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小麦品质性状QTL元分析及候选基因挖掘

农业生物技术学报 2024年第1期32卷 11-25页

作者：李娜王鹏孔斌雪马靖福窦佳欣陈涛张沛沛刘媛杨德龙甘肃农业大学生命科学技术学院干旱生境作物学国家重点实验室

小麦(Triticum aestivum)品质性状是多基因控制的复杂数量性状，深入挖掘重要基因组区域和候选基因对小麦品质分子遗传改良具有重要意义。本研究从31个独立数量性状位点(quantitative traits locus, QTL)定位研究中，对293个控制小麦品... 详细信息

小麦(Triticum aestivum)品质性状是多基因控制的复杂数量性状，深入挖掘重要基因组区域和候选基因对小麦品质分子遗传改良具有重要意义。本研究从31个独立数量性状位点(quantitative traits locus, QTL)定位研究中，对293个控制小麦品质性状的初始QTL进行了图谱整合和QTL元分析，获得40个一致性QTL(meta quantitative trait loci, MQTL)位点，其中35个MQTL与籽粒硬度(grain hardness, GH)相关，23个MQTL与沉降值(sedimentation value, SV)相关，16个MQTL与淀粉含量(starch content, SC)相关。这些MQTL平均置信区间(confidence interval, CI)为3.87 cM，比初始QTL(14.80 cM)缩小3.82倍，特别是5个核心MQTL平均CI缩小至0.80 cM。通过同源比对和植物基因组数据库序列信息，在40个MQTL区间内共获得839个候选基因。借助转录组数据，筛选出113个在籽粒胚乳和糊粉层中高表达候选基因。本研究所获得的小麦品质性状重要基因组区域和候选基因将为小麦品质性状的分子遗传改良提供理论依据。

关键词：小麦品质性状元分析候选基因

盐生草AKR基因家族成员的鉴定及根系盐胁迫响应基因HgAKR42639的耐盐分析

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草业学报 2024年第7期33卷 68-83页

作者：张震欢姚立蓉汪军成司二静张宏杨轲马小乐孟亚雄王化俊李葆春甘肃农业大学省部共建干旱生境作物学国家重点实验室甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070

为探究盐生草AKR基因家族的生物学功能和根系盐胁迫响应基因HgAKR42639的耐盐性,基于盐生草全长转录组测序鉴定醛酮还原酶基因(AKRs),采用生物信息学方法分析盐生草AKRs编码的蛋白质序列特性,并在200 mmol·L^(-1)NaCl胁迫0、6、12、24... 详细信息

为探究盐生草AKR基因家族的生物学功能和根系盐胁迫响应基因HgAKR42639的耐盐性,基于盐生草全长转录组测序鉴定醛酮还原酶基因(AKRs),采用生物信息学方法分析盐生草AKRs编码的蛋白质序列特性,并在200 mmol·L^(-1)NaCl胁迫0、6、12、24和48 h处理下,测定盐生草幼苗根系和转HgAKR42639基因拟南芥的目的基因表达量、生理指标和钠钾离子含量。结果表明:从盐生草转录组中鉴定出23个HgAKRs,编码的氨基酸数量在165~664 aa,亚细胞定位预测主要在细胞质中,AKR蛋白保守结构域高度相似,具有3个motif,启动子顺式作用元件分析存在核心元件、增强元件和胁迫响应元件;qRT-PCR结果显示HgAKR42639基因相对表达量在盐生草根系和拟南芥中均先上升后下降,24 h两者的表达量达到峰值;随着盐胁迫时间的增长两者的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和脯氨酸含量呈上升趋势,丙二醛(MDA)和可溶性蛋白含量呈下降趋势,在24 h达到最低;Na^(+)和K^(+)含量测定结果显示,两者于24 h盐胁迫处理下Na^(+)含量下降,K^(+)/Na^(+)达到最大值。综上所述,本研究获得了盐生草AKR家族基因,为后续研究盐生草AKR基因响应盐胁迫的分子机制提供理论依据;以期为进一步验证HgAKR42639基因的耐盐性奠定基础。

关键词：盐生草 AKR基因家族生物信息学分析盐胁迫

盐生草根系基因HgAKR6C的克隆与初步功能分析

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草业学报 2024年第1期33卷 61-74页

作者：胡尚钦汪军成姚立蓉司二静马小乐杨轲张宏孟亚雄王化俊李葆春甘肃农业大学干旱生境作物学国家重点实验室甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070

