导入谷子基因组DNA对小麦光合生理特性的影响_郭彤
麦类作物学报 ２０１５，３５（４）：５１４－５２０
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｒｉｔｉｃｅａｅ Ｃｒｏｐｓ ｄｏｉ：１０．７６０６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－１０４１．２０１５．０４．１１网络出版时间：２０１５－４－７
网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／６１．１３５９．Ｓ．２０１５０４０７．１１２５．０１１．ｈｔｍｌ
导入谷子基因组ＤＮＡ对小麦光合生理特性的影响
郭彤１，刘政１，胡银岗１，２
（１．旱区作物逆境生物学国家重点实验室／西北农林科技大学农学院，陕西杨凌７１２１００；
２．中国旱区节水农业研究院，陕西杨凌７１２１００）
摘 要：为促进小麦高光效育种研究，以小麦品种普冰２０１、长武１３４及分别以普冰２０１和长武１３４为受体通过花粉管通道法导入谷子品种冀谷１８基因组ＤＮＡ的后代株系为材料，在拔节期、抽穗期和灌浆期分别
测定其最上部叶片或旗叶的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、相对叶绿素含量（ＳＰＡＤ值）等光合生理指标，成熟期收获后调查单株穗数、穗粒数、千粒重等农艺性状，并进行比较分析。结果表明，谷子基因组ＤＮＡ导
入系的光合特性及农艺性状与亲本相比发生了变化。在拔节期，以长武１３４为受体的导入系０１－２－２０－１０
的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度分别较亲本高出５．５％、１２．５％和６．５％。在抽穗期，以普冰２０１为受体
的导入系０１－２－１２－５的蒸腾速率和气孔导度分别高出亲本１１．１％和１２．５％，导入系０１－２－８－４和０１－
２－１４－２的ＳＰＡＤ值较亲本高出９．７％和３．２％。在灌浆期，以普冰２０１为受体的导入系０１－２－１１－３的净
光合速率较亲本高出１０．０％，导入系０１－２－１２－２的气孔导度较亲本高出１１．１％。对单株穗数而言，普冰
２０１后代导入系０１－２－１２－２较亲本高出３．３％，长武１３４后代导入系０１－２－１７－４较亲本高出４．６％。对
穗粒数而言，普冰２０１后代导入系０１－２－１２－２较亲本多出３．８％，长武１３４后代导入系０１－２－１７－４较亲
本高出２４．９％。普冰２０１所有后代导入系的株高和千粒重均高于亲本，长武１３４后代导入系０１－２－１７－４、０１
－２－１８－５和０１－２－１８－１２的千粒重均高于亲本。
关键词：小麦；谷子；花粉管通道法；光合生理特性；产量性状
中图分类号：Ｓ５１２．１；Ｓ３３８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－１０４１（２０１５）０４－０５１４－０７Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ Ｇｅｎｏｍｉｃ ＤＮＡ ｏｆ Ｆｏｘｔａｉｌ Ｍｉｌｌｅｔ ｏｎ
Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｗｈｅａｔ
ＧＵＯ Ｔｏｎｇ１，ＬＩＵ Ｚｈｅｎｇ１，ＨＵ Ｙｉｎｇａｎｇ１，２
（１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｒｏｐ Ｓｔｒｅｓｓ Ｂｉｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ａｒｉｄ Ａｒｅａｓ ａｎｄ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｇｒｏｎｏｍｙ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ａ＆Ｆ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ ７１２１００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ－Ｓａｖｉｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｉｎ Ａｒｉｄ Ｒｅｇｉｏｎｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ ７１２１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｈａｖｅ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｂｒｅｅｄｉｎｇ，ｃｏｍｍｏｎｗｈｅａｔ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ Ｐｕｂｉｎｇ ２０１，Ｃｈａｎｇｗｕ １３４ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｏｌｌｅｎ ｔｕｂｅ ｐａｔｈｗａｙ ｕ－ｓｉｎｇ ｇｅｎｏｍｉｃ ＤＮＡ ｏｆ ｆｏｘｔａｉｌ ｍｉｌｌｅｔ ｖａｒｉｅｔｙ Ｊｉｇｕ １８ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ，ｔｈｅ ｎｅｔ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｒａｔｅ，ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｉ－ｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ，ｔｈｅ ｓｔｏｍａｔａｌ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ，ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｎｔｅｎｔ（ＳＰＡＤ ｖａｌｕｅ）ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｐｈｏｔｏ－ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ ｕｐｐｅｒ ｌｅａｖｅｓ ｏｒ ｆｌａｇ ｌｅａｖｅｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ａｔ ｊｏｉｎｔｉｎｇ，ｈｅａｄｉｎｇ ａｎｄｇｒａｉｎ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｔａｇｅｓ．Ｓｐｉｋｅｌｅｔｓ ｐｅｒ ｓｐｉｋｅ，ｇｒａｉｎｓ ｐｅｒ ｓｐｉｋｅ，ｔｈｏｕｓａｎｄ ｋｅｒｎｅｌ ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ａｇｒｏｎｏｍｉｃｔｒａｉｔｓ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ａｆｔｅｒ ｈａｒｖｅｓｔ ａｔ ｔｈｅ ｍａｔｕｒｅ ｐｅｒｉｏｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔ－ｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ａｇｒｏｎｏｍｉｃ ｔｒａｉｔｓ ｏｆ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ｈａｄ ｃｈａｎｇｅｄ ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈｐａｒｅｎｔｓ．Ａｔ ｊｏｉｎｔｉｎｇ ｓｔａｇｅ，ｔｈｅ ｎｅｔ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｒａｔｅ，ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｓｔｏｍａｔａｌ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｏｆｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ０１－２－２０－１０ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｐａｒｅｎｔ Ｃｈａｎｇｗｕ １３４ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ５．５％，
收稿日期：２０１４－１２－０８ 修回日期：２０１５－０１－２６
基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）项目（２０１３ＡＡ１０２９０２）；国家高等学校学科创新引智计划项目（Ｂ１２００７）
第一作者Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｅｌｖｉｎ＿２００８＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者：胡银岗（Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕｙｉｎｇａｎｇ＠ｎｗｓｕａｆ．ｅｄｕ．ｃｎ）
