High-throughput phenotyping (HTP) identifies seedling root traits linked to variation in seed yield and nutrient capture in field-grown oilseed rape (Brassica napusL.)

Background and Aims Root traits can be selected for crop improvement. Techniques such as soil excavations can be used to screen root traits in the field, but are limited to genotypes that are well-adapted to field conditions. The aim of this study was to compare a low-cost, high-throughput root phenotyping (HTP) technique in a controlled environment with field performance, using oilseed rape (OSR; Brassica napus) varieties. Methods Primary root length (PRL), lateral root length and lateral root density (LRD) were measured on 14-d-old seedlings of elite OSR varieties (n = 32) using a ‘pouch and wick’ HTP system (∼40 replicates). Six field experiments were conducted using the same varieties at two UK sites each year for 3 years. Plants were excavated at the 6- to 8-leaf stage for general vigour assessments of roots and shoots in all six experiments, and final seed yield was determined. Leaves were sampled for mineral composition from one of the field experiments. Key Results Seedling PRL in the HTP system correlated with seed yield in four out of six (r = 0·50, 0·50, 0·33, 0·49; P < 0·05) and with emergence in three out of five (r = 0·59, 0·22, 0·49; P < 0·05) field experiments. Seedling LRD correlated positively with leaf concentrations of some minerals, e.g. calcium (r = 0·46; P < 0·01) and zinc (r = 0·58; P < 0·001), but did not correlate with emergence, general early vigour or yield in the field. Conclusions Associations between PRL and field performance are generally related to early vigour. These root traits might therefore be of limited additional selection value, given that vigour can be measured easily on shoots/canopies. In contrast, LRD cannot be assessed easily in the field and, if LRD can improve nutrient uptake, then it may be possible to use HTP systems to screen this trait in both elite and more genetically diverse, non-field-adapted OSR.

Improvement of root architecture under abiotic stress through control of auxin homeostasis in Arabidopsis and Brassica crops

Auxin plays an important role in many aspects of plant development including stress responses. Here we briefly summarize how auxin is involved in salt stress, drought (i.e. mostly osmotic stress), waterlogging and nutrient deficiency in Brassica plants. In addition, some mechanisms to control auxin levels and signaling in relation to root formation (under stress) will be reviewed. Molecular studies are mainly described for the model plant Arabidopsis thaliana, but we also like to demonstrate how this knowledge can be transferred to agriculturally important Brassica species, such as Brassica rapa, Brassica napus and Brassica campestris. Moreover, beneficial fungi could play a role in the adaptation response of Brassica roots to abiotic stresses. Therefore, the possible influence of Piriformospora indica will also be covered since the growth promoting response of plants colonized by P. indica is also linked to plant hormones, among them auxin.

Independent deletions of a pathogen-resistance gene in Brassica and Arabidopsis

Plant disease resistance (R) genes confer race-specific resistance to pathogens and are genetically defined on the basis of intra-specific functional polymorphism. Little is known about the evolutionary mechanisms that generate this polymorphism. Most R loci examined to date contain alternate alleles and/or linked homologs even in disease-susceptible plant genotypes. In contrast, the resistance to Pseudomonas syringae pathovar maculicola (RPM1) bacterial resistance gene is completely absent (rpm1-null) in 5/5 Arabidopsis thaliana accessions that lack RPM1 function. The rpm1-null locus contains a 98-bp segment of unknown origin in place of the RPM1 gene. We undertook comparative mapping of RPM1 and flanking genes in Brassica napus to determine the ancestral state of the RPM1 locus. We cloned two B. napus RPM1 homologs encoding hypothetical proteins with ≈81% amino acid identity to Arabidopsis RPM1. Collinearity of genes flanking RPM1 is conserved between B. napus and Arabidopsis. Surprisingly, we found four additional B. napus loci in which the flanking marker synteny is maintained but RPM1 is absent. These B. napus rpm1-null loci have no detectable nucleotide similarity to the Arabidopsis rpm1-null allele. We conclude that RPM1 evolved before the divergence of the Brassicaceae and has been deleted independently in the Brassica and Arabidopsis lineages. These results suggest that functional polymorphism at R gene loci can arise from gene deletions.

