草甘膦是目前使用最广泛的广谱灭生性除草剂,培育耐草甘膦作物将有助于改善农田杂草化学防控效果、减少用药量和简化防控措施。为充分挖掘小麦耐草甘膦基因位点,利用来自黄淮麦区的484份种质资源进行草甘膦耐药性鉴定,根据小麦15K SNP芯片数据,采用全基因组关联分析的方法,挖掘与小麦草甘膦耐药性相关QTL。结果显示,不同年代培育的小麦品种草甘膦耐药性的变化趋势缓慢,草甘膦耐受性未显著提升;根据表型鉴定结果,筛选出黄淮麦区耐草甘膦小麦种质材料3份,即河农130、冀麦782和泰山23号;利用全基因组关联分析方法,检测到与小麦草甘膦耐药等级显著相关的QTL 7个,包含19个显著性SNPs,分布于小麦1A(0.00~30.48 Mb)、1B(6.57~30.57 Mb)、1D(0.00~22.98 Mb)、4A(656.09~680.09 Mb)、5A(508.19~532.19 Mb)、6A(54.56~85.09 Mb)和6D(12.02~36.02 Mb)染色体上;位于小麦1A和6A染色体上的2个QTL qGlyT-1A和qGlyT-6A是小麦耐草甘膦的主效位点,共包含16个可能与小麦耐草甘膦相关的基因。

转录因子BnHY5-2与植物抗逆性相关。为揭示甘蓝型油菜转录因子BnHY5-2对盐碱胁迫的响应,主要通过瞬时转化过表达、qRT-PCR分析、亚细胞定位等方法,分析甘蓝型油菜转录因子BnHY5-2对光和盐碱的响应。结果表明,光照处理油菜后,在叶与茎中BnHY5-2基因的表达量均显著高于黑暗条件下,分别为黑暗条件下的29.22,3.15倍,叶片对光的敏感性大于茎,说明叶片是响应光转录因子BnHY5-2的主要部位。在光照条件下应用大连滨海盐碱土种植油菜,处理后BnHY5-2的表达在叶和茎中均显著下调,分别下调53.1%,31.0%;在黑暗条件下应用盐碱处理后BnHY5-2的表达在茎中下调48.2%,而在叶中的表达差异则不显著,表现出器官的差异性,说明叶片对光照条件要求更加严格。在油菜叶片中瞬时过表达BnHY5-2基因时,6个与盐碱相关的候选基因的表达中,有2个(BnNAC32、BnGS)上调表达,分别为原来的1.25,3.28倍;而有4个(Bnamy、BnAsp、BnNHX7、BnTPS)下调表达,分别下降24.8%,25.4%,71.0%,82.0%,同时甜菜碱含量由0.256 mg/g提升至0.573 mg/g,提高了1.24倍,说明过表达BnHY5-2基因会提高油菜的盐碱抗性。亚细胞定位结果显示,转录因子BnHY5-2定位于细胞核中,调控功能基因的表达。因此,BnHY5-2不仅与光信号有关,还参与油菜盐碱抗性。

植物的生长和生产面临各种生物和非生物胁迫,其中盐胁迫严重影响植物的正常生长发育、品质和产量形成。植物在长期的演化过程中,进化出了适应盐胁迫的形态结构、生理生化反应和遗传基础。在形态结构上,耐盐植物的叶片具有蜡质层、气孔密度低于盐敏感植物,另外具有泌盐或者阻断功能的盐腺、毛状体、盐囊泡、凯氏带等结构;在生理活动调节方面,一方面耐盐植物具有高的酶促和非酶促抗氧化物质,如SOD、CAT、酚类物质等,另一方面耐盐植物具有较高的渗透调节物质含量,或者在盐胁迫下可以合成渗透调节物质,包括有机物质可溶性蛋白和糖以及无机盐离子等;在分子机理方面,SOS途径是研究得最为清晰的离子调控途径,通过SOS1、SOS2和SOS3协同作用维持细胞内Na⁺/K⁺平衡;此外,植物激素及碳代谢途径在植物耐盐过程中亦具有重要作用。本研究通过综述植物耐盐研究进展,探讨耐盐植物在形态结构、生理基础、遗传分子基础和转基因手段在响应盐胁迫的潜在研究重点和方向,有助于研究人员快速找到切入点,逐步完善植物的耐盐机理体系,加快耐盐植物的高效利用。

为探究钙依赖蛋白激酶(CDPK)在小麦生长和逆境应答中的作用,从普通小麦中克隆了TaCDPK17基因,并对其进行了序列结构、表达模式和抗逆功能初步分析。结果表明,TaCDPK17基因编码区长1 701 bp,编码566个氨基酸,具有CDPK家族的典型结构特征,包括1个保守的丝氨酸/苏氨酸激酶结构域和4个EF手型结构域。对TaCDPK17与其他12种植物的CDPK17进行进化树分析表明,TaCDPK17与禾本科作物,特别是节节麦、大麦的CDPK17序列有较高同源性。TaCDPK17基因启动子区域富含与激素调控、光照响应,以及非生物应答胁迫相关的顺式调控元件,其中,脱落酸(ABA)响应元件(ABRE)和茉莉酸甲酯响应元件(CGTCA)数量较多。基于实时荧光定量PCR的表达分析结果显示,TaCDPK17受100 μmol/L ABA、100 μmol/L茉莉酸甲酯、20% PEG6000和250 mmol/L NaCl诱导后,表达量有不同程度升高。在2 μmol/L ABA和100 mmol/L NaCl胁迫处理条件下,过表达TaCDPK17的拟南芥种子萌发率显著高于野生型对照。同时,过表达TaCDPK17缓解了ABA或渗透胁迫处理对幼苗根生长的抑制作用。在气孔关闭过程中,过表达TaCDPK17的转基因植物对ABA更敏感,与野生型植物相比,表现出更强的气孔关闭趋势。这些结果表明,TaCDPK17在小麦逆境胁迫和激素信号应答中发挥着重要作用。

干旱胁迫对玉米生长发育造成严重影响,从而导致玉米产量降低。紫色酸性磷酸酶是一种参与植物多种生理生化功能的磷脂酶蛋白,为进一步深入研究紫色酸性磷酸酶家族基因在玉米抗逆过程中的作用,探究了ZmPAP26b基因在干旱胁迫下响应模式,利用实时荧光定量分析模拟干旱条件下不同玉米自交系中的基因相对表达量;从玉米中克隆ZmPAP26b(GenBank:NC_050104.1),并对玉米、拟南芥、水稻、小麦、高粱和二穗短柄草中的PAP基因进行鉴定和生物信息学分析;同时构建原核过表达菌株进行功能验证。结果表明,干旱胁迫下该基因在耐旱材料中表达量下降,干旱敏感材料中表达量上升。该基因CDS全长1 431 bp,编码476个氨基酸。在6个物种中共发现228个PAP基因,系统发育分析发现,共分成4个亚家族。玉米中的19个PAP基因分布在9条染色体上并且具有相似的保守结构域,启动子顺式作用元件分析显示含有响应干旱和激素等元件。原核表达试验发现,含有重组质粒pET28a-ZmPAP26b的菌株在10%PEG-6000和15%PEG-6000模拟干旱胁迫下的生长与空载菌株都受到了抑制。综上所述,推测ZmPAP26b在干旱胁迫下呈负调控模式。

丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)作为参与基础代谢的一类重要酶,在植物细胞代谢、光呼吸和防御活动中起重要作用。为了解西瓜中SHMT基因家族生物信息学功能,探究其在非生物胁迫下基因表达特性,进而为西瓜SHMT基因家族的功能开发以及选育西瓜抗逆基因提供基础。采用生物信息学方法鉴定西瓜SHMT家族成员,进一步利用RT-qPCR技术分析ClSHMTs在不同组织和非生物胁迫下的表达模式。结果显示,在西瓜全基因组中,共鉴定到8个ClSHMTs基因家族成员,该家族成员随机分布在6条染色体上,依次命名为ClSHMT1~ClSHMT8。每个基因家族成员的理化性质,如氨基酸数目、分子量、等电点等存在一定的差异。其编码的氨基酸个数为471~585,分子量为51.87~65.00 ku,等电点为6.57~8.52,均为亲水性蛋白;亚细胞定位预测主要分布于线粒体上。基因结构和蛋白保守基序分析显示,ClSHMTs结构由4~15个外显子以及3~14个内含子组成,且均含有SHMT保守结构域。进一步与黄瓜、小麦等6个物种进行系统进化分析可知,50个SHMTs分3个亚族,Group Ⅰ~Ⅲ。启动子顺式作用元件分析显示,ClSHMTs启动子上均含有大量光响应、植物激素、逆境胁迫等元件。表达模式分析显示,6个ClSHMTs在西瓜不同组织中均有表达,其中,ClSHMT1、ClSHMT4、ClSHMT5、ClSHMT8在叶中表达量显著高于其他组织;在低温、干旱和盐胁迫下,ClSHMTs表达丰度各异,但集中为上调表达。综上,本研究对西瓜SHMT基因家族进行系统性分析和下一步ClSHMTs的生物功能开发提供了基础。

温度胁迫是影响菠菜品质和产量的主要非生物胁迫之一,研究菠菜对温度胁迫响应的分子机制对菠菜抗逆育种具有重要意义。为给菠菜抗冷胁迫、热胁迫机制研究提供理论基础,以菠菜耐冷胁迫自交系D3和耐热自交系M10为试验材料,对其在冷胁迫和热胁迫下的转录组和代谢组进行了分析,以期探讨菠菜抗逆的转录和代谢机制。转录组学分析表明,在冷胁迫和热胁迫下,耐冷自交系D3和耐热自交系M10的差异基因富集最多的途径基本相同。代谢组学分析表明,冷胁迫下在基因与基因组数据库(KEGG)富集通路中共同富集在嘧啶代谢、赖氨酸降解通路中;热胁迫下在KEGG富集通路中共同富集在色氨酸代谢,甲苯降解,各种其他次生代谢物的生物合成,甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸的代谢通路中;转录组学和代谢组学联合分析结合基因注释,确定了SpADH(sov2g036390)、SpSHMT(sov1g001130)、SpALDH-1(sov4g007150)为菠菜耐冷胁迫的候选基因,SpALDH-1(sov4g007150)、SpALDH-2(sov1g043320)、SpNPC(sov1g040610)为菠菜耐热胁迫的候选基因,其中,SpALDH-1(sov4g007150)在冷胁迫和热胁迫下都显著表达,可能是菠菜抗逆的相关调控基因。

NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)基因是胁迫信号转导网络中重要的调节因子,克隆蓖麻NAC基因,研究其分子特征及表达特性,旨在为研究蓖麻NAC基因的潜在功能提供数据支持。采取RT-PCR技术克隆通篦5号的RcNAC100-like基因并分析其分子特征,包括生物信息学、亚细胞定位、表达模式和转录激活域分析。结果表明,RcNAC100-like基因的cDNA全长1 244 bp,包含1 086 bp的CDS,共推导361个氨基酸,该蛋白质的不规则卷曲和α-螺旋结构较多,是1个亲水的、非分泌性蛋白质;系统进化分析结果表明,RcNAC100-like蛋白质与木薯和橡胶树NAC蛋白质的亲缘关系最近,且motif组成及位置高度相似;RcNAC100-like蛋白的亚细胞定位结果与预测结果一致,定位在细胞核;RcNAC100-like启动子的顺式作用元件预测结果显示,该区域有多个环境响应类元件和生长发育类相关元件;基因表达模式分析结果表明,RcNAC100-like基因有组织表达特异性,在根中的相对表达量最高;另外,该基因能够对不利环境(干旱、盐、冷和ABA胁迫)迅速做出反应并积极地表达,说明RcNAC100-like基因可能是蓖麻对逆境响应的关键基因;转录激活试验结果表明,RcNAC100-like转录因子在酵母中具有转录激活活性。综上,RcNAC100-like基因可能在蓖麻的抗逆境过程中发挥重要作用。

成株期抗叶锈病基因Lr12在生产上具有良好抗性,为Lr12进行精细定位并开发可靠的分子标记,以感病材料Thatcher和含Lr12抗性基因的近等基因系RL6011为亲本杂交产生F₁,进一步自交产生F₂单株和F_2∶3 家系。在田间利用5种强毒力叶锈菌混合小种(PHTT、THKS、THTT、PHTS和PHKS)接种F₂单株和F_2∶3家系进行成株抗叶锈性鉴定和抗性遗传分析。随后利用16K液相芯片对F₂的10个抗病单株和10个感病单株进行基因分型,获得与Lr12紧密连锁的SNP位点,确定抗病基因所在的染色体物理区间,开发SSR分子标记并构建遗传连锁图谱。结果表明,对RL6011(Lr12)/Thatcher的3 494个F₂单株进行抗叶锈性鉴定,抗病单株与感病单株之间的分离比符合3∶1( {\mathrm{\chi }}_{3:1}^2 =0.14;P=0.71)。对685个F_2∶3家系进行抗叶锈性鉴定,抗病单株、抗病杂合单株与感病单株之间的分离比符合1∶2∶1( {\mathrm{\chi }}_{1:2:1}^2= 2.01;P=0.37),表明Lr12为显性基因且群体分离符合单基因遗传规律。通过遗传连锁图谱分析成株期抗叶锈病基因Lr12基因位于SSR分子标记YK12817和YK12928之间,遗传区间为0.38 cM,对应中国春参考基因组(IWGSC.Ref.V1.0)中4BL染色体579.44~581.53 Mb物理范围内共2.09 Mb的物理区间。上述结果为预测候选基因提供了确定的依据。

为探明外源褪黑素(MT)对大豆幼苗耐盐性的调节作用,筛选出不同盐胁迫下适宜的施用浓度。以大豆品种田友-2986为试验材料,设置3个盐浓度(低盐S₃:3 g/L、中盐S₅:5 g/L、高盐S₇:7 g/L )和6个MT浓度(M₀:0 μmol/L、M₁:25 μmol/L、M₂:50 μmol/L、M₃:75 μmol/L、M₄:100 μmol/L、M₅:150 μmol/L ),分析了大豆幼苗形态参数、生物量、抗氧化酶活性及渗透调节物质含量。随着盐胁迫程度的增大,大豆幼苗的根系形态参数、生物量、根冠比、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量降低,丙二醛含量增加。低盐(S₃)和中盐(S₅)胁迫下,外施50 μmol/L MT大豆根系总长度、侧根数、SOD和POD较不施加分别提高了52.30%,19.98%,74.10%,40.03%(低盐)和68.52%,19.24%,81.72%,37.42%(中盐);高盐(S7)胁迫下,外施75 μmol/L MT分别提高了71.17%,19.11%,80.79%和27.01%。盐胁迫下,外源25~100 μmol/L 的MT不同程度上促进了大豆幼苗生长,提高耐盐性。隶属函数综合评价表明,在低、中盐胁迫下,50 μmol/L MT的缓解盐害效果最好;高盐胁迫下,MT这一适宜浓度在75 μmol/L。MT缓解大豆幼苗盐害主要在于它提高抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,降低了丙二醛含量,从而缓解了盐胁迫下大豆的氧化胁迫和渗透胁迫。

为提高生物炭在盐碱地的适用性,研究改性生物炭对盐碱地的作用效果及微生态机理。通过2 a的大田试验,设置普通生物炭、富氮改性生物炭、富磷改性生物炭3种处理,3种生物炭用量分别为4.5,7.5,15.0 t/hm²,研究作物产量性状、土壤理化性质、土壤微生物多样性的响应情况。结果发现,添加生物炭可以改良土壤盐碱地,其中富氮改性生物炭和富磷改性生物炭效果更突出。生物炭可以提高盐碱地作物产量,降低土壤含盐量,改善土壤结构,降低土壤容重。3种生物炭影响并不一致,其中15.0 t/hm²磷改性生物炭对作物增产效果最好,其产量为(8.92±0.12)t/hm²,比对照组提高了110%。生物炭影响土壤微生物多样性,普通生物炭增加了土壤微生物多样性,但磷改性生物炭降低土壤微生物多样性。随着生物炭施用量的增加,土壤理化性质对土壤微生物和植物结构关系受到影响,三者之间的联系被削弱。综上,推荐施用15 t/hm²磷改性生物炭用于改善盐碱农田生态系统。

旨在探究DEAD-box解旋酶21(DDX21)对猪传染性胃肠炎病毒(TGEV)复制的调控作用。首先通过蛋白免疫印迹(Western Blot)分析了TGEV 感染对 DDX21表达的影响;进一步构建了猪DDX21真核表达质粒以及建立稳定敲低DDX21的PK-15细胞系,运用荧光定量PCR(RT-qPCR)、蛋白免疫印迹、间接免疫荧光(IFA)和半数细胞培养物感染量(TCID₅₀)探究外源过表达DDX21及敲低 DDX21 对 TGEV体外复制的调控作用;构建一系列DDX21截短突变体真核表达质粒,鉴定了DDX21调控TGEV增殖的关键功能域。Western Blot分析显示,在TGEV WH-1株感染早期,PK-15细胞内源性DDX21蛋白的表达水平显著上调; RT-qPCR、Western Blot、IFA和TCID₅₀试验显示,超表达DDX21可以显著提高TGEV N 基因的mRNA水平、N蛋白的表达及病毒滴度,且呈剂量依赖性,其601—784 aa区域是其影响TGEV复制的关键;与阴性对照相比,在相应DDX21敲低细胞系中TGEV的增殖显著被抑制,而回补试验逆转了DDX21敲低细胞系中TGEV的滴度。该研究首次揭示了猪DDX21对TGEV增殖的促进作用并鉴定了其调控TGEV复制的关键结构域,为今后研究DDX21蛋白的功能及TGEV的致病机理提供了理论依据。

盐碱胁迫已成为制约我国农业生产的重要因素之一,探索农作物耐盐分子机理,对作物育种具有重要的理论价值和实际应用价值。旨在克隆玉米中的ZmMPI基因,转化玉米植株。首先通过qRT-PCR对盐碱溶液处理下植株中的ZmMPI表达量变化进行分析,之后利用DNAMAN软件对ZmMPI蛋白序列进行多重比较分析同时利用MEGA 7.0软件构建系统发生树,并利用一系列软件对ZmMPI进行生物信息学分析。最后利用分子克隆技术,成功克隆ZmMPI基因的编码序列,构建植物过表达载体并利用农杆菌介导的遗传转化方法转化玉米自交系B104,在基因组水平、转录水平以及蛋白质水平对过表达转基因植株鉴定,分析其表达量变化。结果表明,ZmMPI基因的表达量受盐碱胁迫后整体呈现出先上升后下调的趋势;ZmMPI蛋白序列比较结果相似率为64.15%,系统发生树显示,ZmMPI与玉米(小颖大刍草亚种) ABA34115.1同源性最高,该蛋白含有一个蛋白结构域Potato_inhibit,有α螺旋结构、无规则卷曲结构和β转角结构,偏疏水性,预测潜在的磷酸化位点有10个;对获得的49个转化事件鉴定结果显示,其中有13个过表达转基因株系中的ZmMPI基因在基因组水平能正常表达,有10个过表达转基因株系中的ZmMPI基因能正常转录、翻译。最终获得10个能够正常转录翻译的过表达转基因株系,为进一步探究ZmMPI基因响应盐碱胁迫的分子机制奠定基础。