１２．５％ａｎｄ ６．５％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｔ ｈｅａｄｉｎｇ ｓｔａｇｅ，ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ Ｐｕｂｉｎｇ ２０１，ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅａｎｄ ｓｔｏｍａｔａｌ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｏｆ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ０１－２－１２－５ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ １１．１％ａｎｄ １２．５％，ａｎｄｔｈｅ ＳＰＡＤ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ０１－２－８－４ａｎｄ ０１－２－１４－２ｗｅｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ９．７％ａｎｄ ３．２％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｔ ｇｒａｉｎ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｔａｇｅ，ｔｈｅ ｎｅｔ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｒａｔｅ ｏｆ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ０１－２－１１－３ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｐａｒｅｎｔ Ｐｕｂｉｎｇ ２０１ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ １０．０％ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｏｍａｔａｌ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｏｆ ｉｎ－ｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ０１－２－１２－２ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｐａｒｅｎｔ ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ １１．１％．Ａｓ ｆｏｒ ｔｈｅｓｐｉｋｅｌｅｔｓ ｐｅｒ ｓｐｉｋｅ，ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ０１－２－１２－２ａｎｄ ０１－２－１７－４ｗｅｒｅ ３．３％ａｎｄ ４．６％ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｐａｒｅｎｔ．Ｔｈｅ ｇｒａｉｎ ｎｕｍｂｅｒ ｐｅｒ ｓｐｉｋｅ ｏｆ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ０１－２－１２－２ａｎｄ ０１－２－１７－４ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｐａｒｅｎｔ ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ３．８％ａｎｄ ２４．９％．Ｔｈｅｐｌａｎｔ ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｔｈｏｕｓａｎｄ ｋｅｒｎｅｌ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ａｌｌ ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ｏｆ Ｐｕｂｉｎｇ ２０１ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎｔｈｅ ｐａｒｅｎｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｏｕｓａｎｄ ｋｅｒｎｅｌ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ｏｆ ０１－２－１７－４，０１－２－１８－５ａｎｄ０１－２－１８－１２ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐａｒｅｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃｏｍｍｏｎ ｗｈｅａｔ；Ｆｏｘｔａｉｌ ｍｉｌｌｅｔ；Ｐｏｌｌｅｎ ｔｕｂｅ ｐａｔｈｗａｙ；Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒ－ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；Ｙｉｅｌｄ ｔｒａｉｔｓ
小麦是中国主要粮食作物之一，提高小麦产量对保证国家粮食安全具有战略性意义。光合作
用是农作物产量形成的基础，光合作用效率的高低直接影响作物产量［１］。作为Ｃ
３
作物，小麦的光
合速率显著低于谷子、玉米等Ｃ
４
作物［２－３］。因
此，将谷子、玉米等Ｃ
４
作物的高光效特性引入小麦是提高小麦光合效率，进而提高小麦生物学产量的一条值得探索的重要途径。
经过长期的研究和实践，基于Ｈｅｓｓ的实验［４］，周光宇等［５］创建的花粉管通道法为将外源物种的ＤＮＡ导入小麦开辟了一条行之有效的途径。花粉管通道法依据植物授粉后外源ＤＮＡ能沿着花粉管通道进入，经过珠心细胞壁的纹孔或穿孔进入胚囊，转化不具备正常细胞壁的卵、合子或早期胚胎细胞［６］。已有研究表明，利用花粉管通道法已将多种异源基因组ＤＮＡ导入小麦，成功实现了小麦的遗传改良。王立新等［７］将复壮３０和小白冬麦的基因组ＤＮＡ导入农艺性状较好的小麦品种北农６号，转移复壮３０和小白冬麦的抗白粉病基因，进而创造了抗白粉病的小麦新种质。欧巧明等［８］将长穗偃麦草总ＤＮＡ导入冬小麦陇鉴１２７中，调查其后代产生的变异，发现个别变异材料中引入了抗锈基因。裴新梧等［９］将具有
高光合效率的Ｃ
４
植物高粱的ＤＮＡ导入普通小麦陇春１３，成功选育出了高产、抗逆和耐盐碱小麦新品系８９１２２。孙兰珍等［１０］将红高梁总ＤＮＡ导入普通小麦济核９１６品系产生粒色变异．经过多代定向选育，得到黑小麦新品种山农紫麦１号。欧巧明等［１１］将高粱基因组ＤＮＡ导入粉质籽粒的
品系中，获得１个含有７＋８和５＋１０优质亚基稳定遗传变异的新种质。
但迄今尚未见有关谷子基因组ＤＮＡ导入小麦的研究报道。鉴于此，本研究以普冰２０１、长武１３４及其分别以普冰２０１和长武１３４为受体通过花粉管通道法导入谷子品种冀谷１８基因组ＤＮＡ的后代株系为试验材料，在拔节期、抽穗期和灌浆期分别测定其最上部叶片或旗叶的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度等光合生理性状，成熟期收获后调查单株穗数、穗粒数和千粒重等农艺性状，然后通过分析比较明确花粉管通道法导入谷子基因组ＤＮＡ对小麦光合生理特性的影响，并筛选出光合能力提高的后代株系，以期为高光效育种研究奠定基础。
１ 材料与方法
１．１ 材料
试验所用材料为小麦品种普冰２０１、长武１３４及其分别以普冰２０１和长武１３４为受体通过花粉管通道法导入Ｃ
４
作物谷子品种冀谷１８基因组ＤＮＡ的１７个后代株系，其中，以普冰２０１为受体的导入系有８个（０１－２－４－１、０１－２－８－１、０１－２－８－４、０１－２－１１－３、０１－２－１２－２、０１－２－１２－５、０１－２－１３－５和０１－２－１４－４），以长武１３４为受体的导入系有９个（０１－２－１７－４、０１－２－１７－６、０１－２－１８－５、０１－２－１８－１０、０１－２－１８－１２、０１－２－１９－３、０１－２－２０－４、０１－２－２０－１０和０１－２－２０－１２）。这些株系经过５年连续选择已基本稳定。
１．２ 材料种植
试验于２０１３－２０１４年在陕西杨凌西北农林
·
５
１
５
·
第４期郭彤等：导入谷子基因组ＤＮＡ对小麦光合生理特性的影响
科技大学中国旱区节水农业研究院试验田进行，全生育期内无人工灌溉，依靠自然降水。
试验采用随机区组设计，重复２次，于２０１３年１０月５日播种，６行区，行长１．５ｍ，行距０．２５ｍ，株距０．０３３ｍ，人工开沟点播。按照大田常规栽培管理措施进行管理。
１．３ 光合相关指标的测定
在小麦的拔节期（２０１４－０４－０７）、抽穗期（２０１４－０４－２８）和灌浆期（２０１４－０５－１９）的上午９：００－１２：００（晴朗无风），利用ＬＩ－ＣＯＲ６４００ＸＴ便携式光合作用测定仪（各测定时期的测量温度、
湿度范围、光强及ＣＯ
２浓度设定见表１；测定时均
采用ＬＥＤ红蓝光源，使用标准长方形叶室，即长
为３ｃｍ，宽为２ｃｍ）测定主茎最上部叶片或旗叶
的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度，每次种植重
复中每个品种或株系内选择生长一致的３株进行
重复测量，取平均值；利用ＳＰＡＤ－５０２型叶绿素
仪测定最上部叶片或旗叶的相对叶绿素含量
（ＳＰＡＤ值），每次种植重复中每个品种或株系内
选择长势一致的９个单株进行重复测量，取平均
值。同时，在利用光合测定仪测定的过程中，测量
所测定光合参数叶片实际的长和宽，然后利用相
应的转换公式对叶片面积进行校正，从而得出实
际测定的光合作用相关参数。
表１ 三个时期ＬＩ－ＣＯＲ６４００ＸＴ便携式光合作用测定仪参数
Ｔａｂｌｅ １ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ＬＩ－ＣＯＲ６４００ＸＴ ｐｏｒｔａｂｌｅ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｓｔａｇｅｓ
时期Ｓｔａｇｅ
测量温度
Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／℃
湿度范围
Ｒａｎｇｅ ｏｆ
ｈｕｍｉｄｉｔｙ／％
ＣＯ２浓度
ＣＯ２ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
／（μｍｏｌ·ｍｏｌ－１）
光强
Ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ
／（μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１）
拔节期 Ｊｏｉｎｔｉｎｇ ２０ ４５～５２ ４００ １ ２００抽穗期 Ｈｅａｄｉｎｇ ２４ ５８～６７ ４００ １ ２００灌浆期 Ｇｒａｉｎ ｆｉｌｌｉｎｇ ２５ ５０～６０ ３５０ １ ２００
１．４ 农艺性状的测定
将供试材料于成熟期收获并晾晒风干后，进行室内考种，测定２个亲本及其导入系的单株生物量、株高、单株穗数、穗粒数、千粒重和单株籽粒产量。每次种植重复中每个品种或株系内选取长势一致的１０株进行重复测量，取平均值。
１．５ 数据分析
试验数据采用Ｅｘｃｅｌ ２００７和ＳＡＳ ８．１软件进行处理。
２ 结果与分析
２．１ 净光合速率、蒸腾速率及气孔导度比较亲本及导入系的净光合速率在拔节期最大，抽穗期开始降低。普冰２０１的导入系０１－２－８－１在拔节期和抽穗期的净光合速率最大，分别高出亲本３．０％和７．１％；而导入系０１－２－１１－３在灌浆期的净光合速率最大，高出亲本１０．０％（表２）。长武１３４的导入系０１－２－２０－１０在拔节期的净光合速率高出亲本５．５％；导入系０１－２－１８－１０在抽穗期的净光合速率高出亲本２．９％，在灌浆期的净光合速率最大，较亲本高出１８．２％。这可能由于导入系较多的缘故。多重比较分析结果表明，导入系与亲本间在不同生育期的净光合速率的差异均不显著（表２）。ｔ检验结果表明，导入系０１－２－１８－１０在灌浆期的净光合速率显著高于其亲本长武１３４。
