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综合生理学和转录组学揭示芦竹耐盐的候选基因

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草地学报 2022年第10期30卷 2558-2571页

作者：孙源长罗琳林辉林冬梅林占熺福建农林大学国家菌草工程技术研究中心福建福州350002

为了丰富芦竹(Arundo donax)的耐盐基因资源并为耐盐育种提供理论基础。本研究对长势一致的芦竹分别用不同浓度的NaCl盐溶液处理36 h,测定与抗逆相关的生理指标,同时进行转录组测序和生物信息学分析。结果表明:本次盐胁迫对芦竹的脯氨... 详细信息

为了丰富芦竹(Arundo donax)的耐盐基因资源并为耐盐育种提供理论基础。本研究对长势一致的芦竹分别用不同浓度的NaCl盐溶液处理36 h,测定与抗逆相关的生理指标,同时进行转录组测序和生物信息学分析。结果表明:本次盐胁迫对芦竹的脯氨酸和可溶性糖含量影响较为明显,而其他生理指标变化不显著,说明其对盐环境可能并不十分敏感,具有一定的耐受性。对样本间的差异表达基因进行筛选,共筛选到166个核心差异表达基因,而一些差异倍数较大的基因可能在盐响应的过程中发挥着重要作用。GO与KEGG的富集结果表明芦竹通过硝酸盐、一氧化氮、活性氮、活性氧、类黄酮生物合成等相关途径来响应盐胁迫。利用WGCNA构建差异表达基因的共表达网络,筛选出与脯氨酸含量变化相关的hub基因。总之,本研究为芦竹耐盐基因的挖掘提供依据,也为今后的分子育种奠定了理论基础。

关键词：芦竹盐胁迫生理转录组 WGCNA

甜菜幼苗叶片对干旱胁迫的生理响应及其蛋白质组学分析

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植物生理学报 2022年第5期58卷 835-843页

作者：吴海霞赖淼孙亚卿李国龙内蒙古自治区水利科学研究院呼和浩特010020 内蒙古农业大学农学院呼和浩特010019

甜菜是我国北方地区重要的糖料作物。本研究以甜菜抗旱品种‘HI0466’叶片为材料,研究了其形态及生理变化对不同干旱胁迫处理的响应,采用i TRAQ技术进行了差异蛋白质组学分析。结果表明,在干旱胁迫过程中,随着土壤含水量的降低,甜菜幼... 详细信息

甜菜是我国北方地区重要的糖料作物。本研究以甜菜抗旱品种‘HI0466’叶片为材料,研究了其形态及生理变化对不同干旱胁迫处理的响应,采用i TRAQ技术进行了差异蛋白质组学分析。结果表明,在干旱胁迫过程中,随着土壤含水量的降低,甜菜幼苗萎蔫程度逐步加重,幼苗叶片气孔阻力明显增大,叶片ABA含量显著升高,复水后各指标均可恢复到接近对照水平,表明供试材料已在形态和生理上产生了响应。重度干旱胁迫处理与对照相比,共检测到差异表达蛋白163个,其中90个上调表达, 73个下调表达。部分上调表达差异蛋白可通过增强抗氧化能力、降低水分散失来增强甜菜对干旱胁迫的适应。

关键词：甜菜干旱胁迫形态生理 iTRAQ技术差异蛋白质

基于转录组学比较研究甜高粱幼苗响应干旱和盐胁迫的生理特征

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草业学报 2022年第3期31卷 71-84页

作者：王志恒魏玉清赵延蓉王悦娟北方民族大学生物科学与工程学院宁夏银川750021

探究甜高粱响应干旱与盐胁迫的生理学差异及其分子机制,分析甜高粱在干旱和盐胁迫下的不同基因调控机制和代谢通路,可为饲草作物甜高粱抗逆栽培和育种提供依据。以辽甜1号甜高粱幼苗为材料,使用10%的PEG-6000和0.9%的NaCl模拟中度干旱... 详细信息

