bZIP转录因子广泛存在于植物中,在调节植物生长发育和非生物胁迫应答中起着重要作用。为探究bZIP转录因子在玉米干旱胁迫响应中的功能,在玉米苗期干旱胁迫处理5 d和复水3 d时,利用转录组测序技术对转录因子基因的表达变化进行分析,筛选到一个响应干旱和复水处理的bZIP转录因子(ZmbZIP26),共表达网络分析发现,ZmbZIP26处于网络调节的核心节点位置。ZmbZIP26基因含有558 bp的开放阅读框,编码185个氨基酸,属于亲水性蛋白。蛋白质进化树及保守序列分析发现,ZmbZIP26蛋白与高粱和芒草同源蛋白的同源性较高,而且在同一氨基酸位置上的保守基序相同。启动子顺式作用元件分析表明,ATG上游2 000 bp区域内含有干旱响应元件、激素响应元件和光响应元件等。qRT-PCR分析发现,ZmbZIP26是组成型表达基因,在幼茎、雌穗和根中高表达,且ZmbZIP26基因积极响应干旱、高温、高盐、氮胁迫及恢复正常的过程,可能在植物的抗逆过程中发挥着重要作用。亚细胞定位分析发现,ZmbZIP26属于核蛋白,定位在细胞核上。蛋白质互作预测发现,ZmbZIP26可能与锌指蛋白、丝氨酸蛋白、钙依赖性蛋白、谷胱甘肽转移蛋白等互作构建了一张调控网络,协同调控玉米生长发育和胁迫应答过程。

玉米籽粒发育时期对高温胁迫十分敏感,严重影响玉米的产量和品质。为研究不同耐高温玉米自交系籽粒响应高温胁迫的基因表达差异,在基因水平解析不同玉米种质响应高温胁迫的分子机制,以前期筛选的耐高温自交系XN202和敏感自交系CT110为材料,利用RNA-Seq技术挖掘正常和高温胁迫下授粉后15 d玉米籽粒的差异表达基因(DEG)。与对照相比,XN202和CT110分别检测到1 517,1 012个DEGs,共同的DEGs有142个,包含7个转录因子。不同耐高温玉米自交系的籽粒对高温胁迫的响应存在明显差异,通过基因本体(GO)功能注释和全基因组及代谢途径数据库(KEGG)信号通路富集分析筛选出DNA复制、核小体、微小染色体维持复合物、DNA引物酶-多聚酶α复合体、营养库活性、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等共同参与响应高温胁迫的应答过程。通过生物信息学分析,共有374个DEGs位于已报道的玉米耐高温相关性状QTL区间,其中42个DEGs为已报道的耐高温相关基因。综上所述,高温胁迫下玉米籽粒会形成复杂的细胞保护和防御系统,AP2/ERF、MYB、bHLH、NAC、HSF、HSP等耐高温相关的DEGs可能在分子调控网络中发挥重要作用。

GDSL脂解酶是影响角质层发育的重要基因,克隆黄瓜GDSL脂解酶基因,并分析其表达模式,旨在为黄瓜角质层发育及黄瓜果实光泽的研究奠定基础。根据黄瓜基因组数据库中的参考序列,对黄瓜GDSL脂解酶基因进行克隆,并进行生物信息学分析。利用qRT-PCR技术明确该基因在黄瓜各组织部位中的表达情况。以6份光泽性不同的黄瓜为材料,对该基因序列进行克隆,以明确该基因在不同光泽性黄瓜中的作用。对黄瓜GDSL脂解酶基因启动子进行克隆并分析其作用元件。参照黄瓜基因组数据库设计扩增引物进行PCR扩增,获得CsGDSL基因,CDS长度1 059 bp,编码352个氨基酸,二级结构以无规卷曲(45.45%)与α-螺旋(33.24%)为主;该基因在进化过程中较为保守,与甜瓜CmGDSL亲缘关系最为紧密;在黄瓜花后3 d的子房中表达量较开花0 d的子房高;在6个品种中CsGDSL基因CDS序列保守; CsGDSL基因与逆境胁迫、激素及光等具有响应。获得了CsGDSL脂解酶基因,明确了其在黄瓜不同组织部位中的表达情况,该基因在不同材料中较为保守,由此推测,黄瓜CsGDSL可能影响黄瓜果皮光泽。

为给小麦耐渍稳产栽培提供参考,以扬麦25和宁麦13为材料,在拔节期设置了短期轻度渍水(SL,3 d土表下10 cm水层)、短期重度渍水(SS,3 d土表上2 cm水层)、长期轻度渍水(LL,12 d土表下10 cm水层)、长期重度渍水(LS,12 d土表上2 cm水层)处理以及对照处理(CK,保持土壤相对含水量70%~75%),研究了不同程度渍水对不同土层根系干质量和活力、地上部生长、籽粒产量及其构成的影响。结果显示,扬麦25较宁麦13具有显著高的籽粒产量、千粒质量、根系干质量、0~40 cm土层根系活力和根冠比。相比CK,SL和SS减少籽粒产量13.44%~22.45%,LL和LS减产显著增加至28.76%~37.26%,其中SL与SS间、LL与LS间籽粒产量差异均不显著。短期渍水仅轻度减少根冠生长量,且0~20 cm土层根系维持高活力,20~60 cm土层根系活力亦可恢复。长期渍水显著减少根系干质量,导致根冠生长失衡,且根系活力降低,难以恢复;上三叶易早衰,以倒三叶最明显。结果显示,渍水发生后尽快降低水位有助于土壤表层根系维持生长生理活性,降低叶片早衰风险,保障籽粒灌浆光合物质需要。

为揭示萌发期不同水稻的抗旱性机理,以水稻旱敏感材料(Calrose、京宁10号、山形86)和抗旱性材料(Farry、松粳3号、宁粳36)为研究对象,开展了模拟干旱胁迫(15% PEG-6000)对不同水稻萌发种子生长指标、生理指标及相应基因表达量的影响研究。结果表明:正常条件下,旱敏感和抗旱性材料萌发种子各生长指标、抗逆相关基因表达量之间无显著差异;但生理指标有明显变化,表现为不同材料间超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性、可溶性糖(SS)和过氧化氢(H₂O₂)含量无显著差异,旱敏感性材料山形86的丙二醛(MDA)、超氧阴离子($\mathrm{O}_{2}^{\bar{.}}$)含量显著高于其他材料;抗旱性材料宁粳36的过氧化氢酶(CAT)活性、脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)含量显著高于其他材料。干旱胁迫下,相比于旱敏感性材料,抗旱性材料萌发种子的相对发芽势(RGP)、相对芽长(RSL)、萌发期抗旱指数(GDRI)和活力指数(VI)分别增加了0.03~0.07百分点,0.32~0.39百分点,0.12~0.18百分点和92.41%~108.39%;抗旱性材料萌发种子中MDA和活性氧($\mathrm{O}_{2}^{\bar{.}}$、H₂O₂)含量分别降低了2.54%~61.64%,19.60%~46.30%和35.61%~62.02%;渗透调节物质(Pro、SS、SP)含量分别增加了5.93%~18.29%,1.08%~7.97%和3.47%~6.03%;抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性分别提高17.29%~33.12%,15.24%~76.06%和14.68%~18.61%;脯氨酸合成关键基因OsP5CS、抗氧化酶合成基因(OsALM1、OsPOX1、OsCATC)的相对表达量分别上调了2.66%~182.31%,57.14%~513.27%,0.38%~109.06%和63.39%~184.25%。综合分析表明,干旱胁迫抑制了水稻种子的萌发,影响了萌发期种子中的生理特性及其相应基因的表达。干旱胁迫下,无论是抗旱性材料还是旱敏感性材料,活力指数(VI)、过氧化物酶(POD)以及过氧化物酶合成基因(OsPOX1)是影响水稻种子萌发的关键指标。除以上指标外,可溶性蛋白(SP)、脯氨酸合成基因(OsP5CS)、过氧化氢酶基因(OsCATC)是影响抗旱性材料的其他关键指标,相对芽长(RSL)、过氧化氢(H₂O₂)、超氧化物歧化酶基因(OsALM1)是影响旱敏感性材料的其他关键指标。

为探究南方长期不同施肥对双季玉米土壤微生物生物量碳、氮和酶活性的影响,依托江西进贤35 a旱地红壤长期定位试验,选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥和新鲜猪粪配施(NPKM)、单施新鲜猪粪(OM)4个处理,测定双季玉米成熟期0~20 cm,20~40 cm土层土壤养分、微生物生物量碳、氮和酶活性并分析了微生物生物量碳、氮和酶活性与土壤养分的相关性。结果表明,长期施肥(NPK、NPKM和OM)显著提高土壤微生物生物量碳、氮和酶活性,春玉米时期,0~40 cm土层各施肥处理土壤微生物生物量碳、氮含量较CK分别提升了67.05%~159.15%,3.33%~62.37%;过氧化氢酶、磷酸单脂酶、脲酶和蔗糖酶活性分别提高了0.22%~79.71%,9.82%~59.51%,8.73%~82.37%,66.67%~538.89%;秋玉米时期,0~40 cm土层各施肥处理土壤微生物生物量碳、氮含量较CK分别提升了36.30%~136.72%,17.09%~47.29%;过氧化氢酶、磷酸单脂酶、脲酶和蔗糖酶活性分别提高了7.41%~74.55%,22.69%~57.39%,18.85%~58.98%,51.70%~216.67%,其中,以NPKM处理的提升效果最佳。总体上,0~20 cm土层土壤微生物生物量碳、氮和酶活性高于20~40 cm,秋玉米时期土壤微生物生物量碳、氮和酶活性高于春玉米时期。NPKM和OM处理还可以显著提高土壤pH值、有机碳、全氮、全磷、全钾、有效磷、碱解氮和速效钾等养分,长期增施有机肥后土壤磷素累积明显,而NPK处理则加速了土壤酸化。各施肥处理均可以显著提高玉米产量(P<0.05),较CK比增加了1.04~15.07倍。综上,有机无机配施(NPKM)是提升土壤养分、微生物生物量、酶活性和产量的最佳培肥措施。

