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马铃薯通用应激蛋白StUSP基因家族的鉴定及逆境表达模式分析

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干旱地区农业研究 2024年第1期42卷 32-42页

作者：王泽民田渺侯乐乐晋昕张国栋杨江伟张宁司怀军甘肃农业大学干旱生境作物学国家重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070 忻州师范学院生物系山西忻州034099

在全基因组和转录组水平系统鉴定马铃薯USP通用应激蛋白基因家族,并对该家族成员的基本特征及其在不同逆境胁迫下的表达模式进行分析。同时以马铃薯干旱耐受型品种‘陇薯10号’(L)和干旱敏感型品种‘大西洋’(D)为试验材料,利用高通量... 详细信息

在全基因组和转录组水平系统鉴定马铃薯USP通用应激蛋白基因家族,并对该家族成员的基本特征及其在不同逆境胁迫下的表达模式进行分析。同时以马铃薯干旱耐受型品种‘陇薯10号’(L)和干旱敏感型品种‘大西洋’(D)为试验材料,利用高通量测序全面分析StUSP家族成员在干旱胁迫下的表达特性,筛选干旱胁迫关键差异表达基因。结果表明:马铃薯基因组中共有42个基因编码含有USP结构域的蛋白质,在11条染色体上不对称分布,且主要分布在1~6号染色体上。绝大多数StUSPs含有多个内含子。胁迫表达分析显示StUSPs能够响应多种非生物胁迫,且在干旱耐受性不同的马铃薯品种中差异表达。同时,利用qRT-PCR分析了12个成员干旱胁迫下表达模式,除StUSP12、StUSP22下调表达外,其余10个基因均正响应干旱胁迫。

关键词：马铃薯 USP基因家族鉴定逆境干旱胁迫表达模式

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中国马铃薯加工业现状调查分析及发展对策

中国马铃薯 2024年第2期38卷 176-185页

作者：韦孟许慧珍张宁司怀军唐勋甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070 省部共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃农业大学甘肃兰州730070

马铃薯在全球粮食生产中位居第四,仅次于水稻、玉米和小麦,全球有超30亿人消费马铃薯。马铃薯富含淀粉、膳食纤维、维生素和矿物质,是全球居民重要的营养来源之一,人均年消费量达28 kg。马铃薯在保障国家粮食安全和人体营养方面发挥关... 详细信息

马铃薯在全球粮食生产中位居第四,仅次于水稻、玉米和小麦,全球有超30亿人消费马铃薯。马铃薯富含淀粉、膳食纤维、维生素和矿物质,是全球居民重要的营养来源之一,人均年消费量达28 kg。马铃薯在保障国家粮食安全和人体营养方面发挥关键作用,马铃薯加工业在中国粮食转型策略中居重要地位。尽管中国是世界马铃薯种植大国,但马铃薯加工业相对落后。与发达国家相比,中国在加工型马铃薯品种选育、栽培贮藏、产品深加工、品牌建设等方面存在明显差距。综述总结了中国当前马铃薯加工业发展现状以及现存的突出问题和短板,并重点提出在科技创新、产业技术发展等方面的具体对策分析。

关键词：马铃薯加工业发展现状对策分析

马铃薯StNF-YA9基因的生物信息学及其表达分析

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中国马铃薯 2024年第2期38卷 97-105,185页

作者：徐文瑾范军亮李世贵王凯彤张宁司怀军甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070 省部共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃农业大学甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070

NF-Y是一种普遍存在于真核生物中的转录因子,通常以NF-YA/B/C异源三聚体的形式发挥作用,其中NF-YA转录因子通过特异性结合DNA启动子区域的CCAAT box,调控下游靶基因表达以应对胁迫。通过前期对马铃薯NF-Ys基因家族的分析,发现沉默马铃薯... 详细信息

NF-Y是一种普遍存在于真核生物中的转录因子,通常以NF-YA/B/C异源三聚体的形式发挥作用,其中NF-YA转录因子通过特异性结合DNA启动子区域的CCAAT box,调控下游靶基因表达以应对胁迫。通过前期对马铃薯NF-Ys基因家族的分析,发现沉默马铃薯StNF-YA9基因,马铃薯对干旱胁迫更为敏感。因此,从马铃薯品种‘Atlantic’中克隆了StNF-YA9基因,生物信息学分析表明该基因总长度为1231 bp,CDS区长723 bp。通过构建StNF-YA9亚细胞定位融合表达载体确定其定位在细胞核中;采用qRT-PCR分析该基因组织和逆境胁迫下表达模式,结果表明其在叶片中相对表达量最高,芽中相对表达量最低,受到聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)和脱落酸(Abscisic acid,ABA)诱导上调表达。研究结果为马铃薯StNF-YA9基因后续功能研究提供理论基础。

关键词：马铃薯 StNF-YA9 克隆生物信息学分析亚细胞定位

马铃薯StRFP2基因克隆及其生物信息学分析

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分子植物育种 2018年第9期16卷 2761-2767页

作者：唐勋司怀军张宁甘肃省干旱生境作物学省部共建国家重点实验室甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室兰州730070 甘肃农业大学农学院兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院兰州730070

