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不同生长年份牛大力根淀粉和蔗糖代谢途径转录组分析

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热带作物学报 2025年第1期46卷 21-34页

作者：羊青顾学金王清隆张旻晏小霞汤欢王祝年冯世秀王茂媛中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业农村部中药材生物学与栽培重点实验室/农业农村部热带农业野生植物基因资源鉴定评价中心/海南省热带药用植物工程研究中心海南海口571101 云南农业大学热带作物学院云南普洱665001 深圳市中国科学院仙湖植物园/深圳市南亚热带植物多样性重点实验室广东深圳518004

牛大力是一种重要的多年生药食同源植物,其主要成分为淀粉和糖类。为了探究不同生长年份牛大力根淀粉和糖类物质合成的规律及其内在基因调控网络,本研究以3年生(NG3)、7年生(NG7)、10年生(NG10)和15年生(NG15)4个生长年份的牛大力根为... 详细信息

牛大力是一种重要的多年生药食同源植物,其主要成分为淀粉和糖类。为了探究不同生长年份牛大力根淀粉和糖类物质合成的规律及其内在基因调控网络,本研究以3年生(NG3)、7年生(NG7)、10年生(NG10)和15年生(NG15)4个生长年份的牛大力根为研究对象,测定总多糖、淀粉和蔗糖的含量,并完成转录组测序,筛选分析不同年份间牛大力根的差异表达基因(DEGs),重点解析淀粉和蔗糖代谢途径DEGs的功能。糖类和淀粉物质测定结果表明,随着年份的增长,总多糖与淀粉含量均呈现增加趋势,生长至15年时的含量最高,而蔗糖含量在3年时最高,随后呈现下降趋势。转录组测序发现,随着生长年份跨度增加,NG3vs NG7、NG3 vsNG10和NG3 vs NG15对比的DEGs总数呈上升趋势,分别为526、1848和1937个。进一步挖掘淀粉和蔗糖代谢途径中的DEGs,共有62个DEGs在3个比较组中差异表达,其中,蔗糖合成基因的表达量随年份增加而下降,淀粉合成基因随年份的增加较淀粉降解基因占主导,纤维素降解酶随年份增加表达量降低。最终筛选出5个淀粉和蔗糖代谢途径的关键酶基因进行荧光定量PCR验证,其表达变化趋势与转录组测序结果基本一致。研究结果表明,牛大力在3~7年时处于生长活跃期,以蔗糖、纤维素和淀粉的合成为主,促进根部快速膨大发育。生长至7年时,以淀粉的积累、蔗糖的分解和纤维素的降解为特征,进入生长平稳期。本研究对于牛大力根膨大特性的研究、高成薯性牛大力种质创新和科学采收都有积极的指导意义。

关键词：牛大力根生长年份淀粉蔗糖代谢转录组分析

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茶树叶与根表面的XPS表征

光谱学与光谱分析 2008年第9期28卷 2196-2200页

作者：房江育宛晓春安徽农业大学园艺学博士后流动站

利用X射线光电子能谱（XPS）研究了茶树叶与根的表面化学组成与结构。结果表明,茶树表面主要由C,O,N和Al等四种元素组成,在茶树叶远轴面还有少量的P和F。通过查阅标准图谱数据库、参照木材表面XPS分析结果,对茶树表面测得的C1s结合能采... 详细信息