为研究TaHis基因对小麦赤霉病的抗性机制,首先克隆了TaHis基因全长编码序列,构建了pGBKT7-TaHis诱饵载体,通过酵母双杂交技术对赤霉病诱导的小麦穗部酵母双杂交文库进行筛选,获得互作蛋白后利用酵母双杂交技术和双分子荧光互补技术验证蛋白质之间的互作,并利用RT-qPCR技术对抗感小麦材料中TaHis互作蛋白的赤霉病诱导表达模式进行分析。结果表明,成功构建了pGBKT7-TaHis诱饵载体,经过酵母双杂交文库筛选后,在四缺选择培养基(SD/-Leu/-Trp/-His/-Ade)上获得了18个酵母单克隆。测序后Blast分析发现,共获得5个可能与TaHis互作的蛋白质,其中在6个酵母单克隆中均鉴定到富含丝氨酸/精氨酸的mRNA剪接因子SR45a类蛋白(TaSR)编码序列。以百农4299为材料,克隆了TaSR基因全长编码区,并构建了pGADT7-TaSR载体,酵母双杂交试验表明,pGADT7-TaSR和pGBKT7-TaHis共转化的酵母细胞在四缺培养基(SD/-Leu/-Trp/-His/-Ade/X-α-Gal/AbA)上可以生长且显蓝色,表明TaSR和TaHis在酵母细胞中直接互作;构建了YC-TaHis、YN-TaSR载体,双分子荧光互补试验表明,共转化YC-TaHis和YN-TaSR的烟草细胞中产生强烈荧光信号,进一步验证了TaSR与TaHis的互作。RT-qPCR分析显示,TaSR 在抗性材料百农4299中受赤霉病诱导后上调表达,在感病材料百农607中受赤霉病诱导后下调表达,表明TaSR基因表达量与小麦赤霉病抗性呈正相关。综上,小麦TaSR与TaHis存在相互作用,且TaSR基因表达量与小麦赤霉病抗性呈正相关。

为探究RPM1在高粱抗病过程中的作用,以高粱抗黑穗病品种SX44B为材料,采用同源克隆法获得一个高粱SbRPM1基因。生物信息学分析结果显示:该基因的cDNA全长2 802 bp,预测共编码933个氨基酸。该基因编码蛋白的理论分子质量为106.1 ku,等电点为7.11,为亲水性蛋白质;该蛋白无跨膜结构,亚细胞定位在细胞质中。保守结构域分析显示,SbRPM1蛋白含有RX-CC-like、NB-ARC和LRR结构域,属于NLRs受体蛋白家族中的CNL类蛋白。系统发育关系分析表明,SbRPM1蛋白与南荻RPM1蛋白亲缘关系最近。通过实时荧光定量PCR技术检测SbRPM1基因的表达模式,结果表明,该基因在叶和花序中表达量较高,其次是根,在茎中表达量最低。在接种丝黑穗病原菌后24~72 h抗病品种中SbRPM1基因的表达显著上调,表明该基因受病原菌诱导表达,在高粱抗病反应中扮演着重要角色。首次在高粱中克隆得到SbRPM1基因CDS序列,解析了该基因的结构、性质与表达的特征。

生长素响应因子(ARF)是一类具有B3结构域的转录因子,是调节生长素应答反应、控制基因表达的直接分子。前期通过分析转录组数据,在玉米中筛选到1个编码ARF蛋白并积极参与干旱-复水胁迫响应的基因ZmARF10。为进一步研究该基因调控玉米抗旱性的分子机制及抗旱分子育种提供新的思路,首先通过系列生物信息学分析软件对该基因进行生物信息学分析,之后利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测ZmARF10在玉米不同组织中的表达模式,分析在高温、干旱、高盐、ABA胁迫和解除胁迫处理下的表达情况,以及在不同玉米自交系间的表达差异,最后利用CRISPR/Cas9技术分析ZmARF10的功能。结果表明,ZmARF10位于玉米的第3号染色体,编码区全长2 127 bp,编码708个氨基酸,具有典型的B3结构域;该基因ATG上游2 kb区域内含有茉莉酸甲酯、生长素、脱落酸、低温响应等应答元件;系统发育树显示,ZmARF10基因编码的蛋白质与高粱同源蛋白的亲缘关系最近。qRT-PCR结果表明,ZmARF10是组成型表达基因,在玉米成熟根中的表达量最高;在高温、干旱、高盐以及ABA 等4种胁迫处理下,ZmARF10基因的表达量均显著上调,干旱胁迫后上调倍数最高达8.2倍;干旱胁迫后,ZmARF10基因在抗旱自交系郑36中的表达量上升幅度显著高于干旱敏感自交系B73。观察拟南芥野生型与ARF10缺失型突变体发现,与野生型相比,干旱条件下突变体植株出现叶片萎蔫甚至干死的现象,根系发生卷曲,根系分支数减少,侧根生长发育受阻;测定生理生化指标发现,干旱胁迫后缺失型突变体的相对含水量、叶绿素含量、净光合速率显著低于野生型植株,说明敲除ARF10基因后拟南芥抗旱能力下降。

为了探讨干旱和品种对小麦灌浆期旗叶下午净光合速率(Pn)、光合关键酶活性和产量的影响,2019—2021年度在池栽全生育期遮雨条件下设置包括重度(W1)、中度(W2)、轻度(W3)干旱和适墒(W4)的4个水分处理,在灌浆前期、中期的14:00—16:00测定了强抗旱性品种晋麦47(JM47)和弱抗旱性品种偃展4110(YZ4110)的旗叶Pn、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)、Rubisco活化酶(RCA)、ATP合成酶(ATPase)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)活性以及成熟期的产量。结果表明,干旱使小麦灌浆期旗叶下午Pn、多数光合酶活性以及产量降低,总体表现为干旱胁迫程度越大,上述指标的降幅也越大,但其影响效应存在品种和年际差异。W1、W2和W3与W4相比,旗叶下午Pn,JM47分别降低33.6%~40.6%,12.0%~30.5%和5.0%~13.5%,YZ4110分别降低44.0%~52.0%,22.5%~38.1%和11.5%~20.5%;旗叶下午Rubisco活性,JM47灌浆前期降低、灌浆中期增加,而YZ4110分别降低13.3%~25.6%,7.1%~14.0%和11.2%~11.6%;旗叶下午RCA活性,灌浆前期多显著降低,灌浆中期JM47在W2和W3下增加,而 YZ4110在W1和W2下降低;旗叶下午ATPase活性,JM47在W1下降低、W3下提高,而YZ4110分别降低19.3%~48.7%,7.2%~24.2%和0.1%~8.9%。不同水分处理的旗叶下午PEPC活性因生长季和品种而异,但W1与W4相比,JM47和YZ4110的旗叶下午PPDK活性分别降低12.4%~18.8%和16.7%~18.2%。与YZ4110相比,JM47旗叶下午Pn和光合酶活性在适墒下多无显著差异,但干旱下多表现为升高。相关性分析结果表明,产量、旗叶下午Pn与灌浆期旗叶下午ATPase活性和灌浆前期旗叶下午PEPC活性呈极显著正相关,因而在灌浆期下午保持较高的旗叶ATPase和PEPC活性有利于提高小麦旗叶下午Pn和籽粒产量。

为探明外源H₂O₂对NaCl胁迫下棉花幼苗的生理调节机制,以棉花品种新陆早48号为供试材料,使用室外盆栽法,设置盐胁迫(NaCl,浓度梯度0,100,200 mmol/L) 和H₂O₂(浓度梯度0,0.005,0.010,0.020,0.050 mmol/L) 两因素随机组合,探究棉花幼苗鲜质量、干质量、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、光合气体参数、抗氧化酶活性和渗透调节系统的变化规律。结果表明,外源H₂O₂有效缓解盐胁迫对棉花幼苗生长的抑制效应,提高棉花幼苗叶绿素含量、光合气体参数、叶绿素荧光参数,维持棉花幼苗光合作用正常运行,保证了干物质的积累;同时,外源H₂O₂提高抗氧化酶(POD、APX、CAT)活性,加速清除棉花幼苗体内ROS,降低了电解质渗出率、MDA含量及Pro、游离氨基酸、SS等渗透调节物质含量,提高棉苗抗盐性。其中0.020 mmol/L外源H₂O₂对棉花幼苗所受盐胁迫缓解作用最佳。综上,外源H₂O₂通过提高盐胁迫棉花幼苗光合性能,保持棉花幼苗稳定的光合作用,维持棉花幼苗体内ROS产生与消除的动态平衡,从而提高棉花幼苗对盐胁迫的适应性。

为明确不同时期施硫对强筋小麦产量和光合特性的影响,确定强筋小麦适宜的硫肥施用时间,于2019-2021年2个小麦生长季,以强筋小麦藁优2018为试验材料,设置底施(S60-b)、拔节期追施(S60-j)、开花期追施(S60-a)3个施硫时期,施硫量为60 kg/hm²,以不施硫(CK)为对照,系统研究了不同施硫时期对强筋小麦叶面积指数(LAI)、旗叶叶绿素相对含量(SPAD)、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、产量及构成因素等方面的影响。结果表明,与CK相比,S60-b、S60-j和S60-a处理都能显著提高藁优2018的千粒质量、籽粒最大灌浆速率和产量;2个生长季,千粒质量平均增幅分别为6.23%,4.27%,7.04%,其中花后35 d千粒质量增幅最大,分别为5.51%,3.17%,6.12%。最大灌浆速率增幅分别为2.84%,1.76%,3.49%;单产平均增幅分别为9.20%,2.73%,5.71%。施硫对藁优2018的穗数和穗粒数影响不显著。不同时期施硫处理都会对强筋小麦光合、生理特性有显著影响。S60-b和S60-a处理显著提高了生育中后期叶面积指数、旗叶叶绿素相对含量、花后22 d和29 d旗叶可溶性蛋白含量、花后35 d旗叶可溶性糖含量,上述5个指标增幅分别达26.16%,7.38%,16.90%,55.29%,81.11%以上。综合2 a结果,底施和开花追施硫肥都能够显著提高生育中后期旗叶的LAI,并使旗叶维持较高SPAD值,延缓旗叶衰老,提高了旗叶可溶性蛋白和可溶性糖含量、千粒质量和灌浆末期的灌浆速率,表现出较高的产量。综上,施硫对强筋小麦的产量具有正向调控效应,底施和开花期追施均具有较好的调控效果。

摘要:四倍体小麦是普通小麦的祖先种,也是重要的粮食作物。发掘四倍体小麦抗病种质并鉴定其携带的抗病基因,旨在为小麦新品种选育提供新抗源。TDI-1是栽培二粒小麦,在多年的田间种植过程中表现出对白粉病免疫的表型。为了确定TDI-1携带的抗病基因,为小麦白粉病抗性遗传提供理论依据,首先将其与表现为感白粉病表型的硬粒小麦TDU-1进行杂交并构建了遗传群体,然后对亲本及其杂交F₁、F₂、F_2:3群体进行了白粉菌小种E09接种试验和抗病性分析,最后利用混合分离群体分析法(BSA)对抗白粉病基因进行了定位。结果表明,TDI-1在苗期对E09表现为感病,在成株期对E09表现为抗病;TDI-1和TDU-1的F₁植株在成株期对E09表现为抗病;F₂群体中,表现为抗病的单株数和感病的单株数的比例符合3:1($χ_{3:1}^{2}$= 0.11,P=0.74);F_2:3家系中,纯合抗病、抗病性分离、纯合感病的家系数目之比符合1:2:1($χ_{1:2:1}^{2}$= 0.47,P=0.79),表明TDI-1成株期白粉病抗性由1个显性基因控制,暂将其命名为PmTDI-1。对TDI-1和TDU-1及其杂交后代F₂群体进行分子标记筛选,发现4个位于2A染色体短臂上的分子标记Xwmc407、NRM-2AS29、NRM-2AS45和NRM-2AS84与PmTDI-1紧密连锁,其中,NRM-2AS45和NRM-2AS84位于两侧,遗传距离分别为1.8,4.6 cM。由此,将成株期抗白粉病基因PmTDI-1初步定位于2A染色体短臂上。研究结果显示,从四倍体小麦TDI-1中鉴定到1个新的显性成株抗白粉病基因PmTDI-1。

对多毛番茄全基因组的Dicer-like(DCL)、Argonaute(AGO)和RNA依赖性RNA聚合酶(RDR)基因家族进行生物信息学和表达模式分析,为深入研究DCL、AGO和RDR基因家族在多毛番茄响应非生物胁迫和病毒感染过程中的功能提供参考。以拟南芥DCL、AGO和RDR基因为参考序列,利用本地Perl语言和Pfam、SMART等软件检索多毛番茄LA1777基因组并确定多毛番茄DCL、AGO和RDR基因家族成员。通过ExPASy、GSDS 2.0、MEGA、Tbtools、SWISS-MODEL等工具对多毛番茄DCL、AGO和RDR家族基因进行生物信息学分析。根据非生物胁迫、番茄褪绿病毒(ToCV)处理和实时荧光定量PCR技术分析该类基因的表达模式。从多毛番茄中鉴定得到7个ShDCL、15个ShAGO和6个ShRDR基因,分别分布在第5,7,6条染色体上,其编码的蛋白与其他植物DCL、AGO和RDR结构相似,均含有该家族特有的保守结构域。系统发育分析表明,这些基因被分为4个亚组,与普通番茄之间具有较高的结构和功能相似性。ShDCL2a、ShDCL2c、ShDCL3、ShDCL4、ShAGO1b、ShAGO3、ShAGO4b、ShAGO5、ShAGO7、ShAGO10a、ShAGO10b、ShRDR1、ShRDR2、ShRDR3a、ShRDR6a和ShRDR6b在多种非生物胁迫和ToCV感染后显著上调表达,推测这些基因在非生物胁迫和病毒侵染过程中发挥着重要作用。

为探究陆川猪骨骼肌生长发育过程中MyoD1基因所起作用,对陆川猪成肌细胞决定基因1(MyoD1)进行克隆,展开生物信息学分析,对其在陆川猪不同组织中的表达进行分析,以NCBI上已公布的野猪MyoD1基因序列为模板,进行特异性引物设计,克隆陆川猪MyoD1基因CDS区,并与NCBI已公布的野猪、牛、绵羊、人、小鼠、大鼠基因序列进行相似性比对,由此构建系统进化树,通过在线软件开展生物信息学分析,而后使用实时荧光定量PCR检测在陆川猪不同组织中MyoD1基因的相对表达量。陆川猪MyoD1基因CDS区全长960 bp,共编码319个氨基酸,碱基突变共存在5处,与野猪、牛、绵羊、人类、小鼠、大鼠的MyoD1基因CDS序列相似性分别为99.2%,93.0%,92.3%,90.0%,84.3%,84.0%,其中与野猪相似性最高,表明二者亲缘关系最为接近;陆川猪MyoD1基因原子总数为4 680,蛋白的分子质量为33.99 ku,分子式为C₁₄₅₇H₂₂₉₆N₄₄₂O₄₇₁S₁₄;不稳定系数为63.87,表明其缺乏稳定性;等电点为5.63,属于酸性蛋白;不存在跨膜结构,存在35处磷酸化位点及1处糖基化位点;蛋白二级结构以无规则卷曲为主,占比60.69%。陆川猪MyoD1基因在背最长肌中的表达量最高,且显著高于其他组织,表达量最低的组织为肾脏。陆川猪各组织中均有MyoD1基因表达,且主要在背最长肌中表达,由此推测,MyoD1基因在陆川猪肌肉生长发育过程中可能起到至关重要的作用。

丝裂原活化蛋白激酶(MAPKK或MKK)在植物的生长发育与胁迫响应等过程中发挥着重要作用。为了鉴定谷子抗锈病相关的MAPKK基因,为谷子抗锈病机理研究和抗病分子育种提供候选基因,运用生物信息学方法在全基因组水平上鉴定与分析谷子MAPKK基因家族成员(SiMKKs);利用Real-time PCR技术,检测谷子SiMKKs基因在不同组织部位、谷锈菌胁迫与外源激素处理下的表达水平;利用Excel、MEGA、DnaSP分析70份重测序谷子品种中抗锈病相关SiMKKs基因的变异位点和单倍型,结合表型鉴定抗锈病优异单倍型。结果表明,共鉴定到10个谷子SiMKKs成员,分布于5条染色体上,外显子数1~11个不等,编码蛋白质含有331~523个氨基酸;谷子MAPKK基因家族成员分为4组,A和B组包含S/T-X₅-S/T基序,C和D组的SiMKKs不具有该基序,保守基序Motif 1~Motif 6 存在于所有SiMKKs蛋白中;每个SiMKK基因的启动子区均含有防御和胁迫响应、茉莉酸甲酯(MeJA)响应、水杨酸(SA)响应、激发子激活等1~3种生物胁迫相关顺式作用元件。除SiMKK10-1和SiMKK10-3未检测到表达信号外,其余8个SiMKKs基因在不同组织部位、谷锈菌侵染、SA和MeJA处理下均有不同程度的表达。SiMKK4、SiMKK5和SiMKK10-2在孕穗期的根中表达量较高,SiMKK6-1和SiMKK6-2在孕穗期茎中表达量较高;SiMKK4在接种后24 h的抗病反应中上调表达、感病反应中下调表达,其表达与抗病相关;SiMKK4在SA和MeJA激素处理后的16 h内上调表达,之后下调表达,且在SA处理过程中表现持续的表达变化,其余7个SiMKKs基因在SA和MeJA处理中的表达模式也基本一致。SiMKK4基因编码区共分为7个单倍型,Hap_1为优势单倍型,未发现抗病关键变异位点。综上所述,谷子SiMKK4的表达与抗锈病相关,其可能通过SA和MeJA信号途径参与谷子的早期抗病反应。

