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芝麻根系响应铝胁迫的比较转录组分析

植物生理学报 2023年第2期59卷 393-403页

作者：梁俊超赵云燕颜小文颜廷献王郅琪孙建饶月亮周红英乐美旺江西省农业科学院作物研究所南昌330200

利用两个对铝胁迫耐受性表现显著差异的芝麻(Sesamum indicum)品种‘金黄麻’(耐铝)和‘竹山白’(铝敏感)为实验材料,进行了铝胁迫下芝麻根系的高通量RNA测序和比较转录组分析,筛选响应铝胁迫的潜在候选基因,研究芝麻响应铝胁迫的分子... 详细信息

利用两个对铝胁迫耐受性表现显著差异的芝麻(Sesamum indicum)品种‘金黄麻’(耐铝)和‘竹山白’(铝敏感)为实验材料,进行了铝胁迫下芝麻根系的高通量RNA测序和比较转录组分析,筛选响应铝胁迫的潜在候选基因,研究芝麻响应铝胁迫的分子机制。从16个转录组测序文库共获得137.57 Gb的clean data (干净数据),平均每个样本获得8.60 Gb高质量序列。两个材料处理前和处理后的比较转录组分析中共鉴定到1 425个差异表达基因在胁迫处理后的‘金黄麻’中上调表达,上调差异倍数大于‘竹山白’,且铝胁迫后其表达水平大于‘竹山白’;773个基因在胁迫处理后的‘金黄麻’中下调表达,下调倍数大于‘竹山白’,且铝胁迫后其表达水平小于‘竹山白’。基因本体(GO)富集分析的结果表明这些基因主要富集在与离子结合、膜组成成分和防御刺激应答反应有关的GO条目中。京都基因和基因组数据库(KEGG)富集分析的结果显示差异表达基因主要富集在次级代谢产物的生物合成途径、苯丙素生物合成途径和植物-病原菌互作途径。多个铝激活的苹果酸转运蛋白基因和过氧化物酶基因在富集通路中被鉴定到。差异表达基因荧光定量PCR的结果表明基因表达的变化趋势与转录组测序结果基本符合。这些结果将为进一步研究芝麻耐铝的分子机制奠定基础。

关键词：芝麻铝胁迫转录组测序差异表达基因

芝麻种间杂交亲和性差异及杂种生物学特征分析

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中国农业科学 2022年第20期55卷 3897-3909页

作者：琚铭苗红梅黄盈盈马琴王慧丽王翠英段迎辉韩秀花张海洋河南省农业科学院芝麻研究中心/河南省特色油料基因组学重点实验室/神农种业实验室

【目的】探索芝麻不同种之间的杂交亲和性，分析其杂种的生物学特征，为芝麻野生种种质资源高效利用提供依据。【方法】以芝麻栽培种豫芝11号(S.indicum,2n=26)和S.latifolium(2n=32)、S.calycinum(2n=32)、S.angustifolium(2n=32)、S.r... 详细信息

