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光照对小麦的春化效应及其机制初探

麦类作物学报 2022年第4期42卷 433-440页

作者：张洪伟焦义然陈文烨董福双杜进民王海波周硕河北农业大学农学院河北保定071001 河北省农林科学院生物技术与食品科学研究所/河北省植物转基因中心河北石家庄050051 河北科技大学食品与生物学院河北石家庄050051

为解析光照对春化过程的影响及其机制,以中麦175为材料,比较了光照春化及暗春化28 d时该品种开花时间的差异,并对春化前、春化7 d、14 d、21 d和28 d时,两种春化条件下小麦叶片中春化及光周期相关基因进行了real-time PCR分析。结果表明... 详细信息

为解析光照对春化过程的影响及其机制,以中麦175为材料,比较了光照春化及暗春化28 d时该品种开花时间的差异,并对春化前、春化7 d、14 d、21 d和28 d时,两种春化条件下小麦叶片中春化及光周期相关基因进行了real-time PCR分析。结果表明,与暗春化相比,光照春化使小麦提前开花19.73 d;与春化、光周期相关的基因(TaVRN1、TaVRN2、TaVER2、TaVIL1、TaVIL2、TaVIL3、TaCO1、TaCO2、TaPPD1、TaGI1、TaLHY和TaTOC1)在光照春化条件下的表达水平较高,这可能是光照春化导致小麦提早开花的主要原因之一,也说明小麦中可能存在未知的TaVRN1调控因子,这些调控因子同时受到光照和低温条件的调控。

关键词：小麦春化光照基因表达

乌菜BcVIL2基因克隆及春化响应表达分析

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西南农业学报 2023年第9期36卷 1843-1851页

作者：桂尚枝刘雪晴王英唐小燕赵龙龙李广吴思文温宏伟汪承刚陈国户安徽农业大学园艺学院蔬菜遗传育种实验室/安徽省园艺作物育种工程实验室合肥230036 安徽省皖江蔬菜产业研究院安徽马鞍山238200

【目的】从乌菜(Brassica campestris L.)中克隆VIN3⁃LIKE 2(VIL2)基因并进行生物信息学与表达分析,为进一步研究BcVIL2基因功能奠定基础。【方法】以‘徽乌19’为试验材料,利用同源克隆等技术获得BcVIL2基因,对其序列进行蛋白分子量(MW... 详细信息

【目的】从乌菜(Brassica campestris L.)中克隆VIN3⁃LIKE 2(VIL2)基因并进行生物信息学与表达分析,为进一步研究BcVIL2基因功能奠定基础。【方法】以‘徽乌19’为试验材料,利用同源克隆等技术获得BcVIL2基因,对其序列进行蛋白分子量(MW)、糖基化位点、二级结构等生物信息学分析;利用荧光定量PCR等技术分析其应答春化表达模式。【结果】BcVIL2基因ORF(Open reading fragment)全长为1296 bp,共编码431个氨基酸,属于亲水性蛋白,预测含有1个潜在的糖基化位点和59个潜在的磷酸化位点,蛋白分子量为47.91 kDa,理论等电点(pI)为8.27;其二级结构主要由α⁃螺旋与无规则卷曲组成;亚细胞定位预测其可能在细胞核中发挥作用;同源序列比对分析显示该基因与芸薹属植物VIL2基因同源性较高;亲缘进化树分析也显示该基因与白菜(B.rapa,syn.B.campestris)和芥菜(B.juncea)VIL2基因亲缘关系很近;荧光定量PCR结果表明,盛花期时BcVIL2基因在根中表达量最低,在荚中表达量最高,而叶中表达量显著低于茎和花中表达量;一月苗龄植株春化后BcVIL2基因的表达量显著低于未春化时的表达量。【结论】乌菜VIL2基因响应春化负表达,与春化反应相关基因BraA01g032910.3C、BraA05g026410.3C与BraA10g016160.3C密切相关,可能存在互作关系,本研究结果为深入分析BcVIL2基因的功能提供了良好基础。