基于松嫩平原苏打盐碱土有机肥长期改良试验,以未施用有机肥为对照(CK),研究不同改良年限(4,11,15,20 a)对土壤胶体组分、土壤有机碳组分及土壤有机无机复合程度的影响。结果表明,随着改良年限的增加,土壤水分散组胶体(G₀)含量显著降低(P<0.05),而土壤钙结合的复合体(G₁)含量显著增加(P<0.05),土壤铁铝氧化物结合的复合体(G₂)含量及(G₀+G₁+G₂)含量并无显著性变化;G₀、G₁和G₂组有机碳含量随改良年限的增加均呈增加趋势。与CK相比,施用有机肥处理显著提升了土壤有机碳和重组有机碳含量(P<0.05),并分别在4,11 a处理中达到最大值。改良年限在11 a及以上处理的复合体对土壤固碳的总贡献率为35.51%~54.64%。相对于CK,施用有机肥处理的苏打盐碱土有机无机复合程度均有不同程度提高,改良11 a及以上处理其增幅明显。综上所述,长期施用有机肥促进了苏打盐碱土水分散组胶体向水稳性复合体转化,显著增加了复合体对土壤固碳的贡献率,也显著提升了土壤的有机无机复合程度。

旨在对合作猪StAR基因CDS区进行克隆及生物信息学分析,采用RT-qPCR方法检测StAR基因在不同组织中的表达量,以揭示其功能。结果发现,合作猪StAR基因CDS区长858 bp,编码285个氨基酸,与猪参考序列相比,第572位点处的A突变为G,导致第191位的赖氨酸突变成精氨酸,为错义突变,第791位点处插入1个碱基C,后续的20个氨基酸发生改变,导致移码突变;蛋白分子量90.95 ku,理论等电点8.87;消光系数33 835,不稳定系数41.49;含1个N-糖基化位点,二级结构主要由α螺旋和无规则卷曲构成,二级结构与三级结构基本一致;合作猪与猪、绵羊和黄牛StAR基因核苷酸序列相似性分别为99.77%,90.45%,91.78%;进化树结果显示,合作猪与猪亲缘关系最近,表明StAR基因编码序列具有种属特异性;StAR蛋白是不稳定的亲水性蛋白,无信号肽和跨膜区;StAR基因在脾、肾、肺等组织中均有表达,睾丸表达量较高,表明可能与合作猪睾丸发育有关。

旨在鉴定牛circMYH8以及探究其对牛肌原代细胞增殖的调控作用。设计合成circMYH8的divergent primer及convergent primer 2组引物,分别以牛背最长肌cDNA、RNase R处理的牛背最长肌cDNA以及牛背最长肌gDNA为模板进行PCR扩增,通过测序及琼脂糖凝胶电泳进行环状RNA鉴定;对circMYH8进行不同发育时期骨骼肌RT-qPCR分析、核质分离试验以及RNase R耐受性试验;构建及合成circMYH8的过表达载体及干扰片段,并转染至牛肌原代细胞中,通过RT-qPCR、Western Blot、EdU、流式细胞术等手段探究了circMYH8对牛肌原代细胞增殖表型的影响。结果表明,测序及琼脂糖凝胶电泳证实circMYH8为环状RNA;RT-qPCR分析显示,circMYH8在牛骨骼肌发育早期高表达,核质分离试验结果显示,circMYH8在细胞核和细胞质中都有表达,RNase R耐受性试验表明,circMYH8的稳定性高于其线性转录物;过表达circMYH8抑制了增殖标志基因的表达,EdU活性降低,而抑制circMYH8促进了增殖标志基因的表达,EdU活性上升,S期细胞比例上升。结果表明,牛circMYH8能显著抑制牛肌原代细胞增殖。

植物磺化肽激素受体(PSK receptor,PSKR)在促进植物细胞增殖和非生物胁迫中起着重要作用。为了探讨小麦PSKR的序列特征和生物学功能,采用同源克隆技术,从普通小麦品种晋麦47根组织中克隆出TaPSKR1 3个部分同源基因的cDNA序列,因3个基因分别位于6A、6B和6D染色体上,故分别命名为TaPSKR1-6A、TaPSKR1-6B和TaPSKR1-6D。并且利用生物信息学手段对其基因结构、蛋白理化性质、顺式作用元件、功能结构域及系统进化树进行分析,通过qRT-PCR分析TaPSKR1基因在不同组织以及不同逆境胁迫下的表达模式。结果表明,TaPSKR1-6A、TaPSKR1-6B和TaPSKR1-6D均包含一个外显子,其开放阅读框分别为3 153,3 132,3 156 bp,分别编码1 050,1 043,1 051个氨基酸。生物信息学分析结果表明,TaPSKR1定位在细胞膜上,具有信号肽、跨膜结构域和8个LRRs结构域及胞内激酶结构域,属于PSKR家族成员。系统进化显示,TaPSKR1蛋白与小麦近缘物种及水稻亲缘关系较近,处于同一分支上。实时定量PCR分析结果表明,TaPSKR1基因在根、茎、叶片、穗和种子中均有表达,在根中的表达量极高;逆境胁迫分析表明,干旱和盐胁迫处理下,叶片中TaPSKR1的3个部分同源基因的表达急剧上调,推测TaPSKR1可能在小麦抵抗逆境胁迫过程中起重要的调控作用。

为探究拔节期灌溉和追施氮肥对旱地沟播小麦籽粒产量、品质和氮素积累转运的影响,2019年10月至2020年6月,在沟播种植小麦的基础上,于拔节期设置不灌溉不追氮肥(NIND)、全沟灌溉不追氮肥(EFIND)、隔沟灌溉不追氮肥(AFIND)、全沟灌溉追施氮肥(EFITD)、隔沟灌溉追施氮肥(AFITD)5个处理,分析了小麦产量及其构成因素、主要品质指标和地上部氮素积累转运分配特性。结果表明,拔节期灌溉与否、灌溉方式和追施氮肥均可显著调控旱地沟播小麦产量、品质和氮素积累转运特性,且作用效果有叠加效应。与NIND相比,EFIND、AFIND、EFITD、AFITD 的产量分别显著提高46.57%,67.72%,83.71%,95.88%;开花期氮素积累量、花后氮素积累量、花后氮素积累对籽粒氮素的贡献率均显著提高,从而使成熟期氮素积累量分别显著提高25.94%,41.00%,65.86%,82.64%。与NIND相比,EFIND、AFIND和EFITD显著降低小麦品质,而AFITD的品质不降低甚至显著提高。隔沟灌溉较全沟灌溉,开花期氮素积累量无显著差异,花后氮素积累量显著提高,从而使成熟期氮素积累总量和籽粒氮素积累量显著提高,不追施氮肥时产量显著提高,但除沉降值外各品质指标无显著差异,追施氮肥条件下产量和各品质指标均显著改善。追施氮肥与不追氮肥相比,开花期氮素积累量、花前氮素转运量、花后氮素积累量、花后氮素积累对籽粒的贡献率均显著增加,从而使成熟期地上部氮素积累量、籽粒分配比例显著增加,进而使籽粒产量和籽粒氮素积累量显著提高,品质多表现为显著改善,且隔沟灌溉的提质效应较全沟灌溉大。拔节期隔沟灌溉与追施氮肥结合不仅可显著提高开花期和开花后的氮素积累量,而且可显著提高花前氮素向籽粒的转运量,从而显著提高成熟期籽粒氮素积累量和分配比例,最终在提高产量的同时改善品质,是适宜旱地沟播小麦的灌溉施肥方式。

为了解氮肥不同施用量对春麦豌豆间作、春麦单作、豌豆单作土壤特性的影响,探讨春麦豌豆间作、春麦单作、豌豆单作的最佳氮肥施用量,设置春麦豌豆间作(SI)、春麦单作(SS)、豌豆单作(PS)3种种植方式以及0(N0),90(N1),180(N2),270 kg/hm²(N3)4个施氮量,于播后85 d测定土壤蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、脲酶、谷氨酰胺酶、磷酸酶5个酶的活性和土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷、有机碳5种土壤养分含量。结果表明,施氮(N2、N3)提高了PS土壤蔗糖酶活性(65.51%,57.88%),N2水平达到最大值,4个氮水平下, SI种植模式的蔗糖酶活性比PS显著提高31.25%~94.07%;N3处理显著提高了β-葡萄糖苷酶活性(17.81%);施氮提高了SS、SI土壤脲酶活性,且在N2水平达到最高,相同施氮水平下SI>SS>PS; N2显著提高SS、SI、PS土壤谷氨酰胺酶活性(分别提高26.95%,67.05%,55.03%);SS、SI、PS土壤磷酸酶均在N2水平达到最高,且SI显著高于SS和PS(分别提高128.35%,337.21%);施氮能提高土壤碱解氮、全磷、有效磷含量,其中碱解氮与有效磷在N2水平达到最高。土壤蔗糖酶与脲酶、磷酸酶活性均极显著相关,与有效磷含量显著相关;土壤脲酶活性与磷酸酶活性、碱解氮含量极显著正相关,与全氮、有效磷含量显著正相关;土壤磷酸酶活性与全氮、有效磷含量极显著正相关,与碱解氮显著正相关;土壤全氮含量与碱解氮极显著正相关;氮处理与种植模式对土壤脲酶、谷氨酰胺酶活性和磷酸酶存在极显著交互作用,对土壤全磷、有效磷含量存在显著交互作用。综上,180 kg/hm²为最佳施氮量,同等施氮量水平下间作优于单作。

