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大豆萌发期耐盐性鉴定方法建立及耐盐大豆资源筛选

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作物学报 2024年第8期50卷 2122-2130页

作者：刘欣玥郭潇阳王欣茹辛大伟关荣霞邱丽娟东北农业大学农学院黑龙江哈尔滨150030 农作物基因资源与遗传改良国家重大科学工程/农业农村部北京大豆生物学重点实验室/作物基因资源与育种全国重点实验室/中国农业科学院作物科学研究所北京100081

土壤盐渍化会影响大豆萌发和生长,筛选萌发期耐盐大豆种质对于耐盐大豆品种选育及盐渍土利用意义重大。本研究以8份代表性大豆种质为材料,蛭石为培养基质,用150 mmol L^(-1)NaCl进行盐胁迫处理,以水处理作为对照,测量2 d和3 d的大豆发... 详细信息

土壤盐渍化会影响大豆萌发和生长,筛选萌发期耐盐大豆种质对于耐盐大豆品种选育及盐渍土利用意义重大。本研究以8份代表性大豆种质为材料,蛭石为培养基质,用150 mmol L^(-1)NaCl进行盐胁迫处理,以水处理作为对照,测量2 d和3 d的大豆发芽率和芽长,旨在建立大豆萌发期耐盐性鉴定指标和评价方法。与对照相比,盐胁迫下大豆发芽率和芽长均下降。盐处理2 d不同种质间相对发芽率、相对芽长无显著差异,盐处理3 d相对芽长差异显著,可用以进行不同大豆萌发期耐盐性评价。以150 mmol L^(-1)NaCl对48份大豆种质进行盐处理,3 d相对芽长作为评价指标,将萌发期耐盐性划分为5级,1级为高度耐盐型,2级为耐盐型,3级为中度盐敏感型,4级为盐敏感型,5级为高度盐敏感型。鉴定出萌发期高度耐盐种质5份,耐盐种质12份。同时对48份种质进行出苗期和苗期耐盐性鉴定,鉴定出3份从萌发期到苗期均耐盐的种质,分别为中黄685、黑农94和东生104。本研究建立了一套室内大豆萌发期耐盐性鉴定方法,为耐盐种质鉴定利用奠定了基础。

关键词：大豆种质资源萌发期耐盐性鉴定

大豆根茎过渡区弯曲突变体M_(rstz)的鉴定与基因定位

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作物学报 2024年第5期50卷 1091-1103页

作者：苗龙舒阔李娟黄茹王业杏 Soltani Muhammad YOUSOF 许竞好吴传磊李佳佳王晓波邱丽娟安徽农业大学农学院安徽合肥230036 中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物基因资源与遗传改良重大科学工程/农业农村部作物基因资源与种质创制重点实验室北京100081

植物根茎过渡区(root-stem transition zone,RSTZ)将根和茎相互连接,其发育形态决定了大豆的地上部株型和抗倒伏潜力。本研究通过EMS诱变获得一个RSTZ弯曲或旋转的大豆突变体M_(rstz),其形态特征能够稳定遗传,是探究大豆茎秆发育规律的... 详细信息

植物根茎过渡区(root-stem transition zone,RSTZ)将根和茎相互连接,其发育形态决定了大豆的地上部株型和抗倒伏潜力。本研究通过EMS诱变获得一个RSTZ弯曲或旋转的大豆突变体M_(rstz),其形态特征能够稳定遗传,是探究大豆茎秆发育规律的特异材料。将该突变体和栽培大豆中黄13杂交构建重组自交系群体,对群体中直立和弯曲型后代的RSTZ进行解剖结构比较,发现弯曲型株系比直立型株系的维管形成层较宽、次生木质部细胞层数较多、细胞形状不规则,表明维管组织分化可能是导致RSTZ形态发生差异的重要因素之一。进一步对化学组分测定发现,木质素和粗纤维含量越高越不易弯曲。选取RIL群体中弯曲型和直立型2种极端株系进行BSA-Seq,采用SNP-index和InDel-index关联分析方法鉴定到调控RSTZ形态的关联区域Chr19:43030943~45849854,该区间共含有319个基因。结合生物信息学分析、基因注释信息和表达丰度分析筛选到7个候选基因,分别为Glyma.19G170200、Glyma.19G201500、Glyma.19G187800、Glyma.19G178200、Glyma.19G197000、Glyma.19G179100、Glyma.19G196900。其中,Glyma.19G187800、Glyma.19G178200和Glyma.19G196900在大豆驯化中潜在影响RSTZ形态建成。本研究为解析大豆RSTZ组织形成及其遗传基础提供了材料基础,并为挖掘调控大豆茎秆发育基因提供新的见解。