探究甜高粱响应干旱与盐胁迫的生理学差异及其分子机制,分析甜高粱在干旱和盐胁迫下的不同基因调控机制和代谢通路,可为饲草作物甜高粱抗逆栽培和育种提供依据。以辽甜1号甜高粱幼苗为材料,使用10%的PEG-6000和0.9%的NaCl模拟中度干旱和盐胁迫,胁迫2和7 d时进行光合气体交换参数、内源激素含量、有机渗透调节物质含量和抗氧化物酶活性测定,同时对幼苗叶片进行转录组测序及生物信息学分析,采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。结果表明:与对照相比,干旱和盐胁迫均显著影响甜高粱幼苗叶片生理指标的变化,但盐胁迫对甜高粱幼苗叶片光合参数和内源激素生长素、细胞分裂素含量抑制程度均高于干旱胁迫,可溶性糖含量在干旱胁迫下显著高于盐胁迫,抗氧化物酶活性和脱落酸含量低于盐胁迫,说明甜高粱对干旱和盐胁迫响应的生理机制不同;利用转录组测序技术鉴定出甜高粱叶片在处理2 d时,干旱和盐胁迫下分别有922和2047个上调基因以及975和1714个下调基因,处理7 d时分别鉴定到157和795个上调基因以及54和722个下调基因;同时鉴定出40个干旱胁迫响应基因和493个盐胁迫响应基因,基于GO富集分析发现甜高粱幼苗在干旱和盐胁迫下响应基因均显著富集于植物逆境响应相关通路,KEGG富集分析发现,干旱胁迫响应基因显著富集于内质网加工和剪切体代谢通路,盐胁迫响应基因显著富集在植物激素信号转导代谢通路;对光合作用、植物激素信号转导、抗氧化物酶和淀粉与蔗糖代谢通路相关差异基因进行分析发现,这些差异基因的表达模式与生理指标变化趋势吻合。因此,甜高粱在转录水平上对盐胁迫的适应稳态落后于干旱胁迫,中度胁迫下甜高粱幼苗对盐胁迫的耐受性要低于干旱胁迫,可溶性糖在甜高粱幼苗抵御干旱胁迫中发挥重要作用,植物激素信号转导和抗氧化物酶活性变化的共同调控是甜高粱幼苗对抗盐胁迫的关键。

关键词：甜高粱幼苗干旱胁迫盐胁迫生理转录组分析

不同土质下灌水盐度对滴灌棉花生理及产量品质的影响

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农业工程学报 2024年

作者：王振华王菲吕德生刘健朱艳温越石河子大学水利建筑工程学院农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室现代节水灌溉兵团重点实验室

在干旱、半干旱地区利用微咸水进行灌溉可以缓解淡水资源供需矛盾，但其灌溉效果与土壤质地是否相关有待研究。该研究旨在探讨灌水矿化度对不同土壤质地滴灌棉花生长发育和籽棉产量、纤维品质的影响。2022年进行桶栽试验，设置2种玛纳... 详细信息

在干旱、半干旱地区利用微咸水进行灌溉可以缓解淡水资源供需矛盾，但其灌溉效果与土壤质地是否相关有待研究。该研究旨在探讨灌水矿化度对不同土壤质地滴灌棉花生长发育和籽棉产量、纤维品质的影响。2022年进行桶栽试验，设置2种玛纳斯河流域常见的棉田土壤质地（砂壤土T1、砂土T2）和4个灌水矿化度（0.85(S0)、2.00(S1)、5.00(S2)、8.00g/L(S3)），共8个试验处理，研究不同处理下棉花光合指标、株高、茎粗、产量及品质。结果表明：随灌水矿化度增大，在砂土中棉花苗期后株高、茎粗、净光合速率、蒸腾速率、单铃质量、单株铃数、产量、灌溉水利用效率和断裂比强度均呈现减小趋势，S3处理的蒸腾速率在蕾期较S0降低10.61%；而在砂壤土条件下，各指标呈先增后减趋势，S1处理净光合速率较S0增加8.40%。随灌水矿化度升高，2种土壤质地下棉花的最大荧光呈现减小趋势，非光化学淬灭呈现增加趋势。通过回归分析可知，砂土棉田棉花产量与灌水矿化度呈负相关关系，而在砂壤土棉田中，用小于3.69 g/L的灌溉水不会降低棉花产量。利用通径分析可知，在砂壤土条件下，棉花茎粗、蒸腾速率是影响产量的主要因素，株高是影响马克隆值的主要因素。在砂土条件下，非光化学淬灭系数、蒸腾速率是影响产量的主要因素，株高、蒸腾速率是影响马克隆值的主要因素。该研究可为玛纳斯河流域不同土质棉田合理利用微咸水资源提供理论依据与技术支撑。