为了探究解偶联蛋白3(UCP3)在民猪不同组织中的表达情况以及对民猪前脂肪细胞中线粒体相关基因和ATP合成酶相关基因表达的影响,采集1月龄民猪的背部脂肪组织作为研究材料,通过酶消化法分离前脂肪细胞进行体外培养,同时采集腋下脂肪、胸部脂肪、背部脂肪、腹股沟脂肪、肾周脂肪和肌内脂肪构建组织表达谱。通过体外转染UCP3基因的过表达载体或干扰片段的方法,采用实时荧光定量PCR技术检测MCU家族基因(MCU、MICU1、MICU2)、ATP合成酶(ATP5B、ATP5E)和1,4,5-三磷酸肌醇受体1型基因(ITPR1)的表达情况以及不同脂肪组织中UCP3基因的表达情况。结果显示:采用酶消化法可以在背部脂肪组织中快速获得足量的前脂肪细胞,细胞边缘折光性良好,边界清晰,形态与成纤维细胞相似。UCP3基因在不同脂肪组织中均有表达,在背部脂肪组织中表达量最高,在腹股沟脂肪中表达量最低。过表达UCP3基因后,MCU家族基因和ITPR1基因表达水平显著升高,ATP5B基因表达水平显著下降。干扰UCP3基因后,MCU家族基因和ITPR1基因表达水平显著降低,ATP合成酶基因表达水平显著升高。结果说明:UCP3基因在不同脂肪组织中存在表达差异,可促进MCU家族基因和ITPR1基因表达、抑制ATP5B基因表达。

旨为明确海河平原春季限水灌溉对冬小麦根系生长及籽粒产量的影响,对减少灌溉用水、提高水分利用效率具有重要的意义。以石麦22为供试材料,设置传统春季2次灌溉(W2)、春季1次灌溉(W1)和春季不灌溉(W0)3个灌水次数处理,其中W1基于春季3,4,5,6叶龄(3L、4L、5L、6L)设置4个单次灌溉时间处理。结果表明,与W2相比,W0和W1产量分别降低54.6%,24.4%,W1在4L灌溉产量最高,产量构成降低效应不显著。限水灌溉降低了冬小麦总根质量密度和根长密度,在开花期W1总根质量密度显著降低17.2%,W0总根质量密度、根长密度分别显著降低47.5%,35.1%。并且W1条件下,4L的根总根质量密度和根长密度最大。根系的垂直分布显示,减少灌溉次数增加了根系在40 cm以下土层的分布,但W1随着灌溉时间的推迟,深层土壤的根系分布减少,根系活力增加。其中,在开花期,4L在120~160 cm土层、160~200 cm土层、200~240 cm土层比6L分别显著高出28.8%,14.2%,36.5%。限水灌溉条件下根系特征和产量的相关性和通径分析表明,拔节—开花期总根质量密度和根长密度对产量有正效应,3L和4L处理开花期总根长密度对产量的直接贡献最大。总体来讲,4L处理在拔节—开花期的根系总量较高,并且增加了40~240 cm深层根系分布和根系活力,穗数和穗粒数较高,有利于缓解限水灌溉导致的冬小麦产量的降低,可作为海河平原冬小麦限水灌溉有效方式。

未知功能域668(DUF668)家族是植物中一个功能尚不清楚的家族。为了解玉米DUF668基因家族成员及其特征,运用生物信息学方法对ZmDUF668基因家族进行鉴定分析。结果表明,玉米8条染色体上共分布19个ZmDUF668基因,分别命名为ZmDUF668-1~ZmDUF668-19;ZmDUF668蛋白以碱性蛋白为主,且大部分成员定位于细胞核、细胞质和叶绿体中。多物种系统进化树将19个ZmDUF668家族蛋白成员分为2个亚组;19个ZmDUF668中鉴定出10种蛋白保守基序,所有成员都含有Motif 1和Motif 5;通过对蛋白保守域分析发现,19个成员中有14个不仅含有DUF668结构域还含有DUF3475结构域;基因结构分析表明,同一亚群中成员基因结构相似。根据共线性分析可知,13个ZmDUF668基因与10个OsDUF668组合形成21种共线性关系。ZmDUF668顺式作用元件分析发现,家族成员启动子区域分布着光响应、植物激素及非生物胁迫相关作用元件。蛋白质互作网络(PPI)预测结果表明,ZmDUF668家族蛋白中只有ZmDUF668-10与其他蛋白存在互作关系。通过RNA-Seq数据分析发现,ZmDUF668基因家族部分成员在受到冷、热、盐胁迫和紫外处理下基因表达量明显变化,实时荧光定量PCR试验验证了ZmDUF668家族部分成员在冷胁迫和热胁迫下的响应。研究主要是将生物信息学运用于对玉米DUF668基因家族的分析,揭示了ZmDUF668基因家族成员的特征,为后续研究玉米DUF668家族基因的分子生物学功能提供了理论基础。

EXORDIUM(EXO)基因在拟南芥中被确定为油菜素内酯(BR)响应基因,通过介导细胞扩张促进植物生长。为探究EXO基因在甘蓝型油菜中的功能以及在花期不同组织中的表达规律,以甘蓝型油菜中双6号为材料,克隆EXO基因的编码区序列命名为BnEXO,并进行生物信息学分析,利用实时荧光定量技术对BnEXO基因在甘蓝型油菜花期根、茎、叶、花瓣、花蕾和角果皮中的相对表达量进行测定。结果表明,BnEXO基因的CDS序列为945 bp,BnEXO为稳定亲水性非跨膜蛋白,属于分泌蛋白,在细胞外表达,蛋白的二级结构以无规则卷曲为主。不同组织中的表达分析结果表明,BnEXO基因在不同组织中的表达量由高到低依次为花瓣、角果皮、花蕾、茎、根、叶,在花瓣中的表达量最高。此外,以拟南芥中8个EXO基因家族成员的蛋白序列为基础,鉴定到20个甘蓝型油菜EXO基因(BnaEXO),11个白菜EXO基因(BraEXO)和11个甘蓝EXO基因(BoEXO)。大多数基因家族成员编码蛋白质为稳定性蛋白,定位在细胞外,长度为271~411个氨基酸,等电点预测为5.76~9.60,分子质量为28.76~46.21 ku。系统发育分析将EXO基因分为EXOA、EXOB、EXOC、EXOD和EXOE共5个亚组,EXOB亚组中成员最少。基因结构分析表明,大多数成员只含有1个外显子,没有内含子,EXO基因家族成员序列具有高度的保守性。甘蓝型油菜中成员的启动子区域顺式元件分析结果表明,BnaEXO基因在植物的生长发育及逆境胁迫中发挥重要作用。

WRKY转录因子家族在调控非生物胁迫中具有重要的作用。为系统地分析烟草NtWRKY11基因的序列特征、表达模式,探究该基因在低温和干旱等非生物胁迫下的反应机制,以普通烟草cDNA为模板进行 PCR 扩增,克隆NtWRKY11基因的全长cDNA序列,利用生物信息学软件分析NtWRKY11蛋白的基本性质,构建植物表达载体研究其亚细胞定位,利用qRT-PCR技术检测烟草盛花期不同组织以及不同胁迫下NtWRKY11基因的表达情况。结果表明,烟草NtWRKY11基因cDNA全长999 bp,编码332个氨基酸,与苎麻BnWRKY11的相似性达54.23%。其启动子含有1个MBS、1个MYB和3个ARBE顺式作用元件,这3种元件可能共同发挥作用,使植物的抗旱性增强;还含有3个水杨酸响应的顺式作用元件TCA-element,能够提高植物的耐低温性。亚细胞定位结果表明,NtWRKY11蛋白定位在细胞核上。盛花期不同组织的表达分析表明,NtWRKY11在老叶中高表达,极显著高于根中的表达量,而花中的表达量极显著低于根中,茎和新叶中的表达量均与根中差异不显著。非生物胁迫下的表达分析表明,该基因在低温、干旱胁迫下的相对表达量极显著高于正常(CK),在高盐胁迫处理下的相对表达量与CK无显著差异,而在高温胁迫下的相对表达量极显著低于CK。综上所述,NtWRKY11在老叶中高表达,在干旱胁迫、低温胁迫下表达量增加,表明该基因作为正向转录因子调控了干旱和低温胁迫。

作为植物抵御多种逆境胁迫的重要调节因子,植物热激转录因子(Hsf)家族基因数目多,结构、特性和功能复杂多样。植物Hsf不仅通过直接转录调控热激蛋白和相关基因的表达,参与对多种逆境胁迫的响应和适应过程,还介导植物诸多生命活动过程。自20世纪80年代酵母Hsf被首先克隆以来,多个物种的Hsf家族被识别和研究,模式植物番茄和拟南芥Hsf研究比较早且相对深入,研究主要集中在HsfA族,B族研究较少,C族报道更少。随着全球气候变化,极端高温事件频发,已严重威胁小麦、玉米等粮食作物的产量和品质,深入研究作物耐热性机制从而挖掘功能基因、通过生物技术方法改良作物的耐热性,是抵抗高温逆境的关键。大田作物中Hsf家族数目大小不等,基因组复杂,研究起步晚。为此,植物生理与分子生物学研究室从2009年开始对作物Hsf家族基因进行研究,依据最新的基因组信息,确定了家族基因数目及核酸和蛋白质结构特性、明确了家族基因的时空表达特性及其对多种非生物逆境的响应规律。克隆获得多个基因并借助遗传转化和基因编辑技术创制转基因材料和突变体,对其耐热性以及抗逆性调控功能多层面进行了鉴定,并对下游调控机制进行了深入解析。研究不仅丰富了大田作物耐热性调控理论基础,也为作物耐热性研究和生物育种提供优异新种质。目前,关于Hsf的研究主要集中在功能鉴定和对下游基因的转录调控方面,其上游哪些组分通过何种方式介导Hsf参与耐热性调控方面的研究还缺乏证据,机制尚不清楚。基于本研究室多年来对小麦、玉米Hsf家族的研究结果,结合他人的相关研究报道,详述了近年来植物Hsf在抗逆性响应和适应过程中调控功能、机制及其主要研究进展,以期为深入阐明Hsf家族的作用及其调控网络提供理论依据,为耐热生物育种挖掘强效的基因资源和备选位点。

为了挖掘西瓜果皮硬度关键调控基因,选育耐裂高硬度果皮西瓜品种。以西瓜果皮硬度差异显著的高硬度材料901和低硬度材料BSH为亲本,构建F₂分离群体,采用极端性状混池重测序接合BSA(BSA-seq)方法进行定位,并结合转录组测序(RNA-seq)数据进行关联分析,挖掘果皮硬度关键调控基因。BSA-seq结果表明,SNPs和InDels关联区域交集位于10号染色体1 620 000-3 760 000 bp区间内共2.14 Mb的区段,包含150个候选基因,其中2个非同义突变基因和1个移码突变基因。将BSA-seq测序结果与RNA-seq测序结果进行联合分析发现,共有Cla97C10G187120、Cla97C10G187020、Cla97C10G187430、Cla97C10G187510、Cla97C10G187280和Cla97C10G186540 6个基因相关联,经生物信息学分析,确定Cla97C10G187120基因为西瓜果皮硬度候选基因。实时荧光定量(qRT-PCR)试验结果表明,转录组试验数据可靠,并且候选基因Cla97C10G187120在901中表达较BSH明显降低。本研究为进一步精细定位西瓜果皮硬度调控基因奠定了基础。

大白菜叶球的抱合方式是决定商品器官外观形状、口感和抗逆性的主要性状。为探究大白菜抱合方式形成的内在分子机理,以叠抱和舒心大白菜为试验材料,克隆得到转录因子BrPIF5基因的全长序列,并进行生物信息学分析,构建植物过表达载体以及利用农杆菌介导转化到烟草,获得阳性转化植株,通过qRT-PCR检测了BrPIF5基因在烟草中的表达水平。结果表明,BrPIF5基因编码的蛋白为亲水性蛋白,具有连续且完整的634 bp开放阅读框,蛋白内共含有210个氨基酸,该蛋白由较多α螺旋结构和无规则卷曲构成,其中存在1个AP2/ERF结构域。BrPIF5蛋白与其余9个基因家族成员共含有1个1号保守基序,且位置相较于其他基因家族成员存在差异,位于蛋白序列前端。系统进化树显示,BrPIF5基因与家族内的SoPIF15、BhPIF1、BoPIF4、AtPIF4和BrPIF4家族成员具有较近的进化关系。通过农杆菌介导的遗传转化方法获得过表达BrPIF5烟草株系,烟草阳性转化株表现出叶片向内卷曲,通过qRT-PCR检测发现,该基因在叠抱类型大白菜中表达量高于舒心大白菜,阳性烟草植株的基因表达量高于对照。进一步证明了BrPIF5基因控制大白菜叶片向内卷曲,从而促进叶球叠抱类型的形成。

为探究花青素糖基转移酶基因(UFGT)在甜荞花色苷生物合成中的作用,以甜荞贵红1号为材料,基于同源比对分析,筛选并克隆得到1条UFGT基因序列,命名为FeUFGT1。对FeUFGT1进行生物信息学分析,并构建过表达载体转入拟南芥花青素3-O-糖基转移酶突变体(atugt78d2)中分析其功能。结果表明,FeUFGT1开放阅读框为1 404 bp,编码467个氨基酸残基,推测其分子质量51.46 ku,理论等电点为4.97。FeUFGT1蛋白不存在信号肽和跨膜区,含有植物糖基转移酶家族典型结构域(GT-B型),并且在C末端具有植物UGT家族成员特有的PSPG-box。进化分析表明,FeUFGT1蛋白与罗汉果的3-O-葡萄糖基转移酶UGT74AC1亲缘关系最近。在白花品种丰甜1号和红花品种贵红1号2个品种盛花时期的花瓣中,红花中FeUFGT1的表达量约为白花中的3.7倍,差异显著。突变体恢复试验表明,FeUFGT1能够恢复拟南芥突变体atugt78d2缺乏花色苷积累的表型,具有催化花色苷生成的功能。

为了进一步挖掘小麦籽粒相关性状的主效QTL位点,探索籽粒性状之间的遗传关系,利用籽粒性状差异较大的小麦品种安农859和武农988构建的124份DH群体为研究材料,分别测定2 a 7个环境下的粒长、粒宽及千粒质量表型值,开展籽粒性状多元回归分析,并基于DH群体的55K芯片数据进行籽粒相关性状QTL检测。结果表明,多元回归分析中,粒宽对千粒质量的贡献最大。通过完备区间作图对籽粒性状进行QTL定位,除6D和7B染色体外,其他19条染色体上共检测到69个有关籽粒性状的QTL,包括24个千粒质量QTL、28个粒长QTL、17个粒宽QTL,单个QTL的表型解释率为6.87%~27.74%。其中,7A染色体上粒长相关的Qgl.ahau-7A.1在7个环境及BLUP下均被检测到,表型解释率为9.48%~22.26%,加性效应为0.11~0.21 mm,物理区间4.91 Mb(AX-110430243~AX-110442528),可能为新的主效QTL。因此,Qgl.ahau-7A.1位点可作为后续精细定位和分子标记辅助育种重点关注的区域。

旨在探讨羧基酯脂肪酶基因(CEL)的单核苷酸多态性与湖羊眼肌面积的相关性。选取1 049只具有准确表型记录且健康的湖羊,屠宰后测定其眼肌面积,采集血液提取基因组DNA,通过PCR和KASPar SNP分型技术对CEL基因进行目的片段扩增和基因分型,并与湖羊眼肌面积进行关联分析,采用RT-qPCR检测CEL基因在湖羊10种组织中的表达情况。结果显示,湖羊CEL基因在不同组织中均有表达,且在十二指肠中表达量最高;该基因存在一个g.4039718 C>T的同义突变,呈中等多态。性状关联分析表明,该多态位点与湖羊的眼肌面积显著关联,TT型个体的眼肌面积显著高于CC型个体。描述性统计结果显示,眼肌面积的变异系数为12.29%,具有较高的选择潜力。相关性分析表明,眼肌面积与体质量、体高、体长、胸围、屠宰率、胴体质量和宰前活质量等生长性状和屠宰性状呈正相关。结果表明,g.4039718 C>T多态位点可作为候选分子标记用于湖羊眼肌面积性状的遗传改良。

探究不同农作模式对玉米生长发育、光合作用、叶片结构及产量的影响,为优化河西绿洲灌区耕作栽培措施和创建玉米高效种植模式提供理论依据。试验设置免耕(NT)与传统翻耕(CT)2种耕作方式,小麦玉米间作(W/M)、麦后插播冬油菜玉米轮作(W-G→M)、小麦玉米轮作(W-M)3种种植模式,共6个处理。结果表明,与CT相比,NT玉米株高、茎粗和叶面积分别增加6.83%,4.10%,3.97%,间作玉米干物质量高于轮作但差异不显著;叶片色素随生育期呈先增后减的趋势,表现为NT叶绿素a、b与类胡萝卜素较CT分别高11.93%,22.41%,13.43%,且差异显著;NT叶片净光合速率(Pn)与胞间CO₂浓度(Ci)较CT分别高9.17%,3.81%,CT处理气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)较NT分别高9.95%,1.48%;NT玉米叶片结构较优,叶肉细胞多且排列有序,维管束清晰可见,花环结构较大,栅栏组织与海绵组织丰富,NT叶片较CT厚2.51%,且差异显著;NT玉米较CT增产8.02%,间作产量收益大于轮作(LER>1)。研究发现,免耕玉米生长发育、叶片结构及产量均优于传统耕作,间作比轮作更有利于增产,故可将免耕小麦间作玉米作为该区主要的农作模式进行推广。

萌发调控是促进甘蓝型油菜快速出苗、齐苗的重要基础,为探索外源蔗糖对甘蓝型油菜种子萌发与幼苗发育的影响,选用早熟油菜品种湘油420进行了不同条件下萌发试验,检测了水分、脱落酸、内源糖及关键基因的表达变化。结果表明: 外源蔗糖延缓湘油420种子萌发启动过程,提高萌发整齐度,在子叶展开后促进子叶转绿、真叶形成,抑制主根过度伸长同时促进侧根发育。外源蔗糖对湘油420种子萌发过程中水分吸收表现先抑制后促进,播种后3 h内抑制水分吸收,并在播种后6 h内解除吸水抑制;萌发过程中种子内ABA含量持续降低,外源蔗糖促进播种后3 h内ABA含量的下降;播种后15~18 h内可溶性总糖含量迅速降低,还原性糖含量在萌发初期随萌发进程增加,外源蔗糖对可溶性总糖含量变化无明显影响,但抑制播种后9 h还原糖的增加、促进播种15 h后还原糖含量增加;萌发过程中2个蔗糖磷酸合酶(BnaSPS)基因BnaC09g37470D和BnaA10g15120D相对表达量在胚根萌出阶段显著降低、子叶转绿后表达回升,外源蔗糖抑制胚根萌出前2个BnaSPS基因表达,在子叶转绿后显著诱导其中BnaC09g37470D基因表达。综上,研究初步揭示了外源蔗糖通过渗透性作用调节吸涨起始阶段水分吸收,通过糖代谢调节萌发阶段种子内源糖利用和幼苗发育初期糖类转化而延缓甘蓝型油菜种子萌发启动、促进吸涨后种子萌发进程而提高种子萌发整齐度、促进幼苗发育的多重作用。