关键词：大豆根茎过渡区突变体 BSA-seq 候选基因

稻油系统周年产量差及形成因素探究: 以湖北省武穴市为例

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作物学报 2024年第5期50卷 1287-1299页

作者：曹馨元杜明利王宇诚陈欣华陈佳欣凌霄霞黄见良彭少兵邓南燕作物遗传改良全国重点实验室/农业农村部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室/湖北洪山实验室/华中农业大学植物科学技术学院湖北武汉430070

明确农户水平稻油系统的产量差及进一步增产的限制因素对保障我国粮油安全具有重要作用。本研究以我国典型稻油系统生产区湖北省武穴市为研究对象,采用作物模型与田间调查相结合的方法评估了该地区稻油系统周年产量差,并使用单因素方差... 详细信息

明确农户水平稻油系统的产量差及进一步增产的限制因素对保障我国粮油安全具有重要作用。本研究以我国典型稻油系统生产区湖北省武穴市为研究对象,采用作物模型与田间调查相结合的方法评估了该地区稻油系统周年产量差,并使用单因素方差分析和条件推断树综合比较了农户在土壤条件和管理措施上的差异,以探究该地区限制稻油系统产量进一步增长的主要栽培因素及可行的增产途径,为因地制宜地缩小产量差提供新思路。结果表明:(1)武穴市水稻季和油菜季的潜在产量分别为11.79 t hm^(-2)和4.43 t hm^(-2),按照水稻和油菜籽粒的能量当量换算系统周年能量后,稻油系统的最高周年潜在能量为284 GJ hm^(-2)。水稻季和油菜季的平均实际产量分别为8.11 t hm^(-2)和1.82 t hm^(-2),系统平均实际周年能量为165 GJ hm^(-2)。该地区稻油系统的平均周年相对产量差(产量差与潜在产量的比值)为42%,其中油菜季(59%)比水稻季(31%)具有更大的产量提升空间。相较于湖北省和长江流域的平均水平,武穴市稻油系统周年潜在能量相近,而周年实际能量分别低13%和5%,导致该地区的产量差相对较大,其中分别有83%和61%的农户相对产量差大于湖北省和长江流域平均水平。(2)该地区周年产量较低的农户具有以下主要特征:土壤为沙壤土,耕层较浅;水稻季虫草害防治效果差,水稻季肥料做底肥一次施用且轻施氮、钾肥;油菜季重施肥料,且油菜机收损失较大。(3)武穴市89%的农户选择种植常规稻品种黄华占,其实际产量已达到该品种潜在产量的90%左右;种植油菜品种的种类较多且产量差异较大。综上,武穴市稻油系统仍具有较大的增产空间;缩小当地稻油系统产量差的技术措施包括:适当深耕提高土壤生产力;油菜季选择当地适宜的高产油菜品种;水稻季加强推广高产优质杂交稻品种,重点关注增加水稻用种量,提高直播密度和播种时的封闭除草,系统周年施肥管理上应降低油菜季而提高水稻季的肥料用量,水稻季仅施底肥的农户适当增施追肥等。

关键词：产量差田间调查稻油系统作物模型管理措施

TNC基因敲除对绵羊子宫内膜上皮细胞迁移的影响

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中国畜牧杂志 2024年第1期60卷 143-152页

作者：汪林丽朱亚宁艾越张效生韩红兵禽畜遗传改良北京市重点实验室中国农业大学动物科学技术学院北京100193 农业与农村部动物遗传育种与繁育重点实验室中国农业大学动物科学技术学院北京100193 天津市畜禽分子育种与生物技术重点实验室天津300381

本研究旨在探究TNC(Tenascin-C)基因敲除对绵羊子宫内膜上皮细胞(Endometrial Epithelial Cells,EECs)迁移功能的影响及其内在信号通路,为研究胚胎附植及改善子宫内膜容受性提供借鉴。在TNC外显子3和5设计和筛选高活性sgRNA,转染绵羊EEC... 详细信息