Fatty Acid Elongation Is Independent of Acyl-Coenzyme A Synthetase Activities in Leek and Brassica napus1

In both animal and plant acyl elongation systems, it has been proposed that fatty acids are first activated to acyl-coenzyme A (CoA) before their elongation, and that the ATP dependence of fatty acid elongation is evidence of acyl-CoA synthetase involvement. However, because CoA is not supplied in standard fatty acid elongation assays, it is not clear if CoA-dependent acyl-CoA synthetase activity can provide levels of acyl-CoAs necessary to support typical rates of fatty acid elongation. Therefore, we examined the role of acyl-CoA synthetase in providing the primer for acyl elongation in leek (Allium porrum L.) epidermal microsomes and Brassica napus L. cv Reston oil bodies. As presented here, fatty acid elongation was independent of CoA and proceeded at maximum rates with CoA-free preparations of malonyl-CoA. We also showed that stearic acid ([1-14C]18:0)-CoA was synthesized from [1-14C]18:0 in the presence of CoA-free malonyl-CoA or acetyl-CoA, and that [1-14C]18:0-CoA synthesis under these conditions was ATP dependent. Furthermore, the appearance of [1-14C]18:0 in the acyl-CoA fraction was simultaneous with its appearance in phosphatidylcholine. These data, together with the s of a previous study (A. Hlousek-Radojcic, H. Imai, J.G. Jaworski [1995] Plant J 8: 803–809) showing that exogenous [14C]acyl-CoAs are diluted by a relatively large endogenous pool before they are elongated, strongly indicated that acyl-CoA synthetase did not play a direct role in fatty acid elongation, and that phosphatidylcholine or another glycerolipid was a more likely source of elongation primers than acyl-CoAs.

Soil N2O emissions under N2-fixing legumes and N-fertilised canola: A reappraisal of emissions factor calculations

Introducing nitrogen (N)-fixing legumes into cereal-based crop rotations reduces synthetic fertiliser-N use and may mitigate soil emissions of nitrous oxide (N2O). Current IPCC calculations assume 100% of legume biomass N as the anthropogenic N input and use 1% of this as an emission factor (EF)—the percentage of input N emitted as N2O. However, legumes also utilise soil inorganic N, so legume-fixed N is typically less than 100% of legume biomass N. In two field experiments, we measured soil N2O emissions from a black Vertosol in sub-tropical Australia for 12 months after sowing of chickpea (Cicer arietinum L.), canola (Brassica napus L.), faba bean (Vicia faba L.), and field pea (Pisum sativum L.). Cumulative N2O emissions from N-fertilised canola (624 g N2O-N ha−1) greatly exceeded those from chickpea (127 g N2O-N ha−1) in Experiment 1. Similarly, N2O emitted from canola (385 g N2O-N ha−1) in Experiment 2 was significantly greater than chickpea (166 g N2O-N ha−1), faba bean (166 g N2O-N ha−1) or field pea (135 g N2O-N ha−1). Highest losses from canola were recorded during the growing season, whereas 75% of the annual N2O losses from the legumes occurred post-harvest. Legume N2-fixation provided 37–43% (chickpea), 54% (field pea) and 64% (faba bean) of total plant biomass N. Using only fixed-N inputs, we calculated EFs for chickpea (0.13–0.31%), field pea (0.18%) and faba bean (0.04%) that were significantly less than N-fertilised canola (0.48–0.78%) (P < 0.05), suggesting legume-fixed N is a less emissive form of N input to the soil than fertiliser N. Inputs of legume-fixed N should be more accurately quantified to properly gauge the potential for legumes to mitigate soil N2O emissions. EF’s from legume crops need to be revised and should include a factor for the proportion of the legume’s N derived from the atmosphere.

