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水杨酸引发提高低温下水稻种子萌发活力的生理与分子效应

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中国农业科学 2024年第7期57卷 1220-1236页

作者：陈兵先张琪戴彰言周旭刘军广东省农业科学院农业生物基因研究中心/广东省农作物种质资源保护与利用重点实验室

【目的】研究水杨酸（SA）引发对低温下水稻种子萌发活力的影响及生理响应，揭示SA引发对脱落酸（ABA）和赤霉素（GA）代谢途径相关基因以及细胞壁松弛基因的诱导模式，为水稻种子低温萌发研究提供理论依据。【方法】以籼型三系杂交水... 详细信息

【目的】研究水杨酸（SA）引发对低温下水稻种子萌发活力的影响及生理响应，揭示SA引发对脱落酸（ABA）和赤霉素（GA）代谢途径相关基因以及细胞壁松弛基因的诱导模式，为水稻种子低温萌发研究提供理论依据。【方法】以籼型三系杂交水稻泰丰优208种子为材料，通过种子引发处理，分析SA对种子低温萌发活力及生理的影响，并通过qRT-PCR技术分析ABA、GA和扩展蛋白基因响应SA引发的表达模式。【结果】低温（15℃）显著推迟水稻种子萌发进程。在低温下萌发1 d种子中，其内源SA浓度是常温（28℃）下的1.7倍；但对于5 d的幼苗而言，低温下的SA浓度仅为常温下浓度的0.6%。SA引发可有效提高种子在低温下的萌发活力，尤其以2 000μmol·L-1 SA效果最为显著，该浓度显著提高了低温下种子的发芽指数、活力指数、芽长、根长、鲜重和干重，其中活力指数分别为未引发种子（CK1）和水引发种子（CK2）的3和2倍。在生理指标方面，SA引发提高了低温萌发过程中种子的可溶性糖、脯氨酸以及活性氧含量，增加了总淀粉酶、β-淀粉酶、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性，降低了丙二醛（MDA）含量。与CK1相比，2 000μmol·L-1 SA引发将种子ABA含量降低了79%，同时将IAA和GA1含量增加了32.2%和2.66倍。在基因表达方面，对于2 000μmol·L-1 SA引发的种子，ABA合成基因OsNCED2和OsNCED3的表达量分别比CK1降低了94.26%和90.24%；而ABA分解基因OsABA8’ox2和OsABA8’ox3的表达量分别为CK1的5.9和3.9倍。与CK1相比，SA引发显著上调了GA合成基因OsCPS1、OsKAO和OsGA20ox1的表达量，并显著下调GA分解基因OsGA2ox2和OsGA2ox6的表达量。在几个候选的细胞壁松弛因子扩展蛋白基因中，除了OsEXPB11外，其余几个同源基因均在一定程度上被引发而上调表达。与CK1相比，2 000μmol·L-1 SA引发分别使OsEXPA2、OsEXPB4和OsEXPB6的表达量上调12.2、5.9和6.1倍。【结论】SA引发可显著缓解低温对于水稻种子萌发和幼苗生长的影响。可能是由于SA提高SOD、CAT等抗氧化酶活性，降低MDA的产生，增加可溶性糖和脯氨酸的含量，进而增强种子和幼苗对于低温的耐受能力。另一方面，SA引发通过降低种子内源ABA含量，增加GA1含量，增强总淀粉酶和β-淀粉酶活性，促进细胞壁松弛相关基因的表达，从而促进低温下的种子萌发和幼苗生长。

关键词：水稻低温胁迫种子引发水杨酸生理指标基因表达

不同间作方式对凉粉草品质及根际土壤特性的影响

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中国农业科学 2024年第14期57卷 2755-2770页