【目的】探索芝麻不同种之间的杂交亲和性，分析其杂种的生物学特征，为芝麻野生种种质资源高效利用提供依据。【方法】以芝麻栽培种豫芝11号(S.indicum,2n=26)和S.latifolium(2n=32)、S.calycinum(2n=32)、S.angustifolium(2n=32)、S.radiatum(2n=64)等4个野生种为亲本材料，采用双列杂交方法，通过田间人工授粉配置不同种间组合；结合胚拯救方法获得种间杂种F1。根据杂交结蒴率比较组合杂交亲和性；在盛花期和成熟期观察杂种植物学性状特征，利用Alexander染色法进行花粉粒育性鉴定。通过根尖细胞染色体涂片明确杂种染色体数目及特征。选用自主筛选的胡麻属特异多态性SSR引物，分析种间杂种分子标记差异。【结果】配置了5个芝麻种间的20个正、反交组合，共授粉2 091朵花，获得杂交蒴果370个。发现以染色体数目多的种为母本更易获得远缘杂交蒴果。5个芝麻种之间杂交亲和性的变化范围为1.18%(S.radiatum×S.calycinum)—63.33%(S.calycinum×S.angustifolium)。共有9个杂交组合获得杂种F1种子，F1植株的花粉败育率为35.21%—100.00%，其中，S.calycinum与S.angustifolium杂交组合F1的可育株比例最高，为87.68%。杂种F1在株高、株型等性状方面均表现出明显的超亲优势。栽培种与各野生种的正反交杂种F1在叶型、花型和花色表现出双亲的局部特征。栽培种芝麻(n=13)与具有n=16染色体组型的3个野生种的杂交亲和性依次为S.angustifolium>S.calycinum>S.latifolium；野生种S.radiatum(n=32)与n=16染色体组的3个野生种的亲和性依次为S.calycinum>S.angustifolium>S.latifolium。在5个种中，野生种S.calycinum与S.angustifolium的亲缘关系相对最近。获得的部分杂种植株根尖细胞染色体数目观察显示，杂种的染色体数目与理论值一致。利用3对多态性SSR引物对F1植株的分子鉴定结果显示，真杂种比例为99.66%。杂种染色体核型和特异SSR标记结果显示出胡麻属不同种的遗传特征差异。【结论】胡麻属5个种之间的杂交亲和性差异显著，种间杂交后代杂种优势明显；S.calycinum与S.angustifolium的亲缘关系相对最近，可用于芝麻优异种质创制和远缘杂交育种研究；其他种间杂交存在着生殖隔离障碍，可采用胚拯救、分子标记利用等手段加强芝麻野生资源利用。

关键词：芝麻野生种种间杂交生物学特征分子鉴定

芝麻蒴果发育过程中蒴果皮的光合作用及籽粒充实的变化研究

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植物生理学报 2022年第4期58卷 723-732页

作者：陈艳妮徐鸿儒赵云燕朱康李靖徐崟海危文亮长江大学农学院湖北荆州434025

很多作物的“非叶绿色器官”具有光合作用,并对增加作物产量有重要贡献。本文为探索芝麻蒴果皮的光合能力及其与籽粒充实的关系,在芝麻授粉后不同时间测定了蒴果皮的叶绿素荧光参数、叶绿素含量和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubis... 详细信息

很多作物的“非叶绿色器官”具有光合作用,并对增加作物产量有重要贡献。本文为探索芝麻蒴果皮的光合能力及其与籽粒充实的关系,在芝麻授粉后不同时间测定了蒴果皮的叶绿素荧光参数、叶绿素含量和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性变化等光合作用相关指标,以及蒴果皮和籽粒中可溶性糖、淀粉、蛋白质和脂肪含量等籽粒充实相关指标。结果表明:芝麻蒴果皮叶绿素含量在5~35 DAP期间保持较高值;且Rubisco活性在5~25 DAP期间显著上升,25 DAP时达到峰值之后显著下降。对蒴果皮实际光合效率(ΦPSII)和快速光曲线初始斜率(α)的分析结果也进一步揭示芝麻蒴果具有较高的光合能力,是光合作用的重要源器官之一。芝麻蒴果皮的可溶性糖含量在5~20 DAP期间一直维持高水平合成,但在25 DAP时急剧减少;与此同时,籽粒中可溶性糖含量在5~15 DAP迅速增加,并于15 DAP达到峰值后迅速下降。在蒴果发育和籽粒充实过程中,蒴果皮中的淀粉、蛋白和脂肪含量较低,但籽粒中的脂肪、淀粉和可溶性蛋白含量则分别在10 DAP(脂肪)或20 DAP(淀粉和蛋白)开始急剧增加,且分别在25 DAP(脂肪)、35 DAP(淀粉和蛋白)达峰值。表明芝麻蒴果皮中光合作用产生的可溶性糖转运到籽粒后可能优先转化形成脂肪,且15~25 DAP是芝麻籽粒脂肪合成的重要时期。蒴果皮ΦPSII与籽粒干重和脂肪含量均呈显著正相关,表明芝麻蒴果皮的光合作用可能对粒重形成和油脂合成有重要贡献。