Self-acylation properties of type II fatty acid biosynthesis acyl carrier protein

Acyl carrier protein (ACIP) plays a central role in many metabolic processes inside the cell, and almost 4% of the total enzymes inside the cell require it as a cofactor. Here, we report self-acylation properties in ACPs from Plasmodium falciparum and Brassica napus that are essential components of type II fatty acid biosynthesis (FAS II), disproving the existing notion that this phenomenon is restricted only to ACPs involved in polyketide biosynthesis. We also provide strong evidence to suggest that catalytic self-acylation is intrinsic to the individual ACP. Mutational analysis of these ACPs revealed the key residue(s) involved in this phenomenon. We also demonstrate that these FAS 11 ACPs exhibit a high degree of selectivity for self-acylation employing only dicarboxylic acids as substrates. A plausible mechanism for the self-acylation reaction is also proposed.

分子标记技术在甘兰型杂交油菜育种上的研究与应用

本文应用RAPD分标记技术对我国重要的油料作物“杂油59”杂种种子的Fl代杂种的纯度进了技术鉴定，并完善了这一技术，摸索出这一适合于目前生产应用的实用方法，填补了这一技术在油菜作物应用上的空白。用RFLP技术对我国重要的雄性不育材料“陕2A”细胞质进行了分子水平的鉴定，为证明“陕2A”是一类新型的雄性不育材料提供了重要的实验证据。 对甘蓝型油菜采用DNA快速提取法、酚仿法和CTAB法应用于不同的分子标记分析，实验结果显示： CTAB法适用于样品量大，纯度要术高的RFLP技术，酚仿法适用于引物筛选、DNA模板用量大的PCR反应，而快速提取法特别适合于生产上对种子纯度检测，是生产上推广前景很好的实用技术。 对甘蓝型油菜RAPD技术应用当中PCR体系的建立进行了探讨。实验结果显示：热启动对PCR结果的影响至关重要。而Mg++浓度、dNTP浓度、模板浓度、Tag酶用量对反应结果有不同程度的影响。经过反复实验：当PCR各组分按Mg++，2mM;dNTP，200uM;模板浓度，50ng - lOOng时，PCR的结果最好。PCR反应条件经反复实验后确定为：第一个循环：（热启动）94℃，Imin20sec．OoC 2min循环一次;第二个循环：（解链）94℃ 50sec，（退火）40℃ Imin30sec;（延伸）72℃lmin;循环40次。第三个循环：72℃lOmin，循环1次。反应总体积为20ul时最为适用。 用40个lOmer的RAPD随机引物对“杂油59”的2个亲本“垦C8”和“陕3A” 进行RAPD分析，共出现290条带，分布于3530-220bp之间。引物opA-06、opK-03、opK-13、opj-12出现阳性扩增。经重复实验后确定： opK-03的PCR结果重复性最好，该引物序列为：CCAGCTTAGG。用它对两个亲本进行RAPD分析，PCR结果共出现9条带，其中510bp、260bp为二条特征带。在Fl代中这两条特征带重现性很好。用50个商品用种萌发的F1单株进行验证，检测结果为3个个体没有出现510bp的特征带，4个个体没有出现260bp的特征带，有5个个体出现了其它带，纯度为78%，与生产用种的纯度相符。 通过对“杂优59”不同生育时期及不同取样部位作酯酶同工酶电泳方法与RAPD方法相比较，结果显示：RAPD方法可以弥补同工酶方法的缺限。由于它是基于基因水平的分析技术，可以不受环境条件、发育时期、取材部位等客观条件的限制，并具有取样量小、易操作、费用低、灵敏度高、可以检测出亲缘关系相当近的种闾或种内的材料，具有独到的优点。是值得今后在生产上推广的新技术。 用6个雄性不育材料线粒体的特异探针：ALXR 18（线粒体ATPaseα亚基）;COB 640(脱辅基细胞色素-b);COX -I（细胞色素氧化酶亚基-I）;COX -Ⅱ（细胞色素氧化酶亚基-II;PDC - 12（胡萝卜线粒体随机片断）;C2（玉米线粒随机片断），对“陕2A”，Hybrides Polima，Ogura NSL 94/96, Ogura MLCH036, Ogura NSL, Polima, Fu27,Fu38, Anand等9个材料进行RFLP分析，结果显示：用限制性内切酶EcoR I消化后的DNA与探针COB 640杂交，“陕2A”材料在4.5 kb处缺失，与ALXR 18探针杂交，在4.4 kb、4.2 kb处也明显缺失，证明“陕2A”显然不同与其它不育材料。用ALXR l8为探针，与用内切酶Nc01的酶切片断作Sourthern杂交，在RFLP谱带上6.1 kb、2.4 kb、2.5 kb处明显缺带，进一步为“陕2A”是一种新型的甘蓝型油莱雄性不育系提供了证据。