作者：苏海兰朱雁鸣陈宏牛雨晴郑梅霞朱育菁福建省农业科学院作物研究所/福建省种质资源中心

【目的】探析间作对凉粉草（Mesona chinesis）品质的影响及其作用机制，为凉粉草的高质量栽培技术开发提供理论依据。【方法】通过田间随机区组试验，设置大豆/凉粉草/玉米间作（S/M/C）和大豆/凉粉草间作（S/M）两种间作模式，并以单... 详细信息

【目的】探析间作对凉粉草（Mesona chinesis）品质的影响及其作用机制，为凉粉草的高质量栽培技术开发提供理论依据。【方法】通过田间随机区组试验，设置大豆/凉粉草/玉米间作（S/M/C）和大豆/凉粉草间作（S/M）两种间作模式，并以单独种植凉粉草（M）为对照，比较不同种植模式对凉粉草品质及其根际土壤特性的影响。【结果】相比于单独种植凉粉草，S/M/C间作模式和S/M间作有利于促进凉粉草叶片和茎中的钙（Ca，叶中增加11.36%—24.20%，茎中增加33.44%—38.16%）、镁（Mg，叶增加34.41%—52.00%、茎增加15.20%—91.99%）、铁（Fe，叶中增加15.21%—15.46%）、铜（Cu，茎增加17.19%—30.73%）等元素积累。S/M/C间作时，凉粉草茎部总黄酮含量增加44.42%。两种间作显著降低了凉粉草根际土壤全氮（TN）、碱解氮（AHN）、速效钾（AK）等养分含量，显著改善了凉粉草土壤pH(M模式4.82,S/M模式5.22,S/M/C模式5.51)，而pH是本研究中驱动细菌群落结构改变最重要的土壤因子。S/M/C处理显著提高凉粉草根际土壤的细菌多样性，两种间作均显著提高优势菌属芽孢杆菌（Bacillus）的相对丰度：由M模式下的3.24%分别增加至S/M模式下的5.28%和S/M/C模式下的8.09%。此外，S/M/C间作时，凉粉草根际土壤招募更多的蛭弧菌门（Bdellovibrionota）、Dependentiae、WS2等菌门及甲基孢囊菌属（Methylocystis）等菌属。【结论】大豆/凉粉草/玉米间作（S/M/C）可促进凉粉草营养元素和总黄酮等活性成分积累，有利于其品质提升。土壤pH的改善可能是S/M/C模式驱动土壤细菌多样性提高、群落结构变化的最主要因素。凉粉草根际土壤中特定细菌在S/M/C模式下的富集有利于凉粉草种植土壤的生物学特性的改善。因此，S/M/C等合理间作是实现凉粉草高质量种植的有效措施。

关键词：间作凉粉草品质土壤养分细菌多样性

氮磷钾配方施肥提高林下七叶一枝花产量和重楼皂苷含量

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植物营养与肥料学报 2024年第1期30卷 128-136页

作者：苏海兰郑梅霞陈宏朱雁鸣朱育菁福建省农业科学院作物研究所/福建省种质资源中心福建福州350003

【目的】研究氮、磷、钾不同组合用量对林下栽培七叶一枝花产量及重楼皂苷含量的影响,为七叶一枝花人工栽培合理施肥提供参考。【方法】采用“3414”试验设计,利用福建南平杉竹混交林下4年生七叶一枝花(Paris polyphylla Smith *** (Fra... 详细信息