亲本及导入系的蒸腾速率在拔节期最大，灌浆期最小。普冰２０１的导入系０１－２－１１－３在拔节期的蒸腾速率高出亲本８．４％；导入系０１－２－１２－５在抽穗期和灌浆期的蒸腾速率分别较亲本高出１１．１％和１２．２％（表３）。长武１３４的导入系０１－２－１８－１０在３个时期的蒸腾速率均高于亲本，在抽穗期和灌浆期表现为最大，分别较亲本高出１０．０％和１５．７％；导入系０１－２－２０－１０在拔节期的蒸腾速率最大，高出亲本１２．５％。但经多重比较分析，导入系与亲本间在不同生育期的蒸腾速率差异也都不显著（表３）。ｔ检验结果表明，导入系０１－２－２０－１０和０１－２－１８－１０在拔节期和灌浆期的蒸腾速率分别显著高于其亲本长武１３４。
亲本及导入系的气孔导度从拔节期开始增大，抽穗期达到最大，之后开始降低。普冰２０１的导入系０１－２－８－１、０１－２－１１－３和０１－２－１４－２在拔节期的气孔导度较亲本分别高出１１．４％、４．５％和９．１％；导入系０１－２－８－１、０１－２－８－４、０１－２－１２－５和０１－２－１４－２在抽穗期的气孔导度较亲本高出６．３％、５．６％、１２．５％
·
６
１
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·麦 类 作 物 学 报 第３５卷
和６．３％；在灌浆期仅有导入系０１－２－１２－２的气孔导度高于亲本（高出１１．１％）。长武１３４的导入系０１－２－１９－３和０１－２－２０－１０在拔节期的气孔导度分别较亲本高出７．９％和６．５％；导入系０１－２－１８－１０在抽穗期的气孔导度最大，较亲本高出１０．８％；导入系０１－２－１
７－４、０１－２－１７－６、０１－２－１８－５、０１－２－１８－１０和０１－２－１８－１２在灌浆期的气孔导度分别较亲本高出
３．６％、５．４％、１２．５％、１６．１％和７．１％。其中，导入系０１－２－１８－１０在灌浆期的气孔导度与亲本差异显著（表４
）。表２ 普冰２０１、长武１３４及其导入系不同生育期净光合速率的比较
Ｔａｂｌｅ ２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｎ ｎｅｔ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｒａｔｅ ｏｆ Ｐｕｂｉｎｇ
２０１，Ｃｈａｎｇｗｕ １３４ａｎｄ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎｌｉｎｅｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｓｔａｇ
ｅｓμ
ｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１
材料 Ｍａｔｅｒｉａｌｓ项目 Ｉｔｅｍ
拔节期 Ｊｏｉｎｔｉｎｇ抽穗期 Ｈｅａｄｉｎｇ灌浆期 Ｇｒａｉｎ ｆｉｌｌｉｎｇ普冰２０１ Ｐｕｂｉｎｇ
２０１ ３
８．０９±１．１２ａ２１．１４±０．９６ａｂ １４．６２±１．５２ａ普冰２０１导入系
最大值 Ｍａｘｉｍｕｍ ３９．２４±０．２６ａ２２．６４±０．７５ａ１６．０７±０．１８ａＩｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ｏｆ Ｐｕｂｉｎｇ
２０１最小值 Ｍｉｎｉｍｕｍ ３５．８６±０．８９ａ１８．１９±０．４１ａｂ １３．８４±０．４１ａ平均值 Ｍｅａｎ
３７．５９±１．４１ ２０．３７±１．３３ １５．１８±０．８３长武１３４ Ｃｈａｎｇ
ｗｕ １３４ ３８．９４±０．６２ａｂ ２４．３８±１．１９ａｂ １７．９２±１．０８ａ长武１３４导入系最大值 Ｍａｘｉｍｕｍ ４１．０９±１．０４ａ２５．０８±０．２５ａ２１．１８±１．０６ａＩｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ｏｆ Ｃｈａｎｇ
ｗｕ １３４最小值 Ｍｉｎｉｍｕｍ ３４．８７±１．１３ｄ１９．９３±０．７４ｄ１６．３８±３．４９ａ平均值 Ｍｅａｎ ３７．５４±１．９５
２１．７３±１．３８
１７．７４±１．４６
字母表示亲本及相对应的导入系间差异在０．
０５水平上显著；试验中各个亲本及相对应的导入系均参与了多重比较，但表中仅列出了亲本及相对应的导入系中最大值和最小值的多重比较结果。下同
Ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｐａｒｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ａｔ ｔｈｅ ０．０５ｌｅｖｅｌ；ａｎｄｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ ｗｅｒｅ ｄｏｎｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｐａｒｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ，ｏｎｌｙ ｔｈｅ ｐａｒｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｒ ｍｉｎｉ－ｍｕｍ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｎｅｓ ｗｅｒｅ ｓｈｏｗｎ ｉｎ ｔｈｅ ｔａｂｌｅ．Ｔｈｅ ｓａｍｅ ｗａｓ ａｓ ｉｎ ｔａｂｌｅ
３－６．表３ 普冰２０１、
长武１３４及其导入系不同生育期蒸腾速率的比较Ｔａｂｌｅ ３ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｎ ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ Ｐｕｂｉｎｇ
２０１，Ｃｈａｎｇｗｕ １３４ａｎｄ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎｌｉｎｅｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｓｔａｇ
ｅｓμ
ｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１
材料 Ｍａｔｅｒｉａｌｓ项目 Ｉｔｅｍ
拔节期 Ｊｏｉｎｔｉｎｇ抽穗期 Ｈｅａｄｉｎｇ灌浆期 Ｇｒａｉｎ ｆｉｌｌｉｎｇ
普冰２０１ Ｐｕｂｉｎｇ
２０１ ５．
４７±１．１０ａ４．４１±０．２１ａｂ ２．７１±０．０７ａ普冰２０１导入系
最大值 Ｍａｘｉｍｕｍ ５．９３±０．０９ａ４．９０±０．１０ａ３．０４±０．２２ａＩｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ｏｆ Ｐｕｂｉｎｇ
２０１最小值 Ｍｉｎｉｍｕｍ ４．８８±０．２３ａ４．２７±０．１４ｂ２．４３±０．１６ａ平均值 Ｍｅａｎ
５．３８±０．３５ ４．６３±０．２３ ２．６９±０．１６长武１３４ Ｃｈａｎｇ
ｗｕ １３４ ６．００±０．６６ａｂｃ ５．０８±０．１８ａｂｃ ３．３１±０．１４ａｂｃ长武１３４导入系
最大值 Ｍａｘｉｍｕｍ ６．７５±０．２８ａ５．５９±０．６３ａ３．８３±０．０９ａＩｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ｏｆ Ｃｈａｎｇ
ｗｕ １３４最小值 Ｍｉｎｉｍｕｍ ５．０２±０．４７ｃ４．４２±０．２２ｃ２．６２±０．３９ｄ平均值 Ｍｅａｎ ５．９４±０．５９
５．００±０．３１
３．２５±０．３９
表４ 普冰２０１、
长武１３４及其导入系不同生育期气孔导度的比较Ｔａｂｌｅ ４ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｎ ｓｔｏｍａｔａｌ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｏｆ Ｐｕｂｉｎｇ
２０１，Ｃｈａｎｇｗｕ １３４ａｎｄ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎｌｉｎｅｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｓｔａｇ
ｅｓμ
ｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１
材料 Ｍａｔｅｒｉａｌｓ项目 Ｉｔｅｍ
拔节期 Ｊｏｉｎｔｉｎｇ抽穗期 Ｈｅａｄｉｎｇ灌浆期 Ｇｒａｉｎ ｆｉｌｌｉｎｇ
普冰２０１ Ｐｕｂｉｎｇ
２０１ ０．
４４±０．１９ａ０．６４±０．００１ａｂ ０．０９±０．０１ａ普冰２０１导入系
最大值 Ｍａｘｉｍｕｍ ０．４９±０．１８ａ０．７２±０．０２ａ０．１０±０．００８ａＩｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ｏｆ Ｐｕｂｉｎｇ
２０１最小值 Ｍｉｎｉｍｕｍ ０．３０±０．０４ａ０．５８±０．０４ｂ０．０８±０．００６ ９ａ平均值 Ｍｅａｎ
０．４２±０．０６ ０．６６±０．０４ ０．０８±０．００９长武１３４ Ｃｈａｎｇｗｕ １３４ ０．４６±０．０７ａ０．７４±０．０３ａｂ ０．１１±０．０１ｂｃ长武１３４导入系最大值 Ｍａｘｉｍｕｍ ０．５０±０．０６ａ０．８２±０．０６ａ０．１３±０．００２ａＩｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｏｆ Ｃｈａｎｇ
ｗｕ １３４最小值 Ｍｉｎｉｍｕｍ ０．３５±０．０８ａ０．６０±０．０５ｃ０．０８±０．０１ｄ平均值 Ｍｅａｎ ０．４３±０．０５
０．７０±０．０５
０．１１±０．０２
·
７１５·第４期郭彤等：导入谷子基因组ＤＮＡ对小麦光合生理特性的影响
以上结果表明，两个群体的导入系后代的净光合速率、蒸腾速率及气孔导度与亲本相比发生了不同程度的变化，部分株系在某一时期得到了提高。
２．２ 亲本及其导入系相对叶绿素含量（ＳＰＡＤ值）比较
亲本及导入系的ＳＰＡＤ值在拔节期开始降低，在抽穗期开始升高，灌浆期达到最大。普冰２０１的导入系０１－２－８－４和０１－２－１２－２在拔节期的ＳＰＡＤ值高出亲本３．４％和９．３％；导入系０１－２－８－４和０１－２－１４－２在抽穗期的ＳＰＡ
Ｄ值高出亲本９．７％和３．２％；导入系０１－２－４－１和０１－２－８－４在灌浆期的ＳＰＡＤ值高出亲本６．２
％和３．４％（表５）。ｔ－检验表明，导入系０１－２－１２－２、０１－２－８－４和０１－２－４－１在拔节期、抽穗期和灌浆期的ＳＰＡＤ值与亲本普冰２０１差异显著。长武１３４的导入系０１－２－１７－４、０１－２－１７－６和０１－２－２０－１０在３个生育期的ＳＰＡＤ值均高于亲本，其中，导入系０１－２－１７－４在拔节期的ＳＰＡＤ值最高，高出亲本６．９％；导入系０１－２－２０－４在抽穗期和灌浆期的ＳＰＡＤ值均最高，且与亲本差异显著（表５）。结果表明，花粉管通道法导入系的叶绿素
含量较高且持续时间长，可延缓叶片衰老，为小麦生长奠定能量基础。