利用X射线光电子能谱（XPS）研究了茶树叶与根的表面化学组成与结构。结果表明,茶树表面主要由C,O,N和Al等四种元素组成,在茶树叶远轴面还有少量的P和F。通过查阅标准图谱数据库、参照木材表面XPS分析结果,对茶树表面测得的C1s结合能采用曲线拟合与分峰,得到三种形态：结合能为285eV的是C1,来自C—C或C—H,代表角质、蜡质等脂类化合物;C2的结合能在286.35eV（近轴面）和286.61eV（远轴面）,是能够与氧形成单键的C—O,主要源于表面的纤维素;C3的结合能为288.04eV（近轴面）和288.09eV（远轴面）,为C═O基团标志,综合N（1s）的结合能（399～401eV）和O（1s）的分峰情况,为蛋白质的酰基标志。茶树根表面除含有与叶表面相同的C1（结合能285eV）、C2（结合能286.49eV）和C3（结合能288.78eV）所代表的角质、蜡质、纤维素和蛋白质之外,还出现了结合能为283.32eV的C5。由于其结合能低于C1,推测为茶树根表面的有机金属形态。茶树叶和根表面没有木材表面具有的羧基C4,说明根系分泌的有机酸游离存在于根表面。对茶树表面O（1s）图谱的拟合结果与C（1s）结果相吻合。计算不同C和O形态所占的比例得知,茶树叶面远轴面含氧基团多于近轴面,呈较高的氧化状态,因此远轴面化学性质较活泼;与叶相比,茶树根的角质和蜡质含量显著降低,含氧基团相对增多,因此化学性质较活泼,适于水分子和其他溶质分子通过。由于蛋白质含量为根表面〉远轴面〉近轴面,表明根表面的湿润度高于叶表面,而远轴面湿润度高于近轴面。存在于茶树表面Al的结合能均大于单质铝72.7eV,在73.50eV以上,为Al2O3形态,这将增大茶树表面的吸附作用。由于根表面Al2O3含量高于叶面,显示根具有更强的吸附能力。

关键词：茶树叶根表面 X射线光电子能谱

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不同年龄刺槐枝、干和根的物理力学性质对比

林业科学 2020年第7期56卷 115-122页

作者：杨茂林冀晓东孙恒丛旭杨光侯凯任一凡北京林业大学水土保持学院北京市水土保持工程技术研究中心北京100083 河南省电力勘测设计院海外事业部郑州450007

【目的】研究不同年龄刺槐枝、干和根的物理力学性质差异,为提升其附加价值及其资源综合利用率提供理论支持和试验依据。【方法】测定不同年龄刺槐枝、干和根的密度、顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量4项物理力学性质,利用SEM图像... 详细信息

【目的】研究不同年龄刺槐枝、干和根的物理力学性质差异,为提升其附加价值及其资源综合利用率提供理论支持和试验依据。【方法】测定不同年龄刺槐枝、干和根的密度、顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量4项物理力学性质,利用SEM图像和化学成分解释枝、干和根间强度差异的原因。【结果】同株刺槐气干密度枝>干>根,随年龄增大,枝、干和根密度呈增大趋势,但增大幅度减小;刺槐枝气干密度略高于中等密度,干和根气干密度属于中等密度;同株刺槐枝、干和根顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量从大到小依次为干>枝>根,随年龄增大,枝、干和根顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量呈增大趋势,但增大幅度减小。纤维素含量与力学强度呈正相关,木质素含量与力学强度呈负相关。刺槐根纤维素含量大于枝和干。【结论】10年生以上刺槐,干可作为承重木结构原木用材;枝力学强度略低于干,在满足用材尺寸要求的前提下可作为一般结构用材;根可作为小尺寸的装饰结构性用材。刺槐根纤维素含量较高,可用于中密度纤维板制作。

关键词：刺槐枝干根密度强度

铁皮石斛根发育的转录模式及转录因子相关基因的差异表达

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湖北农业科学 2025年第2期64卷 207-213页

作者：陈宏宇于莹任得强阮志珍李二妹冉琳琳贵州中医药大学药学院贵阳550025 贵州中医药大学基础医学院贵阳550025 贵州省中药生药学重点实验室贵阳550025

采用Illumina HiSeqTM4000测序平台对铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)根2个不同部位(根尖区和根成熟区)样品进行测序,对差异表达基因进行GO聚类和KEGG分析。结果表明,铁皮石斛根的高质量读长被组装成136 541个单基因,... 详细信息

采用Illumina HiSeqTM4000测序平台对铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)根2个不同部位(根尖区和根成熟区)样品进行测序,对差异表达基因进行GO聚类和KEGG分析。结果表明,铁皮石斛根的高质量读长被组装成136 541个单基因,平均长度为982 bp。对具有编码转录因子能力的基因进行鉴定和分类统计,20 105个单基因被映射到55类转录因子中,共识别了148个MADS-box、737个NAC、449个WRKY、369个MYB和105个ARF等。差异表达基因的调控通路涉及很多途径,包括苯丙烷生物合成等次生代谢途径、植物病原体相互作用等环境应答途径以及植物MAPK信号通路等信号转导通路途径。