RING型泛素连接酶(RING finger protein,RFP)在植物响应非生物胁迫中有着重要作用。本研究在马铃薯干旱胁迫相关转录组测序的基础上,利用RT-PCR技术从马铃薯栽培品种"大西洋"和"青薯9号"中克隆得到StRFP2基因,并对该基因进行生物信息学... 详细信息

RING型泛素连接酶(RING finger protein,RFP)在植物响应非生物胁迫中有着重要作用。本研究在马铃薯干旱胁迫相关转录组测序的基础上,利用RT-PCR技术从马铃薯栽培品种"大西洋"和"青薯9号"中克隆得到StRFP2基因,并对该基因进行生物信息学分析。结果表明,该基因CDS为1 113 bp,且为连续基因,编码一个370个氨基酸的蛋白质。StRFP2蛋白不含信号肽序列,主要分布在线粒体;StRFP2蛋白含有典型的RING-H2保守结构域,并且"大西洋"和"青薯9号"的RING-H2保守结构域均未发生突变。栽培品种"大西洋"和"青薯9号"StRFP2 CDS序列高度同源,同源性达到98.20%;氨基酸序列进化分析表明StRFP2与野生番茄和番茄的亲缘关系最近。空间三维结构分析发现"大西洋"和"青薯9号"StRFP2均具有两个Zn^(2+),但其折叠方式存在一定差异。

关键词：马铃薯 StRFP2 基因克隆生物信息学分析

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马铃薯花粉原生质体分离的研究

园艺学报 1999年第5期26卷 323-326页

作者：王蒂司怀军王清甘肃农业大学农学系兰州730070

以马铃薯减数分裂二分体和四分体时期的小孢子为材料，对原生质体分离的主要影响因素进行了研究。结果表明，１％蜗牛酶和０．５％崩溃酶的混合酶液游离效果最好，原生质体的最高得率达６５．４％。渗透压调解剂以蔗糖最好，... 详细信息

以马铃薯减数分裂二分体和四分体时期的小孢子为材料，对原生质体分离的主要影响因素进行了研究。结果表明，１％蜗牛酶和０．５％崩溃酶的混合酶液游离效果最好，原生质体的最高得率达６５．４％。渗透压调解剂以蔗糖最好，甘露醇次之，最适浓度分别为１６％和１８％。０．１％荧光增白剂检测表明脱壁完全，ＦＤＡ荧光检测表明花粉原生质体具有生活力。

关键词：马铃薯花粉原生质体分离

Heat-stress-induced sprouting and differential gene expression in growing potato tubers: Comparative transcriptomics with that induced by postharvest sprouting

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Horticulture Research 2021年第1期8卷 3089-3106页

作者： Guodong Zhang Ruimin Tang Suyan Niu huaijun si Qing Yang Om P.Rajora Xiu-Qing Li Gansu Provincial Key Laboratory of Aridland Crop Science Gansu Key Laboratory of Crop Genetic and Germplasm EnhancementGansu Agricultural UniversityLanzhouChina College of Agronomy Gansu Agricultural UniversityLanzhouChina Fredericton Research and Development Centre Agriculture and Agri-Food CanadaGovernment of CanadaFrederictonNew BrunswickCanada College of Life Sciences Nanjing Agricultural UniversityNanjingChina Institute of Bioengineering Zhengzhou Normal UniversityZhengzhouChina College of Life Science and Technology Gansu Agricultural UniversityLanzhouChina Faculty of Forestry and Environmental Management University of New BrunswickFrederictonCanada

Crops face increased risk from heat stress due to climate ***(Solanum tuberosum L.)tubers grown in hot summers often have defects including pre-harvest sprouting(“heat sprouts”).We have used 18 potato cultivars to investigate whether heat stress(HS)conditions alone could cause heat sprouting and dormancy changes in *** also examined transcriptomic responses of potato to HS and whether these responses are like those induced by postharvest *** demonstrated that HS alone caused heat sprouts and shortened postharvest dormancy period,heat-sprouted tubers became dormant after harvest,and cultivars varied substantially for producing heat spouts but there was no clear association with cultivar maturity *** Innovator did not show any heat sprouts and still had long ***-associated genes(DOG1 and SLP)were downregulated in HS tubers like in postharvest sprouting *** have identified 1201 differentially expressed genes,14 enriched GO terms and 12 enriched KEGG pathways in response to HS in growing tubers of‘Russet Burbank’.Transcriptomic response of‘Russet Burbank’to HS showed significant similarities to that of postharvest non-HS sprouted *** biosynthesis pathway was enriched in heat-stressed tubers and was likely involved in heat sprouting and dormancy *** sprouting and postharvest sprouting shared common candidate genes and had significant similarity in gene *** study has significance for selecting potato cultivars for farming,planning storage and utilization of heat-stressed tubers,identifying sprouting-related genes,understanding heat-stress biology,and breeding heat-tolerant potato cultivars,especially for sustainable potato production under climate change.