转基因植物生产生物可降解塑料PHB的研究-phbA功能鉴定、多价表达载体的构建及转基因植物的获得

聚-β-羟基链烷酸（PHA）是许多微生物作为碳源、能源的一类贮藏性聚酯，具有广泛的应用价值。该聚酯可被微生物完全降解且有与塑料相似的性质，因而研究并提高PHA在植物中的合成为解决环境污染提供了新的解决途径。 聚-β-羟基于酸酯（PHB）是研究的最早、研究的最清楚的一种PHA。用聚合酶链式反应扩增并克隆了真养产碱杆菌（Alcaligenes eutrophus）中合成PHB的一个关键酶——3-酮硫裂解酶基因phbA。DNA序列分析表明所克隆的基因与国外报道序列同源性很高，只有一个碱基对的区别。为了检测该基因的功能及导肽的定位效率，构建了带有导肽基因的组成型表达载体，由根癌农杆菌介导转化烟草（Nicotiana tabacum cv. Wisconsin 38）得到转基因植株。蛋白质电泳结果表明导肽可以将外源蛋白定位于质体，phbA基因能翻译成相应大小的蛋白。酶活性分析证实了转基因烟草中phbA编码的3-酮硫裂解酶可以催化乙酰-CoA合成乙酰乙酰-CoA。 将携有导肽序列的phbC（编码PHB合酶）和phbB（编码乙酰乙酰-CoA还原酶）连入pBIB-HYG得到组成型表达载体pZCB，用冻融法转入根癌农杆菌，介导转化烟草。烟草为已获得的具有卡那霉素抗性整合并表达phbA的转基因烟草。通过二次转化将携有潮霉素抗性的phbB基因和phbC基因导入已整合phbA的烟草，各基因均由质体导肽控制，最后得到整合PHB合成的三个酶基因的转基因烟草。转基因烟草经PCR、PCR-Southern检测，初步确定整合phbB和phbC烟草植株。以气相色谱初步分析，转基因烟草中PHB的含量可达鲜重的0.233%。 结果表明phbB和phbC基因可以在真核表达系统中编码相应的蛋白。通过色素分析、荧光动力学等手段分析了PHB在叶绿体中的累积对其功能的影响。 为了提高底物乙酰-CoA的供应能力及减少惰性聚酯对植物体的伤害，分离了种子特异性启动子和质体导肽序列，利用忆经克隆的合成PHB的三个关键酶基因，通过一系列DNA重组，分别构建了含有种子特异性启动子的嵌合phbC、phbB的二价表达载体pSCB及嵌合phbC、phbA、phbB的三价表达载体pSCAB，并由导肽将基因表达产物定位于质体。经根癌农杆菌介导转化油菜（Brassica napus L.) H165，获得转基因油菜植株，并进行了PCR、Southern blot及RT-PCR-DNA杂交等分检测。结果表明，三基因已经分别整合到相应的转基因油菜中，并已在转录水平表达。同时转化了油菜不育系、恢复系和保持系，获得批量转化株，并移入温室栽培。