通过筛选甘蓝型油菜绿叶和紫叶突变体叶片中差异表达基因和差异代谢物,为解析花青素合成机理奠定理论基础。对苗期叶片呈紫色的甘蓝型油菜(PL)和叶片呈绿色的甘蓝型油菜ZS11(GL)幼苗表型观察发现,PL在长出2片真叶(3周)时紫色斑驳分布,随着发育紫色逐渐加深,抽薹期后紫色逐渐变浅最终消失(>16周),GL叶片则全时期呈绿色;转录组KEGG分析在第6,13,16周找到2 523个共差异表达基因,上述差异表达基因在花青素合成途径显著富集。与花青素合成相关的24个基因显著差异表达,包括3个MYBL2、1个C4H、1个F3H、2个F3'H、2个TT8、3个DFR、4个ANS、5个UGT、3个TT19,上述基因在第6,13周PL叶片中表达量均高于GL。选取8个差异表达基因进行qRT-PCR验证,结果与转录组分析数据趋势一致。花青素靶向代谢组共检测到50种花青素,其中29种积累差异显著;PL相对于GL有16种花青素积累上调,13种花青素积累下调。PL叶片中多种矢车菊素积累量显著增加,而矮牵牛素积累量显著下降,花青素合成途径中差异表达基因和差异代谢物的表达量均达到显著水平。TT8及其靶基因(DFR、ANS、UGT、TT19)在发育早期(6~13周)的上调促进了PL中以矢车菊素为主的花青素的积累以及矮牵牛素为主的花青素的减少,导致叶片叶色出现差异。而发育后期(13~16周),这些花青素合成基因的下调和花青素的降解可能导致花青素积累的减少,使PL由紫叶转变为绿叶。

大豆荚皮的颜色是重要的驯化性状和表型特征,与炸荚习性和躲避捕食关系紧密。大豆荚皮颜色主要由2对等位基因控制,其中棕色荚皮L2基因尚未被鉴定。为了在大豆基因组上对该基因进行鉴定,为大豆棕色荚皮相关基因功能解析和育种应用提供一定的理论基础。以栽培大豆中龙优203(黄色荚皮)和野生大豆FF1235(黑色荚皮)为亲本构建F₂分离群体进行遗传分析。利用F₂群体棕色豆荚和黄色豆荚单株构建混池进行BSA-seq定位分析,并在此基础上进行重组交换单株分析。结果表明,大豆棕色荚皮性状为1对等位基因控制的质量性状。棕色荚皮L2基因关联区域位于3号染色体0~0.75 Mb的区段。进一步开发InDel分子标记进行精细定位,获得具有多态性的InDel引物7对。最终将棕色荚皮位点定位于3号染色体上的Indel-L2-3 ~Indel-L2-6,物理距离为344 kb。定位区间内共有候选基因32个,其中Glyma.03G005700基因注释为异丙基苹果酸聚合酶,与已发现的黑色荚皮基因L1(Glyma.19G120400)高度同源,其功能为将4-羟基丙酮酸转化为红果酸和番石榴酸,可能是调控大豆棕色荚皮形成的关键基因。

为探讨西瓜钙依赖蛋白激酶(CDPK)在嫁接以及非生物胁迫环境下的功能,利用RT-PCR技术从西瓜嫁接苗中克隆了ClCDPK(Cla97C01G019720)基因,对其进行了生物信息学分析。进一步根据ClCDPK序列设计带有Kpn Ⅰ和Sal Ⅰ酶切位点的特异引物,进行扩增,双酶切后与pCAMBIA1300连接,成功构建目标基因的表达载体pCAMBIA1300-35S-ClCDPK。利用 RT-qPCR 技术,测定ClCDPK在自根苗(ZG)与嫁接苗(JJ)分别遭受盐、干旱胁迫后的基因表达量。结果表明,ClCDPK基因ORF为1 647 bp,编码548个氨基酸。其蛋白存在STKc_CAMK和FRQ1功能结构域,为亲水性蛋白,亚细胞定位预测该蛋白位于细胞核,对ClCDPK与其他6种植物的CDPK进行进化树分析发现,其与葫芦科甜瓜、南瓜的CDPK亲缘关系较近,蛋白序列同源比对超过92.64%,具有较高的同源性。RT-qPCR表达结果显示,ClCDPK在嫁接苗表达量显著高于自根苗,随着胁迫时间的持续,嫁接苗和自根苗的ClCDPK表达量先升后降,并且同一胁迫处理下,嫁接苗的ClCDPK表达量高于自根苗。试验表明,ClCDPK正响应盐和干旱胁迫,并且嫁接苗抵御胁迫的能力高于自根苗。推测ClCDPK是西瓜响应嫁接的关键因子之一,从而提高了西瓜嫁接苗的抗盐抗旱能力。

为了研究玉米茎秆性状与茎秆弹性和耐密性形成的相关性,进一步揭示植株抗倒伏机理,选用6个抗倒性不同的玉米品种为材料,设置了6.0万,7.5万,9.0万株/hm² 共3个种植密度,以田间茎秆拉倒角度为弹性评价指标,与植株和基部节间的形态特征,节间的解剖结构、物质积累量和力学特征进行相关性分析。结果表明,玉米株高、穗位高、基部节间长、粗、表皮厚度、硬皮组织厚度、维管束总数、小维管束鞘面积、单位长度鲜质量、干质量和各组分含量、穿刺和压折强度对茎秆拉倒角度有显著或极显著的影响,其中节间粗(r=0.521^**)和单位长度干质量(r=0.562^**)的影响最大。种植密度越大,节间粗、硬皮组织厚度、维管束总数、单位长度鲜质量、干质量、各组分含量、穿刺和压折强度越小或越少,茎秆的弹性越差,抗倒性越弱。不同品种间的茎秆性状存在显著差异,粒收1、创玉107、京农科728和MC278与弹性相关的性状优于其他品种,且随着密度的增大变幅较小,故茎秆弹性和耐密性较强。节间粗和单位长度干质量等性状对拉倒角度即有显著影响,增密后这些性状的变幅决定了茎秆的耐密性。

为探明间作、轮作对连作花生生长、产量及品质的影响,为花生高产栽培提供理论依据,于2022—2023年在河南科技大学试验农场,分别在连作2 a花生和连作11 a花生的基础上,以继续连作花生为对照(分别记为CCP1、CCP2),研究甘薯-花生轮作体系(PSP)和玉米-花生间作、轮作体系(PMP)对花生光合特性、根系特点、干物质积累与分配和产量的影响。结果表明,在花生的结荚期(PSS)和饱果成熟期(PMS),PSP中轮作花生(SRP)较CCP1分别显著提高叶面积指数(LAI)35.08%~53.68%和24.32%~33.52%;PSS和荚果膨大期(PBS),SPAD值增幅为11.93%~18.55%和5.95%~9.63%。PMP中轮作花生(MRP)较CCP2,LAI在PSS和PMS分别提高了46.81%~57.96%和27.00%~61.78%;MRP和间作花生(MIP)较CCP2,SPAD值在PSS、PBS分别提高了3.32%~3.69%,7.50%~8.64%和5.47%~18.37%,15.73%~31.11%。在PSS和PBS,SRP与CCP1相比,净光合速率增幅分别达23.68%~41.31%和26.52%~32.55%,MRP与CCP2相比分别提高了12.77%~17.81%和16.88%~62.07%,均显著增加根长与根尖数,促进PMS花生单株干物质积累及向荚果的分配,产量分别提高了31.42%~47.36%和54.12%~75.09%;MIP与CCP2相比,受玉米遮阴影响,降低花生的LAI、净光合速率、根长、根尖数,并降低了干物质积累量及产量。同时,轮作后提高了花生果仁的油酸含量和油亚比,其中SRP较CCP1的增幅分别为1.63~1.65百分点和6.59%~10.52%,MRP较CCP2的增幅分别为1.95~2.82百分点和9.75%~14.16%。综上,甘薯-花生轮作和玉米-花生轮作较连作花生均能提高花生产量,原因在于其能促进花生根系生长,延缓叶片衰老,提高光合速率,尤其是生育后期的光合速率,从而促进干物质的积累及向荚果的分配,此外还能在一定程度上改善花生品质。

类钙调素蛋白(CMLs)是植物中的Ca²⁺感受器之一,参与植物的生长发育和适应环境变化的过程。为了解大蒜CML的序列特征及其对渗透胁迫的响应,从大蒜品种苍山四六瓣中克隆得到AsCML15和AsCML42基因,并对其在干旱以及盐胁迫条件下的表达模式进行了分析。结果表明,AsCML15和AsCML42基因开放阅读框长度分别为498,543 bp,编码165,180个氨基酸残基。AsCML15和AsCML42分别含有4,3个EF-hand结构域。AsCML42与拟南芥AtCML42和AtCML43在进化关系上更为接近,而AsCML15与拟南芥AtCML15、AtCML16亲缘关系较近。荧光定量PCR结果表明,AsCML15和AsCML42在鳞茎、叶片、根都有表达,且均能被200 mmol/L NaCl和15% PEG6000所诱导。AsCML15和AsCML42基因可能参与了大蒜抵御盐胁迫和干旱胁迫的过程,可进一步鉴定其生物学功能。

探究化肥减量配施有机肥对植烟土壤理化性质和微生物群落结构的影响,为烟草生产上肥料减量和有机肥的合理施用提供理论参考。以常规施肥不配施有机肥为对照(CK),采用Illumina高通量测序技术,结合生物信息学,分析化肥减量10%(T1)、化肥减量10%+芝麻饼肥(T2)、化肥减量10%+腐殖酸肥(T3)、化肥减量10%+芝麻饼肥+腐殖酸肥(T4)等不同处理下土壤理化性质和微生物群落结构的变化特征。结果表明,与CK相比,T1处理的植烟土壤养分含量和土壤酶活性均下降、土壤物理特性略有改善,配施有机肥使土壤养分和物理特性得到进一步改善,容重降低、含水率和孔隙度增加,T2和T4处理的有效磷、速效钾含量显著高于CK和T1处理,所有配施有机肥处理的土壤酶活性均显著增加。配施有机肥增加了植烟土壤中的细菌和真菌门类,其中优势细菌门类均为变形菌门和放线菌门,其次是厚壁菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、酸杆菌门,优势真菌门类为子囊菌门、子囊菌门盘菌亚门、被孢霉门、绿藻门、纤毛虫门、担子菌门。Alpha多样性指数表明,化肥减量降低了微生物群落的丰富度,但配施有机肥处理增加了细菌和真菌群落多样性指数,其中细菌群落丰富度提高更明显。RDA分析表明,影响土壤微生物群落结构与多样性的重要土壤理化因子包括有机质、速效钾、碱解氮、有效磷和土壤物理特性等,相对而言土壤理化因子对细菌群落结构的影响更大。综上,化肥减量配施有机肥对土壤养分、物理特性、土壤酶活性及微生物群结构有显著改善效果,尤其以同时配施芝麻饼肥和腐殖酸肥处理的效果更佳。

为了探究评估SpCas9-NG在玉米基因组编辑中的应用潜力,以叶绿素合成关键基因ZmSCD作为编辑对象,该基因缺失会使苗出现白化现象,以此直观评估编辑效率。依据SpCas9和SpCas9-NG分别识别的5'-NGG-3'和5'-NG-3' PAM序列的规则,在ZmSCD的第2和第3外显子上设计了靶点后,成功将靶点序列构建至SpCas9及SpCas9-NG敲除载体上,再利用农杆菌介导的遗传转化方法将敲除载体导入玉米自交系KN5585中,将愈伤组织培养至分化出叶片组织时,统计白化苗率,以此得出不同编辑器的编辑效率,并对白化苗提取基因组后进行测序。通过3轮遗传转化SpCas9分别获得76,125,28个愈伤组织,SpCas9-NG获得100,69,30个愈伤组织。结果显示,SpCas9的3轮遗传转化的基因编辑效率分别为14.47%,13.60%,10.71%,SpCas9-NG编辑效率分别为12.00%,10.14%,13.33%;对其白化苗测序结果显示,均在靶点附近获得重叠峰。结果表明,SpCas9-NG在玉米中的编辑效率与传统SpCas9相似,显示出同样的基因编辑能力;相比之下,SpCas9-NG具备更宽泛的PAM序列适应性,这意味着它的靶点设计能力更为灵活,允许在玉米基因组中实现更加精准和多样化的编辑。

探究马铃薯基因的表达模式,为后续研究基因对马铃薯病害的抗性影响提供理论依据。以马铃薯为试验材料,克隆获得3个马铃薯内源小G蛋白基因StRac5、StRac7、StRac13,并对其进行生物信息学分析和表达模式分析。结果表明,StRac5、StRac7、StRac13与拟南芥和水稻中的小G蛋白含有相似的保守序列,均属于ROP蛋白。StRac5和StRac13的蛋白结构域与拟南芥AtRop1、AtRop3、AtRop5、AtRop6及水稻OsRac5、OsRac6、OsRac7相同,StRac7与拟南芥AtRop9的蛋白结构域相同。系统进化树分析表明,StRac7属于第Ⅱ类,与拟南芥AtRop9遗传距离最近;StRac13属于第Ⅲ类,与拟南芥AtRop7遗传距离最近;StRac5属于第Ⅳ类,与水稻OsRac5和OsRac6遗传距离最近。在马铃薯不同组织中,StRac5、StRac7、StRac13基因的相对表达量均为叶>根>茎;与其在茎中表达量比较,StRac5、StRac7和StRac13在叶中的表达量分别增加了1 222.4%,2 531.3%,468.2%;接种晚疫菌后,StRac5、StRac7和StRac13基因的相对表达量均出现先升高后降低的趋势,StRac5和StRac13基因的相对表达量在接菌24 h后较0 h分别上调了62.2%,40.4%,StRac7基因的相对表达量在接菌72 h后较0 h上调了827.8%;经过ABA、SA、GA和6-BA处理后,StRac5、StRac7、StRac13基因的相对表达量呈现下调的趋势;JA和IAA处理后,StRac5、StRac7、StRac13基因的相对表达量呈现上调的趋势。因此,StRac5、StRac7和StRac13基因能够响应马铃薯晚疫病的侵染,在不同组织和不同激素处理下表达模式也存在一定差异。

为了确定张家口及银川番茄产区是否发生番茄褐色皱纹果病毒病(ToBRFV),探究番茄ToBRFV的遗传信息和演化,为番茄褐色皱纹果病毒的诊断和防治及番茄抗病毒病基因工程提供重要的科学依据,采用张家口和银川两地区疑似病果进行分子检测,并利用相关分子生物学软件对该病毒基因进行序列分析及全基因组的系统进化分析。结果表明,张家口及银川果实病毒分离物与GenBank中大部分ToBRFV分离物的基因组结构相似性在99%以上,确定两地区番茄果实病毒为番茄褐色皱纹果病毒。ToBRFV分离物的地域性很强,中国不同地区的ToBRFV病毒,与来自欧洲和亚洲的多个国家地区都有关联,张家口分离物与中国分离物(MT018320.1)亲缘关系最近,银川分离物与秘鲁分离物聚类到一起,说明银川分离物可能来自南美洲。张家口分离物与中国分离物(MT018320.1)的4个ORF氨基酸相似性最高,而银川分离物与张家口分离物相似性较低。另外,研究结果首次发现,银川分离物CP蛋白的第444位碱基由A突变成G,从而导致CP蛋白的氨基酸第131位由V(缬氨酸)突变为A(丙氨酸),CP蛋白发生了有义突变。综上所述,张家口及银川番茄产区发生了番茄褐色皱纹果病毒病,且两地区的病毒来自不同的地方。

光周期是影响植物抽薹开花最重要的环境因子之一,光周期信号通过植物的光敏色素蛋白调控植物的抽薹开花,其中PHYB介导的信号网络对植物抽薹开花有重要的抑制作用。前期研究发现,大白菜耐抽薹材料06-247与易抽薹材料He102的PHYB基因启动子存在大片段插入/缺失差异,为了进一步研究启动子突变对PHYB及其下游途径关键基因的影响,以耐抽臺材料06-247与极易抽臺材料He102为试验材料,采用生物信息法分析了大白菜基因组中光敏色素基因的冗余特点,发现大白菜基因组包含6个光敏色素基因,其中PHYA有2个拷贝,PHYB、PHYC、PHYD和PHYE都仅有1个拷贝。进一步通过氨基酸序列比对筛选出了PHYB的特异序列、设计了抗原决定簇并制备了抗大白菜PHYB的特异抗体,采用荧光定量RT-PCR技术和Western Blot技术研究了06-247与He102中PHYB的相对含量,同时比较了PHYB下游光周期通路关键调控基因CCA1、FLC、CO和FT的动态变化。结果表明:启动子突变造成PHYB在06-247中表达水平显著升高并进而造成PHYB蛋白水平显著升高,同时下游调控基因CCA1、FLC、CO和FT均在06-247中高水平表达,这对06-247的耐抽薹特性有重要影响。

为促进甘蓝型油菜抗倒伏品种的培育,挖掘甘蓝型油菜茎秆抗倒伏的基因资源,以4份抗倒伏和3份易倒伏种质为材料,取其盛花期下部茎秆测定纤维素、半纤维素、总果胶、原果胶和木质素等5种组分的含量,并对YLS0084(抗倒伏)和YLS1691(易倒伏)的下部茎秆进行转录组测序分析。结果发现,抗倒材料的纤维素和总果胶平均含量极显著高于易倒伏材料;转录组分析共挖掘到7 397个表达量上调和9 438个表达量下调的差异表达基因,这些差异表达基因富集在碳水化合物代谢、翻译、氨基酸代谢和信号转导等通路;通过qRT-PCR验证了9个与油菜抗倒伏相关的基因(BnaA01G0071800ZS、BnaA01G0175700ZS、BnaA01G0205800ZS、BnaA03G0404800ZS、BnaA03G0517200ZS、BnaA05G0431400ZS、BnaA07G0056300ZS、BnaA09G0031300ZS和BnaC05G0128400ZS)在YLS0084中显著上调表达。研究结果证明了甘蓝型油菜茎秆中纤维素和总果胶的含量对抗倒伏起积极作用,并为甘蓝型油菜抗倒伏提供了一定的重要基因资源。

玉米花丝颜色是玉米特异性和一致性判定的重要农艺性状。为解析玉米花丝花青苷显色性状的遗传机制,以绿色花丝自交系WL134和紫色花丝自交系D7杂交构建的213份DH系群体为研究材料,在2022年和2023年2 a环境下分别进行QTL定位分析。结果表明,花丝花青苷显色性状在不同家系、不同年份之间均存在显著差异,且广义遗传力为0.864。2 a的花丝颜色数据共检测到9个QTLs,分布于玉米的第2,3,5,6,8,9号染色体上,单个QTL的表型贡献率在4.83%~9.26%。在第5染色体上定位到一个稳定的在2 a数据中可重复检测到的位点qSC5,位于19.15~19.80 Mb,2022年检测的LOD值为4.65,贡献率7.22%,2023年检测的LOD值为5.76,贡献率7.17%,为主效QTL位点。与前人的研究比对发现,该位点为调控花丝花青苷显色的新位点。基于qSC5两侧的SNP标记,DH群体中极端紫色花丝家系中90.91%的基因型为CCCC,而绿色花丝家系中该基因型仅占44.00%。该标记与玉米花丝颜色显著相关,可能与调控花丝花青苷显色性状的关键基因连锁。

