。
除了脯氨酸之外,还会有很多物质积极地参与到干旱胁迫的渗透调节中,比如胺类物质等。
当植物遭受到干旱胁迫之后,体中的抗氧化和活性氧之间的平衡关系会打破,引发各种类型的生理代谢的变化。
近几年来,也开始对这些变化进行深入的研究,调查研究表明,干旱胁迫除了会影响马铃薯的抗氧化和渗透机能之外,还会影响到马铃薯的光合作用,详细的研究表明,干旱胁迫会造成植物光合作用中电子传递链紊乱,伤害到植物中的活性炭。
2.2 马铃薯抗旱分子机制的研究进程分析
分子生物学在近几年来有了较快的发展,对植物抗旱分子的研究也在不断地深入,很多抗旱性基因被挖掘出来。
到2014年,就已经在将近500种植物中发现了百余个和抗旱有关联的基因,其中有68个基因在主要的农作物中均有发现。
植物抗旱分子的机理主要包括下面几个步骤:当植物受到外界的干旱胁迫时,会有诸多不良反应,该过程也是信号感知的重要过程;感受到外界的刺激之后,会经过信号传输调节成转录因子;转录因子的调控基因会经过调节之后,通过新陈代谢的方式完成抗旱的过程。
马铃薯是典型的温带气候性作物,对干旱较为敏感,因此干旱会对马铃薯的质量和产量造成影响,很多学者就希望能够通过现代化生物技术来提升马铃薯的抗旱性[2]。
其中发现了转入DREB1A 基因的陇薯10号,其抗旱能力获得明显的提升。
3 结束语
综上所述,干旱胁迫对马铃薯的质量和产量都会产生极大的影响,马铃薯的产量以及质量又会受到新陈代谢这些生理过程的影响,所以要在马铃薯抗旱生理机理和分子机制的研究上加大研究的力度,通过转基因技术等生物分子技术来提升马铃薯的抗旱性。
在后期的研究过程中,需要深入挖掘马铃薯相关的抗旱基因,将这些优良的技术应用到马铃薯的生产中去,更好地培育出更多更优秀的品种。
参考文献:
[ 1 ] 范敏,金黎平,刘庆昌,等.马铃薯抗旱机理及其相关研究进展[J].中国马铃薯,2006(02):101-107.
[ 2 ] 王彧超,郭妙.马铃薯抗旱性研究进展[J].山西农业科学,2017,45(11):1 890-1 893,1 899.
(收稿日期:2018-02-09)。