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生菜LsPHYB可变剪接体的克隆及在高温下的功能分析

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生菜LsPHYB可变剪接体的克隆及在高温下的功能分析

作者：隋心意山西农业大学

学位级别：硕士

生菜（Lactuca sativa L.）,性喜冷凉,夏季高温导致其出现抽薹和叶片变苦等问题,因此采取一定措施提高生菜耐热性具有重要的现实意义。光敏色素（Phytochrome,PHY）不仅是光受体,还是温度受体。目前,生菜中PHY是否作为温度受体响应高温... 详细信息

生菜（Lactuca sativa L.）,性喜冷凉,夏季高温导致其出现抽薹和叶片变苦等问题,因此采取一定措施提高生菜耐热性具有重要的现实意义。光敏色素（Phytochrome,PHY）不仅是光受体,还是温度受体。目前,生菜中PHY是否作为温度受体响应高温还未知晓。此外,可变剪接（Alternative splicing,AS）是植物响应高温胁迫的重要转录后调控方式。生菜中LsPHYB是否通过AS来响应环境高温还有待研究。因此本研究选用热敏性生菜‘GRAND RAPIDS TBR’为试验材料,进行高温（35℃/25℃）处理,以常温（25℃/15℃）处理为对照,通过生物信息学分析、基因克隆、基因表达分析和转基因试验对LsPHYB可变剪接体在响应高温中的生物学功能进行探究。主要研究结果如下:生菜PHY基因家族有5个成员,在高温胁迫下LsPHYA、LsPHYB、LsPHYC和LsPHYE2的表达量均上调,表明它们可能在生菜耐热胁迫中发挥作用。在生菜中克隆获得了LsPHYB的3个可变剪接体LsPHYB1、LsPHYB2和LsPHYB3,它们的CDS长度分别为3 509、3 877和2 690 bp,编码氨基酸长度分别为1 094、960和853 aa。其中LsPHYB1发生可变3′端位点和外显子跳跃类型可变剪接,LsPHYB2发生选择性保留poly A尾和内含子保留型可变剪接,LsPHYB3发生外显子跳跃类型可变剪接。保守结构域分析表明PHYB1蛋白结构域完整,具有Per-Arnt-Sim（PAS）、c GMP磷酸二酯酶-腺苷酸环化酶-Fhl A（c GMP phosphodiesterase-adenylylcyclase-Fhl A,GAF）和PHY特异性（PHY-specific,PHY）结构域,C端具有2个连续的PAS（PAS-A和PAS-B）和组氨酸激酶相关（Histidine kinase–related domain,HKRD）结构域;PHYB2的N端缺少PAS和PHY结构域;PHYB3的N端缺少PAS和PHY结构域,C端缺少His KA结构域;系统进化树分析表明,3个可变剪接体聚为一支,与同为菊科的向日葵进化距离最近。qRT-PCR分析表明高温处理11 d内LsPHYB1、LsPHYB2和LsPHYB3表达量达到峰值的时间不同,高温处理第1 d,LsPHYB3的表达量最高;高温处理第5～9 d,LsPHYB2的表达量高于LsPHYB1和LsPHYB3;高温处理第11 d,LsPHYB1的表达量高于LsPHYB2和LsPHYB3。在拟南芥中过表达LsPHYB的3个可变剪接体,发现高温下过表达株系LsPHYB2-oe（Over expression,oe）和LsPHYB3-oe的下胚轴显著低于哥伦比亚型（Columbia-0,Col-0）并且根系显著伸长,而LsPHYB1-oe的下胚轴和根长无显著变化;高温下,与Col-0相比,转基因株系的类胡萝卜素（Car）含量均显著增加,LsPHYB2-oe株系的总叶绿素（Chl）含量显著增加,而LsPHYB1-oe和LsPHYB3-oe株系的Chl含量并无显著差异。LsPHYB1-oe株系的最大光化学效率F/F和光化学猝灭系数（qP）在高温下显著升高,说明过表达LsPHYB1可以缓解高温胁迫对植株PSⅡ系统的损害。转基因株系开花时的叶片数均显著增加,LsPHYB2-oe株系的开花时间显著推迟。综上所述,高温下生菜LsPHYB产生了三个可变剪接体LsPHYB1、LsPHYB2和LsPHYB3。缺少PAS和PHY结构域的LsPHYB2和缺少PAS、PHY和His KA结构域的LsPHYB3在植株响应高温中发挥主要作用:在高温处理的前中期（第1～9 d）通过抑制下胚轴的伸长、促进根系的伸长及增加光合色素含量,有效增强了转基因植株对高温的耐受性,为后续研究生菜耐热分子机制提供理论依据。

