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树木叶片衰老中的氮素再吸收机制研究进展

南京林业大学学报:自然科学版 2023年第5期47卷 1-8页

作者：杨甲定刘雨节冯建元张远兰南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京林业大学生命科学学院江苏南京210037 江苏食品药品职业技术学院江苏淮安223005

施加氮肥是保证人工农林生产的重要手段,但也带来生产成本增加和土壤、水体、大气污染等问题。提高植物的氮素利用效率是解决这一问题的关键途径。氮素利用效率是一个涉及遗传因素和环境因素互作的复杂性状,是植物根系对土壤氮素的吸收... 详细信息

施加氮肥是保证人工农林生产的重要手段,但也带来生产成本增加和土壤、水体、大气污染等问题。提高植物的氮素利用效率是解决这一问题的关键途径。氮素利用效率是一个涉及遗传因素和环境因素互作的复杂性状,是植物根系对土壤氮素的吸收、植株对所吸收氮素的同化与利用、衰老组织/器官中氮素的再吸收等多方面效率的综合表现。氮素再吸收的步骤包括衰老源器官中蛋白质的降解、氨基酸转变以及韧皮部装载等环节,韧皮部装载被认为是衰老叶片氮素再吸收的限速环节。氮素再吸收通常与由发育年龄引发的整体植株或特定组织/器官的自然衰老或因环境胁迫诱导的提前衰老相偶联。再吸收衰老叶片中的氮素是多年生树木保守体内氮素、增强越冬抗胁迫能力的重要策略,其效率不仅与树种、树木年龄、树种功能类型(落叶或常绿、阔叶或针叶)等有关,也受生长环境、土壤氮素水平、水分供应等环境因子的影响。提高树木衰老叶片的氮素再吸收效率可降低树木下一季生长对外源氮肥的需求。由于有关树木叶片衰老和氮素再吸收机理的研究有限,未来应着重对调控树木叶片衰老的关键因子(如NAC、WRKY家族成员)、负责氨基酸向衰老叶片韧皮部装载的特定转运蛋白成员和介导脱落酸及乙烯等植物激素促进叶片衰老功能的信号元件进行鉴定,以此为通过遗传改良培育具有较高氮素利用效率的树木新品种提供可能的技术支持。

关键词：树木叶片衰老氮素再吸收氮素利用效率调控机制

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NaCl处理下全缘冬青和红果冬青根系的转录组活性比较

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南京林业大学学报（自然科学版） 2022年第3期46卷 99-108页

作者：张强周鹏刘昌来余永帆张敏杨甲定南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京林业大学生物与环境学院江苏南京210037 江苏省林业科学研究院江苏南京211153

【目的】研究全缘冬青(Ilex integra)和红果冬青(I. purpurea)的根系在NaCl胁迫处理中的转录组活性差异,为进一步研究二者耐盐性差异的生理学机理奠定基础。【方法】以内含250 mmol/L NaCl的1/2浓度霍格兰德溶液对全缘冬青和红果冬青的... 详细信息

【目的】研究全缘冬青(Ilex integra)和红果冬青(I. purpurea)的根系在NaCl胁迫处理中的转录组活性差异,为进一步研究二者耐盐性差异的生理学机理奠定基础。【方法】以内含250 mmol/L NaCl的1/2浓度霍格兰德溶液对全缘冬青和红果冬青的两年生扦插苗进行盐胁迫处理,采集经0(盐处理前)、6和72 h盐处理的根系样品,提取总RNA,进行转录组测序,组装转录本,筛选差异表达基因,分析两种冬青根系中的功能富集通路和特定代谢途径的基因表达变化。【结果】全缘冬青根系盐处理6 h的差异表达基因数量为2 616,盐处理72 h为1 802;而红果冬青根系盐处理6 h的差异表达基因数量为1 831,盐处理72 h为3 490。全缘冬青盐处理6和72h根系中共同的KEGG富集途径为植物激素信号转导、亚油酸代谢、类胡萝卜素生物合成和甜菜红素生物合成,红果冬青根系6和72 h盐处理共同的KEGG富集途径为植物激素信号转导、苯丙烷生物合成和类胡萝卜素生物合成。甜菜红素生物合成和亚油酸/花生四烯酸代谢为盐胁迫处理全缘冬青根系中特有的富集代谢通路。全缘冬青中受盐胁迫正调控的过氧化氢酶基因数多于红果冬青的,并且在盐处理下其表达水平远高于红果冬青的。【结论】全缘冬青根系较强的耐盐性可能与植物激素信号转导、类胡萝卜素生物合成、甜菜红素生物合成和脂肪酸脂类代谢等生理过程相关联;盐处理下过氧化氢酶基因的高效表达也可能是全缘冬青根系具较强耐盐性的因素之一。

