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全基因组水平紫花苜蓿WRKY转录因子家族鉴定与表达模式分析

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草业学报 2024年第4期33卷 154-170页

作者：李显炀刘昊何飞王雪李明娜龙瑞才康俊梅杨青川陈林中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193 哈尔滨师范大学生命科学与技术学院黑龙江哈尔滨150025

WRKY转录因子是植物中最大的基因家族之一,在植物生长发育以及非生物胁迫过程中发挥重要的作用。目前,WRKY基因家族成员已经在多个植物物种中进行了广泛的研究和分析。然而,WRKY转录因子尚未在四倍体紫花苜蓿全基因组水平上进行鉴定与... 详细信息

WRKY转录因子是植物中最大的基因家族之一,在植物生长发育以及非生物胁迫过程中发挥重要的作用。目前,WRKY基因家族成员已经在多个植物物种中进行了广泛的研究和分析。然而,WRKY转录因子尚未在四倍体紫花苜蓿全基因组水平上进行鉴定与分析。本研究系统鉴定了紫花苜蓿WRKY基因家族成员,并对其在不同胁迫处理下的表达模式进行了分析。结果显示,共有198个WRKY转录因子不均匀分布在紫花苜蓿的32条染色体上,其中7号染色体的数量最多。系统进化树结果显示,WRKY基因家族成员可以分为3个组。在这些WRKY转录因子中,有42个响应盐胁迫,7个响应碱胁迫,19个响应冷胁迫和37个响应干旱胁迫,同时发现MsWRKY154和MsWRKY166可以同时响应盐、干旱、冷以及碱胁迫。本研究的结果可为紫花苜蓿WRKY转录因子的生物学功能深入研究奠定基础,同时可为紫花苜蓿分子育种提供有价值的信息。

关键词： WRKY转录因子紫花苜蓿表达模式非生物胁迫

紫花苜蓿SAUR基因家族的鉴定及其在非生物胁迫中的表达模式研究

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草业学报 2024年第4期33卷 135-153页

作者：刘昊李显炀何飞王雪李明娜龙瑞才康俊梅杨青川陈林中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193 青岛农业大学草业学院山东青岛266109

SAUR(small auxin-up RNA)是植物早期响应生长素的一类基因,参与植物生长发育与非生物胁迫响应等一系列生物过程。在拟南芥、水稻、棉花等物种中已经对SAUR基因家族进行了系统鉴定与分析,但是,在世界上最重要的豆科牧草紫花苜蓿中关于S... 详细信息

SAUR(small auxin-up RNA)是植物早期响应生长素的一类基因,参与植物生长发育与非生物胁迫响应等一系列生物过程。在拟南芥、水稻、棉花等物种中已经对SAUR基因家族进行了系统鉴定与分析,但是,在世界上最重要的豆科牧草紫花苜蓿中关于SAUR基因家族的研究尚未开展。本研究利用生物信息学的方法在紫花苜蓿参考基因组共鉴定到433个MsSAUR成员,并对其基因组位置、基因结构、启动子顺式作用元件以及不同组织中的表达模式进行了分析。同时,利用紫花苜蓿在不同非生物胁迫下的转录组数据,发现有5、11、19以及12个MsSAUR成员分别响应干旱、盐、冷以及碱胁迫,MsSAUR14/94/254可以同时响应干旱和盐胁迫,MsSAUR297可以同时响应干旱、盐以及碱胁迫,MsSAUR306可以同时响应干旱、盐以及冷胁迫。本研究结果可为后期通过基因工程技术创制高产抗逆新种质提供重要的候选基因。

关键词：紫花苜蓿 SAUR基因全基因组鉴定非生物胁迫表达模式

不同盐浓度胁迫下16个紫花苜蓿品种萌发期耐盐性评价

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草地学报 2024年

作者：石嘉琦谢楠崔素倩孙国通潘璇张立锋刘忠宽刘振宇张洪发李亚楠杨青川龙瑞才河北省农林科学院农业资源环境研究所沧州渤海新区黄骅市农业农村发展局沧州市畜牧技术推广站中国农业科学院北京畜牧兽医研究所

为筛选出适宜河北滨海地区不同盐渍化程度土壤栽培的紫花苜蓿（Medicago sativa）品种，本研究以16个紫花苜蓿品种为材料，采用培养皿滤纸发芽法测定并比较了5种盐浓度下不同品种紫花苜蓿发芽指标的变化差异，并利用临界盐浓度阈值、层... 详细信息

