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盐生草HgNHX1基因在大麦株系中的功能验证

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麦类作物学报 2018年第8期38卷 929-934页

作者：张燕李葆春胡有良汪军成任盼荣姚立蓉马小乐孟亚雄杨柯王化俊甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室/甘肃省干旱生境作物学重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070

为了探讨盐和干旱环境胁迫对转盐生草液泡膜型Na+/H+逆向转运蛋白基因HgNHX1大麦幼苗生长及抗逆性生理指标的影响,以转HgNHX1基因大麦及野生型株系为材料,分析盐(150mmol·L-1 NaCl)和自然干旱环境下转基因大麦幼苗的生长特性及生理指... 详细信息

为了探讨盐和干旱环境胁迫对转盐生草液泡膜型Na+/H+逆向转运蛋白基因HgNHX1大麦幼苗生长及抗逆性生理指标的影响,以转HgNHX1基因大麦及野生型株系为材料,分析盐(150mmol·L-1 NaCl)和自然干旱环境下转基因大麦幼苗的生长特性及生理指标的变化。结果表明,在盐胁迫条件下,随着胁迫时间的延长,转基因株系中HgNHX1基因相对表达量逐渐上升;干旱胁迫条件下,转基因株系中HgNHX1基因相对表达量呈先上升后下降的趋势,在处理3d时达到最高。且在胁迫处理的三个不同时间点,转基因株系的相对含水量和游离脯胺酸含量均高于野生型株系,而相对电导率和丙二醛含量均低于野生型株系。这些结果说明,转基因株系中HgNHX1基因能够应答盐和干旱胁迫,具有提高大麦耐盐、抗旱性的功能。

关键词：大麦 HgNHX1基因盐胁迫干旱胁迫

重金属Cu、Ni、Pb对盐旱胁迫下盐生草种子萌发特性影响

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草业科学 2020年第8期37卷 1537-1547页

作者：胡娜边秀秀姚立蓉汪军成侯静静司二静杨轲孟亚雄李葆春马小乐王化俊甘肃省干旱生境作物学重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学与技术学院甘肃兰州730070

以盐生植物盐生草(Halogeton glomeratus)为材料,在100.0 mmol·L–1 NaCl+2.0%PEG环境下,研究西北地区3种主要土壤重金属污染物(Cu、Ni、Pb)对盐生草种子萌发的影响,探讨其萌发期对不同重金属的耐受程度。结果表明:与CK(100.0 mmol·L... 详细信息

以盐生植物盐生草(Halogeton glomeratus)为材料,在100.0 mmol·L–1 NaCl+2.0%PEG环境下,研究西北地区3种主要土壤重金属污染物(Cu、Ni、Pb)对盐生草种子萌发的影响,探讨其萌发期对不同重金属的耐受程度。结果表明:与CK(100.0 mmol·L–1 NaCl+2.0%PEG)相比,低浓度Cu2+对盐生草种子萌发有显著(P<0.05)促进作用,低浓度Ni2+和Pb2+对其萌发无明显影响,但高浓度均产生抑制作用;苗长、干鲜重和根系活力随重金属处理浓度的升高呈现不同的下降趋势,组织内重金属离子含量在低浓度胁迫下保持较低,高浓度下增加迅速。聚类分析结果显示,在3种不同重金属胁迫下,分别以1.0 mmol·L–1 Cu2+、1.0 mmol·L–1 Ni2+和3.0 mmol·L–1 Pb2+为节点,将各重金属处理溶液聚为两类;主成分分析结果显示,重金属Cu、Ni处理下,其在发芽势和发芽率上具有最高载荷,重金属Pb处理下,在干重上具有最高载荷。综上所述,在CK环境下,当Cu2+、Ni2+浓度低于1.0 mmol·L–1,Pb2+浓度低于3.0 mmol·L–1时,其对盐生草种子萌发影响较小;发芽势和发芽率可首选为评价盐生草萌发期耐重金属Cu和Ni的重要参数,干重可首选为评价盐生草萌发期耐重金属Pb的重要参数。