MADS-box转录因子广泛存在于植物中,在生长发育和次生代谢过程中发挥重要作用。为探究MADS-box转录因子家族在辣椒素不同积累时期的表达情况。利用辣椒素不同积累时期转录组数据,鉴定辣椒MADS-box转录因子家族成员,并进行亚细胞定位、保守基序、系统进化树和染色体定位分析,对其功能进行初步分析。结果表明,在辣椒转录组数据中共鉴定出95个MADS-box转录因子;含有105~395个氨基酸;分子质量为11.55~44.46 ku;理论等电点为5.16~10.01;主要在细胞核表达,均含有MADS 保守结构域,系统发育分析表明,MADS蛋白可分为8个亚家族。有73条CaMADS家族成员定位到12条染色体上。差异表达的MADS-box基因有26个,其中6个基因在C1 vs C2时期上调,在C2 vs C3时期下调。基于KEGG富集和蛋白互作预测到CaMADS13可能参与辣椒中木质素的合成。CaMADS24可能参与辣椒素和木质素合成前体香豆酰辅酶A的合成。利用生物信息学分析,鉴定了辣椒MADS-box家族转录因子,为深入研究辣椒素次生代谢中的分子调控机制提供理论基础。

为研究不同冬播期下强冬性/春性甘蓝型油菜萌动种子和花期不遇的问题,以甘肃农业大学提供的2个强冬性甘蓝型油菜和2个春性甘蓝型油菜为材料,于2022年10月至2023年8月在甘肃农业大学试验田进行试验。于2022年10月11日进行冬性油菜秋播,于2022年12月10日开始每隔20 d进行冬性/春性油菜冬播,于2023年2月8日结束冬播。记录开花期,对各冬播播期下冬性/春性油菜萌动种子每隔20 d进行取样,测定其生理生化并对其春化基因(FLC、VRN2、FRI、FT)的表达特性进行分析。结果显示,冬播时冬性/春性甘蓝型油菜花期相差22~34 d;秋播(10月上旬)冬性油菜与春播(3月上旬)春性油菜花期相差4~7 d;秋播(10月11日)冬性油菜与冬播(12月10日、12月30日、1月19日、2月8日)的春性油菜开花时间接近,且花期重叠时间长达15~20 d。随着播期的推迟,冬播油菜萌动种子中FLC、FRI、FT基因相对表达量下调;VRN2基因相对表达量在春化前期下调,春化后期上调。萌动种子中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,可溶性蛋白(SP)、赤霉素(GA3)、水杨酸(SA)含量在春化前期上升,春化后期下降;随着春化时间增加,油菜萌动种子丙二醛(MDA)、脱落酸(ABA)含量呈上升趋势。

为探究不同灌溉方式与氮肥运筹对双季晚稻生长发育、产量形成与氮肥利用率的影响,于2022-2023年,在湖南益阳市赫山区,以Y两优911为试材,设2种灌溉方式(W1.淹水灌溉;W2.湿润灌溉)和3种氮肥运筹(N1:基肥∶蘖肥∶穗肥=5∶3∶2;N2:基肥∶蘖肥∶穗肥=3∶4∶3,N3:基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥=3∶4∶2∶1),不施氮肥为对照(CK1.淹水灌溉;CK2.湿润灌溉),测定各处理组合下水稻的叶面积指数、叶片SPAD值、干物质积累量、产量形成及氮素利用率。结果表明,与W1相比,W2处理下水稻LAI在生育前期LAI较低,生长中后期W2处理LAI整体表现较高;SPAD值以W1处理较高,但生育后期SPAD值差异不显著;在相同的灌溉条件下,与N1相比,N2、N3处理能够延缓水稻生育后期LAI与SPAD值的下降;W2处理能显著提高水稻干物质积累量,较W1处理增加6.61%~16.37%,氮肥运筹下生育前中期干物质量以N1较高,生育后期干物质量以N1、N3较高;W2模式比W1模式增产7.59%~10.47%;2种灌溉模式下均以N3处理产量表现最佳,W2N3处理要比其他处理增产3.24%~14.53%,W2N3处理虽然有效穗数较低,但穗粒数、结实率、千粒质量有所提高,从而使产量提高;2 a间,氮素总积累量、氮肥吸收利用率以W2N2与W2N3较高,氮肥农学利用率、氮肥偏生产力与氮素收获指数均为W2N3较高,氮肥生理利用率以W1N3处理较高。综上,灌溉方式和氮肥运筹显著影响水稻产量和氮素吸收利用,以W2(湿润灌溉)耦合N3(基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥=3∶4∶2∶1)的氮肥运筹方式更有利于水稻干物质的积累、产量的提高和氮肥的高效利用,既能满足高产,也能起到节水的作用,为最佳水肥耦合方式。

为了筛选适宜宁夏引黄灌区设施西瓜适宜的水氮组合,试验设计不同水氮处理,研究水氮互作对西瓜叶片SPAD值、果实品质、产量和氮素吸收及利用等影响。结果表明,W1N4、W2N3、W2N4、W3N3、W3N4处理的SPAD值较高,施氮量为N2、N3时品质较佳,W3N4处理产量最高,为76 565.36 kg/hm²,较其他处理显著增加8.34%~37.57%;相比较其他灌水水平,灌水量为W1时,设施西瓜灌溉水分利用效率较高,其中,W1N3、W1N4处理灌溉水分利用效率较高,分别达到43.91,45.32 kg/m³,较其他处理显著增加14.00%~56.40%;W3N4处理果实氮积累量和总氮积累量显著最高,较其他处理分别增加22.75%~192.36%,17.00%~123.39%;W3N2处理氮肥偏生产力与氮肥利用率显著最高,氮肥偏生产力较其他处理显著增加11.00%~343.68%,氮肥当季利用率比其他处理提高了3.34~10.02百分点。相关性分析表明,SPAD值、中心可溶性固形物含量、Vc、产量、灌溉水分利用效率、氮积累量相互间均呈显著正相关,与氮肥偏生产力、氮肥利用率之间均呈显著负相关;边缘可溶性固形物含量与植株氮积累量呈正相关,与氮肥偏生产力、氮肥利用率呈负相关。总之,施氮量为N2(80 kg/hm²)、N3(160 kg/hm²)时设施西瓜品质较好,灌水量W3(2 200 m³/hm²)与施氮量N4(240 kg/hm²)组合的增产效果最佳,高灌水量与高施氮量互作有利于西瓜吸收氮素,而低施氮量与高灌水量互作有利于氮肥的利用。

为进一步探究高粱籽粒和茎秆产量的遗传规律,运用粒用高粱忻粱52和苏丹草TS 185作为亲本进行杂交并得到F₂及F_2∶3群体,利用115对多态性引物对430份F₂群体使用区间作图法构建遗传连锁图谱,以LOD值等于3作为阈值。结果表明,分蘖数、叶片数、茎粗、穗长、株高、茎秆鲜质量、整株鲜质量、着壳率、穗质量、千粒质量、单穗粒质量、单穗粒数12个农艺性状共检测到86个QTL。在1号染色体sam17164-sam15397区间定位到茎秆鲜质量的QTL;在2号染色体Xcup64-Xcup26区间定位到分蘖数的QTL,Xtxp019-sam01138区间定位到叶片的QTL,Xcup26-Xtxp080区间定位到茎秆鲜质量的QTL;在3号染色体sam44791-sam33751区间定位到穗长的QTL;在7号染色体sam39622-sam43980区间定位到着壳率的QTL;在8号染色体sam10491-sam17740区间定位到整株鲜质量的QTL;在10号染色体sam710901b-sam59778区间定位到分蘖数的QTL,以上这些都是新检测到的位点。

在植物中,磷脂酰肌醇 4,5-二磷PIP5K基因家族中的PIP5K2基因在调控植物生长中起到了关键作用,为探明PIP5K2基因在蓖麻中的作用,以蓖麻PIP5K2基因为研究对象,对该基因进行基因克隆、生物信息学及表达分析。结果表明,以蓖麻cDNA为模板,通过PCR获得了长度为2 136 bp 的基因片段;通过对该基因编码的蛋白序列进行生物信息学分析,确定该PIP5K2基因编码的蛋白氨基酸的个数为 672,pI 值为 6.74,其分子质量为 76.47 ku,平均亲水性系数为-0.636,是一种亲水蛋白质,其二级结构包括α螺旋、β转角、延伸链、无规卷曲;由预测结果可知,PIP5K2蛋白的三级结构与二级结构是一致的且与麻风树同源性很高。PIP5K2 基因在单雌、标雌和两性系3种花序类型的五叶期时的相对表达量都普遍高,在主茎穗开花期相对表达量都普遍偏低;在标雌花序五叶期时有最高相对表达量,在两性花序的主茎穗开花期有最低相对表达量,最高相对表达量是最低相对表达量的 80 倍左右;在3种花序类型之间,PIP5K2基因在四叶期的相对表达量相似,但相较于单个花序类型植株的不同生长时期,PIP5K2基因在四叶期时的表达量要明显高于开花期。根据该结果推测,PIP5K2基因可能调控蓖麻植株中期的生长,与植株的矮化存在一定的相关性。

捕光叶绿素a/b结合蛋白在植物光合进程及非生物胁迫响应中发挥着重要的作用。为了研究陆地棉GhLhcb2A1基因特征、表达特性以及在低温和干旱响应中的功能,以冀棉262叶片cDNA为模板进行PCR扩增,获得了GhLhcb2A1基因的CDS全长,通过生物信息学分析了基因及其编码蛋白的基本特征,利用qRT-PCR技术检测了基因的组织表达特性以及低温和干旱响应表达模式,采用病毒诱导的基因沉默技术验证了GhLhcb2A1基因在低温和干旱响应中的功能。研究结果表明,GhLhcb2A1基因CDS全长为798 bp,编码265个氨基酸。GhLhcb2A1在叶片中高表达,在低温和干旱处理的叶片和根中显著上调表达,并在低温和干旱处理3 h的叶片中达到最大值,分别是对照叶片中的17.42,30.03倍,在低温处理6 h和干旱处理12 h的根中达到最大值,分别是对照根中的11.65,65.04倍。亚细胞定位结果表明,GhLhcb2A1蛋白在细胞叶绿体中表达。GhLhcb2A1基因沉默植株与对照植株相比,低温和干旱处理造成的植株失水干枯等表型更严重,叶片积累的丙二醛含量显著升高,脯氨酸含量和超氧化物歧化酶活性则显著降低,说明GhLhcb2A1基因沉默植株对低温和干旱胁迫的抵抗力降低。以上研究表明,GhLhcb2A1基因在低温和干旱响应中发挥正调控的作用。

为克隆锦绣黄桃漆酶基因PpLAC7序列,分析PpLAC7基因序列信息及其在果肉褐变中的作用。以锦绣黄桃为试材,采用同源克隆方法从锦绣黄桃中获得漆酶基因PpLAC7的cDNA序列。采用生物信息学软件对PpLAC7基因的启动子元件、蛋白质理化性质、蛋白质二级、三级结构、系统发育进化树和同源氨基酸序列比对进行分析。此外还对PpLAC7基因进行亚细胞定位以及在果肉褐变过程中的表达规律进行了分析。生物信息学分析表明,PpLAC7的启动子区域含有光响应元件、茉莉酸响应元件、干旱响应元件、种子特异性调控等元件。PpLAC7基因全长为1 692 bp,其蛋白质共编码563个氨基酸,分子质量为61.867 ku,总原子数为8 621个,亲水系数为-0.028,理论等电点为5.95,不稳定指数为 36.48,脂溶性指数为 87.26。PpLAC7蛋白的α-螺旋、延长链、β-转角、无规则卷曲分别 占 氨 基 酸 总 数 的 14.74%,28.77%,6.22%,50.27%。进化树结果显示,PpLAC7基因与苹果MdLAC7基因具有较高的同源性,PpLAC7基因的氨基酸序列同样含有3个典型的铜离子结构域。亚细胞定位结果表明,PpLAC7定位于内质网。PpLAC7基因在锦绣黄桃果肉褐变过程中呈大量上调表达。结合锦绣黄桃果肉褐变指数与PpLAC7表达量的关系,推测PpLAC7可能在锦绣黄桃果肉褐变过程中起重要的作用。

小麦分蘖相关性状是小麦株型的重要特征,是决定植株结构并影响籽粒产量的重要因素。为了解小麦在不同水分条件下分蘖相关性状的遗传及其抗旱作用,并挖掘分蘖相关性状的位点,以240份小麦品种(系)为研究对象,通过对正常灌溉(NI)和干旱胁迫(DS)2种处理条件下的分蘖角度、有效分蘖数和单位面积产量的表型鉴定及抗旱性综合评价,结合90K基因芯片,进行相关性状的全基因组关联分析(GWAS),以期发现分蘖相关性状遗传位点并筛选优异种质材料。分蘖角度、有效分蘖数及单位面积产量在2种水分处理下表现出显著差异,变异系数为0.07~0.33。依据D值进行综合抗旱性评价,结果表明,中优206抗旱性表现最好。共检测到54个与分蘖角度等性状显著相关的稳定遗传位点,分布于除3D、4D和5D以外染色体上;在2种处理下共同检测到相同稳定位点有3个,分别在2B、4B和6B染色体上;另外,在不同性状中共同检测到4个“一因多效”位点,分别在2B、2D和5B染色体上。同时,对2B染色体分蘖角度显著相关的Ra_c491_902(R²=5.45%~17.91%)进行单倍型分析表明,存在TA-Hap1、TA-Hap2和TA-Hap3 3个单倍型,其中含有TA-Hap1单倍型品种(系)主要来源于黄淮冬麦区。对不同处理下检测到的稳定遗传位点进行候选基因筛选,共筛选出5个与分蘖角度相关的候选基因。对在Ra_c491_902上筛选出的基因进行基因注释得出,可能是编码细胞色素P450家族蛋白基因,可作为调控分蘖角度、植株抗旱以及防御等重要基因,探究基因与表型之间的关联,为小麦分蘖角度遗传机制奠定基础。

为了研究黄淮北部不同冬小麦品种(系)类型的产量与氮素利用、转运和积累的差异,在2021—2022年,2022—2023年分别对黄淮北部麦区29,26个供试冬小麦品种(系)的产量性状和氮素利用效率进行了调查和分析。通过聚类分析,将小麦分成高产型、中高产型、中产型和低产型4种类型。分别在开花期和成熟期对小麦的茎、叶、穗和籽粒(成熟期)进行氮含量测定,分析氮素利用特性相关参数与产量之间的关系。结果表明,2021—2023年高产型、中高产型、中产型和低产型品种(系)间的平均产量差异显著,其中,高产型品种的公顷穗数显著高于其他3种类型。在开花期,各器官的氮积累量和分配率大小表现为茎鞘>叶片>穗;在成熟期,各器官的氮积累量大小表现为籽粒>茎鞘>穗>叶片。不同品种小麦花后氮素积累量、花前氮素转运量及其对籽粒的贡献率均以高产型品种(系)较高,且花前氮素转运量及其对籽粒的贡献率大于花后氮素积累量及其对籽粒的贡献率。氮素利用效率、氮素收获指数、开花期氮素积累量和成熟期氮素积累量与小麦籽粒产量呈显著正相关。因此,可通过不同品种的氮素吸收转运规律及分配特点进行水肥管理,或者选育氮素利用效率高的小麦品种,以实现小麦高产、高效生产。

探究内蒙古自治区通辽市牛病毒性腹泻病毒(BVDV)感染毒株主要基因型,为BVDV流行病学及防控提供参考依据。试验前期在内蒙古通辽市某牛场采集腹泻犊牛粪便样品经PCR检测,将BVDV阳性的粪便样品处理后接种到牛肾细胞(MDBK)中进行分离,通过RT-PCR、间接免疫荧光染色对分离株进行鉴定,并对其基因组全长进行测序,根据5'UTR 、N^pro和E2基因序列进行遗传进化分析和基因分型鉴定。结果表明,试验成功分离到一株BVDV毒株,将其命名为NM-21,接种NM-21的MDBK未产生细胞病变,说明该毒株为非细胞病变型(NCP),RT-PCR、间接免疫荧光染色鉴定均为阳性,病毒滴度为10^-3 TCID₅₀/mL。基于基因组全长序列、5'UTR 、N^pro和E2基因序列的同源性和遗传进化分析,分离株NM-21与中国内蒙古自治区毒株NM2103(GenBank登录号ON337882.1)核苷酸同源性最高,为BVDV-1c亚型。

研究不同生物反应堆处理对设施黄瓜根际土壤细菌群落结构及多样性的影响,旨在为黄瓜根际土壤改良和设施土壤可持续利用提供理论依据和现实基础。以16S rRNA基因V3-V4区为基础,设置原始温室土壤(CK),未经处理的黄瓜根际土壤100(CK1),200 d(CK2),玉米秸秆生物反应堆处理100(S1),200 d(S2)的根际土壤,羊粪生物反应堆处理100(M1),200 d(M2)的根际土壤7个处理,使用Illumina Miseq高通量测序技术对不同生物反应堆处理下的设施黄瓜进行根际土壤细菌群落多样性、结构、理化性质分析。结果表明,土壤样品经测序后共得到6 344个OTUs,主要隶属于39门315目980属;M2处理可提高黄瓜根际土壤细菌丰富度,并显著增加细菌群落多样性。在门水平上,玉米秸秆生物反应堆处理和羊粪生物反应堆处理土壤细菌门水平优势种群结构相似,其中放线菌门和变形菌门是优势菌门;在属水平上,norank_f_JG30-KF-CM、节杆菌属、norank_f_norank_o_Gaiellales、norank_f_67-14、芽球菌属、Gaiella、火山岩海球菌属(Marmoricola)在不同处理之间有显著差异;从细菌群落丰度组成情况来看,M2处理和S2处理在一定程度上提高了黄瓜根际部分有益细菌类群相对丰度;RDA分析表明,土壤细菌群落受土壤环境因子的影响显著,铵态氮含量(P=0.015)、全钾含量(P=0.002)、速效钾含量(P=0.005)对细菌群落影响显著。因此,M2处理可提高设施黄瓜根际土壤细菌丰富度、增加细菌群落多样性、改变细菌群落结构,有利于设施黄瓜根际土壤的改良。