【目的】研究氮、磷、钾不同组合用量对林下栽培七叶一枝花产量及重楼皂苷含量的影响,为七叶一枝花人工栽培合理施肥提供参考。【方法】采用“3414”试验设计,利用福建南平杉竹混交林下4年生七叶一枝花(Paris polyphylla Smith *** (Franch.) Hara)进行田间试验,将氮、磷、钾肥当地适宜水平定为“2”,分别为N 270 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5) 375 kg/hm^(2)、K_(2)O 300 kg/hm^(2),不足“1”和过量“3”水平分别为适宜水平的0.5、1.5倍。在七叶一枝花收获时期,测定其植株形态、根茎产量、4种重楼皂苷含量等指标,并计算生产效益。【结果】氮、磷、钾肥用量均显著影响七叶一枝花的植株形态、根茎产量和重楼皂苷含量,对七叶一枝花根茎产量的提升率分别为59.75%、27.54%、63.15%,以钾肥的贡献率最高,其次为氮肥,磷肥较低。N1水平下,增加磷、钾水平显著降低七叶一枝花的株高、茎粗和叶长,N3水平七叶一枝花的株高、叶长均达到最高,但茎粗低于N1和N2水平,表明适宜氮肥用量对七叶一枝花的生长至关重要。七叶一枝花的根茎产量和总重楼皂苷含量还受肥料交互效应的影响。当N、P_(2)O_(5)、K_(2)O用量分别为270、375、450 kg/hm^(2) (N_(2)P_(2)K_3)和270、375、300 kg/hm^(2)(N_(2)P_(2)K_(2))时,根茎产量达到最高,分别为2804、2648 kg/hm^(2)。N_(2)P_(2)K_3的总重楼皂苷含量也最大,达到1.62%,显著高于其他处理。施氮磷钾肥净增收效益在N_(2)P_(2)K_3处理下最高,N_(2)P_(2)K_(2)处理次之。【结论】适量的氮、磷肥配合较高的钾肥可显著提升七叶一枝花根茎产量和总重楼皂苷含量,提高七叶一枝花的经济效益。因此,在供试地区,推荐N、P_(2)O_(5)、K_(2)O用量分别为270、375、450 kg/hm^(2)。

关键词：七叶一枝花 “3414”设计植株形态根茎产量重楼皂苷经济效益氮磷钾组合

培育转基因水稻干扰褐飞虱糖运输蛋白基因6的研究

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杂交水稻 2024年第3期39卷 32-38页

作者：谢坤李娜娜丁汉凤白静丛韫喆李广贤姚方印杨永义山东省农业科学院农作物种质资源研究所山东济南250100 山东省农业科学院湿地农业与生态研究所山东济南250100

褐飞虱是危害水稻的重要害虫,对水稻的生产造成严重破坏。选取对褐飞虱生长发育有重要影响的糖运输蛋白基因6(Nlst6)为靶标基因,构建表达靶标基因的dsRNA的RNAi载体,通过农杆菌侵染转化培育转基因水稻,筛选获得表达靶标基因的dsRNA和si... 详细信息

褐飞虱是危害水稻的重要害虫,对水稻的生产造成严重破坏。选取对褐飞虱生长发育有重要影响的糖运输蛋白基因6(Nlst6)为靶标基因,构建表达靶标基因的dsRNA的RNAi载体,通过农杆菌侵染转化培育转基因水稻,筛选获得表达靶标基因的dsRNA和siRNA的转基因水稻材料。褐飞虱取食转基因水稻后,体内靶标基因的转录水平显著降低,雌虫生殖力及后代若虫体重均显著降低,但未有致死表型出现。综上,通过培育转基因水稻干扰褐飞虱的生长发育来防治褐飞虱成为可能,为后续转基因抗褐飞虱水稻的培育提供依据。

关键词：褐飞虱 RNAi 糖运输蛋白基因6 转基因水稻

基于纳米抗体-荧光素酶的黄曲霉毒素B1检测方法构建

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中国食品学报 2024年第4期24卷 349-360页

作者：陈文星王凤华谭晓亮晏石娟张军吴绍文甘肃农业大学资源与环境学院兰州730070 猪禽种业全国重点实验室广东省农作物种质资源保存和利用重点实验室广东省农业科学院农业生物基因研究中心广州510640

黄曲霉毒素B1(AFB1)是一种剧毒、致癌的食源性污染物,严重威胁食品安全和公共健康。为开发快速检测AFB1的生物发光酶联免疫分析(BLEIA)方法,系统测试了3种抗AFB1特异性纳米抗体(NB)与纳米荧光素酶(Nluc)融合蛋白(G8-Nluc、Nluc-NB26和Nl... 详细信息