利用转基因植物生产生物可降解塑料(PHB)的研究

聚 3 一控基丁酸酯 (Poly – 3 - hydroxybutyrate,PHB) 及其它类型的聚 3-泾基链烷酸醋同属于聚酯类物质 , 是自然界中多种细菌的碳源及能源储备物。这种聚酯的物理化学特性与传统塑料相似 , 并具有生物可降解性 , 如能取代化学合成塑料将减少环境中的塑料废弃物 , 从源头治理 " 白色污染 " 问题。微生物发酵法生产的 PHB 价格过高 , 无法在市场上与化学合成塑料竞争。随着分子生物学的发展 , 人们逐渐将视线转向植物生物反应器。转基因植物能够利用二氧化碳为碳源、太阳能为能源合成目的产物 , 大大降低生产成本 , 为生产具有市场 竞争力的新型生物可降解塑料提供可行途径。在此领域虽然己取得一定进展 , 但远未达到商业化生产水平。大规模商业化生产要求转基因植物能够在确保环 境安全性的前提下高效、稳定地生产 PHB 。本文尝试改善植物中 PHB 的生产体系 ,为环保型塑料早日进入市场作出努力。 1. 由于表达框架中多次使用同一启动子会导致基因沉默 , 本文克隆了另一 种子特异性启动子 nap300, 以替换重复使用的7S启动子,减轻“共抑制”。将 nap300 与 GUS 基因相连进行功能鉴定。荧光检测和组织化学染色的结果都证明此仅 30Obp 的 DNA 序列足以调控基因进行种子特异性表达。尽管 B 盒作为 高度保守区在种子特异性表达中起重要作用 , 位于此处的两个碱基替代型突变 并未使 nap300 的活性明显降低 , 对启动子的时空表达模式也无明显影响。将 nap300 、 7S 分别与 phbA 基因 ( 编码 3-酮硫裂解酶) 相连 , 在相似表达环境中 对二者功能进行比较 , 发现两个启动子表达模式基本相同并在同一时期达到活 性高峰 , 因此 nap300 可用于改善 PHB 合成基因在植物体内的表达调控。通过 对种子特异性启动子的比较可加深对其表达模式的了解 , 为植物基因工程中的 精细调控提供依据。 2. 叶绿体基因工程是随着植物遗传转化技术发展刚刚兴起的生物技术 , 具 有超量表达外源基因 , 为原核基因提供适宜表达环境 , 消除 “位置效应”和基因沉默 , 环境安全性好等优点 , 较更适合用于植物生物反应器方面的研究。本研究在国内率先探讨将叶绿体转化技术引入植物生产生物可降解塑料这一领域 的可行性 ( 国外仅有日本一例 ), 构建了叶绿体转化及表达载体 pTRV-PHB, 通过基因枪法将 PHB 合成相关基因导入烟草叶绿体基因组。转基因烟草顺利达到同质化，其形态和生长发育均无异常。 Northern 点杂交检测表明与 PHB 合成相关的三个基因均能在转录水平表达 , 未出现核转化中经常发生的“基因沉默”现象。通过 RT-PCR 进一步检测表明叶绿体型转基因烟草中目的基因的表达水平明显比核转化植株中相应基因的表达水平高。气相色谱分析确证转基因植株具有合成 PHB 的能力。这些都表明叶绿体转化适合用于转基因植物生产 PHB的研究。虽然叶绿体型转基因烟草中产物含量偏低 , 并未达到预期结果 , 但经进一步改进与完善 , 终将会成功地用于生产高附加值产品的植物基因工程中。 3. 为初步探讨叶绿体转化中在同源重组反应介导下整合外源基因的机理 , 从油菜叶绿体基因组中分离两段序列作为同源片段 , 基因枪法转化烟草 , 结果显示即使供体所含同源片段与受体叶绿体基因组相应区域差异高达 10%, 转化效率也无降低。这一现象的发现有助于促进“通用载体”　的改进 , 扩展叶绿体转化受体范围乃至达到商业化应用水平。 4. 成功地通过二次转化获得整合并表达多基因的转基因烟草 , 缩短了研究周期 , 对相关转基因植物的研究有一定参考价值。本文还优化了油菜转化体系 , 使转基因油菜同时整合三个 PHB 合成相关基因的效率由 7.69% 增加至 16.0% 。 田间试验与产物分析正在进行中。