关键词：全缘冬青红果冬青根系 NaCl盐胁迫转录组分析代谢途径

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盐胁迫条件下杜梨叶片差异表达基因qRT-PCR内参基因筛选

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园艺学报 2022年第7期49卷 1557-1570页

作者：张秋悦刘昌来于晓晶杨甲定封超年南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京林业大学生物与环境学院南京210037 南京林业大学竹类研究所南京210037

为了准确评价盐胁迫下杜梨(Pyrus betulaefolia Bunge.)目标基因表达量,筛选q RT-PCR适用内参基因。利用杜梨的全基因组注释信息和转录组测序数据,选择Actin2(Chr15.g01351)、EF1α-1(Chr3.g19898)、EF1α-2(Chr4.g38173)、EF2(Chr5.g06899)、GAPDH-1(Chr16.g30426)、GAPDH-2(Chr13.g23532)、TUBB(Chr5.g06472)、UBQ(Chr4.g40121)等8个候选基因,设计Actin2、EF1α-1、EF1α-2A、EF1α-2B、EF2、GAPDH-1、GAPDH-2、TUBB-A、TUBB-B、UBQE等10对qRT-PCR引物。首先对10对引物的扩增效率进行了测定,再以200 mmol·L^(-1)的NaCl溶液对两个杜梨家系(盐城和连云港)幼苗进行0、24、48、72 h盐胁迫处理。提取叶片的总RNA,反转录合成cDNA,使用10对引物进行q RT-PCR扩增,根据扩增产物使用delta Ct、BestKeeper、geNorm和NormFinder等4种评价内参基因稳定性的方法,对10对引物扩增产物的稳定性进行分析,并使用RefFinder软件对4种评价方法进行综合分析,以确定最稳定内参基因及其引物。利用筛选出的2对最优内参基因引物对(TUBB-A和GAPDH-1)对1个可能参与杜梨盐胁迫响应的HKT基因(Chr16.g29024)的表达情况进行分析,8个候选内参基因的FPKM值(Fragments PerKilobase Million)都大于30,不同盐处理时间下的FPKM变异系数为0.087~0.260;10对荧光定量PCR引物的扩增效率在91.82%~112.99%之间,其中引物对TUBB-A和GAPDH-1的扩增效率最接近于100%;稳定性分析显示10对引物扩增产物的稳定性排序为GΑPDH-1、TUBB-Α、EF1α-1、TUBB-B、EF1α-2Α、EF2、UBQE、GΑPDH-2、Αctin2、EF1α-2B;不同引物对(TUBB-Α、TUBB-B和EF1α-2Α、EF1α-2B)对同一基因的扩增产物的稳定性存在明显差异;利用TUBB-A和GAPDH-1分析HKT基因的表达趋势没有差别。说明基因GΑPDH和TUBB适于作为杜梨盐胁迫下进行荧光定量PCR的内参基因,对应的GAPDH-1、TUBB-A引物对的扩增效果最好。

关键词：杜梨内参基因实时荧光定量PCR分析基因表达稳定性

引种到青藏高原大田的玉米叶片中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性的日变化(英文)