黄曲霉毒素B1(AFB1)是一种剧毒、致癌的食源性污染物,严重威胁食品安全和公共健康。为开发快速检测AFB1的生物发光酶联免疫分析(BLEIA)方法,系统测试了3种抗AFB1特异性纳米抗体(NB)与纳米荧光素酶(Nluc)融合蛋白(G8-Nluc、Nluc-NB26和Nluc-NB28)的可溶性表达、纯化情况及酶催化活性。基于3种融合蛋白分别建立BLEIA检测体系,选择Nluc-NB26用于谷物样品的分析和验证。结果表明,Nluc-NB26的可溶性表达量最高,稳定性更好,Nluc-NB28的可溶性表达量次之,而G8-Nluc基本不可溶。不同表面活性剂对G8-Nluc的促溶解性研究表明,添加N-月桂酰肌氨酸钠可显著提高其溶解度,纯化得到的3种融合蛋白均具有良好的酶活性及抗原结合活性。基于融合蛋白的BLEIA检测结果显示,Nluc-NB28-BLEIA、G8-Nluc-BLEIA和Nluc-NB26-BLEIA体系检测AFB1的IC_(50)值分别为4.213,1.697,2.169 ng/mL,表明G8-Nluc-BLEIA体系的灵敏度最高,Nluc-NB26-BLEIA与前者接近,Nluc-NB28-BLEIA最低。综合考虑融合蛋白的可溶性表达量、稳定性及检测性能,对Nluc-NB26-BLEIA开展实际样品的分析和验证,结果表明:这一方法检测谷物中AFB1的平均回收率在91.1%~104.1%之间,与商业化酶联免疫吸附测定试剂盒结果相似,而检测的时间和试剂成本明显降低。研究结果为开发快速、高灵敏的AFB1检测技术提供参考。

关键词：黄曲霉毒素B1 纳米抗体纳米荧光素酶快速检测生物发光酶联免疫分析

‘丹霞2号’红茶加工过程中品质特征成分的动态变化研究

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园艺学报 2024年第1期51卷 145-161页

作者：徐旭华黄文洁陈旭峰陈园园吴绍文李红建晏石娟广东省农业科学院农业生物基因研究中心广东省农作物种质资源保存和利用重点实验室广州510640 广东省农业科学院茶叶研究所广东省茶树资源创新利用重点实验室广州510640

为了探究‘丹霞2号’红茶在鲜叶采摘、萎凋、揉捻、发酵和干燥等5个加工阶段次生代谢产物动态变化特征及其对茶品质形成的影响,利用液相色谱串联四极杆—静电场轨道阱—线性离子阱质谱系统(LC-Q-LIT-OT-MS)对不同阶段茶叶进行了代谢组... 详细信息

为了探究‘丹霞2号’红茶在鲜叶采摘、萎凋、揉捻、发酵和干燥等5个加工阶段次生代谢产物动态变化特征及其对茶品质形成的影响,利用液相色谱串联四极杆—静电场轨道阱—线性离子阱质谱系统(LC-Q-LIT-OT-MS)对不同阶段茶叶进行了代谢组学分析。在‘丹霞2号’茶叶中共鉴定到124种代谢物,包括22种儿茶素类、19种儿茶素聚合物类和32种黄酮及黄酮糖苷等。多维统计数据分析显示,在由鲜叶采摘到萎凋、萎凋到揉捻、揉捻到发酵、发酵到干燥的转变中分别涉及162、412、308、126种代谢物的显著变化。其中红茶滋味品质特征成分种类和含量在揉捻和发酵两个阶段变化最为显著。儿茶素类物质的含量随着加工过程整体呈现下降趋势;儿茶素聚合物在揉捻期含量显著升高,随后在发酵和干燥过程中逐渐降低。黄酮类及黄酮糖苷类物质的含量整体呈现增加趋势,在揉捻或发酵阶段升高最为明显。儿茶素类、儿茶素聚合物、黄酮及其糖苷类的含量与天冬氨酸、谷氨酰胺、苯丙氨酸及可溶性糖的含量呈现正相关。