甘蓝型油菜中脯氨酸积累的分子调控机制

　　渗透胁迫下植物中游离脯氨酸的积累被普遍认为对植物有保护作用。本文对甘蓝型油菜（Brassica napus���中的脯氨酸积累及其调控机理进行了研究。正常生长条件下幼苗叶中脯氨酸含量最高，根中脯氨酸含量最低，盐胁迫后不同部位脯氨酸积累程度相近。盐浓度200 mM起，幼苗开始有明显脯氨酸积累,并随着浓度的增加而增加。PEG处理后脯氨酸积累要明显高于ABA和盐胁迫处理后脯氨酸积累。在成株中，生殖器官中脯氨酸含量明显高于营养器官中脯氨酸含量。 　　我们克隆了编码Δ1-二氢吡咯啉-5-羧酸合成酶（P5CS）,鸟氨酸转氨酶(OAT)和脯氨酸脱氢酶(PDH)的四个基因的cDNA。通过Southern杂交检测P5CS基因在甘蓝型油菜及其亲本白菜型油菜和甘蓝中的拷贝数，发现杂交条带在4倍体油菜中并没有显著的多于其两个2倍体亲本，推测有可能是在物种进化的过程中发生了基因丢失。 　　利用实时定量PCR的方法检测了渗透胁迫下甘蓝型油菜中BnP5CS，BnOAT和BnPDH等基因的表达水平。在ABA处理，盐处理和干旱处理时，BnP5CS1和BnP5CS2的表达在脯氨酸积累开始前就开始有明显上调，但是BnP5CS1的上调水平要比BnP5CS2高许多。BnOAT在ABA处理后表达水平没有太大的变化，在盐胁迫后甚至有一点下调，在干旱处理后却表现为一定程度的上调。另一方面，BnPDH的表达在ABA处理，盐胁迫和干旱胁迫后都受到了抑制。在成株不同器官相关基因表达的研究中发现，BnOAT在叶中表达量最高，BnP5CS和BnPDH在花蕾和花中的表达水平都比其他器官中要高。 　　我们的结果说明，渗透胁迫下甘蓝型油菜中的脯氨酸积累是脯氨酸合成途径的诱导和脯氨酸降解途径的抑制共同作用的结果。在轻度的渗透胁迫下，谷氨酸合成途径占主导地位，而在较为严重的渗透胁迫后期，谷氨酸合成途径和鸟氨酸合成途径共同起作用。甘蓝型油菜生殖器官花和花蕾中脯氨酸的代谢非常旺盛，说明脯氨酸可能在花发育中起着一定的作用。

