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基于转录组分析垂丝海棠响应盐碱胁迫的分子机制

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园艺学报 2022年第2期49卷 237-251页

作者：张瑞张夏燚赵婷王双成张仲兴刘博张德王延秀甘肃农业大学园艺学院兰州730070

以干旱盐碱生境苹果属垂丝海棠(Malus halliana Koehen)为试验材料,通过RNA-Seq测序筛选响应盐碱复合胁迫的差异表达基因,为苹果砧木耐盐碱性机制提供理论依据。以正常供水(Hoagland营养液)为对照,进行混合盐碱胁迫(Hoagland营养液+100 ... 详细信息

以干旱盐碱生境苹果属垂丝海棠(Malus halliana Koehen)为试验材料,通过RNA-Seq测序筛选响应盐碱复合胁迫的差异表达基因,为苹果砧木耐盐碱性机制提供理论依据。以正常供水(Hoagland营养液)为对照,进行混合盐碱胁迫(Hoagland营养液+100 mmol·L;NaCl+NaHCO;)处理,RNA-Seq测序筛选差异表达基因(differentially expression gene,DEG),并对DEG进行GO(gene ontology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)功能富集分析。应用实时荧光定量qRT-PCR对主要通路的DEG表达模式进行验证。共鉴定出16246个DEG,其中上调7268个,下调8978个。GO分析表明,在遭受盐碱胁迫时生物过程、细胞组分和分子功能3个方面均存在较大差异。KEGG聚类分析显示,参与信号传导、碳代谢、氨基酸合成及次生代谢等相关的DEG在响应胁迫中具有关键作用,且主要集中在钙信号通路、植物激素信号传导、苯丙氨酸代谢、类胡萝卜素的合成等过程。对上述主要通路的20个DEG表达模式的qRT-PCR检测结果与RNA-seq结果类似。其中天门冬氨酸氨基转移酶(aspartate aminotransferase,GOT1)、抗坏血酸还原酶(NADH)、查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)、β–胡萝卜素羟化酶(CrtZ)基因在盐碱胁迫过程中表达量显著升高。垂丝海棠叶片对盐碱胁迫的耐受能力主要与基因对胁迫的响应程度相关,调控基因表达涉及钙信号通路、植物激素信号传导、氨基酸生物合成、类胡萝卜素生物合成等次生代谢物途径。

关键词：垂丝海棠盐碱胁迫转录组学分析差异基因表达

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垂丝海棠组培快繁体系的建立

种子 2022年第2期41卷 144-148页

作者：许丁帆刘艳军张彤黄俊轩武春霞李建科天津农学院园艺园林学院天津300392

为建立垂丝海棠组培快繁体系,对垂丝海棠最适外植体、外植体消毒方法、腋芽萌发、增殖培养、生根培养及移栽驯化进行了研究。结果表明,以春梢嫩枝茎段为外植体,70%乙醇消毒30 s+2%有效氯次氯酸钠溶液消毒处理12 min,外植体污染率仅1.11%... 详细信息

为建立垂丝海棠组培快繁体系,对垂丝海棠最适外植体、外植体消毒方法、腋芽萌发、增殖培养、生根培养及移栽驯化进行了研究。结果表明,以春梢嫩枝茎段为外植体,70%乙醇消毒30 s+2%有效氯次氯酸钠溶液消毒处理12 min,外植体污染率仅1.11%,死亡率仅2.22%,存活率高达96.67%;腋芽萌发与生长最适培养基为WPM+10 mg/L GA_(3);最适增殖培养基为WPM+0.5 mg/L IAA,有效增殖系数为4.57;最适生根培养基为WPM+0.25 mg/L NAA,生根率可达92.22%,平均根条数5.84条;生根后移栽到草炭∶蛭石∶珍珠岩=1∶1∶1的基质中,存活率达95.56%。

关键词：垂丝海棠茎段休眠枝条春梢嫩枝培养基

垂丝海棠MhANS与MhANR基因克隆与调控盐碱胁迫的功能鉴定

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垂丝海棠MhANS与MhANR基因克隆与调控盐碱胁迫的功能鉴定

作者：王晚霞甘肃农业大学

学位级别：硕士

土壤盐碱化是阻碍全球作物生长的主要非生物因素,也严重影响着果树产业的发展。果树在遭受盐碱胁迫时可启动由多种关键转录因子或胁迫响应基因组成的调控网络来调控对盐碱胁迫的响应。类黄酮通路参与以盐胁迫为代表的非生物胁迫;花青素... 详细信息

