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Down-regulation of GhADF1 in cotton(Gossypium hirsutum)improves plant drought tolerance and increases fiber yield

The Crop Journal 2022年第4期10卷 1037-1048页

作者： Lixia Qin Huanyang Zhang Jing Li Yonghong Zhu Gaili Jiao chuangyun wang Shenjie Wu Shanxi Agricultural University Taiyuan 030031ShanxiChina

Fiber productivity and quality of cotton are severely affected by abiotic stresses.In this study,we identified the role of GhADF1,an actin depolymerizing factor,in cotton response to drought stress.GhADF1 expression in cotton could be induced by PEG6000.GhADF1-RNAi transgenic cotton showed increased tolerance to drought stress during seed germination and seedling development as well as at the reproductive stage.In contrast,overexpression of GhADF1 led to a drought-sensitive phenotype in transgenic plants.GhADF1-RNAi plants produced an enlarged root system with longer primary roots,more lateral roots,increased root dry biomass,and increased cell size.In leaves of GhADF1-RNAi cotton,proline content and activities of reactive oxygen species-scavenging enzymes were increased following drought stress compared with those in wild type.GhADF1-RNAi lines showed higher water-use efficiency than the wild type,accompanied by reduced leaf stomatal density and conductance.GhADF1-RNAi cotton produced higher fiber yield in the field under both normal and drought conditions.Transcriptomic analyses identified 124 differentially expressed genes in leaves of GhADF1-RNAi lines compared with the wild type following drought treatment.Upregulated genes included those encoding transcription factors,protein kinases,heat shock proteins,and other proteins known to be involved in stress responses.We conclude that GhADF1 reduces the expression of abiotic stress-associated genes in cotton response to drought stress and may be a promising candidate gene for crop improvement by genetic manipulation.

关键词： Cotton(Gossypium hirsutum) Actin depolymerizing factors Drought stress Fiber yield Transcriptomic analysis

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玉米自交系苗期根系形态鉴定及候选基因发掘

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植物遗传资源学报 2024年第1期25卷 84-96,I0005-I0007页

作者：张坤王艺雄杨金丹张正董春林任志强王创云常建忠山西农业大学农学院太原030031 山西农业大学山西有机旱作农业研究院/农业农村部有机旱作农业重点试验室(省部共建)/有机旱作山西省重点试验室太原030031

以134份玉米自交系为试验材料,对玉米的9个苗期根系性状进行表型鉴定,并利用分布于玉米基因组的44935个SNP标记,基于FarmCPU模型进行全基因组关联分析(GWAS,genome-wide association study)。结果表明9个根系性状表型变异范围在10.86%~5... 详细信息

以134份玉米自交系为试验材料,对玉米的9个苗期根系性状进行表型鉴定,并利用分布于玉米基因组的44935个SNP标记,基于FarmCPU模型进行全基因组关联分析(GWAS,genome-wide association study)。结果表明9个根系性状表型变异范围在10.86%~55.96%之间,大部分表型间相关性达极显著水平(P<0.001),侧根长和总根长相关系数最高,为0.996,其次为侧根数与总根数达到0.993。共鉴定到32个显著关联的SNP位点(P=1.01e-11~9.74e-05),表型贡献率在0.54%~22.34%之间,主根长、总根长、最大根长、侧根长分别检测到4、8、3、9个显著的SNP位点;总根数、侧根数、不定根数分别检测到10、7、1个显著SNP位点;14个SNP位点同时与多个根系性状关联。12个显著关联位点位于已知根系相关性状QTL(Quantitative trait locus)区间内。共发掘49个根系候选基因,其中GRMZM2G028386(ABI4)、GRMZM2G135713(PUB23)、GRMZM5G870592(MYB98)、GRMZM2G156861(LOX1)、GRMZM2G160005(AUX16)、GRMZM2G126936(NAC2)等是重要的根系候选基因。本研究为克隆玉米根系发育相关基因,解析玉米根系发育分子机制提供了参考。

关键词：玉米自交系根系抗旱性全基因组关联分析基因挖掘

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藜麦NRT2基因家族的鉴定及表达分析

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华北农学报 2022年第S1期37卷 8-18页

作者：杨利艳高源朱满喜邓妍王创云山西师范大学生命科学学院山西太原030031 山西农业大学农学院山西太原030031

硝态氮是植物吸收氮素的2种主要形式之一,硝酸盐转运蛋白2(NRT2)在土壤中硝酸盐缺乏时发挥主导作用。为探究藜麦NRT2基因家族的特征和表达模式,利用生物信息学方法,对藜麦NRT2基因进行全基因组鉴定,并分析了其编码蛋白、染色体定位、基... 详细信息