关键词：红茶加工 LC-Q-LIT-OT-MS 代谢组学

玉米逆境胁迫响应基因ZmTPR2的克隆和抗旱性分析

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种子 2024年第7期43卷 17-26页

作者：刘明鑫冯艳萍史庆玲豆丹丹河南省种业发展中心郑州450002 河南省农业科学院农作物种质资源研究所郑州450002

四肽重复蛋白(Tetratricopeptide repeat proteins,TPR proteins)是一类属于螺旋重复蛋白超家族的蛋白成员,作为调节蛋白几乎参与了叶绿体合成和光合作用的所有步骤,并发挥重要作用,但是关于TPR蛋白是否参与植物响应非生物胁的报道较少... 详细信息

四肽重复蛋白(Tetratricopeptide repeat proteins,TPR proteins)是一类属于螺旋重复蛋白超家族的蛋白成员,作为调节蛋白几乎参与了叶绿体合成和光合作用的所有步骤,并发挥重要作用,但是关于TPR蛋白是否参与植物响应非生物胁的报道较少。本研究通过转录组数据,在玉米中挖掘到一个响应干旱和复水过程的差异显著基因,该基因编码一个TPR蛋白,命名为ZmTPR2。ZmTPR2基因位于玉米的第3号染色体,编码421个氨基酸,且具有3个保守的卷曲螺旋结构域TRP,进化过程中与高粱亲缘性较高。RT-PCR结果显示,ZmTPR2基因属于组成型表达基因,在根、茎、叶、雄穗、雌穗等营养器官和生殖器官均表达,而在幼叶片中表达量最高。通过设置干旱、高温、高盐以及缺氮胁迫等模拟实验,发现该基因在4种胁迫下表达量均显著上调,干旱24 h时差异倍数达到峰值,为15.23倍。正常和干旱胁迫处理,ZmTPR2基因在抗旱型自交系郑58中的表达量均显著高于旱敏感自交系B73,其表达量与抗旱性密切相关。遗传转化获得过表达ZmTPR2拟南芥植株,与Col相比,干旱胁迫下过表达ZmTPR2拟南芥植株长势好,叶片含水量和叶绿素含量较高,而丙二醛(MDA)含量较低,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性强,说明ZmTPR2在干旱胁迫下起正向调节作用。

关键词：玉米四肽重复蛋白非生物胁迫抗旱性

植物染色体重排在作物遗传改良中的应用研究进展

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广东农业科学 2024年第3期51卷 1-13页

作者：薛皦朱庆锋陈沛冯彦钊于洋广东省农业科学院农业生物基因研究中心/广东省农作物种质资源保存与利用重点实验室广东广州510640

染色体重排是一种可能导致DNA片段丢失、重复、易位和倒位的机制,从而改变基因组结构,为创造新的变异性状提供可能。植物染色体重排事件的准确鉴定有助于更深入地理解植物基因组的结构、功能及它们在植物演化和作物育种中的作用。该文... 详细信息

