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Nitrogen application regulates antioxidant capacity and flavonoid metabolism,especially quercetin,in grape seedlings under salt stress

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Journal of Integrative Agriculture 2024年第12期23卷 4074-4092页

作者： Congcong Zhang Han Wang guojie nai Lei Ma Xu Lu Haokai Yan Meishuang Gong YuanyuanLi Ying Lai Zhihui Pu Li Wei Guiping Chen Ping Sun Baihong Chen Shaoying Ma Sheng Li College of Horticulture Gansu Agricultural UniversityLanzhou 730070China College of Life Science and Technology Gansu Agricultural UniversityLanzhou 730070China College of Agronomy Gansu Agricultural UniversityLanzhou 730070China Laboratory and Practice Base Management Center Gansu Agricultural UniversityLanzhou 730070China State Key Laboratory of Aridland Crop Science Gansu Agricultural UniversityLanzhou 730070China

Salt stress is a typical abiotic stress in plants that causes slow growth,stunting,and reduced yield and fruit *** is necessary to ensure proper crop ***,the effect of fertilization on salt tolerance in grapevine is *** this study,we investigated the effect of nitrogen fertilizer(0.01 and 0.1 mol L^(-1)NH_(4)NO_(3))application on the salt(200 mmol L^(-1)NaCl)tolerance of grapevine based on physiological indices,and transcriptomic and metabolomic *** results revealed that 0.01 mol L^(-1)NH_(4)NO_(3) supplementation significantly reduced the accumulation of superoxide anion(O_(2)^(-)·),enhanced the activities of superoxide dismutase(SOD)and peroxidase(POD),and improved the levels of ascorbic acid(AsA)and glutathione(GSH)in grape leaves compared to salt treatment ***,joint transcriptome and metabolome analyses showed that the differentially expressed genes(DEGs)and differentially accumulated metabolites(DAMs)were significantly enriched in the flavonoid biosynthesis pathway(ko00941)and the flavone and flavonol biosynthesis pathway(ko00944).In particular,the relative content of quercetin(C00389)was markedly regulated by salt and *** analysis revealed that exogenous foliar application of quercetin improved the SOD and POD activities,increased the AsA and GSH contents,and reduced the H_(2)O_(2) and O_(2)^(-)·***,10 hub DEGs,which had high Pearson correlations(R^(2)>0.9)with quercetin,were repressed by *** conclusion,all the results indicated that moderate nitrogen and quercetin application under salt stress enhanced the antioxidant system defense response,thus providing a new perspective for improving salt tolerance in grapes.

关键词： grapevine salt stress nitrogen multi-omics quercetin antioxidant

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葡萄EIN3/EIL转录因子家族成员鉴定及表达特征分析

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果树学报 2021年第6期38卷 856-870页

作者：乃国洁卢世雄马维峰李艳梅陈佰鸿毛娟甘肃农业大学园艺学院兰州730070

【目的】探究葡萄EIN3/EIL家族的进化特性及其在逆境胁迫及不同激素处理下的表达模式。【方法】通过Blast比对鉴定EIN3/EIL转录因子家族成员,对该家族进行生物信息学分析,利用qRT-PCR分析该转录因子家族成员在不同激素及逆境胁迫下的表... 详细信息

【目的】探究葡萄EIN3/EIL家族的进化特性及其在逆境胁迫及不同激素处理下的表达模式。【方法】通过Blast比对鉴定EIN3/EIL转录因子家族成员,对该家族进行生物信息学分析,利用qRT-PCR分析该转录因子家族成员在不同激素及逆境胁迫下的表达情况。【结果】EIN3/EIL家族主要分布在6号染色体上,定位在细胞核中,蛋白质二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主。对顺式作用元件分析发现,EIL基因的启动子序列中包含许多激素应答、胁迫响应、植物防御及与植物生长相关的元件。组织芯片数据显示,不同组织中EILs基因的表达量由低到高依次为根、叶、茎且VvEIL2基因在所有组织中高表达。qRT-PCR分析表明,逆境胁迫下,VvEILs基因在NaCl诱导下的表达量较高且根系中VvEIL1基因的表达量最高,是对照的18倍;激素处理下,EILs基因均被不同程度地诱导表达,且在250 mg·L^(-1)乙烯利处理下,VvEIL6基因的表达量极显著高于对照,是对照的93倍;随着处理浓度的增加,乙烯利诱导下VvEIL2和VvEIL5基因下调表达,乙烯抑制剂处理下上调表达。【结论】葡萄EIN3/EIL基因家族在非生物逆境胁迫应答过程中具有重要作用,VvEIL2和VvEIL5在乙烯信号通路中可能是负调控因子。

关键词：葡萄 EIN3/EIL转录因子家族胁迫诱导 qRT-PCR

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凤梨草莓和森林草莓GH3基因家族的鉴定与表达分析

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植物生理学报 2023年第3期59卷 579-598页

作者：郭丽丽卢世雄乃国洁任家玄苟惠敏陈佰鸿毛娟甘肃农业大学园艺学院兰州730070

Gretchen Hagen 3 (GH3)基因家族是一类生长素早期响应基因,在植物的生长发育及抗逆响应中发挥重要作用。本研究从凤梨草莓(Fragaria×ananassa)和森林草莓(F. vesca)基因组中分别鉴定出24个FaGH3基因和9个FvGH3基因。FaGH3基因分布于2... 详细信息