油菜内源和外源蛋白的表达及环境因素的影响

植物与昆虫的互作关系是个长期进化的过程，虫害给农业生产带来巨大损失。本研究以甘蓝型油菜（Brassica napus���为例，研究了不同环境条件和遗传背景下外源基因的表达与效用，同时利用蛋白质组技术，研究了虫害损伤模拟条件下植物可能存在的内源抗性机制。甘蓝型油菜中转入了人工合成的Bt（Bacillus thuringiensis）杀虫基因，能使植物产生抗虫蛋白抵御虫害。我们在湖北湖南两个实验点进行了大田实验，按植株生长发育的4个不同时期从转基因植株的叶片上采样，研究抗虫蛋白在植物体内的表达动态。植株顶部第三片展开叶的Bt毒蛋白浓度在结荚期前随植物生长而不断增加，而在结荚期出现或增或减的现象。采样叶片的可溶性总蛋白浓度含量一直呈增加的趋势，直到结荚以后出现含量的明显降低。同时，收集了转基因油菜与湘油15号在田间自然杂交形成的杂交后代种子用于栽培，用GFP仪检测杂交后代的绿色荧光蛋白（green fluorescent protein），并用聚合酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR）检测并确认带有转基因的杂交植株。为了检测带有转基因的杂交后代油菜中Bt毒蛋白的杀虫效率，用对Bt毒蛋白敏感的试虫品系——初孵棉铃虫幼虫（Helicoverpa armigera）进行杀虫活性检测实验。结果表明，携带Bt基因的杂交湘油及其转基因亲本对试虫的体重增长量均产生了负面影响，可以推断在调查取样的植株生长发育阶段，转基因杂交后代与其转基因亲本植株的杀虫效率没有显著差异。转基因植物及其杂交后代中抗虫蛋白的持续表达及田间带有转基因的自播植物的出现会使害虫产生耐受抗性的潜在可能性增加。 相对于人为增加的抗虫基因，植物在长期对抗昆虫的过程中也进化形成了自我防御机制，能够产生特异的抗性蛋白来应对昆虫的取食。本研究用机械损伤模拟害虫取食，对比了油菜受到物理损伤前后可溶性总蛋白的含量变化并试图通过蛋白质组学技术来检测可能发生变化的蛋白质。Bradford定量测定发现，同一植株同一叶片损伤前后可溶性总蛋白含量差异显著，损伤后蛋白表达量显著增高。蛋白质组双向凝胶电泳及其差异分析显示，损伤前后有8个蛋白质点发生明显的上调或下调。选择其中2个差异蛋白点经过MALDI-TOF质谱鉴定，它们分别是Rubisco小亚基前体以及果糖－1，6－二磷酸醛缩酶和粪卟啉－3－氧化酶的混合物，这些蛋白质在其他植物的抗逆研究中也有报道，它们可能在油菜叶片应答机械损伤过程中对维持植物的生理功能也有重要作用。

转基因油菜和野芥菜杂交种的适合度

转基因植物与野生亲缘种间的基因流动是目前生物安全的研究热点。甘蓝型油菜（Brassica napus 以下简称油菜）及其亲缘种是基因流研究中的模式植物体系，油菜的亲缘种之一野芥菜(B. juncea)在中国分布广泛，是常见的农田杂草。本文以转基因抗虫油菜和野芥菜为研究材料，分别用综合适合度(基于生长和生殖)和适合度(仅基于种子产量)的指标来评估其杂交种在模拟农田情况下的适合度，揭示转基因在自然环境中的命运，以期为中国的油菜基因流的管理和控制提供参考。主要结果如下： 由于杂种优势和亲本效应的影响，转基因杂交种在不同的种植季节的生长与长势较好的亲本相近。因而转基因杂交种的综合适合度介于双亲之间，或与表现较好的亲本相似。因结实较差，从种子产量上来看，转基因杂交种的适合度较低。杂交种的后代因母本效应保留了一定的休眠特性，这有助于杂交种在种子库中持续存在。野芥菜和杂交种秋播时在冬季覆大棚条件下的适合度较高，在全球变暖的情况下，野芥菜和杂交种有可能在原先较冷不适宜的地区生长，从而促进转基因的散布。 杂交实验表明，转基因花粉与野芥菜的亲和性略高于非转基因花粉，但不显著；在两种花粉发生竞争时，转基因花粉的亲和性显著较高。混合花粉授粉的结实率高于单种花粉的结实率。可见在转基因花粉在授粉阶段不存在适合度代价。同时两季秋播田间实验表明，转基因油菜与非转基因油菜的适合度没有明显差异，即在植株的生长结实阶段，当没有竞争和虫害选择压力时，转基因没有适合度代价。也证明转基因散布的潜在可能性较大。此外，转基因杂交种的开花量很大，而回交实验中转基因杂交种花粉的育性高于胚珠的育性。转基因有可能通过持续的回交逃逸。 油菜的种子较大，野菜芥的种子较小，转基因油菜与野芥菜的杂交种基本都是小种子，其种子直径低于双亲。种子大小影响了发芽率、出苗率和营养生长期。小种子出苗率和发芽率较低，营养生长期较长。在没有竞争的条件下，春播实验中，种子大小对植物的适合度及综合适合度没有影响。秋播实验中种子大小对除转基因油菜外的所有植物基因型的综合适合度有显著影响。但对于依据种子产量计算的适合度指标来说，种子大小仅对野芥菜有影响，而对其它基因型影响不大。竞争扩大了种子大小之间生长表现的差异。竞争条件下，不同种子级别间的生长变异系数大于无竞争的情况。 总之，转基因花粉较强的竞争能力和其与野芥菜的亲和性使转基因杂交种的产生成为可能。来自母本的休眠特性有助于杂种种子在种子库中存在并在条件适宜时萌发、开花，有助于转基因的进一步扩散。转基因杂交种具有较高的综合适合度，虽然结实率很低，但其开花量比较大，可能会产生大量可育的花粉，在与野生亲本的持续回交过程中，转基因有可能逃逸。同时，转基因杂交种的种子级别偏小有可能会加剧这种逃逸。

