干旱是限制粳稻产量的重要因素之一,探究萌发期粳稻的耐旱性遗传机制,筛选耐旱候选基因,挖掘其优异单倍型,为解析粳稻萌发期耐旱机制及开发相关分子标记提供理论基础。采用西北粳稻核心种质资源139份为材料,15% PEG-6000模拟干旱胁迫露白后的粳稻种子,测定相对发芽率、相对根长等6个耐旱相关指标,并结合255 501个高质量单核苷酸多态性(SNPs),运用一般线性模型(GLM)、混合线性模型(MLM)和固定与随机效应循环概率统一模型(FarmCPU)开展全基因组关联分析(GWAS),并结合耐旱表型数据进行单倍型分析,进而挖掘潜在的候选基因。结果表明,6个耐旱指标均值呈正态分布,且变异系数为3.43%~56.25%,其中以相对根芽干质量变异系数最大,与相对根长、相对芽长、相对根芽鲜质量间均呈显著正相关。结合高密度SNPs,对6个耐旱性状进行全基因组关联分析,共检测到1 164个不同的SNPs,其中379个被视为高可信度SNP位点,6个被视为数量性状核苷酸(QTNs)。整合这些位点的上下游50 kb区间,共筛选出14个显著SNPs位点,对应14个可信的QTL候选区间,且主要与相对根芽干质量显著关联。通过数据库进一步预测分析14个区间内的基因,并以外显子具有错义突变为标准,筛选到了编码地衣酶-2前体的LOC_Os03g56130基因。结合耐旱表型,对该基因进行单倍型分析,发现5个外显子错义突变组成了4种单倍型,其中Hap.2的相对根芽干质量显著高于其他单倍型,为优异单倍型。这些研究表明,LOC_Os03g56130为粳稻萌发期耐旱性相关的潜在候选基因。

旨在挖掘新的与株高相关且具有育种应用价值的主效QTL,筛选可用于分子标记辅助育种的优异基因位点,为小麦株型改良、抗倒伏能力提升及高产育种提供理论依据和分子资源。以株高性状存在差异的小麦品种安农1589和轮选6号为亲本,所构建的162份DH群体株高性状差异显著,以此作为试验材料,利用小麦55K SNP芯片对DH群体进行全基因组基因型分型,分子标记筛选与构建高密度遗传连锁图谱,结合3 a 6个环境的群体株高田间表型鉴定数据,开展小麦株高性状全基因组QTL定位挖掘研究。结果表明,采用完备区间作图对株高性状进行QTL定位,共鉴定到4个多环境下稳定存在的主效QTL,分别定位于4B、4D、5D和6D染色体上,单个QTL可解释7.08%~39.31%的表型变异。其中,位于4B染色体的Qph.ahau-4B在全部6个环境及最佳线性无偏预测(BLUP)分析中均能稳定检测到,可分别解释28.65%~39.31%的表型变异,该位点物理区间为20.61~22.26 Mb,侧翼标记分别为AX-109018264和AX-109968140,加性效应为-9.34~-8.68 cm,效果显著且遗传稳定性强,属于尚未报道的新的稳定主效矮秆QTL位点。综上,通过多个环境下的田间表型数据与遗传定位分析,成功在 4B 染色体区段获得一个多个环境下均稳定存在的小麦株高主效 QTL。

为深入解析调控超甜玉米秸秆蛋白质含量的遗传基础,基于玉米56K基因芯片,采用BLINK模型定位控制超甜玉米秸秆蛋白质含量的主要SNP位点及预测候选基因。结果表明:在超甜玉米收获期,其秸秆蛋白质含量为12.63~30.29 g/kg,平均值为20.76 g/kg,呈正态分布;GWAS共关联定位到调控超甜玉米秸秆蛋白质含量6个显著SNP位点,这些位点分布于第1,4和6号染色体上,其贡献率为10.07%~18.17%,其中位于6号染色体的Affx-115330268的贡献率最高。在显著关联位点上下游200 kb的置信区间内,共检测到184个候选基因,其中已注释基因34个,占比为18.48%;通过GO功能注释和KEGG通路富集分析,候选基因主要参与生物调节、细胞过程、催化活性等生物过程,并富集于类固醇生物合成、色氨酸代谢、光合作用-天线蛋白等通路。基于文献查找比对发现,6个(GRMZM2G141473、GRMZM2G007854、GRMZM2G111319、 GRMZM2G121024、 GRMZM2G010353、 GRMZM2G049547)调控超甜玉米秸秆蛋白质的关键基因,其主要参与蛋白质和酶合成等途径。

丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)是一种保守的磷酸吡哆醛依赖性酶,催化丝氨酸与甘氨酸间的可逆转换,同时也是核苷酸生物合成、叶酸和氨基酸代谢所必需的酶,在植物发育过程中起重要作用,亦可以提高作物抵御逆境胁迫的能力。天津农学院园艺园林学院吴颖课题组前期对西瓜在低温胁迫下进行转录组、代谢组联合分析,发现ClSHMT8在低温胁迫下表达量显著上调,推测该基因正调控西瓜的低温胁迫,深入探究西瓜ClSHMT8的生物学功能及在低温和盐胁迫中的调控机制。以西瓜自交系TN07011为材料,利用RT-PCR方法克隆ClSHMT8并进行生物信息学分析,构建过表达载体,转化拟南芥,对T₃转化株系分别采用低温和盐胁迫处理,通过表型和生理指标测定,探究ClSHMT8在非生物胁迫中的功能。结果表明:ClSHMT8全长1 749 bp,编码582个氨基酸,NCBI-CDD保守域预测显示该蛋白具典型SHMT结构域。系统进化树分析表明,该蛋白与黄瓜、苦瓜的同源蛋白的亲缘关系较近。将ClSHMT8在拟南芥中异源表达,共获得3个T₃株系,发现T₃拟南芥与野生型比较莲座叶面积增加、开花期提前、种子粒径亦显著高于野生型。在低温和盐胁迫下,T₃植株的可溶性蛋白(SP)、叶绿素(Chl)含量和过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性均显著高于野生型,而丙二醛(MDA)含量显著低于野生型。综上表明,ClSHMT8不仅能够正调控植株的生长发育,还可提高植株对非生物胁迫的耐受性,对拟南芥响应非生物胁迫环境具有重要作用。

为系统地分析青花菜BolMYC2的序列特征、表达模式,探究该基因在青花菜应对软腐病致病菌侵染时的作用,以青花菜cDNA为模板进行PCR扩增,克隆BolMYC2基因的编码序列,利用生物信息学软件分析BolMYC2蛋白的基本性质,构建BolMYC2-EGFP融合表达载体瞬时转化本氏烟草,分析BolMYC2蛋白亚细胞定位情况,利用qRT-PCR技术分析BolMYC2在青花菜不同组织部位转录表达特征以及软腐病致病菌胁迫条件下BolMYC2转录表达特征。结果表明:BolMYC2基因CDS序列长度为1 833 bp,编码蛋白含有610个氨基酸,理论分子质量为66.297 ku,理论等电点为5.21。BolMYC2为不稳定亲水蛋白,无跨膜结构和信号肽。保守结构域分析表明,BolMYC2蛋白含有MYC转录因子家族保守结构域bHLH-MYC_N和bHLH_SF。系统进化树分析表明,BolMYC2蛋白与抱子甘蓝亲缘关系较近。对BolMYC2启动子顺式作用元件分析表明,其含有参与光响应、激素响应、胁迫应答的顺式作用元件和多个MYB、MYC、WRKY转录因子识别元件。亚细胞定位结果表明,BolMYC2定位于细胞核。BolMYC2在叶片和种子中呈现高表达,并且在青花菜受到软腐病菌侵染胁迫后其表达水平呈现先下降后上升趋势,暗示BolMYC2在青花菜响应生物胁迫中发挥重要作用。

小分子热激蛋白(sHSP)作为分子伴侣在植物抗逆过程中发挥着重要的调控作用。为了研究辣椒中sHSP 的生物学功能,以耐热辣椒材料17CL30为试验材料,对编码sHSP的基因CaHSP21进行克隆和生物信息学分析,并通过实时荧光定量PCR分析其在不同组织和高温胁迫下的表达模式。结果表明,CaHSP21基因编码序列(CDS)全长为705 bp,编码234个氨基酸;CaHSP21理化性质分析结果显示,CaHSP21分子质量和理论等电点分别为25.74 ku和6.53,为中性蛋白。不稳定系数为37.39,是稳定蛋白。CaHSP21含有sHSP家族典型的HSP20结构域,蛋白质二级结构主要由无规则卷曲构成。蛋白质系统进化分析表明,CaHSP21与中国辣椒、下垂辣椒遗传距离最近,且在进化上属于同一分支。组织表达分析结果表明,CaHSP21在辣椒花中表达量最低,果中表达量最高。高温胁迫下的表达模式分析结果表明,CaHSP21受高温胁迫诱导,其相对表达量在高温处理3 h后达到峰值。亚细胞定位结果显示,CaHSP21主要定位于质膜和细胞核中。综上,CaHSP21是一个参与辣椒对高温胁迫响应的关键基因。

