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80份CIP引进的马铃薯种质资源抗旱性鉴定及评价指标的筛选

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江西农业大学学报 2024年

作者：张莹李成举刘寅笃张春利张锋蒲转芳孙超姚攀锋刘玉汇刘震毕真真白江平甘肃农业大学农学院甘肃农业大学省部共建干旱生境作物学国家重点实验室

【目的】中国马铃薯种质资源相对缺乏，遗传背景单一，亲缘关系较近是制约我国马铃薯种质创新与优良新品种选育的重要原因。此外，干旱是马铃薯（Solanum tuberosum L.）生产的主要影响因素之一。因此，筛选出优良且抗旱的种质资源不仅... 详细信息

【目的】中国马铃薯种质资源相对缺乏，遗传背景单一，亲缘关系较近是制约我国马铃薯种质创新与优良新品种选育的重要原因。此外，干旱是马铃薯（Solanum tuberosum L.）生产的主要影响因素之一。因此，筛选出优良且抗旱的种质资源不仅能够有效应对干旱带来的马铃薯生产挑战，也将为解决中国马铃薯遗传背景狭窄和种质资源短缺提供重要的解决途径。【方法】本研究以从国际马铃薯中心（CIP）表型观测评价的TON panel 约300份高世代品系种质资源中筛选出80份表现良好的四倍体种质资源为试验材料，于甘肃省定西市马铃薯研究所进行田间试验，对正常灌溉（CK）和干旱处理（D）下的15个主要农艺性状、产量性状和品质性状进行测定。利用相关性分析、主成分分析、隶属函数分析、聚类分析和逐步回归等分析方法对80份马铃薯种质资源的抗旱性进行综合评价。【结果】通过计算各单项指标的抗旱系数(PI)和变异系数（CV）筛选到12个代表性指标进行后续分析。通过主成分分析，将12个单项指标的抗旱系数转换为6个相互独立的综合指标（累计贡献率达80.45%），根据综合评价值（D值）和聚类分析，可将80份马铃薯种质资源材料分为3类：B20、B40、B55等9个品系属于I类高度抗旱类型；B32、B77、B28等62个品系属于II类中度抗旱类型；B73、B42、B19等9个品系属于III类低抗类型。进一步利用逐步回归分析建立了抗旱性评价回归模型Y=-0.138+0.198PH+0.080RL+0.109LAI+0.144RFW+0.162TDW+0.079RSC (R2=0.917，P=0.000)，估计精度均在86.6％以上，表明该模型可用于马铃薯抗旱种质资源筛选。【结论】B20、B40、B55等9个品系为高度抗旱品系，可作为优良的杂交亲本选育马铃薯抗旱品种。株高、总根长、叶面积指数、根总鲜重、单株薯块干重、还原糖含量可作为快速筛选抗旱马铃薯种质资源的预测指标，使马铃薯抗旱性评价鉴定工作更为便捷。

关键词：马铃薯种质资源干旱胁迫品系筛选评价指标综合评价

施用立收谷在不同水分处理下对马铃薯品质的影响

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作物杂志 2024年

作者：庞敏昡王瀚李志涛史宁帆蒲转芳张锋姚攀锋毕真真白江平孙超甘肃农业大学农学院省部共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室

立收谷是一种催枯剂，施用后利于马铃薯的机械化收获。为了探究立收谷对正常浇水和干旱胁迫下不同贮藏期马铃薯品质的影响，此试验选用三个抗旱性不同的马铃薯品种，采用盆栽控水法进行干旱胁迫。种植后50 d时进行干旱处理，于收获前10 ... 详细信息

立收谷是一种催枯剂，施用后利于马铃薯的机械化收获。为了探究立收谷对正常浇水和干旱胁迫下不同贮藏期马铃薯品质的影响，此试验选用三个抗旱性不同的马铃薯品种，采用盆栽控水法进行干旱胁迫。种植后50 d时进行干旱处理，于收获前10 d施用立收谷后进行测产。在25℃环境中贮藏，于0、30和60 d时测块茎产量及各营养品质含量、薯皮厚度及块茎硬度。除品种‘陇薯六号’在正常灌溉下施用立收谷后对产量有显著提升（P＜0.05）外，其它品种在正常浇水和干旱胁迫下施用立收谷后，对其产量均无显著影响（P＞0.05）。但施用立收谷对不同品种马铃薯的块茎硬度和薯皮厚度均有显著提高（P＜0.05），这对减轻机械化收获马铃薯和运输贮藏过程中产生的块茎物理损伤起重要作用。对所测指标进行主成分分析和隶属函数法进行综合评价，起主要作用的有三种主成分，累计贡献率达到85.544%，贡献最大的因子为硬度、蛋白、钙，可作为主要代表性指标用于施用立收谷的其他薯类作物施用效果评价。且耐旱中间型‘陇薯6号’综合评价最高，敏感型‘大西洋’最低，说明立收谷对‘陇薯6号’品质影响最大。

