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减量灌水及有机无机配施对糯玉米氮素气态损失及产量的影响

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甘肃农业大学学报 2024年

作者：李波赵财王岩白春生甘肃农业大学农学院/省部共建干旱生境作物学国家重点实验室

【目的】针对化学氮肥施用过量所导致的氮素损失、玉米持续增产稳产困难等问题，研究了减量灌水结合等氮量条件下有机肥替代化肥对糯玉米农田NH3和N2O排放的影响，以期为绿洲灌区科学合理灌水和有机肥施用提供理论依据。【方法】基于202... 详细信息

【目的】针对化学氮肥施用过量所导致的氮素损失、玉米持续增产稳产困难等问题，研究了减量灌水结合等氮量条件下有机肥替代化肥对糯玉米农田NH3和N2O排放的影响，以期为绿洲灌区科学合理灌水和有机肥施用提供理论依据。【方法】基于2021年在甘肃农业大学武威绿洲农业综合实验站设置的不同灌水水平与有机无机等氮配施定位试验，试验采用二因素裂区设计，主区设置两种灌水水平：3240 m3/hm2(传统灌水，I2)、2600 m3/hm2(减量20%灌水，I1)；副区设置五种施氮制度：单施化学氮肥(F1)、有机肥替代25%(F2)、50%(F3)、75%(F4)和单施有机肥(F5)，共10个处理。测定了玉米籽粒产量和玉米生育期内的NH3和N2O通量。【结果】结果表明：减量灌水和施氮制度均显著影响土壤NH3和N2O排放(P作物产量最高。

关键词：有机肥氨挥发 N O 产量

高温胁迫下外源油菜素内酯对娃娃菜幼苗的缓解效应

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甘肃农业大学学报 2024年

作者：杨姣姣王光正何咏梅王雪花陈文绪马济中张春燕马睿媛胡琳莉郁继华省部共建干旱生境作物学国家重点实验室甘肃农业大学园艺学院

【目的】为探明喷施外源油菜素内酯(BR)对高温胁迫下娃娃菜幼苗的缓解机理，并筛选其最佳浓度。【方法】以“娃娃菜”为试材，设置常温(CK)、高温(HT)、高温外加喷施四种不同浓度的BR(0.05、0.1、0.5、1.0 mg·L-1)，分别记为T1、T2、T3... 详细信息

【目的】为探明喷施外源油菜素内酯(BR)对高温胁迫下娃娃菜幼苗的缓解机理，并筛选其最佳浓度。【方法】以“娃娃菜”为试材，设置常温(CK)、高温(HT)、高温外加喷施四种不同浓度的BR(0.05、0.1、0.5、1.0 mg·L-1)，分别记为T1、T2、T3、T4。观察娃娃菜的表型及测定各项生理指标。【结果】外源喷施BR后可显著提高高温胁迫下娃娃菜幼苗的干鲜质量，减少叶绿素含量、光合速率等的下降幅度，提高光化学效率，增强抗氧化酶活性，提高可溶性糖、可溶性蛋白等渗透调节物质的含量，降低MDA 含量和相对电导率。以T3处理效果最为显著。T3处理下SOD、POD、CAT、APX分别比HT提高98.04%、167.10%、201.23%和122.14%；Pn、Tr、Gs分别提高44.07%、33.18%和49.61%，Ci浓度降低20.46%；可溶性糖、可溶性蛋白含量分别增加74.28%和75.01%。丙二醛含量、相对电导率分别降低31.33%、29. 87%。【结论】喷施0.5 mg· L-1BR溶液能够提高娃娃菜幼苗的光合特性，增强植株渗透调节能力和抗氧化酶系统的防御能力，减少活性氧的积累，从而起到缓解高温胁迫的作用。

关键词：娃娃菜高温油菜素内酯光合作用抗氧化

马铃薯PYL5基因对非生物胁迫的响应分析及其启动子的活性鉴定

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江西农业大学学报 2024年第2期46卷 302-313页

作者：张春利解潇飞张莹张锋孙超毕真真刘玉汇刘震姚攀锋白江平甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 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兰州730070

【目的】脱落酸(ABA)作为一种“应激激素”在植物生长发育和响应干旱、盐等非生物胁迫过程中发挥重要作用,PYR/PYL/RCARs(以下简称“PYL”)作为ABA受体在多种植物中也被广泛研究。基于对马铃薯StPYL5基因生物信息学及表达模式分析,并通... 详细信息