关键词：土壤污染耐性指标植物修复

大麦发芽期耐盐性种质鉴定及其生理响应特征分析

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干旱地区农业研究 2019年第6期37卷 16-23页

作者：孙建徐晓芸马增科何建军汪军成姚立蓉李葆春马小乐司二静杨轲王化俊孟亚雄甘肃省干旱生境作物学重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070

为了解大麦发芽期耐盐性差异和生理响应特征,对126份大麦材料进行200 mmol·L^-1 NaCl胁迫下的种子发芽及生长实验,并对极端耐盐性材料和盐敏感性材料进行盐胁迫处理水培实验。结果表明:盐胁迫下大麦发芽期各指标测量值较对照相比均下降... 详细信息

为了解大麦发芽期耐盐性差异和生理响应特征,对126份大麦材料进行200 mmol·L^-1 NaCl胁迫下的种子发芽及生长实验,并对极端耐盐性材料和盐敏感性材料进行盐胁迫处理水培实验。结果表明:盐胁迫下大麦发芽期各指标测量值较对照相比均下降,且处理与对照相比变异系数增大,发芽势、发芽率、株高、根长和根数的变异系数值分别为73.81%、58.00%、47.22%、39.39%和31.79%,说明不同材料盐胁迫处理具有较大差异;并且除株高和发芽率、根长之间无相关性之外,其它各指标之间均存在显著或极显著正相关。采用聚类分析将材料分为4个耐盐等级,其中ZDM655等33个品种为高度耐盐性,MAVRIIP等28个品种为中度耐盐性,GN241等16个品种为中度盐敏感性,莆田17号等49个品种为盐敏感性。在盐胁迫水培条件下,大麦主要通过调节根表面积和根体积表型特征来适应盐胁迫,高度耐盐性材料ZDM655地上部和根系中Na+含量分别为对照的3.63倍和2.55倍,而盐敏感性材料ZDM222地上部和根系中Na+含量分别为对照的8.95倍和2.92倍;同时,ZDM655较对照相比地上部K+含量显著提高,地下部K+含量显著下降,而ZDM222地上部K+含量显著下降,地下部较对照无显著差异,表明高度耐盐性材料具有更好适应盐胁迫的表型特征和生理响应功能。种子发芽期耐盐性强弱是在盐渍地生长的关键,发芽势、发芽率、株高、根长、根数可以作为大麦发芽期耐盐性评价的合理指标。

关键词：大麦发芽期耐盐性生理响应鉴定评价

大麦条纹病菌基因Pgr 03902致病功能研究

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植物保护 2023年第6期49卷 16-22,54页

作者：祁天涛司二静郭铭孟亚雄姚立蓉汪军成马小乐李葆春杨轲尚勋武王化俊省部共建干旱生境作物学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

为明确基因Pgr 03902(序列号:OP999070)是否参与调控大麦条纹病菌的致病性,为大麦条纹病菌致病机理的研究提供理论依据,本研究运用生物信息学、亚细胞定位和基因干扰技术初步研究了该基因功能。结果表明,Pgr 03902基因开放阅读框大小为3... 详细信息

为明确基因Pgr 03902(序列号:OP999070)是否参与调控大麦条纹病菌的致病性,为大麦条纹病菌致病机理的研究提供理论依据,本研究运用生物信息学、亚细胞定位和基因干扰技术初步研究了该基因功能。结果表明,Pgr 03902基因开放阅读框大小为348 bp,编码116个氨基酸,编码蛋白二级结构中无规则卷曲较多,编码蛋白具有酸性、不稳定性、亲水性、无信号肽结构等特性;亚细胞定位结果显示,Pgr 03902基因在细胞核和细胞膜上均有表达;采用PEG介导的原生质体转化法获得了1个干扰菌株ΔPgr 03902,RT-qPCR结果表明,ΔPgr 03902中Pgr 03902基因表达量较野生型菌株QWC下降了60.79%(P<0.05),对干扰菌株的营养生长、菌丝形态观察以及致病性研究结果显示,ΔPgr 03902生长速率和致病力均显著低于野生型菌株QWC(P<0.05)。以上结果表明,Pgr 03902参与该菌的生长发育和致病过程。本研究初步明确了Pgr 03902基因在大麦条纹病菌侵染过程中的功能,为进一步研究大麦条纹病菌与寄主之间互作奠定了基础。