硝态氮是植物吸收氮素的2种主要形式之一,硝酸盐转运蛋白2(NRT2)在土壤中硝酸盐缺乏时发挥主导作用。为探究藜麦NRT2基因家族的特征和表达模式,利用生物信息学方法,对藜麦NRT2基因进行全基因组鉴定,并分析了其编码蛋白、染色体定位、基因结构、系统进化、顺式作用元件、组织表达特异性以及不同氮素水平处理后基因的表达模式。结果表明,藜麦中有15个NRT2基因,分布在7条染色体上,每个成员分别含有1~9个内含子及2~10个外显子,蛋白亚细胞定位预测其均定位在质膜上,为疏水性蛋白。同时,系统进化分析显示,藜麦NRT2蛋白家族属于2个亚家族,与拟南芥的亲缘关系更近。顺式作用元件分析显示,藜麦NRT2家族成员启动子区存在大量与生长发育及逆境胁迫等相关的顺式作用元件。藜麦NRT2基因家族成员在不同组织器官中的表达存在差异,在根、茎、叶中表达量较高。在低氮条件下,藜麦NRT2.4、NRT2.7、NRT2.15表达上调;0,25%N处理后藜麦NRT2.7、NRT2.15的表达量急剧增加。研究结果可为后续藜麦NRT2s基因克隆和功能以及氮素胁迫分析提供参考依据。

关键词：藜麦硝酸盐 NRT2 基因家族氮胁迫

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抑制GhSAMS基因表达降低陆地棉对棉铃虫的抗性

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棉花学报 2023年第3期35卷 165-172页

作者：杨利艳李芳蒲哲王创云秦丽霞山西师范大学生命科学学院太原030031 山西农业大学农学院太原030031

【目的】探究陆地棉S-腺苷甲硫氨酸合成酶(S-adenosylmethionine synthetase,SAMS)基因在棉花对棉铃虫抗性响应中的功能。【方法】利用实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time quantitative polymerase chain reaction,qRT-PCR)分析GhSAMS基因在棉铃虫取食下的表达模式。利用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术抑制GhSAMS基因的表达,通过分析棉铃虫的生长发育(体重和体长的变化量)、取食偏好性以及棉花叶片受害等级等,初步探究GhSAMS基因的抗虫功能。【结果】qRT-PCR结果表明,棉花叶片中的GhSAMS基因在棉铃虫取食后表达量增加。利用VIGS技术获得了pTRV2::GhSAMS沉默棉株。与饲喂野生型棉花叶片的棉铃虫相比,饲喂pTRV2::GhSAMS棉花叶片的棉铃虫生长发育更快;棉铃虫对pTRV2::GhSAMS棉花叶片表现出更强的取食偏好;二氨基联苯胺(3,3’-diaminobenzidine,DAB)染色结果分析表明,与野生型棉花相比,沉默GhSAMS基因的棉花叶片细胞中H_(2)O_(2)的累积量增多。【结论】抑制GhSAMS基因表达降低了陆地棉对棉铃虫的抗性,GhSAMS可作为提高棉花对棉铃虫抗性的候选基因。

关键词：陆地棉 S-腺苷甲硫氨酸合成酶棉铃虫病毒诱导的基因沉默抗虫性

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覆盖与行距配置对玉米叶片光合性能和茎秆力学特性及产量的影响

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2023年第10期51卷 29-39,51页

作者：赵丽张琪谢广明陆靖英郭虹霞邓妍秦丽霞张丽光王创云山西农业大学农学院山西太原030031

【目的】研究覆盖与行距配置对旱作区春玉米叶片光合性能、茎秆力学特性及产量的影响,为旱作区玉米高产稳产最优种植模式的选择提供理论依据。【方法】以山西省抗旱性强的主推玉米品种大丰30为材料,于2020-2021年采用二因素随机区组设... 详细信息

