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碱胁迫条件下玉米苗期根部转录组表达谱分析

分子植物育种 2022年

作者：董菁张春宵刘学岩金峰学刘文平吴委林李晓辉延边大学农学院吉林省农业科学院玉米研究所

以耐碱自交系‘郑58’和碱敏感自交系‘昌7-2’为材料，分析供试材料在100 mmol/L NaCO溶液胁迫下0 h和5 h的转录组数据。与对照0 h相比较，在‘郑58’和‘昌7-2’分别鉴定出4 389和3 971个上调、3 416和3 024个下调差异基因。对抗感材... 详细信息

以耐碱自交系‘郑58’和碱敏感自交系‘昌7-2’为材料，分析供试材料在100 mmol/L NaCO溶液胁迫下0 h和5 h的转录组数据。与对照0 h相比较，在‘郑58’和‘昌7-2’分别鉴定出4 389和3 971个上调、3 416和3 024个下调差异基因。对抗感材料间共同上调和‘郑58’特有上调DEGs进行GO富集、REVIGO分析和KEGG富集以及重点通路分析结果如下：‘郑58’和‘昌7-2’间共同上调DEGs显著富集的条目包括对化学物质的反应、压力反应的调节和苯丙烷代谢过程等相关GO条目，‘郑58’特有上调显著富集在对内源性刺激的反应、苯丙酸生物合成过程和氨基酸转运等GO条目。共同上调DEGs在苯丙烷生物合成、植物MAPK信号等12个通路上显著富集，‘郑58’特有上调DEGs在糖酵解/糖异生、植物激素信号转导和苯丙烷生物合成等10个通路上显著富集。耐性材料‘郑58’上调的转录因子在NAC和MYB转录因子家族分布数量较多。与植物激素信号转导、苯丙烷生物合成通路相关的基因，MYB和NAC转录因子家族基因可能与玉米耐碱性密切相关。研究结果为玉米耐碱机理提供了相关数据支撑，也能够为将来培育耐碱品种提供理论及优质材料基础。

关键词：玉米苗期耐碱转录组基因挖掘

植物氮素利用途径中硝酸盐转运基因的研究进展

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中国土壤与肥料 2022年第7期 238-246页

作者：刘文平梁烜赫张春宵李淑芳曹铁华李晓辉吉林省农业科学院玉米研究所吉林公主岭136100 吉林省农业科学院农业资源与环境研究所吉林长春130033 吉林省农业科学院作物资源研究所吉林公主岭136100

氮素是植物生长发育必不可少的大量元素之一,土壤中的硝酸盐是植物获取氮素的主要来源。植物对硝酸盐的吸收与利用是通过一个精密的信号调控网络来实现的,其中硝酸盐转运蛋白在植物体内硝酸盐的运输和分配过程中发挥着重要的作用。通过... 详细信息

氮素是植物生长发育必不可少的大量元素之一,土壤中的硝酸盐是植物获取氮素的主要来源。植物对硝酸盐的吸收与利用是通过一个精密的信号调控网络来实现的,其中硝酸盐转运蛋白在植物体内硝酸盐的运输和分配过程中发挥着重要的作用。通过对氮素利用途径中不同硝酸盐转运基因在硝酸盐的吸收、转运、同化和再利用进行功能鉴定,可以更好地解析硝酸盐在植物体内的吸收机制,从而找到提高植物氮素利用效率的关键环节。因此,综述了植物硝酸盐转运蛋白对土壤中硝酸盐的响应和信号的传递;硝酸盐转运蛋白在植株体内参与硝酸盐的转运、储存和再利用的功能以及硝酸盐在植物育种中的应用,并从对硝酸盐转运基因的单碱基编辑、关键结构域的改造和基因功能鉴定等方面进行展望。综述了有利于揭示硝酸盐转运基因的功能,拓宽植物吸收转运硝酸盐的分子机制认识,为提高植物氮素利用效率、培育氮高效利用农作物品种提供理论支撑。