２．３ 亲本及其导入系各农艺性状比较
在成熟期调查各亲本及导入系的农艺性状，与对应亲本相比，导入系各农艺性状发生了明显的变化。普冰２０１的导入系０１－２－８－４、０１－２－１２－２和０１－２－１４－２的单株穗数均多于亲
本，其中，导入系０１－２－１
２－２较亲本多出３．３％；导入系０１－２－１２－２的穗粒数较亲本多出３．８％；所有导入系的株高和千粒重均高于亲本，其中，导入系０１－２－１２－５的株高较亲本高出９．８％，导入系０１－２－１２－２的千粒重较亲本高出１５．７％；导入系０１－２－４－１的单株籽粒产量较亲本高出１８．３％。其中，０１－２－１１－３、０１－２－１２－２、０１－２－１２－５、０１－２－１３－５和０１－２－１４－２的株高及０１－２－４－１、０１－２－１２－２、０１－２－１２－５和０１－２－１３－５的千粒重与亲本
差异显著（表６）。长武１３４的导入系０１－２－１７－４的单株穗数较亲本多出４．６％；导入系０１－２
－１７－４的穗粒数较亲本多出２４．９％；导入系０１－２－１８－１２的株高较亲本高出５．６％；
导入系表５ 普冰２０１、
长武１３４及其导入系不同生育期ＳＰＡＤ值的比较Ｔａｂｌｅ ５ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｎ ＳＰＡＤ ｖａｌｕｅ ｏｆ Ｐｕｂｉｎｇ
２０１，Ｃｈａｎｇｗｕ １３４ａｎｄ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｓｔａｇｅｓ材料 Ｍａｔ
ｅｒｉａｌｓ项目 Ｉｔｅｍ拔节期 Ｊｏｉｎｔｉｎｇ抽穗期 Ｈｅａｄｉｎｇ灌浆期 Ｇｒａｉｎ ｆｉｌｌｉｎｇ普冰２０１ Ｐｕｂｉｎｇ
２０１ ５３．９２±０．０９ａ５０．１２±１．７８ａ５４．６５±０．６５ａｂ普冰２０１导入系最大值 Ｍａｘｉｍｕｍ ５８．９１±０．６３ａ５４．９８±０．０５ａ５８．０２±０．９３ａＩｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ｏｆ Ｐｕｂｉｎｇ
２０１最小值 Ｍｉｎｉｍｕｍ ４９．４４±１．２６ｂ４６．８１±０．２７ｂ５１．６５±０．２５ｃ平均值 Ｍｅａｎ
５２．８７±１．６４ ４９．４１±１．２９ ５０．９３±１．５０长武１３４Ｃｈａｎｇ
ｗｕ １３４ ５１．３３±１．８８ａｂ ４９．０９±０．３４ｂｃ ５４．５１±０．７９ｃｄｅｆ长武１３４导入系最大值 Ｍａｘｉｍｕｍ ５４．８５±１．２２ａ５１．６０±０．１１ａ５９．０９±０．６１ａＩｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ｏｆ Ｃｈａｎｇ
ｗｕ １３４最小值 Ｍｉｎｉｍｕｍ ４９．４０±１．９３ｂ４８．２１±１．８９ｃ５２．４８±０．９３ｆ平均值 Ｍｅａｎ
５１．２９±１．６８
５０．５８±１．０４
５３．５４±２．０３
表６ 普冰２０１和长武１
３４及其导入系各农艺性状的比较Ｔａｂｌｅ ６ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｎ ａｇｒｏｎｏｍｉｃ ｔｒａｉｔｓ ｏｆ Ｐｕｂｉｎｇ
２０１，Ｃｈａｎｇｗｕ １３４ａｎｄ ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ材料Ｍａｔ
ｅｒｉａｌｓ项目
Ｉｔｅｍ
单株穗数
Ｓｐｉｋｅｌｅｔｓｐｅｒ ｓｐ
ｉｋｅ穗粒数
Ｇｒａｉｎｓ ｐｅｒｓｐ
ｉｋｅ株高
Ｐｌａｎｔ
ｈｅｉｇｈｔ／ｃｍ千粒重Ｔｈｏｕｓａｎｄ－ｋｅｒｎｅｌｗｅｉｇｈｔ／ｇ单株籽粒产量
Ｇｒａｉｎ ｙ
ｉｅｌｄｐｅｒ ｐｌａｎｔ／ｇ单株生物量
Ｂｉｏ
ｍａｓｓｐｅｒ ｐｌａｎｔ／ｇ普冰２０１Ｐｕｂｉｎｇ ２０１ ２０．７５±０．２５ａｂ ６
５．６７±２．１７ａ８５．７５±０．４２ｄ４２．６７±１．７２ｄ１３．８８±２．８９ａ３７．６３±２．７３ａｂ普冰２０１导入系Ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ最大值Ｍａｘｉｍｕｍ ２１．４３±０．５８ａ６６．８３±４．１７ａ９６．００±１．００ａ ４９．３５±１．３２ａ１６．４２±１．７ａ４５．８４±３．９２ａｏｆ Ｐｕｂｉｎｇ
２０１最小值Ｍｉｎｉｍｕｍ １８．６６±０．９４ｃ５５．４２±３．６５ｂ８５．７５±０．４２ｄ ４１．７２±０．４８ｄ１１．５７±０．８７ａ３５．５９±３．４２ｂ平均值Ｍｅａｎ
２０．０１±０．９９ ６０．０５±３．８５
９１．８４±４．２８
４６．２７±２．８１
１４．０１±１．５５ ３８．８０±３．７７长武１３４Ｃｈａｎｇｗｕ １３４ ２０．０８±０．５８ａ
４７．２５±０．７５ｃｄ ８１．５０±１．００ｂｃ ５３．６９±２．５８ａ１４．２４±３．３５ａ３４．４８±３．４３ａ长武１３４导入系Ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ｏｆ最大值Ｍａｘｉｍｕｍ ２
１．００±０．１７ａ５９．００±４．３３ａ８６．０８±１．２５ａ ５５．８７±３．３６ａ１５．１９±０．６ａ４１．２４±４．２０ａＣｈａｎｇｗｕ １３４最小值Ｍｉｎｉｍｕｍ １
９．８３±０．２４ａ４４．００±２．８３ｄ７７．６７±２．８３ｃ ４６．２４±１．７７ａ８．９２±２．４８ａ２７．９１±２．４１ａ平均值Ｍｅａｎ
２０．５４±０．３５
５１．２９±４．５２
８３．５２±２．５８
５１．７５±３．１７
１０．９５±２．１７
３０．２５±３．３８
·８１５·麦 类 作 物 学 报 第３５卷
０１－２－１７－４的千粒重较亲本高出４．１％；但是，导入系的单株生物量均低于亲本。导入系０１－２－１７－４和０１－２－２０－４的穗粒数及０１－２－１８－１０和０１－２－１８－１２的株高与亲本差异显著（表６）。结果表明，导入系后代在株高及产量性状方面都发生了不同程度的变异，部分有利变异可以直接应用于育种实践。
３ 讨论
利用花粉管通道法将具有高光合特性的谷子、玉米等Ｃ
４
植物的遗传物质导入小麦，是创制小麦高光效种质材料的一条有效途径［１２－１３］，例如
把控制Ｃ
４光合酶合成的基因从Ｃ
４
作物玉米、高
粱等转入Ｃ
３作物水稻和小麦，从而引起Ｃ
３
作物
中相应光合酶活性发生变化，进而提高受体作物
的光合作用效率。王永斌等［１４］的研究表明，利用花粉管通道法将玉米ＤＮＡ导入水稻，与受体相比，外源ＤＮＡ导入引起变异后代在生理及形态上发生改变，从而引起光合性状发生不同程度的变异。本研究通过花粉管通道法将Ｃ
４
作物谷子
的基因组ＤＮＡ引入Ｃ
３
作物小麦，使得导入系的光合生理特性发生一定程度的变异，但这种变异是否由外源谷子遗传物质引起还有待证明。本研究中，普冰２０１后代导入系０１－２－８－１在３个不同时期的净光合速率和蒸腾速率均高于亲本，其千粒重、单株籽粒产量、单株生物量也都高于亲本，光合效率和增产潜力得到了提高。花粉管通道法导入系后代的单株穗数、穗粒数、株高、千粒重等产量性状与亲本相比发生变异，部分导入系后代与亲本相比表现出显著差异，普冰２０１后代导入系０１－２－１２－２的单株穗数、穗粒数和千粒重较亲本都有所提高。
气孔是植物与外界环境之间进行水分与气体交换的门户，植株通过气孔的开闭运动既保证ＣＯ２的吸收，又防止水分过度散失，其蒸腾失水量可占总量的８０％～９０％，蒸腾作用主要通过气孔进行，本研究中普冰２０１导入系后代０１－２－８－１在拔节期和抽穗期的蒸腾速率和气孔导度均
高于亲本，使得大气中的更多的ＣＯ
２
由气孔进入叶组织参加光合作用，提高光合作用效率。
水稻在齐穗期高叶绿素含量、高净光合速率以及生育后期叶绿素含量和净光合速率下降缓慢的光合特性对水稻的高产有积极作用。李霞等［１５］通过对花粉管通道法受体及变异后代光合特性的研究发现，变异后代的叶绿素含量、净光合速率在不同生育期均有不同程度的变化。本研究中亲本及其导入系后代的净光合速率在拔节期达到最大，随后逐渐下降，而导入系后代的相对叶绿素含量在生育后期仍能保持较高的数值，为小麦后期灌浆以实现高产稳产奠定了一定的物质基础。
隋娜等［１６］提出具有高产潜力的品种（系）在生育后期具有较高的光合速率、较大的光合叶面积，并且其光合功能期长，叶绿素含量高，能够延缓叶片衰老，有利于同化产物的积累进而提高产量，本研究中长武１３４的导入系后代０１－２－２０－１０在灌浆期的相对叶绿素含量在灌浆期能保持较高的数值，且导入系后代０１－２－２０－１０的单株穗数和穗粒数与亲本相比有显著增加，表明灌浆期较高的叶绿素含量有助于同化物的积累，提高了穗粒数和单株穗数，为产量提升奠定了基础。
本研究中对光合作用的参数进行了初步测量，确定了后代导入系中光合特性发生明显变化的株系，并对花粉管通道法引入外源种属遗传物质所引起导入系后代的变化直接进行田间表型鉴定，以期为种间杂交进行小麦光合速率的遗传改良提供一定的理论基础。下一步将进一步对光合能力显著提高的株系进行光响应曲线和ＣＯ
２
响应曲线等方面的深入研究，以更好地揭示其机制。参考文献：
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第４期郭彤等：导入谷子基因组ＤＮＡ对小麦光合生理特性的影响
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［１４］Ｗａｎｇ Ｙ Ｂ（王永斌），Ｚｈａｏ Ｙ Ｌ（赵远玲），Ｙａｎ Ｌ Ｊ（闫丽娟），ｅｔ ａｌ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆｆｓｐｒｉｎｇ ｆｒｏｍ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｉｃｅ ｖａｒｉｅｔｉｅｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ＤＮＡ ｏｆ ｍａｉｚｅ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ＳｃｉｅｎｃｅＢｕｌｌｅｔｉｎ（中国农学通报），２０１１，２７（７）：６３－６８（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅｗｉｔｈ Ｅｎｇｌｉｓｈ ａｂｓｔｒａｃｔ）．
［１５］Ｌｉ Ｘ（李霞），Ｗａｎｇ Ｃ（王超），Ｃｈｅｎ Ｙ（陈晏），ｅｔ ａｌ．ＰＥＰＣａｃｔｉｖｉｔｙ ａｓ ａ ｂｒｅｅｄｉｎｇ ｉｎｄｅｘ ｆｏｒ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｒｉｃｅ ｐｌａｎｔｓ ｗｉｔｈｈｉｇｈ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ［Ｊ］．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｇｒｉ－ｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（江苏农业学报），２００８，２４（５）：５５９－５６４（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ ｗｉｔｈ Ｅｎｇｌｉｓｈ ａｂｓｔｒａｃｔ）．