关键词：生菜 LsPHYB 可变剪接体高温胁迫生物学功能

PIF4转录因子调控植物热形态建成研究进展

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植物生理学报 2022年第3期58卷 492-500页

作者：赵小刚隋心意温祥珍山西农业大学园艺学院山西晋中030801

热形态建成是植物在长期进化中产生的适应性性状。叶柄和节间伸长、叶片偏上生长有助于增强蒸腾作用,提高植物对高温的适应性。研究表明,光敏色素互作因子PIF4通过整合光照、昼夜节律和激素信号调控植物热形态建成。本文从这三方面介绍... 详细信息

热形态建成是植物在长期进化中产生的适应性性状。叶柄和节间伸长、叶片偏上生长有助于增强蒸腾作用,提高植物对高温的适应性。研究表明,光敏色素互作因子PIF4通过整合光照、昼夜节律和激素信号调控植物热形态建成。本文从这三方面介绍了近年来国内外对于PIF4在热形态建成方面的研究进展,旨在为后续工作提供一些提供参考。此外,本文也提出了本领域需要进一步研究的科学问题,试图为解释PIF4调控热形态建成的分子机理提供新的研究信息。

关键词：热形态建成 PIF4 光照昼夜节律激素

生菜Ls PHYB可变剪接体的克隆与高温诱导表达模式

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中国农业科学 2022年第9期55卷 1822-1830页

作者：隋心意赵小刚陈鹏宇李亚灵温祥珍山西农业大学园艺学院

【目的】光敏色素B(phytochrome,PHYB)是光和温度的受体。通过克隆光敏色素B基因（PHYB）可变剪接体并分析其在高温诱导下的表达模式，探究LsPHYB可变剪接体在生菜响应环境高温中的生物学功能，为培育耐热性生菜提供理论依据。【方法】... 详细信息

【目的】光敏色素B(phytochrome,PHYB)是光和温度的受体。通过克隆光敏色素B基因（PHYB）可变剪接体并分析其在高温诱导下的表达模式，探究LsPHYB可变剪接体在生菜响应环境高温中的生物学功能，为培育耐热性生菜提供理论依据。【方法】采用生物信息学方法在生菜的基因组数据库搜索获得LsPHYB的cDNA序列的相关信息；对克隆得到的3个可变剪接体LsPHYB1、LsPHYB2和LsPHYB3进行多序列比对、可变剪接方式分析及系统进化树分析；通过在线软件预测PHYB1、PHYB2和PHYB3蛋白分子量、等电点和亲水性、疏水性等蛋白质理化性质，并通过生物信息学软件预测三者的二级结构、三级结构和保守结构域；采用荧光定量PCR(qRT-PCR)检测PHYB1、PHYB2和PHYB3在高温处理后的表达特征。【结果】克隆获得的生菜LsPHYB的3个可变剪接体LsPHYB1、LsPHYB2和LsPHYB3的CDS长度分别为3 509、3 877和2 690 bp，编码氨基酸长度分别为1 094、960和853 aa。其中LsPHYB1发生可变3′端位点和外显子跳跃类型可变剪接，LsPHYB2发生选择性保留polyA尾和内含子保留型可变剪接，LsPHYB3发生外显子跳跃类型可变剪接。保守结构域分析表明PHYB2的N端缺少PAS和PHY功能域；PHYB3的N端缺少PAS和PHY功能域，C端缺少HisKA功能域；系统进化树分析表明，3个可变剪接体聚为一支。qRT-PCR分析表明在高温处理第1天，LsPHYB3的表达量最高；在高温处理第5—9天，LsPHYB2的表达量高于LsPHYB1和LsPHYB3；在高温处理第11天，LsPHYB1的表达量高于LsPHYB2和LsPHYB3，处理11 d内三者表达量达到峰值的时间不同。【结论】高温下生菜LsPHYB的转录本存在3个可变剪接体LsPHYB1、LsPHYB2和LsPHYB3。LsPHYB3在高温处理前期高表达，LsPHYB2、LsPHYB1分别在高温处理中期、后期高表达，推测生菜3个LsPHYB可变剪接体在抗高温胁迫中发挥不同的作用。