关键词：芝麻蒴果皮光合作用籽粒充实

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齿勺气送式芝麻精量集排器设计与试验

农业机械学报 2023年第8期54卷 65-76页

作者：廖庆喜曹梅王宝山王磊沈文惠裴立民华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

针对芝麻种子球形度低、流动性差导致排种过程充种稳定性差,难以实现精量播种的实际问题,基于芝麻的机械物理特性和播种农艺要求,设计了一种采用倾斜齿勺式型孔充种、气送辅助导种的芝麻精量集排器,确定了其主要结构参数,构建了充种、... 详细信息

针对芝麻种子球形度低、流动性差导致排种过程充种稳定性差,难以实现精量播种的实际问题,基于芝麻的机械物理特性和播种农艺要求,设计了一种采用倾斜齿勺式型孔充种、气送辅助导种的芝麻精量集排器,确定了其主要结构参数,构建了充种、携种和投种环节中芝麻种子颗粒群的力学模型。应用EDEM开展了排种器排种性能仿真试验,采用三因素三水平正交试验与Box-Behnken响应面分析了型孔高度、型孔右壁倾角和齿勺倾角对排种性能的影响,结果表明,型孔高度为1.92 mm、型孔右壁倾角为8.4°、齿勺倾角为28.6°时,各行排量一致性变异系数和平均排种量分别为1.69%、3.7 g/min。以排种轴转速、种层充填高度为试验因素,以各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数为试验指标,进行排种性能二因素三水平试验,试验结果表明:排种轴转速15 r/min、种层充填高度10 mm时,各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数分别为1.62%、0.40%,排种性能较优。田间试验表明,机组作业速度为2.9 km/h时,芝麻平均种植密度为36株/m~2,播种均匀性变异系数低于4%,满足芝麻田间播种要求。

关键词：芝麻气送式集排器齿勺式型孔离散元仿真

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芝麻脱皮对芝麻香油自然沉降过程的影响

中国油脂 2024年第1期49卷 1-6页

作者：贾冕王动民刘华敏汪学德冯成王雪雅河南工业大学粮油食品学院郑州450001 驻马店顶志食品有限公司河南驻马店463000

在芝麻香油精制过程中,自然沉降规律受诸多因素影响,为探索提升芝麻香油精制效率的技术手段,以脱皮和未脱皮芝麻所得芝麻香油为研究对象,通过测定芝麻原油与沉淀物组成,并结合沉降过程中沉淀物含量、磷脂含量、酸值、过氧化值、沉淀物... 详细信息

在芝麻香油精制过程中,自然沉降规律受诸多因素影响,为探索提升芝麻香油精制效率的技术手段,以脱皮和未脱皮芝麻所得芝麻香油为研究对象,通过测定芝麻原油与沉淀物组成,并结合沉降过程中沉淀物含量、磷脂含量、酸值、过氧化值、沉淀物压缩速度的变化规律,考察芝麻脱皮对芝麻香油自然沉降过程的影响。结果表明:相比未脱皮芝麻香油,脱皮芝麻香油在线性沉降阶段的沉降效率高约5百分点;芝麻香油沉淀物的90%以上是粗脂肪,还有少量水分、磷脂、蛋白质、糖形成的胶杂,水和磷脂发生明显聚集;沉淀物的酸值远高于芝麻香油,但过氧化值变化不明显;芝麻香油磷脂含量与沉淀物含量变化呈现相似的趋势,上、下层油中磷脂含量和酸值在线性沉降阶段后差异较小;脱皮芝麻香油沉淀物初始高度远低于未脱皮芝麻香油,且在线性沉降阶段压缩速度快于未脱皮芝麻香油,最终成品油得率高于未脱皮芝麻香油约3百分点。综上,脱皮有利于芝麻香油的自然沉降以及获得更高的得率。

关键词：芝麻脱皮芝麻香油沉降磷脂过氧化值酸值

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芝麻酚对小鼠银屑病样炎症的抑制作用

食品与机械 2023年第6期39卷 166-172页

作者：陈雪刘学波王雨萱西北农林科技大学食品科学与工程学院陕西咸阳712100

目的:探究芝麻酚对银屑病所致皮肤损伤的改善作用。方法:采用小鼠背部连续7 d涂抹5%咪喹莫特(IMQ)乳膏构建银屑病模型,建模前1周至结束使用芝麻酚皮肤表面涂抹干预,探究芝麻酚对皮肤的保护作用;观察及测定各组小鼠背部厚度、银屑病面积... 详细信息