［１６］Ｓｕｉ Ｎ（隋娜），Ｌｉ Ｍ（李萌），Ｔｉａｎ Ｊ Ｃ（田纪春），ｅｔ ａｌ．Ｐｈｏｔｏ－ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｕｐｅｒ ｈｉｇｈ ｙｉｅｌｄ ｗｈｅａｔ ｃｕｌｔｉｖａｒｓ ａｔｌａｔｅ ｇｒｏｗｔｈ ｐｅｒｉｏｄ［Ｊ］．Ａｃｔａ Ａｇｒｏｎｏｍｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ（作物学报），２００５，３１（６）：８０８－８１４（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｗｉｔｈ Ｅｎｇｌｉｓｈ ａｂｓｔｒａｃｔ）．
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·麦 类 作 物 学 报 第３５卷
实验二 小麦幼穗分化的观察鉴定
实验二小麦幼穗分化的观察鉴定 一、实验目的 1、学习观察小麦幼穗分化的方法，了解小麦穗的分化形成过程； 2、掌握幼穗分化各时期的形态特征； 3、明确幼穗各分化时期和植株外部形态间的对应关系。 二、实验材料及用具 1、材料：不同叶龄的麦苗。 2、用具：剪刀、解剖针、放大镜、双目解剖镜或低倍显微镜、载玻片、盖玻片。 三、实验内容 （一）小麦幼穗分化各时期的形态特征 Ⅰ.伸长期生长锥伸长，高大于宽，透明光滑，略呈锥状，这标志着生殖生长的开始。 Ⅱ.单棱期[穗轴(节片)分化期]生长锥伸长到一定程度，基部由下而上出现环状苞叶原基(呈单棱状)。苞叶原基出现后不久受到抑制，呈半环状，并逐渐消失。两苞叶原基之间即为穗轴原始节片。 Ⅲ.二棱期(小穗原基形成期)当分化出8~9个苞叶原基时，幼穗分化进入二棱期。由于小穗原基出现后，在解剖镜下可以观察到苞叶原基和小穗原基两种棱形突起，故称为二棱期。此期持续时间较长，根据两种棱的形态变化，二棱期又可分为二棱前期、二棱中期、二棱末期3个时期。 Ⅳ.护颖原基分化期二棱末期后不久，在穗中部最先形成的3~4个 1小穗原基基部两侧各分化出一浅裂片突起，即护颖原基突起(线状裂片)。该突起将来发育成护颖，两线状裂片之间的组织发育成小穗轴和各小花。
Ⅴ.小花分化期在中部最先分化形成的小穗的下位护颖内侧，分化出第1朵花的外稃原基(棱状突起)；继而很快在上位护颖内侧分化出第2朵花的外稃原基。在同一小穗内，小花原基的分化呈向顶式，在整个幼穗上，则先从中部小穗开始，然后渐及上、下各小穗。 Ⅵ.雌雄蕊原基分化期当中部小穗的第4朵小花出现时，其基部第1朵小花的外稃内侧(上方)几乎同时分化出内稃和雌雄蕊原基(先分化出3个半圆球形的雄蕊原基，稍后分化出1个顶端稍平的圆形雌蕊原基)。雌蕊原基居中，3个雄蕊原基鼎立于其周围(内、外稃之间)。鳞片突起与内稃原基同时出现。 Ⅶ.药隔形成期当中部小穗第3朵小花进入雌雄蕊原基分化时，其第1朵小花的雄蕊原基沿体积进一步增大，中部自顶向下出现微凹纵沟，而后逐渐形成药隔及4个花粉囊。同时，雌蕊原基顶部也凹陷，分化出2个柱头原基突起，继而形成羽状柱头。 Ⅷ.四分体形成期形成药隔的花药进一步发育，花粉囊(小孢子囊)内花粉母细胞(小孢子母细胞)形成，经减数分裂形成四分体。 （二）小麦幼穗分化各时期与生育时期、主茎叶龄、节间的关系。 幼穗分化时期 伸长期 单棱期生育时期 分蘖初期 分蘖期主茎叶龄 4.4~ 5.0 5.5节间 2二棱初期 二棱中期
人类基因组计划及其意义
人类基因组计划及其意义 摘要：人类基因组计划意义深远，对人类健康、中医药、当代科学研究方法、甚至是商 业等都有影响。 关键词：人类基因组计划意义 人类从古至今都想揭开生命的奥秘，都想了解人类自身，探究人的生老病死是怎么一回事。于是人人心中都有一个疑问：到底什么是生命？但是由于当时知识与技术的限制，人类的疑问得不到科学合理的解释。美国东部时间2000年6月26日，国际人类基因组计划（Human Genome Project ,HGP）的美、英、法、德、日、中6国协作组向世界联合宣布：人类生命蓝图人类基因组“工作框架图”已经完成。它的问世标志着人类在研究自身规律的过程中迈出了至关重要的一步，也预示着人类在探索生命奥秘的历史进程中翻开了新的篇章。 什么是人类基因组计划？ 生物学的原理告诉我们，基因是染色体上的DNA双螺旋链的一段，它由四种碱基通过不同的排列组合而成，并在特定的条件下表达遗传信息和表现特定功能，是生物性状遗传的基本功能单位。基因组指合成具有生物功能的蛋白质多肽链或RNA所必须的全部DNA序列。1985年美国科学家诺贝尔奖获得者杜伯克首先提出了人类基因组计划，目的在于通过国际间的合作，识别人类DNA中所有的十万个以上的基因，测定人类DNA的30亿个碱基对顺序，以建立详细的人类基因组遗传图和物理图，解读人类基因组中所有的基因，最终解读人类生、老、病、死的遗传信息，使得人类第一次在分子水平上全面认识自我。 人类基因组计划的意义 首先，获得人类全部基因序列将有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症等疾病的致病机理，为分子诊断、基因治疗等新方法提供理论依据。在不远的将来，根据每个人DNA序列的差异，可了解不同个体对疾病的抵抗力，依照每个人的“基因特点”对症下药，这便是21世纪的医学——个体化医学。更重要的是，通过基因治疗，不但可预防当事人日后发生疾病，还可预防其后代发生同样的疾病。 第二，破译生命密码的人类基因组计划有助于人们对基因的表达调控有更深入的了解。同时，人类基因组图谱对揭示人类发展、进化的历史具有重要意义。对进化的研究，不再建立在假说的基础上，利用比较基因组学，通过研究古代DNA，可揭示生命进化的奥秘以及古今生物的联系，帮助人们更好地认识人类在自然界中的地位。 人类基因组计划带来的革命 1.基因治疗 人类基因组计划将为基因治疗技术的发展提供基础性的支持，对特异致病基因的研究，无疑会给基因治疗技术针对性地指明方向，加速这一技术的发展。基因治疗就是利用基因工程的手段，通过向人体导入功能基因，修补、改变相应的缺陷基因，以对相关疾病进行治疗和预防。对基因治疗的临床研究早在十年前就开始了，90年美国研究人员对一个4岁的小女孩施行了基因治疗，使她的病情大大好转。十年来，基因治疗技术在实验过程中取得了不少的成果，载体的改进和靶细胞的选择使基因治疗技术的效果也不断提高。 2.基因工程药物研究
小麦的理化特性及其对制粉的影响
小麦的理化特性及其对制粉的影响 1．水分 小麦中小分是指小麦体内的含水量。水分在麦粒中呈现两种状态，一种是游离水，它具有普通水的性质；另一种是结合水，它与蛋白质、淀粉、纤维素等结合起来呈固体状态存在，不易在麦粒中蒸发。 小麦的水分含量一般在10―13％，经干燥自理后的小麦水分可在10％以下，新收获的小麦可达18％以上，入磨小麦水分的大小对加工影响极大，水分过低，研磨时麸皮易破碎，使面粉内含麸星增加；同时，因小麦胚乳干硬，不易破碎，造成动力消耗增加，小麦水分过高，麸皮上的面粉不易刮下，筛理困难，使产量下降，出粉率低，电耗增加。因此，入磨小麦水分不能过大或过小，一般适宜的入磨水分在14.5－15.5％。 2．小麦的生理状态 小麦粒在生长期内由于受冻害，不成熟或收获贮藏过程中发热、发芽、发霉、虫害等，都会给小麦加工带来不良影响。 (1)受冻小麦和发芽小麦受冻和发芽小麦，由于各种酶的活力加强，面筋质的质量明显下降，烘焙品质差，面粉面色灰暗，食味差。为了保证面粉的品质，又能充分利用小麦，在加工中可将正常小麦和受冻小麦或发芽小麦搭配比例不应超过20%. (2)新收获小麦由于未经后熟作用，胚乳粘附在麦皮上不易分离，在加工中会影响各项指标，因此对新收获小麦应贮存3个月以后再
加工。小麦经过后熟期，使体内的糖类转化为淀粉，氨基酸合成为蛋白质，再进行小麦制粉，这不仅能改善小麦加工工艺性能，也可提高面粉的食用品质。 （3）虫蚀小麦虫蚀小麦对水分调节不利，用这种小麦制粉，面粉品质次，因此，在清理中应清除。 （4）自热小麦在贮藏中小麦的自热使面筋品质降低，若温度超过65度，会使蛋白质、淀粉、脂肪变性，失去面粉新鲜味。小麦自热促使霉菌生度甚至变质不能食用。 3．麦粒色泽 小麦的色泽直接影响面粉的色泽。白麦皮薄，种皮色浅，胚乳色泽洁白，麦皮混入面粉内不明显，因此加工白麦的面粉色泽好出率高。 红麦由于种皮呈棕红色进入面粉内很明显，影响面粉色泽，出粉率低。 实际生产中，为了保证面粉色泽稳定，宜将白麦和红麦按比例搭配后再加工。 4．角质与粉质粒伸
第一节 小麦植株形态特征的观察
2005~2006学年第二学期农学专业实践课教案 第一节小麦植株形态特征的观察 （一）目的要求 通过实践教学，使学生了解、熟悉小麦植株的形态特征，掌握发育进程及其外部表现特征。 （二）技能内容 在播种好小麦的基础上，通过田间定点定时或室内定期取小麦的各期标本样株，特别是幼苗分蘖后期、拔节期、孕穗期、抽穗期、扬花期、灌浆期、成熟期的样株标本进行仔细观察。明确根、茎、叶、蘖、分蘖节、种子根、次生根、穗型、穗轴、颖壳等形态特征。 （三）条件准备 扩大镜、镊子、直尺、米尺、剪刀等。 （四）观测项目 1．根 纤维状须根系，由种子根（又叫胚根或初生根）和次生根（又叫不定根或节根）组成。 种子根在种子发芽时由种子的胚陆续长出。小麦的种子根一般是5条，最多达7~8条；大麦的种子根为5~8条。当第一片绿叶出现后，种子根的数量即停止增加。初生的种子根粗而柔软，上下粗细一致。种子根长至10~15cm以后，长出许多侧根，长成后直径缩小。在生育前期，种子根的生长速度超过地上部分，在水、肥、土壤条件良好时，越冬前小麦种子根的长度可达100cm以上。 次生根是在麦苗三叶期开始分蘖时从分蘖节生长出来的，每发生一个分蘖，就从该分蘖节上长出2~3条次生根。次生根的生长，有冬季和春季两个高峰，在适宜的条件下，越冬期次生根可达30~60cm长。次生根比种子根粗壮，它的入土深度比种子根浅。抽穗以后，根系基本停止发展。 小麦根系主要分布在0~40cm土层内（一般20cm耕层内的根系占总根量的60~70%；20~40cm土层内占20~30%），40cm以下的土层内，根系只占总根量的10%左右。 2．茎 小麦茎的原始体在幼苗生长锥伸长初期已经形成，茎上各节紧密聚集在分蘖节上。分蘖停止前后，节间开始伸长，当茎伸长到3~4cm，茎生长点和位于其基部的第一节间都露出地面时称为拔节，50%以上的第一茎节露出地面1.5cm以上时，定为拔节期。小麦主茎通常有5个地上节间，也有4~6个的。分蘖茎比主茎短，节间数也少。节间长度自上而下依次递增。植株高度一般在60~140cm之间，矮秆、抗倒的高产品种一般株高60~100cm。节间的直径，从第二节往上逐渐增大，至最上部的一个节间则有变细。秆壁的厚度是下部厚上部薄。同一茎秆中，第一节间的机械组织层特别厚，韧性大。 3．叶 小麦出苗后的第一片叶子称为胚芽鞘，是不完全叶，呈管状，是保护幼苗出土的器官。当第一片真叶从胚芽鞘中穿出，并长至正常大小时，胚芽就皱缩枯萎。真叶是正常的绿叶，它由叶鞘、叶片、叶舌和叶耳组成。 4．穗 小麦为复穗状花序，由穗轴和小穗组成。穗轴由许多节片组成，每节着生一枚