为筛选出适宜河北滨海地区不同盐渍化程度土壤栽培的紫花苜蓿（Medicago sativa）品种，本研究以16个紫花苜蓿品种为材料，采用培养皿滤纸发芽法测定并比较了5种盐浓度下不同品种紫花苜蓿发芽指标的变化差异，并利用临界盐浓度阈值、层次分析-综合评价法和聚类分析进行了耐盐性综合评价。结果表明：2‰轻度盐胁迫处理在一定程度上促进了紫花苜蓿种子萌发生长，‘甘农5号’‘甘农12号’‘北极熊’‘公农5号’的百株干重较对照分别提高了37.1%，44.2%，7.4%和31.3%；中重度盐胁迫则显著降低了紫花苜蓿的发芽率、发芽势和百株干重。通过聚类分析将16个品种划分为强、中、弱3个耐盐等级，强耐盐的包括2个紫花苜蓿品种，分别是‘甘农5号’和‘WL377HQ’；中等耐盐的包括‘甘农12号’‘前景’‘莎莎’和‘赛沃7’；剩下的10个品种为弱耐盐品种。

关键词：紫花苜蓿品种耐盐性层次分析综合评价聚类分析

植物UDP-糖基转移酶(UGT)的功能及应用前景

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植物生理学报 2022年第4期58卷 631-642页

作者：于安东刘琳龙瑞才康俊梅陈林杨青川李明娜中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193 巴彦淖尔市农牧业科学研究所内蒙古巴彦淖尔015000

糖基化是植物的普遍修饰反应,经修饰获得的糖基化产物具有不同的生物学功能,使得糖基化反应成为影响及调节植物生长代谢平衡的重要机制。植物尿苷二磷酸糖基转移酶(uridine diphosphate glycosyltransferase,UGT)属于糖基转移酶一号家族... 详细信息

糖基化是植物的普遍修饰反应,经修饰获得的糖基化产物具有不同的生物学功能,使得糖基化反应成为影响及调节植物生长代谢平衡的重要机制。植物尿苷二磷酸糖基转移酶(uridine diphosphate glycosyltransferase,UGT)属于糖基转移酶一号家族(GT family 1),主要以植物中最常见的尿苷二磷酸(UDP)-糖类为活化糖基分子供体,以类黄酮、酚酸、萜类以及植物激素等小分子化合物为糖基受体。由于UGT催化的底物种类繁多,产物活性差异较大,其催化的糖基化反应在植物生长发育及代谢调节过程中具有十分重要的作用。本文概述了植物UGT家族的蛋白结构、特征及催化底物的相关信息,由UGT参与植物的次生代谢、激素调控、逆境响应与脱毒反应四个方面重点总结了UGT的功能作用,同时对UGT在调控作物农艺性状中的作用和应用前景进行了探讨和展望,旨在为植物UGT的功能研究及生产应用提供一定的参考。

关键词： UDP-糖基转移酶(UGT) 糖基化修饰次生代谢物激素调控抗逆性

蒺藜苜蓿lncRNA167及其剪切产物miR167c的鉴定和功能分析

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草业学报 2022年第1期31卷 164-180页

作者：张家驹于洁李明娜康俊梅杨青川龙瑞才中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸的功能性RNA分子,lncRNA在植物生长发育以及生物和非生物胁迫响应过程中发挥着重要作用。lncRNA常与microRNA(miRNA)关联发挥作用。本研究从蒺藜苜蓿中克隆一个预... 详细信息

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸的功能性RNA分子,lncRNA在植物生长发育以及生物和非生物胁迫响应过程中发挥着重要作用。lncRNA常与microRNA(miRNA)关联发挥作用。本研究从蒺藜苜蓿中克隆一个预测的新lncRNA,该lncRNA与蒺藜苜蓿miR167c在染色体上位置重合,命名为Mt-lncRNA167,并推测Mt-lncRNA167作为Mt-miR167c的剪切前体发挥作用。靶基因预测分析结果表明,生长素响应因子6/8(auxin response factor 6/8)是miR167c的两个靶基因。表达模式分析表明,Mt-lncRNA167主要在叶中表达,Mt-lncRNA167和Mt-miR167c对100 mmol·L-1NaCl、5%PEG 6000和4℃低温胁迫处理均有响应,与Mt-lncRNA167启动子顺式作用元件功能预测结果一致。在盐、干旱、低温胁迫条件下,Mt-lncRNA167与MtmiR167c表达模式基本相同,与靶基因ARF6/8表达模式相反。Mt-lncRNA167与Mt-miR167c超表达转化拟南芥植株表现出生育缺陷的表型,即果荚和花丝显著缩短,花药不能正常释放花粉,花粉活力降低。盐和干旱胁迫下发芽率结果表明Mt-lncRNA167和Mt-miR167c超表达植株抗性优于野生型。此外,Mt-lncRNA167和Mt-miR167c超表达植株下胚轴显著长于野生型。综合以上,推测Mt-lncRNA167作为Mt-miR167c的前体发挥作用,MtmiR167c抑制ARF6/8基因的表达,Mt-lncRNA167-Mt-miR167c-ARF6/8作用网络在蒺藜苜蓿抗逆和发育调控方面发挥重要作用。