Calibración del modelo Cropsyst para simular el balance hídrico en cultivos invernales del centro oeste de Entre Ríos

El trabajo tiene por objetivo calibrar el modelo CropSyst para simular la producción de materia seca y el balance hídrico de los cultivos de trigo (Triticum aestivum L.) ciclo largo y ciclo corto, colza (Brassica napus), lino (Linum usitatissimum) y arveja proteica (Pisum sativum) en el centro oeste de Entre Ríos. Adicionalmente, se incluyó un análisis de sensibilidad de parámetros que podrían tener, a priori, un mayor impacto sobre el crecimiento y desarrollo y en especial sobre el balance hídrico. La optimización de Cropsyst se realizó utilizando datos obtenidos de un experimento a campo, realizado con un diseño en bloques completos al azar, con cuatro repeticiones. Los parámetros medidos fueron: fenología, humedad del suelo, radiación interceptada por el cultivo, biomasa, índice de área foliar, área foliar específica y rendimiento. Durante el proceso de calibración se utilizó un procedimiento iterativo para optimizar las salidas de crecimiento y desarrollo de los cultivos. Una vez optimizado el modelo agronómico se procedió a evaluar las predicciones relacionadas con el contenido de agua (cm-3 cm-3) por capas y la lámina de agua total (mm) hasta una profundidad de 50 cm. En relación con el contenido de agua se tomaron dos fechas aproximadas de observación y registro, seleccionadas en base al período crítico de cada especie y la lámina de agua total se evaluó durante todo el ciclo de los cultivos. A los efectos de simular la infiltración de agua en el suelo se usaron dos métodos incluidos en modelo: el método en cascada y el método de las diferencias finitas. En general, Cropsyst brindó estimaciones razonables en cuanto a la biomasa, intercepción de radiación y rendimiento. Las predicciones del contenido de agua en el suelo para cada profundidad resultaron poco satisfactorias. Sin embargo, cuando se consideró la lámina de agua a 50 cm. las predicciones fueron más aceptables. Con relación al análisis de sensibilidad, los parámetros evaluados no mostraron cambios significativos en la simulación del agua en el suelo ni en el resto de los indicadores analizados, sugiriendo que mejores ajustes en la predicción del contenido de agua deberían lograrse seleccionando otro tipo de parámetros. La revisión y adaptación de las funciones de pedo-transferencia para estimar los límites máximos y mínimos de almacenaje de agua en el suelo probablemente mejore los resultados obtenidos en este trabajo.

Contenido de glucosinolatos en tres cultivares de colza forrajera

p.219-222

Influencia del fotoperíodo en la duración del subperíodo siembra - floración en colza 00 de primavera

p.157-162