关键词：植物氮素硝酸盐转运蛋白硝酸盐产量

玉米耐盐碱鉴定技术体系构建与耐盐碱种质筛选

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玉米耐盐碱鉴定技术体系构建与耐盐碱种质筛选

作者：张春宵东北农业大学

学位级别：硕士

全球盐碱化进程的加快加重了盐碱对人类的威胁,它给农业生产造成的损失仅次于干旱。吉林省是我国粮食主产区,其西部地区土地盐碱化严重,并已对该区的生态环境与经济发展构成严重威胁。快速开发和有效利用西部地区盐碱化土壤,不仅直接关... 详细信息

全球盐碱化进程的加快加重了盐碱对人类的威胁,它给农业生产造成的损失仅次于干旱。吉林省是我国粮食主产区,其西部地区土地盐碱化严重,并已对该区的生态环境与经济发展构成严重威胁。快速开发和有效利用西部地区盐碱化土壤,不仅直接关系到西部生态环境的恢复和改善,更牵系如何更好地确保吉林省保障国家粮食安全的重大战略问题。本研究以玉米杂交种郑单958及其双亲自交系为材料,在4个浓度水平的NaCO溶液(12.5、25、37.5、50 mmol/L)胁迫下和4个浓度水平的NaCl溶液(50、100、150、200 mmol/L)胁迫下,进行种子萌发和幼苗胁迫试验,分别测定发芽率、相对电导率、脯氨酸(Pro)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量等生理生化指标,比较杂交种与双亲自交系之间的耐盐碱差异,在此基础上构建玉米耐盐碱鉴定技术体系。然后利用已构建的玉米耐盐碱鉴定技术体系对吉林省农科院主推的29份玉米杂交种进行苗期耐盐碱性分析,将部分杂交种种植在院洮南综合试验站和院公主岭院区试验地进行大田产比分析,验证已构建的玉米耐盐碱鉴定技术体系的有效性。同时,利用玉米回交群体BCF进行苗期胁迫和大田胁迫,进行耐盐碱一致性分析,对苗期胁迫后的部分回交群体幼苗进行SSR标记分析,进而筛选获得耐盐碱玉米回交导入系。研究结果将为揭示玉米耐盐碱生理机制、挖掘玉米耐盐碱种质奠定实验基础,为玉米杂交种的区域布局提供参考依据。主要研究结果如下: (1)玉米耐盐碱筛选的适宜浓度为25 mmol/L的NaCO溶液与100 mmol/L的NaCl溶液,种子发芽率、相对电导率、SOD活性、MDA含量以及Pro含量是玉米耐盐碱筛选的适宜生理生化指标;(2)通过对29份吉林省农科院主推玉米杂交种进行苗期耐盐碱性分析筛到极耐盐碱玉米杂交种3份;通过14份玉米杂交种公主岭(非胁迫对照)和洮南(胁迫区)两地大田减产率的比较分析表明,苗期筛选的结果简单有效,能够比较客观地反映玉米杂交种的耐盐碱性;(3)通过对6个玉米回交群体BCF实验室苗期胁迫和洮南大田胁迫的比较分析,结果表明苗期筛选结果与大田筛选结果一致,以郑58为背景的回交群体整体耐盐碱性较好;通过对玉米回交群体BCF【(郑58×吉4112)×郑58】进行SSR标记分析,针对找到导入供体亲本片段较多且耐盐等级在1、2级的玉米12株自交授粉,获得耐盐碱回交导入系BCF。

关键词：玉米盐碱鉴定体系种质筛选

玉米苗期根部比较转录组分析揭示耐盐性差异机制

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玉米科学 2023年第6期31卷 30-40页

作者：董菁张春宵刘学岩金峰学刘文平吴委林李晓辉延边大学农学院吉林延吉133002 吉林省农业科学院玉米研究所吉林公主岭136100

以耐盐自交系郑58和盐敏感自交系昌7-2为材料,分析供试材料在无胁迫(CK)和200 mmol/L NaCl溶液胁迫下5 h的转录组数据。与无胁迫(CK)相比较,在郑58和昌7-2分别鉴定出390和421个上调、390和421个下调差异基因。对耐感材料间共同上调和郑5... 详细信息