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作物学报 2003年第3期29卷 349-352页

作者：杨甲定中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000

引种到青藏高原大田的玉米 ,其拔节期的全天光合进程中 ,叶片中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 (PEPC)活性总是大于相应时间点的净光合速率 (Pn) ,且全天变化幅度较 Pn 缓和。通过研究 PEPC活性和 Pn 之间差异的全天变化 ,分析了环境因子 (如... 详细信息

引种到青藏高原大田的玉米 ,其拔节期的全天光合进程中 ,叶片中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 (PEPC)活性总是大于相应时间点的净光合速率 (Pn) ,且全天变化幅度较 Pn 缓和。通过研究 PEPC活性和 Pn 之间差异的全天变化 ,分析了环境因子 (如光强、气温 )和气孔状态对光合作用的影响。

关键词：引种青藏玉米叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性日变化

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黄柳与垂柳的耐热性和耐旱性比较研究

植物生态学报 2005年第1期29卷 42-47页

作者：杨甲定赵哈林张铜会中国科学院寒区旱区环境与工程研究所兰州730000

作为一种优良的固沙植物,黄柳(Salix gordejevii)主要分布于内蒙古科尔沁沙地和浑善达克沙地,在流动沙丘边缘和半流动沙丘生长最多,属于灌木型先锋植物。实验对黄柳的耐热性和耐旱性与垂柳(Salix babylonica)进行了比较研究。两种植... 详细信息

作为一种优良的固沙植物,黄柳(Salix gordejevii)主要分布于内蒙古科尔沁沙地和浑善达克沙地,在流动沙丘边缘和半流动沙丘生长最多,属于灌木型先锋植物。实验对黄柳的耐热性和耐旱性与垂柳(Salix babylonica)进行了比较研究。两种植物的离体叶片在6个温度(即25、30、35、40、45、50℃)下处理1 h;在6个水势梯度(即0、 -0.25、-0.5、-0.75、-1.0、-1.25 MPa)下处理24 h后,测定了其含水量、膜透性、光系统Ⅱ的最大光化学效率 (由Fv/Fm计算)等参数。黄柳叶片在温度处理和干旱处理中均能保持比垂柳较高的含水量;45℃以下的温度对两种植物叶片的膜透性没有明显影响,但高于45℃的温度(本实验中为50℃)使黄柳和垂柳叶片膜透性剧增,且黄柳增大更多;干旱处理造成两种植物叶片膜透性增大,且垂柳的总是大于黄柳的;低于35℃的温度对Fv/Fm没有影响,高于40℃的温度使两种植物叶片的Fv/Fm明显降低,且黄柳的极显著地小于垂柳的;干旱处理总使两种植物叶片的Fv/Fm降低,当渗透势小于-0.75 MPa时,黄柳的Fv/Fm显著地大于垂柳的。这些结果说明黄柳的耐旱性比垂柳强,其耐热性比垂柳差。就光合器官而言,黄柳、垂柳耐热性和耐旱性的差别主要是由于通过光系统Ⅱ的电子传递对高温和干旱的敏感性不同造成的。

关键词：黄柳垂柳耐热性耐旱性比较研究膜透性叶绿素荧光固沙植物

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一氧化氮(NO)在植物逆境响应中的作用

植物生理学通讯 2005年第1期41卷 116-120页

作者：杨甲定云建英赵哈林中国科学院寒区旱区环境与工程研究所兰州730000

简要介绍了有关一氧化氮(NO)在植物非生物胁迫响应中生理作用的研究现状,并对与这一问题相关的研究趋势作了分析和讨论。

关键词：非生物胁迫植物一氧化氮(NO) 响应逆境生理作用

从叶片光合作用分析绿豆和谷子对科尔沁沙地光照条件的适应能力

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作物学报 2004年第3期30卷 232-235页

作者：杨甲定赵哈林张铜会中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000

科尔沁沙地大田种植的绿豆和谷子两种作物 ,叶片净光合速率 (Pn)日变化曲线虽然均为单峰曲线 ,但Pn 峰值出现的时间不同 ,且 8:0 0后 ,谷子的Pn 总是大于绿豆的。分析认为 ,谷子对强光的适应性比绿豆高。非气孔因素造成6 :0 0～ 10 :0 ... 详细信息