本研究旨在探究TNC(Tenascin-C)基因敲除对绵羊子宫内膜上皮细胞(Endometrial Epithelial Cells,EECs)迁移功能的影响及其内在信号通路,为研究胚胎附植及改善子宫内膜容受性提供借鉴。在TNC外显子3和5设计和筛选高活性sgRNA,转染绵羊EECs后,通过PCR和RT-PCR鉴定出TNC 6.1 kb片段缺失的绵羊EECs,即plate 1-G3和plate 2-B5。通过划痕实验检测plate 1-G3和plate 2-B5迁移功能变化,并通过RNA-seq和生物信息学分析筛选共差异表达基因(co-Differentially Expressed Genes,co-DEGs),进行GO分析、KEGG分析以及PPI分析。结果表明,TNC基因敲除促进了绵羊EECs的迁移,通过RNAseq和生物信息学分析筛选出2326个co-DEGs,包括1304个上调co-DEGs和1022个下调co-DEGs。GO分析显示,co-DEGs富集到细胞迁移、粘附、细胞-底物连接等。KEGG分析显示,co-DEGs富集在PI3KAkt信号通路、ECM-受体相互作用、Rap1信号通路、EGFR酪氨酸激酶抑制剂耐药性等。GO条目中225个迁移相关co-DEGs的KEGG分析也富集到类似信号通路。迁移相关DEGs的PPI分析显示,中心枢纽基因有PIK3R3、FN1、FGFR1、ITGB3、PDGFRA等。TNC基因敲除导致绵羊EECs的迁移功能增强并揭示了其相关通路和关键基因,为研究胚胎附植及改善子宫内膜容受性提供了新思路。

关键词： TNC 子宫内膜上皮细胞 RNA-seq 细胞迁移功能富集分析

低温胁迫下不同外源激素对玉米发芽及幼苗生理特性的影响

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甘肃农业大学学报 2024年第3期59卷 117-128页

作者：杨小雯庄泽龙周玉梅雷恭鑫万文华彭云玲甘肃农业大学农学院甘肃省干旱生境作物学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

【目的】探究外源油菜素内酯(BR)与脱落酸(ABA)对低温胁迫下玉米发芽及幼苗生长与生理特性的影响。【方法】在室内低温10℃条件下,以寒敏感材料沈137、耐寒材料LH82、PHG47和PHG29为试验材料,分别用5种不同质量浓度的外源BR与ABA浸种、... 详细信息

【目的】探究外源油菜素内酯(BR)与脱落酸(ABA)对低温胁迫下玉米发芽及幼苗生长与生理特性的影响。【方法】在室内低温10℃条件下,以寒敏感材料沈137、耐寒材料LH82、PHG47和PHG29为试验材料,分别用5种不同质量浓度的外源BR与ABA浸种、培养作为试验处理;25℃蒸馏水作正向对照(CK+)、10℃蒸馏水作负向对照(CK-)。筛选出BR与ABA的最佳缓解质量浓度,利用最佳缓解质量浓度对沈137、LH82、PHG47和PHG29 4个玉米品种种子的萌发、苗期性状和生理特性进行比较。【结果】低温胁迫下,玉米种子的发芽率、胚芽长、胚根长、胚芽鲜质量等显著降低;幼苗的丙二醛、脯氨酸及可溶性糖含量显著升高,抗氧化酶活性显著增强;适当外施BR与ABA处理能有效缓解低温胁迫对玉米生长的抑制程度,沈137玉米萌发期指标、苗期地上部与地下部生物量指标的增加,MDA含量的降低表明0.10 mg/L BR与5 mg/L ABA处理缓解效果最好。【结论】外施0.10 mg/L BR与5mg/L ABA可有效缓解低温胁迫对玉米生长造成的损害。但对4个玉米品种的缓解能力不同,缓解效果由强到弱顺序为:LH82>PHG47>PHG29>沈137。

关键词：玉米低温胁迫萌发期苗期外源油菜素内酯脱落酸

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水杨酸及5-氨基乙酰丙酸对盐胁迫下玉米幼苗的缓解效应

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甘肃农业大学学报 2024年第2期59卷 54-63,73页

