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基于核心KASP标记的江苏粳稻品种DNA指纹图谱构建

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江苏农业学报 2024年

作者：朱小品徐婷婷孟珊杨雪杨欣朱银狄佳春王宁颜伟江苏省农业科学院种质资源与生物技术研究所/江苏省农业种质资源保护与利用平台/江苏省农业生物学重点实验室

为了建立江苏粳稻品种DNA指纹图谱数据库,本研究利用水稻10K液相芯片对314份来源广泛的水稻种质资源进行SNP基因分型,筛选出一系列高多态性的SNP位点并开发出122个KASP标记。利用122个KASP标记对38份江苏粳稻品种进行检测,以多态性信息... 详细信息

为了建立江苏粳稻品种DNA指纹图谱数据库,本研究利用水稻10K液相芯片对314份来源广泛的水稻种质资源进行SNP基因分型,筛选出一系列高多态性的SNP位点并开发出122个KASP标记。利用122个KASP标记对38份江苏粳稻品种进行检测,以多态性信息量(PIC)>0.3,最小等位基因频率(MAF)>0.4,检出率>0.9为筛选标准,筛选出56个具有高效鉴别效率的核心KA SP标记。遗传距离相关性分析结果表明,基于56个核心KASP标记的江苏粳稻品种的遗传距离与基于122个高多态性KASP标记的的江苏粳稻品种的遗传距离相关系数为89.1%,呈极显著正相关(P江苏粳稻品种的遗传多样性进行分析,并构建了102份品种的DNA指纹图谱和分子身份证二维码,本研究结果为江苏地区粳稻品种鉴定、选育和种质资源高效利用提供了参考。

关键词：水稻 KASP标记 DNA指纹图谱品种鉴定遗传多样性分析

低氮处理对玉米早期发育胚乳中氨基酸水平和转录组的影响

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植物遗传资源学报 2024年第8期25卷 1356-1369页

作者：潘玉昕赵涵宁丽华江苏省农业科学院种质资源与生物技术研究所/江苏省农业生物学重点实验室南京农业大学农学院

氮素是影响玉米生长发育、产量和籽粒品质形成所必需的营养元素。为挖掘早期发育的玉米胚乳响应低氮胁迫的关键基因，揭示玉米胚乳抵御低氮胁迫的生理响应及分子机制，本研究在低氮和足氮处理下，对授粉后第6天的自交系B73玉米胚乳进行... 详细信息

氮素是影响玉米生长发育、产量和籽粒品质形成所必需的营养元素。为挖掘早期发育的玉米胚乳响应低氮胁迫的关键基因，揭示玉米胚乳抵御低氮胁迫的生理响应及分子机制，本研究在低氮和足氮处理下，对授粉后第6天的自交系B73玉米胚乳进行氨基酸含量、氨基酸衍生物含量分析和转录组测序。生理测定表明，低氮胁迫下，玉米胚乳中10种氨基酸或氨基酸衍生物含量升高，其中苏氨酸、β-氨基异丁酸、组氨酸、β-丙氨酸、赖氨酸含量升高程度最大，其升高范围介于71.1%～153.1%；而其余21种氨基酸或氨基酸衍生物含量降低，其中鸟氨酸、胱氨酸、天冬酰胺、苯丙氨酸、α-氨基丁酸含量下降程度最大，其下降程度范围介于51.6%～65.8%。转录组测序结果表明，与足氮处理相比，低氮胁迫下玉米胚乳中鉴定到3185个显著上调和2612个显著下调的差异表达基因。进一步检测到参与氮代谢途径和氰基氨基酸代谢途径的差异表达基因分别为12和9个，AP2/ERF-ERF、b ZIP、WRKY差异表达转录因子家族成员分别为20、10和21个。这些候选基因可能是玉米胚乳抵御低氮胁迫响应的重要基因资源，其为玉米胚乳应答低氮胁迫的分子机制及耐低氮玉米新品种培育奠定基础。

关键词：玉米低氮胁迫氨基酸及其氨基酸衍生物转录组测序氮代谢氰基氨基酸代谢转录因子

基于BSE-seq测序的小麦条锈病高温成株期抗性基因Yr52连锁标记的开发

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植物保护 2024年

作者：陈玉玉张平平张保龙任润生海南大学热带作物学院江苏省农业科学院粮食作物研究所江苏省农业生物学重点实验室江苏省农业科学院种质资源与生物技术研究所

小麦条锈病是影响我国小麦生产的重要病害之一。为开发与高温成株抗条锈病基因Yr52连锁的分子标记。本研究以‘晋麦47’为感病亲本，‘PI 660057’（含有Yr52的单基因系）为抗病亲本构建遗传分离群体。结合F2代单株及其对应的F2:3群体... 详细信息