【目的】研究覆盖与行距配置对旱作区春玉米叶片光合性能、茎秆力学特性及产量的影响,为旱作区玉米高产稳产最优种植模式的选择提供理论依据。【方法】以山西省抗旱性强的主推玉米品种大丰30为材料,于2020-2021年采用二因素随机区组设计进行大田试验,以覆盖方式为主区,设无覆盖(T_(1),对照)、秸秆覆盖(T_(2))、地膜全覆盖(T_(3))3个处理,行距为副区,设40 cm+40 cm、40 cm+80 cm、50 cm+50 cm、80 cm+80 cm 4个处理,在不同生育期测定玉米叶片的净光合速率(Pn)和叶绿素含量、茎秆农艺性状、力学特性(茎秆硬皮穿刺强度和抗压强度)及产量。【结果】(1)2020-2021年,随生育时期的推进,不同覆盖和行距配置下玉米叶片Pn均呈现上升趋势,在灌浆期达到峰值,而叶片叶绿素含量逐渐下降。在T_(3)处理40 cm+80 cm行距配置下,玉米叶片Pn和叶绿素含量最高,平均为26.14μmol/(m^(2)·s)和5.90 mg/g,其中Pn较T_(1)(CK)和T_(2)处理提高19.49%和8.87%,叶绿素含量较T_(1)(CK)和T_(2)处理提高16.37%和13.68%。(2)2020-2021年,T_(3)处理玉米的株高、穗位高和穗位高系数最低,其次为T_(2)处理,T_(1)(CK)最高;在T_(3)处理40 cm+80 cm行距配置下玉米茎秆农艺性状表现优越,不易倒伏。(3)2020-2021年,随节间数的增高,抽雄期玉米茎秆第3~5节的节间直径、茎秆硬皮穿刺强度和抗压强度减小,而节间长度增加。在T_(3)处理40 cm+80 cm行距配置下玉米茎秆的节间直径最高,茎秆硬皮穿刺强度和抗压强度最大,抗倒伏能力增强。(4)2020-2021年,T_(3)处理玉米产量最高,T_(2)处理次之,T_(1)(CK)最低。在T_(3)处理40 cm+80 cm行距配置下玉米平均产量为13616.46 kg/hm^(2),较T_(1)(CK)和T_(2)处理增产10.28%和5.57%,平均倒伏率为1.05%,较T_(1)(CK)和T_(2)处理下降8.35%和5.40%。(5)抽雄期玉米的倒伏率与第3节间直径、第3节间硬皮穿刺强度和抗压强度、产量呈极显著负相关,玉米产量与株高、第3节间直径、第3节间硬皮穿刺强度和抗压强度呈极显著正相关。【结论】T_(3)处理40 cm+80 cm行距配置为最佳模式,适宜在山西省旱作春玉米区大面积推广种植。

关键词：春玉米覆盖方式种植行距光合性能抗倒伏特性玉米产量

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不同藜麦品种农艺性状、产量及品质分析研究

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中国农学通报 2023年第18期39卷 26-33页

作者：张琪陆靖英谢广明王怡芸王乐王创云邓妍赵丽山西农业大学农学院太原030031

为了筛选出适合山西省静乐县种植和用于功能食品开发的藜麦资源,以8个不同藜麦品种(品系)为试验材料,采用单因素随机区组设计方法,对农艺性状、千粒重、产量和籽粒营养成分进行了测定。结果表明:不同品种(品系)藜麦的农艺性状、营养成... 详细信息

为了筛选出适合山西省静乐县种植和用于功能食品开发的藜麦资源,以8个不同藜麦品种(品系)为试验材料,采用单因素随机区组设计方法,对农艺性状、千粒重、产量和籽粒营养成分进行了测定。结果表明:不同品种(品系)藜麦的农艺性状、营养成分和产量各不相同,差异明显,‘青白藜1号’花期叶片宽(7.56 cm)和茎粗(1.20 cm)值最大,‘黑16-1’蛋白质(16.10%)、膳食纤维(14.60%)含量最高,脂肪(2.70%)和淀粉(54.10%)含量最低,矿物质(8种)和氨基酸(16种)种类最全;‘青白藜1号’和‘陇藜4号’的产量最高,分别为2940.25 kg/hm^(2)和2805.48 kg/hm^(2)。综上所述,‘黑16-1’适合用作开发功能食品的原材料,‘青白藜1号’和‘陇藜4号’适合在山西省静乐县大面积种植。

关键词：藜麦农艺性状品质产量

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藜麦对低氮胁迫的响应研究

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作物杂志 2023年第3期 221-229页

作者：郭红霞王创云邓妍赵丽张丽光郭虹霞秦丽霞高飞席瑞珍山西大学生命科学学院山西太原030006 山西农业大学农学院山西太原030031

为探究藜麦对低氮环境的响应机制,筛选耐低氮藜麦种质资源,采用盆栽方式,测定了9个不同基因型藜麦在不同氮水平(正常供氮和低氮胁迫)下农艺性状、生理特性及植株氮素利用等指标,通过主成分分析和聚类分析评价了各品系藜麦综合耐低氮能... 详细信息

为探究藜麦对低氮环境的响应机制,筛选耐低氮藜麦种质资源,采用盆栽方式,测定了9个不同基因型藜麦在不同氮水平(正常供氮和低氮胁迫)下农艺性状、生理特性及植株氮素利用等指标,通过主成分分析和聚类分析评价了各品系藜麦综合耐低氮能力。结果表明,与正常供氮相比,低氮胁迫下,藜麦地上部分生长受到明显抑制,株高、茎粗和地上部分干重呈降低趋势,主根长和根冠比呈上升趋势,根系体积、根系表面积及根系平均直径均呈下降趋势;叶绿素含量、最大荧光参数(F_(m))和最大光化学效率(F_(v)/F_(m))降低,而初始荧光参数(F_(o))升高;根系活力、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶活性及可溶性蛋白含量有所下降,而超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性、丙二醛、可溶性糖及游离脯氨酸含量显著升高;植株全氮含量及氮积累量降低,但氮利用效率提高。通过主成分分析将26个单项指标转化为4个相互独立的综合指标(累计贡献率达83.959%),通过聚类分析可以将9个藜麦品系划分为耐低氮型、中间型和低氮敏感型,并筛选出1个耐低氮品系BL22。