醛酮还原酶(AKR)是构成Shaker型K+通道蛋白的保守核心结构域,在植物应对非生物胁迫时起到关键作用。本研究采用西北旱区典型盐生植物盐生草作为研究材料,基于课题组前期盐生草根系盐胁迫转录组学数据分析结果,筛选并克隆得到耐盐基因HgA... 详细信息

醛酮还原酶(AKR)是构成Shaker型K+通道蛋白的保守核心结构域,在植物应对非生物胁迫时起到关键作用。本研究采用西北旱区典型盐生植物盐生草作为研究材料,基于课题组前期盐生草根系盐胁迫转录组学数据分析结果,筛选并克隆得到耐盐基因HgAKR6C。HgAKR6C基因蛋白质编码区(CDS)全长951 bp,共编码氨基酸317个。系统发育进化树分析表明,HgAKR6C与拟南芥中AtAKR6C1基因亲缘关系最近。亚细胞定位表明该基因可能主要定位于细胞质和细胞核中。qRT-PCR结果表明HgAKR6C在盐处理24 h时表达量达到峰值。构建酵母异源表达载体转化缺陷型菌株发现,HgAKR6C基因可能参与Na+的外排和介导K+的吸收。综上所述,HgAKR6C具有调节盐生草耐盐性的功能,而盐生草根系耐盐基因HgAKR6C的调控机制还需进一步的研究验证。

关键词：盐生草 HgAKR6C 基因克隆耐盐调控机制

小麦泛素结合酶TaUBC16基因的克隆与功能分析

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作物学报 2024年第8期50卷 1971-1988页

作者：高维东胡城祯张龙张艳艳张沛沛杨德龙陈涛省部共建干旱生境作物学国家重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070

E2泛素结合酶在调控植物生长发育和胁迫信号转导过程中发挥着重要作用。本研究以小麦抗旱品种晋麦47的c DNA为模板克隆出E2泛素结合酶TaUBC16,该基因全长447 bp,编码148个氨基酸。顺式作用元件分析发现,TaUBC16启动子区含有与分生组织... 详细信息

E2泛素结合酶在调控植物生长发育和胁迫信号转导过程中发挥着重要作用。本研究以小麦抗旱品种晋麦47的c DNA为模板克隆出E2泛素结合酶TaUBC16,该基因全长447 bp,编码148个氨基酸。顺式作用元件分析发现,TaUBC16启动子区含有与分生组织发育、胁迫响应、植物激素应答相关的多种顺式作用元件。利用小麦RNA-Seq转录组数据结合q RT-PCR验证分析发现,TaUBC16在小麦不同组织器官和发育阶段普遍表达,其中在30 d籽粒中的表达量较高,且均能被PEG-6000、甘露醇和ABA显著诱导表达。烟草叶片和小麦原生质体亚细胞定位分析表明,TaUBC16蛋白分布于细胞质和细胞核。通过异源表达TaUBC16转基因拟南芥进行生长发育表型分析发现,转基因株系开花时间早于野生型,其籽粒相比于野生型更为饱满,千粒重显著高于野生型。基于启动子区–388 bp位点(T-A)的多态性,开发了TaUBC16基因的竞争性等位基因特异性PCR (kompetitive allele-specific PCR,KASP)标记,鉴定了TaUBC16的单倍型,发现TaUBC16-Hap Ⅰ的千粒重、粒长和粒宽显著高于TaUBC16-Hap Ⅱ,并在我国小麦育种进程中得到正向选择。本研究结果将为进一步揭示TaUBC16基因参与调控小麦生长发育和响应逆境胁迫分子机理提供理论依据。

关键词：小麦 TaUBC16 基因表达亚细胞定位转基因 KASP标记

施硅量和播种方式对胡麻养分积累及分配规律的影响

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中国油料作物学报 2024年

作者：王瑞珺吴兵高玉红郭丽琢卢培娜李玥薛文芳马幸康范鑫甘肃农业大学农学院甘肃省干旱生境作物学国家重点实验室甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃农业大学信息科学技术学院

为探索适合黄土高原陇中地区旱作胡麻的高产栽培措施，了解施用硅肥对常规条播和宽幅匀播技术下旱地胡麻养分的影响，采用裂区设计田间试验，以硅肥施用量0（Si0）、75（Si1）、150（Si2） kg·hm-2为主区，常规条播（R0）和宽幅匀播（R... 详细信息