关键词：生菜 LsPHYB 可变剪接体高温胁迫响应

微酸性次氯酸对番茄灰霉病和灰叶斑病的抑制作用

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沈阳农业大学学报 2022年第6期53卷 658-664页

作者：余朝阁隋心意丁勇李颖齐蕴荣刘佩钰沈阳农业大学园艺学院/设施园艺教育部重点实验室沈阳110161 沈阳溢源生物科技有限公司沈阳110179 抚顺市现代农业与扶贫开发促进中心辽宁抚顺113006 法库县农业农村局辽宁法库110400

次氯酸是一种弱酸性强氧化剂,可以与多种生物大分子(蛋白质、核酸等)反应,破坏其结构,造成微生物的致死性伤害,因此被广泛应用于卫生、食品和物流等多个领域。在微酸性条件下次氯酸主要以HClO分子形式存在,杀菌效果较好,而HClO见光后易... 详细信息

次氯酸是一种弱酸性强氧化剂,可以与多种生物大分子(蛋白质、核酸等)反应,破坏其结构,造成微生物的致死性伤害,因此被广泛应用于卫生、食品和物流等多个领域。在微酸性条件下次氯酸主要以HClO分子形式存在,杀菌效果较好,而HClO见光后易于分解,其终产物主要为Cl^(-)和O_(2),对环境和产品不会产生污染。为了探明微酸性次氯酸对番茄灰霉病和灰叶斑病的防治效果及应用技术,比较0~100mg·L^(-1)有效氯浓度的微酸性次氯酸对番茄叶片的伤害作用,对2种病害病原物灰葡萄孢(Botrytis cinerea)和茄匍柄霉(Stemphylium solani)孢子萌发的抑制作用,以及对番茄灰霉病和灰叶斑病的防治效果,筛选出既不伤害番茄叶片,又能较好地抑制病菌和防治病害的适宜次氯酸有效氯浓度;探索适宜有效氯浓度的次氯酸防治番茄灰霉病和灰叶斑病的最佳施用时期和间隔时间。试验结果表明:含80mg·L^(-1)有效氯的次氯酸不仅对番茄叶片不产生伤害作用,还具有较强的抑菌和防病效果,该浓度的次氯酸防治番茄灰霉病和灰叶斑病的最佳施用时期为接种后48h之内,最佳间隔时间为每2~4d施用1次。可见,在番茄灰霉病和灰叶斑病发生初期,每2~4d使用1次80mg·L^(-1)有效氯浓度的微酸性次氯酸,可有效防治番茄灰霉病和灰叶斑病,且对番茄正常生长影响较小。

关键词：微酸性次氯酸番茄灰霉病灰叶斑病

热敏型生菜‘GRAND RAPIDS TBR’高效再生体系的建立

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分子植物育种 2023年第9期21卷 3009-3016页

作者：赵小刚隋心意赵榴歆靳卓宇李亚灵温祥珍山西农业大学园艺学院晋中030801

本试验以热敏型生菜‘GRAND RAPIDS TBR’为材料,分别探讨不同消毒试剂及时间对种子消毒的影响及不同生长调节剂对愈伤组织诱导、不定芽再生的影响,初步建立了高效的再生体系。结果表明:种子消毒的最适配比为75%的酒精45 s+3%的次氯酸钠... 详细信息

本试验以热敏型生菜‘GRAND RAPIDS TBR’为材料,分别探讨不同消毒试剂及时间对种子消毒的影响及不同生长调节剂对愈伤组织诱导、不定芽再生的影响,初步建立了高效的再生体系。结果表明:种子消毒的最适配比为75%的酒精45 s+3%的次氯酸钠12 min,种子成活率可达97.8%;愈伤组织诱导与不定芽分化的最适培养基为MS+0.1 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA,愈伤组织诱导率100%,平均不定芽再生27.7个,且不定芽生长健壮;最适生根培养基为不添加NAA的纯MS培养基,生根率为97.8%;炼苗移栽后,植株成活率100%。本研究初步建立了‘GRAND RAPIDS TBR’的高效再生体系,为生菜基因功能研究和耐高温新品种培育提供基础。