关键词：土壤质地灌溉棉花盐分膜下滴灌生理产量品质

配方施肥对‘紫精灵’紫薇容器苗生长、开花及生理的影响

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植物生理学报 2022年第9期58卷 1735-1746页

作者：黄兰清吴丽君王晓明唐丽曾慧杰李永欣中南林业科技大学长沙410004 湖南省林业科学院长沙410004

探讨配方施肥对‘紫精灵’紫薇容器苗生长、开花及生理的影响,筛选出最佳肥料配比,为‘紫精灵’紫薇的科学施肥提供参考依据。以二年生‘紫精灵’紫薇容器苗为研究对象,采用“3414”施肥实验设计,设置氮、磷、钾3因素,每个因素4水平,测... 详细信息

探讨配方施肥对‘紫精灵’紫薇容器苗生长、开花及生理的影响,筛选出最佳肥料配比,为‘紫精灵’紫薇的科学施肥提供参考依据。以二年生‘紫精灵’紫薇容器苗为研究对象,采用“3414”施肥实验设计,设置氮、磷、钾3因素,每个因素4水平,测定不同施肥处理对‘紫精灵’紫薇容器苗生长、开花及生理的影响。结果表明:T6(N_(2)P_(2)K_(2))处理组幼苗的生长、开花及生理指标表现最好,其生长、开花指标的株高增长量、地径增长量、叶面积、根总表面积、单株花序数、花序着花数、总生物量分别较T1(N_(0)P_(0)K_(0))对照组增长了69.04%、111.54%、155.71%、48.83%、200.00%、109.09%、89.09%,均差异显著;生理指标的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、P_(n)、C_(i)、G_(s)、T_(r)及SPAD分别较对照组增加了37.00%、30.69%、65.90%、26.92%、60.09%、102.13%、56.17%,均差异显著。相关性分析表明,各项指标之间呈显著正相关或极显著正相关;主成分分析的综合得分最高为T6(N_(2)P_(2)K_(2))处理组,最低为T1(N_(0)P_(0)K_(0))对照组。综上,T6(N_(2)P_(2)K_(2))为最佳施肥配方,即N:20g·株^(-1),P_(2)O_(5):10g·株^(-1),K_(2)O:10g·株^(-1),该配方能显著促进苗木的光合作用及营养物质的合成与积累,从而提高苗木质量。

关键词： ‘紫精灵’紫薇配方施肥生长开花生理

不同温度条件下沙冬青幼树对土壤失水及复水的生理响应过程

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干旱区资源与环境 2023年第3期37卷 150-161页

作者：张俊马迎梅王树森丛云鹤王国林内蒙古农业大学沙漠治理学院/国家林业局荒漠生态系统保护与修复重点实验室呼和浩特010010 乌拉特梭梭林蒙古野驴国家级自然保护区乌拉特后旗管理站巴彦淖尔015543

沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)是我国西北荒漠区重要的防风固沙造林树种,当地高温、少雨的气候条件常会对其生长产生高温和干旱的双重胁迫,文中以沙冬青幼树为试材,通过人工气候箱调控气温(25℃、32℃、39℃和45℃),采用自然失水... 详细信息

沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)是我国西北荒漠区重要的防风固沙造林树种,当地高温、少雨的气候条件常会对其生长产生高温和干旱的双重胁迫,文中以沙冬青幼树为试材,通过人工气候箱调控气温(25℃、32℃、39℃和45℃),采用自然失水的方法(停止浇水0、3、6、9、12d),模拟研究荒漠区定植后的沙冬青幼树对夏季高温和干旱双重胁迫的生理及光合的响应过程,以期为该地区沙冬青定植后的水分管理提供理论依据。结果表明:当气温在25-39℃下,随土壤含水量降至10%,沙冬青叶绿素含量、净光合速率、气孔导度等指标小幅升高;土壤含水量小于6%时,沙冬青幼树叶片含水量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率、水分利用效率等指标明显降低;复水后上述指标均呈现恢复趋势。当气温升至45℃,沙冬青幼树叶片含水量、叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率随土壤失水逐渐降低;当土壤含水量为6%时,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率接近0;复水后上述指标也未见恢复现象。此时,高温、土壤失水或复合胁迫都使沙冬青幼树无法正常生长。当气温从25℃升高至39℃时,沙冬青的生理及光合指标受水分的胁迫较大,然而可通过适当浇水来缓解高温及土壤失水对沙冬青幼树造成的不利影响。

关键词：沙冬青幼树温度土壤失水生理光合特性

盐胁迫对无芒雀麦种子萌发及苗期生理指标的影响

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干旱区资源与环境 2022年第5期36卷 139-145页

作者：王玉祥杜雨陈映霞伊丽姆努尔·麦麦提阿卜拉张博西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室新疆草地资源与生态重点实验室新疆农业大学草业学院乌鲁木齐830052

试验以无芒雀麦(Bromus inermis Leyss)为材料,以盐湖水、NaCl、NaCl+NaHCO_(3)(摩尔比1:1)为盐胁迫因子,分别设置5个不同的电导率(EC)值浓度(5、10、15、20、25ms/cm),以蒸馏水作为对照,研究其对无芒雀麦种子萌发及苗期生长的影响,以... 详细信息

试验以无芒雀麦(Bromus inermis Leyss)为材料,以盐湖水、NaCl、NaCl+NaHCO_(3)(摩尔比1:1)为盐胁迫因子,分别设置5个不同的电导率(EC)值浓度(5、10、15、20、25ms/cm),以蒸馏水作为对照,研究其对无芒雀麦种子萌发及苗期生长的影响,以期为无芒雀麦种子耐盐性评价和耐盐性育种提供参考依据。结果表明,乌苏1号(Bromus inermisWusu No.1)与XJBI02的发芽势、发芽指数、活力指数、芽长均与EC浓度呈负相关;在EC值分别为20、25ms/cm的NaCl+NaHCO_(3)胁迫下,两种材料均不能发芽,且在EC15时发芽率均小于15%。相同EC值条件下,不同盐溶液对无芒雀麦种子萌发的影响大小为:盐湖水

关键词：盐溶液无芒雀麦种子萌发苗期生理

荒漠草原优势植物牛枝子对干旱胁迫的生理响应与转录组分析

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草业学报 2023年第7期32卷 188-205页

作者：张浩胡海英李惠霞贺海明马霜马风华宋柯辰宁夏大学农学院宁夏银川750021

干旱是草地植物面对的最大威胁,对耐旱草地植物的研究将促进人们更好地理解植物对干旱适应性反应背后的调控机制。牛枝子是优质的多年生强旱生牧草,分布于广袤的荒漠草原地区。目前对牛枝子抗旱研究主要集中在渗透调节物质变化、功能基... 详细信息