以耐盐自交系郑58和盐敏感自交系昌7-2为材料,分析供试材料在无胁迫(CK)和200 mmol/L NaCl溶液胁迫下5 h的转录组数据。与无胁迫(CK)相比较,在郑58和昌7-2分别鉴定出390和421个上调、390和421个下调差异基因。对耐感材料间共同上调和郑58特有上调DEGs进行GO富集、REVIGO分析和KEGG富集分析以及重点通路分析结果表明:郑58和昌7-2间共同上调DEGs显著富集的条目包括对活性氧代谢过程的调节、内质网应激反应等GO条目;郑58特有上调显著富集含氧化合物的反应、对化学物质的反应等GO条目。共同上调DEGs仅在共单萜生物合成的代谢通路上显著富集;郑58特有上调DEGs在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成等6个通路上显著富集。在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成两个通路上分别有9和7个相关基因,耐盐自交系郑58上调的转录因子在MYB和NAC家族分布数量较多。植物激素信号转导、苯丙烷生物合成通路相关的基因以及MYB和NAC家族基因可能与玉米耐盐性密切相关。

关键词：玉米苗期耐盐转录组基因挖掘

205份玉米种质资源表型性状遗传多样性分析及优异种质筛选

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玉米科学 2023年第5期31卷 1-10页

作者：李淑芳李鹤南刘晓冬张春宵刘学岩贾立辉李晓辉吉林省农业科学院作物资源研究所吉林公主岭136100 山东农业大学植物保护学院山东泰安271018 吉林省农业科学院玉米研究所吉林公主岭136100 吉林省农业科学院长春130033

为了拓宽玉米种质资源遗传基础,了解玉米种质资源表型性状遗传多样性水平,选择205份玉米种质资源的23个表型性状,利用变异系数、遗传多样性指数及多种分析方法,结合F值综合评价玉米种质资源。结果表明,大多数种质资源花丝色及花药色均... 详细信息

为了拓宽玉米种质资源遗传基础,了解玉米种质资源表型性状遗传多样性水平,选择205份玉米种质资源的23个表型性状,利用变异系数、遗传多样性指数及多种分析方法,结合F值综合评价玉米种质资源。结果表明,大多数种质资源花丝色及花药色均为黄绿色,株型中间型,轴色浅红色,穗型筒形,粒型硬粒型,子粒形状中间形,粒色浅黄。穗长的遗传多样性指数H'最大,穗行数的H最小;粗蛋白质含量和粗脂肪含量的H'相同,总淀粉含量的H'最小。15个数量性状和3个品质性状之间呈现显著或极显著正相关,千粒重与穗行数呈极显著负相关,各数量性状间相互联系又相互制约。通过聚类分析,205份资源被划分为3大类群。通过综合得分F值筛选出10份优异玉米种质,可作为优良的种质资源创新材料和遗传育种的亲本来源。

关键词：玉米优异种质表型性状遗传多样性

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分子标记在高粱研究中的应用

吉林农业科学 2013年第2期38卷 42-46,63页

作者：张春宵王晶王凤华李晓辉吉林省农业科学院生物技术研究所长春130033 东北农业大学农学院哈尔滨150030 吉林省农业科学院/农业部植物新品种测试公主岭分中心吉林公主岭136100

高粱是最耐旱的粮食作物之一,在干旱、半干旱地区农业生产中占有极其重要的位置。此外,相对较小(730Mbp)基因组和丰富的耐旱遗传多样性使其成为一个优良的模式作物,用来研究抗旱性的遗传机制和生理机制。近年来,分子标记技术的发展,加... 详细信息

高粱是最耐旱的粮食作物之一,在干旱、半干旱地区农业生产中占有极其重要的位置。此外,相对较小(730Mbp)基因组和丰富的耐旱遗传多样性使其成为一个优良的模式作物,用来研究抗旱性的遗传机制和生理机制。近年来,分子标记技术的发展,加速了高粱高饱和度遗传连锁图谱的构建,也为高粱的抗性机制的生理研究、基因功能的鉴定和克隆,分子标记辅助选择、有利基因的定向转移及基因聚合奠定了基础。