为了明确旱作及限水灌溉条件下密度对冬小麦群个体结构特征和产量的影响,以济麦22为试验材料,于2022-2023年度在石家庄市藁城试验站开展试验,设置4个密度水平,分别为基本苗180万(D180),300万(D300),420万(D420),540万/hm²(D540),每个密度下设置2个灌溉水平,分别为全生育期不灌水(W0)和拔节期灌溉1水(W1),比较分析了各处理叶(旗叶、倒二叶、倒三叶、倒四叶)和非叶绿色器官(穗、芒、茎鞘)面积及面积指数、干物质积累与运转、光合有效辐射截获率、水分利用效率(WUE)和产量的差异。结果表明,随着密度增加,各叶层叶面积和非叶绿色器官面积均呈下降趋势。叶和非叶绿色器官面积指数均以D300处理最高,且均显著高于D540处理。各处理花后干物质对籽粒产量的贡献率均达70%以上,与D540处理相比,降低密度减少了花前干物质转运量,但增加了花后干物质积累量及其对籽粒产量的贡献率。随着密度增加,WUE呈先升高后降低趋势,以D300处理最高,在W0和W1处理下较其余密度处理增幅分别为1.2%~14.4%和2.5%~12.7%。与W0处理相比,W1处理增加了各密度叶和非叶绿色器官面积,延缓了叶片衰退,提高了冠层光合有效辐射截获率,产量增幅为28.1%~39.7%。本试验条件下,D300处理提高了叶和非叶绿色器官面积及面积指数,增加了冠层光合有效辐射截获率和花后干物质积累量及其对籽粒产量的贡献率,该密度在W0和W1处理下的产量分别较其余密度高2.4%~6.6%和0.3%~9.7%,是此次试验的最优密度处理。

钙和钾是小麦重要的矿质营养元素,发掘和探索与其含量相关的遗传机制及效应对于人体营养健康具有重要意义。旨在为小麦籽粒矿质元素生物强化育种提供理论基础,以Avocet/Chilero(AC)构建的164份F₆重组自交系(RILs)和以Avocet/Huites(AH)构建的175份F₆ RILs为材料,分析了2个群体在5个环境下籽粒钙(GCa)和钾(GK)含量的表型变异,结合DArT芯片分型结果,共定位到19个与籽粒钙含量相关的QTL,分别位于1A、1D、2A、2B、3A、3D、4A、4B、4D、5A、5B、7A、7B和7D染色体上,解释了3.23%~16.29%的表型变异,同时共定位到23个与籽粒钾含量相关的QTL,分别位于1B、2A、2B、3A、3B、4A、4D、5A、6A、6B和7D染色体上,解释了3.31%~24.66%的表型变异。其中,QGCa.haust-1A、QGCa.haust-AC-5A和QGK.haust-AC-2A.2可在多环境下被定位到,QGCa.haust-1A和QGCa.haust-AC-5A分别解释了表型变异的7.82%~12.72%和9.68%~15.57%,其物理区间为498.67~532.21 Mb和461.52~486.26 Mb,QGK.haust-AC-2A.2解释了表型变异的8.15%~15.20%,其物理区间为354.61~462.37 Mb。通过对3个位点的遗传效应分析可知,分别携带QGCa.haust-1A、QGCa.haust-AC-5A和QGK.haust-AC-2A.2效应位点能有效增加小麦籽粒中的钙和钾含量,聚合效应分析表明,同时携带QGCa.haust-1A效应位点和QGCa.haust-AC-5A效应位点的株系钙含量极显著高于仅携带单一位点的株系。综上,在1A、2A和5A染色体上定位到3个与籽粒钙和钾含量相关的稳定主效位点,其显著提高了小麦籽粒钙和钾含量。

为了改良桃农1B和桃农1A的苗瘟抗性,以携带广谱持久抗稻瘟病基因Pigm的中国地方水稻品种谷梅4号为供体亲本,先后以三系保持系桃农1B及其不育系桃农1A为受体亲本,利用与Pigm紧密连锁共显性DNA标记T9E3开展辅助选择育种。T9E3在桃农1B或桃农1A基因组中的PCR扩增条带约为2 000 bp,而对谷梅4号基因组的扩增产物大小为926 bp,多态性稳定;采用来自国内外不同稻区的32份稻瘟菌菌株室内接种苗瘟,桃农1B和桃农1A抗性频率均为9.38%,谷梅4号与改良系抗性频率均为90.63%;田间天然病圃鉴定桃农1B和桃农1A苗瘟8级,而改良系和供体亲本谷梅4号苗瘟均为0级。通过T9E3辅助选择、田间病圃筛选和室内接种鉴定,初步获得了3份高抗稻瘟病的改良不育系(桃农1A-Pigm-1─桃农1A-Pigm-3)及其保持系(桃农1B-Pigm-1─桃农1B-Pigm-3),进一步通过不育特性、农艺性状与产量结构调查分析,从中遴选出1个高抗稻瘟病、不育性稳定、包颈率低、农艺产量性状优良的优异不育系桃农1A-Pigm-2及其配套保持系桃农1B-Pigm-2。桃农1A-Pigm-2不育度和不育株率均为100%,典败花粉约占60%、圆败花粉约占40%,柱头外露率高达71.1%,包颈粒率仅为33.6%;桃农1B-Pigm-2播始历期为69 d,株高76.2 cm,主穗穗长28.1 cm,单株有效穗数15.8穗,单穗总颖花数115.3个,千粒质量27.7 g。实现了桃农1A和桃农1B苗瘟抗性及其他性状的综合改良,为三系杂交水稻育种应用创制了新的亲本材料。

为了明晰球茎甘蓝MYB62转录因子的序列特征及其在逆境胁迫后的表达特征,进一步探索球茎甘蓝MYB62转录因子的生物学功能,为后续MYB62转录因子功能鉴定提供理论依据,以球茎甘蓝为研究对象,采用同源克隆的方法获得球茎甘蓝MYB62转录因子基因,并对其进行生物信息学分析,通过实时荧光定量PCR的方法分析MYB62在球茎甘蓝不同组织间以及逆境胁迫后的表达特征。基因克隆结果表明,BocMYB62基因gDNA全长1 353 bp,CDS为837 bp,包括4个外显子和3个内含子,编码278个氨基酸。序列结构分析结果显示,BocMYB62为亲水性蛋白,具有2个SANT-MYB结构域,属于R2R3-MYB型MYB转录因子;空间结构预测显示其具有典型的α-螺旋结构;系统发育分析表明,BocMYB62与甘蓝型油菜MYB62亲缘关系最近。时空表达结果显示,BocMYB62在绿色球茎甘蓝中的表达量始终高于在紫色球茎甘蓝中,且存在明显的组织特异性,在干旱胁迫后BocMYB62表达量显著升高,胁迫12 h表达量最高,低温胁迫后BocMYB62表达量显著低于对照,在4 ℃低温胁迫时表达量最低,推断BocMYB62可能参与花青素生物合成调控,并可能参与逆境胁迫的调控作用。

为了研究PSY1基因在辣椒不同成熟果色形成过程中的作用机理,以Y15016、Y15016-2、SP01、SP02、Z1为材料,克隆PSY1基因并进行时空表达分析,结合部分生物信息学方法,对PSY蛋白功能性质及辣椒不同果色材料中PSY1基因的表达情况进行研究分析。结果表明:5个品种辣椒中均能克隆到PSY1全长基因,且序列无差异;基因结构分析表明,辣椒PSY1基因包含6个外显子、5个内含子,全长为2 844 bp,其CDS全长为1 260 bp,编码419个氨基酸。序列比对和进化树分析表明,辣椒PSY蛋白与同科的番茄、烟草同源PSY蛋白在亲缘关系上最为接近。qRT-PCR分析结果显示:PSY1基因在试验选用的5个品种辣椒根、茎、叶、花组织中均显示表达,在根组织中表达量最低,叶组织中的表达量最高;在橙色突变体Y15016-2的表达量总体高于其在野生型Y15016中的表达量,而在黄色突变体SP02中,其表达量明显低于野生型SP01;在果实不同发育阶段,PSY1基因除Ⅲ期表达有所降低外,其表达量随果实发育总体呈现上升趋势,且在不同果色材料的成熟期(Ⅳ—Ⅴ期)达到最大值。PSY1基因启动子分析结果显示,供试材料中其序列未见差异。结果表明,在不同果色辣椒的果色形成过程中,PSY1基因的差异表达可能起到了较为重要的作用。

为明晰缓释氮肥不同施用量下玉米光合日变化特征及生长发育规律,利用光响应曲线拟合,以期为农牧交错区春玉米丰产栽培和氮肥高效利用提供理论依据。以广德5号为研究对象,在2018年长期定位试验基础上,于2019,2020年分别测定分析了玉米抽雄—吐丝期穗位叶在N 0(N0,CK),120(N8),180(N12),240 (N16),300(N20),360(N24) kg/hm² 6个氮肥梯度下的SPAD值、胞间二氧化碳浓度、气孔导度、净光合速率、蒸腾速率日变化、光响应曲线及干物质积累规律。2 a结果表明,随着氮肥施用量的增加,玉米穗位叶SPAD值和净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日变化呈先增加后降低的趋势,均以N16处理最高,且胞间二氧化碳浓度最低。净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日变化均呈单峰曲线变化趋势。光响应曲线拟合分析得出,N16处理的最大净光合速率最高,2019,2020年N16处理分别比N0、N8、N12、N20、N24处理提高37.48%,29.51%,31.85%,18.17%,37.32%和80.04%,59.73%,50.30%,6.42%,62.51%。全株干物质及穗部干物质积累与最大净光合速率、SPAD值呈极显著正相关。综合分析得出,内蒙古西部地区最适宜的氮肥施用量为240 kg/hm²。

为揭示喷施外源硒对甜菜响应的分子机制,采用糖甜菜品系HD802种子作为供试材料进行水培试验,纳米硒浓度分别设置为0(喷施清水,对照),20,50,80,100,150,200 mg/L,待真叶长至8片叶时均匀地喷施纳米硒溶液,24 h后取样进行超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量测定。经数据分析,选取50,150 mg/L的纳米硒处理叶片送检,进行转录组测定,分析差异表达基因和显著富集通路。结果表明,纳米硒50 mg/L处理对甜菜叶片生长具有促进作用,而150 mg/L处理对甜菜叶片具有破坏效果。鉴定出9 161个DEGs,其中,上调表达3 717个、下调表达5 444个;GO功能富集主要富集在信号转导、细胞通讯、膜的组成部分、膜的固有成分、初级代谢过程、有机物代谢过程和生物过程等;KEGG代谢途径主要包括植物病原互作、植物激素信号转导等途径;转录因子分析共涉及AP2、zf-Dof、HLH、WRKY、HSF_DNA-bind、NAM、zf-BED、Homeobox等11个家族。研究找到了硒处理对甜菜幼苗生长发育有促进作用的适宜浓度,初步筛选出甜菜外源硒响应的相关基因。

为研究芍药PlSPL1(SPL)基因的性质和功能,进一步阐明PlSPL1基因在不同物种中的共性与特征差异,探明PlSPL1在芍药茎秆挺直程度中的作用。以芍药红峰茎秆为材料,采用RACE技术获得了芍药PlSPL1基因全长序列,利用生物信息学软件分析预测PlSPL1的结构、理化性质和亲缘关系,随后利用qRT-PCR技术分析PlSPL1在芍药茎秆不同发育时期的表达量,并通过激光共聚焦扫描显微技术进行了蛋白质亚细胞定位分析。结果表明:PlSPL1基因开放阅读框为3 000 bp,编码999个氨基酸。蛋白分子式为C₄₈₆₉H₇₆₈₂N₁₄₀₆O₁₄₉₇S₄₃,分子量为111.25 ku,理论等电点为6.26,编码亲水性不稳定酸性蛋白,磷酸化修饰以丝氨酸为主,无信号肽,有跨膜结构,二级结构主要由无规则卷曲组成。系统进化树分析发现,PlSPL1蛋白与牡丹的亲缘关系最近,其次和葡萄有较近的亲缘关系;蛋白序列比对分析发现,PlSPL1蛋白具有SPL转录因子家族特有的SBP保守结构域。相对表达量分析发现,PlSPL1随着茎秆发育逐渐呈现下降趋势,表明PlSPL1负向调控芍药茎秆发育,推测其可能在茎秆挺直程度方面起重要作用;亚细胞定位显示,PlSPL1蛋白定位在细胞核中。上述结果表明,PlSPL1参与芍药茎秆发育过程。

为探究高温胁迫对不同耐热型西瓜自交系的影响,以热敏感型(D27)和耐热型 (K53)西瓜幼苗为试验材料,在42 ℃高温胁迫下持续处理48 h,每12 h取样测定分析幼苗的表型、组织结构、光合特性、抗氧化酶活性和渗透调节物质等生理指标。结果显示,在高温胁迫后,耐热型K53的叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和组织紧密度均比热敏感型D27大;D27栅海比的下降幅度大于K53。随着高温胁迫时间的增加,2个自交系的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均下降,胞间CO₂浓度(Ci)上升;且D27的变化幅度大于K53。在4个光合色素含量中,高温胁迫下,不同处理时间耐热型均高于热敏感型。2个自交系的超氧化物歧化酶活性(SOD)、过氧化物酶活性(POD)随着高温胁迫时间的增加均先升后降,24 h酶活性最大,且K53的酶活性均显著高于D27。高温胁迫后,2个自交系的相对电导率均升高,K53的相对电导率上升幅度小于D27;D27的丙二醛(MDA)含量降低;K53的MDA含量升高后降低。随着高温胁迫的时间增加,24 h时K53的可溶性蛋白含量和脯氨酸含量(Pro)均显著高于D27。综上所述,耐热型K53较热敏感型D27具有较强的抵抗高温胁迫能力。

为了探究硅改性生物炭(MSC)对酸性土壤化学特性、有机碳组分、硅化学形态及有效性和番茄生长的影响,以入侵植物为原料制备生物炭,研究硅改性生物炭对酸性土壤碳、硅化学形态转化及有效性的影响,评估其对番茄植株生长、土壤酶活性的影响。结果表明,硅改性生物炭显著提升土壤pH值、CEC(阳离子交换量)、EC(电导率)、速效磷和速效钾含量,同时提高土壤水溶性钠和铁的含量,以及增强过氧化氢酶和蔗糖酶的活性,从而提高土壤质量。生物炭改性与未改性均显著增加土壤碳不同组分的含量;与未改性生物炭相比,硅改性生物炭显著增加土壤微生物生物量碳(21.9%)和水溶性有机碳(898.3%)的含量。硅改性生物炭增加土壤有效硅、水溶性硅、游离态硅、活性硅、铁锰结合态硅和无定形硅含量,增幅分别为362.6%,158.9%,18.1%,34.9%,193.8%,74.1%。与此同时,生物炭处理促进番茄植株生长和硅素养分吸收,其中改性生物炭效果更为明显,植株干物质积累、硅含量与吸收量分别增加82.0%,98.9%,261.5%。综上所述,硅改性生物炭显著影响土壤的碳、硅化学形态及转化,增加土壤的有效性和酶活性,从而促进了作物的养分吸收和生长,显示出其在农业生产中具有良好的应用潜力。

为研究起垄高度对植烟土壤热量状况、根系生长和烟叶耐熟性的影响,以烤烟品种粤烟97为供试材料,于2022-2023年开展2 a大田试验,设置垄高30 cm(CK)、垄高38 cm(T1)、垄高46 cm(T2)3个处理,分析不同起垄高度下土壤温度和热通量、根系外观形态和生长指标、根系活力、烟叶耐熟性相关指标的变化。结果表明,土壤日温差变化随土层深度变化,土壤表层的日温差最大。增加垄高可提高植烟土壤平均温度0.4~1.8 ℃,提高土壤热通量4~56 W/m²。2 a 试验中,垄高38 cm的根系长度比垄高30 cm增加的最大幅度达27.26%,根干质量增加最大幅度26.21%,根系活力提高最大幅度14.97%,差异显著。与垄高30 cm相比,垄高38 cm的可溶性蛋白质含量、过氧化物酶活性、细胞膜稳定指数增加最大幅度达17.99%,27.82%,9.05百分点(2022年)和10.23%,12.44%,8.16百分点(2023年),丙二醛含量降低最大幅度为 24.84%,44.43%。相关性分析显示,根系活力与丙二醛含量呈显著负相关,根系长度和根干质量与丙二醛含量呈极显著负相关,过氧化物酶活性则与根系生长指标呈显著或极显著正相关,可溶性蛋白质含量与根系长度呈显著正相关。综上所述,增加垄高有利于改善植烟土壤热量状况,促进根系生长,提高根系活力,增强叶片抗氧化能力,提高烟叶耐熟性。垄高38 cm是南方烟区促进根系生长、提高烟叶耐熟性的适宜起垄高度。

为明确肥料减施对小麦产量与淀粉粒度分布特征的影响,以小麦品种龙科1109、扬麦25为材料,设置7个施肥处理,不施氮肥(CK)、农户习惯施氮量(三元复合肥750 kg/hm²+追施150 kg/hm²尿素,CF)、缓释肥900 kg/hm²一次性基施(SF900)、缓释肥750 kg/hm²一次性基施(SF750)、缓释肥600 kg/hm²一次性基施(SF600)、缓释肥750 kg/hm²基施+追施150 kg/hm²尿素(S750T)、缓释肥600 kg/hm²基施+追施150 kg/hm²尿素(S600T)。分析不同处理间缓释肥对小麦产量与淀粉粒度分布特征的影响。结果表明,肥料减施条件下,2个茬口小麦穗数先增加后降低、穗粒数降低,千粒质量增加,且均以SF750处理下产量最高;2个茬口小麦湿面筋、蛋白质含量下降,淀粉含量增加;旱茬强、弱势籽粒B型淀粉粒体积、表面积占比先增后降,A型淀粉粒体积、表面积占比先降后增;稻茬B型淀粉粒体积、表面积占比增加,A型淀粉粒体积、表面积占比下降;而对数目百分比无显著影响;2个茬口糊化参数等指标均下降。由此可见,肥料减施主要通过影响胚乳淀粉粒度分布,降低糊化参数等指标,增加籽粒产量及淀粉含量,进而降低蛋白质及湿面筋含量;肥料减施较农户习惯施氮量小麦籽粒产量增加,湿面筋与蛋白质含量增加,淀粉含量下降。

为了揭示冬黑麦应对低温胁迫的生理机制,以冬牧70黑麦和白BK-1黑麦为供试材料,研究对比了这2个品种在冬前抗寒锻炼期和翌年初春返青期叶片及分蘖节的渗透调节物质、抗氧化酶活性等生理变化。结果表明,抗寒锻炼期黑麦主要通过在叶片和分蘖节中积累渗透调节物质来提高耐寒性,其间半致死温度逐渐降低,土壤封冻时白BK-1半致死温度达到-9.93 ℃,较冬牧70低1.95 ℃。白BK-1叶片及分蘖节部位的可溶性糖含量、可溶性蛋白含量升高幅度大于冬牧70,这些生理途径在提高白BK-1对冬季低温的耐受力中发挥重要作用。对返青期黑麦的研究发现,随着低温胁迫时间的延长,黑麦丙二醛含量先增后减,黑麦通过增加渗透调节物质含量,提高叶片抗氧化酶活性,来抵御返青期低温。白BK-1受到返青期低温的损伤较轻,恢复生长后丙二醛含量低于冬牧70;此外,2种黑麦恢复生长后在分蘖节积累了较高含量的脯氨酸和可溶性蛋白,为返青后生长发育提供较为充足的营养物质。