【目的】脱落酸(ABA)作为一种“应激激素”在植物生长发育和响应干旱、盐等非生物胁迫过程中发挥重要作用,PYR/PYL/RCARs(以下简称“PYL”)作为ABA受体在多种植物中也被广泛研究。基于对马铃薯StPYL5基因生物信息学及表达模式分析,并通过对其启动子活性鉴定,为进一步揭示马铃薯StPYL5功能及抗逆育种提供依据。【方法】根据转录组数据克隆得到StPYL5基因,通过DNAMAN、MEGA等软件分析了StPYL5的分子特征;通过qPCR检测了StPYL5基因的组织特异性及其对非生物胁迫的响应;利用PlantCARE网站对StPYL5基因启动子进行了分析,并通过瞬时转化烟草对其活性进行了鉴定。【结果】StPYL5基因全长534 bp,共编码177个氨基酸,蛋白质分子量20.19 ku,理论等电点(pI)为5.97。系统进化分析显示,StPYL5与SpPYL9-like亲缘关系较近。组织特异性分析结果显示,青薯9号(QS9)中StPYL5在根和叶中表达量较高,其次分别是茎和花,在块茎中表达量较低。不同胁迫下StPYL5表达量分析表明,青薯9号(QS9)中StPYL5在干旱、低温、盐和ABA胁迫下的表达量先升高后降低,且StPYL5的表达受Me JA和SA的诱导。此外,笔者成功克隆得到2 000 bp的StPYL5基因启动子。在烟草中的瞬时转化后的组织化学染色结果表明,StPYL5基因启动子具有成功启动下游GUS报告基因表达的启动子活性。【结论】全面分析了StPYL5基因的分子特征及其在多种非生物胁迫下的表达谱,并成功克隆到具有活性的pStPYL5启动子,该结果为深入研究StPYL5基因的功能以及马铃薯抗逆育种提供依据。

关键词：马铃薯 ABA信号通路 StPYL5 基因克隆非生物胁迫表达分析

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外源褪黑素对低温下番茄花器官生理发育的影响

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甘肃农业大学学报 2024年

作者：赵文欣王光正安旺旺毛瑞云岳响红唐中祺甘肃农业大学园艺学院省部共建干旱生境作物学国家重点实验室

【目的】本文旨在研究低温诱导番茄花器官发育畸形的成因及外源褪黑素(MT)对低温诱导番茄花器官异常发育的缓解作用，以期为设施蔬菜生产提供理论依据。【方法】本研究选用“CR”番茄品种为试材，通过设置常温、低温、低温+MT处理，测... 详细信息

【目的】本文旨在研究低温诱导番茄花器官发育畸形的成因及外源褪黑素(MT)对低温诱导番茄花器官异常发育的缓解作用，以期为设施蔬菜生产提供理论依据。【方法】本研究选用“CR”番茄品种为试材，通过设置常温、低温、低温+MT处理，测定可溶性糖、赤霉素(GA3)、细胞分裂素(TZR)、生长素(IAA)含量及其比值、WUSCHEL-CLAVATA(WUS-CLV)反馈调节环及MADS-box相关基因表达量等指标。【结果】研究结果表明，低温下番茄茎尖可溶性糖含量相比常温对照显著增加，恢复常温培养后又急剧下降，而喷施外源MT能有效防止低温恢复后番茄茎尖分生组织的可溶性糖的急剧消耗。与低温时段相比，温度恢复阶段的GA3/TZR、GA3/IAA均显著上升。低温下SlWUS的表达量较CK下降了30.2%，恢复常温后SlWUS表达量却急剧上升，而低温+MT处理的SlWUS表达量在低温处理后的恢复阶段稳步上升，减少了因剧烈波动而引起的花器官发育不良，阻止了温度恢复后SlWUS的被动过度诱导。同时喷施MT还调节MADS-box基因家族部分成员的表达，抑制SlMADS-MC与SlAP3表达防止花萼发育异常，同时通过促进SlTAGL1、SlTAG1表达保证分生组织分化的正常终止。【结论】低温恢复的早期是诱导番茄畸形花、果形成的主要阶段，而低温时期的营养物质积累和内源激素水平的变动是恢复期分化基因紊乱的成因。喷施MT能有效的缓解恢复期茎尖分生组织中糖类的过度消耗和激素比例失调，调控WUS-CLV反馈抑制环，保护番茄茎尖花芽遭受低温导致的分化和发育不良。这一研究为设施蔬菜生产提供了理论依据，有助于提高低温环境下番茄的产量和品质。

关键词：番茄褪黑素低温胁迫花器官内源激素

硅对盐胁迫下西葫芦幼苗水分代谢及光合特性的影响

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西北植物学报 2024年第5期44卷 681-690页

作者：王国帅赵嘉诺魏昊泰王鹏罗石磊张国斌甘肃农业大学园艺学院兰州730070 省部共建干旱生境作物学国家重点实验室兰州730070

【目的】探究外源硅对盐胁迫下西葫芦幼苗水分代谢及光合作用的保护机制,可为西葫芦抗盐栽培提供理论参考。【方法】以西葫芦品种‘寒绿7042’为试材,通过水培试验,共设置对照、硅处理(0.3 mmol/L Na_(2)SiO_(3)·9H_(2)O)、盐胁迫(150 ... 详细信息