染色体重排是一种可能导致DNA片段丢失、重复、易位和倒位的机制,从而改变基因组结构,为创造新的变异性状提供可能。植物染色体重排事件的准确鉴定有助于更深入地理解植物基因组的结构、功能及它们在植物演化和作物育种中的作用。该文深入探讨了植物染色体重排的基本概念,介绍了植物染色体重排的自然发生和人工诱导的技术方法,阐述了植物染色体重排的细胞生物学、分子遗传学和高通量测序鉴定方法。同时,系统总结了植物染色体重排技术在作物遗传育种中的应用,结合具体实践,着重强调了染色体重排技术在提高农作物的遗传多样性、改良农作物的重要性状、增强农作物的环境适应性等方面极具优越性。然而,目前染色体重排的发生概率较低,技术上仍存在挑战,需要更多精准的工具和策略来实现染色体片段的精准定位和重排。通过全面了解染色体重排及其相关技术,研究人员和育种家可以更好地利用植物基因组,为全球粮食安全和环境可持续发展提供创新解决方案。相关研究不仅为深入认识植物基因组提供新途径,也为未来创新作物育种奠定坚实基础。通过挖掘植物基因组的多样性和可塑性,染色体重排技术有望为培育高产、优质、多抗的农作物新品种提供更多可能性,对解决全球日益严峻的粮食安全和气候适应性问题具有重要意义。

关键词：染色体重排作物育种基因编辑遗传多样性遗传改良

不同磷肥用量下红壤区早稻季产量与田面水磷素动态变化

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中国土壤与肥料 2024年第2期 51-57页

作者：宋惠洁吴艳胡丹丹胡志华柳开楼徐小林张九兰江西省红壤及种质资源研究所/国家红壤改良工程技术研究中心江西南昌331717 江西省抚州市农业科学研究所江西抚州344100

探明红壤区早稻季产量与田面水磷素动态变化,为红壤稻区的水肥管理提供数据支撑。于2022年开展不同磷肥用量的田间试验,设置P_(2)O_(5)用量分别为0、26.6、33.8、41.1、48.3、55.6、62.8、70.1 kg/hm^(2)(分别为P0、P26.6、P33.8、P41.1... 详细信息

探明红壤区早稻季产量与田面水磷素动态变化,为红壤稻区的水肥管理提供数据支撑。于2022年开展不同磷肥用量的田间试验,设置P_(2)O_(5)用量分别为0、26.6、33.8、41.1、48.3、55.6、62.8、70.1 kg/hm^(2)(分别为P0、P26.6、P33.8、P41.1、P48.3、P55.6、P62.8、P70.1处理),测定磷素吸收量与早稻产量,监测施肥后0、1、3、5、7 d田面水总磷浓度和含量的变化,并分析监测期内水稻产量、磷素吸收量及田面水总磷含量与磷肥用量的相关关系。结果表明:水稻磷素吸收量随磷肥用量的增加呈先升高后降低的趋势。以P55.6处理磷素吸收量最高,其次是P48.3、P62.8、P41.1、P33.8、P26.6和P70.1处理,但均未达到显著差异,P0处理最低,拟合计算发现,最佳磷肥用量为50.29 kg/hm^(2);早稻产量呈随磷肥用量先增加后降低的趋势,P0处理产量最低,其次是P26.6处理,二者均显著低于其他施磷处理,其他各处理间未达到显著差异,以P55.6处理产量最高,其次是P48.3处理,P41.1、P33.8处理较P48.3处理略有降低,拟合计算发现,51.88 kg/hm^(2)时产量最高;随着磷肥用量的增加,田面水总磷浓度和含量逐渐增加,各磷肥用量田面水总磷浓度、含量均在施肥后呈先升高后降低的趋势,施肥后1 d达到峰值,之后开始下降并在施肥后3 d趋于稳定;结合线性方程发现,施肥后0~7 d,田面水总磷含量与磷肥用量均存在显著的正相关关系(P<0.05),施肥后0、1、3、5、7 d磷肥用量每增加1 kg/hm^(2),田面水总磷含量分别增加0.046、0.033、0.011、0.011、0.020 kg/hm^(2)。因此,我国红壤稻田早稻季适宜磷肥(P_(2)O_(5))施用量为51.09 kg/hm^(2),施肥后3 d内是磷流失的高风险期,应减少排水。

关键词：不同磷肥用量早稻田面水磷素浓度变化田面水磷素含量变化产量

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