作者：雷恭鑫白明兴万文华杨小雯庄泽龙彭云玲甘肃农业大学农学院甘肃省干旱生境作物学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

【目的】探究盐胁迫下不同浓度外源水杨酸(Salicylic acid,SA)、5-氨基乙酰丙酸(5-Aminolevulinic acid,5-ALA)及两者的复合处理对玉米幼苗的缓解效应。【方法】以盐敏感自交系PH4CV玉米为试验材料,在180mmol/L的盐胁迫条件下,加入不同... 详细信息

【目的】探究盐胁迫下不同浓度外源水杨酸(Salicylic acid,SA)、5-氨基乙酰丙酸(5-Aminolevulinic acid,5-ALA)及两者的复合处理对玉米幼苗的缓解效应。【方法】以盐敏感自交系PH4CV玉米为试验材料,在180mmol/L的盐胁迫条件下,加入不同浓度的SA、5-ALA处理液及其最佳浓度复合处理液,测定玉米幼苗的苗长、根长、地上鲜质量和地下鲜质量,叶片和根系的过氧化氢酶(Catalase,CAT)、超氧化为歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性。【结果】在盐胁迫下,当外源SA、5-ALA单独施用时,随着浓度的增加,玉米幼苗的苗长、根长、地上鲜质量、地下鲜质量和玉米幼苗叶片和根系的CAT、SOD、POD活性基本呈现先增加后下降的趋势,浓度过高会抑制玉米幼苗的生长发育;当最佳浓度SA、5-ALA复合施用时,玉米幼苗的各表型性状和生理特性都呈增加的趋势,且比两种激素单独施用的缓解效果好。多指标模糊隶属函数法综合评价表明:0.5mmol/L SA、50 mg/L 5-ALA单独施用和1/2(50 mg/L 5-ALA)+0.5 mmol/L SA复合施用时,缓解玉米幼苗盐胁迫的效果较好。【结论】单独添加适宜浓度的外源SA、5-ALA均能增强玉米幼苗的耐盐性,并且两者复合施用时,会有相互促进的作用,对盐胁迫的缓解效果更佳。

关键词：玉米水杨酸 5-氨基乙酰丙酸盐胁迫

外源NO和SA处理对玉米苗期盐胁迫的缓解效应

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甘肃农业大学学报 2024年第3期59卷 108-116,128页

作者：万文华白明兴雷恭鑫杨小雯姬祥卓庄泽龙张云芳彭云玲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省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070

【目的】探讨外源一氧化氮(NO)和水杨酸(SA)单独及复配施用对盐胁迫下玉米幼苗表型及抗氧化特性的调控效应。【方法】本研究以盐敏感自交系PH4CV为试验材料,在苗期以180 mmol/L NaCl溶液作为胁迫条件,设置两个对照蒸馏水(CK+)、盐胁迫(C... 详细信息

【目的】探讨外源一氧化氮(NO)和水杨酸(SA)单独及复配施用对盐胁迫下玉米幼苗表型及抗氧化特性的调控效应。【方法】本研究以盐敏感自交系PH4CV为试验材料,在苗期以180 mmol/L NaCl溶液作为胁迫条件,设置两个对照蒸馏水(CK+)、盐胁迫(CK-),盐胁迫下单独和复配根施不同浓度外源NO供体硝普纳(SNP)和SA,旨在探讨SNP和SA对玉米苗期盐胁迫的缓解效应。【结果】与盐处理相比,根施1/2×(0.05 mmol/L SNP+0.5 mmol/LSA)对PH4CV的各指标有显著提高作用(P<0.05),其苗长、根长、地上鲜质量、地下鲜质量、根数分别增加了64.83%、73.00%、73.81%、71.43%、58.63%,CAT、POD、SOD活性分别增加了69.60%、22.40%、32.90%。然而根施0.05 mmol/L SNP其苗长、根长、地上鲜质量、地下鲜质量、根数分别增加了61.62%、72.64%、67.65%、62.50%、58.63%,CAT、POD、SOD活性分别增加了32.14%、20.47%、5.69%,根施0.5 mmol/LSA其苗长、根长、地上鲜质量、地下鲜质量、根数分别增加了63.27%、68.68%、70.67%、68.97%、57.13%,CAT、POD、SOD活性分别增加了44.93%、3.76%、21.76%。【结论】单独和复配施用最佳浓度的外源SNP和SA均可缓解PH4CV受到的盐胁迫,且以复配处理效果更好,说明复配根施SA和SNP在提高玉米幼苗抗盐能力方面具有协同增效作用。