关键词：乌菜 VIL2 春化基因克隆表达分析

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温度对叶用莴苣春化的影响

应用生态学报 2016年第11期27卷 3600-3606页

作者：张利利郝敬虹韩莹琰刘超杰苏贺楠李盼盼孙燕川范双喜北京农学院植物科学技术学院北京102206

为了探讨温度对叶用莴苣春化的影响,进而明确其春化类型,本试验选用两个易抽薹叶用莴苣品种GB-30和GB-31为试材,分别进行20 d的4、20和25℃处理,然后均进行高温胁迫促进抽薹,采用石蜡切片观察茎尖花芽分化进程,并结合后期抽薹开花情况... 详细信息

为了探讨温度对叶用莴苣春化的影响,进而明确其春化类型,本试验选用两个易抽薹叶用莴苣品种GB-30和GB-31为试材,分别进行20 d的4、20和25℃处理,然后均进行高温胁迫促进抽薹,采用石蜡切片观察茎尖花芽分化进程,并结合后期抽薹开花情况来判断是否进行春化,并确定其春化类型.结果表明:两个品种在前期经过3种温度处理后,在高温胁迫第8天时均有不同程度的抽薹.两个品种不同温度处理下花芽均进行了分化,前期4℃处理并没有使其花芽分化明显提前,后期的高温胁迫可以明显促进花芽分化进程.两品种间在不同温度处理下完成各发育阶段所需天数存在差异,两品种各处理从催芽到开花以及从高温到开花的有效积温也存在差异.前期未经低温处理的叶用莴苣也进入花芽分化、抽薹、现蕾及开花阶段,表明叶用莴苣为非低温春化型植物,后期高温处理能明显促进其抽薹开花,而且从催芽开始只有有效积温达到约2500℃·d才能开花.

关键词：叶用莴苣花芽分化春化抽薹有效积温

二系杂交小麦亲本光周期、春化和矮秆等位基因的组成和分布

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河北农业大学学报 2020年第5期43卷 15-19,45页

作者：陈现朝张立平秦志列廖祥政孙辉张风廷赵昌平北京市农林科学院北京杂交小麦工程技术研究中心/杂交小麦分子遗传北京市重点实验室北京100097

为了解二系杂交小麦亲本材料光周期、春化和矮秆基因的组成和分布。本研究以245份二系杂交小麦亲本为材料,采用KASP标记对其光周期、春化和矮秆基因型进行鉴定。结果表明:供试材料有3种光周期基因型,即PPd-A1b、PPd-D1b和PPd-B1b,其中PP... 详细信息

为了解二系杂交小麦亲本材料光周期、春化和矮秆基因的组成和分布。本研究以245份二系杂交小麦亲本为材料,采用KASP标记对其光周期、春化和矮秆基因型进行鉴定。结果表明:供试材料有3种光周期基因型,即PPd-A1b、PPd-D1b和PPd-B1b,其中PPd-A1b和PPd-D1b在恢复系与不育系中的频率均为100%,PPd-B1b在恢复系与不育系中的频率分别为87.98%和91.67%。供试材料的春化基因型是vrn-A1,在恢复系与不育系中的频率分别为98.71%和100%。恢复系主要含2种矮秆基因型,即Rht-B1a和RhtD1a,其频率分别为98.28%和94.42%,而不育系主要含Rht-B1a和Rht-D1b2种矮秆基因型,其频率分别为66.67%和100%。本研究为杂交小麦适应性遗传改良提供重要的参考;此外,利用标记鉴定并筛选含有优异等位基因遗传材料,有助于提高二系杂交小麦育种效率。

关键词：二系杂交小麦亲本光周期春化矮秆基因等位变异

光周期和春化等位基因的组合对秋播和春播条件下普通小麦小麦物候发育和农艺性状的影响

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光周期和春化等位基因的组合对秋播和春播条件下普通小麦小麦物候...