为探索适合黄土高原陇中地区旱作胡麻的高产栽培措施，了解施用硅肥对常规条播和宽幅匀播技术下旱地胡麻养分的影响，采用裂区设计田间试验，以硅肥施用量0（Si0）、75（Si1）、150（Si2） kg·hm-2为主区，常规条播（R0）和宽幅匀播（R1）两种播种方式为副区，分析了施硅量对不同播种方式下胡麻全生育期地上部干物质、氮、磷、钾素积累及分配规律和籽粒产量的影响。结果表明，相较于常规条播，宽幅匀播条件下胡麻地上部干物质积累量平均增加8.41%，籽粒产量提高9.31%。与此同时，宽幅匀播促进了胡麻整个生育期氮、磷、钾素积累，增幅分别达到7.61%～22.24%、7.14%～44.06%、9.27%～25.80%，进而提升各养分在成熟期生殖器官中的分配。随着施硅量的增加，胡麻植株地上部干物质、养分积累量和产量均表现为Si1>Si2>Si0，其中Si1水平下胡麻植株干物质积累量较Si0处理显著增加9.29%～25.81%；氮磷钾积累量呈相似变化，施硅肥对各养分积累的促进作用表现为：钾>氮>磷；籽粒产量提高12.31%。干物质积累量对养分积累量贡献率为13.5%～36.0%，养分含量贡献率为63.6%～87.6%。Si1R1处理显著提高胡麻养分收获指数、硅肥偏生产力和产量。综上表明，施75 kg·hm-2硅肥结合宽幅匀播播种方式可显著促进胡麻干物质量及氮、磷、钾养分的吸收积累，提升氮磷素在生殖器官中的分配，进而提高产量。

关键词：胡麻硅肥宽幅匀播氮磷钾养分产量

抗褐化剂对白菜型油菜组培苗愈伤组织褐化率的影响

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中国油料作物学报 2024年

作者：周蓉王旺田武军艳马骊杨刚蒲媛媛刘丽君范婷婷孙万仓李治忠万军斌甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃农业大学农学院/干旱生境作物学国家重点实验室

在植物组织培养过程中，褐化是制约离体繁殖的主要因素之一。为比较不同抗褐化剂减轻白菜型油菜愈伤组织诱导过程中出现的褐化现象，提高愈伤组织分化的能力，为白菜型油菜遗传转化体系的建立及转基因育种奠定基础，以白菜型油菜无菌苗... 详细信息

在植物组织培养过程中，褐化是制约离体繁殖的主要因素之一。为比较不同抗褐化剂减轻白菜型油菜愈伤组织诱导过程中出现的褐化现象，提高愈伤组织分化的能力，为白菜型油菜遗传转化体系的建立及转基因育种奠定基础，以白菜型油菜无菌苗的子叶和下胚轴为外植体，硝酸银、谷胱甘肽以及活性炭为抗褐化剂，研究白菜型油菜愈伤组织褐变问题。结果表明，在培养基中加入抗褐化剂可显著减少褐变，提高愈伤组织的生长能力。子叶和下胚轴均在谷胱甘肽浓度为30 mg/L、活性炭浓度为25 mg/L时抗褐化效果最好；不同外植体，子叶愈伤组织褐化率高于下胚轴。相关性分析表明，子叶愈伤组织褐化率与丙二醛含量呈显著正相关，与超氧化物歧化酶活性呈显著负相关；下胚轴愈伤组织褐化率与可溶性蛋白含量呈显著正相关，与超氧化物歧化酶活性呈显著负相关。添加适宜剂量的抗褐化剂和适宜天数的培养时间，可以通过减轻细胞膜损伤程度和提高抗氧化酶活性来降低油菜的外植体褐化程度。

关键词：白菜型油菜褐化抗褐化剂抗氧化酶

党参属种质资源多样性及可药用种质创新研究进展

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中草药 2024年第3期55卷 978-988页

作者：王红燕陈垣郭凤霞梁伟董鹏斌程嘉丽甘肃农业大学农学院生命科学技术学院干旱生境作物学国家重点实验室甘肃兰州730070

桔梗科党参属Codonopsis植物全球约40种,《中国药典》2020年版仅收录党参、素花党参和川党参。党参属野生药用植物资源稀少,药材以栽培品为主。因党参需求量大,连作重茬较为普遍,种子种苗流通及全球气候变暖交融因素加速了党参种质资源... 详细信息

桔梗科党参属Codonopsis植物全球约40种,《中国药典》2020年版仅收录党参、素花党参和川党参。党参属野生药用植物资源稀少,药材以栽培品为主。因党参需求量大,连作重茬较为普遍,种子种苗流通及全球气候变暖交融因素加速了党参种质资源性状多元化,种性混杂退化使党参根部病害加重、产量和质量降低,严重制约党参大健康产业的可持续化发展。通过文献查阅,在资源调查和田间试验基础上,对党参属植物分布、多样性、种质提纯及创新现状进行系统概述,旨在引导党参资源利用和加快新品种选育进程。