为揭示黑籽南瓜与其他葫芦科植物的系统进化关系,对黑籽南瓜叶绿体基因组进行组装、注释和分析。使用Illumina NovaSeq 6000平台对黑籽南瓜进行测序,并对其序列特征、基因类型、基因重复序列、密码子偏好性及物种进化等进行了分析。黑籽南瓜的叶绿体基因组全长是157 631 bp,GC含量为37.15%;注释到60.99%蛋白质编码基因、33.33% tRNA基因以及5.67% rRNA基因,共141个基因,分为光合作用基因、自我复制基因、其他基因和未知功能基因4类。对黑籽南瓜叶绿体进行简单重复序列分析,共检测到SSR位点192个。密码子偏好性分析发现,RSCU值大于1.00的密码子共有31个,以A或U结尾的密码子有29个。黑籽南瓜与其他8个葫芦科物种的边界基因存在差异,扩张和收缩现象在IR区和LSC区明显存在。进化分析结果表明,黑籽南瓜与中国南瓜、印度南瓜、西葫芦、墨西哥南瓜、臭瓜、阿克丘宾南瓜、伦德尔南瓜属于同一分支,与葫芦科的其他物种亲缘关系较远。组装完成了黑籽南瓜的叶绿体基因组,注释到141个基因,检测到192个SSR位点,进化上与所选葫芦科物种亲缘关系较远,为黑籽南瓜系统进化和分子育种提供理论依据。

分子伴侣热激蛋白HSP40是通过 J 结构域与 HSP70 结合,从而帮助蛋白质折叠,参与了植物多种胁迫反应。然而,NtHSP40基因家族响应UV-B辐射的机制与功能尚不明确。通过生物信息学方法在全基因组水平鉴定了NtHSP40基因家族成员,并开展系统进化分析、共线性分析、启动子顺式作用元件分析、染色体定位、基因结构及理化性质分析,明确了NtHSP40基因家族的基本特征。在UV-B辐射处理的烟草幼苗中,基于转录组数据筛选出8个差异调控基因,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证了候选基因的表达水平,并采用分光光度法测定了代谢产物总多酚含量。结果表明,烟草K326基因组中共有48个NtHSP40基因,分布于20条染色体上,均编码含有J结构域的蛋白,可进一步划分为3个亚家族;可变的基因结构与蛋白序列特征提示NtHSP40基因家族成员功能存在分化,其中8个NtHSP40基因对UV-B辐射产生响应,且与烟草总多酚含量变化相关。该研究成果为进一步阐明NtHSP40基因家族在植物胁迫响应及烟草次生代谢中的功能,以及提升烟叶品质奠定了基础。

为深入研究棉花bHLH转录因子在盐胁迫响应中的功能,利用农杆菌介导的方法,将河北省农林科学院棉花研究所基因工程课题组前期鉴定的棉花bHLH转录因子GhbHLH149-like 转化野生型拟南芥,初步验证了GhbHLH149-like转录因子在拟南芥中的功能。蛋白质结构预测显示,GhbHLH149-like蛋白的二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,是一种非跨膜的亲水性蛋白,实时荧光定量PCR结果表明,转基因拟南芥GhbHLH149-like基因的表达量比野生型拟南芥显著升高,表型和生理指标测定结果显示,在盐胁迫条件下,转基因拟南芥种子萌发率和根长均显著高于野生型拟南芥,转基因拟南芥幼苗长势明显优于野生型拟南芥,叶片中过氧化氢(H₂O₂)及超氧阴离子( ${\mathrm{O}}_{2}^{-}$)的含量显著低于野生型,超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于野生型植株。综上所述,GhbHLH149-like基因有可能通过参与拟南芥活性氧清除,从而显著提高其耐盐性,为深入解析棉花GhbHLH149-like基因在盐胁迫应答中的分子机制奠定了理论基础。

为了探明红麻始花节位的遗传规律,以始花节位差异显著的红麻自交系K215和K89为亲本,构建了含有148个单株的F₂群体。利用RAD-seq测序的方法进行bin标记基因分型,构建了红麻高密度遗传连锁图谱。该图谱含有3 418个bin标记且不均匀地分布在18条染色体上,图谱总遗传距离为864.61 cM,标记间平均遗传距离为0.25 cM。结合始花节位的表型数据和遗传图谱,利用区间作图法,检测到1个与始花节位密切相关的QTL位点FFN6。该位点位于第6号染色体,LOD值为8.66,表型贡献率为13.77%,加性效应值为-19.97。结果表明,该等位基因位点来自父本K215,对始花节位具有负调控作用。根据QTL定位区间内基因注释信息,初步筛选获得7个候选基因。qRT-PCR结果表明,短日照条件下Hc-bHLH6 和 Hc-MYB6基因的表达量显著增加,促进红麻植株开花,这2个候选基因可能与红麻植株始花节位密切相关。