关键词：苜蓿长链非编码RNA microRNA 非生物胁迫生长发育

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紫花苜蓿高迁移率族蛋白基因Ms HMG-Y调控花期的功能分析

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中国农业科学 2022年第16期55卷 3082-3092页

作者：张云秀蒋旭尉春雪蒋学乾卢栋宇龙瑞才杨青川王珍康俊梅中国农业科学院北京畜牧兽医研究所

【目的】开花是植物营养生长转向生殖生长的重要标志，对植物的生物量有重要的影响。紫花苜蓿作为世界上最重要的饲草作物之一，其产量和品质与开花时间密切相关。紫花苜蓿的最佳刈割时期是初花期，此时产量和品质最佳。前期获得一个与... 详细信息

【目的】开花是植物营养生长转向生殖生长的重要标志，对植物的生物量有重要的影响。紫花苜蓿作为世界上最重要的饲草作物之一，其产量和品质与开花时间密切相关。紫花苜蓿的最佳刈割时期是初花期，此时产量和品质最佳。前期获得一个与花期相关的编码基因HMG-Y，通过分析其结构及表达模式，探究其在开花调控途径中的功能，为揭示开花调节机制提供理论基础。【方法】同源克隆MsHMG-Y，并对其进行多序列比对和进化树分析。利用qRT-PCR检测不同组织和不同开花时期该基因的表达水平；分析MsHMG-Y受光照、赤霉素（GA3）、水杨酸（SA）、茉莉酸甲酯（MeJA）诱导后的表达模式；观察过表达MsHMG-Y紫花苜蓿的表型，并分析开花促进因子与抑制因子的表达水平。【结果】MsHMG-Y与蒺藜苜蓿MtHMG-Y相似性最高，亲缘关系最近。组织特异性分析显示，MsHMG-Y在花、茎、叶中均有表达，其中，在父本和母本中均为花中表达量最高，叶中表达量最低；在早花表型父本的初花期表达量最高，在晚花表型母本的花芽分化期相对表达量最高。光周期分析表明，延长光照到16 h后，MsHMG-Y表达水平下调，延长光照到28 h后，MsHMG-Y表达水平持续低于对照组，说明该基因受光诱导后下调表达。外施50μmol·L-1 GA3、100μmol·L-1 SA、100μmol·L-1 MeJA后，与对照组相比，MsHMG-Y表达水平均上调，其中，GA3诱导1 h时表达量最高，为对照的3.5倍；SA诱导6 h时表达量最高，为对照的24倍；MeJA诱导3 h时表达量最高，为对照的11倍，说明该基因受3种激素诱导。表型观察发现，与对照相比，过表达MsHMG-Y紫花苜蓿开花较晚，促进开花相关基因的表达水平均下调，抑制开花相关基因的表达水平均上调，其中，表达量变化显著的有促进开花基因MsPHYA、MsGI和MsFTa1，分别降低了4.9、3.9和2.8倍，抑制开花基因MsTEM1和MsSVP的表达量分别提高了2.5和1.9倍。【结论】MsHMG-Y受光周期及外源激素GA3、SA和MeJA的诱导表达。MsHMG-Y对延迟苜蓿开花的调控机制有重要作用。

关键词：紫花苜蓿高迁移率族-Y 花期调控表达模式

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紫花苜蓿镰刀菌根腐病抗病种质资源筛选

中国草地学报 2022年第4期44卷 104-112页

作者：支旭欣张帆杨青川王珍康俊梅龙瑞才中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193

紫花苜蓿根腐病是我国苜蓿产区普遍发生的病害之一,其主要致病病原为尖孢镰刀菌。采用水培接菌法接种尖孢镰刀菌,测定58份供试苜蓿材料的病情指数、株高、根长、地下生物量并进行相关分析和聚类分析,评价紫花苜蓿种质材料苗期根腐病抗... 详细信息