关键词：藜麦低氮胁迫综合评价品种筛选

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山西省近年审定鲜食玉米品种的综合性状分析

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种子 2020年第4期39卷 124-127页

作者：王美霞陈保国王创云赵怀生山西省农业科学院作物科学研究所山西太原030031

对2016—2019年山西省审定的14个鲜食玉米品种进行产量、生育期、农艺性状、品质性状与抗病性分析。结果表明,华耐甜玉782生育期短、产量适中,但在抗病性方面表现较差。彩甜糯1958、晋甜糯1号和晋糯28这3个参试品种产量较高,各农艺性状... 详细信息

对2016—2019年山西省审定的14个鲜食玉米品种进行产量、生育期、农艺性状、品质性状与抗病性分析。结果表明,华耐甜玉782生育期短、产量适中,但在抗病性方面表现较差。彩甜糯1958、晋甜糯1号和晋糯28这3个参试品种产量较高,各农艺性状适中,建议继续种植,但要重视对丝黑穗病、茎腐病和矮花叶病的防治。黑甜糯639兼抗5种病害,但产量不高,需要根据种植当地环境因素综合选择种植的品种。

关键词：山西省鲜食玉米产量农艺性状抗病性

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早熟玉米杂交组合主要农艺性状与产量的灰色关联度分析

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种子 2021年第1期40卷 108-111,127页

作者：王美霞陈保国张之奇王创云山西农业大学农学院山西太原030031

应用灰色关联度分析法,对19个玉米杂交组合性状进行分析。结果表明,各性状与产量的关联度大小依次为:株高>生育期>倒折率>穗行>行粒>秃尖>含水量>百粒重>穗位高>倒伏率>穗长>出籽率>穗粗。在育种工作中应该注重对株高、生育期和倒折率... 详细信息

应用灰色关联度分析法,对19个玉米杂交组合性状进行分析。结果表明,各性状与产量的关联度大小依次为:株高>生育期>倒折率>穗行>行粒>秃尖>含水量>百粒重>穗位高>倒伏率>穗长>出籽率>穗粗。在育种工作中应该注重对株高、生育期和倒折率的选择,同时要结合不同性状间相互关系的综合表现进行育种,使玉米产量有较大提升。

关键词：早熟玉米农艺性状产量灰色关联度分析

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不同光质LED光源对鱼腥草幼苗膜脂过氧化及抗氧化酶的影响

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中国瓜菜 2020年第4期33卷 17-22页

作者：申圣圣杨利艳乔美玉王昭清王创云山西师范大学生命科学学院山西临汾041004 山西省农业科学院作物科学研究所太原030031

以鱼腥草为材料,以日光灯处理为对照,分析了不同光质LED光源(白、红、黄、绿、蓝LED灯)对鱼腥草叶片活性氧、类黄酮含量及抗氧化酶的影响。结果表明,蓝光下叶片中TBARS(硫代巴比妥酸)含量最高,较对照高30.18%,与希夫试剂染色结果相一致... 详细信息

以鱼腥草为材料,以日光灯处理为对照,分析了不同光质LED光源(白、红、黄、绿、蓝LED灯)对鱼腥草叶片活性氧、类黄酮含量及抗氧化酶的影响。结果表明,蓝光下叶片中TBARS(硫代巴比妥酸)含量最高,较对照高30.18%,与希夫试剂染色结果相一致;过氧化氢产生最多,较对照高190.21%,与DAB染色结果一致;超氧阴离子产生速率在蓝光下最高,为对照组的1.54倍,白光下最低;蓝、绿光下脯氨酸含量是对照的2倍;蓝光和黄光处理下,黄酮含量较对照提高了21.4%。蓝、绿光提高了SOD2同工酶的表达,且在蓝光下最高;蓝、绿、红、黄光处理分别诱导了更多的POD基因位点的表达;不同LED光质均提高了CAT抗氧化酶活性,其中蓝、绿光下CAT同工酶的表达量明显高于对照。综上所述,蓝色光处理可以有效提高幼苗的抗氧化能力,可为鱼腥草品质的控制提供参考。

关键词：鱼腥草 LED 活性氧抗氧化黄酮

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