土壤盐碱化是阻碍全球作物生长的主要非生物因素,也严重影响着果树产业的发展。果树在遭受盐碱胁迫时可启动由多种关键转录因子或胁迫响应基因组成的调控网络来调控对盐碱胁迫的响应。类黄酮通路参与以盐胁迫为代表的非生物胁迫;花青素合成酶（Anthocyanin synthetase,ANS）和花青素还原酶（Anthocyanin reductase,ANR）是类黄酮合成途径中的两种关键酶,而ANR、ANS能否调控苹果对盐碱胁迫的响应仍待探明。垂丝海棠（Malus halliana Koehen）是一种常用的苹果砧木资源,研究其耐盐碱性对于盐碱地苹果的高产稳产具有积极意义。本试验基于盐碱胁迫下垂丝海棠的转录组数据分析,结合实时荧光定量PCR技术发现MhANR与MhANS基因响应盐碱胁迫,但在盐碱胁迫下的具体功能尚不清晰。因此,本试验以垂丝海棠为材料,克隆MhANR与MhANS基因并在拟南芥、烟草及苹果愈伤组织中进行遗传转化以揭示其在盐碱胁迫下的功能,主要研究结果如下:1.q RT-PCR验证表明,MhANS和MhANR能够响应盐碱胁迫,且相对于对照,表达量均显著降低。2.从垂丝海棠中克隆得到MhANS与MhANR基因,片段大小分别为1074bp和1020bp;通过氨基酸多序列比对发现,垂丝海棠MhANS蛋白序列与其它物种相比保守性较高,表明其在进化过程中相对保守;垂丝海棠MhANR蛋白序列与其它物种的蛋白序列在N端和C端均存在一定程度的差异。系统发育分析显示垂丝海棠MhANS、MhANR均与白梨（Pyrus x bretschneideri）亲缘关系最近。对MhANS与MhANR启动子上游2000bp顺式作用元件进行分析,发现MhANS与MhANR启动子区均存在大量激素响应元件和逆境响应元件,这表明MhANS与MhANR受激素诱导,且可能响应逆境胁迫。3.盐碱胁迫下,过表达MhANS与MhANR拟南芥和烟草均比相应的野生型株系呈现更严重的黄化萎蔫现象,过表达苹果愈伤组织的长势比野生型差。通过测定生理指标发现,过表达MhANS和MhANR,其叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chlb）和脯氨酸（Pro）含量以及超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase,SOD）、过氧化物酶（peroxidase,POD）、过氧化氢酶（Catalase,CAT）活性较野生型显著下降,相对电导率（Relative conductivity,REC）与丙二醛（Malondialdehyde,MDA）含量升高,说明过表达MhANS和MhANR加重细胞膜结构的损伤,抗氧化酶活性的下降,降低转基因材料对盐碱胁迫的耐受性。4.盐碱胁迫下,相较于野生型,过表达MhANR苹果愈伤组织中活性氧相关基因（MhSOD,MhPOD）,Na转运基因（MhSOS1、MhALT1）和H-ATP酶基因（MhAHA2、MhAHA8）的表达水平降低;K转运基因（MhSKOR、MhNHX4）的表达水平有所增加。综上,过表达MhANS与MhANR能够响应盐碱胁迫且降低苹果愈伤组织、拟南芥以及烟草对盐碱胁迫的抗性,即MhANS与MhANR在拟南芥、烟草以及苹果愈伤组织响应盐碱胁迫中起负调控作用。

关键词：垂丝海棠 MhANS MhANR 基因克隆盐碱胁迫

苹果属垂丝海棠MhABF和MhPYL基因的克隆及耐盐碱性功能鉴定

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苹果属垂丝海棠MhABF和MhPYL基因的克隆及耐盐碱性功能鉴定

作者：王双成甘肃农业大学

学位级别：硕士

土壤盐碱化逐渐成为世界范围内影响植物生长发育的主要非生物胁迫,严重影响苹果的品质和产量。研究发现,在高盐和干旱等逆境下,植物会对胁迫做出适应性调节,如产生细胞间信使ABA。ABA可诱导渗透调节、气孔关闭和改变根系水分传导性等有... 详细信息