体胚发生过程中AIL5是控制植物生长发育的关键基因之一,为了挖掘AbAIL5基因在珠芽魔芋体细胞胚胎发生过程中的功能,加快魔芋分子育种的进程,用珠芽魔芋叶面球为材料,克隆该基因并进行生物信息学分析,解析其核苷酸序列与蛋白结构模式。珠芽魔芋AbAIL5基因的ORF长度654 bp,编码217个氨基酸,为包含一个保守AP2超家族结构域的亲水性蛋白,不含跨膜结构域或信号肽。进化树分析结果表明,珠芽魔芋AbAIL5与紫金舌唇兰的亲缘关系最近。亚细胞定位显示其位于细胞核中。通过qRT-PCR分析,AbAIL5在魔芋地上部(叶片、叶柄和叶面球)中都有表达,叶面球发育初期表达量较高,叶柄、叶与叶面球相对表达量分别为1.00,0.55,1.42。为进行功能验证,成功获得AbAIL5基因,构建过表达载体,通过农杆菌介导法转入珠芽魔芋愈伤组织,AbAIL5过表达后30 d生长速率及发芽数明显提高,且总体成活率提高,70 d后植株长势明显优于对照,初步判断其对促进遗传转化有一定促进作用。qRT-PCR结果显示,AbAIL5过表达组表达水平是对照组表达水平的5.34倍,说明AbAIL5基因对不定芽分化及愈伤组织增殖有一定促进作用,为揭示珠芽魔芋AbAIL5基因在发育过程的功能研究及提高珠芽魔芋遗传转化率提供依据。

为确定不同边行优势玉米品种与大豆复合种植的优势带型,在河南省许昌市建安区和周口市商水县2个不同生态区开展试验,以前期筛选出的边行优势强的玉米品种MC121和登海3206(DH3206)、边行优势弱的玉米品种豪玉16(HY16)和MY73,及大豆品种金豆99(JD99)为试验材料,设置大豆玉米6∶4(6S4M)和4∶2(4S2M)2种带型模式,以单作大豆(CKS)及玉米(CKM)为对照,研究边行优势不同的玉米品种在不同带型模式下各行植株农艺性状、单株干质量、产量及其构成因素的变化,比较土地当量比(LER)的差异。结果表明,两生态区4个玉米品种在2种带型配置构成的16个处理中,12个处理的LER大于1,玉米品种HY16和MY73在各试验点各带型配置下的LER均大于1。边行优势强的品种MC121和DH3206的LER在4S2M带型配置下高于6S4M带型配置,边行优势弱的品种HY16的LER在6S4M带型配置下高于4S2M,而MY73相反。在两试验点6S4M模式下,边行优势强的玉米品种DH3206,茎粗、冠层透光率、穗位叶和穗下叶的叶绿素a和叶绿素b含量随边行增加而降低;MC121底层透光率、穗位叶和穗下叶的叶绿素b含量随边行增加而降低。建安区和商水县两试验点边行优势强的玉米品种MC121、DH3206边2行产量较边1行分别降低23.71%,27.00%和20.03%,9.05%,边2行单株干质量较边1行分别显著下降15.87%,19.93%和13.82%,24.56%;边行优势弱的玉米品种边1行产量及单株干质量与边2行均无显著差异。综上,相同带型配置下边行优势弱的品种LER均值高于边行优势强的品种,复合种植中玉米产量与单作的差异受玉米品种类型影响较大。筛选和搭配适宜玉米品种对提升大豆玉米带状复合种植产量和效益至关重要。

为明确不同施氮处理对芸豆光合特性及产量的影响,于2023,2024年以芸豆品种英国红为试验材料,设置0(N0),45(N45),90(N90),135(N135)kg/hm²4个氮肥处理,分析不同施氮处理对芸豆叶面积指数、叶绿素相对含量、地上部干物质量、产量、产量构成因素和种植效益的影响。结果表明,在施用0~135 kg/hm²氮肥处理下,芸豆光合特性、地上部干物质量和产量随着氮肥水平的增加而提高,各指标在N135和N90处理下显著高于N45和N0处理。N135处理下芸豆叶面积指数、叶绿素相对含量、地上部干物质量、单株荚数、单荚粒数、百粒质量和产量均最高,较N0处理分别提高14.71%~19.09%, 15.06%~19.45%, 25.37%~51.58%, 13.62%~18.20%, 8.50%~10.11%, 12.11%~16.35%和16.94%~18.03%,其中芸豆的平均产量为3 202.99 kg/hm²;N90处理次之,较N0处理的增幅分别为12.18%~17.15%, 13.87%~17.97%, 17.51%~31.45%, 12.03%~16.37%, 6.32%~7.91%, 9.88%~13.69%和16.23%~17.77%。N90处理下芸豆种植净利润最高,为45 596.85元/hm²,其次为N135处理,较N0处理分别提高16.63%和16.56%。施用氮肥通过增加叶片叶面积指数和叶绿素相对含量来提高光合特性,促进干物质积累,从而提高产量和种植效益。N135处理下芸豆产量最高,N90处理次之;N90处理下,芸豆净利润最高。综合芸豆产量和利润而言,90 kg/hm²氮肥处理(N90)是保证芸豆稳产高产、实现种植利润最大化的氮肥施用量,可以在内蒙古中部地区推广应用。