紫花苜蓿根腐病是我国苜蓿产区普遍发生的病害之一,其主要致病病原为尖孢镰刀菌。采用水培接菌法接种尖孢镰刀菌,测定58份供试苜蓿材料的病情指数、株高、根长、地下生物量并进行相关分析和聚类分析,评价紫花苜蓿种质材料苗期根腐病抗性。结果表明,株高、根长、地下生物量与病情指数均呈负相关。病情指数变化范围为12.50~70.83,根据病情指数共划分出4个不同抗性等级,分别是抗病材料、耐病材料、感病材料和高感材料。其中,抗病材料共1份,耐病材料共22份,感病材料共25份,高感材料共10份。根据聚类分析结果显示,58份紫花苜蓿材料大致分为可分为三类,分别为15份耐病材料、24份感病材料和19份高感材料。虽然部分材料与病情指数划分结果不是完全一致,但抗病材料和感病材料在聚类分析结果中能够被明显区分。其中,不同分析方法都表明,PAMPA为抗病材料,阳高、甘农3号、新牧2号、龙牧1号、CF030056、狼山、北疆、敖汉、偏关、G 13608都为高感材料,没有对根腐病完全免疫的种质材料。

关键词：紫花苜蓿尖孢镰刀菌根腐病抗病性鉴定

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基于LabVIEW的图像水印系统

南京理工大学学报 2008年第3期32卷 300-303页

作者：华宇宁李颖杨青川沈阳理工大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110168

针对当前网络图像信息和各种数字图像的版权保护以及身份鉴定问题,在LabVIEW平台上,在图像中嵌入二值水印图像并进行水印的盲提取。系统主要由水印的嵌入与提取两部分组成。由LabVIEW软件的"读取BMP文件"节点,将图像读取进来。对图像进... 详细信息

针对当前网络图像信息和各种数字图像的版权保护以及身份鉴定问题,在LabVIEW平台上,在图像中嵌入二值水印图像并进行水印的盲提取。系统主要由水印的嵌入与提取两部分组成。由LabVIEW软件的"读取BMP文件"节点,将图像读取进来。对图像进行离散小波分解,利用人眼视觉特性,在图像的中频系数中嵌入水印,在提取水印时,利用最小风险假设检验知识进行水印的提取。实验结果表明:该系统的算法对于空间几何失真和滤波处理等具有较好的鲁棒性。

关键词： LabVIEW 水印人眼视觉最小风险

蒺藜苜蓿膜联蛋白MtANN2基因的表达模式及盐胁迫下的功能分析

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草业学报 2022年第5期31卷 124-134页

作者：刘亚男于人杰高燕丽康俊梅杨青川武志海王珍中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193 吉林农业大学农学院吉林长春130118 浙江农林大学林业与生物技术学院浙江杭州311300

膜联蛋白(annexins)是一类进化保守的多基因家族蛋白,它们广泛存在于真核生物中,能通过Ca^(2+)与膜磷脂的结合参与胁迫相关的多种生物学过程。早期对膜联蛋白的研究多集中于脊椎动物,对植物膜联蛋白的认识开始于番茄。关于豆科植物尤其... 详细信息

膜联蛋白(annexins)是一类进化保守的多基因家族蛋白,它们广泛存在于真核生物中,能通过Ca^(2+)与膜磷脂的结合参与胁迫相关的多种生物学过程。早期对膜联蛋白的研究多集中于脊椎动物,对植物膜联蛋白的认识开始于番茄。关于豆科植物尤其是牧草中膜联蛋白的研究还鲜有报道。本研究分析了蒺藜苜蓿膜联蛋白与饲草紫花苜蓿同源蛋白的进化关系,研究了蒺藜苜蓿膜联蛋白基因MtANN2的表达模式,进一步利用拟南芥同源基因的突变体阐明了MtANN2在根系发育和盐胁迫中的功能。RT-qPCR结果显示,MtANN2在根中高丰度表达,且表达水平受NaCl诱导。RNA原位杂交表明MtANN2特异表达于幼苗侧根原基。拟南芥同源基因AtANN2的T-DNA插入突变体植株弱小、侧根数少、根鲜重低,且对盐(100 mmol·L^(-1))处理的敏感性显著高于野生型。超表达MtANN2于atann2后转基因植株的侧根数介于野生型与突变体之间,根鲜重接近野生型,表明MtANN2能在一定程度上互补该突变体的表型缺陷。在盐处理下,该转基因株系的发芽率和长势均恢复到类似野生型的水平。以上结果从分子水平上表明,蒺藜苜蓿膜联蛋白MtANN2参与植物根系生长及盐胁迫响应,高水平表达该基因能够改善植物的耐盐性。本研究为紫花苜蓿耐盐分子育种提供了备选基因。

关键词：蒺藜苜蓿膜联蛋白表达模式超表达盐胁迫