关键词：大麦条纹病菌 RNA干扰遗传转化致病性

低磷胁迫下小麦根系形态特征及Apase活性

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甘肃农业大学学报 2021年第5期56卷 69-76页

作者：王树鹏汪军成姚立蓉孟亚雄李葆春杨轲司二静王化俊马小乐尚勋武甘肃省干旱生境作物学重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070

【目的】研究低磷胁迫下不同磷效率小麦基因型根系形态特征变化及生理适应机理,为挖掘影响小麦磷素吸收的主要因子和通过根系塑性提高养分利用效率的遗传改良提供科学依据.【方法】以春小麦耐低磷品种(wp-35、wp-72)和磷敏感品种(wp-119... 详细信息

【目的】研究低磷胁迫下不同磷效率小麦基因型根系形态特征变化及生理适应机理,为挖掘影响小麦磷素吸收的主要因子和通过根系塑性提高养分利用效率的遗传改良提供科学依据.【方法】以春小麦耐低磷品种(wp-35、wp-72)和磷敏感品种(wp-119)为材料,在水培条件下通过正常磷处理(0.2 mmol/L,CK)和低磷胁迫处理(0.02 mmol/L,-P),研究不同磷素水平对小麦苗期根系形态、根冠比和酸性磷酸酶(Apase)等指标的影响.【结果】低磷胁迫下的wp-35和wp-72的总根长、根表面积和根体积与对照相比无显著差异,而磷敏感品种wp-119在磷素胁迫下14 d后根系的形态特征在低磷处理下显著低于对照.wp-35和wp-72的地上部生物量、根系干质量和整株生物量在处理与对照间无显著变化,而wp-119的地上部生物量在14、21、30 d在低磷处理下显著低于正常磷处理,整株生物量在30 d时显著低于对照.磷胁迫对苗期根冠比的影响研究中,发现从14 d开始,在不同磷素水平和品种间根冠比均达到极显著差异,且wp-119在各处理间均低于wp-35和wp-72;wp-35和wp-72的根冠比在30 d时两处理间均达到显著差异,说明磷素胁迫有利于提高根冠比;对于酸性磷酸酶(Apase)在21,30 d时供试品种均在对照与处理间达到显著差异,且wp-35、wp-72的Apase均大于wp-119.在低磷胁迫下,随着时间的延长对小麦的正常生长有较大影响.主成分分析表明:总根表面积、总根体积、根的干质量、根冠比和根系Apase活性受基因型差异的影响较为明显,主成分1中最大载荷值为根冠比(0.937),主成分2中最大载荷值为地上部干质量(0.798),且主成分1的特征值和贡献率大于主成分2,因此根冠比可首选作为区分不同基因型小麦品种的重要参数.磷敏感品种通过增加总根长,根表面积,根体积,根冠比和根系Apase活性,提高根系的活性效率,以适应低磷胁迫的影响.【结论】磷胁迫能显著提高小麦的根冠比和Apase活性,主成分分析表明,根冠比可作为区分耐低磷品种和磷敏感品种的重要参数.

关键词：磷胁迫小麦根系形态根系酸性磷酸酶活性

不同抗性大麦品种对叶斑病的生理响应及主成分分析

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麦类作物学报 2019年第5期39卷 605-612页

作者：黄志磊李葆春汪军成姚立蓉司二静杨轲孟亚雄马小乐王化俊甘肃省干旱生境作物学重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070

为了解大麦对叶斑病响应的生理机制,以对该病害抗性不同的两个大麦品种蒙啤麦1号(感病)与蒙啤麦3号(抗病)为材料,接菌后测定了大麦苗期、拔节期和孕穗期叶片氧化还原酶等抗病相关酶活性、MDA及渗透调节物质含量等11个生理指标,比较了两... 详细信息