探究基肥减量条件下喷施水杨酸(SA)对马铃薯生理和产量的影响,以期为激素调控提高马铃薯产量提供技术参考。以马铃薯品种东农310为试验材料,田间试验采用随机区组方法,设置常规基肥(T1)、基肥减量50%(T2)、基肥减量50%+喷施6.9 mg/L SA(T3)、基肥减量50%+喷施13.8 mg/L SA(T4)、基肥减量50%+喷施27.6 mg/L SA(T5)5个处理,分别于块茎形成前期、块茎形成后期、块茎增长期和淀粉积累期测样,测定植株株高、茎粗、叶绿素相对含量、光合参数、荧光动力学参数、冠层覆盖度及产量等。结果表明,在减肥处理下,喷施水杨酸能够促进马铃薯生长和提高单位面积产量。在同一时期的4个SA处理中,T3、T4处理可以提高马铃薯植株株高、茎粗、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、光化学猝灭系数(qP)、淀粉含量;T4、T5处理可以提高马铃薯冠层覆盖度、Fv/Fm、潜在最大相对电子传递速率(ETRmax)、半饱和光强(Ik)。喷施不同浓度 SA对减肥处理下马铃薯块茎产量有明显影响,T1、T3、T4、T5处理显著高于T2,提高了36.74%,27.35%,29.83%,22.96%。单株结薯数以T1处理最高,T4其次,二者差异不显著,T1、T3、T4处理较T2提高33.47%,28.28%,30.29%。单株产量T1、T3、T4、T5处理较T2提高35.19%, 27.87%, 28.76%, 23.39%。商品薯率T3、T4较T2提高3.67,3.72百分点,差异显著。综上所述,在基肥减量50%处理下外源SA可提高马铃薯叶片的Pn、Tr、Gs,提高单位面积产量,块茎形成前期喷施13.8 mg/L SA可有效缓解基肥减量对马铃薯生长和产量造成的不利影响。

旨在阐明油菜素内酯(BRs)在调控矮牵牛分枝发育的具体功能与机制。以矮牵牛为材料,通过外源激素处理、去顶试验、基因表达分析与转基因验证等方法,系统解析BR对分枝发育的调控作用。结果表明,外源BR不能直接解除顶端优势对腋芽萌发的抑制,但可显著促进腋芽伸长。BR与细胞分裂素(CK)在腋芽伸长阶段功能冗余,并与赤霉素(GA)协同增效。去顶处理迅速激活BR信号通路基因表达,其中PhBRI1和PhBZR1在去顶6 h后表达量分别上调4.2,9.5倍,24 h后分别上调34.3,51.4倍。克隆获得PhBZR1基因,该基因全长834 bp,编码277个氨基酸,含保守的BZR 结构域与核定位信号。组织特异性表达显示,PhBZR1在根中表达量最高。过表达PhBZR1能够显著增加植株分枝数,证实其正向调控分枝发育。揭示了BR通过PhBZR1介导的信号通路参与调控分枝发育,并阐明其与CK、GA的协同作用机制,为园艺作物株型改良提供了新的分子靶标与理论依据。

为探究沿淮地区不同类型小麦光合特性、干物质积累分配、产量及品质对不同氮磷钾配比复合肥的响应,选用中科166、烟农999、淮麦43、山农17为试验材料,设置高氮复合肥(N-P₂O₅-K₂O=26-13-7)与等比例复合肥(N-P₂O₅-K₂O=18-18-18)2种复合肥处理,分析了不同复合肥处理对各小麦品种光合特性、干物质积累分配、产量与品质的影响。结果表明:相较于等比例复合肥,高氮复合肥显著提升4个小麦品种的LAI、SPAD值、净光合速率和光化学效率,延缓叶片衰老,延长光合作用时间;同时增加开花和成熟期干物质积累量,优化干物质分配比例,最终使籽粒产量提高4.5%~14.9%,蛋白质和湿面筋含量分别提升了1.36%~8.17%,3.55%~9.36%。不同品种对高氮复合肥的响应程度略有差异,烟农999综合表现最优,其SPAD值和LAI增幅最大,净光合速率和产量均居首位,成熟期籽粒干物质分配比例最高,品质提升显著;中科166产量增幅最大,蛋白含量和湿面筋含量最高;淮麦43籽粒干物质积累量增幅最高;山农17对高氮复合肥响应最弱,但其产量较等比例复合肥仍提升9.3%。综上,高氮复合肥在不同类型小麦光合特性、干物质积累分配、产量及品质上均表现出一定优势,且供试品种烟农999综合表现最优。