【目的】探究外源硅对盐胁迫下西葫芦幼苗水分代谢及光合作用的保护机制,可为西葫芦抗盐栽培提供理论参考。【方法】以西葫芦品种‘寒绿7042’为试材,通过水培试验,共设置对照、硅处理(0.3 mmol/L Na_(2)SiO_(3)·9H_(2)O)、盐胁迫(150 mmol/L NaCl)、盐胁迫+硅等4个处理,处理10 d后测定幼苗的根系形态和活力,叶片含水量、水势、光合气体交换参数、叶绿素含量、叶绿素荧光参数及根系质膜水通道蛋白基因的表达等指标。【结果】盐胁迫显著抑制了西葫芦幼苗根系的生长,降低了根系活力、叶片含水量、叶片水势和蒸腾作用,还破坏了植株的光合系统,导致净光合速率、气孔导度、叶绿素含量和PSⅡ光化学效率显著降低。外源硅显著改善了盐胁迫下西葫芦幼苗的根系形态,提高了根系活力,并通过促进根系质膜水通道蛋白基因PIP1;2、PIP1;3、PIP1;5、PIP1;7、PIP2;1、PIP2;4、PIP2;6、PIP2;8、PIP2;9和PIP2;12的表达改善植株体内的水分状况,提高叶片含水量和水势,增强蒸腾作用;外源硅还通过提高叶片气孔导度、叶绿素含量、净光合速率、PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ实际光化学效率、光化学淬灭系数,降低胞间CO_(2)浓度和非光化学淬灭系数来增强盐胁迫下幼苗的光合作用。【结论】盐胁迫下添加0.3 mmol/L的硅可以有效改善西葫芦幼苗的水分代谢和光合作用状况,从而提高西葫芦幼苗抗盐胁迫能力。

关键词：西葫芦硅盐胁迫水分代谢光合特性

马铃薯ARM基因家族的全基因组鉴定及表达分析

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作物学报 2024年第6期50卷 1451-1466页

作者：刘震陈丽敏李志涛朱金勇王玮璐齐喆颖姚攀锋毕真真孙超白江平刘玉汇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兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃省教育厅甘肃兰州730030

ARM蛋白重复序列(Armadillo repeats)广泛存在于高等植物中,它们参与多种细胞过程,如信号转导、核转运以及对多种生物/非生物胁迫的响应。本研究在马铃薯(Solanum tuberosum L.)全基因组水平下鉴定出了54个马铃薯ARM基因家族成员(StARM... 详细信息

ARM蛋白重复序列(Armadillo repeats)广泛存在于高等植物中,它们参与多种细胞过程,如信号转导、核转运以及对多种生物/非生物胁迫的响应。本研究在马铃薯(Solanum tuberosum L.)全基因组水平下鉴定出了54个马铃薯ARM基因家族成员(StARMs),它们不均匀的分布在12条染色体上。根据其蛋白结构和系统发育特征,将54个StARMs分为3个亚家族。片段重复事件在马铃薯ARM基因家族的扩展中起主要作用。共线性分析发现,StARMs与番茄(Solanum lycopersicum)、拟南芥(Arabidopsis)、甘蓝(Brassica oleracea)、水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)分别有51对、17对、25对、6对和10对直系同源基因,这些基因均在纯化选择下进化。RNA-seq数据分析发现,4个StARM基因在匍匐茎中特异表达,2个StARM基因在根和心皮中特异表达,1个StARM基因在块茎中特异表,还有一些StARM基因参与了马铃薯对生物/非生物胁迫的响应。此外,本研究对3个不同颜色马铃薯块茎组织(薯皮和薯肉)进行了RNA-seq测序,分析了54个StARMs在不同颜色马铃薯块茎组织中的表达模式,并利用qPCR分析了StARMs在3个不同颜色块茎杂交子代薯肉中的相对表达量,筛选出了4个可能参与马铃薯块茎花色素苷生物合成的候选基因。本研究为进一步了解StARM基因家族的特征,深入分析StARM基因在马铃薯抵御生物/非生物胁迫和调控块茎花色素苷生物合成中的功能提供了理论依据。

关键词：马铃薯 ARM基因家族生物/非生物胁迫花色素苷生物合成表达分析

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

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冬播甘蓝型油菜生育期进程及生理生化特性

西南农业学报 2024年第7期37卷 1459-1470页

作者：王小霞刘自刚田海燕魏家萍崔俊美武泽峰董小云郑国强王莹巩永杰杨馥睿翟利佳甘肃农业大学农学院/省部共建干旱生境作物学国家重点实验室兰州730070

[目的]解决强冬性冬油菜/春油菜间杂交种生产花期不遇问题,为我国强冬性冬油菜和春油菜间杂种优势的利用提供依据。[方法]以强冬性甘蓝型冬油菜(NTS211、NTS304)和春油菜(C05、C19)为试验材料,10/11(月/日,下同)秋播甘蓝型强冬性冬油菜... 详细信息