Gretchen Hagen 3 (GH3)基因家族是一类生长素早期响应基因,在植物的生长发育及抗逆响应中发挥重要作用。本研究从凤梨草莓(Fragaria×ananassa)和森林草莓(F. vesca)基因组中分别鉴定出24个FaGH3基因和9个FvGH3基因。FaGH3基因分布于20条染色体上;FvGH3基因分布于6条染色体上。FaGH3基因大小差异较FvGH3大,但其二级结构相似。FaGH3主要分布于细胞质和细胞核, FvGH3主要分布于细胞质、细胞核和叶绿体。除了FaGH3.22为碱性蛋白,其余凤梨草莓和森林草莓GH3蛋白均为酸性亲水性蛋白。系统进化分析发现24个FaGH3和9个FvGH3可以分为3个亚家族,其中FvGH3.4和FvGH3.6为森林草莓中唯一的共线性基因,而凤梨草莓中存在大量片段重复和个别串联重复;凤梨草莓和森林草莓GH3基因成员之间主要存在正选择效应且无显著的密码子偏好性。顺式作用元件分析发现凤梨草莓和森林草莓GH3基因主要包含光响应元件、激素响应元件、胁迫响应元件及生长发育相关元件。qRTPCR结果分析表明, FaGH3和FvGH3基因在干旱胁迫下主要进行上调表达,在盐胁迫下主要进行下调表达,而在IAA处理下既存在上调表达,也存在下调表达。综上所述,凤梨草莓GH3基因家族的基因大小差异较森林草莓的大,其保守性相对较弱;FaGH3基因和FvGH3基因对PEG、NaCl和IAA处理均存在不同程度地响应。

关键词：凤梨草莓森林草莓 GH3基因家族生物信息学分析表达分析

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葡萄NF-Y核因子家族的鉴定与表达分析

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西北农业学报 2021年第6期30卷 870-882页

作者：马维峰韩爱民乃国洁李艳梅李彦彪毛娟甘肃农业大学园艺学院兰州730070

为阐明葡萄NF-Y核因子的理化性质、进化关系和在非生物胁迫下的表达情况,本研究从葡萄全基因组中鉴定出24个VvNF-Y核因子家族成员。生物信息学分析表明其编码的氨基酸数目为132~345 aa,pI为4.62~9.83,蛋白二级结构以α-螺旋和不规则卷... 详细信息

为阐明葡萄NF-Y核因子的理化性质、进化关系和在非生物胁迫下的表达情况,本研究从葡萄全基因组中鉴定出24个VvNF-Y核因子家族成员。生物信息学分析表明其编码的氨基酸数目为132~345 aa,pI为4.62~9.83,蛋白二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主,亚细胞定位发现葡萄NF-Y基因主要定位于细胞核中;系统进化分析表明进化树可分为3个亚族;顺式作用元件分析发现葡萄NF-Y基因家族具有大量核心元件,如光响应元件和响应多种激素和环境信号的元件,且多序列比对分析表明VvNF-Y的3个亚族均含有保守区;此外,选择性压力分析表明8对基因对的Ka/Ks均小于0.5,在进化过程中受到纯化选择作用;qRT-PCR结果表明在500μmol·L-1 ABA、10%PEG和200 mmol·L-1NaCl处理时,VvNF-YA2、VvNF-YB3、VvNF-YB4和VvNF-YC3的表达量显著上升,且在10%PEG条件下,VvNF-YA1的表达量也显著上升,其余NF-Y核因子家族成员在受到ABA、NaCl和PEG处理时表达量下降。试验结果表明葡萄NF-Y核因子在参与葡萄不同的非生物胁迫时可能发挥不同的作用,为葡萄抗逆性研究提供了候选基因。

关键词：葡萄 NF-Y核因子家族非生物胁迫表达分析

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葡萄LIM家族基因特征及表达模式分析

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园艺学报 2020年第7期47卷 1277-1288页

作者：毛娟卢世雄王萍马宗桓刘涛何红红乃国洁张志强陈佰鸿甘肃农业大学园艺学院兰州730070

为了明确LIM家族基因在葡萄非生物胁迫下的表达特性,在生物信息分析的基础上,以‘黑比诺’葡萄(Vitis vinifera‘Pinot Noir’)试管苗为试验材料,利用q RT-PCR技术检测了不同逆境处理对葡萄LIM家族基因成员表达的影响。结果显示,葡萄LI... 详细信息

为了明确LIM家族基因在葡萄非生物胁迫下的表达特性,在生物信息分析的基础上,以‘黑比诺’葡萄(Vitis vinifera‘Pinot Noir’)试管苗为试验材料,利用q RT-PCR技术检测了不同逆境处理对葡萄LIM家族基因成员表达的影响。结果显示,葡萄LIM基因家族有14个成员,可分为4个亚族,各亚族编码蛋白氨基酸数量差异较大,但亚族内差异较小;分析葡萄基因和拟南芥基因间的选择压发现,二者存在钝化选择关系;多序列比对发现,该家族基因成员含有1或2个锌指结构的保守结构域;保守基序分析结果表明,所有基因均包含motif2;基因结构显示Vv LIM含有4~15个外显子;14个基因中有11个编码蛋白存在互作关系。该家族基因存在大量的光诱导元件和水杨酸等逆境胁迫相关元件。基因芯片表达数据表明,高表达的基因主要存在生长旺盛的组织中。q RT-PCR分析发现,Vv LIM1在100 mmol·L-1NaCl、10%PEG和50 mg·L-1 SA胁迫下表达量与对照相比显著上调,且随处理时间的延长表达量显著增加。

关键词：葡萄 LIM基因家族生物信息学分析 qRT-PCR 非生物胁迫

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