关键词：党参种质资源鉴定种质创新品种选育

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盐生草HgS5基因的克隆与抗旱性鉴定

草业学报 2024年

作者：汪欣瑶彭亚萍姚立蓉汪军成司二静张宏杨轲马小乐孟亚雄王化俊李葆春甘肃农业大学省部共建干旱生境作物学国家重点实验室甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃农业大学农学院甘肃农业大学生命科学技术学院

为应对日益严峻的干旱环境问题，发掘植物体内的抗旱基因具有重要意义。基于前期盐生草转录组测序数据分析结果，盐胁迫后HgS5基因的表达量与差异倍数最高，故选其为研究对象，对目的基因编码的蛋白进行生物信息学分析并进行亚细胞定位... 详细信息

为应对日益严峻的干旱环境问题，发掘植物体内的抗旱基因具有重要意义。基于前期盐生草转录组测序数据分析结果，盐胁迫后HgS5基因的表达量与差异倍数最高，故选其为研究对象，对目的基因编码的蛋白进行生物信息学分析并进行亚细胞定位；通过qRT-PCR检测目的基因在拟南芥植株叶片和根系的相对表达量，并利用农杆菌完成拟南芥异源表达，以验证目的基因的抗旱能力。结果表明，HgS5基因中碱基对的数量为1738，编码370个氨基酸，编码蛋白为酸性亲水性蛋白且没有跨膜区；具有116个启动子顺式作用元件；HgS5基因和巨人柱、苋菜和甜菜相关同源基因拥有相同的A＿thal＿3526保守结构域；亚细胞定位显示HgS5基因主要在细胞膜上表达；荧光定量结果显示HgS5基因主要在拟南芥根系表达，处理第6天表达量与其他组别差异显著（P干旱环境，过表达拟南芥根系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性在干旱胁迫后期整体高于野生型。综上所述，基因HgS5在抗旱过程中起到了积极的调控作用。研究结果旨在为进一步探索HgS5基因应对干旱胁迫的分子响应机制提供理论依据。

关键词：盐生草基因家族生物信息学分析基因克隆抗旱性鉴定

大麦条纹病抗性鉴定及与SSR标记的关联分析

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植物遗传资源学报 2024年第8期25卷 1283-1296页

作者：杨文娟司二静潘娇郭铭孟亚雄汪军成姚立蓉张宏李葆春马小乐王化俊干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃农业大学农学院甘肃农业大学生命科学技术学院

大麦条纹病是对大麦产量及品质影响最为严重的病害之一，为探明我国不同来源的大麦种质对条纹病的抗性差异并挖掘与大麦抗条纹病相关联的候选标记，本研究利用97个SSR标记对137份大麦品种进行遗传多样性及群体结构分析，并结合抗性鉴定... 详细信息

大麦条纹病是对大麦产量及品质影响最为严重的病害之一，为探明我国不同来源的大麦种质对条纹病的抗性差异并挖掘与大麦抗条纹病相关联的候选标记，本研究利用97个SSR标记对137份大麦品种进行遗传多样性及群体结构分析，并结合抗性鉴定结果进行关联分析。结果表明，人工接种大麦条纹病菌后共鉴定出18份免疫、27份高抗、28份中抗、42份中感和22份高感大麦材料；在97对SSR引物中挑选出85对多态性较好的引物，85对SSR标记共检测到651个等位变异，平均每个标记为7.57个；SSR标记的基因多样性指数变幅为0.0401～0.8646，平均值为0.5799；多态性信息含量变幅为0.0393～0.8498，平均值为0.5155,137份大麦材料的遗传距离范围为0.1021～0.4807，平均值为0.2774；聚类分析及群体遗传结构分析均将137份大麦种质分为4大类群；根据一般线性模型（GLM,general linear model）共获得7个与大麦抗条纹病显著关联的标记（P<0.05），解释率在5.80%～17.89%之间，其中标记EBmatc0039的解释率最高；标记EBmac77和MGB357与大麦条纹病抗性呈极显著相关（P<0.01），二者在一般线性模型中解释率分别为6.07%和9.60%。本研究结果可为大麦抗条纹病育种提供参考。

关键词：大麦大麦条纹病抗性鉴定 SSR标记关联分析