土壤盐碱化逐渐成为世界范围内影响植物生长发育的主要非生物胁迫,严重影响苹果的品质和产量。研究发现,在高盐和干旱等逆境下,植物会对胁迫做出适应性调节,如产生细胞间信使ABA。ABA可诱导渗透调节、气孔关闭和改变根系水分传导性等有关基因的转录表达以响应逆境。ABA信号通路在介导植物抵御逆境胁迫中发挥着重要的作用,而对逆境胁迫下ABA信号转导过程的研究大多集中于ABA响应元件结合因子和ABA受体。基于前期转录组学研究,本试验以垂丝海棠为材料,利用实时荧光定量PCR技术测定了盐碱胁迫下植物激素信号传导的脱落酸信号通路中脱落酸响应元件结合因子ABF(ABA responsive element binding factor,ABF)和脱落酸受体蛋白PYL基因的表达水平,并成功克隆获得MhABF和MhPYL基因,并进行生物信息学分析,最后对获得的过表达MhABF和MhPYL植株在盐碱胁迫响应中的作用做了初步的研究,主要结果如下:1.实时荧光定量PCR分析结果显示,在盐碱胁迫下,MhABF和MhPYL基因表达量显著。2.克隆得到苹果属垂丝海棠MhABF和MhPYL基因,其片段大小分别为1260bp和624 bp,分别包含1260 bp和624 bp的完整开放阅读框。氨基酸多序列比对结果显示,苹果中ABF和其他物种中的ABF蛋白在C端相对保守,在N端存在一定的差异性;而苹果PYL和其他物种中的PYL蛋白在N端和C端均存在明显的特异性。系统进化树结果表明,苹果属垂丝海棠MhABF和MhPYL均与白梨的亲缘关系最相近。3.对MhABF和MhPYL基因构建过表达载体,利用农杆菌介导法遗传转化拟南芥、烟草和苹果愈伤组织,成功获得过表达MhABF和MhPYL基因的转基因株系。4.盐碱胁迫下,转基因MhABF拟南芥和烟草的黄化萎蔫程度较野生型株系更轻;过表达MhABF苹果愈伤组织的长势也优于野生型。且转基因拟南芥与过表达苹果愈伤组织的SOD、POD酶活性及Pro含量也显著高于野生型植株。综上,过量表达MhABF基因增强了转基因拟南芥、烟草及苹果愈伤组织对盐碱胁迫的耐性。5.盐碱胁迫下,转基因MhPYL拟南芥和烟草的黄化萎蔫程度较野生型株系更严重;过表达MhPYL苹果愈伤组织的长势也弱于野生型。转基因MhPYL拟南芥和烟草的叶绿素含量明显低于野生型。同时转基因烟草和过表达苹果愈伤组织的SOD、POD酶活性及Pro含量显著低于野生型植株。综上,过量表达MhPYL基因增强了转基因拟南芥和烟草对盐碱胁迫的敏感性,过表达苹果愈伤组织在响应盐碱胁迫时抗氧化酶活性显著降低。

关键词：垂丝海棠盐碱胁迫 MhABF MhPYL 基因克隆

苹果属垂丝海棠MhHEC2-like与MhCOI1基因的克隆与响应缺铁功能鉴定

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苹果属垂丝海棠MhHEC2-like与MhCOI1基因的克隆与响应缺铁功能鉴定

作者：张仲兴甘肃农业大学

学位级别：硕士

缺铁影响叶绿素合成,降低光合速率,引发叶片褪绿黄化,最终导致植物品质和产量下降。中国西北黄土高原作为栽培苹果的优生区,土壤盐渍化程度逐年加剧,严重限制着苹果产业的发展。大量研究证实,植物在遭受缺铁胁迫时可启动复杂的机制(由... 详细信息