目的:探究芝麻酚对银屑病所致皮肤损伤的改善作用。方法:采用小鼠背部连续7 d涂抹5%咪喹莫特(IMQ)乳膏构建银屑病模型,建模前1周至结束使用芝麻酚皮肤表面涂抹干预,探究芝麻酚对皮肤的保护作用;观察及测定各组小鼠背部厚度、银屑病面积与严重性指数(PASI)、脾脏指数、病理组织切片、皮肤组织中细胞因子[白介素(IL)-17、IL-23、肿瘤坏死因子α(TNF-α)等炎症因子及趋化因子(C-X-C基序)配体1(CXCL1)和趋化因子配体20(CCL20)]及血清中炎症因子(IL-17、TNF-α),分析芝麻酚抑制小鼠银屑病样炎症的作用。结果:模型组小鼠背部皮肤出现了典型银屑病的皮损表现及病理特征,涂抹3%的芝麻酚可以减轻皮肤损伤和表皮增生情况,降低脾脏指数,显著降低皮肤组织及血清中炎症因子的表达。结论:芝麻酚可以明显改善银屑病模型小鼠的皮肤损伤,降低其病理特征并下调机体炎症状态。

关键词：芝麻芝麻酚银屑病炎症因子趋化因子

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挤压组织化对芝麻蛋白理化性质及结构的影响

食品工业科技 2023年第2期44卷 60-68页

作者：黄纪念孙强张富重宋国辉张国治河南省农业科学院农副产品加工研究中心河南郑州450002 河南省农科院农副产品加工研究所河南郑州450002 河南工业大学粮油食品学院河南郑州450001

以亚临界芝麻蛋白粉为主要原料,利用双螺杆挤压技术研究挤压组织化处理对蛋白原料理化性质及结构的影响,探讨组织化蛋白形成机理。结果表明,挤压组织化对蛋白原料理化性质及结构都造成了一定的影响。挤压后蛋白原料持水性增加了14.16%,... 详细信息

以亚临界芝麻蛋白粉为主要原料,利用双螺杆挤压技术研究挤压组织化处理对蛋白原料理化性质及结构的影响,探讨组织化蛋白形成机理。结果表明,挤压组织化对蛋白原料理化性质及结构都造成了一定的影响。挤压后蛋白原料持水性增加了14.16%,吸油性减少了14.52%,蛋白消化率增加了11.18%,游离巯基含量减少了11.55%,氨基酸各组分含量均有一定损失,挤压组织化过程中没有新的肽键生成,有大量的二硫键生成,挤压得到的组织化蛋白结构主要是由二硫键和非共价键共同作用维持。挤压组织化并未完全破坏蛋白质二级结构,只有部分不稳定的α-螺旋和无规则卷曲向相对稳定的β-折叠和β-转角转化,蛋白原料由无序变为有序,并产生了大量的纤维结构,本文为后续深入开展组织化蛋白形成机理研究、开发组织化芝麻蛋白产品提供理论基础。

关键词：芝麻挤压组织化蛋白质理化性质二级结构

芝麻产量相关性状的多位点全基因组关联分析及候选基因预测

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中国农业科学 2022年第1期55卷 219-232页

作者：崔承齐刘艳阳江晓林孙知雨杜振伟武轲梅鸿献郑永战河南省农业科学院芝麻研究中心华南师范大学生命科学学院

【目的】通过对芝麻产量相关性状的全基因组关联分析,挖掘与产量性状关联的SNP位点及预测候选基因,为通过分子标记辅助选择育种等方式提高芝麻产量提供技术基础。【方法】以363份不同遗传背景和地理来源的芝麻种质资源构成的自然群体为... 详细信息