关键词：马铃薯块茎干旱胁迫立收谷主成分分析隶属函数法

马铃薯PYL5基因对非生物胁迫的响应分析及其启动子的活性鉴定

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江西农业大学学报 2024年第2期46卷 302-313页

作者：张春利解潇飞张莹张锋孙超毕真真刘玉汇刘震姚攀锋白江平甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学省部共建干旱生境作物学国家重点实验室甘肃兰州730070

【目的】脱落酸(ABA)作为一种“应激激素”在植物生长发育和响应干旱、盐等非生物胁迫过程中发挥重要作用,PYR/PYL/RCARs(以下简称“PYL”)作为ABA受体在多种植物中也被广泛研究。基于对马铃薯StPYL5基因生物信息学及表达模式分析,并通... 详细信息

【目的】脱落酸(ABA)作为一种“应激激素”在植物生长发育和响应干旱、盐等非生物胁迫过程中发挥重要作用,PYR/PYL/RCARs(以下简称“PYL”)作为ABA受体在多种植物中也被广泛研究。基于对马铃薯StPYL5基因生物信息学及表达模式分析,并通过对其启动子活性鉴定,为进一步揭示马铃薯StPYL5功能及抗逆育种提供依据。【方法】根据转录组数据克隆得到StPYL5基因,通过DNAMAN、MEGA等软件分析了StPYL5的分子特征;通过qPCR检测了StPYL5基因的组织特异性及其对非生物胁迫的响应;利用PlantCARE网站对StPYL5基因启动子进行了分析,并通过瞬时转化烟草对其活性进行了鉴定。【结果】StPYL5基因全长534 bp,共编码177个氨基酸,蛋白质分子量20.19 ku,理论等电点(pI)为5.97。系统进化分析显示,StPYL5与SpPYL9-like亲缘关系较近。组织特异性分析结果显示,青薯9号(QS9)中StPYL5在根和叶中表达量较高,其次分别是茎和花,在块茎中表达量较低。不同胁迫下StPYL5表达量分析表明,青薯9号(QS9)中StPYL5在干旱、低温、盐和ABA胁迫下的表达量先升高后降低,且StPYL5的表达受Me JA和SA的诱导。此外,笔者成功克隆得到2 000 bp的StPYL5基因启动子。在烟草中的瞬时转化后的组织化学染色结果表明,StPYL5基因启动子具有成功启动下游GUS报告基因表达的启动子活性。【结论】全面分析了StPYL5基因的分子特征及其在多种非生物胁迫下的表达谱,并成功克隆到具有活性的pStPYL5启动子,该结果为深入研究StPYL5基因的功能以及马铃薯抗逆育种提供依据。

关键词：马铃薯 ABA信号通路 StPYL5 基因克隆非生物胁迫表达分析

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马铃薯ARM基因家族的全基因组鉴定及表达分析

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作物学报 2024年第6期50卷 1451-1466页

作者：刘震陈丽敏李志涛朱金勇王玮璐齐喆颖姚攀锋毕真真孙超白江平刘玉汇甘肃农业大学省部共建干旱生境作物学国家重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃省教育厅甘肃兰州730030

ARM蛋白重复序列(Armadillo repeats)广泛存在于高等植物中,它们参与多种细胞过程,如信号转导、核转运以及对多种生物/非生物胁迫的响应。本研究在马铃薯(Solanum tuberosum L.)全基因组水平下鉴定出了54个马铃薯ARM基因家族成员(StARM... 详细信息