关键词：生菜愈伤组织再生体系

微酸性电解水对番茄灰霉病和灰叶斑病防治作用的研究

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微酸性电解水对番茄灰霉病和灰叶斑病防治作用的研究

作者：隋心意沈阳农业大学

学位级别：硕士

我国设施蔬菜产业发展迅速,其中番茄已成为设施种植中的主要作物。由于设施内环境温度较高、湿度较高、空间密闭,因此设施番茄在生长过程中会受到多种病害的危害,影响其产量与品质。在防治病害过程中,过多使用化学药剂,导致病原菌产生... 详细信息

我国设施蔬菜产业发展迅速,其中番茄已成为设施种植中的主要作物。由于设施内环境温度较高、湿度较高、空间密闭,因此设施番茄在生长过程中会受到多种病害的危害,影响其产量与品质。在防治病害过程中,过多使用化学药剂,导致病原菌产生抗性、环境污染及投资投工过大。微酸性电解水是一种具有高效、快捷、易分解、不产生抗药性等特点的杀菌剂,其应用已深入到生活的各个领域。然而,微酸性电解水对植株的安全使用浓度及对病害的防治效果尚不准确,在设施蔬菜领域并未大规模使用。本研究就微酸性电解水在防治番茄灰霉病和灰叶斑病方向进行了三部分试验,通过微酸性电解水对番茄施用安全浓度的筛选,对病原菌生长和繁殖的影响及对两种病害防治效果的测定,确定了安全有效的浓度及使用方式,也为病害防治中化学农药的减施提供了依据。其主要结果如下:(1)微酸性电解水对番茄的生长及伤害作用。通过在番茄植株生长过程中喷施不同浓度电解水的试验结果中表明,从植株生长上来看,喷施100ppm有效氯浓度药剂处理对番茄植株干物质积累有一定的抑制作用,番茄叶片电导率和丙二醛(MDA)两项伤害指标表现出对番茄植株一定程度的药害效果;喷施200ppm有效氯浓度的电解水对番茄植株干物质积累,株高,茎粗,根冠比等生长指标,光合作用及电导率、丙二醛等伤害指标并无明显影响。所以200ppm可初步认定为番茄植株使用的安全浓度范围。(2)微酸性电解水对B.cinerea和S.solani生长和繁殖的影响。喷施不同浓度的电解水对B.cinerea和S.solani菌落扩展和孢子萌发都有明显的抑制作用,且抑制效果随药剂的有效氯浓度的增加而增强;在安全浓度范围下,80ppm的电解水对两种病原菌菌落的生长抑制率分别达到46.18%和34.97%,有效减缓了菌落扩展速度;80ppm电解水不仅抑制了孢子萌发,也推迟了萌发时间。(3)微酸性电解水对番茄灰霉病和灰叶斑病的防治效果。番茄离体叶片防效试验结果表明,在安全浓度范围内,喷施80ppm微酸性电解水对番茄灰霉病和灰叶斑病的治疗效果最好,分别达到66.12%和45.26%;在病害侵染的不同时期,80ppm浓度对两种病害的治疗效果要优于预防效果,病菌接种前喷施80ppm微酸性电解水对番茄两种病害的预防效果较差,在接种后48h内对两种病害的防治效果最优,番茄灰霉病在接种后24h喷药治疗效果最好,番茄灰叶斑在接种后2h喷药治疗效果最好;从番茄盆栽防效试验结果来看,不同的喷施间隔对两种病害的防效有显著影响,每2天喷施一次微酸性电解水对患有的番茄植株防治效果最好,防效可以达到63.82%和49.02%。综合结果得出:80ppm有效氯浓度是微酸性电解水防治番茄灰霉病和灰叶斑病的安全有效浓度,在实际生产中可以参照室内试验结果,每两天喷施一次有效氯浓度为80ppm的微酸性电解水,用于防治番茄灰霉病和灰叶斑病。

关键词：微酸性电解水番茄灰霉病番茄灰叶斑病防治作用

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以新质生产力引领农业强国建设的若干思考

南京农业大学学报(社会科学版) 2024年

作者：林万龙董心意中国农业大学经济管理学院

本文从理论逻辑、时代逻辑和现实逻辑三个维度论述了以新质生产力引领我国农业强国建设的必要性和必然性。强化农业前沿科技的研究与运用、拓展涉农新业态和培养农业新质人才是发展农业新质生产力的三个核心着力点。传统农业生产领域科... 详细信息