为了进一步明确结球甘蓝抗黑腐病性状的遗传基础,选育优质抗病品种,以结球甘蓝高抗黑腐病1号生理小种材料4674为父本,高感材料4673为母本,杂交获得F₁,F₁自交获得152个单株的F₂群体。采用苗期喷雾法对F₂群体进行接病,12~14 d后,按照甘蓝苗期鉴定方法对F₂群体进行表型鉴定。从404个分子标记中筛选得到175个多态性好且条带清晰的标记。随后,使用这175个分子标记对F₂群体进行基因型检测和遗传连锁图谱的构建。最后,结合抗病性表型鉴定数据和遗传图谱对甘蓝抗黑腐病性状的QTL进行标记定位。结果表明:有154对分子标记连锁到9条染色体上,其中包括110对InDel标记和44对SSR标记,覆盖长度714.29 cM,标记间平均图距4.64 cM。共定位到7个QTL位点,其中有3个为主效位点,分别是qBR-7-2、qBR-7-3和qBR-4-3,位于7号染色体的CG842110~CG842482及M29~M39标记间和4号染色体上的CD838151~BOE417,LOD值分别为5.75,3.20,3.47,可解释的表型贡献率分别为16.0%,9.2%,10.0%。

为探究大豆转录因子GRAS家族GmGRAS69基因在植物干旱胁迫中的功能和可能的分子机制。通过氨基酸序列比对和构建系统进化树分析大豆GmGRAS69与其他物种GRAS成员的序列保守性和进化关系。利用荧光定量PCR方法检测GmPP2C69基因在PEG处理的大豆根和叶中的表达模式。接着构建GmPP2C69基因过表达载体,进而利用农杆菌介导的浸花法转化野生型拟南芥;在正常培养和干旱处理条件下观察野生型和转基因拟南芥的生长表型,测定单株鲜质量、叶片相对含水量和地上部可溶性糖含量、抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性及对应的抗氧化酶基因表达水平。结果显示,GmGRAS69基因在PEG处理的大豆植株根和叶中都显著上调,并且在根中响应更显著。此外,成功获得GmGRAS69基因过表达的转基因拟南芥株系,且过表达株系的耐旱性相比野生型拟南芥WT明显增强。干旱处理后,过表达植株鲜质量、叶片相对含水量和可溶性糖含量均显著高于WT;抗氧化酶SOD、POD和CAT活性以及对应基因SOD、POD和CAT的表达水平也显著高于WT。结果表明,大豆GmGRAS69基因在干旱胁迫下表达上调,进而通过激活SOD、POD和CAT抗氧化酶编码基因、增强抗氧化酶活性和增加可溶性糖的积累,赋予转基因植株更强的耐旱性。

为探究蚜虫体内携带的病毒种类,采集江苏地区豆蚜田间种群,鉴定种类后,提取豆蚜总RNA,以片段化的mRNA为模板构建测序文库,利用宏病毒组测序技术检测分析豆蚜体内的病毒种类,并对获得的2个新病毒进行检测鉴定。结果显示,测序数据经拼接、比对和分类注释,最终共得到病毒序列177条,与24种病毒序列一致或同源性较高,包括5种植物病毒(属于5个病毒科)和19种昆虫病毒(涉及9个科和6种暂未分类病毒);对植物病毒中测序丰度最高的种类进行基因检测,获得序列经Blast比对,与其同源性较高的病毒均来自细胞质弹状病毒属,并且它们具有相同的保守区,确定该病毒为一种新的细胞质弹状病毒,暂命名为Aphis craccivora associated rhabdovirus(AcARV);基于病毒L蛋白系统进化分析显示,AcARV与水稻条纹花叶病毒(RSMV)构成最小分支,说明这2种病毒在进化上最为近缘;鉴定的多数昆虫病毒种类在蚜虫中鲜有报道;通过RT-PCR和蛋白免疫印迹在豆蚜体内均检测出昆虫病毒(HiPV)衣壳蛋白VP1,证实了HiPV对豆蚜的感染,这是首次在蚜虫体内发现HiPV,HiPV豆蚜分离物VP1基因与日本、江苏灰飞虱分离物核苷酸同源性分别为95.5%,99.0%。研究结果表明,豆蚜体内携带多种植物病毒,并含有一种新的弹状病毒AcARV,同时,豆蚜体内昆虫病毒种类非常丰富,HiPV可感染蚜虫。

旨在深入了解荷斯坦奶牛脂肪酸结合蛋白4(FABP4)的分子功能,及其在不同组织中的表达规律。以荷斯坦奶牛的乳腺组织为cDNA模板,通过PCR扩增荷斯坦奶牛FABP4基因的编码区序列(Coding sequence,CDS),并进行生物信息学分析;利用qRT-PCR技术检测了FABP4基因在小肠、肝脏、乳腺、心脏、子宫、肾脏及卵巢组织中的mRNA相对表达水平。结果表明,荷斯坦奶牛FABP4基因编码区序列长399 bp,编码133个氨基酸,蛋白质二级结构以β-折叠为主。FABP4蛋白为稳定亲水性蛋白,无跨膜结构和信号肽剪切位点。通过氨基酸同源性分析发现,牛FABP4与绵羊和山羊之间的亲缘关系最近;核质定位表明,FABP4基因可能在细胞质中发挥重要功能。利用STRING对FABP4进行蛋白互作分析发现,与FABP3、PPARG、LIPE等脂质相关蛋白密切相关。qRT-PCR结果显示,FABP4在泌乳中期奶牛的各组织中均有表达,但在奶牛乳腺组织中表达量最高,显著高于其他组织(P<0.05)。本研究为后续深入研究荷斯坦奶牛中FABP4的生物学功能及乳脂调控机制提供了重要的理论依据。

针对华北平原北部冬小麦生长发育所需温度与实际环境温度间的矛盾,于2019-2021年连续2个生长季,通过大田试验研究了晚冬早春阶段性升温调控小麦源库性能的作用。首个生长季设置4个阶段性升温处理:1月20日(CT1)、1月26日(CT2)、2月1日(CT3)、2月7日(CT4)增温,3月20日结束增温;第2个生长季设置3个阶段性升温处理:1月25日(CT1)、2月1日(CT2)、2月8日(CT3)增温,3月15日结束增温;2个生长季均以常规生产为对照(CK)。结果表明:增温处理增温阶段积温增加138.1~405.1 ℃,第二生长季CT1拔节-开花日均温降低2.50 ℃,第一生长季开花-成熟日均温降低2.31 ℃,第一生长季提前小麦返青25 d,且延长返青-成熟总天数21 d。第二生长季CT1开花期叶面积指数可显著提高17.6%,旗叶面积可显著提高33.7%。2020-2021生长季花后5 d净光合速率可显著提高11.7%,第一生长季花后CT1旗叶丙二醛含量可显著下降28.0%。在第二生长季中,CT1穗长可显著提高15.7%,粒长显著提高2.3%,花后15 d籽粒灌浆速率则可显著提高41.0%,CT1穗粒数可显著提高8.8粒,千粒质量显著提高2.0 g,产量可显著提高35.8%。由此表明,增温处理提前了小麦返青,小麦源库物质积累的开始时间提前,结束增温措施之后的相对降温,既延长了源库物质积累的总时间,同时又为源库活性的提高准备了条件,且存在增温处理实施时间越早,小麦源库性能提高越多的趋势。

研究氮锌配施下夏玉米籽粒矿质元素含量的变化,为玉米生产上氮锌肥的合理施用提供参考。采用大田小区试验,以郑单958和谷神玉66为材料,设置90,180,225 kg/hm²等3个施氮水平和不喷锌、苗期和拔节期1∶1喷锌、拔节期和大口期1∶1喷锌、大口期喷锌等4个喷锌处理,分析氮锌配施对夏玉米籽粒产量、矿质元素含量和累积量的影响。结果表明,施氮量超过180 kg/hm²,籽粒产量显著下降,而籽粒中Ca、Cu、Fe、Zn含量以及Cu和Fe累积量显著增加,施氮量为180 kg/hm²,N含量和P、K、Mg含量分别达最高和最低;拔节期和大口期1∶1喷锌和大口期喷锌2个处理均能显著提高籽粒产量、N和Zn含量以及N、Mg、Zn、B和Na累积量,但降低了P、K、Ca、B和Na含量;与谷神玉66相比,郑单958产量平均提高了19.3%,且籽粒中K和Fe含量以及K、Ca、B和Na累积量也显著提高。籽粒产量与大多矿质元素含量呈极显著负相关,除Ca与Mg和Zn相关性不显著外,籽粒中Ca、Mg、Cu、Mn、Fe、Zn和B含量之间均达显著或极显著正相关,Zn与N、Mg含量的回归关系均达显著或极显著水平。总之,施用氮肥180 kg/hm²,结合拔节期大口期1∶1叶面喷施锌肥4.5 kg/hm²,能够使玉米籽粒高产稳产,并同步提高籽粒中N和Zn含量及其他矿质元素累积量,达到籽粒产量和矿质元素营养品质同步提高的目的,可在大田中进行推广应用。