为了解大麦对叶斑病响应的生理机制,以对该病害抗性不同的两个大麦品种蒙啤麦1号(感病)与蒙啤麦3号(抗病)为材料,接菌后测定了大麦苗期、拔节期和孕穗期叶片氧化还原酶等抗病相关酶活性、MDA及渗透调节物质含量等11个生理指标,比较了两个品种间的差异。结果表明,两个品种对叶斑病菌侵染的反应差异因生育时期和指标而异,其中与蒙啤麦1号相比,蒙啤麦3号苗期的脂氧合酶(LOX)、β-1,3-葡聚糖酶和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性及丙二醛(MDA)和可溶性糖(SS)含量的升高幅度较大,拔节期的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)、LOX、β-1,3-葡聚糖酶和PAL活性及脯氨酸(Pro)和MDA含量的上升程度较大,孕穗期的SOD、POD、PPO、LOX和β-1,3-葡聚糖酶活性及Pro和SS含量增加幅度较大。通过对11个指标进行主成分分析,LOX、PPO、POD、PAL和β-1,3-葡聚糖酶活性及SS含量对大麦抗叶斑病能力贡献率较大。由此可见,大麦对叶斑病的生理响应因品种、生育时期而异;LOX、PPO、POD、PAL和β-1,3-葡聚糖酶活性及SS含量6个指标可作为评价大麦抗叶斑病的重要相关指标。

关键词：大麦品种叶斑病抗病性生理指标主成分分析

100份大麦种质资源成株期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

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麦类作物学报 2022年第4期42卷 441-450页

作者：张毅杨轲汪军成姚立蓉司二静马小乐李葆春尚勋武王化俊孟亚雄省部共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070

为了筛选大麦抗旱新种质及成株期抗旱性指标,以100份大麦种质为材料,连续2年在大麦生长期降水量不足40 mm的甘肃省敦煌试验站种植,试验设置正常灌水和干旱胁迫2个处理,通过测定100份大麦种质材料的株高(PH)、穗长(SL)、穗粒数(GNS)、分... 详细信息

为了筛选大麦抗旱新种质及成株期抗旱性指标,以100份大麦种质为材料,连续2年在大麦生长期降水量不足40 mm的甘肃省敦煌试验站种植,试验设置正常灌水和干旱胁迫2个处理,通过测定100份大麦种质材料的株高(PH)、穗长(SL)、穗粒数(GNS)、分蘖数(TN)、有效分蘖(ET)、单株生物量(IB)、千粒重(TGW)和产量(Y),采用抗旱性度量值(D)、综合抗旱系数(CDC)、加权抗旱系数(WDC)、相关分析、频次分析、灰色关联分析、主成分分析等方法,鉴定了100份大麦种质的抗旱性,并进行了抗旱指标的筛选。结果表明,干旱胁迫对大麦成株期株高、穗长、单株生物量、分蘖数、有效分蘖数、穗粒数、千粒重和产量均有极显著影响。通过对大麦成株期抗旱能力的综合评价指标进行分析,发现D值与WDC值相结合可以较为准确地评价大麦成株期的抗旱性;单株生物量、穗粒数、分蘖数、有效分蘖和株高可作为评价大麦成株期抗旱性的指标;成株期抗旱性较强的种质有S-130、BNOC168、LL-53、资源160-早熟3号、IL-18、Z16、沾益红毛大麦和资源21-6B98-9339。

关键词：大麦成株期抗旱性抗旱指标综合评价

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119份春小麦种质萌发期抗旱性鉴定及抗旱相关基因表达特性分析

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麦类作物学报 2022年第3期42卷 253-263页

作者：冯举伶姚立蓉汪军成司二静杨轲李葆春孟亚雄马小乐尚勋武王化俊省部共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070

为了解不同小麦种质萌发期抗旱性强弱,以20%PEG6000溶液模拟干旱胁迫,对119份春小麦萌发期种子发芽势、种子发芽率、根鲜重、根干重、苗鲜重、苗干重、叶鲜重、叶干重、根长和苗长进行测定分析,并综合评价其抗旱性。结果表明,种子发芽... 详细信息