关键词：玉米一氧化氮水杨酸盐胁迫协同增效

利用CRISPR/Cas9技术编辑GmBADH1基因改变大豆耐盐性

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作物学报 2024年第1期50卷 100-109页

作者：石宇欣刘欣玥孙建强李晓菲郭潇阳周雅邱丽娟东北农业大学农学院黑龙江哈尔滨150030 农作物基因资源与遗传改良国家重大科学工程/农业农村部种质资源利用重点实验室/中国农业科学院作物科学研究所北京100081

耐盐基因功能鉴定对于大豆品种改良以及盐碱地的开发利用至关重要。盐害胁迫下作物通过合成和积累甜菜碱作为渗透保护剂,减小盐害对作物产量的影响。BADH基因已在多种植物中被证实调节植物对逆境胁迫的响应,但在大豆中的调控机制尚不清... 详细信息

耐盐基因功能鉴定对于大豆品种改良以及盐碱地的开发利用至关重要。盐害胁迫下作物通过合成和积累甜菜碱作为渗透保护剂,减小盐害对作物产量的影响。BADH基因已在多种植物中被证实调节植物对逆境胁迫的响应,但在大豆中的调控机制尚不清晰。本研究克隆了GmBADH1基因,qRT-PCR显示该基因在根、茎、叶中均有表达,尤其在根中的表达丰度最高。通过农杆菌介导的大豆遗传转化技术将CRISPR/Cas9系统构建的表达载体转入到大豆品种JACK中,产生了3种可以调控大豆耐盐性状的靶向突变,均发生在编码区,分别为缺失19 bp、插入1 bp、插入9bp替换2 bp。前两者,过早出现的终止密码子,使其均产生截断的BADH1蛋白,后者发生移码突变。在出苗期和苗期分别对突变纯合植株进行盐处理,结果表明,出苗期耐盐性与野生型相比显著下降,苗期与野生型相比无明显差异。这说明GmBADH1基因可能主要调控出苗期的耐盐性状。本研究为深入挖掘大豆耐盐基因和培育大豆耐盐品种提供了依据。

关键词：大豆 GmBADH1 CRISPR/Cas9 耐盐性

马铃薯冠层温度基因型与环境互作及与气孔密度和产量关系的研究

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西北农业学报 2024年

作者：祝洪沙金彦君李成东王金禹刘娟程李香撒刚余斌甘肃农业大学水利水电工程学院省部共建干旱生境作物学国家重点实验室(甘肃农业大学)/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

为探明马铃薯叶片气孔密度与冠层温度间的关系,及在不同环境下冠层温度作为马铃薯耐旱性鉴定指标的适用性,连续2 a在雨养环境下的半干旱区、半湿润区和灌溉条件下的半干旱区3个试验点对47份具有不同耐旱性马铃薯种质材料的冠层温度、叶... 详细信息

为探明马铃薯叶片气孔密度与冠层温度间的关系,及在不同环境下冠层温度作为马铃薯耐旱性鉴定指标的适用性,连续2 a在雨养环境下的半干旱区、半湿润区和灌溉条件下的半干旱区3个试验点对47份具有不同耐旱性马铃薯种质材料的冠层温度、叶片气孔密度和产量进行观察测定,分析了马铃薯冠层温度基因型与环境互作效应以及冠层温度与叶片气孔密度和产量间的关系,并进一步探究了利用冠层温度在不同环境下进行马铃薯耐旱性鉴定的适用性。结果表明:基因型与环境互作效应是决定马铃薯冠层温度的首要因素;马铃薯冠层温度与叶片远轴面气孔密度显著正相关(r=0.30～0.35,P≤0.01);在无灌溉条件下的半干旱区和半湿润区马铃薯冠层温度与产量显著负相关(r=-0.46～-0.39,P≤0.01),在灌溉条件下的半干旱环境中马铃薯冠层温度与产量无显著相关性;冠层温度可作为鉴定指标在雨养环境中进行马铃薯耐旱基因型筛选。

关键词：马铃薯冠层温度气候环境气孔密度产量