[目的]解决强冬性冬油菜/春油菜间杂交种生产花期不遇问题,为我国强冬性冬油菜和春油菜间杂种优势的利用提供依据。[方法]以强冬性甘蓝型冬油菜(NTS211、NTS304)和春油菜(C05、C19)为试验材料,10/11(月/日,下同)秋播甘蓝型强冬性冬油菜和春油菜;12/10、12/30、1/19、2/8、2/28冬播强冬性冬油菜和春油菜,记录生育期、出苗率和结实性能,并分析各生育期叶片生理生化特性。[结果]10/11秋播甘蓝型油菜越冬前出苗,强冬性冬油菜可以安全越冬,春性油菜越冬率为0;甘蓝型油菜在12/10后播种种子在越冬期不萌发,翌年早春3/21-4/6温度回暖后,种子陆续出苗,出苗率21.0%~72.3%。冬播冬油菜花期在6/21-7/5到7/3-7/20;冬播(12/10-翌年2/8)春油菜的花期在5/10-5/12到5/25-5/30;秋播冬油菜花期在5/5-5/6到5/30;秋播冬油菜和冬播(12/10-翌年2/8)春油菜花期相遇,1/19冬播春油菜和秋播冬油菜花期叠合时间最长(18 d)。随着冬播时间推迟,冬播冬油菜花期进程延迟,生育期延长,冬播春油菜花期进程提早,生育期缩短;冬播冬油菜的结实性能呈下降趋势,冬播春油菜的千粒重呈上升趋势;冬播冬油菜和春油菜在苗期赤霉素含量呈上升趋势,在蕾薹期呈下降趋势,花期和角层期呈先上升后下降趋势;冬播冬油菜苗期的生长素含量显著高于春油菜;蕾薹期的过氧化物酶活性显著高于其余各生育期;冬油菜和春油菜的丙二醛含量在苗期最低,可溶性蛋白含量在花期最高。[结论]强冬性冬油菜秋播及春油菜冬播调解花期相遇可行,1/19冬播春油菜和秋播冬油菜花期叠合时间最长(18 d),冬播通过影响甘蓝型油菜叶片的抗氧化酶、丙二醛、渗透调节物质与内源激素,最终影响生长发育和结实性能。

关键词：冬播甘蓝型油菜生育期花期调节生理特性

白菜型冬油菜BrADS2基因的克隆、表达分析与亚细胞定位

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西南农业学报 2024年

作者：杨馥睿翟利佳刘自刚武泽峰崔俊美魏家萍王小霞巩永杰王莹方彦甘肃农业大学农学院/甘肃农业大学干旱生境作物学国家重点实验室

【目的】: 探究白菜型冬油菜(Brassica rapa L．)脂肪酸去饱和酶ADS2(△9 fatty acid desaturase) 基因与抗寒性的关系。【方法】基于前期转录组结果，采用一步定向克隆法得到BrADS2基因；构建GFP融合表达载体，通过注射法在烟草下表皮... 详细信息

【目的】: 探究白菜型冬油菜(Brassica rapa L．)脂肪酸去饱和酶ADS2(△9 fatty acid desaturase) 基因与抗寒性的关系。【方法】基于前期转录组结果，采用一步定向克隆法得到BrADS2基因；构建GFP融合表达载体，通过注射法在烟草下表皮细胞进行瞬时转化，同时采用农杆菌侵染法侵染‘中双11号’；利用qRT-PCR技术，检测抗寒性不同的白菜型冬油菜品种叶片中ADS2基因的表达模式，并对低温下冬油菜的形态变化和抗氧化酶活性、电导率含量进行分析。【结果】白菜型冬油菜BrADS2基因可编码307个氨基酸，该基因编码的蛋白具有亲水性特性；qRT-PCR结果显示，BrADS2基因的表达量呈先升后降的单峰型变化，且在-4 ℃时表达量达到峰值；亚细胞定位结果显示BrADS2蛋白在细胞质和细胞膜上表达；低温处理下3个品种叶片的相对电导率、抗氧化物酶活性均显著上升，强抗寒品种抗氧化酶活性高于弱抗寒品种，电导率却相反；农杆菌介导侵染‘中双11号’下胚轴后获得15株转基因阳性苗，且转基因油菜阳性植株叶中的BrADS2基因表达量均显著高于野生型。【结论】推测BrADS2基因在白菜型冬油菜膜脂不饱和调节中起重要作用，揭示了ADS2基因与冬油菜抗低温胁迫的关系。

关键词：白菜型油菜 ADS2 表达特性亚细胞定位