【目的】通过对芝麻产量相关性状的全基因组关联分析,挖掘与产量性状关联的SNP位点及预测候选基因,为通过分子标记辅助选择育种等方式提高芝麻产量提供技术基础。【方法】以363份不同遗传背景和地理来源的芝麻种质资源构成的自然群体为研究对象,调查2年2点4环境下8个产量相关性状(单株产量、单株蒴数、蒴粒数、千粒重、株高、主茎果轴长、始蒴高度和表观收获指数)的表型值,借助覆盖全基因组的42 781个SNP标记,利用多位点SNP随机效应混合线性模型(multi-locus random-SNP-effect mixed linear model,mrMLM)对8个产量相关性状进行全基因组关联分析,检测与产量相关性状显著关联的SNP位点,并预测候选基因。【结果】在4个不同环境下,8个产量相关性状表现出广泛的表型变异,变异系数为6.51%—33.57%;相关性分析表明单株产量与单株蒴数、株高、主茎果轴长、表观收获指数呈极显著正相关;方差分析表明产量相关性状的基因型效应、环境效应、基因型与环境互作效应均达到了极显著水平。通过多位点全基因组关联分析共检测到210个与产量相关性状显著关联的SNP,在2018年南阳环境下检测到47个SNP,解释表型变异的1.63%—17.29%;在2019年南阳环境下检测到35个SNP,解释表型变异的1.94%—11.90%;在2018年平舆环境下检测到35个SNP,解释表型变异的2.15%—15.90%;在2019年平舆环境下检测到53个SNP,解释表型变异的1.25%—11.13%;在4个环境的综合BLUP条件下检测到75个SNP,解释表型变异的1.44%—13.58%。上述210个SNP涉及到175个位点,其中10个位点在3个及以上环境中被重复检测到。在这10个位点基因组区域内,共鉴定到214个候选基因,其中156个候选基因具有功能注释,主要涉及植物代谢、生物调控、生长发育等生物学过程。根据功能注释筛选出4个可能与芝麻产量相关的候选基因,其中SIN1006338编码1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶3(1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase 3-like),参与乙烯的生物合成;SIN1024330编码碱性螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix)转录因子,负向调控植物细胞和器官的伸长;SIN1014512编码吲哚-3-乙酸-酰胺合成酶GH3.6(indole-3-acetic acid-amido synthetase GH3.6),参与调控茎和下胚轴细胞的伸长生长;SIN1011473编码泛素受体蛋白DA1(protein DA1-like),参与调节植物细胞增殖周期。【结论】通过多位点SNP随机效应混合线性模型的全基因组关联分析,检测到175个与产量相关性状显著关联的位点,筛选出4个可能与产量相关的重要候选基因。

关键词：芝麻产量性状多位点全基因组关联分析功能注释候选基因

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芝麻油中含有内源性香兰素的佐证研究

中国油脂 2023年第1期48卷 110-114,119页

作者：刘川林浩肖全伟万渝平戴琴成都市食品检验研究院成都611130

研究芝麻中香兰素的含量水平以及香兰素在芝麻油加工过程的转移情况,以便为芝麻油中含有内源性香兰素提供佐证。使用高分辨质谱仪和液相色谱-串联质谱仪对芝麻中的香兰素进行定性和定量分析,对39种不同品种、来源的芝麻中的香兰素含量... 详细信息

研究芝麻中香兰素的含量水平以及香兰素在芝麻油加工过程的转移情况,以便为芝麻油中含有内源性香兰素提供佐证。使用高分辨质谱仪和液相色谱-串联质谱仪对芝麻中的香兰素进行定性和定量分析,对39种不同品种、来源的芝麻中的香兰素含量进行了测定、分析,并对芝麻油加工过程中香兰素的含量变化进行了研究。结果表明,不同地域的芝麻中香兰素的含量水平不同,且在加工过程中香兰素能够转移至芝麻油中,可能导致芝麻油中内源性的香兰素含量范围较大。因此,不能将芝麻油中检出香兰素作为“假香油”的判定标准,建议持续研究芝麻及芝麻油中内源性香兰素的含量水平并进行科学分析。

关键词：芝麻芝麻油香兰素