科尔沁沙地大田种植的绿豆和谷子两种作物 ,叶片净光合速率 (Pn)日变化曲线虽然均为单峰曲线 ,但Pn 峰值出现的时间不同 ,且 8:0 0后 ,谷子的Pn 总是大于绿豆的。分析认为 ,谷子对强光的适应性比绿豆高。非气孔因素造成6 :0 0～ 10 :0 0绿豆Pn 的降低 ,而 10 :0 0～ 12 :0 0谷子Pn 的降低主要是由气孔导度下降引起的。与净光合测定同步的叶绿素荧光检测表明 ,谷子中非光化学猝灭的量子效率明显高于绿豆中 ,说明谷子叶片能耗散更多的多余能量。同时 ,光系统Ⅱ的最初电子受体QA 的库容 (poolsize)在绿豆中基本保持恒定 ,而在谷子中有明显的中午下降 ,说明谷子叶片对流经光系统Ⅱ的电子传递具有较大的调控能力 ,以适应外界的强烈光照。

关键词：叶片光合作用绿豆谷子科尔沁沙地光照适应能力净光合速率光量子通量

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白兰瓜中ACC氧化酶基因的克隆与序列分析

兰州大学学报（自然科学版） 2005年第1期41卷 122-124页

作者：杨甲定钟海文中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000 北京大学生命科学学院植物分子及发育生物学系北京100871

乙烯是一种植物激素,介导植物对许多发育信号和环境刺激作出响应[1],特别是在果实成熟过程中有明显作用[2～4].跃变型果实内呼吸强度上升与乙烯合成的增加相同步,标志着果实成熟的开始.对于非跃变型果实,乙烯也能加速呼吸,引起叶绿素降... 详细信息

乙烯是一种植物激素,介导植物对许多发育信号和环境刺激作出响应[1],特别是在果实成熟过程中有明显作用[2～4].跃变型果实内呼吸强度上升与乙烯合成的增加相同步,标志着果实成熟的开始.对于非跃变型果实,乙烯也能加速呼吸,引起叶绿素降解、组织软化和多糖水解等变化,促进果实成熟[3].

关键词：果实成熟 ACC氧化酶白兰瓜乙烯合成着果呼吸强度种植酶基因多发变型

小叶锦鸡儿离体叶片对温度处理的某些生理响应

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中国沙漠 2004年第5期24卷 634-636页

作者：杨甲定赵哈林张铜会中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000

小叶锦鸡儿离体叶片分别经25、30、35、40、45、50、55℃等7个温度处理60min后,测定了其光系统Ⅱ最大量子效率(Fv/Fm)和脯氨酸含量的响应。结果表明,25～40℃的温度对Fv/Fm没有明显影响;温度高于40℃,首先使光合作用通过光系统Ⅱ的电子... 详细信息

小叶锦鸡儿离体叶片分别经25、30、35、40、45、50、55℃等7个温度处理60min后,测定了其光系统Ⅱ最大量子效率(Fv/Fm)和脯氨酸含量的响应。结果表明,25～40℃的温度对Fv/Fm没有明显影响;温度高于40℃,首先使光合作用通过光系统Ⅱ的电子传递受到不同程度的阻抑;当温度高于50℃,使叶片光系统Ⅱ反应中心失活或破坏,即小叶锦鸡儿叶片光系统Ⅱ反应中心可耐受的最高温度为50℃,温度再高,将对叶片造成高温伤害。另外,在耐受范围内,叶片中的脯氨酸含量可能表征了叶片遭受温度胁迫的程度。

关键词：温度处理小叶锦鸡儿脯氨酸生理响应 Fv/Fm