二氢黄酮4-还原酶(DFR)是花青素合成通路中的关键酶,其表达与花青素积累紧密相关,影响花朵呈色。为了探究DFR基因与绿绒蒿花色形成的关系,以红色的红花绿绒蒿和黄色的全缘叶绿绒蒿为试验材料,使用RT-PCR技术成功从中克隆出DFR基因,并对其进行生物信息学及RT-qPCR分析。结果显示,2种绿绒蒿DFR基因的cDNA全长为1 131,1 125 bp,分别编码376,374个氨基酸,命名为MpDFR、 MiDFR。生物信息学分析发现,2种蛋白均属于亲水性蛋白,且具有DFR特有的NADPH结合结构域和底物特异性结合结构域。系统进化树表明,MpDFR、MiDFR蛋白与鸦片罂粟、沉水樟、三枝九叶草、澳洲坚果、蒂罗花的亲缘关系最近。Motif分析发现,DFR蛋白基序在不同植物中均较为保守。RT-qPCR结果显示,MpDFR、MiDFR在不同组织中均有表达,具有组织特异性。花蕾期中MpDFR、MiDFR基因表达量最高,且显著高于其他2个时期。另外,红花绿绒蒿中DFR表达量均高于全缘叶绿绒蒿。结合西南林业大学屈燕课题组研究发现,这2种绿绒蒿中花青素类化合物的积累模式与DFR基因的表达模式一致,所以,研究花青素生物合成途径中的关键结构基因DFR对于了解该途径以及通过基因工程手段改良植物花色均十分重要。

为探究高量施肥地区化肥氮磷钾同步减施条件下,磷肥减施比例以及磷肥运筹方式对番茄产量、化肥磷利用率和土壤肥力水平的影响,试验于河北省定兴县日光温室,种植越冬长茬番茄,共设计6个处理,其中PB2处理化肥磷全部基施,其他减施处理化肥磷采用“基施+追施”运筹模式,分别是:农户常规施肥(CF,N-P₂O₅-K₂O为1 009.5-774.0-1 458.0 kg/hm²)、化肥磷减施1(P1,N-P₂O₅-K₂O为750.0-375.0-1 125.0 kg/hm²)、化肥磷减施2(PB2,N-P₂O₅-K₂O为750.0-225.0-1 125.0 kg/hm²)、化肥磷减施3(PT2,N-P₂O₅-K₂O为750.0-225.0-1 125.0 kg/hm²)、化肥磷减施4(P3,N-P₂O₅-K₂O为750.0-75.0-1 125.0 kg/hm²)、化肥磷减施5(P4,N-P₂O₅-K₂O为750.0-0.0-1 125.0 kg/hm²)。研究表明,3 a间PT2处理与常规施肥处理相比产量平均增加12.0%,增幅最高。P1、PB2和PT2处理连续3 a减施后根系干质量增幅明显,植株化肥磷利用率、化肥磷收获指数和化肥磷农学利用效率显著提升;PT2处理根冠与CF处理相比,平均增加48.2%,化肥磷利用率、化肥磷收获指数分别平均高32.9,2.7百分点,农学利用率较CF处理提升9.02倍,在所有减施处理中最高。土壤硝态氮、速效钾和速效磷含量较CF处理3 a间分别平均降低了8.2%~14.9%,4.4%~19.9%,7.3%~24.8%。综上,在过量施用化肥的设施菜地,化肥减施35.2%(其中化肥磷减施70.9%)不会降低作物产量,化肥磷采用“基施+追施”运筹模式番茄产量也较全部基施有所提高,一定程度上降低了土壤速效磷含量并增加了化肥磷肥利用率。

为了深入探究TaMAPK5在小麦与叶锈菌互作过程中发挥的功能,克隆了TaMAPK5基因的CDS区,构建了原核表达载体pET28a-TaMAPK5,转化到大肠杆菌表达菌株BL21(DE3)中,对目的蛋白诱导表达的异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)最佳浓度、诱导时间和诱导温度进行了探索,并通过Ni-NTA亲和层析对目的蛋白进行了纯化,将纯化后的重组蛋白免疫新西兰兔制备TaMAPK5多克隆抗体。结果表明,TaMAPK5的CDS区全长为1 110 bp,TaMAPK5重组蛋白在16 ℃经终浓度为0.050 mmol/L的IPTG诱导48 h效果最好。将该重组蛋白作为抗原免疫新西兰兔,成功制备了可以特异性识别TaMAPK5的多克隆抗体,抗体效价为1∶51 200。Western Blot结果表明,在小麦与叶锈菌不亲和组合中TaMAPK5受叶锈菌侵染诱导表达。成功表达、纯化了TaMAPK5重组蛋白并制备了其多克隆抗体,揭示了TaMAPK5蛋白可能正调控小麦抵抗叶锈菌侵染反应。

香菇单核菌丝的杂交受到A和B等2种交配型因子的影响。基于全基因组测序可以对香菇单核菌丝进行交配型鉴定,但存在技术复杂和成本较高的局限。为实现对香菇单核菌丝未知交配型基因的快捷鉴定,以香菇H31和BJ4菌株为材料,采用对交配型位点区域的特异性扩增和重测序的方法,确定了可用于未知交配型基因鉴定的PCR扩增引物。利用菌丝杂交结果确定能够杂交的2种单核菌丝,将其交配型分别记为A1B1和A2B2。根据NCBI获得的A和B交配型位点基因序列的比对分析,在其保守区设计引物,对A1B1和A2B2单核菌丝进行PCR扩增。通过对扩增产物的重测序信息进行比对,获得A1和A2、B1和B2不同交配型基因序列中的非保守区,然后在此区域设计4种交配型基因特异性扩增引物,实现对H31和BJ4香菇单核菌丝交配型基因的鉴定。根据分子水平的交配型鉴定结果,对H31和BJ4香菇单核菌丝分别进行杂交验证。结果表明,交配型基因的分子鉴定结果与单核菌丝杂交结果一致。以香菇为试验材料确立的交配型基因鉴定方法不再依赖于全基因组测序,该方法同样适用于其他食用菌交配型基因的鉴定,因此,研究结果对食用菌的遗传育种具有广泛的应用价值。

铝激活苹果酸转运蛋白(ALMT)是植物中广泛存在的一个基因家族,其编码的蛋白质在调控植物根部酸分泌和对铝离子的响应方面起着重要作用。为了明晰大花绣球无尽夏HmALMT11的序列特征及其在逆境胁迫后的表达特征,进一步探索大花绣球无尽夏的生物学功能,为后续HmALMT11功能鉴定提供理论依据。以大花绣球无尽夏为材料,克隆得到HmALMT11基因,并对其进行生物信息学、亚细胞定位和铝胁迫响应分析。结果表明,HmALMT11包含1个1 590 bp的开放阅读框,编码529个氨基酸,蛋白分子质量为59.1 ku,理论等电点为9.10。为不稳定的碱性蛋白;HmALMT11蛋白含有6个跨膜结构域,定位于细胞质膜;实时荧光定量PCR分析发现,低浓度100 μmol/L和高浓度800 μmol/L的Al₂(SO₄)₃处理都可诱导HmALMT11在无尽夏根、茎、叶中的上调表达,且在根中相对表达量最高,具有明显的组织表达特异性。研究表明,HmALMT11蛋白可能在绣球花适应铝胁迫过程中发挥重要调控作用。

为探讨钙肥和ARC生物菌剂对低钙红壤旱地的改良效应,以花生品种湘花522为试材,设置2个氢氧化钙水平(0,750 kg/hm²,代号Ca₀、Ca₅₀)、3个ARC菌剂水平(0,30,60 kg/hm²,代号A₀、A₂、A₄),共6个处理开展盆栽试验,在花生苗期、花针期、结荚期、饱果成熟期测定0~20 cm耕作层土壤养分、土壤酶活性,收获时测定荚果经济性状及产量。结果表明,单施钙肥及钙与ARC菌剂配施能显著提高各生育时期土壤pH值,而ARC菌剂对其影响小。与CK(Ca₀A₀)相比,Ca₅₀A₂和Ca₅₀A₄显著提高全生育期土壤水解性氮含量和前3个时期土壤有效磷含量;Ca₅₀A₄土壤速效钾含量总体高于CK,且在苗期和结荚期差异达显著水平;Ca₅₀A₀较CK显著提高4个时期土壤交换性钙含量,增幅23.78%~56.21%;施钙处理下土壤钙离子含量显著高于未施钙处理(花针期不显著),且受ARC菌剂影响小;全生育期土壤有机质含量总体稳定,但Ca₅₀A₄、Ca₅₀A₂在各生育时期显著高于CK。土壤蔗糖酶活性各处理在4个时期较CK均有显著提高,且以Ca₅₀A₄增幅最大,为50.79%~162.56%;土壤蛋白酶活性以Ca₅₀A₂在4个时期显著提高,增幅26.58%~244.63%;土壤酸性磷酸酶活性以Ca₅₀A₄、Ca₀A₂在全生育期均有显著提升;各处理土壤过氧化氢酶活性整体呈降低趋势。各处理能不同程度增加花生荚果产量,施钙的增产效应大于ARC菌剂,其中Ca₅₀A₄增产效果最好,单株果质量增幅达12.29%,主要是提高了单株总果数和饱果数。综上,钙肥和ARC生物菌剂配施对提升土壤有效养分含量、激发土壤酶活性、增加花生产量有良好互作效应,且以750 kg/hm²钙肥+60 kg/hm² ARC菌剂(Ca₅₀A₄)效果最好,可为花生绿色高产栽培提供理论依据。

土壤有机碳和腐殖质组分受土壤自身质量、施肥管理措施等因素的影响,为明确长期化肥施用对不同土层土壤有机碳(SOC)和土壤腐殖质组分含量的调控效果,在山东莱阳43 a(2021年)长期定位施肥试验,选择低量氮肥(N1)、高量氮肥(N2)、高量氮肥配施磷肥(NP)、高量氮肥配施钾肥(NK)、高氮配施磷钾肥(NPK)和不施肥对照(CK)6个处理。结果表明,与CK相比,N1能够显著提高0~5 cm的SOC含量,其增幅为22.84%,单施氮肥处理能够显著提高5~10 cm的SOC含量,N1、N2的增幅分别为20.94%,28.60%,N1能够显著提高10~20 cm的SOC含量,增幅为17.05%,而其他处理无显著变化。化肥施用能够改变土壤腐殖质组分含量,与CK相比,N1可以显著提高10~20 cm和20~30 cm土层胡敏酸(HA)的含量,增幅分别为22.86%,40.49%,而0~10 cm土层无显著变化;NP可以显著提高0~5 cm,5~10 cm土层富里酸(FA)含量,增幅分别为89.44%和124.63%,NK可以显著提高10~20 cm土层FA的含量,增幅为100.22%,NPK可以显著提高20~30 cm土层FA的含量,增幅为107.48%;N1可以显著提高0~5 cm土层胡敏素(Hu)的含量,增幅为69.34%,N2可以显著提高5~10 cm土层Hu的含量,增幅为66.18%,N1可以显著提高10~20 cm土层Hu的含量,增幅为79.50%,而20~30 cm土层无显著变化。综上表明,在本试验条件下,长期施用化肥可以有效提高非石灰性潮土的土壤有机碳的固定、改变土壤腐殖质组分,且不同的施肥策略影响存在较大差异,其中单施氮肥处理的固碳量效果较好。

EβF合成酶基因在植物体内合成[反]-β-法尼烯,用于抵御蚜虫侵害。为探明薄荷中该基因的表达模式和功能,从薄荷叶片中克隆得到1个新的EβF合成酶基因McβFS1,并对其进行生物信息学分析和表达模式分析。构建过表达载体,利用农杆菌介导的浸花法转化拟南芥,并进行蚜虫生物测定。结果表明,McβFS1基因CDS序列全长1 650 bp,编码549个氨基酸。编码蛋白分子质量为63.85 ku,等电点为5.23,无跨膜结构域。二级结构预测其α-螺旋、β-转角、延伸链结构和无规则卷曲所占比例分别为69.58%,3.10%,4.01%和23.32%。系统进化分析结果显示,该基因编码的氨基酸序列与胡椒薄荷的Q5W283.1序列相似度达91.47%,亲缘关系较近,但序列差异较大,是一个新的EβF合成酶基因。荧光定量PCR结果显示,McβFS1在根、茎、叶、花中均有表达,且在叶中的表达量显著高于根、茎中的表达。蚜虫的选择性分析表明,转基因拟南芥对蚜虫具有较强的趋避性。

为研究PPARA对绵羊肌内脂肪(IMF)沉积的影响及作用机制,寻找绵羊肌内脂肪沉积相关分子标记,以小尾寒羊(STH)和萨寒杂交(STH×SFK)F₁群体为研究对象,通过测定其肉品质,利用H&E染色和油红O染色比较2个绵羊群体背最长肌组织学结构及脂滴分布;利用qRT-PCR和WB技术检测PPARA mRNA水平和蛋白水平在不同群体间的表达差异,并分析PPARA基因与肌内脂肪的相关性;Sanger测序技术检测PPARA基因SNP位点以评估其作为绵羊肌内脂肪沉积相关遗传标记的可能性。结果表明:小尾寒羊剪切力和失水率极显著高于萨寒杂交,但是pH值极显著低于萨寒杂交,大理石花纹评分小尾寒羊低于萨寒杂交群体;组织学染色显示,小尾寒羊肌纤维较粗,排列紧密,肌内脂肪在肌纤维间隙集中分布;萨寒杂交肌纤维较细且结构松散,肌内脂肪在肌细胞间及肌纤维间隙均匀、广泛分布,含量更高;PPARA mRNA表达量小尾寒羊群体显著高于萨寒杂交群体,PPARA蛋白表达量小尾寒羊群体极显著高于萨寒杂交群体;相关性分析显示,PPARA基因表达量与绵羊脂滴面积比及pH值呈极显著负相关,与剪切力和失水率呈极显著正相关,与大理石花纹评分弱相关;Sanger测序结果分析显示,2个绵羊群体PPARA基因第2内含子T49885C、T50007C、G50013A、G50835A、G50942A及G51154C位置上发生碱基突变,但小尾寒羊群体未检测到C49885T突变。SNP遗传多样性分析显示,SNP位点群体纯合度均大于杂合度,在群体中处于中低度多态;除G50835A突变偏离了Hardy-Weinberg平衡,其余SNPs均符合Hardy-Weinberg平衡,遗传基础稳定。研究认为,PPARA基因对绵羊肌内脂肪沉积具有重要影响,可作为绵羊肌内脂肪性状选择的潜在分子遗传标记。

扩展蛋白(EXP)可以调节细胞壁组分间松弛度和增强细胞壁的柔韧性,在植物适应环境胁迫过程中起着关键作用。为探究蓝花耧斗菜EXP家族成员特征及其在盐胁迫下表达模式,挖掘蓝花耧斗菜耐盐基因,利用生物信息学方法对蓝花耧斗菜AcEXP家族进行全基因组鉴定及分析,并通过RNA-seq表达数据和qRT-PCR分析其在盐胁迫下的表达模式。结果表明,蓝花耧斗菜全基因组包含27个EXP基因,分布于6条染色体及1个scaffold上;蛋白质二级结构以β-折叠和无规则卷曲为主;27个EXP均定位于细胞壁。系统发育树显示,AcEXP家族成员被划分为4个亚家族(EXPA、EXPB、EXLA、EXLB),同一亚族成员具有相似的基因结构和蛋白保守基序。AcEXP的启动子区域富含多个植物激素响应元件和胁迫响应元件。利用转录组数据,对盐胁迫下AcEXP的表达模式分析表明,21个EXP响应盐胁迫,在根系和叶片中的表达模式存在差异。AcEXPA8/9/12,AcEXPB1、AcEXLB1、AcEXLB2在叶片和根系中均差异表达,且qRT-PCR结果进一步验证了AcEXP基因在盐胁迫下的表达模式。该研究全面分析了蓝花耧斗菜EXP基因家族成员的基本特征及在盐胁迫下的表达变化,初步证明AcEXPA8/9/12、AcEXPB1、AcEXLB1、AcEXLB2参与了盐胁迫应答过程并作出积极响应。

旨在探究Ezrin对小鼠卵母细胞成熟、受精及早期胚胎发育的影响,揭示其可能作用机制。分别向小鼠GV期卵母细胞和原核期胚胎注射Ezrin的siRNA(si-Ez)或阴性对照siRNA(si-NC),观察对小鼠卵母细胞成熟、受精和早期胚胎发育的影响,并分别通过扫描电镜和免疫荧光染色的方法观察GV期注射si-Ez对小鼠成熟卵母细胞表面微绒毛生长、纺锤体定位和皮质颗粒迁移的影响。结果显示,GV期敲低Ezrin可显著降低小鼠卵母细胞成熟率,极显著降低受精后早期胚胎的囊胚率,虽可降低成熟卵母细胞的受精率,但差异不显著;在原核期敲低Ezrin,可极显著降低小鼠囊胚细胞数,桑椹胚存活率和囊胚率虽有下降趋势,但与对照组无显著差异;扫描电镜观察发现,敲低小鼠GV期卵母细胞Ezrin后显著降低了MⅡ期卵母细胞表面微绒毛的长度和密度;免疫荧光结果显示,敲低小鼠GV期卵母细胞Ezrin影响了纺锤体和皮质颗粒的迁移。结果表明,Ezrin通过影响微绒毛形成、纺锤体定位和皮质颗粒的正常迁移阻滞了小鼠卵母细胞成熟,进而影响了受精和早期胚胎发育。