为了解不同小麦种质萌发期抗旱性强弱,以20%PEG6000溶液模拟干旱胁迫,对119份春小麦萌发期种子发芽势、种子发芽率、根鲜重、根干重、苗鲜重、苗干重、叶鲜重、叶干重、根长和苗长进行测定分析,并综合评价其抗旱性。结果表明,种子发芽势、种子发芽率、苗鲜重、苗干重、叶鲜重和苗长可以作为评价春小麦萌发期抗旱能力的主要指标,并筛选出了1份抗旱型材料、36份较抗旱型材料、43份较敏感型材料和39份敏感型材料。为进一步研究抗旱相关基因在抗旱型与干旱敏感型材料萌发期响应干旱胁迫的表达特性,从而验证抗旱材料鉴定的准确性,以筛选出的2份抗旱性最好的种质(蒙茬1号、黑穗)和2份干旱敏感型种质(09594、K250)为材料,利用qRT-PCR对其在不同时长(0h、1h、6h、12h、24h)的20%PEG6000胁迫下TaNAC29、TaC2DP1、TaDLEA3、TaCP、Taα-AMY和TaGPX的表达特性进行分析表明,随着胁迫时间的增加,以上6种基因在小麦叶片和根系中均上调表达,表达量均在胁迫24h时达到峰值,且TaNAC29、TaDLEA3、TaCP和TaGPX在根系中的表达量均明显高于叶片,而TaC2DP1和Taα-AMY在叶片中的表达量更高;此外,抗旱材料蒙茬1号和黑穗中6种基因的表达量均高于敏感材料09594和K250。

关键词：春小麦萌发期抗旱性 qRT-PCR 基因表达量

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大麦在网斑病菌侵染后的转录组学分析

麦类作物学报 2020年第9期40卷 1070-1081页

作者：李桃汪军成姚立蓉李葆春马小乐杨柯司二静尚勋武王化俊孟亚雄甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃省干旱生境作物学重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新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

近年来,由子囊菌亚门真菌网斑病菌(Pyrenophora teres)引起的大麦网斑病在我国大麦(Hordeum vulgare L.)主产区大面积发生并流行,导致大麦产量和品质下降。为探索大麦响应网斑菌侵染的分子机制,以抗网斑病种质材料BYT-CYA3(B)和敏感型... 详细信息

近年来,由子囊菌亚门真菌网斑病菌(Pyrenophora teres)引起的大麦网斑病在我国大麦(Hordeum vulgare L.)主产区大面积发生并流行,导致大麦产量和品质下降。为探索大麦响应网斑菌侵染的分子机制,以抗网斑病种质材料BYT-CYA3(B)和敏感型材料美41/I(M)为研究对象,利用转录组测序技术(RNA-Sep),分析了2个材料在接种网斑病菌后不同时间点的基因表达差异。结果表明,对比网斑病菌侵染后不同时间点的转录组测序数据,共鉴定出35545个差异表达基因;网斑病侵染大麦3 h、6 h、12 h、24 h和72 h时,抗病材料与敏感型材料间富集到GO和keGG途径的差异表达基因数目有明显区别;共获得435个网斑病菌侵染诱导表达基因;共筛选出182个主要参与过氧化物酶体(peroxisome)、代谢途径(metabolic pathways)、MAPK信号传导途径-植物(MAPK signaling pathway-plant)、植物-病原体相互作用(plant-pathogen)、植物激素信号转导(plant hormone signal transduction)、次生代谢物生物合成(biosynthesis of secondary metabolites)等生物学过程的差异表达基因,推测这些基因与大麦响应网斑病菌侵染有关。随机从中选取10个基因进行了荧光定量PCR检测,并对其转录组测序结果进行定量分析,发现荧光定量PCR结果与转录结果趋势一致。本试验从分子水平初步探索了大麦对网斑病菌侵染的响应机制,为深入研究抗病基因提供了候选基因。

关键词：大麦网斑病菌侵染转录组分析差异表达基因