作者： Amo Aduragbemi(胡康) 西北农林科技大学

学位级别：硕士

小麦是对粮食安全具有重要意义的主要粮食作物。在世界各地的许多气候条件下,小麦(Triticum aestivum L.)的种植取决于生长季节的降雨量和积温范围。影响其物候的两个最重要的生理因素是小麦对春化温度和日长的反应,主要受到VRN-1和PPD-... 详细信息

小麦是对粮食安全具有重要意义的主要粮食作物。在世界各地的许多气候条件下,小麦(Triticum aestivum L.)的种植取决于生长季节的降雨量和积温范围。影响其物候的两个最重要的生理因素是小麦对春化温度和日长的反应,主要受到VRN-1和PPD-1基因的等位基因变异的调控。本研究利用VRN-1和PPD-1的分子标记对61个小麦品种的等位基因进行了分型,结合其对秋播和春播两种播种条件下的物候期、形态性状、产量及相关性状,分析了其等位基因及其组合的效应。取得的主要结果如下。1.供试小麦的Vrn和Ppd位点的分子检测分子标记检测结果表明,38个品种携带冬性等位基因vrn-D1,23个品种含有春性等位基因Vrn-D1a;具有冬性等位基因Vrn-A1的品种有44个,具有春性等位基因Vrn-A1a的品种有17个;只有7个不同品种具有Vrn-B1a春性等位基因,其余具有VRN-B1冬性等位基因。就PPD-1位点而言,41个品种含有光周期不敏感等位基因Ppd-B1a,20个品种含有光周期敏感等位基因Ppd-A1b;13个品种含有光周期敏感等位基因Ppd-D1b,48个不同品种含有光周期不敏感等位基因Ppd-D1a。2.VRN-1和PPD-1等位基因及其组合对两种播种条件下物候期的影响在秋播下,具有春性等位基因VRN-1的品种的抽穗期和开花期分别早3.6天和2.5天。在春播下,春性等位基因使抽穗期和开花期分别提前3.7天和3.3天。在秋播下,VRN-A1+Vrn-B1a显著提前了抽穗期和开花期1.2-3.4天,在春播下,其抽穗期和开花期也较早。对于三个VRN-1基因座组合分析,在三个VRN-1基因座中具有等位基因的品种与秋播(分别为184.3和199.2天)和春播(95.3、106.6和分别为143.4天)。具有三个PPD-1基因不敏感等位基因的品种在两种播种条件下的抽穗期和开花期均最早。3.VRN-1和PPD-1等位基因及其组合对两种播种条件下形态性状的影响在秋播下,具有VRN-A1和VRN-B1冬性季等位基因的品种的株高增加了6.9%。具有春性季等位基因Vrn-D1a和Vrn-A1a的品种的旗叶长度较短,旗叶面积减少了10%。在春播下,具有春性等位基因的品种的株高、旗叶长度和旗叶面积分别降低了2.9%、4.9%和7.1%。在秋播下,具有不敏感等位基因Ppd-B1a和Ppd-D1a的品种的株高和旗叶长度上明显更短,旗叶面积明显小于敏感等位基因。在春播下,具有不敏感等位基因Ppd-B1b和Ppd-D1b的品种的株高增加、旗叶较长、旗叶面积较大。光周期敏感等位基因Ppd-B1b和Ppd-D1b降低旗叶宽度3.7%,光周期不敏感等位基因Ppd-A1a降低旗叶宽度7%。在秋播下,不同VRN-1等位基因品种的产量、生物量、穗粒数或收获指数没有显着差异;VRN-B1冬性等位基因的千粒重增加了5.8%;Vrn-A1a春性等位基因的结实率降低了10.6%,而VRN-B1和vrn-D1冬性等位基因增加了每穗小穗数。在春播下,所有三个VRN-1基因座均表现出对粮食产量和收获指数的显著影响,春季等位基因分别使产量和收获指数分别提高了11.7%和12.2%。春性等位基因Vrn-A1a和Vrn-D1a分别使结实率提高7.4%和8.2%,冬性等位基因vrn-D1增加了每穗粒数。4.VRN-1和PPD-1等位基因及其组合对两种播种条件下穗和产量性状的影响在秋播下,PPD-D1基因对产量、生物质和收获指数有显著影响,Ppd-D1a不敏感等位基因显著提高产量和收获指数分别为8.2%和19.4%;Ppd-B1a等位基因使每穗粒数提高4.8%,Ppd-B1b等位基因使结实率提高7.6%;具有Ppd-D1b敏感基因的品种的穗长增加了16.1%。在春播下,PPD-B1和PPD-D1基因对粮食产量和千粒重的影响是显著的,Ppd-A1a和Ppd-D1b增加了生物量;Ppd-D1a品种的收获指数增加了37.5%。Ppd-D1b敏感等位基因使每穗粒数、穗长和每穗小穗数分别提高了6.2%、23.5%和6.9%;Ppd-D1b导致结实率下降了10.6%。总体而言,在同一播种条件下,有些等位变异和等位组合对物候期、形态、穗部性状和产量性状的影响较大,而有些等位变异和等位组合在两种播种条件下的效应较为一致。