ARM蛋白重复序列(Armadillo repeats)广泛存在于高等植物中,它们参与多种细胞过程,如信号转导、核转运以及对多种生物/非生物胁迫的响应。本研究在马铃薯(Solanum tuberosum L.)全基因组水平下鉴定出了54个马铃薯ARM基因家族成员(StARMs),它们不均匀的分布在12条染色体上。根据其蛋白结构和系统发育特征,将54个StARMs分为3个亚家族。片段重复事件在马铃薯ARM基因家族的扩展中起主要作用。共线性分析发现,StARMs与番茄(Solanum lycopersicum)、拟南芥(Arabidopsis)、甘蓝(Brassica oleracea)、水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)分别有51对、17对、25对、6对和10对直系同源基因,这些基因均在纯化选择下进化。RNA-seq数据分析发现,4个StARM基因在匍匐茎中特异表达,2个StARM基因在根和心皮中特异表达,1个StARM基因在块茎中特异表,还有一些StARM基因参与了马铃薯对生物/非生物胁迫的响应。此外,本研究对3个不同颜色马铃薯块茎组织(薯皮和薯肉)进行了RNA-seq测序,分析了54个StARMs在不同颜色马铃薯块茎组织中的表达模式,并利用qPCR分析了StARMs在3个不同颜色块茎杂交子代薯肉中的相对表达量,筛选出了4个可能参与马铃薯块茎花色素苷生物合成的候选基因。本研究为进一步了解StARM基因家族的特征,深入分析StARM基因在马铃薯抵御生物/非生物胁迫和调控块茎花色素苷生物合成中的功能提供了理论依据。

关键词：马铃薯 ARM基因家族生物/非生物胁迫花色素苷生物合成表达分析

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耐亚磷酸盐马铃薯的筛选与评价

植物学报 2024年第4期59卷 544-557页

作者：张锋 Richard Dormatey 刘寅笃李成举王云姣张春利张莹范又方姚攀锋毕真真刘玉汇白江平孙超甘肃农业大学农学院/干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室兰州730070

磷是植物生长发育不可或缺的营养元素之一,正磷酸盐(P)在土壤中含量丰富,但由于土壤的固定作用,其中能被植物吸收利用的有效磷含量并不高,提高植物对土壤磷的吸收利用能力,或优化磷肥施用,已成为亟待解决的问题。土壤中亚磷酸盐(PH)的... 详细信息

磷是植物生长发育不可或缺的营养元素之一,正磷酸盐(P)在土壤中含量丰富,但由于土壤的固定作用,其中能被植物吸收利用的有效磷含量并不高,提高植物对土壤磷的吸收利用能力,或优化磷肥施用,已成为亟待解决的问题。土壤中亚磷酸盐(PH)的含量仅次于正磷酸盐,其具有更高的溶解度,可在植物木质部与韧皮部之间进行双向运输,不易被土壤固定,但亚磷酸盐作为磷肥替代正磷酸盐和选育耐亚磷酸盐作物品种的研究鲜有报道。基于此,该研究选取5份引进的马铃薯(Solanum tuberosum)品种和1个商业品种青薯9号(QS9)为实验材料,经驯化炼苗后直接栽入试验田,设置正常磷肥处理和亚磷酸盐替代处理,测定不同品种的表型、光合作用效率和干物质等指标,以各单项耐亚磷酸盐系数(PTC)为衡量依据,利用主成分分析等方法对不同马铃薯品种的PH耐性进行综合评价。结果表明,6个马铃薯品种可分为高度耐亚磷酸盐型(C115和D13)、弱耐亚磷酸盐型(C20、C31和QS9)和亚磷酸盐敏感型(C80)3类。该研究评价了不同马铃薯品种对亚磷酸盐的耐受性,旨在为马铃薯耐亚磷酸盐品种选育和亚磷酸盐新型肥料开发提供科学依据。

关键词：马铃薯耐亚磷酸盐系数主成分分析隶属函数分析聚类分析综合评价

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耐低钾马铃薯品种的筛选与评价

植物学报 2024年第1期59卷 75-88页

作者：刘寅笃脱军康李成举张锋张春利张莹王云姣范又方姚攀锋孙超刘玉汇刘震毕真真白江平甘肃农业大学农学院/干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室兰州730070

土壤缺钾严重降低了我国马铃薯(Solanum tuberosum)的产量。而不同品种马铃薯对低钾的响应差异较大。因此,采用耐低钾马铃薯品种可通过提高钾素利用效率减少钾肥施用量,成为我国农业可持续发展和绿色发展的重要途径。该研究对30个马铃... 详细信息