关键词：高粱分子标记遗传机制生理机制连锁图谱

玉米杂交种郑单958及其双亲自交系耐盐碱性分析

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玉米科学 2009年第6期17卷 39-44页

作者：张春宵刘晓鑫郝东云李文华李晓辉吉林省农业科学院生物技术研究中心长春130033 东北农业大学农学院哈尔滨150030 黑龙江省农委哈尔滨150001

以玉米杂交种郑单958及其双亲自交系为材料,在4个浓度水平的Na2CO3溶液(12.5、25、37.5、50mmol/L)和4个浓度水平的NaCl溶液(50、100、150、200 mmol/L)胁迫下,利用沙培法进行种子萌发和幼苗胁迫试验,分别测定发芽率、相对电导率等生理... 详细信息

以玉米杂交种郑单958及其双亲自交系为材料,在4个浓度水平的Na2CO3溶液(12.5、25、37.5、50mmol/L)和4个浓度水平的NaCl溶液(50、100、150、200 mmol/L)胁迫下,利用沙培法进行种子萌发和幼苗胁迫试验,分别测定发芽率、相对电导率等生理指标及脯氨酸(Pro)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量等生化指标,比较杂交种与双亲自交系之间的耐盐碱差异。结果表明:郑单958及双亲自交系耐盐碱筛选最宜浓度为25mmol/L Na2CO3和100 mmol/L NaCl溶液,且Na2CO3对于质膜透性的伤害程度大于NaCl;玉米耐盐碱筛选适宜生化指标为SOD活性、MDA含量以及Pro含量,其中Pro含量是玉米耐盐碱筛选的重要指标,其含量随Na2CO3浓度的升高显著提高;郑单958杂交种的耐盐碱性优于自交系。

关键词：玉米盐碱胁迫郑单958

利用SSR标记分析35份糯玉米种质的遗传多样性

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玉米科学 2014年第6期22卷 27-31,35页

作者：王玉民尹大鹏张春宵康岭生金峰学姜昱吉林省农业科学院长春130033 吉林省农作物新品种引育中心长春130062

以引进的35个糯玉米自交系和5个我国普通玉米杂种优势群的标准检验种为供试材料,利用SSR标记分析他们的遗传多样性和亲缘关系。结果表明,30对SSR引物共检测到140个等位基因变异,每对引物的等位变异数为2~8个,平均为4.67个;SSR标记的多... 详细信息

以引进的35个糯玉米自交系和5个我国普通玉米杂种优势群的标准检验种为供试材料,利用SSR标记分析他们的遗传多样性和亲缘关系。结果表明,30对SSR引物共检测到140个等位基因变异,每对引物的等位变异数为2~8个,平均为4.67个;SSR标记的多态性信息量在0.198 6~0.794 7之间,平均为0.584 0;材料间的遗传距离在0~0.923 1之间,平均值为0.645 3。40份材料可以分为4个类群,与可追踪的系谱信息基本一致。

关键词：糯玉米分子标记遗传多样性

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玉米苗期耐碱性QTL定位分析

玉米科学 2014年第5期22卷 13-19页

作者：马晓军金峰学晁青张春宵杨德光李晓辉东北农业大学农学院哈尔滨150030 吉林省农业科学院作物研究所吉林公主岭136100 吉林省农业科学院农业生物技术研究所长春130033 中国科学院植物研究所北京100093

利用郑58/昌7-2构建的156个玉米F2：3家系为作图群体,在100 mmol/L Na2CO3溶液的碱性胁迫下进行玉米苗期耐碱性鉴定,并利用SSR标记构建的分子遗传连锁图谱进行QTL分析。采用复合区间作图法共检测到4个与玉米苗期耐碱率相关的QTL,分布于... 详细信息

利用郑58/昌7-2构建的156个玉米F2：3家系为作图群体,在100 mmol/L Na2CO3溶液的碱性胁迫下进行玉米苗期耐碱性鉴定,并利用SSR标记构建的分子遗传连锁图谱进行QTL分析。采用复合区间作图法共检测到4个与玉米苗期耐碱率相关的QTL,分布于第2、5、7条染色体上,单个QTL可解释的表型贡献率范围为1.1%~8.6%。所检测到的4个QTL的增益等位基因均来自于耐碱亲本郑58。

关键词：玉米耐碱性 SSRs标记 QTLs