关键词：春化分子标记播种期物候阶段穗部性状形态性状产量

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低温春化对乌塌菜抽薹开花的影响

中国瓜菜 2019年第2期32卷 43-45,55页

作者：徐巍刘慧英高攀特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室.石河子大学农学院新疆石河子832003 石河子大学信息科学与技术学院新疆石河子832003

为实现乌塌菜的加代繁殖,针对冬性不同的材料,找到其适宜的春化时间,将萌芽的种子在4℃低温条件下分别处理15、20、25 d,调查不同春化处理时间对乌塌菜各材料抽薹开花的影响。结果表明,‘常丰乌塌菜’冬性最强,春化25 d,播种至现蕾始期... 详细信息

为实现乌塌菜的加代繁殖,针对冬性不同的材料,找到其适宜的春化时间,将萌芽的种子在4℃低温条件下分别处理15、20、25 d,调查不同春化处理时间对乌塌菜各材料抽薹开花的影响。结果表明,‘常丰乌塌菜’冬性最强,春化25 d,播种至现蕾始期时间为35.6 d,播种至开花始期时间为45.8 d,现蕾开花最早,开花期反应植株大小与健壮程度的株幅、花薹直径、叶片数与春化20 d处理差异不显著;‘中八叶’和‘精选乌塌菜’春化20 d,开花期植株生长健壮,株幅、叶片数、花薹直径显著优于春化25 d处理,开花率接近100%,现蕾开花也较早。综合分析得出‘常丰乌塌菜’春化25 d最适宜,‘中八叶’‘精选乌塌菜’春化20 d最适宜。

关键词：乌塌菜冬性春化现蕾开花

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春化时长影响小麦小穗数的研究

春化时长影响小麦小穗数的研究

作者：王宁山东农业大学

学位级别：硕士

冬小麦在秋天种植,经历一段长时间的低温（春化过程）,在第二年春季开花结实。春化不仅是冬小麦从营养生长向生殖生长转变的必要过程,对小麦后续的生长发育以及最终产量也起到重要的调节作用。亩穗数、每穗粒数和千粒重是小麦产量构成... 详细信息