土壤缺钾严重降低了我国马铃薯(Solanum tuberosum)的产量。而不同品种马铃薯对低钾的响应差异较大。因此,采用耐低钾马铃薯品种可通过提高钾素利用效率减少钾肥施用量,成为我国农业可持续发展和绿色发展的重要途径。该研究对30个马铃薯品种在正常钾处理(202.5 kg·hm^(-2)K_(2)O)和低钾处理(0 kg·hm^(-2)K_(2)O)下的17个指标进行测定,并对9个代表性指标,包括叶面积指数、根冠比、茎叶干质量、根干质量、单株产量、单株大薯产量、单株小薯产量、块茎干质量和块茎钾积累量进行后续分析。结果表明,在低钾条件下,各项指标均有不同程度的下降。主成分分析表明,这9个指标可转换为4个独立的综合指标,累计贡献率达87.1%。根据综合评价值(D值)和聚类分析,将30个品种分为6类,其中第1类为高度耐低钾品种,包括Lucinda、Favorita、Kexin1、Xisen6、Xingjia2、Helan15和Chuanyin2,第2类为中度耐低钾品种,包括Longshu20、Dingshu3、Jizhang12(W)、Jiuen1、Longshu19和Jizhang12(Y)。此外还建立了耐低钾性评价回归模型Y=–0.595+0.247X_(5)+0.155X_(4)+0.138X_3+0.167X_8+0.088X_(1)+0.081X_(6)+0.097X_9+0.053X_(2)(R^(2)=0.999,P=0.000),利用回归方程对30个品种的估计精度均在90%以上。在低钾条件下,可利用单株产量、根干质量、茎叶干质量、块茎干质量、叶面积指数、单株大薯产量、块茎钾积累量和根冠比快速鉴定耐低钾马铃薯品种。

关键词：马铃薯低钾综合评价品种筛选绿色农业

苦荞WD40转录因子的基因克隆及其对花青素合成的影响

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苦荞WD40转录因子的基因克隆及其对花青素合成的影响

作者：姚攀锋四川农业大学

学位级别：硕士

苦荞(Fagopyrum tataricum)为蓼科荞麦属双子叶禾谷类作物。苦荞作为一种药食两用作物,其最重要的生物活性成分为黄酮,以芦丁为代表的黄酮醇是其主要储存形式。然而,在遭受冷和紫外等胁迫时,另外一类黄酮花青素的合成则对苦荞逆境生理... 详细信息

苦荞(Fagopyrum tataricum)为蓼科荞麦属双子叶禾谷类作物。苦荞作为一种药食两用作物,其最重要的生物活性成分为黄酮,以芦丁为代表的黄酮醇是其主要储存形式。然而,在遭受冷和紫外等胁迫时,另外一类黄酮花青素的合成则对苦荞逆境生理的稳定具有重要作用。植物花青素的生物合成在转录水平主要受到R2R3-MYB、bHLH和WD40等转录因子蛋白单独或者形成三元复合物的调控,其中转录因子WD40更多的是提供平台促进转录因子MYB和bHLH的互作。本研究以“西荞2号”苦荞为材料,克隆花青素调控相关转录因子FtWD40的cDNA序列,并鉴定其转录激活活性;分析花青素和FtWD40基因表达在苦荞中的组织特异性及其相关性,也分析了在苦荞逆境胁迫条件下二者变化趋势间的相关性;进一步通过转基因技术鉴定FtWD40过表达对烟草花青素合成的影响。本研究可望明确苦荞转录因子FtWD40对在花青素合成途径中的主要效应基因,加深对苦荞逆境胁迫中花青素合成调控分子机制的认识。主要取得以下研究结果：1、采用同源克隆法和RACE技术,获得1条苦荞WD40基因,命名为FtWD40。 FtWD40 ORF框为1035 bp,编码344个氨基酸残基,相对分子质量65.9 KDa;聚类分析结果显示,FtWD40和参与花青素代谢调控的AtTTGl和VvWD等聚为一簇。对花期苦荞根、茎、叶和花中的花青素含量,以及FtWD40基因表达的测定表明,花青素含量和FtWD40的基因表达量都具有相同的组织特异,均为花>根>叶>茎,二者相关性系数为r=0.875(P0.05),NtDFR和NtANS的表达量分别提高为对照组的1.95倍和1.56倍(P<0.01),而FLS的表达量则降低为对照的0.79倍(P<0.05)。以上结果表明,FtWD40具有增强转基因烟草花青素合成的作用。