小麦条锈病是影响我国小麦生产的重要病害之一。为开发与高温成株抗条锈病基因Yr52连锁的分子标记。本研究以‘晋麦47’为感病亲本，‘PI 660057’（含有Yr52的单基因系）为抗病亲本构建遗传分离群体。结合F2代单株及其对应的F2:3群体的抗、感病表型，选取F2:3群体内所有单株的反应型均为2～3和8～9的F2代单株各30株构建抗病池和感病池。结合抗、感病亲本进行外显子捕获测序分析。在外显子捕获测序分析获得的目标区间内开发了9个KASP标记，对构建的另一个F′2群体进行重组单株筛选和基因定位，在定位基础上又开发了3个KASP标记对F2:4群体进行重组单株筛选和基因定位。结果显示，高温成株期抗性基因Yr52定位于KASP-2123与KASP-2700两个标记之间，区间遗传距离为0.83 cM，对应于‘中国春’参考基因组（v 2.1）序列约570 kb的物理区间。本研究开发的Yr52基因两侧的连锁分子标记可用于分子标记辅助选择育种，也可用于Yr52的精细定位与图位克隆。

关键词：小麦条锈病高温成株抗性 Yr52 抗性基因 KASP标记

基于靶向测序技术的菜豆SNP液相芯片开发及验证

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园艺学报 2024年第5期51卷 1017-1032页

作者：袁娜徐勤圆徐照龙周玲刘晓庆陈新杜建厂江苏省农业科学院种质资源与生物技术研究所南京210014 江苏省农业科学院经济作物研究所江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验南京210014

根据公开发表的菜豆基因组和重测序数据,利用生物信息学的方法筛选出61950个高质量SNP位点,通过对目标位点进行探针设计评估,最终设计开发出分别包含40352、20855和10486个SNP位点的40K、20K和10K液相芯片。利用10K液相芯片,对89份菜豆... 详细信息

根据公开发表的菜豆基因组和重测序数据,利用生物信息学的方法筛选出61950个高质量SNP位点,通过对目标位点进行探针设计评估,最终设计开发出分别包含40352、20855和10486个SNP位点的40K、20K和10K液相芯片。利用10K液相芯片,对89份菜豆品种进行靶向测序基因分型检测,结果显示菜豆的平均多态性信息含量值和基因多样性值分别为0.35和0.29。STRUCTURE和聚类分析将89份菜豆划分为2个品种群,该分类结果显示同一地域的菜豆品种遗传背景和果实性状大都较为相似。基于选择信号分析,共鉴定到103个处于强烈选择状态的区域,这些区域中的位点可为后续功能基因研究提供候选。

关键词：菜豆单核苷酸多态性靶向测序遗传多样性

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小麦抗除草剂冻药害的鉴定评价指标研究

麦类作物学报 2024年

作者：邱光刘彩云付必胜张巧凤郭炜翟文玲吴纪中江苏省农业科学院种质资源与生物技术研究所/江苏省农业生物学重点实验室江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心生物育种钟山实验室

小麦喷施除草剂后,若短时间内遭遇寒潮或0℃以下的低温胁迫,极易发生冻药害,威胁小麦生产安全。为探索小麦除草剂冻药害抗性鉴定评价指标,从15000份小麦种质资源中,初筛出20份源于国内不同麦区且对除草剂冻药害抗性表现明显差异的小麦... 详细信息

小麦喷施除草剂后,若短时间内遭遇寒潮或0℃以下的低温胁迫,极易发生冻药害,威胁小麦生产安全。为探索小麦除草剂冻药害抗性鉴定评价指标,从15000份小麦种质资源中,初筛出20份源于国内不同麦区且对除草剂冻药害抗性表现明显差异的小麦种质作为材料,在人工气候室和春化室内对不同苗龄、药剂处理时间、低温温度、低温处理时间、土壤墒情、调查时间等条件下麦苗冻药害情况进行分级调查并统计冻药害指数。结果表明,在小麦3叶1心期、药剂处理3d、-4℃低温处理5d和适墒(土壤含水率15%～18%)等条件下,参试材料间相对冻药害指数的变异系数和数值离散度最大,材料间差异显著性水平也最高,能够明显地区分出不同参试材料的抗冻药害特性。依据相对冻药害指数变化范围,将抗除草剂冻药害的特性划分为5种抗性类型,分别为高抗(≤0.10)、抗(0.11～0.30)、中抗(0.31～0.50)、感(0.51～0.70)和高感(>0.70)。该鉴定方法可用于小麦抗除草剂冻药害种质资源筛选和抗性品种选育。