本文从理论逻辑、时代逻辑和现实逻辑三个维度论述了以新质生产力引领我国农业强国建设的必要性和必然性。强化农业前沿科技的研究与运用、拓展涉农新业态和培养农业新质人才是发展农业新质生产力的三个核心着力点。传统农业生产领域科技水平的突破、先进要素的引入和集成、农业功能的跨界突破是以新质生产力引领农业强国建设的主要实现途径。与此同时，在以新质生产力引领我国农业强国建设的进程中，还需要注意处理好发展与底线的关系、提升效率和促进共同富裕的关系、新质生产力和常规生产力的关系，注意避免把新质生产力简单等同于现有生产力的提升、在传统农业业态范畴思考农业新质生产力、一窝蜂式的盲目跟风等三个认识和行动上的误区。

关键词：新质生产力农业强国建设

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新质生产力引领农业强国建设的若干思考

南京农业大学学报（社会科学版） 2024年第3期24卷 18-27页

作者：林万龙董心意中国农业大学经济管理学院北京100083

本文从理论逻辑、时代逻辑和现实逻辑三个维度论述了新质生产力引领我国农业强国建设的必要性和必然性。强化农业前沿科技的研究与运用、拓展涉农新业态和培养农业新质人才是发展农业新质生产力的三个核心着力点。传统农业生产领域科技... 详细信息

本文从理论逻辑、时代逻辑和现实逻辑三个维度论述了新质生产力引领我国农业强国建设的必要性和必然性。强化农业前沿科技的研究与运用、拓展涉农新业态和培养农业新质人才是发展农业新质生产力的三个核心着力点。传统农业生产领域科技水平的突破、先进要素的引入和集成、农业功能的跨界突破是新质生产力引领农业强国建设的主要实现途径。与此同时,在新质生产力引领我国农业强国建设的进程中,还需要注意处理好发展与底线的关系、提升效率和促进共同富裕的关系、新质生产力和常规生产力的关系,注意避免把新质生产力简单等同于现有生产力的提升、在传统农业业态范畴思考农业新质生产力、“一窝蜂”式的盲目跟风等三个认识和行动上的误区。

关键词：新质生产力农业强国建设乡村振兴

末次冰盛期以来东北地区古植被定量重建及其气候响应

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第四纪研究 2024年第3期44卷 805-822页

作者：张瑞李琴勇心意于梦晴辽宁师范大学地理科学学院辽宁大连116029

植被是陆地生态系统的主体,其演化对全球气候变化及碳循环有着至关重要的影响。重建过去典型增温过程中植被的变化,是评估全球变暖背景下植被响应的关键之一。末次冰盛期(LGM)是末次冰期中距今最近的气候最冷、冰川规模最大的时段。LGM... 详细信息

植被是陆地生态系统的主体,其演化对全球气候变化及碳循环有着至关重要的影响。重建过去典型增温过程中植被的变化,是评估全球变暖背景下植被响应的关键之一。末次冰盛期(LGM)是末次冰期中距今最近的气候最冷、冰川规模最大的时段。LGM以来,气候经历了从末次冰盛期到全新世的逐渐增温和后续降温过程。本研究综合公开发表的东北地区的69条孢粉序列,通过生物群区化方法定量重建了LGM以来其植被分布格局变化。结果表明,21~12 ka B.P.,森林仅分布在东部边缘山地,该时期森林类型点位比例最低,仅25%,研究区大面积被草原和荒漠占据;12~9 ka B.P.,森林向西、北方向扩张,草原被迫向内蒙古高原地区迁移,森林-草原分界线逐渐向西移动;9~5 ka B.P.,森林成为主要植被类型,在东北地区广泛分布,森林点位比例在6 ka B.P.达到最大值,约65%以上。温带落叶林分布范围与现代相比,最北界向北扩张大约7°~8°。草原仅分布在松嫩平原东部和内蒙古高原北部。全新世大暖期(6±0.5 ka 14C),森林-草原分界线大致分布在现代300 mm年等降水量线附近;5 ka B.P.以来,草原再次扩张。森林向东部边缘山地迁移。森林-草原分界线向东迁移。此外,温带落叶林出现的海拔变化显示,LGM以来其逐渐上升至全新世早中期开始下降,与全球温度变化类似。进一步分析表明,LGM以来,降水或有效湿度可能是控制东北地区森林整体比例变化的主要驱动因素。此外,5 ka B.P.以来,人类活动对植被分布格局的影响是不可忽视的。

关键词：末次冰盛期生物群区化植被重建孢粉中国东北地区