基因组生物信息学 - 复旦大学研究生院
基因组生物信息学 Introduction to Genomics and Bioinformatics 基因组生物信息学是在人类基因组计划完成之后出现的热点研究领域。本课程是一门创新的课程，通过理论学习与实际操作演示介绍基因组和生物信息学中前沿与常用的知识和工具，使得学生在理论与技能两方面得到培养。课程内容新颖，紧跟国际最新研究进展与热点，结合应用实例介绍实用的技能。课程开设目的是让选课学生了解基因组生物信息学的基本概念、掌握基本工具；认识基因组学与日常生活的密切关系，和基因组技术个体化对社会和人们生活方式的深远影响；同时培养兴趣，为该领域吸引跨学科人才。课程内容包括：基因组学与生物信息学简介，基因组基本理论，人类基因组计划的历史与未来，基因组测序方法与进展，基因组序列注释方法，转录组学简介，比较基因组与进化基因组学简介等。教学团队的几位教师都是这一领域的专家，其中赵国屏院士是微生物基因组学方面的专家，曾经在抗击SARS的研究中作出突出贡献；周雁教授主持与参与了多个大型基因组研究计划，包括人、水稻、血吸虫等，在基因组与生物信息学方面有着丰富的理论与实践经验。 赵国屏，教授，中科院院士复旦大学 gpzhao@https://www.360docs.net/doc/125675278.html, 现任国家人类基因组南方研究中心执行主任，生物芯片上 海国家工程中心主任，复旦大学微生物学与微生物工程系 主任，中国微生物学会理事长。主要研究方向为微生物基 因组学和生物信息学，进化，代谢调节，合成生物学。 周雁，副教授复旦大学 zhouy@https://www.360docs.net/doc/125675278.html, 复旦大学生命科学学院副教授，上海市生物信息学会理事。 主要研究方向为病源与宿主在基因组和表达组水平的相互 作用，及在此过程中相关基因家族及其功能的进化规律。教师风采
小麦的一生与阶段发育
第二节小麦的一生与阶段发育 一、小麦的一生 （一）生育期 小麦的一生是指从种子萌发到产生新的成熟种子的整个过程，小麦一生的时间长短，受生态条件和栽培条件的影响很大。 （二）生育时期 小麦的一生中，在形态特征、生理特性等方面发生一系列变化，人们根据这些变化将小麦的一生划分为播种、出苗、分蘖、越冬、返青、起身、拔节、挑旗、抽穗、开花、灌浆、成熟十二个生育时期（以月/日表示）。 1．播种期： 播种的日期。 2．出苗期： 全田50%子粒第一片真叶露出胚芽鞘长出地面2厘米时。 3．分蘖期： 全田50%植株第一个分蘖伸出叶鞘1.5～2cm时。 4．越冬期： 日平均气温降到2℃左右，小麦植株基本停止生长的日期。 5．返青期： 第二年春天，随着气温的回升，小麦开始生长，50%植株年后新长出的叶片（多为冬春交接叶）伸出叶鞘1～2cm，且大田由暗绿变为青绿色。 6．起身期（生物学拔节）： 麦苗由原来匍匐生长开始向上生长，年后第一叶伸长，叶鞘显著伸长，其第一伸长叶的叶耳与年前最后一片叶的叶耳距达1.5cm，基部第一节间微微伸长，。 7．拔节期（农艺拔节）：
小麦的主茎第一节间离地面1.5～2cm，用手指捏小麦基部易碎发响。 8．挑旗（孕穗期）： 植株旗叶（最后一片叶）完全伸出（叶耳可见）。 9．抽穗： 穗子顶端或一侧（不是指芒），由旗叶鞘伸出穗长度的一半时。 10．开花： 全田有50%植株第一朵花开放，开花顺序中下→上部→下部。 11．灌浆： 子粒外形已基本完成，长度达最大值的四分之三，厚度增长甚微。 12．成熟期： ①蜡熟期：籽粒大小、颜色接近正常，内部呈蜡状，子粒含水22%，茎生叶基本变干，蜡熟末期子粒干重达最大值，是适宜的收获期。 ②完熟期：籽粒已具备品种正常大小和颜色，内部变硬，含水率降至20%以下，干物质积累停止。 二、小麦经济产量的形成过程 小麦产量的形成过程分为三个相互联系的阶段。 （一）营养生长阶段 从出苗到返青 1．生长中心： 根、叶、蘖的生长。 2．营养特点： 光合产物主要用于营养体的形成，为形成产品器官打基础，此阶段需肥水较少，生长较慢。 3．与产量形成的关系： 决定穗数的时期。 4．主攻方向： 培育壮苗、苗齐、均壮。 （二）营养生长与生殖生长并进阶段
小麦分蘖规律与成穗
小麦分蘖规律与成穗集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
六、分蘖规律与成穗 小麦植株地下不伸长茎节上的分枝叫分蘖。分蘖芽的顶端生长锥同样可分化出叶片和次一级的蘖芽和次生根。发生分蘖是小麦重要的生物学特性之一，也是它长期适应外界环境条件的结果。分蘖穗和主茎穗一起构成了小麦产量的主要构成因素，即亩穗数。因此，分蘖的多少及壮弱是小麦产量的重要影响因素之一。 (一)分蘖的作用 1.分蘖穗是构成产量的重要组成部分小麦单位面积上的穗数由主茎穗和分蘖穗共同构成，分蘖穗所占的比例因肥水条件、种植密度、品种特性等而有所不同。一般大田条件下，分蘖穗约占0~30%，高产田可达60%。 2.分蘖是看苗管理的重要指标苗期分蘖的多少，发生速度的快慢等常可作为看苗管理的一种形态指标。生产上可根据分蘖多少、叶蘖发生的相关性等及早区别出壮、弱、旺三种苗情，以便分类管理。另据研究，当亩穗数相同或相近时，基本苗少者单株成穗多，产量高；同时，分蘖节又产生大量的次生根和近根叶，所以，分蘖又是衡量幼苗壮弱的指标。 3.群体的自动调节过程通过分蘖进行小麦群体的大小，在很大程度上是通过分蘖而不是主茎来进行自动调节的。这是因为分蘖对外界条件的反应比主茎敏感，良好条件下分蘖发生多且生长健壮，条件不良时分蘖首先受到抑制。生产上即使基本苗相差悬殊，但通过肥水调控，最后亩成穗数可以很接近，就是利用了分蘖的这种自调作用。 4.分蘖有再生作用在分蘖期，小麦不仅在分蘖节处发生次生根，而且还能形成许多分蘖幼芽，以适应各种不良的环境条件而保持自身的生存。当主茎和
分蘖遭受雹灾、冻害等而死亡时，即使这时分蘖期已经结束，只要条件适宜仍可再生新蘖并形成产量。 (二)分蘖的发生 1.分蘖节分蘖节是由植株地下部的许多没有伸长的节、节间，以及叶、腋芽等所组成的一个节群。分蘖节内布满了大量的维管束，联络着根系、主茎和分蘖，成为整个植株的输导枢纽。因此，它是小麦发生分蘖、近根叶和次生根的地方，也是营养物质运输与分配的枢纽，更是保持强大生命力的所在。幼苗时期，分蘖节不断分化出叶片、蘖芽和次生根。分蘖节内还储藏有营养物质。冬前光合产物大量积累于分蘖节中，使分蘖节的糖分含量增加，细胞液浓度提高，冰点降低，忍受低温能力增强。假若冬季发生冻害，地上部冻死，但分蘖节只要保持完好、不冻坏，到春天仍能长出分蘖来。分蘖节中节的数目与春化发育特性、栽培技术措施密切相关。一般冬性品种比春性品种多，同一类型中生育期长者多。覆土浅或肥水充足时节数亦多。河南省小麦分蘖节中节为5~9个，一般8个。分蘖节长约0.5厘米左右，一般在地下距地面2厘米左右处。 2.分蘖的发生顺序分蘖的发生是在分蘖节上自下而上逐个进行的。分蘖的出现通常以其第一片完全叶伸出胚芽鞘或(分)蘖鞘1.5~2 cm为标志。如果用O (或0，下同)表示主茎，那么，从O上直接发生的分蘖叫一级分蘖，用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……表示。胚芽鞘中长出的胚芽鞘蘖(C)也属于一级分蘖。从一级分蘖上 长出的分蘖叫二级分蘖，用Ⅰ 1、Ⅱ 2 、或Ⅲ 1 、Ⅲ 2 ……表示。由于每个一级分蘖 的第一片叶是不完全叶，薄膜鞘状，称为蘖鞘，因此，从这不完全叶中伸出的 蘖叫鞘蘖，用P表示，如C P 、Ⅰ P 、Ⅱ P ……，它们亦属于二级分蘖。从二级分蘖 上再生出的分蘖叫三级分蘖，用C P-P 、C P-1 、Ⅰ P-1 、Ⅰ 1-1 、Ⅱ 2-1 ……表示。余此类 推(图2-14)。大田生产上一般只发生一级分蘖和一定的二级分蘖，三级分蘖较
人类基因组计划原理和基本步骤
人类基因组计划原理和基本步骤 人类基因组计划(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。 序列图的绘制主要采用两大策略: 即逐个克隆法（Clone by Clone）和全基因组鸟枪法（Whole Genome Shot-gun)。 逐个克隆法的原理 逐个克隆法的原理是Sanger双末端终止法。人类基因组框架图全部采用基于Sanger 双脱氧原理的自动化毛细管测序。在1977年，英国人Frederick Sanger 创建了双脱氧链末端合成终止法（chain termination method），简称Sanger法、双脱氧法或酶法。他发现如果在DNA复制过程中掺入ddNTP，就会产生一系列末端终止的DNA链，并能通过电泳按长度分辨。不同末端终止DNA链的长度是由掺入到新合成链上随机位置的ddNTP决定的。 Sanger双末端终止法的基本原理是利用DNA聚合酶，以待测单链DNA为模板，以dNTP为底物，设立四种相互独立的测序反应体系，在每个反应体系中加入不同的双脱氧核苷三磷酸（dideoxyribonucleoside triphosphate，ddNTP）作为链延伸终止剂。具体实验是通过PCR来完成的，但与普通PCR不同，它只需要一个引物而不是一对。在4个相同的反应体系中分别加入普通的dNTP以及4种不同的ddNTP（比如体系1里面缺少dATP，而有ddATP,以此类推）。假设四个体系中分别加入的是ddATP, ddGTP, ddCTP和ddGTP 我们就分别把这个叫做A，G，C，T体系，然后每个体系中，会在遇到相应碱基的时候停止反应，这样就产生了一系列长度不一并且分别在以A,G,C,T时终止的DNA片段，比如A 体系中的DNA片段，都是以A结尾的DNA。通过高分辨率的变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，放射自显影检测后，从凝胶底部到顶部按5′→3′方向读出新合成链序列，由此推知待测模板链的序列。 逐个克隆法基本步骤 逐个克隆法的基本步骤是：物理图谱的构建→BAC克隆的筛选→“工作框架图”的构建→序列的全组装与“完成图”构建。 物理图谱的构建的基本步骤如下：确定各STS序列及其在基因组中的位置→大插入片段基因组文库的构建（BAC文库）→以特定STS为标记筛选并定位克隆→含有STS的克隆在基因组中排序。 BAC克隆的筛选的基本步骤如下：用NotI、SacI等处理基因组，通过脉冲场凝胶电泳得200Kb左右的大片段DNA→纯化后与载体连接，得到插有外源DNA片段的BAC载体→通过电转化将连接产物导入大肠杆菌感受态细胞，在含有抗生素的筛选培养基中筛选带有相同外源DNA片段的单克隆菌落→“STS-PCR反应池”方案筛选种子克隆→相互间具有重叠片段的BAC克隆根据STS信息组装成contig，并定位于基因组上。 值得注意的是，STS的密度尚未达到绘制高精度物理图谱的要求，且在基因组中的分布不均匀，造成很多区域没有阳性克隆覆盖,形成空洞。因此需用指纹图谱（FPC法）或末端序列（Walking by End Sequence)步移等手段对种子克隆进行延伸，形成连续克隆群。利用延伸方法筛选得到的克隆称为延伸克隆。 “工作框架图”的构建：根据序列与STS database进行blastn比较结果，将克隆定位末端序的比较，判定延伸在contig外的一端序列。并可及时进行walking，筛选新的克隆。 鸟枪法 鸟枪法或霰弹法是一个高度计算机化的方法，它是先把基因组随机分成已知长度(2000个碱基对、1万个碱基对、5万个碱基对)的片段，然后用数学算法将这些片段组装成毗邻的