为有效提高冬小麦千粒质量,探究不同滴灌施肥频次对黄淮海麦区中强筋小麦籽粒灌浆和成熟籽粒形态的影响,在田间试验条件下,选用不同中强筋冬小麦品种为试验材料,开展了施氮总量(尿素形式)210 kg/hm²和灌溉总量120 mm下不同滴灌施肥频次(2,3,4次,分别以DF2、DF3、DF4表示)和传统灌溉施肥(CK)的对比试验。结果表明:籽粒形态(除长度、圆度外)、籽粒灌浆关键参数(V_mean、V_max、V₂、M₂)、千粒质量两两间存在显著或极显著的相关性;滴灌提高了V_mean(平均灌浆速率)、V_max(最大灌浆速率)、V₂(快增期灌浆速率)和M₂(快增期籽粒积累量);与2次追水肥(DF2)相比,3次追水肥后(DF3),最大灌浆速率出现时间T_max、V_mean、 V_max、V₂、M₂和籽粒面积均有所提高;4次追水肥后(DF4),T_max、T₂和M₂有所提高。与DF2相比,增加施肥频次(DF3和DF4)籽粒的长度、宽度、厚度、圆度和籽粒面积均有提高,DF3的籽粒宽度和籽粒面积提高达到显著水平,DF4的籽粒厚度提高达到显著水平,其纵横比降低,2.2~2.5 mm筛分等值显著降低,>2.8 mm筛分等值增加,籽粒更加饱满。与畦灌相比,DF3和DF4的籽粒同样更加饱满。综上,在小麦生产中,通过滴灌适当增加施肥频次对优化穗粒发育、提高籽粒质量非常重要。

为将雄性不育基因应用于甜玉米杂交制种中,达到降低劳动成本且保证种子纯度的目的。以来源于甜玉米自交系K78的雄性不育自发突变体male sterility 2020 (ms2020)为材料,构建ms2020与甜玉米自交系M08的F₁及相应的F₂遗传群体,通过表型鉴定、遗传分析和基因定位研究ms2020甜玉米雄性不育突变体。表型鉴定结果表明:F₁群体均表现为雄性可育,F₂群体出现了育性分离。不育植株能够正常抽雄,但花药不开裂、散粉异常,花药变小且颜色淡黄;1% I₂-KI染色发现不育植株的花药内包含不能正常着色的败育花粉粒。遗传分析结果表明:育性正常植株与不育植株的比例符合3∶1,表明ms2020雄性不育突变体是由单基因控制的隐性突变体。利用BSA技术,初步将目的基因定位在7号染色体短臂上;随后利用初定位区间内的20对SSR标记对不育基因进行定位,将不育基因精细定位在标记S1和W10之间,物理距离为11.30 kb。该区间内包含Zm00001d018802和Zm00001d018803 2个注释基因;通过候选基因功能分析,推测已报道为玉米雄性不育基因的编码谷氧还蛋白的Zm00001d018802 (ZmMs22/ZmMSCA1)基因可能是导致ms2020雄性不育的关键候选基因。本研究鉴定了ms2020甜玉米雄性不育突变体的败育特征和遗传特性,为甜玉米雄性不育化杂交制种提供了材料;同时,本研究定位到突变体的关键候选基因,为进一步解析其雄性不育的分子机制奠定了基础。

为探索高效的灌溉策略以减少灌水量并提高作物水分利用效率以缓解黄淮海冬麦区水资源短缺。采用田间裂区试验设计,探究地表滴灌(DI)和地下滴灌(SDI)条件下不同土壤水分状况(分别为田间持水量的50%~60%,60%~70%,70%~80%,记为W₅₀、W₆₀和W₇₀)对冬小麦产量、土壤水提取量、蒸散量和水分利用效率的影响。结果表明,对于整个生长季,与DI处理相比,SDI处理降低0~0.8 m土层土壤水提取比降低11.8%~21.8%,但SDI处理0.8~1.6 m土层土壤水提取量增加28.4%~29.8%。SDI处理的平均土面蒸发量和灌溉量分别比DI处理减少23.1%,8.9%。虽然花后SDI和DI处理间蒸腾速率的差异不显著,但在W₅₀和W₆₀条件下(亏缺灌溉),SDI处理的净光合速率和叶面积指数均高于DI处理。与DI处理相比,在亏缺灌溉条件下,SDI处理的产量增加14.5%~29.3%,水分利用效率增加13.9%~25.9%。与DI处理相比,在W₇₀条件下,SDI处理更多灌溉水下渗到0.8 m以下土层,从而显著降低上层土壤的土壤水提取量及叶片的净光合速率,导致产量降低4.1%~8.9%。SDI处理在W₆₀条件下能够从深层土壤提取更多水分,并调控冬小麦的光合特性,从而提高冬小麦的产量和水分利用效率。

为探讨化肥减量和配施有机肥对河西绿洲土壤微生物数量、养分含量变化以及茄子产量、品质和水分利用效率的影响,以紫红长茄天龙八号为供试材料,于2019,2020年开展2 a 7个不同处理大田试验,设置施用100%普通化肥(FH)、施用80%普通化肥+20%有机肥(FE)、施用60%普通化肥+40%有机肥(FS)、施用40%普通化肥+60%有机肥(FF)、施用20%普通化肥+80%有机肥(FT)、施用100%有机肥(FZ)、不施肥对照处理(CK)7个处理,分析茄子收获后0~20 cm土壤微生物数量、养分含量变化和产量变化。结果表明:化肥减量配施有机肥均能提高土壤细菌、真菌、放线菌数量和全氮、全磷、全钾、有机质含量,其中,施用60%化肥+40%有机肥改善效果最佳,其次为施用80%化肥+20%有机肥处理。配施纯化肥处理对茄子生长动态影响较小,但配施有机肥可显著促进茄子养分吸收,提高株高、茎粗和叶面积指数,并调节产量构成要素,为茄子高产奠定基础。化肥减量配施有机肥可促使茄子光合产物向果实分配,提高茄子产量,其中施用60%化肥+40%有机肥处理经济产量最高(42 716.15 kg/hm²),其次为施用40%普通化肥+60%有机肥(41 922.06 kg/hm²)和施用80%普通化肥+20%有机肥(40 302.74 kg/hm²),较CK显著提高53.64%,50.78%,44.96%。化肥减量配施有机肥能改善土壤耕层水热状况,提高茄子水分利用效率,处理FS水分利用效率最高(10.46 kg/m³),其次为FF(10.37 kg/m³)和FT(9.79 kg/m³),较CK显著提高47.53%,46.19%,38.08%。因此,综合考虑土壤环境、产量以及水分利用效率等指标,施用60%普通化肥+40%有机肥为最佳推荐处理。

元江普通野生稻(YP)是一份被称为植物活化石的种质材料,同时其也拥有大量的抗性(R)基因。为了鉴定元江普通野生稻中含有目前已知白叶枯病抗性基因的情况。以元江普通野生稻(YP)、渗入系后代(L214和G252)及其渗入系的感病亲本栽培稻合系35(HX35)作为供试材料,通过接菌鉴定、功能标记检测、同源克隆和实时荧光定量(qRT-PCR)技术来评价这些材料对白叶枯病的抗性。接菌鉴定结果显示,YP、L214、G252对供试的白叶枯病菌C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C9和PXO99^A均表现出抗性且病斑长度均小于2 cm;而HX35对供试的9个菌株均表现出感病且病斑长度远超6 cm。白叶枯病抗性基因检测结果显示,YP中含有Xa10的同源基因,HX35、L214、G252中含有xa23的感病同源基因。序列比对结果显示,抗病基因Xa10与YP中的Xa10启动子的效应因子结合元件(EBE_AvrXa10)区域序列差异较大。同样地,隐性感病基因xa23与HX35、L214和G252中的xa23启动子的效应因子结合元件(EBE_AvrXa23)区域序列一致。qRT-PCR结果显示,在接了PXO99^A菌株24 h后,YP、HX35、L214和G252中的免疫反应被激活,而YP中的Xa10和HX35、L214、G252中的xa23在所有处理时间段内均未被诱导表达。由此推测,YP、L214和G252中可能含有新的抗白叶枯病基因。

为了探明碱胁迫对杂交鲟鲟龙1号皮肤生理功能的影响,采用转录组测序的方法和皮肤组织学切片研究观察了碱胁迫与正常养殖水质条件下杂交鲟皮肤组织的分子特征和组织结构。结果发现,对照组与胁迫组差异表达基因总数量(DEGs)为1 849个,其中1 302个基因在胁迫组的皮肤组织中上调,547个基因下调。对差异表达基因进行GO聚类,主要富集在胞浆钙离子浓度的调节、肌肉收缩、肌钙蛋白复合物、肌钙蛋白T结合、肌钙蛋白C结合等7个GO term上。KEGG 富集分析发现,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,蛋白质的消化和吸收,淀粉和蔗糖代谢等为显著富集通路。代谢通路互作网络分析发现,碱胁迫下鲟龙1号皮肤核心代谢途径为黏着斑、蛋白质消化吸收和血小板活化、补体和凝血级联及缺氧诱导因子-1信号通路等途径为主效途径。组织切片结果显示,杂交鲟在碱胁迫下皮肤组织和肾脏组织受到严重损伤,肾小球和肾小管发生明显皱缩,远曲小管萎缩尤为明显,肾小球上皮细胞体积减小,管壁变薄甚至脱落;皮肤组织的黏液细胞数量随碱度的升高而增多,棒状细胞细胞核发生固缩现象,在碱胁迫下排列更加紧密。揭示了鲟龙1号皮肤组织碱胁迫响应相关基因的总体表达特征,同时可为鲟鱼盐碱驯养提供参考。