关键词：铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo) 根发育基因转录模式转录因子差异表达

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旱涝交替胁迫对水稻分蘖期根解剖结构的影响

农业工程学报 2015年第9期31卷 107-113页

作者：甄博郭相平陆红飞中国农业科学院农田灌溉研究所新乡453002 河海大学水利水电学院南京210098

通过盆栽试验,研究了水稻分蘖期旱-涝-旱交替胁迫对根解剖结构的影响。本试验主要通过不同程度的旱胁迫(重旱,A1和轻旱,A2)和重涝胁迫(保持15 cm水层,B)分3个阶段交替进行,分析各个阶段水稻根的中柱、通气组织、根外层细胞发育及根外层... 详细信息

通过盆栽试验,研究了水稻分蘖期旱-涝-旱交替胁迫对根解剖结构的影响。本试验主要通过不同程度的旱胁迫(重旱,A1和轻旱,A2)和重涝胁迫(保持15 cm水层,B)分3个阶段交替进行,分析各个阶段水稻根的中柱、通气组织、根外层细胞发育及根外层厚度与常规灌溉之间的差异,探讨旱-涝-旱交替胁迫对水稻抗涝性的影响。结果表明,第Ⅰ阶段干旱胁迫(A1和A2处理)能促使根形成发达的通气组织,且形成时间早于常规灌溉(C),A1和A2处理根外层厚度显著高于C处理。第Ⅰ阶段重旱胁迫对第Ⅱ阶段涝胁迫(重旱-重涝处理,A1B)根解剖结构产生明显的影响,A1B处理通气组织较早形成,其导管直径、总面积和中柱面积分别较常规灌溉(CC)增加了43.3%、52.8%、76.5%,而第Ⅱ阶段淹涝条件下(常规灌溉-重涝处理,CB)根仅形成了少量的通气组织。第Ⅲ阶段涝胁迫后再经历旱胁迫(重旱-重涝-重旱处理,A1BA1和轻旱-重涝-轻旱处理,A2BA2),根解剖结构表现与第Ⅰ阶段旱胁迫相似。可见,短期旱胁迫可促进根系通气组织的发育,而不会造成水稻耐涝能力的降低。该研究可为水稻蓄水控灌技术提供理论依据。

关键词：胁迫干旱细胞水稻旱涝交替胁迫分蘖期根解剖结构

中药植物虎杖根的高通量转录组测序及转录组特性分析

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中国科学：生命科学 2012年第5期42卷 398-412,431-433页

作者：郝大程马培穆军陈士林肖培根彭勇霍利许利嘉孙超大连交通大学环境学院生物技术研究所大连116028 中国医学科学院药用植物研究所中草药物质基础与资源利用教育部重点实验室北京100193 大连交通大学软件学院大连116028

中药植物虎杖已有上千年的应用历史,从虎杖根部已提取出多种药用活性成分.但目前尚不清楚虎杖次级代谢过程中这些活性物质合成的遗传基础.采用Illumina HiSeq 2000高通量测序获得虎杖根转录组的25600002条短读序(2.3Gb),用生物信息学方... 详细信息

中药植物虎杖已有上千年的应用历史,从虎杖根部已提取出多种药用活性成分.但目前尚不清楚虎杖次级代谢过程中这些活性物质合成的遗传基础.采用Illumina HiSeq 2000高通量测序获得虎杖根转录组的25600002条短读序(2.3Gb),用生物信息学方法从头组装并注释了86418个Unigene(单基因簇).研究发现,虎杖根部表达的12,18,60和54个Unigene分属于甲羟戊酸(MVA)、2-甲基-D-赤藓糖醇4-磷酸(MEP)、莽草酸和白藜芦醇生物合成路径,它们可能参与药用活性物质蒽醌类和白藜芦醇的生物合成.实验发现,18个尿苷二磷酸-葡萄糖基转移酶Unigene可能与糖苷类次级代谢物生物合成有关.识别次级代谢物生物合成相关基因可为未来通过基因工程操纵提高有用成分的含量奠定基础.本研究基于19种非模式植物的高通量转录组数据识别出1127个共有的直系同源基因,将用于植物功能、系统发育和进化等研究.