为了明确气候变化和有机肥配施对土壤氮素转化的影响,于2023年6-11月在安徽合肥进行大豆田间试验,利用红外辐射增温设备模拟田间增温,设置2个温度水平(T0:环境温度;T1:增温)和2种施肥模式(SF:单施无机肥;OF:有机肥配施),通过分析土壤理化性质、硝化势和氨氧化细菌(AOB)与古菌(AOA)对硝化势的相对贡献率、反硝化能力和N₂O/(N₂O+N₂)产物比以及土壤呼吸,结合相关酶活性的测定研究增温和有机肥配施对硝化和反硝化过程的影响及其驱动因子。结果表明,增温显著降低了土壤含水率(2.3百分点)、有机碳(22.7%)、全磷(23.8%)和铵态氮含量(17.5%),而显著提高了硝态氮含量(52.8%);有机肥配施使土壤含水率、有机碳、全磷和铵态氮分别显著提高了1.2百分点,26.5%,31.3%,17.0%。增温显著提高了土壤呼吸(26.4%)、硝化势(31.7%)、AOB贡献率(16.4百分点)、反硝化能力(49.1%)以及N₂O/(N₂O+N₂)产物比(10.5百分点);而有机肥配施使硝化势、AOA贡献率、反硝化能力以及N₂O/(N₂O+N₂)产物比分别显著降低了39.3%,18.2百分点,24.7%,16.2百分点。增温和有机肥配施均显著提高了土壤脲酶、亚硝酸还原酶及羟胺还原酶活性;同时,相关分析结果表明,硝态氮含量、脲酶、亚硝酸还原酶及羟胺还原酶活性与AOB贡献率和反硝化能力呈显著正相关。综上,增温提高了土壤硝态氮含量以及脲酶、亚硝酸还原酶、羟胺还原酶的活性,进而增加了AOB硝化贡献、反硝化能力和N₂O/(N₂O+N₂)产物比,导致N₂O损失增加;而有机肥配施可以提高土壤养分,调节AOA和AOB在硝化过程中的作用,减小AOA贡献率、反硝化能力以及N₂O/(N₂O+N₂)产物比,降低N₂O损失,在一定程度上缓解增温的不利影响。

施用氮肥会改变土壤重金属的生物有效性,进而影响农作物对重金属的吸收。为探究施用不同铵硝态氮配比氮肥对镉(Cd)污染土壤青菜吸收Cd和氮肥利用率的影响,开展青菜盆栽试验,分析施用不同铵硝态氮配比氮肥(10∶0,8∶2,6∶4,5∶5,4∶6,2∶8,0∶10)后青菜株高和生物量、土壤无机氮含量、土壤pH值、土壤有效态Cd含量、青菜Cd含量、青菜全氮和硝态氮含量及氮肥利用率的变化。结果表明:施用氮肥显著促进了青菜生长,铵硝态氮配施处理青菜株高和生物量比单施铵态氮肥处理增加了2.5%~32.8%,45.0%~66.8%。施氮显著增加了土壤无机氮含量,铵硝态氮配施处理土壤铵态氮和碱解氮含量比单施铵态氮肥处理降低了6.6%~71.9%,10.1%~27.1%,但各施氮处理硝态氮含量差异不显著。氮肥中铵态氮比例高于硝态氮时,土壤pH值较CK处理下降了0.03~0.18个单位,土壤有效态Cd和青菜Cd含量较CK处理分别增加了3.0%~10.9%,4.3%~33.2%;硝态氮比例高于铵态氮时,土壤pH值较CK处理提高了0.11~0.62个单位,土壤有效态Cd和青菜Cd含量较CK处理分别降低了3.8%~13.1%,7.9%~17.7%,硝态氮比例越高,土壤有效态Cd和青菜Cd含量越低。各施氮处理青菜全氮含量较CK处理显著增加了38.5%~78.6%,氮肥中硝态氮比例越大,青菜硝态氮含量越高。与单施铵态氮肥处理相比,铵硝态氮配施处理的氮肥生理利用率、农学利用率和偏生产力分别显著增加了61.5%~125.3%,182.1%~270.1%,45.0%~66.8%。综上,施用不同铵硝态氮配比氮肥提高了土壤无机氮含量,促进了青菜生长和氮吸收,提高氮肥中硝态氮比例显著提升氮肥利用率。施用铵态氮比例占优势的氮肥提高了土壤Cd有效性,促进了青菜吸收Cd;增加氮肥中硝态氮比例,可有效抑制青菜对土壤Cd的吸收富集。

为研究西南丘陵旱地提高小麦产量和减少温室气体CO₂排放的适宜栽培方式,采用二因素裂区设计,以秸秆覆盖(SM:8 000 kg/hm²)和不覆盖(NSM:0 kg/hm²)为主区,以不施氮(N0:0)、优化减量施氮(N1:120 kg/hm²)和常规施氮(N2:180 kg/hm²)为裂区,共计6个处理。结果表明,秸秆覆盖(SM)使小麦产量较无覆盖(NSM)提升29.4%(2 a)。2个试验年度,N1处理较N0处理小麦产量分别增加82.9%,133.8%,N2处理的小麦产量则分别提高84.6%,148.9%。SM处理相比NSM处理,小麦拔节期、开花期和成熟期土壤含水量分别增加3.31,2.78,2.40百分点(2 a)。SM处理相比NSM处理土壤容重显著降低。SM相比NSM处理土壤有机碳和全氮含量显著增加,施氮(N1、N2)比不施氮(N0)处理则提升了土壤全氮含量。在小麦整个生育期秸秆覆盖提高了CO₂排放通量,且随施氮量的增加CO₂排放通量提高。SM处理比NSM处理CO₂累积排放量增加45.72%,N1和N2处理较N0处理CO₂累积排放量分别提高48.88%,71.70%。进一步分析CO₂排放强度,秸秆覆盖对CO₂排放强度影响不显著,N1处理CO₂排放强度显著低于N0和N2处理。采用Mantel分析CO₂排放影响因素发现,土壤水分、全氮、有机碳和小麦产量显著影响CO₂排放。研究表明,综合考虑经济和生态效益,以秸秆覆盖配施120 kg/hm²氮肥为西南丘陵旱地小麦比较适宜的种植方式。