干旱是草地植物面对的最大威胁,对耐旱草地植物的研究将促进人们更好地理解植物对干旱适应性反应背后的调控机制。牛枝子是优质的多年生强旱生牧草,分布于广袤的荒漠草原地区。目前对牛枝子抗旱研究主要集中在渗透调节物质变化、功能基因序列分析,但其抗旱性的内在机制尚不清楚。本研究采用单因素控水试验,土壤水分含量为田间持水量的70%~80%设为对照组(CK),田间持水量的20%~30%为严重干旱胁迫组(Tr),处理4周后,开展牛枝子生物量分配、水分利用、渗透调节、根系分布等生理生化指标测定,同时采集叶片和幼根进行转录组测序分析。结果表明,干旱胁迫条件下,牛枝子通过增加脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(Ss)、K+等含量进行渗透调节来保持体内水分,增加同位素碳13(δ13C)和丙二醛(MDA)含量以提高水分利用效率和抗氧化能力,降低相对含水量(RWC)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、气孔导度(Cond),减少生物量,增加根冠比等响应干旱胁迫。通过RNA-Seq差异基因表达分析,在叶中发现4058个差异基因,在根中发现2172个差异基因,叶和根中共有差异基因744个。这些差异基因(DEG)能够对干旱做出积极(上调)或消极(下调)的反应。叶中上调差异基因主要富集在植物-病原体相互作用、植物激素信号转导,而下调差异基因主要富集在光合代谢包括碳固定、光合作用天线蛋白合成、光合过程产物代谢。在根中上调差异基因主要富集在精氨酸与脯氨酸代谢、内质网中的蛋白质加工,下调差异基因主要富集在淀粉和蔗糖代谢、异黄酮生物合成、类黄酮生物合成。在牛枝子叶中差异表达的转录因子主要有AP2/ERF-ERF、NAC、bHLH、WRKY、C2H2,根中主要有HSF、MYB、AP2/ERF-ERF、WRKY。其中bHLH特异性下调表达,HSF特异性上调表达。根与叶中的吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)、脯氨酸亚氨肽酶(PLD)、脯氨酸-4-羟化酶(P4H)均上调表达,脯氨酸脱氢酶(Pro DH)下调表达将产生更多的脯氨酸与4-羟基-脯氨酸,叶中天冬氨酸氨基转移酶(AST)的上调产生更多4-羟基-酮戊二酸,增强了牛枝子渗透调节能力,保证了牛枝子对水分的吸收利用。因此,牛枝子主要通过调控与激素信号转导、渗透调节、气体交换相关的差异基因表达,参与各项生理代谢活动以响应严重干旱胁迫。

关键词：干旱胁迫牛枝子生理转录组分析

褪黑素处理对枸杞果实采后生理及贮藏品质的影响

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食品与发酵工业 2022年第2期48卷 198-204页

作者：邓淑芳王鹏张怀予雷昊霖崔美丽马文平王军节植物性农产品贮藏与加工重点实验室(北方民族大学) 宁夏银川750021 北方民族大学生物科学与工程学院宁夏银川750021 长沙理工大学化学与食品工程学院湖南长沙410114

为探究外源褪黑素处理对枸杞鲜果采后生理及贮藏品质的影响,该实验以"宁杞5号"鲜果为材料,分别用0(对照)、25、50和75μmol/L的褪黑素溶液浸泡处理,分析果实低温贮藏期间呼吸强度、乙烯释放速率、超氧阴离子和过氧化氢含量、色泽、硬度... 详细信息

为探究外源褪黑素处理对枸杞鲜果采后生理及贮藏品质的影响,该实验以"宁杞5号"鲜果为材料,分别用0(对照)、25、50和75μmol/L的褪黑素溶液浸泡处理,分析果实低温贮藏期间呼吸强度、乙烯释放速率、超氧阴离子和过氧化氢含量、色泽、硬度、固酸比、总酚含量、类黄酮及类胡萝卜素含量等生理与品质指标的变化,并采用主成分分析法对贮藏果实品质变化规律进行综合评价。结果表明,褪黑素处理降低了呼吸强度和乙烯释放速率,延缓了色泽、硬度、固酸比等品质指标的下降。此外,褪黑素处理还能清除果实内活性氧,促进总酚和类黄酮等物质的积累,并减缓类胡萝卜素的分解。由此可见,外源褪黑素处理可抑制贮藏期间枸杞果实的衰老过程,保持果实贮藏品质,其中以50μmol/L褪黑素处理枸杞鲜果的保鲜效果最佳。

关键词：褪黑素枸杞生理品质主成分分析