利用增强型绿色荧光蛋白基因(EGFP)表征鼠伤寒沙门氏菌株14028(Sal-14028),以研究其在猪肺泡巨噬细胞(3D4/21)中的示踪作用,首先将增强型绿色荧光蛋白基因通过电击法转入Sal-14028,经卡那霉素抗性培养基筛选和测序鉴定,获得了具有绿色荧光信号的阳性菌株并检测其荧光稳定性,命名为Sal-pPpagC-EGFP。接着在同等条件下对比荧光菌株和野生菌株(WT)的生长特性,通过小鼠感染试验检测EGFP基因的插入对荧光菌株毒力有无明显影响,以分析荧光菌株的生物学特性;应用荧光显微镜和间接免疫荧光法检测荧光菌株在猪肺泡巨噬细胞3D4/21吞噬溶酶体中的定位情况。结果显示,在不同时间点,EGFP标记的鼠伤寒沙门氏菌在荧光显微镜下发出强烈的绿色荧光,且所带荧光不受抗性选择的影响,可稳定遗传。相同培养条件下,荧光菌株Sal-pPpagC-EGFP生长曲线的变化趋势与野生株基本相同。另外,经过改良寇氏法计算出的LD₅₀与野生株相比无显著差异(P>0.05),说明EGFP基因的插入对荧光菌株毒力无明显影响。荧光菌株在感染猪肺泡巨噬细胞后,吞噬溶酶体内可观察到标记菌株,并随着时间增加菌株数量呈现增长趋势。表明荧光菌株除了具备发光特性外,其他生物学性状没有明显改变。

分蘖高于主茎是困扰高粱品种整齐度和机械化生产的重要原因之一,为了阐明高粱调控分蘖高度基因的作用机制,提高高粱品种整齐度、选育适宜机械化生产高粱品种,依据前期的定位结果,利用15份分蘖与主茎整齐一致和17份分蘖高于主茎的高粱品种组成自然群体对候选基因进行验证,发现SNP3位点影响分蘖高度,所属基因为Sobic.009G213300.1.v3.2,命名为SbTH,位于水解酶_4保守区域。以分蘖高度与主茎一致的K35-Y5和分蘖高于主茎的1383为材料,通过实时荧光定量PCR分析SbTH基因在高粱不同组织中的表达模式。结果表明,2个材料SbTH基因在根和叶中均有表达,虽然表达量有差异,但趋势基本一致;1383主茎和分蘖茎基因表达量和趋势也基本一致,而K35-Y5在主茎开花期时呈反向表达,主茎表达量达到最高,同期的分蘖茎表达量降到最低。分析认为,SbTH在K35-Y5分蘖中表达量低,控制了分蘖节间的过度生长,形成主茎与分蘖高度一致的株型,而在1383分蘖中表达量高,促进分蘖节间的生长,使得分蘖比主茎高,SbTH基因在主茎开花期的差异表达是影响分蘖株高的关键。

为了探讨柑橘MYB96基因在柑橘抗逆过程中的作用,以甜橙、柠檬、金柑、芦柑为试验材料,克隆得到4个柑橘MYB转录因子家族基因,分别命名为CsMYB96、ClMYB96、FmMYB96、CrMYB96,并对其生物信息学以及不同非生物胁迫处理下的表达模式进行分析。结果表明,CsMYB96、ClMYB96、FmMYB96和CrMYB96的开放阅读框长度分别为1 032,1 035,1 035和1 032 bp,其编码的蛋白分别由343,344,344,343个氨基酸组成,分子量分别约为38.16,38.27,38.22,38.13 ku,等电点分别为6.31,6.35,6.35,6.31,均为不稳定亲水性蛋白;亚细胞定位预测结果均定位于细胞核。这4个基因编码的蛋白二级结构相似,主要由α螺旋和无规卷曲构成;具有高度保守的R2和R3结构域;在进化关系上,与克莱门氏小柑橘CcMYB96亲缘关系最近。CsMYB96基因的启动子中含有脱落酸响应元件(ABRE)、低温响应元件(LTR)、厌氧响应元件(ARE)、参与干旱诱导的MYB结合位点(MBS)等非生物胁迫响应相关顺式作用元件。qRT-PCR结果分析表明,甜橙CsMYB96能被低温和干旱胁迫诱导表达;柠檬ClMYB96和金柑FmMYB96在高盐胁迫下被诱导表达;而芦柑CrMYB96的表达量在低温、干旱和高盐胁迫下都有不同程度的下调表达。

为了探索DUF760基因家族在水稻生长发育中的潜在功能,对水稻DUF760基因家族进行了全基因组鉴定、分类、启动子序列分析和表达谱分析。通过生物信息学技术在水稻和拟南芥中分别鉴定了6,8个DUF760家族成员。系统进化树分析将这些家族成员分成2个亚家族,二者在蛋白保守基序和基因结构上也存在一些特征差别。水稻DUF760家族基因启动子区域存在多个响应逆境胁迫和植物激素的顺式作用元件,ABRE(脱落酸响应)元件存在于家族所有成员的启动子序列中,OsDUF760-1启动子区域拥有9个脱落酸(ABA)相关的响应元件。在ABA处理水稻后,OsDUF760-1的转录表达水平显著下调,而OsDUF760-3显著上调,二者在干旱胁迫处理水稻后的表达变化模式与ABA处理水稻后的表达变化模式一致,说明这2个基因可能通过ABA信号途径参与水稻干旱胁迫响应,并且扮演不同的角色。除对ABA和干旱胁迫处理具有较强响应外,水稻DUF760家族成员还对JA(茉莉素)、低温及稻瘟菌处理具有较强的响应表达变化。

播期和密度是影响玉米产量的2个关键因素。为明确不同玉米品种在黄淮海地区对夏播播期和密度的响应特征,以中农大788和科河699为试验材料,设置6月10日、17日、24日3个播期,以及67 500(A),75 000(B),82 500(C)株/hm² 3个播种密度,调查其生育进程、形态指标、产量及产量构成因素。结果表明,随着播期推迟,玉米吐丝前的生育进程加快,籽粒灌浆期延长,第3播期(6月24日)的籽粒无法正常成熟。晚播(第3播期)相较于早播(第1播期即6月10日),中农大788穗位高和科河699株高、穗位高均显著增加,2个品种茎粗均显著减小;2个品种空秆率和倒伏率均随播期推迟而增加;中农大788主要由于千粒质量降低,导致产量降低21.8%,科河699穗数、穗粒数、千粒质量均显著降低,导致减产41.3%。密度C较密度A,2个品种株高、穗位高、空秆率、倒伏率均显著增加,茎粗则显著减小。中农大788在密度B获得最大产量且显著高于密度A,分别为12 450,11 097 kg/hm²。随密度增加科河699空秆率增加,导致穗数并未显著增加,穗粒数减少,密度C较密度A产量显著降低,分别为7 548,9 464 kg/hm²。播期密度互作仅对倒伏率有极显著影响,对植株形态指标、空秆率、产量及产量构成因素影响不显著。综合来看,中农大788平均产量高于科河699,前者在晚播和高密条件下空秆和倒伏率低,产量更稳定。实际生产中,夏玉米应尽量早播,晚播可通过选择适宜的品种减少产量损失,选育耐密品种是增密增产的关键。

为探明糯小麦籽粒淀粉组分和理化特性对灌水的响应,在大田条件下,采用裂区设计,主区为2个糯小麦品种(临糯88,软质;晋麦99号,硬质),副区为3种灌水处理(S₁,越冬水;S₂,越冬水+拔节水;S₃,越冬水+拔节水+灌浆水),同时以不灌水作为CK,分析灌水对2个糯小麦籽粒产量、淀粉含量、淀粉组分、粒径分布、面粉糊化特性及品质的影响,并对其进行相关性分析。结果表明,随灌水次数增加2个糯小麦品种籽粒产量及其构成因素均提高,2 a平均S₃处理下较S₁和S₂处理下临糯88分别增产 63.59%和 9.02%,晋麦99号分别增产 64.15%和 6.95%;S₂处理下2个糯小麦品种淀粉含量均最高,临糯88、晋麦99号较CK分别提高1.75,5.54百分点;临糯88支链淀粉含量随灌水增加先升后降,S₂处理显著高于其他处理,晋麦99号支链淀粉含量随灌水增加而降低,S₁处理显著高于其他处理;淀粉直/支则与之相反。供试品种淀粉粒的粒径分布为1.0~45.7 μm,其数目分布呈单峰曲线变化,体积和表面积分布均呈双峰曲线变化,随灌水次数增加,B型淀粉粒数目先升后降,面粉糊化温度先降后升,峰值时间前移,但均以S₂灌水处理最显著;蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值均随灌水次数增加而降低。本试验条件下,灌越冬水+拔节水在稳产的同时,可提高临糯88的淀粉含量、B型淀粉体积比例,降低淀粉直/支比;灌越冬水+拔节水+灌浆水在高产的同时,可降低晋麦99号的淀粉直/支比,改善硬质糯小麦的糊化特性。灌水能有效调控糯小麦籽粒淀粉组分和粒度分布,从而改变了淀粉的理化性质。

为选育优质抗稻瘟病保持系软华B,以携带稻瘟病抗性基因Pi46和Pi2的优质籼稻H281作为供体亲本、以软华B为轮回亲本,利用分子标记辅助选择(MAS)技术结合系谱选育法,聚合2个外源基因以改良保持系软华B。对性状稳定的改良株系进行稻瘟病抗性鉴定、稻米品质分析等。通过回交及多代自交,并结合分子标记检测,获得以软华B为遗传背景且含有2个纯合目标基因的BC₁F₆群体2个、BC₂F₅群体2个、BC₃F₄群体2个。田间自然诱发鉴定结果表明,不同回交世代改良材料在自然病圃均抗稻瘟病;育性鉴定结果显示,回交世代对不育系的不育度为52.7%~100.0%;农艺性状考查及米质分析表明,改良株系基本保留了软华B的主要农艺性状和稻米品质特性。SNP基因芯片分析结果显示,BC₁F₆的背景回复率为74.42%~77.77%,BC₂F₅的背景回复率为86.42%~87.75%,BC₃F₄的背景回复率为92.27%~92.59%。利用连续回交、自交和分子标记辅助选择等技术可有效聚合多个抗性基因,获得抗稻瘟病的新保持系,快速实现保持系软华B的分子改良,为选育抗病、优质的杂交稻组合提供良好的亲本材料。