旨在克隆小麦抗叶锈病相关基因 TaRLKS.2,并检测其表达蛋白的激酶活性,为进一步探讨TaRLKS.2在小麦抵抗叶锈菌侵染中的作用机制奠定基础,从而为小麦抗叶锈病育种提供新基因资源。以抗叶锈病近等基因系 TcLr26 的cDNA为模板,克隆 TaRLKS.2 编码区全长;利用GSDS 2.0软件分析TaRLKS.2蛋白的结构域;构建pET28a-TaRLKS.2原核表达载体,利用 IPTG诱导TaRLKS.2-His 融合蛋白的表达,并采用Ni-NTA亲和层析的方法纯化表达蛋白;利用磷酸化底物 MBP 和Western Blotting检测表达蛋白TaRLKS.2的激酶活性。结果表明,TaRLKS.2 编码区全长2 244 bp,其编码蛋白包含2个激酶结构域,含保守的激酶活性中心和ATP结合位点,具有典型的RLCK家族特征。在28 ℃、0.25 mmol/L IPTG条件下,TaRLKS.2-His重组蛋白被诱导形成可溶性蛋白,在纯化后的重组蛋白中加入MBP底物、ATP、磷酸缓冲液以及蛋白酶抑制剂后,30 ℃反应30 min,利用抗-磷酸化-Ser/Thr-Pro抗体检测,证明 TaRLKS.2具备蛋白激酶活性,推测其可能通过磷酸化下游信号组分调控小麦免疫通路,增强小麦对叶锈菌的抗性。

为准确鉴定番茄褪绿病毒病致病来源及河北省石家庄地区番茄褪绿病毒(ToCV)的分类地位,分析了采集于石家庄大河镇番茄种植基地病样进化发生关系,同时建立了ToCV高效鉴定方法。选取NCBI数据库中已公布的ToCV序列进行相似性分析,并将ToCV的RNA1和RNA2全长序列、热激蛋白70同系物(Hsp70h)和外壳蛋白(CP)序列构建系统进化树。结果显示,ToCV-SJZ分离物的RNA1和RNA2序列与ToCV-XS台湾株系亲缘关系最近,序列相似性分别为85.2%,92.4%。进化分析表明,ToCV株系可分为两大类,其中大多数ToCV株系与ToCV-Florida株系形成一个大分支,属于ToCV-Florida株系;而ToCV-SJZ株系单独与ToCV-XS台湾株系归类为一个小的分支,属于ToCV-XS台湾株系。根据进化分支代表性株系ToCV-SJZ、ToCV-XS和ToCV-Florida的CP基因序列,分别设计了可单独和复合检测2个株系的特异性RT-qPCR引物,建立了基于SYBR Green Ⅰ的实时荧光定量PCR检测体系。综上所述,明确了ToCV-SJZ分离物的分类地位,也为抗病种质资源鉴定及科学防控提供技术支持。

为实现黄瓜细菌性角斑病菌(Pal)的精准定量检测,以甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因(gap1)为靶基因,设计了特异性引物Pal-F/R和探针Pal-Pro,建立了微滴数字PCR(ddPCR)定量检测方法。通过对退火温度、引物和探针浓度等关键参数进行优化,确定最佳反应条件为退火温度61.2 ℃,反应体系中最佳引物和探针终浓度分别为600,250 nmol/L。该方法灵敏度高,对基因组DNA的检测下限为2.7拷贝/μL。利用建立的ddPCR方法,对32份采自发病和黄瓜棚室中的叶片菌脓、棚顶水滴及叶缘吐水样本进行检测,检出26份Pal阳性样本,较荧光定量qPCR方法(TaqMan qPCR)多检出3份,表明该方法在早期检测方面比qPCR具有更高的灵敏度。本研究建立的ddPCR检测方法具有特异性强、灵敏度高的特点,可为黄瓜细菌性角斑病菌的绝对定量检测提供可靠的技术支持,对病害早期诊断和高效预警具有重要意义。