关键词：虎杖根转录组高通量测序次级代谢重复序列直系同源基因

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黄土丘陵区不同树龄旱作枣园细根空间分布特征

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农业工程学报 2015年第20期31卷 140-146页

作者：李陆生赵西宁高晓东吴普特李虹辰凌强孙文浩西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 中国旱区农业研究院杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

以黄土丘陵区2、6、10、15龄旱作枣林（Ziziphus jujube ***）为研究对象,采用根钻法,距树干0.5、1、1.5 m处、分层（0.2 m）钻取土样,分析了旱作枣林细根随树龄的变化特征。结果表明：随着枣林树龄增大,枣林细根根长密度增加,比根长减... 详细信息

以黄土丘陵区2、6、10、15龄旱作枣林（Ziziphus jujube ***）为研究对象,采用根钻法,距树干0.5、1、1.5 m处、分层（0.2 m）钻取土样,分析了旱作枣林细根随树龄的变化特征。结果表明：随着枣林树龄增大,枣林细根根长密度增加,比根长减小;2龄枣树细根主要分布于径向1.5 m以内和垂向1.6 m以上,10、15龄枣树细根分布超过径向1.5 m和垂向3 m以上,并在株间形成根系高密度区,6龄枣树细根径向分布范围大于2龄,垂向分布与10龄和15龄接近;不同树龄枣林细根根长密度均随土层深度增加而减小,且主要集中在0~0.6 m土层中;随着树龄增加,细根根长密度径向分布无差异（10、15龄）。研究表明：2、6龄枣林应靠近树干地表处施肥,而理论上成熟期10、15龄枣林可在林内任意位置施肥;同时为防止枣林减产和退化,需增加枣林管理措施以有效降低枣树自身奢侈性耗水和非生产性耗水。

关键词：根密度干旱树龄旱作枣园根长密度比根长

花棒沙柳根与土及土与土界面直剪摩擦试验与数值模拟

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农业工程学报 2015年第13期31卷 149-156页

作者：田佳曹兵及金楠赵元宵李才华郭婷宁夏大学农学院银川750021 北京林业大学水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室北京100083

花棒和沙柳是毛乌素沙地中分布最广泛的优良防风固沙树种,在固定流动沙丘和半流动沙丘上效果明显。为了探索花棒和沙柳根-土界面的摩擦特性,该文选取毛乌素沙地5 a生人工种植花棒、沙柳的根系为研究对象,通过直剪摩擦试验研究界面类型... 详细信息

花棒和沙柳是毛乌素沙地中分布最广泛的优良防风固沙树种,在固定流动沙丘和半流动沙丘上效果明显。为了探索花棒和沙柳根-土界面的摩擦特性,该文选取毛乌素沙地5 a生人工种植花棒、沙柳的根系为研究对象,通过直剪摩擦试验研究界面类型、土壤含水率和垂直荷载对花棒、沙柳根-土界面以及素土-素土界面摩擦特性的影响,并采用有限元软件对直剪摩擦试验进行数值模拟。结果表明:花棒和沙柳根系对土壤抗剪强度的提高作用与根-土界面的黏聚力无关,与摩擦角有关。花棒根-界面的摩擦角显著高于素土-素土和沙柳根-土界面(P根-土界面的黏聚力与摩擦角的影响规律相似,旱季和雨季对根系提高土壤抗剪强度的作用有显著影响(P根-土界面的抗剪强度与垂直荷载的关系同样满足莫尔-库伦准则,本构关系为双曲线。花棒根-土界面抗剪强度极显著高于素土-素土界面和沙柳根-土界面(P根-土位移的角度,花棒的固沙效果优于沙柳。该文所采用的应力、位移边界条件和Coulomb摩擦模型,模拟计算的根-土界面和素土-素土界面的抗剪强度与试验结果基本一致(最大相对误差根-土界面的直剪摩擦试验可以通过本文所建立的有限元数值模型来模拟。研究结果可为根系固土作用的理论研究和防风固沙树种的筛选提供参考。

关键词：摩擦土界面数值分析根直剪摩擦试验花棒沙柳