水分生理
第一章水分生理 一、选择题 1、每生成1mol 的干物质所需要的水的mol数，称为（）。 A. 蒸腾强度 B. 相对蒸腾量 C. 蒸腾系数 D. 蒸腾比率 2、风干种子的水势为（）。 A . ψW =ψs B. ψW =ψm C. ψW =ψp D. ψW=ψs+ψp 3、微风促进蒸腾，主要因为它能（）。 A. 使气孔大开 B. 降低空气湿度 C. 吹散叶面水汽 D. 降低叶温 4、植物从叶尖、叶缘分泌液滴的现象称为（）。 A. 吐水 B. 伤流 C. 排水 D. 流水 5、一植物细胞的ψw = - 0.37 MPa，ψp = 0.13 MPa，将其放入ψs = - 0.42 MPa的溶液(体 积很大)中，平衡时该细胞的水势为（）。 A. -0.5 MPa B. -0.24 MPa C. -0.42 MPa D. -0.33 MPa 6、在同一枝条上，上部叶片的水势要比下部叶片的水势（）。 A. 高 B. 低 C. 差不多 D. 无一定变化规律 7、植物细胞吸水后，体积增大，这时其Ψ s（）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 等于零 8、当细胞内自由水/束缚水比值低时，这时植物细胞（） A 代谢强、抗性弱 B 代谢弱、抗性强C代谢、抗性都强D代谢、抗性都弱 9、用小液流法测定组织水分状况，当小液滴不浮不沉时，其糖液ψs就等于植物组织的（） A .ψw B.ψs C.ψp D.ψm 10、植物的水分临界期是指（）。 A. 植物需水最多的时期 B. 植物水分利用率最高的时期 C. 植物对水分缺乏最敏感的时期 D . 植物对水分需求由低到高的转折时期 11、在土壤水分充分的条件下，一般植物的叶片的水势为（）。 A. - 0.2~ - 0.8 MPa B. - 2 ~ - 8 MPa C. - 0.02 ~ - 0.08 MPa D. 0.2~0.8 MPa 12、根据（）就可以判断植物组织是活的。 A. 组织能吸水 B. 表皮能撕下来 C. 细胞能染色 D. 能质壁分离 二、是非题 1、等渗溶液就是摩尔数相等的溶液。（） 2、细胞间水分流动的方向取决于它们的水势差。（） 3、蒸腾拉力引起被动吸水，这种吸水与水势梯度无关。（） 4、将一充分吸水饱和的细胞放入比其细胞浓度低10倍的溶液中，其体积变小。（） 5、蒸腾效率高的植物，一定是蒸腾量小的植物。（） 6、根系是植物吸收水和矿质元素唯一的器官。( ) 7、空气相对湿度增大，空气蒸汽压增大，蒸腾加强。（） 8、没有半透膜即没有渗透作用。（） 9、植物对水分的吸收、运输和散失过程称为蒸腾作用。（） 10、在正常晴天情况下，植物叶片水势从早晨到中午再到傍晚的变化趋势为由低到高再 到低。（）
人类基因组计划
人类基因组计划 一、什么是基因和基因组 1、基因：DNA分子上具有特定遗传效应的一段特定的核苷酸序列。遗传效应：有蛋白质产物或RNA产物或对其它基因起调节效应的功能。 2、基因组：是一个单倍体染色体组中所包含的全部遗传物质。有核基因组和线拉体基因组之分。 二、人类基因组结构 人类基因组结构庞大、复杂：基因组DNA总长度为3×109bp，3-4万个基因分布在24条染色体上，非编码区远远多于编码区，占90%以上，结构基因占3%，以单拷贝形式存在。 1、DNA序列中的组成结构可分为3种类型： （1）单一序列(非重复序列、单拷贝序列）占60-65%，绝大多数为蛋白质编码的结构基因 （2）中度重复序列：占20-30%，拷贝数为104-105 ，包括组蛋白基因、免疫球蛋白基因及RNA基因，绝大多数中度重复序列为不编码序列，成为间隔区，如人类Alu序列家族由300bp的短序列构成，重复达30万-50万拷贝，占基因组3-6%。 （3）高度重复序列：又称为卫星DNA 通常是小于10bp的短小序列组成基本单元，重复达105以上，占基因组的10%，不能转录，组成异染色质。 2、结构基因 （1）概念：为蛋白质编码的基因叫-。其DNA序列大多数是不连续的，编码序列之中往往还插入有非编码序列。 （2）结构： 内含子：非编码的序列叫—。 外显子：编码序列的片段叫—。 一个结构基因常常是由多个内含子和多个外显子相间排列组成的。图4-2，n个内含子嵌合排列在n+1外显子之间，故有内外之分。 （3）功能：内含子的长度比外显子的大好几倍，一起转录成RNA以后，必须经过剪接加工过程，将内含子部分切除，使外显子连接起来，才能形成成熟的mRNA，成为翻译蛋白质的模板。内含子，含而不显的片段对基因的表达有重要的调控作用。图4-3。 3、多基因家族和基因簇： （1）多基因家族：真核生物的基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因，这样的一组基因称为基因家族 如血红蛋白基因家族。（指进化过程中由某一个祖先基因经过多次重复和变异所产生的一大类群序列相似、功能相似的基因群。） a、有的集中在一条染色体上共同发挥作用，合成某些蛋白质，如组蛋白基因家族中的5种组蛋白基因集中在7号染色体的长臂上的。 b、有的多基因家族成员是分散存在于几条染色体上，如人的rRNA基因家族成员分别位于13、14、15、 21、22，5条染色体的短臂的核仁组织区中。 每个区中包含几十个rRNA基因单位，大量转录18S rRNA、 28S rRNA、 5.8S rRNA。 假基因：是基因组中因突变而失活的基因，它和同一家族中的活跃基因在结构上和DNA序列上有相似性，但是没有蛋白质产物。（在多基因家族中，有少数成员不产生有功能的蛋白质，这样的基因叫—。假基因与正常基因从序列上看是同源的，但是在进化过程中发生突变丧失了功能活性。） （2）基因簇或超基因：同一基因家族中，一些结构和功能更为相似的基因彼此靠近成串地排列在一起，形成一个基因簇。如人类类α珠蛋白基因族、类β珠蛋白基因族。 在人类基因组中，有中等重复序列构成的大的基因群，包含有几百个功能相关的基因，紧密成簇状排列，称为超基因。如人类组织相容性抗原复合体HLA，及免疫球蛋白的重链和轻链基因。
基因组学与生物信息学教案
《基因组学与生物信息学》教案 授课专业：生物学大类各专业 课程名称：基因组学与生物信息学 主讲教师：夏庆友程道军赵萍徐汉福
课程说明 一、课程名称：基因组学与生物信息学 二、总课时数：36学时（理论27学时实验9学时） 三、先修课程：遗传学、分子生物学、基因工程 四、使用教材： 杨金水. 基因组学. 北京:高等教育出版社,2002. 张成岗. 贺福初, 生物信息学方法与实践. 北京:科学出版社，2002. 五、教学参考书： T.A.布朗著，袁建刚译著，基因组(2rd版)，北京：科学出版社,2006. 沈桂芳，丁仁瑞，走向后基因组时代的分子生物学，杭州：浙江教育出版社，2005. 罗静初译，生物信息学概论，北京：北京大学出版社，2002. 六、考核方式：考查 七、教案编写说明： 教案又称课时授课计划,是任课教师的教学实施方案。任课教师应遵循专业教学计划制订的培养目标，以教学大纲为依据，在熟悉教材、了解学生的基础上，结合教学实践经验，提前编写设计好每门课程每个章、节或主题的全部教学活动。教案可以按每堂课（指同一主题连续1~2节课）设计编写。教案编写说明如下： 1、编号：按施教的顺序标明序号。 2、教学课型表示所授课程的类型，请在相应课型栏内选择打“√”。 3、题目：标明章、节或主题。 4、教学内容：是授课的核心。将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排，必要时标以“*”、“#”“？” 符号分别表示重点、难点或疑点。 5、教学方式既教学方法，如讲授、讨论、示教、指导等。教学手段指教科书、板书、多媒体、模型、 标本、挂图、音像等教学工具。 6、讨论、思考题和作业：提出若干问题以供讨论，或作为课后复习时思考，亦可要求学生作为作业 来完成，以供考核之用。 7、参考书目：列出参考书籍、有关资料。 8、日期的填写系指本堂课授课的时间。
小麦分蘖的发生说课稿
单位：汤阴县职业技术教育中心 说课题目：小麦分蘖的发生 本节说课的内容是<<农作物生产技术>>第二章第三节小麦的前期管理技术第一部分前期的生育特点——小麦分蘖的发生。 一、教材分析 1．本节教材内容包括如下： （1）.分蘖的发生规律（2）.分蘖的消长规律 （3）.分蘖成穗情况（4）.影响分蘖成穗的因素 2．小麦分蘖的发生在教材中的地位和作用： 小麦分蘖的发生，是小麦生长的重要特征之一，冬前分蘖是决定穗数的关键，掌握小麦分蘖的发生这一特性和规律，对确定小麦适宜播期、播种方式、种植密度以及充分利用品种特性，创造合理群体，具有重要意义。所以小麦分蘖的发生是小麦前期生育特点里面的一个重要内容。掌握并能运用这一特性和规律，对小麦的生产将具有重要意义。 二、学情分析 授课对象是中等职业学校高一学生，他们有的来自农村，有的来自城镇，有的初中刚刚毕业，有的是从社会重返校园，知识基础参差不齐，对小麦田间种植接触较少，大部分学生对小麦分蘖的发生缺乏理论及感官认识。根据学生实际情况和教材内容，确定本节课的教学目标。 （一）知识目标： 1.了解分蘖发生的部位。 2.掌握分蘖发生的规律。 3.了解分蘖的消长规律和分蘖成穗情况。 4.掌握影响分蘖成穗的因素。 （二）能力目标： 学会分辨小麦分蘖的多少及壮弱；并运用影响分蘖成穗的因素指导生产。提高学生生产实践和理论联系实际的能力。
（三）情感目标： 增强职业意识，树立为农业、农村、农民服务的思想。 （四）教学重点： 1、分蘖发生的规律。 2、影响分蘖成穗的因素。 （五）教学难点： 分蘖发生的规律 （六）教学方法： 为充分利用学生爱讨论，好奇心、竞争意识强的心理特点，在教学中我采用启发教学法、分组讨论法、实物演示法，并结合课件、实践操作、分组抢答、评选冠军组等来充分调动学生的学习积极性，解决重点，突破难点。 （七）学法指导： 1、指导学生课前预习并提出疑问。 2、课堂上设置问题分组讨论。 3、认真观察实物，完成实践操作。 （八）教具准备 多媒体课件，分蘖期的小麦植株。 三、教学过程 1、导入（3分钟） 我的设计是以一首诗歌“田野里的麦苗”创设一个美丽的场景，吸引学生的注意力，以及调动他们学习的兴趣。由“麦苗所处的是小麦哪个生育阶段”引到小麦生育前期的管理特点，进而回顾上节课的部分内容，小麦前期三个生育特点从而引入小麦前期第四个生育特点小麦分蘖的发生。 2、新课阶段 为充分发挥学生爱讨论的特点，更好的利用分组教学，首先我设计两个问题：一是何谓分蘖？二是一个小麦种子是否只能抽出一个麦穗？让学生进行分组探讨并进行抢答。从而认识分蘖的概念及分蘖的意义。
(整理)人类基因组计划.