旨在探究饲粮中不同含量葡萄渣对肉牛血清抗氧化指标、血液中的代谢物及代谢通路的影响,以期从日粮角度提升肉牛的抗氧化功能与生产性能提供理论依据。选取12月龄、健康状况良好的西门塔尔肉牛20头,随机分为4组,每组5个重复。对照组饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮上分别添加10%(A组)、20%(B组)和30%(C组)的葡萄渣,为期40 d。试验结束后,测定每头牛的血清抗氧化指标、并进行代谢组学分析。饲粮中添加20%(B组)的葡萄渣可显著提高超氧化物歧化酶(SOD)值,同时显著降低了过氧化氢酶(CAT)值;添加30%(C组)的葡萄渣极显著提高SOD值,同时也显著提高总抗氧化能力(T-AOC)值。与对照组相比,C组(30%)的代谢组学分析发现,有16种差异代谢物被上调,其中富马酸、磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、4-氯硫脲酸和含不饱和双键的化合物等5种代谢物可直接参与抗氧化功能;下调的14种差异代谢物中,其中参与抗氧化作用的包括没食子酸甲酯、L-苯丙氨酸甜菜碱和N,N-二乙基-4-羟基苯甲酰胺等。通过KEGG通路富集,与抗氧化反应相关的6条通路分别是氨基酸代谢、氧化磷酸化、脂质代谢途径、ABC转运蛋白通路、辅因子和维生素及能量代谢途径上。结果表明,饲粮中添加30%的葡萄渣能够显著提高西门塔尔肉牛的氧化抗氧化指标SOD和T-AOC值,并通过调节富马酸和没食子酸甲酯等代谢物,影响氨基酸等代谢通路,从而增强肉牛的抗氧化能力。

旨在克隆甘南牦牛IGF-1基因及进行生物信息学分析并检测其在不同组织中的表达规律,为研究其功能提供参考。以甘南牦牛睾丸组织cDNA为模板,通过PCR技术扩增IGF-1基因CDS区,进而开展生物信息学分析,再运用实时荧光定量PCR技术检测其在心脏、肝脏、肺脏、肾脏、脾脏、肌肉、睾丸及脂肪组织中的表达规律。结果表明:甘南牦牛IGF-1基因CDS区全长567 bp,编码188个氨基酸;IGF-1蛋白分子式为C₉₀₇H₁₄₆₄N₂₇₂O₂₆₅S₁₇,等电点为 9.72,不稳定指数为69.91,属于不稳定蛋白;IGF-1蛋白为含有信号肽的亲水性分泌蛋白,主要定位于细胞外,且含有10个O-糖基化位点与19个磷酸化位点;二级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主;与IGF1R、IGFBP3、INSR及IGFBP1等蛋白存在相互作用。实时荧光定量PCR结果显示,IGF-1基因在甘南牦牛肝脏中的表达量极显著高于其他组织,脾脏和脂肪中的表达量极显著高于肺脏、睾丸及肌肉。

旨在通过分析布莱凯特黑牛大小睾丸转录组数据,挖掘与精子发生相关的关键基因和microRNAs(miRNAs),为探究精子发生分子机制和改善畜牧生产中公畜精液品质下降问题提供理论依据。以布莱凯特黑牛为试验动物,采集6头12月龄黑牛睾丸组织,根据睾丸质量、长径和短径分为大小睾丸两组,构建全转录组文库,以|log₂(Fold Change)|≥1且FDR<1为阈值筛选差异表达基因(DEGs),以|log₂(Fold Change)|≥1且P≤0.05为阈值筛选差异miRNA(DEMs),GO和KEGG富集分析筛选影响精子发生的生物学条目及通路,加权基因共表达网络分析(WGCNA)筛选与睾丸性状关联的基因群,整合蛋白互作网络图谱(PPI),最后筛选出与精子发生相关候选基因和预测靶向的DEMs。结果表明,转录组文库共筛选出3 935个DEGs(2 049个上调,1 886个下调)。GO功能注释差异基因在信号转导、MAPK级联等通路内显著富集;KEGG显示FGFR3、NFKB1、MAP3K5和TAB1在MAPK级联、鞘脂信号通路等与精子发生相关的标志通路内显著富集,WGCNA显示分别有6 762,295个基因与睾丸大小关联性强。整合PPI蛋白互作确定20个差异基因连接度高。结合小RNA文库,最终筛选上述4个候选基因存在靶向miRNA,即FGFR3(Bta-mir-296-5p)、NFKB1(Bta-mir-15b)、MAP3K5(Bta-mir-375)和TAB1(Bta-mir-15b、Bta-mir-11988和Bta-mir-7180)。实时荧光定量PCR验证显示,Bta-mir-15b、Bta-mir-375、TAB1和MAP3K5在睾丸中的表达量较高,其他基因和miRNA在睾丸中表达量较低。综上,筛选出了与精子发生相关的20个候选基因和5个候选miRNA,其中TAB1与Bta-mir-15b、MAP3K5与Bta-mir-375可能是影响精子发生的重要候选基因及miRNA。