缺铁影响叶绿素合成,降低光合速率,引发叶片褪绿黄化,最终导致植物品质和产量下降。中国西北黄土高原作为栽培苹果的优生区,土壤盐渍化程度逐年加剧,严重限制着苹果产业的发展。大量研究证实,植物在遭受缺铁胁迫时可启动复杂的机制(由多种关键转录因子或胁迫响应基因组成的调控网络)来调节铁的摄取、运输和代谢,以确保植物体内铁水平的平衡。本试验基于转录组与应用实时荧光定量PCR技术发现MhHEC2-like(103455961)与MhCOI1(103455096)基因响应缺铁缺铁,但两者调控缺铁胁迫的机理尚不清晰。因此,本试验以抗缺铁能力较强的优质砧木垂丝海棠(Malus halliana Koehen)为试材,通过克隆MhHEC2-like与MhCOI1基因以揭示其响应缺铁胁迫的作用机理,主要研究结果如下:1.qRT-PCR分析表明,MhHEC2-like与MhCOI1基因显著受缺铁胁迫诱导。2.从苹果砧木垂丝海棠(Malus halliana Koehne)中克隆得到MhHEC2-like与MhCOI1基因,片段大小分别为752bp和1758bp。系统进化树显示:垂丝海棠MhHEC2-like基因编码的氨基酸序列与白梨(Pyrus x bretschneideri)中该氨基酸的亲缘关系最近;垂丝海棠MhCOI1编码的氨基酸序列与甜樱桃(Prunus avium)中该氨基酸的的亲缘关系最近。氨基酸多序列比对发现,不同物种间MhHEC2-like基因编码的氨基酸序列在N端较为保守,而在C端呈现出一定的差异性;而不同物种间MhCOI1基因编码的氨基酸序列则出示相反结果,N端呈现出一定的差异性,C端则较为保守,差异性小。3.分析MhHEC2-like与MhCOI1基因启动子上游2000bp序列发现,包含着大量激素响应元件以及非生物胁迫响应元件,暗示两个基因响应逆境。4.缺铁胁迫下,转基因MhHEC2-like拟南芥和烟草均比相应的野生型株系呈现更轻的黄化现象;过表达的苹果愈伤组织的长势也优于野生型愈伤组织。且转基因拟南芥与烟草叶绿素含量显著高于相应野生型植株;转基因烟草与过表达苹果愈伤组织的SOD、POD、CAT以及铁氧化还原酶FCR活性显著高于相应野生型株系。综上,过表达的MhHEC2-like基因增强苹果愈伤组织、拟南芥以及烟草对缺铁胁迫的抗性。5.缺铁胁迫下,转基因MhCOI1拟南芥的黄化程度低于野生型拟南芥,过表达苹果愈伤组织的长势也明显优于野生型愈伤组织。转MhCOI1基因拟南芥的叶绿素含量、类胡萝卜素含量以及SOD与POD活性显著高于野生型拟南芥;过表达苹果愈伤组织的SOD、POD和CAT以及FCR活性显著高于野生型愈伤组织。综上,过表达的MhCOI1基因通过促进叶绿素合成,提高SOD与POD活性,减轻膜损害程度以加强拟南芥对缺铁胁迫的耐受性;通过增强抗氧化酶活性、促进铁的还原来加强苹果愈伤组织对缺铁胁迫的抗性。

关键词：垂丝海棠 MhHEC2-like MhCOI1 基因克隆缺铁胁迫

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不同药剂对垂丝海棠梨网蝽的田间防效

中国植保导刊 2022年第8期42卷 66-68页

作者：韩菲菲王欢王玲唐自然张伟上海农林职业技术学院上海201699 四川省广元市利州区农业农村局四川广元628000 四川省蓬溪县农业农村局植保植检站四川蓬溪629100 四川省农业农村厅植物保护站四川成都400716

为筛选对垂丝海棠上梨网蝽防效较好的药剂,在上海地区选用7种药剂连续3年开展防治试验。结果表明:供试药剂以化学农药氟啶虫酰胺和氟啶虫胺腈的防效较高,2019年药后7d防效分别为99.43%和98.28%,2020年分别为99.12%和98.29%,2021年分别为... 详细信息

为筛选对垂丝海棠上梨网蝽防效较好的药剂,在上海地区选用7种药剂连续3年开展防治试验。结果表明:供试药剂以化学农药氟啶虫酰胺和氟啶虫胺腈的防效较高,2019年药后7d防效分别为99.43%和98.28%,2020年分别为99.12%和98.29%,2021年分别为96.13%和94.36%;生物农药阿维菌素和苏云金杆菌的持效性表现较好,2019年药后7 d防效分别为84.83%和88.26%,2020年分别为81.66%和86.48%,2021年分别为80.36%和83.96%;苦参碱的防效相对最低。推荐交替使用化学药剂和生物药剂,合理用药,提高农药使用效率,延缓害虫抗药性。

关键词：梨网蝽垂丝海棠杀虫剂田间药效

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垂丝海棠应对盐碱复合胁迫的生理响应

生态学报 2019年第17期39卷 6349-6361页

作者：贾旭梅朱燕芳王海吴玉霞赵通程丽朱祖雷王延秀甘肃农业大学园艺学院

盐碱复合胁迫是影响植物生长的主要环境因子。为了探究垂丝海棠(Malus halliana Koehen)响应盐碱复合胁迫的生理特性,利用主成分分析法明确耐盐碱阈值,以2年生垂丝海棠苗为试材,将NaCl与NaHCO3按1∶1的比例混合,通过盆栽浇灌Hogland营... 详细信息