为了挖掘雄性不育种质资源,鉴定雄性育性基因,为玉米雄性不育化制种提供基础材料。以玉米雄性不育突变体x50为试验材料,研究突变体雄性不育表型,构建x50与自交系Mo17的F₁和F₂群体,确定突变体x50雄性不育性状的遗传模式。以F₂群体为材料,应用图位克隆技术定位雄性育性基因X50,通过基因等位性测验确定候选基因。结果显示,与野生型相比,雄性不育突变体x50花药不能从颖壳露出,花药体积较小且萎蔫,无成熟花粉粒形成。F₁群体植株均表现为雄性可育,F₂群体植株出现雄性育性分离,可育植株与不育植株分离比例符合3∶1,说明突变体x50不育性状受1对隐性核基因控制。通过图位克隆方法将雄性育性基因X50定位于玉米第2染色体分子标记2-4901与2-4963之间,物理区间为237.42~241.39 Mb。定位区间内候选基因分析发现,区间存在玉米雄性不育基因ZmMs33。以ms33纯合突变体ms33-6029和ms33-6052分别与x50杂合型+/x50杂交,杂交后代可育植株与不育植株分离比例符合1∶1,表明x50是ZmMs33基因一个等位突变体。玉米雄性不育突变体x50的鉴定为玉米杂交种子生产和ZmMs33基因功能研究提供了种质材料。

为了揭示南方根结线虫MiPDCD6蛋白抑制番茄PTI免疫的分子机理,以番茄品种新金丰1号 MiPDCD6超表达苗为试验材料,以番茄品种新金丰1号组培苗为对照,通过转录组测序技术分别对番茄MiPDCD6超表达苗和对照苗进行转录组测序。 以番茄栽培品种Heinz 1706基因组作为参考基因组进行对比,利用FPKM法计算基因表达量,设定参数(|log₂ FC|>1且P<0.05)筛选差异表达基因。利用Gene Ontology(GO)数据库进行差异表达基因GO功能富集分析,统计每个GO term中的差异表达基因数目,计算出基因富集的显著性,找出富集显著的功能条目。利用KEGG数据库对差异表达基因进行Pathway富集分析,超几何分布检验方法计算每个Pathway中差异表达基因富集的显著性。以FDR和基因数量来衡量KEGG的富集程度。结合基因差异表达分析和功能富集分析,研究MiPDCD6蛋白对番茄PTI免疫相关通路基因的影响。结果发现:在超表达MiPDCD6番茄植株中,与野生型番茄相比,MiPDCD6过表达番茄植株中有2 366个差异表达基因(DEGs),其中1 354个上调基因,1 012个下调基因。 这些DEGs中,通过GO和KEGG注释,植物激素信号转导(sly04075)、植物-病原互作(sly04626)、植物MAPK信号通路(sly04016)和丙环素生物合成(sly00940)等KEGG通路中富集到大量的差异表达基因。SA生物合成途径包括ICS和PAL,MiPDCD6过表达番茄植株中SA合成通路PAL1和PAL-like基因以及SA信号转导途径TGA9、TGA10-like和PR1a2基因均显著下调,表明MiPDCD6基因可能抑制SA合成,从而抑制植物PTI免疫。

为探究HIF-1α在CoCl₂影响奶牛胎盘滋养层细胞迁移及侵袭变化中的作用,揭示奶牛胎盘在缺氧条件下的形成机制,从早期妊娠奶牛胎盘中分离纯化奶牛胎盘滋养层细胞(BTCs),用吉姆萨染色法观察细胞形态,免疫荧光法检测上皮细胞标志蛋白角蛋白7(CK7)、Thy/CD90蛋白表达,后将pCI-neo-hTERT质粒转染至BTCs,用qPCR和Western Blot法检测细胞TERT mRNA及蛋白表达,用CCK8法测定细胞增殖率,用ELISA法检测细胞分泌胎盘催乳素(PL)的能力,进一步利用siRNA沉默细胞缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)的表达,ELISA法检测细胞分泌血管内皮生长因子(VEGFA)能力,通过划痕试验及Transwell检测细胞迁移及侵袭能力。结果显示,分离纯化的BTCs为典型上皮样细胞,存在一定数量的双核细胞,并表达上皮细胞标志蛋白CK7,未见Thy/CD90表达,转染后的细胞可稳定表达端粒酶(TERT)mRNA及蛋白,连续传代50代未见细胞老化现象,且增殖率显著高于原代BTCs(P<0.05),分泌PL能力较原代BTCs无显著差异(P>0.05)。经CoCl₂处理后发现,BTCs细胞活力随CoCl₂处理浓度及时间的增加而降低,HIF-1α mRNA及蛋白表达随CoCl₂浓度的增加而减少(P<0.05),400 μmol/L CoCl₂作用于BTCs 24 h建立缺氧模型,VEGFA分泌和迁移侵袭能力在BTCs缺氧状态下显著升高(P<0.05),而将HIF-1α基因沉默后显著降低了BTCs分泌VEGFA和迁移侵袭能力(P<0.05)。总之,通过外源性TERT基因转导建立了永生化的BTCs(Bovine trophoblast cells),永生化后的细胞具有与原代细胞相似的生物学特性,BTCs在缺氧条件下具有更强的VEGFA分泌能力及迁移侵袭能力,且与HIF-1α基因表达的上调有关。

旨在对羊口疮病毒(ORFV)ORFV113蛋白进行转录动力学分析、真核表达及亚细胞定位研究。使用DNAStar软件对ORFV-JS株ORFV113基因进行序列比对分析;在阿糖胞苷(Arac)存在(Arac+)或不存在(Arac-)的情况下,于ORFV感染Hela细胞后多个时间点(2,4,6,12,24 h)收获细胞,提取细胞总RNA,逆转录 PCR(RT-PCR)扩增ORFV113基因,确定ORFV113的动态转录水平;以ORFV-JS株基因组为模板,PCR扩增ORFV113基因,将其亚克隆到真核表达载体pEGFP-N1中,构建pEGFP-ORFV113重组质粒,经酶切、测序鉴定正确后,使用脂质体Lipofectamine 3000瞬时转染pEGFP-N1质粒和pEGFP-ORFV113重组质粒至HEK293细胞,通过Western Blotting 鉴定ORFV113-EGFP融合蛋白的表达;将pEGFP-N1质粒和pEGFP-ORFV113重组质粒瞬时转染Hela细胞,24 h后使用Hoechst 33342对细胞核染色,倒置荧光显微镜下观察ORFV113蛋白的亚细胞定位。结果表明,ORFV-JS株ORFV113基因全长627 bp,在ORFV毒株中高度保守,属于ORFV早期基因;成功构建了pEGFP-ORFV113重组质粒,ORFV113-EGFP融合蛋白在HEK293细胞中成功表达,大小为60~70 ku,比预测分子量大10~20 ku,预示ORFV113蛋白发生了翻译后修饰;亚细胞定位研究表明,ORFV113蛋白主要定位在Hela细胞的胞质中。综上,本研究成功地对ORFV113蛋白进行了转录动力学分析、真核表达及亚细胞定位。

WRKY转录因子是植物非生物胁迫反应中的重要调节子。荞麦耐贫瘠,磷利用率较高。为了探究WRKY基因在荞麦磷饥饿反应中可能的调节作用,以苦荞麦为材料,采用逆转录PCR方法,从低磷处理的根RNA样品中获得了FtWRKY6基因的编码序列。FtWRKY6 cDNA长1 572 bp,编码524个氨基酸,含有2个典型的WRKY保守结构域,锌指类型为C₂H₂,归属于第Ⅰ类WRKY,与绿茶CsWRKY24在氨基酸水平上的同一性较高(55.5%)。拟南芥原生质体瞬时表达分析表明,FtWRKY6定位于细胞核中;酵母单杂交试验表明,FtWRKY6具有转录激活活性。实时荧光定量PCR分析表明,在根中FtWRKY6的表达受低磷和3种重要的低磷反应相关激素—吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA)和细胞分裂素(CTK)显著诱导。上述结果提示,FtWRKY6具有转录因子的基本结构与生化特征,在根中可能通过IAA、GA、CTK信号通路的交互作用介导苦荞麦在低磷条件下的响应过程。

赤霉素途径是植物开花调控中的一条重要途径。为了解赤霉素途径相关基因在萝卜开花调控中的作用,利用生物信息学方法对萝卜赤霉素生物合成和信号转导相关基因的结构、理化性质、染色体分布、启动子顺式作用元件和组织特异性表达进行了分析,并对不同开花期萝卜材料中这些基因的表达水平进行了实时荧光定量 PCR检测。结果表明,萝卜基因组含有46个赤霉素生物合成和信号转导相关基因,CPS、KS、KO、KAO、GA20OX、GA3OX、GA2OX、GAI、RGA、RGL、GID1、SKP2分别有2,1,2,2,9,5,12,1,1,4,3,4个,它们不均匀分布于9条染色体上,其编码蛋白质分子质量为21.32~127.80 ku,等电点为4.72~9.04;基因结构和保守结构域分析发现,这46个基因的外显子数为1~21个不等,且一些保守基序为大部分基因所共有。启动子顺式作用元件分析表明,这46个基因的启动子含有与光、赤霉素、生长素、ABA、SA、低温、干旱等响应的顺式作用元件。利用萝卜基因表达数据库分析发现,这46个基因在不同组织和不同发育时期的表达量不同;实时荧光定量PCR检测表明,这些基因在早开花材料心里美萝卜和晚开花材料野萝卜中的表达量有明显差异,暗示其可能与萝卜的生殖生长有较密切的关系。