人类基因组计划 HGP(Human Genome Projects) 1、HGP简介 ?人类基因组计划是由美国科学家于1985年率先提出、于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。这一计划旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。 ?诺贝尔奖获得者Renato Dulbecco于1986年发表短文 《肿瘤研究的转折点：人类基因组测序》（Science, 231: 1055－1056）。 ?文中指出：如果我们想更多地了解肿瘤，我们从现在起必须关注细胞的基因组。…… 从哪个物种着手努力？如果我们想理解人类肿瘤，那就应从人类开始。……人类肿瘤研究将因对DNA 的详细知识而得到巨大推动。” 什么是基因组(Genome) ?基因组就是一个物种中所有基因的整体组成 ?人类基因组有两层意义： ——遗传信息 ——遗传物质 ?从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。 人类染色体 HGP的诞生 ?1984年12月Utah州的Alta,White R受美国能源部的委托，主持召开了一个小型会议，讨论DNA重组技术的发展及测定人类整个基因组的DNA序列的意义。 ?1985年6月，在美国加州举行了一次会议，美国能源部提出了“人类基因组计划”的初步草案。?1986年6月，在新墨西哥州讨论了这一计划的可行性。随后美国能源部宣布实施这一草案。?1987年初，美国能源部与国家医学研究院（NIH）为“人类基因组计划”下拨了启动经费约550万美元，1987年总额近1.66亿美元。同时，美国开始筹建人类基因组计划实验室。 ?1989年美国成立“国家人类基因组研究中心”。诺贝尔奖金获得者J.Waston出任第一任主任。?1990年，历经5年辩论之后，美国国会批准美国的“人类基因组计划”于10月1日正式启动。美国的人类基因组计划总体规划是：拟在15年内至少投入30亿美元，进行对人类全基因组的分析。 HGP诞生过程中的质疑 ?计划的必要性问题 ?计划的现实性问题 ?科学研究领域的选择问题 ?为什么不选择基因组小的或有经济意义的生物 ?认为?°制图?±是在沙漠里建公路，?°测序?±是把?°垃圾?±分类，选择?°模式动物?±是拼凑?°诺亚方舟?±。
基因组学与生物信息学课后作业
基因组学与生物信息学课后作业2016/2/23 名词解释 1 基因组：基因组是指生物体内遗传信息的集合，是某个特定物种细胞内全部DNA分子的总和 2 基因组学：是一门新兴的学科，是在全基因组范围内研究基因的结构、功能、组成及进化的科学，包括多个分支学科 3 C值：指一个单倍体基因组中DNA的总和，一个特定的物种具有其特征性的C值 4 基因家族：来自于一个共同的祖先基因，由基因重复及其突变产生。序列相似，功能相近。 5 假基因：来源于功能基因，但以失去活性的DNA序列，有沉默的假基因，也有可转录的假基因 6 人类基因组计划：旨在为30多亿碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息 问答题
简述真核生物染色体与原核生物染色体的差别。 答：真核生物基因组都由分散的长链线性DNA分子组成，每个DNA分子都与蛋白质结合组成染色体；原核生物基因组有2种独立结构的遗传物质，一种为拟核里的染色质，一种为质粒 另外，真核生物基因组含大量非编码序列（高度重复序列，多位于着丝粒、端粒）、断裂基因，而原核生物大部分基因都可以编码 名词解释 突变:基因组小区段范围内DNA分子发生的突然的、可遗传的变异现象。 重组:指基因组中大范围区段发生重新组合。 同源重组:指发生在非姐妹染色单体（sister chromatin) 之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合 转座:一段DNA片段或其拷贝从染色体的一个位置转移到另一位置，并在插入位点两侧产生一对短的正向重复序列 基因重复:含有基因的DNA片段发生重复，可能因同源重组作用出错而发生，或是因为反转录转座与整个染色体发生重复所导致 比较基因组学:在基因组水平上研究不同物种和品系之间在基因组结构与功能方面的亲缘关系及其内在联系的一门新兴交叉学科
实训指导四----小麦分蘖特性的观察
实训指导三小麦分蘖特性的观察 一、目的要求 1、熟悉分蘖期麦苗的形态特征，认识分蘖的各种类型。 2、了解主茎叶片与分蘖发生的同伸关系及分蘖与次生根发生的关系。 3、学习分析小麦分蘖期幼苗性状的方法。 二、材料及用具 1、材料：不同播深、不同叶龄及不同分蘖类型的麦苗及相应的挂图。 2、用具：解剖器、瓷盘、直尺、计算器。 三、内容和方法 1、分蘖期麦苗形态的观察和分蘖类型的识别 取典型的分蘖期麦苗，对照挂图认识小麦幼苗的形态结构。 小麦的幼苗由初生根、次生根、盾片、胚芽鞘、地中茎、分蘖节、主茎叶片、分蘖鞘和分蘖叶片等构成。 （1）初生根：又叫种子根。种子萌发时先有1条胚根生出，随后成对出现1~3对初生根，所以，初生根一般为3~7条。初生根在形态上比次生根细，根毛少，颜色较深。在有胚芽鞘分蘖时，胚芽鞘节上有时也会发生1~2条次生根，其粗度一般较初生根稍粗，但较分蘖节发生的次生根稍细，并且由于发生部位与种子根接近，极易与种子根混淆。 （2）次生根：又叫节根，着生于分蘖节上，与分蘖几乎同时发生。一般主茎每发生1个分蘖，就在主茎叶的叶鞘基部，长出数条次生根。次生根在形态上比初生根粗，附着土粒较多。 盾片：与初生根在一起，位于地中茎下端，呈光滑的圆盘状，与胚芽鞘在同一侧。 胚芽鞘：种子萌发后，胚芽鞘首先伸出地面，为一透明的细管状物，顶端有孔，见光后开裂，停止生长。到麦苗分蘖以后，它位于地中茎下端。 （3）地中茎：指胚芽鞘节与第1真叶节之间出现的一段乳白色的细茎。地中茎是调节分蘖节深度的器官，当播种过深，超过地中茎的伸长能力时，第1、
2叶或第2、3叶之间的节间也会伸长，形成多层分蘖的现象。 （4）分蘖节：发生分蘖的节称为分蘖节。分蘖节由几个极短的节间、节、幼小的顶芽和侧芽（分蘖芽）所组成。它不仅是长茎、长叶、长蘖、长次生根的器官，而且也是贮藏营养物质的器官。 （5）分蘖鞘（鞘叶）：在形态上与胚芽鞘相似，也是只有叶鞘没有叶片的不完全叶。小麦的每个分蘖都包在分蘖鞘里，与主茎幼小时包在胚芽鞘中一样。当分蘖刚从叶鞘中伸出时，由分蘖鞘中伸出分蘖的第1叶片。 （6）主茎叶片：丛生在分蘖节上。先找出第1片叶，然后依其互生关系就可以找出其他叶片。生育初期可以根据叶形鉴别判定第1叶片，第1片叶在形态上与其他叶片不同，上下几乎一样宽，顶端较钝，叶片短而厚，叶脉较明显，形似宝剑。生育中后期，第1片叶往往枯死脱落，但其方位可依盾片的位置和方向来确定，因为小麦主茎第1叶片都在盾片的对侧。以盾片来鉴别时，一定要把麦苗拿正，拉直胚根，地中茎不要发生扭曲。认识主茎叶序，还可以借助于主茎分蘖（一级分蘖）的方位来确定，在不缺位的情况下，一般是1个叶带1个蘖，确定了分蘖，也就找到了相应的叶片。根据这种关系，应先区别主茎和分蘖。从位置上看，主茎一般位于株丛中央，从形态上看，一般主茎较分蘖高而粗壮。如遇特殊情况（畸形或缺位），需综合上述两种情况，并凭一定的经验确定。 2、分蘖的出生及同伸关系 取主茎叶龄为3、5、7的麦苗进行观察。 小麦幼苗长出第3叶时，由胚芽鞘腋间长出1个分蘖。由于胚芽鞘节入土较深，胚芽鞘分蘖常受抑制，一般只有在良好的条件下才能发生。 当主茎第4叶伸出时，主茎第1叶的叶腋处长出第1个分蘖（主茎第1分蘖）。主茎第5叶片伸出时，主茎第2叶叶腋处生出第2个分蘖，依次类推。当一级分蘖的第3片叶伸出时，在其分蘖鞘叶腋间产生1个分蘖。以后每增加1片叶也按叶位顺序增长1个分蘖。 表2—1 主茎的叶位与各级分蘖出现的对应关系（山东农学院，1975）
人类基因组计划的重要意义
人类基因组计划的重要意义人类基因组计划(human genome project,HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。按照这个计划的设想，在2005年，要把人体内约10万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的谱图。换句话说，就是要揭开组成人体4万个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。 人类基因组计划耗资巨大，该计划的原因如下：人类是在“进化”历程上最高级的生物，对它的研究有助于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了解生命的起源。 测出人类基因组DNA的30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因，找出它们在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。 在人类基因组计划中，还包括对五种生物基因组的研究：大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种“模式生物”。 HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。
我们知道所有生物的遗传物质是DNA，它的总和就是基因组，就人类基因组而言，指合成有功能的人体各类细胞中蛋白质及或多肽链和RNA所必须的全部DNA顺序和结构，人体遗传物质综合就是人类基因组，由大约30亿碱基对组成，分布在细胞核的23对染色体中。人类基因组计划是测定人类基因组的全部DNA序列，从而解读所有遗传密码，揭示生命的所有奥秘。 诺贝尔奖获得者杜伯克于1986年在《科学(Science)》杂志上发表的一篇短文中率先提全面解剖人类基因组的计划。1988年，该计划正式获得美国国会批准，并于1990年10月1日正式启动。其总体规划是：拟在15年内至少投资30亿美元，进行对人类基因组的分析。不久，该计划发展成一个由多国政府支持的国际项目，先后有美、英、日、德、法及中国等6个国家参加。HGP其最初的目标是，用15年时间（1990-2005），构建详细的人类基因组遗传图和物理图，确定人类DNA的全部核苷酸序列，定位全部基因，并对其他生物进行类似研究。1993年，又增加了人类基因的鉴定和分离的内容。其终极目标即：阐明人类基因组全部DNA序列；识别基因；建立储存这些信息的数据库；开发数据分析工具；研究HGP实施所带来的伦理、法律和社会问题。1998年,人类基因组计划增加了基因组多样性研究的内容,强化了功能基因组研究技术平台体系。
树木的水分生理生态
树木的水分生理生态 招礼军 一、树木蒸腾耗水研究的意义 1、水分亏缺地区植被恢复与重建的需要 在温度允许植物生长的地区，树木的生存主要是由水分供应所控制的（Kozlowski and Pallardy,1997）。 干旱缺水严重影响了我国西部地区植被的恢复，而在其它地区也遭受周期性或难以预期的干旱，如半湿润地区的季节性干旱，西南地区的干旱和干热河谷等，在不同程度上影响了林木的生长。 我国干旱半干旱地区面积约占国土面积的58.6%，主要分布在广大的西北地区。干旱半干旱地区最突出的问题之一就是降水量少，蒸发强烈，土壤水分严重亏缺，这已成为恢复森林植被、改善生态环境最为主要的限制因子。 通常，干旱地区的年降水量不超过250毫米，而半干旱地区的年降水量也只有250~500毫米。造林实践表明，在极干旱地区（如新疆塔里木盆地、吐鲁番盆地），如果无地表水或地下水补充，任何林木都不能生长；干旱地区在没有外来水补给的情况下只可生长和栽植超旱生的灌木，但用中生树种造林必须进行灌溉；半干旱地区可以在无灌溉条件下生长和栽种中生的抗旱树种（其中年降水量400毫米以上的地区可以栽种乔木），但必须采取相应的抗旱保墒措施（孙洪祥，1989）。 由于对干旱半干旱地区水分传输、运移及转化规律、土壤有效水含量及林木需水特征缺乏深入的理解，没有按照土壤水分承载能力及林木需水规律进行科学的规划造林、合理的实施整地措施、适宜的搭配树种及空间密度配制，以及及时有效的水分管理，不仅造成本来就已十分短缺的水分的大量损失，加剧了林地旱情及土壤沙化，而且使森林植被难以正常恢复和发挥应有的保护生态环境的作用。 如何在干旱缺水地区，充分利用有限的水资源，选择合适的树种，解决林木存活及生长、提高造林成活率和保存率、恢复森林植被、扩大森林资源、改善生态环境，已成为一个亟待解决的重大问题。