盐碱复合胁迫是影响植物生长的主要环境因子。为了探究垂丝海棠(Malus halliana Koehen)响应盐碱复合胁迫的生理特性,利用主成分分析法明确耐盐碱阈值,以2年生垂丝海棠苗为试材,将NaCl与NaHCO3按1∶1的比例混合,通过盆栽浇灌Hogland营养液的方法,模拟5种不同浓度(0、50、100、150、200 mmol/L)盐碱复合胁迫对其光合色素、光合参数、叶绿素荧光参数及渗透调节物质的影响,并对其相关指标进行相关性和主成分分析。结果表明,随着胁迫强度的增大,叶绿素(Chl T)合成受阻,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、叶片含水量(WC)下降,最大光化学效率(Fv/Fm)、表观光合电子传递速率(ETR)、PSII实际化学效率(ΦPSII)、光化学猝灭系数(qP)被抑制;类胡萝卜素(Car)含量、水分利用效率(WUE)、电解质外渗率、非调节性能量耗散(Y(NO))升高;胁迫40 d时,初始荧光(F0)显著升高,而调节性能量耗散Y(NPQ)、非光化学荧光淬灭系数(qN)急剧降低;脯氨酸、可溶性糖、有机酸显著积累,并在100 mmol/L浓度下达到峰值。植株的Pn与Gs、Ci、ETR、ΦPSII呈极显著正相关,与Tr、WC、qP、Chl T呈显著正相关,与电导率、脯氨酸、Y(NO)呈显著负相关。因此,盐碱复合胁迫下,垂丝海棠叶片主要通过降低Gs、Ci、Tr、WC,提高WUE、大量积累渗透调节物质、启动热耗散机制来保持光合系统伤害与修复的动态平衡。根据主成分分析法,浓度100 mmol/L为耐盐碱阈值,同时Gs、Ci、Tr、Chl T、ETR、ΦPSII、Y(NO)、WC、qP、电解质渗透率、脯氨酸可作为评价垂丝海棠耐盐碱能力的有效指标。

关键词：垂丝海棠耐盐碱能力光合作用叶绿素荧光渗透调节

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垂丝海棠三病两虫识别与防治

西北园艺（综合） 2023年第3期 45-46页

作者：霍希美昆明市西华公园 650228

垂丝海棠是蔷薇科苹果属落叶小乔木,原产于中国。垂丝海棠具有较高的观赏价值,树形俏美,幼叶嫩枝带紫色,成熟叶片棕绿色,春天赏花,夏季乘凉,秋季观果,冬季看型。昆明市西华公园种植的垂丝海棠已有30余年,在栽培养护过程中,有些病虫发病... 详细信息

垂丝海棠是蔷薇科苹果属落叶小乔木,原产于中国。垂丝海棠具有较高的观赏价值,树形俏美,幼叶嫩枝带紫色,成熟叶片棕绿色,春天赏花,夏季乘凉,秋季观果,冬季看型。昆明市西华公园种植的垂丝海棠已有30余年,在栽培养护过程中,有些病虫发病率高,危害严重,甚至可造成断枝枯死,必须防治。笔者就西华公园在养护垂丝海棠过程中常见三病两虫的发生规律与防治方法作以总结。

关键词：垂丝海棠落叶小乔木防治方法三病栽培养护成熟叶片危害严重识别与防治

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垂丝海棠、楸子扦插生根的生理机制

东北林业大学学报 2013年第5期41卷 91-97页

作者：许晓岗丁芳芳童丽丽南京林业大学南京210037 金陵科技学院

以垂丝海棠(Malus halliana)和楸子(Malus prunifolia)的生根过程为研究内容,选取不同插穗类型、不同时期的生长枝插穗以及不同芽位生长枝插穗,测定其含水量、单宁、可溶性糖、可溶性蛋白质含量、多酚氧化酶和过氧化物酶活性的生理变化... 详细信息

以垂丝海棠(Malus halliana)和楸子(Malus prunifolia)的生根过程为研究内容,选取不同插穗类型、不同时期的生长枝插穗以及不同芽位生长枝插穗,测定其含水量、单宁、可溶性糖、可溶性蛋白质含量、多酚氧化酶和过氧化物酶活性的生理变化,揭示了2种海棠插穗生根过程与其主要生理因子变化之间的关系。结果表明:在内部生理生化因子之间,以及与同一类型不同扦插时间、不同类型插穗之间呈正相关或负相关,而在扦插生根过程中影响生根的主要因子是含水量,且单宁不是影响扦插生根的主要因子。

关键词：垂丝海棠楸子生理指标插穗生根