为明确杜梨赤霉素受体(GID1)的生物学功能,以杜梨为试材,通过同源克隆方法得到PbGID1s基因,利用生物信息学分析软件构建基因结构并设计靶位点;利用酶切-连接方法将带有靶点的sgRNA表达盒构建至CRISPR/Cas9表达载体上;通过农杆菌介导方法,将CRISPR/Cas9表达载体转化至杜梨子叶中。结果表明,在杜梨基因组中克隆得到4个PbGID1s,分别命名为PbGID1b-1、PbGID1b-2、PbGID1c-1、PbGID1c-2,基因结构分析显示该家族基因均由2个外显子和1个内含子组成;氨基酸序列比对发现,PbGID1s均具有GID1家族所特有的HGG和GXSXG保守结构域;将含有5个靶位点的sgRNA表达盒成功构建至pYLCRISPR/Cas9P_35S-N植物表达载体上,可同时对该家族4个基因进行编辑;杜梨遗传转化试验结果表明,共计浸染595粒杜梨子叶,获得抗性芽176个,阳性植株33株,转化效率达到5.55%。成功构建了可以同时靶向杜梨PbGID1s家族基因的CRISPR/Cas9载体,通过农杆菌介导,成功将该载体转化至杜梨子叶,并获得阳性植株。

为了探究陆地棉细胞色素P450基因GhP450-94C1在棉花黄萎病反应中的生物学功能,为棉花黄萎病抗性基因挖掘及抗病育种奠定基础,通过转录组筛选,克隆获得一个细胞色素P450基因GhP450-94C1,利用生物信息学的方法分析该基因的理化性质,通过荧光定量PCR技术分析GhP450-94C1在黄萎病侵染下的表达模式,利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术初步探究其在棉花抗黄萎病反应中的生物学功能。结果表明,克隆获得一个陆地棉细胞色素P450基因GhP450-94C1,其开放阅读框(ORF)为1 503 bp,编码一个含500个氨基酸的酸性、亲水、不稳定的跨膜蛋白,分子式为C₂₅₉₇H₄₀₂₅N₆₉₁O₇₂₅S₂₂,分子质量为57.23 ku,定位于内质网膜,含有一个P450结构域;有86.45%的概率存在信号肽;二级结构预测显示,该蛋白含有24个α-螺旋和8个β-折叠;该基因响应黄萎病菌侵染,抑制其表达后植株对黄萎病菌的敏感性增强。初步证明GhP450-94C1是棉花黄萎病抗性反应的一个正向调控因子。

为解决农村年轻劳动力迁移减少和人口老年化所导致的对粮食作物生产积极性大幅度降低的问题,探究投入劳动力更少的水稻种植方式和与之相配套的高产品种的种植模式已迫在眉睫。通过2017—2019年的大田试验比较了当前常见且易于推广的2种种植方式,以及筛选了便于购买的早稻品种14个和晚稻品种12个,其种植方式为模拟机插秧和机直播,研究不同种植方式对不同早晚稻品种的生育期、产量、干物质积累量的影响。结果表明,直播能够比移栽缩短生育期,其中早稻直播平均生育期较移栽缩短7 d,晚稻平均缩短8 d,且直播的生育期比移栽的波动范围更小,表现更为稳定;每年全年年均产量均表现为直播显著高于移栽,其中2017年高出29.71%,2018年高出12.37%,2019年高出7.15%,并发现产量和不同时期的干物质积累量会受品种、种植方式和年度的极显著影响;通过线性回归协方差检验可知,产量与干物质积累量均存在正相关性,表现为产量随着干物质积累量增加而增加,其直播方式的线性回归的决定系数(R²)均高于移栽方式。综合比较得出,早晚稻种植方式中均以直播方式表现更佳,筛选出了与直播方式配套的稳定高产(3 a大田产量表现均较高)早稻品种株两优829(产量为6.02~10.90 t/hm²)、煜两优4156(6.49~10.22 t/hm²)和稳定高产晚稻品种五优308(10.43~12.65 t/hm²),筛选出的早晚稻品种生育期长短适中,能有效衔接实现早晚稻高产种植。

以华北平原南部两熟作物的搭配为研究对象,在玉米、大豆和花生3种前茬作物的磷常规施用水平基础上,同时设置不施磷肥的磷匮乏水平,同期检测收获后土壤的养分含量及后茬小麦产量及籽粒养分累积量,为华北平原一年两熟制的作物搭配提供理论依据。结果表明,对前茬作物收获后土壤养分而言,在不施磷肥情况下土壤全磷含量表现为大豆前茬处理较高,花生前茬处理与常规施肥处理含量相近;土壤速效磷含量整体表现为花生前茬处理较高;土壤硝态氮和铵态氮含量均表现为大豆前茬处理最高。对后茬小麦而言,小麦千粒质量和产量及小麦籽粒氮、磷累积量和氮肥偏生产力在不施磷肥下均表现为花生前茬处理较高,分别较玉米前茬处理提高0.60%,6.19%,15.46%,18.11%和6.21%,较大豆前茬处理提高2.18%,7.30%,17.66%,13.40%和7.30%。综上,在低磷水平下,为了保证土壤养分平衡,选择花生作为小麦前茬作物是华北平原南部两熟区作物搭配的较优模式。

通过探索河北山前平原区有机肥替代氮肥的配比,以期为该区小麦氮肥减量增效技术提供依据。在河北永年博远农场连续2 a进行大田试验,设置5个有机肥和无机肥组配处理。结果表明,有机肥替代20%和40%的化肥,可显著提高穗粒数和产量,较高氮处理和节氮处理产量提高4.0%以上,穗粒数增加3.6~5.6粒。籽粒品质指标大多为替代率20%和40%的处理和节氮处理较优,主要为稳定时间增加2.2~2.7 min,拉伸面积增大10.5~17.5 cm²,最大拉伸阻力增大28.0~75.5 EU。氮效率各项指标大多为替代率20%的处理较优,其中氮肥效率、氮素利用效率和氮收获指数较高氮处理分别提高109.3%,9.3%,11.3%,较节氮处理分别提高6.9%,8.5%,8.3%。有机肥不同比例替代化肥,0~20 cm土壤硝态氮均出现“表聚现象”,含量增加,较节氮处理高38.5%以上;20~40 cm土壤硝态氮则表现为节氮处理和高氮处理显著较高。20%有机肥替代氮肥小麦产量和品质俱佳,显著改善0~40 cm土壤硝态氮含量,提高小麦对氮素吸收利用,环境效益显著。

鉴定抗病基因并培育抗病棉花品种是目前根治棉花黄萎病的最好方法。利用MEGA 5.2等相关软件,构建棉花抗病相关基因WRKY7与拟南芥和水稻中抗病相关WRKY基因编码蛋白系统进化树。通过亚细胞定位技术、病毒诱导基因沉默技术、qPCR及GUS报告系统分析等技术,阐明GhWRKY7基因对大丽轮枝菌的诱导响应及其机制。结果表明:GhWRKY7和AtWKRY7高度同源,同属于Ⅱ类;GhWRKY7定位于植物细胞核内,其在棉花叶和根器官中的相对表达量显著高于茎;GhWRKY7基因表达受到大丽轮枝菌浸染诱导,在浸染24 h后呈显著上调。沉默GhWRKY7基因棉花对大丽轮枝菌抗性下降;和对照植株(表达TRV空载体植株)相比,接菌后沉默植株中GhPR1、GhPR3、GhPR4、GhPR5、GhPDF1.2、GhPAL1和GhCYP71B36等抗病相关基因的表达水平也显著下调,暗示GhWRKY7通过调控抗病相关基因的表达来提高植株的抗病性。构建GUS报告载体在烟草细胞中瞬时表达分析,揭示GhWRKY7基因能特异地结合GhCYP71B36启动子顺式元件,转录激活下游GhCYP71B36表达,从而提高棉花的抗病性。综上所述,GhWRKY7作为一个正调控棉花抗黄萎病的转录因子,参与如植保素Camalexin合成等下游抗病相关基因的表达,从而提高植株的抗病性。因此,GhWRKY7可以作为棉花抗病育种的候选基因,为棉花生产提供安全保障。

旨在制备禽白血病病毒p27蛋白多克隆抗体和建立一种简便准确的禽白血病病毒的检测方法,通过扩增禽白血病病毒p27目的基因,构建pGEX-6p-1-p27、pET-32a-p27蛋白原核表达载体。将蛋白分别免疫BALB/c小鼠和新西兰白兔,制备鼠源多克隆抗体和兔源多克隆抗体,制备鼠源多克隆抗体偶联荧光微球,利用三维喷点平台将鼠源多克隆抗体IgG喷涂到样品垫;用划膜仪将纯化后的兔源多克隆抗体IgG和山羊抗兔抗体稀释液划到NC膜上,作为T线和C线,进行试纸条的组装,初步建立了即时检验荧光微球免疫层析检测ALV试纸法,并用POCT试纸条检测临床阳性样本。结果表明:成功构建pGEX-6p-1-p27、pET-32a-p27蛋白原核载体并诱导p27重组蛋白表达。将纯化后的p27融合蛋白与佐剂等容量混合后作为免疫原免疫BALB/c小鼠和新西兰白兔,成功制备出p27蛋白的鼠源和兔源多克隆抗体,通过血清效价以及Western Blot鉴定显示多抗的免疫原反应良好。荧光微球偶联鼠源多克隆抗体的最适pH值为6.2。POCT试纸条检测结果显示,ALV的阳性样品与荧光微球包被的鼠源多克隆抗体结合良好,T/C数据比其他样本高,且仅有阳性样本和荧光微球包被的鼠源多克隆抗体结合后,在紫外灯的照射下,C线(质控线)和T线(检测线)才均会有荧光条带,与临床诊断结果相符。试验建立的POCT荧光微球免疫层析检测ALV的方法,可为禽白血病病毒的检测提供一种更为简便的方法,为基层兽医临床检测提供便利。