关键词：苦荞 FtWD40 转基因烟草花青素合成

苦荞转录因子基因FtbHLH3的克隆及其非生物胁迫下的表达分析

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基因组学与应用生物学 2016年第2期35卷 429-435页

作者：姚攀锋赵学荣李茂菲王安虎吴琦四川农业大学生命科学学院雅安625014 西昌学院西昌615000

根据苦荞花期转录组数据,采用RT-PCR技术和PCR技术克隆得到一条新的b HLH类蛋白基因FtbHLH3(登录号:KU296217),并分析了逆境胁迫下该基因在芽期苦荞胚轴和子叶中的表达量。结果显示,Ftb HLH3基因cDNA全长1 273 bp,包含一个957 bp的开放... 详细信息

根据苦荞花期转录组数据,采用RT-PCR技术和PCR技术克隆得到一条新的b HLH类蛋白基因FtbHLH3(登录号:KU296217),并分析了逆境胁迫下该基因在芽期苦荞胚轴和子叶中的表达量。结果显示,Ftb HLH3基因cDNA全长1 273 bp,包含一个957 bp的开放阅读框,编码蛋白含318个氨基酸。蛋白结构域分析表明,FtbHLH3编码蛋白N-端和C-端分别含有一个bHLH家族典型的结构域。系统进化树分析表明,FtbHLH3与其它植物参与抗逆的bHLH蛋白聚为一簇。荧光定量PCR分析表明,UV-B处理苦荞后,胚轴中FtbHLH3相对表达量在6 h内缓慢增加至1.08,12 h后显著上升至48 h的2.96;而子叶中FtbHLH3相对表达量在3 h后就显著上升,至24 h达到最大值6.64后趋于稳定。4℃冷处理苦荞后,胚轴和子叶中FtbHLH3相对表达量均随时间持续上升,并在48 h后达到最大值,分别为3.22和10.27。可见,本研究克隆的Ftb HLH3基因可能参与了苦荞对UV-B和寒冷等非生物胁迫的应答反应。

关键词：苦荞 bHLH转录因子基因克隆非生物胁迫

茉莉酸甲酯对芽期苦荞黄酮积累及相关基因表达的影响

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基因组学与应用生物学 2015年第5期34卷 1040-1046页

作者：雒晓鹏朱冬寅黄云吉李茂菲姚攀锋高飞李成磊赵海霞四川农业大学生命科学学院雅安625014

茉莉酸甲酯(Me JA)是一种新型植物内源激素,该激素可以参与植物黄酮类物质的合成代谢途径。本实验用100μmol/L茉莉酸甲酯溶液对芽期苦荞进行叶面喷施处理,于0~12 h采样。采用Al Cl3法测定处理前后苦荞的总黄酮含量,利用半定量RT-PCR检... 详细信息

茉莉酸甲酯(Me JA)是一种新型植物内源激素,该激素可以参与植物黄酮类物质的合成代谢途径。本实验用100μmol/L茉莉酸甲酯溶液对芽期苦荞进行叶面喷施处理,于0~12 h采样。采用Al Cl3法测定处理前后苦荞的总黄酮含量,利用半定量RT-PCR检测苦荞黄酮代谢相关的3个Ft JAZ蛋白基因、3个Ft MYB转录因子以及6个关键酶的基因表达量,并对基因表达量与总黄酮含量进行了相关性分析。结果表明,经茉莉酸甲酯处理后,苦荞芽菜叶片总黄酮含量有所升高,各基因表达模式有所不同,其中Ft JAZ1、Ft JAZ2、Ft JAZ3、Ft MYB2以及Ft PAL基因表达量与总黄酮含量变化趋势相似,而Ft MYB3与Ft F3’H表达量与总黄酮含量变化趋势相反。相关性分析表明,总黄酮含量与Ft MYB2(相关系数为0.864)和Ft JAZ1(相关系数为0.863)显著正相关,与Ft MYB3负相关(相关系数为-0.70),与所有黄酮合成关键酶基因均成正相关。本研究为进一步揭示茉莉酸甲酯参与苦荞黄酮代谢调控的机制奠定了基础。

关键词：茉莉酸甲酯芽期苦荞黄酮基因表达