冬小麦在秋天种植,经历一段长时间的低温（春化过程）,在第二年春季开花结实。春化不仅是冬小麦从营养生长向生殖生长转变的必要过程,对小麦后续的生长发育以及最终产量也起到重要的调节作用。亩穗数、每穗粒数和千粒重是小麦产量构成的三个重要因素。其中千粒重和穗粒数都受到穗型影响。小穗数是决定小麦穗型的重要因子。为了研究不同长度的春化时间对小麦小穗数的影响,本研究首先确认了济麦22在4℃春化条件下所需的最低春化时长,我们发现春化26天是济麦22完成正常生长发育所需的最低春化时长。随后我们以济麦22为实验材料设置了26天、33天和40天共3个春化时间。统计发现济麦22主分蘖的小穗数随春化时长的延长呈先下降后平缓的趋势,春化26天的植株产生的小穗数最多。观察茎尖分生组织的发育过程发现,随春化时间的延长,茎尖分生组织伸长期至二棱期各阶段的发育时间逐渐变短,这可能是造成小麦小穗数的减少的原因。我们进一步对不同春化时长下济麦22的茎尖分生组织取材进行了转录组分析。结果显示3个春化时长下小麦茎尖分生组织中有3142个基因的表达发生了变化。并且这些基因在核小体装配及染色体组装等过程中富集。其中共计有733个差异表达基因（包括192个上调表达基因和541个下调表达基因）的表达变化趋势与小穗数的变化趋势一致。GO以及KEGG富集分析显示这些差异表达基因与转录调控以及茉莉酸代谢和信号途径密切相关。这些与茉莉酸代谢和信号途径相关的差异表达基因的启动子上都含有春化相关转录因子VRN1的结合序列CArG box motif。我们推测茉莉酸途径与春化影响小麦小穗数相关。将差异表达基因与现有的与产量相关的QTL进行了对比分析,筛选出了65个春化影响小麦小穗数的候选基因。并且选取了一部分基因构建了遗传转化载体,将来观察其在小穗数调控过程中的功能。另外,我们还对差异表达基因中的TaTFL1-4A基因进行了克隆及功能分析。该基因是拟南芥开花相关基因TERMINAL FLOWER 1（TFL1）在小麦中的同源基因。荧光定量PCR显示该基因在小穗中表达量最高,原位杂交结果显示该基因在单棱期和二棱期的茎尖分生组织、小穗原基以及小花分化时期均特异表达。同时我们构建了该基因的过表达载体转化拟南芥tfl1突变体,发现可以部分互补tfl1突变体顶端花的表型。由此我们推测该基因可能拥有与拟南芥TFL1基因相似的延长植物营养生长阶段并维持花序的无限生长状态的功能。

关键词：茎尖分生组织春化茉莉酸 RNA-seq TFL1-4A

适宜人工春化蚕豆种质资源的筛选及VfSOC1的克隆、表达与分析

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适宜人工春化蚕豆种质资源的筛选及VfSOC1的克隆、表达与分析

作者：张炯南京农业大学

学位级别：硕士

蚕豆属于豆科蝶形花亚科巢菜属,是一年生草本豆类作物。蚕豆因其籽粒丰富的营养成分和在种植业结构中的良好作用,在世界范围内得到广泛的种植。冬播蚕豆生育期较长,一般从11月份到翌年5月底。通过人工春化技术来缩短生育期,可以明显提... 详细信息