旨在克隆牦牛驱动蛋白家族成员2A基因 (KIF2A),探究其在牦牛不同组织中的表达模式,以及在卵泡发育和卵母细胞成熟过程中的表达规律,以3~4岁健康、未妊娠母牦牛心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、胃、子宫和卵巢组织(n=5)为研究材料,使用RT-PCR技术获得KIF2A基因的编码区序列(CDS),运用MEGA 7.0、SWISS-MODEL等软件分析其生物学特性。使用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,RT-qPCR)检测KIF2A在牦牛各组织中的表达水平;采用免疫组织化学技术分析KIF2A在牦牛不同直径卵泡中的表达模式及定位。将卵泡按照直径的大小分为3组:小(1.0~2.9 mm)、中(3.0~5.9 mm)、大(6.0~9.0 mm)卵泡;RT-qPCR检测KIF2A基因在不同发育时期卵泡中颗粒细胞、卵母细胞减数分裂3个关键时期的表达特性。结果显示,KIF2A基因序列长为1 964 bp,其中CDS为1 530 bp,编码509个氨基酸,KIF2A蛋白总体带负电,属于疏水性蛋白。KIF2A基因在牦牛各组织中广泛表达,牦牛KIF2A蛋白主要定位于颗粒细胞,且伴随着卵泡的生长发育其在不同直径大小卵泡颗粒细胞中mRNA表达量呈上升趋势。在牦牛卵母细胞成熟过程中,KIF2A基因的表达具有时序特征,其mRNA的表达量呈下降趋势,GⅤ期显著高于MⅠ期和MⅡ期。综上所述,KIF2A可能参与调控牦牛卵泡发育和卵母细胞的成熟过程。

为了探究玉米抗寒过程中涉及的关键调控网络和基因,明确对低温胁迫响应的关键调控通路和基因,为后续深入研究鲜食玉米抗寒胁迫的分子机制奠定基础,以耐寒品种闽甜6855为研究材料,利用转录组技术对其受5 ℃低温胁迫24,48,72 h后的基因表达情况进行分析。PCA结果显示,重复间样本可以显著聚集在一起,且处理样本与CK样本显著分开。差异分析结果显示,闽甜6855在低温处理前后差异基因为4 000~7 000个,而不同时长低温处理样本间差异基因较少,为100~2 000个,表明低温是引起基因差异的主要因素,且对低温胁迫的响应主要在前期。KEGG注释分析结果显示,差异基因在植物激素信号转导和MAPK上存在显著富集,表明这2个信号通路积极响应抗寒胁迫。此外,在植物病原菌互作和植物昼夜节律调控通路差异基因也出现了显著富集,暗示着在生物和非生物胁迫的通路上也存在着重叠或共有调控途径,而调控昼夜节律的基因在植物适应低温环境的过程中起着关键的调节作用。

为探究不同类型超级稻动态株型特点及差异,为华南稻区超级稻育种和栽培提供理论指导,选用华南稻区4个超级杂交稻组合、2个超级常规稻品种和2个优质超高产常规稻为供试材料,于秧苗期、分蘖盛期、幼穗第二次枝梗原基分化期、始穗期和成熟期,考查株叶形态、单位面积干物质量及产量。结果表明,供试材料的株高、单株平均茎蘖数、叶片形态、单位面积干物质量和产量构成因素等5个方面动态株型指标具有明显的季节生态特点。在生长发育前期和中期,除上部3片功能叶的开张角度外,其他各项指标超级杂交稻组合均显著高于超级常规稻品种。单位面积有效穗数、穗粒数、千粒质量、经济系数和单位面积产量,杂交稻组合显著高于常规稻品种;但是常规稻品种的穗长和结实率极显著高于杂交稻组合。因此,早晚兼用型优质超高产水稻育种的动态株型构建,要求苗期早生快发、中后期生物产量大、成熟期收获指数高,其中常规稻品种需要培育品种早生快发特性、提高生物产量、保持高结实率的前提下适当提高千粒质量和穗粒数,杂交稻组合则要进一步提高结实率。

为探讨花期低温对甘蓝型油菜生长发育及生殖器官发育的影响,以甘蓝型油菜GZ恢(抗冬季寒冷强)和10B(抗冬季寒冷弱)为材料,于初花期在人工气候室进行低温(白天14 h,12 ℃;夜晚10 h,2 ℃)胁迫,设置5个处理时间:1,2,3,4,5 d,正常生长环境(白天14 h,22 ℃;夜晚10 h,18 ℃)为对照,测定了低温胁迫下植株苔茎叶和下部叶生理指标以及不同大小花蕾开放后的花粉活力和柱头可授性。结果表明:两材料在低温处理后植株叶片均表现轻微萎蔫,所有处理植株无明显受损;低温处理后叶片各生理指标变化比较复杂,以过氧化物酶(POD)敏感,多表现为显著升高,下部叶较苔茎叶升高更多,10B较GZ恢升高幅度大。渗透调节物质以可溶性糖(SS)含量变化明显,GZ恢显著增加。丙二醛(MDA)含量显著增加,10B较GZ恢升高更多,下部叶和苔茎叶两材料表现不尽一致。低温处理对两材料大于6.0 mm的花蕾花粉活力受影响均很小。小于3.0 mm的花蕾,胁迫4 d以上后期发育停止最终死亡,胁迫2~3 d花粉活力显著下降,且花蕾越小,花粉活力随处理时间增长降低越多。小于6.0 mm的各级花蕾受低温胁迫后,GZ恢花粉活力多高于10B,以3.0~6.0 mm的花蕾差异明显,因此,认为3.0~6.0 mm花蕾可作为鉴定不同品种花期耐低温指标。柱头可授性表现与花粉活力趋势一致,大于3.0 mm的花蕾低温处理3 d以内柱头可授性不受影响,处理4 d以上柱头可授性降低;小于3.0 mm的花蕾,低温处理3 d以内柱头可授性不同程度降低。这些结果表明,在植株遭受低温胁迫后,小于3.0 mm的花蕾对低温较为敏感,导致花粉活力和柱头可授性降低,甚至败育。

蛋白激酶是植物逆境防御机制中重要的核心成分,植物蛋白激酶SnRK2是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,可通过磷酸化途径在植物逆境胁迫响应中发挥重要作用。分析草地早熟禾蛋白激酶基因SnRK2.4在非生物胁迫下的表达规律,旨在揭示其在逆境调控中的作用,以优质的冷季型草坪草草地早熟禾为试材,利用RT-PCR方法克隆得到SnRK2.4基因,其包含一个1 092 bp开放阅读框区,编码363个氨基酸序列,利用生物信息学分析其分子特征,并采用实时荧光定量PCR方法观测不同组织部位、非生物胁迫下该基因表达模式。结果表明,草地早熟禾SnRK2.4属于SRK/SAPK 家族,包含典型的STKc_SnRK2结构域,酪氨酸激酶磷酸化位点、酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性位点等功能域,其与二穗短柄草同源性最高。实时荧光定量PCR结果表明,草地早熟禾SnRK2.4基因表达水平存在组织特异性,穗部表达量最高,根、茎、叶中无显著差异,草地早熟禾SnRK2.4基因积极响应干旱、盐、低氮、低磷、ABA、BR等非生物胁迫。

为研究成都平原油菜-水稻轮作体系下不同秸秆用量对土壤活性有机碳组分及碳循环酶活性的影响,于2017—2020年开展连续3 a的田间定位试验,分析秸秆不还田对照(CK)、常规化肥(NPK)、常规化肥+1/2量秸秆(SR1)、常规化肥+全量秸秆(SR2)、常规化肥+2倍秸秆(SR3)5个处理下土壤理化性质、活性有机碳组分含量、碳循环酶活性及其相互间的相关性。结果表明:相比试验前,秸秆还田能有效改善土壤理化性状,提高土壤速效氮、磷、钾等养分含量;与CK处理相比,秸秆还田处理的土壤有机碳、易氧化有机碳、溶解性有机碳以及微生物量碳含量分别显著提升了5.05%~8.55%,18.40%~36.80%,35.76%~66.93%,27.20%~52.10%,且均表现为秸秆用量越大活性有机碳组分含量越高。另一方面,与CK和NPK处理相比,3个秸秆还田处理土壤纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性均显著提升;其中SR2处理下的土壤纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶活性值最高,比SR1处理分别显著高出16.25%,8.49%,14.69%,SR3处理下的过氧化氢酶活性最高,比SR1处理显著高出25.10%。相关性分析可知,土壤SOC、活性有机碳组分及碳循环酶活性之间均呈现显著正相关。由此可见,在成都平原稻-油轮作体系下,实行全量秸秆还田是提高土壤活性有机碳组分含量及碳循环相关酶活性、促进土壤质量正向提升的最佳选择。