叶色突变体是研究C4光合途径及叶绿素代谢机制的理想材料。为了研究谷子黄绿叶突变的分子机制,为黄绿叶基因的功能研究及叶绿素代谢的分子机制解析奠定基础,在长农35号甲基磺酸乙酯(EMS)突变体库中鉴定到1份可稳定遗传的谷子黄绿叶突变体ygl7,并对突变体及野生型进行农艺性状调查、光合色素含量及光合参数测定、叶绿体超微结构观察;同时对突变体叶色进行遗传分析,采用BSA法进行基因初定位,利用F₂群体进行精细定位,并根据功能注释结合RNA-Seq预测候选基因。采用qRT-PCR进行表达模式分析,采用酵母双杂交试验进行蛋白互作验证。结果表明,与野生型相比,ygl7苗期、拔节期叶片呈明显黄绿色,抽穗期逐步转为浅绿色,ygl7整个生育期叶绿素含量及光合速率都显著低于野生型,且叶绿体结构出现异常。遗传分析表明,ygl7黄绿叶表型由1对隐性单基因控制,基因精细定位将黄绿叶基因定位于第Ⅶ染色体434.9 kb区间内,候选基因分析预测编码原卟啉Ⅸ镁鳌合酶Ⅰ亚基的Seita.7G290300为调控黄绿叶的候选基因。qRT-PCR结果显示,Seita.7G290300在叶片中高表达,且在突变体中的表达量低于野生型;叶绿素合成途径(CHLD、CHLI)和光系统(LHCB1、LHCB6)相关基因在突变体中均下调表达。酵母双杂交试验表明,SiYGL7与MORF2存在互作。

旨在对禽戊型肝炎病毒的ORF3蛋白进行原核表达,并制备其多克隆抗体,为进一步研究aHEV ORF3蛋白生物学功能新型疫苗提供生物材料。通过RT-PCR方法扩增CaHEV-GDSZ01株ORF3基因,连接pET-32a(+)表达载体以构建重组原核表达质粒,并转化BL21(DE3)感受态细胞进行诱导表达;利用SDS-PAGE凝胶电泳分析ORF3蛋白的表达形式后进行纯化,并免疫新西兰白兔以获得兔抗ORF3蛋白多克隆抗体,利用间接ELISA试验检测多克隆抗体的效价,利用Western Blot试验和间接免疫荧光试验(IFA)检测多克隆抗体特异性。结果显示,成功构建了pET-32a-ORF3重组原核表达质粒,并通过原核表达系统成功诱导表达了27 ku不可溶性的aHEV ORF3重组蛋白;Western Blot试验和IFA试验结果显示,制备的多克隆抗体可以特异性识别ORF3蛋白,ELISA结果显示,多克隆抗体效价为1∶51 200。成功表达CaHEV-GDSZ01株的ORF3蛋白,并制备了其多克隆抗体。

为探明减氮增密对再生稻产量形成特性的影响,以杂交稻品种创两优669为材料,在3个施氮水平(N1:180 kg/hm²;N2:153 kg/hm²;N3:126 kg/hm²)与2个株行距(M1:20.0 cm×16.7 cm;M2:16.7 cm×16.7 cm)条件下开展了2 a大田试验。结果表明,减氮降低再生稻叶面积指数(LAI),但合理减氮范围内增密可提高主季和再生季的LAI,互作处理N1M2与N2M2的LAI 较高;减氮和增密均降低再生稻叶片SPAD值,但密度影响不显著;减氮导致干物质质量下降,而增密可显著提高干物质质量,互作处理N1M2与N2M2干物质质量较高。减氮降低再生稻产量,但在合理减氮范围内增密可提高产量,互作处理N1M2与N2M2产量较高。减氮显著降低主季有效穗数、穗粒数和再生季再生率、有效穗数,但增密对穗数有弥补作用,合理减氮增密(N2M2)能够协调产量构成因素的关系,从而获得较高产量。相关分析表明,合理减氮增密主要通过提高主季和再生季的LAI和干物质质量,提高主季的有效穗数和穗粒数以及再生季的有效穗数,进而提高再生稻产量。综合来看,减氮增密处理N2M2(施N 153 kg/hm²、株行距16.7 cm×16.7 cm)可以节氮15%,并可获得较高产量。

为研究枸杞LbaHY5基因的性质及功能,探明LbaHY5在枸杞果实发育中的作用,以宁夏枸杞宁杞1号为试材,采用生物信息学、亚细胞定位及qRT-PCR等方法对LbaHY5的结构和功能进行初步分析,结果表明:LbaHY5开放阅读框全长为483 bp,编码160个氨基酸,分子质量为17.52 ku,等电点为9.69,属于亲水性蛋白。保守结构和多序列比对分析显示,LbaHY5蛋白含有bZIP结构域,属于bZIP家族成员。进化树分析表明,枸杞LbaHY5蛋白与茄科植物如番茄、马铃薯等的HY5蛋白高度同源。此外,启动子分析表明,该基因启动子区域富含多种功能元件,这些元件分别与光信号、激素信号以及非生物胁迫应答等过程相关。亚细胞定位结果显示,LbaHY5蛋白定位在细胞核上。qRT-PCR检测发现,LbaHY5基因在花中表达量最高,茎中最低,且在果实发育时期表达量呈现逐渐上升趋势。研究表明LbaHY5可能参与枸杞花器官和果实生长发育。

为探索芝麻机收种植模式,达到高产、稳产、农机农艺深度融合的种植目标,以抗落粒芝麻新品种豫芝ND837为试材,采用二因素裂区试验,主区为种植模式,设宽窄行(Z1,宽行60 cm、窄行20 cm)、四行一带(Z2,行距30 cm、带间距60 cm)、八行一带(Z3,行距30 cm、带间距60 cm)和等行距种植(Z4,行距30 cm),副区为密度,设18.0(M1),22.5(M2),27.0(M3),31.5万株/hm²(M4),研究种植模式和密度对芝麻光合特性、生物量、产量和机收特性的影响,为芝麻全程机械化生产提供理论依据和技术指导。结果表明,种植模式和密度对芝麻光合特性、物质积累、产量和机收特性均有显著影响。在同一种植模式下,随种植密度的增加,净光合速率、SPAD值、单株生物量逐渐下降,表现为其大小M1>M2>M3>M4,群体生物量呈先增加后下降的变化趋势;不同种植模式间,净光合速率、SPAD值、单株生物量和群体生物量大小均表现为Z1>Z2>Z3>Z4;在种植模式和密度的共同影响下,Z1M1的净光合速率和SPAD值最大,单株生物量也以Z1M1最高,为59.76 g/株,群体生物量和籽粒产量以Z1M3最高,分别为13 032.97,1 719.87 kg/hm²。随种植密度的提高,植株整齐度趋于一致,茎秆直径减少,单株结蒴能力降低,成熟期倒伏率也逐渐降低,大小表现为M1>M2>M3>M4;不同种植模式间,倒伏率大小总体表现为Z1>Z2>Z3>Z4;在种植模式和密度的共同影响下,Z3M1倒伏率最高为17.51%,Z4M4最低为7.97%。在设置试验条件下,Z1M3处理芝麻产量水平最高,成熟期农艺性状和机收特性较佳。

为检测汶上芦花鸡CDKN2A基因SNP位点,并对该基因进行生物信息学及其在皮肤组织中的表达规律分析。研究基于江苏省家禽科学研究所资源保护与评价课题组前期组装的汶上芦花鸡高质量染色体水平基因组,将其与鸡参考基因组(GRCg7b)比对获得CDKN2A基因SNP位点,采用MassARRAY核酸质谱技术对其进行多态性检测和基因分型;运用生物信息学软件预测CDKN2A基因调控序列,及其编码蛋白质理化性质和结构特征;采用转录组和实时荧光定量方法分析该基因在汶上芦花鸡不同时期皮肤组织中的表达情况。结果表明,汶上芦花鸡CDKN2A序列总长度为9.854 kb,CDS全长183 bp,共编码60个氨基酸,在该基因及其上下游1 kb序列范围内共发现41个SNP,其中4个为新发现的SNP,分别位于基因下游和内含子区,第1外显子上发现2个错义SNP:V9D和C10R,41个SNP中34个SNP在汶上芦花鸡群体中检出率在91%以上,但基本均为纯合突变型,无多态存在;汶上芦花鸡CDKN2A基因上游2 kb区域内预测到8个启动子和5个CpG岛,启动子区包含Sp1、MEB-1、YY1、C/EBPα和AP-2α等12种转录因子结合潜在位点,该基因编码蛋白分子质量为7.30 ku,理论等电点为12.82,为带正电荷的、不稳定亲水性蛋白,亚细胞定位主要在线粒体中,无信号肽区域和信号肽剪切位点,共存在8个潜在磷酸化位点,不存在糖基化位点,含有典型的TRP_2(瞬时受体电位离子通道Ⅱ)保守结构域,其二级和三级结构主要以α-螺旋和无规则卷曲为主,并与MDM2、NPM1、USP36蛋白存在相互作用;汶上芦花鸡1~35日龄CDKN2A基因在其背部皮肤中的表达呈上升趋势。

为探究藜麦响应低氮的分子机制,筛选低氮响应基因,揭示藜麦响应低氮的适应性变化,从不同氮素水平处理下藜麦的生长和叶绿素合成入手,采用RNA-Seq技术从转录组水平分析藜麦对于低氮和缺氮分别处理5 d和30 d后的响应情况。结果表明,藜麦在缺氮条件下根系优先生长;低氮和缺氮均可促使老叶优先变黄或脱落而维持幼嫩叶片的叶色,且均提高了幼苗对氮素的利用效率。GO功能富集分析结果显示,低氮和缺氮分别在处理5 d和30 d后差异表达基因均主要涉及膜的重要组成部分、细胞膜、氧化还原过程、代谢过程、ATP结合及金属离子结合等。KEGG富集分析结果表明,低氮和缺氮处理相对于高氮处理5 d后比较显著的差异代谢通路在于苯丙素的生物合成和谷胱甘肽代谢;而处理30 d后比较显著的差异代谢通路在于碳代谢通路。进一步挖掘藜麦响应低氮的关键基因,结果显示,低氮和缺氮处理5 d后过氧化物酶、谷胱甘肽S-转移酶、抗坏血酸过氧化物酶基因上调,表达量较高;低氮和缺氮处理30 d后磷酸甘油酸激酶、半胱氨酸合成酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶(NADP)、磷酸烯醇丙酮酸羧化酶基因上调,表达量较高。qRT-PCR验证结果与RNA-Seq测序结果一致。

为通过电子克隆得到灵芝LaeA基因序列,分析其基因序列信息,并初步探究其调控功能。采用电子克隆的方法,以已知桔青霉的LaeA蛋白序列为模板,在灵芝的EST数据库中进行序列相似性搜索比对(Blast),经序列拼接、序列验证和序列延伸等电子克隆方法获得灵芝LaeA基因的cDNA序列;采用生物信息学软件对LaeA基因编码蛋白质的基本理化性质、疏水性/亲水性、亚细胞定位、信号肽、二级结构、三级结构及进化关系等方面进行了预测和分析。结果表明,LaeA基因全长1 134 bp,编码378个氨基酸,蛋白分子质量为42.895 3 ku,存在于细胞质中,是亲水性蛋白;LaeA蛋白结构主要由47.88%无规则卷曲、33.33%α-螺旋和18.78%延伸链组成,有S-腺苷甲硫氨酸结合位点,属于AdoMet_MTases超家族蛋白;系统进化分析结果显示,LaeA蛋白与云芝、污叉丝孔菌等白腐担子菌类的亲缘关系较为亲近;qRT-PCR结果表明,LaeA基因在灵芝细胞液体静置培养过程中的表达量显著高于振荡培养方式。推测LaeA蛋白作为1种甲基转移酶蛋白,通过参与组蛋白的甲基化修饰,进而影响基因簇的表达水平。

为了探究铁离子对向日葵大丽轮枝菌生物学特性及致病力的影响,在培养基中外源添加铁离子后,对大丽轮枝菌的生长速度、产孢量、微菌核数量、粗毒素分泌量、细胞壁降解酶活性以及致病力进行了测定。结果表明,外源添加不同浓度的铁离子后,菌丝的生长速度和产孢量均呈现出递增趋势,相比对照,添加80 μmol/L的铁离子后大丽轮枝菌的生长速度最快,菌落直径为68.81 mm,增长率为21.40%;产孢量为2.58×10⁷个/mL,增长率为21.13%;微菌核数量也随着外源添加铁离子浓度的增加而增多,在培养5 d后,相比对照,其涨幅为51.53%;粗毒素分泌量在添加80 μmol/L的铁离子后,增幅近1倍;细胞壁裂解酶活性随着外源铁离子浓度的增加而增强,并在80 μmol/L时达到最强。此外,随着培养基中铁离子浓度的增加,大丽轮枝菌的致病力也相应增强,表现在当外源添加的铁离子浓度由0 μmol/L增加至80 μmol/L时,病情指数由35.00提高至62.20,增长率为77.71%。综上所述,外源添加铁离子不仅能够加速大丽轮枝菌的生长,促进产孢和微菌核的形成,还能够增强大丽轮枝菌的致病力。

为了探究晋南复播区冬小麦—夏油葵一年两熟种植模式下,施用氮磷钾肥对油用向日葵(油葵)产量及各养分利用效率的影响,于2019—2021年,在临汾市以临葵4号为材料开展田间小区肥料试验,设置氮磷钾(NPK)、无氮(PK)、无磷(NK)、无钾(NP)4个施肥处理,分析不同施肥处理对N、P、K肥的产量反应、农学效率及肥料利用率等的影响。结果表明,NPK处理油葵 3 a 平均产量为3 634 kg/hm²(3 502~3 818 kg/hm²),较PK、NK、NP处理分别增产19.6%,12.1%和13.7%,其中PK处理产量最低。N、P、K的产量反应分别为588.8(481.0~704.7 kg/hm²),391.8(296.0~488.7 kg/hm²),438.2 kg/hm²(329.3~629.7 kg/hm²);农学效率分别为3.8(2.8~4.9 kg/kg),3.1(2.1~4.1 kg/kg),2.9 kg/kg(2.2~4.2 kg/kg);氮、磷、钾素的地上部积累量分别为174.4(172.5~176.8 kg/hm²),60.0(58.3~61.8 kg/hm²),241.1 kg/hm²(236.2~246.8 kg/hm²);氮、磷、钾肥的养分利用率分别为36.3%(36.0%~36.7%),15.7%(15.3%~16.2%)和47.1%(46.0%~47.9%),其中,钾>氮>磷。因此,施用氮磷钾肥可显著增加油葵产量,且显著提高植株地上部养分的积累;在氮、磷、钾等3种大量元素肥料中,施用氮肥增产最多,油葵地上部分对钾吸收量最多,利用率最高。因此,生产中既要注重氮、磷、钾合理配施,同时氮和钾还要以种肥+追肥的方式补充。

4-香豆酸:辅酶A连接酶(4CL)作为类黄酮与木质素的主要生物合成酶,与植物黄酮类化合物的形成存在紧密的联系。为了探索甘草4CL基因家族与异甘草素的合成、积累的关系,测定甘草在干旱胁迫后,异甘草素的含量,及甘草4CL基因家族表达特性和生物信息学分析,了解异甘草素积累特性与甘草4CL基因的关系。结果显示,异甘草素主要积累在甘草根中,且干旱胁迫能显著提升甘草根中的异甘草素含量,在聚乙二醇(PEG)胁迫2 h后的含量是对照组(0 h)的3.91倍。干旱胁迫可诱导地下部分中的Gu4CL基因上调,Gu4CL2、Gu4CL4和Gu4CL5经PEG胁迫诱导后表达量较高,而Gu4CL2在PEG胁迫后上调最为明显,Gu4CL2表达与异甘草素含量变化相似。Gu4CL基因的生物信息学分析显示,11个基因都有2个保守的多肽基序BoxⅠ(SSGTTGLPKGV)和BoxⅡ(GEICIRG),并且11个基因分布在11个Scaffold片段上。启动子顺式作用元件分析发现,Gu4CL2、Gu4CL4和Gu4CL5基因较其他Gu4CL基因包含更多的脱落酸和茉莉酸响应元件。因此,干旱胁迫可能诱导茉莉酸、脱落酸的合成,调控甘草根中Gu4CL2、Gu4CL4和Gu4CL5基因的表达,提升异甘草素的积累。

为了明确广藿香Trihelix转录因子家族成员PatGTL1的序列特征及表达特性,并为后续深入研究PatGTL1转录因子的功能奠定理论基础。首先,以广藿香为材料提取总RNA并反转录得到cDNA,以此为模板根据转录组序列设计特异性引物克隆PatGTL1基因,随后利用生物信息学软件分析预测其理化性质、结构特征和亲缘关系;构建pAN580-PatGTL1-EGFP融合表达载体并转化拟南芥原生质体,考察PatGTL1亚细胞定位;进一步利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)测定PatGTL1基因在广藿香不同组织中、外源茉莉酸甲酯(MeJA)处理及非生物胁迫(包括盐胁迫、干旱胁迫、冷胁迫)下的表达模式。结果表明,PatGTL1开放阅读框为1 497 bp,编码498个氨基酸。PatGTL1为不稳定亲水蛋白,无跨膜结构和信号肽,含有42个丝氨酸磷酸化位点,含有2个GT1保守结构域。进化树分析表明,PatGTL1属于Trihelix转录因子家族的GT-2亚家族,与芝麻SiGTL1同源性较高。亚细胞定位结果表明,PatGTL1定位于细胞核。qRT-PCR分析显示,PatGTL1在广藿香的根、茎、嫩叶、成熟叶和老叶中均有表达,尤以嫩叶中的表达量最高;在MeJA处理后,PatGTL1的相对表达量显著提高,在3~24 h呈上升趋势;在盐胁迫3 h PatGTL1表达量最高;干旱胁迫后PatGTL1表达量显著低于对照;冷胁迫后PatGTL1表达量呈先上升后下降的趋势,在12 h表达量最高。研究结果丰富了广藿香Trihelix转录因子家族的研究。

为了研究谷子基因组中SSR的分布偏好,采用生物信息学方法搜索和分析了谷子基因组中SSR在基因座5'侧翼区、3'侧翼区、外显子区和内含子区的分布规律。结果发现,随着5'侧翼区与起始密码子间距离的增加,SSR在5'侧翼区的频率与其基因组频率的比值(相对频率)逐渐下降,在1~700 bp区域内相对频率远大于1.50,而在3'侧翼区、外显子区和内含子区中SSR的相对频率均接近1.00。进一步分析发现,随着5'侧翼区与起始密码子间距离的增加,不同单一SSR类型的相对频率的变化趋势各不相同,总体上,包括CCG、AG、AGG、AGGG、ACC和AGC在内的这6个SSR类型在5'侧翼区的频率和相对频率均较高,其中,AG在5'侧翼区相对频率大于1.5的区域最大(1~1 800 bp),而在CCG的区域最小(1~200 bp)。在外显子区,CCG、AGG、AGC、ACG和ACC这5个高C/G含量的三碱基SSR类型具有较高的频率和相对频率。综上,SSR在基因座5'侧翼区1~700 bp内特异性出现,其中,包括CCG、AG、AGG、AGGG、ACC和AGC在内的6个SSR类型为主要的特异性分布类型;而在基因座3'侧翼区、外显子区和内含子区中,SSR的分布与整个基因组无明显差别,但在外显子区,CCG、AGG、AGC、ACG和ACC这5个SSR类型具有明显的分布特异性。