蚕豆属于豆科蝶形花亚科巢菜属,是一年生草本豆类作物。蚕豆因其籽粒丰富的营养成分和在种植业结构中的良好作用,在世界范围内得到广泛的种植。冬播蚕豆生育期较长,一般从11月份到翌年5月底。通过人工春化技术来缩短生育期,可以明显提早蚕豆鲜豆荚的上市时间,提高销售价格,带来良好的经济效益并且还能及早为后茬作物腾出土地。所以,人工春化对于蚕豆的早熟栽培和高效栽培非常有效。我国的蚕豆春化研究刚刚起步,现有实践表明,人工春化对缩短蚕豆全生育期,提早蚕豆的开花期和结荚期效果较好,但是还没有对其进行系统研究,包括适宜种质资源的筛选、春化的强度、相关基因的挖掘和鉴定。为了增加蚕豆春化理论的完整性、系统性,进一步丰富作物春化的理论内涵和实践例证,特开展本研究。本论文以江苏省农业科学院经济作物研究所收集的190份蚕豆种质资源为供试材料,综合研究蚕豆种质资源主要农艺性状的遗传多样性,确定农艺性状之间的关联性;同时,选取了 80个不同原产地的优异蚕豆种质资源,进行人工春化处理。设置4个不同的春化处理（4℃,0d;4℃,7d;4℃;14d;4℃,21d）,观察人工春化后蚕豆植株的开花时间,分析不同种质资源在不同春化处理下的表现型差异,筛选出适合人工春化的种质资源;此外,由于春化处理对蚕豆的开花时间和发育状态影响较大,本研究尝试从分子水平对蚕豆春化的机理进行了初步探讨。主要研究结果如下:（1）190份蚕豆种质资源具有丰富的遗传多样性,其中单株粒重的变异系数最大为46.84%,变异系数最小的是播种至始荚期的天数,为0.73%;灰色关联度分析和相关性分析都表明单株荚数和分枝数是影响单株粒重的两个主要因素。主成分分析表明,前5个主成分的累计贡献率达到78.335%,较大程度上反映190份蚕豆种质资源表型特征;聚类分析将190份蚕豆种质资源在遗传距离4.9处划分为5类,提示在育种工作中可以将性状之间的关系作为蚕豆新品种选择的间接指标。（2）不同的种质资源对春化处理具有不同的响应程度,这种响应程度的差异与品种的原产地无明显关联。适合春化7天的种质资源有40个,适合春化14天的种质资源有9个,适合春化21天的种质资源有31个。筛选出适合人工春化的种质资源V26,即来自江苏南通的11-111。（3）本研究采用同源克隆的方法得到了蚕豆的VfSOC1基因,并对其进行生物信息学分析和亚细胞定位。结果表明,VfSOC1编码一个26.004kDa的蛋白质,其氨基酸残基为226个。系统发育分析显示,VfSOC1与苜蓿的MtSOC1关系密切。亚细胞定位结果表明,在细胞膜和细胞核中均检测到VfSOC1。除此之外,为了了解VfSOC1是否在春化中起作用,我们研究了不同春化时间处理后VfSOC1的表达模式。叶片VfSOC1的表达水平高于其它组织。随着春化处理（4℃）时间的延长（0d、7d、14d和21 d）,VfSOC1的表达水平逐渐升高,而转室温（21℃）后,该基因仍保持较高的表达水平。本研究结果初步证明了VfSOC1是蚕豆春化相关基因。本研究在对蚕豆种质资源收集的基础上,对蚕豆主要农艺性状进行了观察和评价,对蚕豆人工春化处理的结果进行了整理和分析,上述结果可以为蚕豆的新品种选育提供借鉴,也可以为蚕豆的春化处理提供一定的参考。本研究成功克隆了蚕豆SOC1基因,为春化技术的后续研究和理论探讨奠定了一定的基础。

关键词：蚕豆种质资源遗传多样性春化 VfSOC1

普通小麦春化处理过程中wcor14a基因的表达分析

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华北农学报 2016年第3期31卷 163-168页

作者：张宝娜张鹏钰王同朝王翔尹钧卫丽河南农业大学农学院河南郑州450002 河南农业大学国家小麦工程技术研究中心河南郑州450002

为进一步完善普通小麦春化特性理论基础,从不同春化特性小麦品种RNA-Seq结果中筛选得到一个春化诱导上调表达的EST序列Unigene3230,经NCBI比对与小麦wcor14a基因序列一致。为进一步明确该基因在春化过程中的功能,利用荧光定量PCR分析了w... 详细信息

为进一步完善普通小麦春化特性理论基础,从不同春化特性小麦品种RNA-Seq结果中筛选得到一个春化诱导上调表达的EST序列Unigene3230,经NCBI比对与小麦wcor14a基因序列一致。为进一步明确该基因在春化过程中的功能,利用荧光定量PCR分析了wcor14a基因在非生物胁迫下的表达特性,结果显示,wcor14a基因能够响应低温、ABA、干旱等非生物胁迫。对wcor14a基因在不同春化发育特性小麦品种中的表达分析表明,该基因在不同发育特性小麦品种中的表达总体表现为春性>半冬性>冬性>强冬性,而且表达时间表现为冬性和强冬性早于春性和半冬性。

关键词：小麦非生物胁迫春化表达分析