关键词：冬小麦种质资源除草剂冻药害冻药害指数

基于显微高光谱成像技术判别食源性致病菌种类的方法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 392-397页

作者：康睿程雅雯周玲莉任妮江苏省农业科学院江苏南京210031 农业农村部长三角智慧农业技术重点实验室江苏南京210031

如何实现对食源性致病微生物的早期快速检测是全球食品安全领域面临的挑战之一。传统的致病菌生化检测方法虽然准确性高,但是过程复杂、耗时漫长,易错过控制疫情爆发的窗口期。该研究提出一种基于暗场显微高光谱成像技术的检测方法,能... 详细信息

如何实现对食源性致病微生物的早期快速检测是全球食品安全领域面临的挑战之一。传统的致病菌生化检测方法虽然准确性高,但是过程复杂、耗时漫长,易错过控制疫情爆发的窗口期。该研究提出一种基于暗场显微高光谱成像技术的检测方法,能够借助显微镜技术突破传统光谱成像的灵敏度和分辨率极限,并利用可见/近红外光谱为单个致病菌细胞添加高分辨率的图像和光谱信息。以空肠弯曲杆菌、大肠埃希氏菌O157:H7和鼠伤寒沙门氏菌为检测对象,采用显微高光谱成像技术进行数字化表征和数据采集,结合双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)算法对各致病菌细胞的图像和光谱数据进行建模分类。结果显示,显微尺度的致病菌光谱数据呈现可判别的分布规律,新采用的Bi-LSTM网络在光谱数据集中表现优异,在三种致病菌的分类任务中取得了91.0%的平均准确率,而传统的线性判别分类器(LDA)和支持向量机分类器(PCA-SVM)的平均准确率分别为80.1%和88.5%。但是,仅依赖光谱数据进行致病菌种类判别仍然存在较为严重的假阳性问题,尤其是在大肠埃希氏菌O157:H7和鼠伤寒沙门氏菌的分类中存在错误分类。图像信息的加入则能够显著改善各分类的识别准确率,其中Bi-LSTM分类器取得了高达98.1%的准确率,LDA和PCA-SVM均取得了95.3%的准确率。研究结果表明,显微高光谱成像技术在食源性致病菌的特异性光谱和图像表征中具有优势,提出的Bi-LSTM网络能够直接处理高维的图谱特征,两种技术的融合在食源性致病菌细胞级别的早期检测应用中展现潜力。

关键词：食源性致病菌细菌细胞检测显微高光谱成像技术光谱识别

抗虫转基因水稻及其杂交水稻对土壤微生物群落多样性与组成的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第1期32卷 15-29页

作者：宋亚娜陈在杰林艳胡太蛟吴明基王锋福建省农业科学院生物技术研究所/福建省农业遗传工程重点实验室福州350003

微生物是土壤物质循环与肥力演变的驱动者,其群落组成关系到土壤微生态系统的稳定与可持续性。对抗虫转基因水稻土壤微生物群落变化的研究是其环境安全性评价的重要内容。本研究基于细菌16S rRNA基因和真菌ITS基因的高通量测序,分析了... 详细信息

微生物是土壤物质循环与肥力演变的驱动者,其群落组成关系到土壤微生态系统的稳定与可持续性。对抗虫转基因水稻土壤微生物群落变化的研究是其环境安全性评价的重要内容。本研究基于细菌16S rRNA基因和真菌ITS基因的高通量测序,分析了田间试验中抗虫转基因水稻‘MFB’及其转基因杂交水稻‘闽丰A/MFB’‘天丰A/MFB’和‘谷丰A/MFB’与非转基因常规水稻‘闽恢3301’及杂交水稻‘天优华占’的土壤微生物群落多样性与组成的差异,并得出以下结果。首先,与两个非转基因水稻品种相比,抗虫转基因水稻及转基因杂交水稻均能显著增产(P所提高,且分别在水稻成熟期或分蘖期达到显著性水平(P生物群落β-多样性分析结果表明,本田间试验中不同品种水稻土壤细菌或真菌的群落组成均没有显著差异。但与‘闽恢3301’相比,稻田土壤细菌中丰度最高的变形菌门的相对丰度在‘MFB’土壤中明显增加,且在水稻分蘖期及成熟期达显著水平(P生物群落的功能组成预测可见,随水稻生长,‘MFB’与‘闽恢3301’的土壤细菌群落功能组成间差异存在增大的趋势。综上所述,本研究田间试验中,抗虫转基因水稻及其转基因杂交水稻在增产的同时提高了稻田土壤细菌或真菌群落的多样性,改变了主要细菌或真菌种类的相对丰度,但对细菌或真菌的群落及功能组成的影响不显著。