关键词： selecting similarity stress

马铃薯StTCP7基因在干旱和盐胁迫下的表达分析

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干旱地区农业研究 2023年第6期41卷 27-38页

作者：赵永鲜王凯彤张宁司怀军甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070 省部共建干旱生境作物学国家重点实验室甘肃兰州730070

为了探究马铃薯(Solanum tuberosum L.)TCP7基因在干旱和盐胁迫下的表达模式,以耐旱品种‘Desiree’和干旱敏感品种‘Atlantic’为材料,通过自然干旱和200 mmol·L^(-1)NaCl溶液对盆栽苗进行胁迫处理。采用PCR法克隆得到StTCP7基因,CDS... 详细信息

为了探究马铃薯(Solanum tuberosum L.)TCP7基因在干旱和盐胁迫下的表达模式,以耐旱品种‘Desiree’和干旱敏感品种‘Atlantic’为材料,通过自然干旱和200 mmol·L^(-1)NaCl溶液对盆栽苗进行胁迫处理。采用PCR法克隆得到StTCP7基因,CDS区长741 bp,启动子区含有响应干旱诱导的作用元件,蛋白序列与窄刀薯TCP7相似度最高,同源性为98.2%,共编码1个含246个氨基酸的蛋白质;该蛋白含有1个TCP保守结构域,属于碱性蛋白,定位于细胞核上。利用qRT-PCR方法,对干旱和盐胁迫下StTCP7基因在‘Desiree’和‘Atlantic’中的表达量进行分析发现,StTCP7基因表达存在器官差异和品种间差异,在‘Desiree’中的表达量表现为根(1.02)>茎(0.33)>叶(0.29),在‘Atlantic’中的表达量为叶(4.62)>茎(3.72)>根(1.00)。干旱胁迫下,StTCP7基因在‘Desiree’根和叶中的表达量随干旱胁迫程度的增加呈先上升后下降趋势,W3(土壤含水量为35%~45%)时达到峰值,其表达量分别为对照组的1.27倍和1.87倍;该基因在‘Atlantic’根部的表达量呈先上升后下降的趋势,W3(35%~45%)时达到峰值,其表达量为对照组的1.39倍,叶中表达量呈持续上升趋势,W4(15%~25%)时达到峰值,其表达量为对照组的2.52倍。盐处理下,随胁迫时间的增加,StTCP7基因在‘Desiree’根部的表达量呈先上升后下降的趋势,处理6 h时达到最高,为对照组的2.16倍;叶中表达量呈先上升后下降的趋势,处理3 h时达到最高,为对照组的4.54倍;该基因在‘Atlantic’根部的表达量呈现先上升后下降的趋势,胁迫3 h时达到最高,为对照组的2.12倍,叶中表达量呈上升趋势,在48 h时达到峰值,其表达量为对照组的4.04倍。综上所述,马铃薯StTCP7基因响应干旱与盐胁迫,且在根和叶不同器官中的表达存在差异,可为StTCP7基因在马铃薯非生物逆境响应中的功能研究提供基础。

关键词：马铃薯 StTCP7 基因克隆干旱胁迫盐胁迫表达分析

转Bt基因棉花选择标记基因nptⅡ转录后沉默分析

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棉花学报 2015年第5期27卷 385-390页

作者：晋昕常瞡司怀军张宁吴家和甘肃农业大学生命科学技术学院兰州730070 中国科学院微生物研究所北京100101

本研究利用病毒诱导基因沉默技术对转Bt基因棉花选择标记基因nptⅡ进行沉默,分析标记基因转录后沉默的可行性。以烟草脆裂病毒载体为骨架构建nptⅡRNAi载体,利用农杆菌浸染棉花子叶,获得nptⅡ干涉的转Bt基因棉花植株,然后涂抹卡那霉素... 详细信息

本研究利用病毒诱导基因沉默技术对转Bt基因棉花选择标记基因nptⅡ进行沉默,分析标记基因转录后沉默的可行性。以烟草脆裂病毒载体为骨架构建nptⅡRNAi载体,利用农杆菌浸染棉花子叶,获得nptⅡ干涉的转Bt基因棉花植株,然后涂抹卡那霉素进行检测。结果表明nptⅡ沉默植株叶片出现黄斑症状,RT-PCR和q RT-PCR检测表明叶片、根和茎中nptⅡ基因转录分别被抑制了99.25%、99.05%和98.65%,沉默后期的转录抑制也达到98%。本研究结果为解决已经在环境中释放转基因生物发生意外扩散和不可预料的生物安全事件提供了快速有效的应对方法和新思路。

关键词：棉花选择标记基因病毒诱导的基因沉默转录后调控转基因生物安全

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马铃薯块茎休眠和发芽的分子机理及调控策略

中国马铃薯 2007年第2期21卷 104-107页

作者：司怀军张宁王蒂甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070 甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070

马铃薯块茎的休眠和发芽对于马铃薯的栽培、块茎生产和加工工业都极为重要。本文综述了马铃薯块茎休眠和发芽的分子生物学研究进展,着重介绍了通过调控块茎糖代谢中的协同因子——无机焦磷酸来调控块茎休眠和发芽特性的分子策略。

关键词：马铃薯块茎休眠发芽分子调控