关键词：抗虫转基因水稻细菌群落真菌群落高通量测序

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低甲烷排放转基因水稻对土壤微生物群落的影响

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生态学报 2024年第15期44卷 6667-6683页

作者：宋亚娜张珊珊胡太蛟吴明基福建省农业科学院生物技术研究所福建省农业遗传工程重点实验室福州350003

低甲烷排放转基因水稻是实现水稻低碳生产的理想材料。土壤微生物驱动了稻田甲烷的产生,低甲烷排放转基因水稻土壤微生物群落组成的变化不仅影响稻田甲烷排放,也关系到土壤微生态系统的稳定性。通过对细菌16S rRNA基因、真菌ITS基因的... 详细信息

低甲烷排放转基因水稻是实现水稻低碳生产的理想材料。土壤微生物驱动了稻田甲烷的产生,低甲烷排放转基因水稻土壤微生物群落组成的变化不仅影响稻田甲烷排放,也关系到土壤微生态系统的稳定性。通过对细菌16S rRNA基因、真菌ITS基因的高通量测序及mcrA、nifH、amoA和nirS等功能基因的荧光定量PCR,分析了低甲烷排放转基因水稻(86R27-3)与野生型水稻(MH86)土壤微生物群落间的差异。结果显示:稻田土壤细菌群落的α-多样性指数在86R27-3与MH86间无明显差异,且仅在水稻分蘖期86R27-3的土壤真菌群落多样性指数Shannon、Simpson及均匀度指数Pielou_e显著高于MH86(P生物群落功能预测显示,86R27-3土壤氮、硫和锰代谢细菌功能群丰度显著低于MH86(P生物银耳目、嗜热囊菌科、镰刀菌属及韦斯特氏菌功能群丰度显著降低(P生物毕赤酵母属和未定义腐生物马勃科功能群丰度显著提高(P所述,低甲烷排放转基因水稻(86R27-3)对土壤细菌或真菌的群落组成没有影响,但可引起主要细菌或真菌种类的相对丰度及某些细菌或真菌功能群丰度发生变化,并显著降低了稻田土壤微生物功能基因丰度。

关键词：低甲烷排放转基因水稻微生物群落功能基因高通量测序

基于转录组学探究高糖饮食诱导秀丽线虫衰老的分子机制

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食品科学 2024年第11期45卷 24-30页

作者：李蓉徐艳缪园欣陶明芳荆楚理工学院农业生物技术研究所湖北荆门448000 湖北省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所农产品营养品质与安全湖北省重点实验室湖北武汉430064

为了揭示高糖饮食对衰老影响的分子机制,利用转录组学技术探究高糖饮食对秀丽线虫体基因表达谱的影响。结果表明,高糖饮食造成线虫体内4183个基因表达发生显著变化。此外,基因本体论富集分析表明,高糖处理后线虫差异表达基因在衰老、未... 详细信息

为了揭示高糖饮食对衰老影响的分子机制,利用转录组学技术探究高糖饮食对秀丽线虫体基因表达谱的影响。结果表明,高糖饮食造成线虫体内4183个基因表达发生显著变化。此外,基因本体论富集分析表明,高糖处理后线虫差异表达基因在衰老、未折叠蛋白反应、压力应激响应、自噬、转移酶活力、催化酶活力、热休克蛋白连接等方面显著富集。京都基因与基因组百科全书富集分析表明,差异表达基因在线虫寿命调节途径、自噬调节、丙酮酸代谢、FOXO信号通路、糖酵解/糖异生、谷胱甘肽代谢、转化生长因子-β信号通路也显著富集。通过对相关差异基因表达进行验证,发现高糖会上调胰岛素信号通路相关基因和糖脂代谢相关基因的表达,下调热应激抗性和抗氧化调控相关基因的表达。本研究结果可为深入阐释高糖饮食对寿命及代谢影响的分子机制提供理论依据。

关键词：高糖饮食秀丽隐杆线虫转录组学衰老