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海岛棉耐盐相关基因GbPLA1-32的克隆及生物信息学分析

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分子植物育种 2024年第5期22卷 1421-1429页

作者：张红张悦新徐楠芮存范亚朋王晶韩明格王琴琴孙亮庆陈修贵陆许可王俊娟王德龙王帅郭丽雪赵兰杰陈超陈全家叶武威新疆农业大学农学院教育部棉花工程研究中心乌鲁木齐830052 中国农业科学院棉花研究所棉花生物学国家重点实验室郑州大学研究基地农业部棉花遗传改良重点开放实验室安阳455000

为了解海岛棉GbPLA1-32基因结构特征及功能,本研究以海岛棉‘海7124’为实验材料,利用前期耐盐转录组测序结果筛选得到差异表达基因并进行克隆。通过生物信息学分析,获得‘海7124’GbPLA1-32基因全长CDS,分析该基因编码蛋白的理化性质... 详细信息

为了解海岛棉GbPLA1-32基因结构特征及功能,本研究以海岛棉‘海7124’为实验材料,利用前期耐盐转录组测序结果筛选得到差异表达基因并进行克隆。通过生物信息学分析,获得‘海7124’GbPLA1-32基因全长CDS,分析该基因编码蛋白的理化性质、鉴定其亲水性与疏水性,对磷酸化和糖基化位点、信号肽和跨膜区以及蛋白质结构进行预测,确定亚细胞定位并构建系统进化树。结果表明,该基因编码区全长1530 bp,编码509个氨基酸,编码蛋白在磷脂酶A1家族,属α/β-水解酶超家族。它属于亲水性蛋白,不存在明显信号肽且不具有跨膜结构,亚细胞定位于叶绿体中。同时,α-螺旋、延伸链、β-转角和无规则卷曲这4个元件构成了Gb PLA1-32蛋白的二级结构。进化树分析表明海岛棉与陆地棉亲缘关系最为接近,根据其编码蛋白将该基因命名为GbPLA1-32。RT-qPCR分析结果表明,GbPLA1-32基因能够对PEG和盐两种胁迫做出响应。本研究结果可为进一步阐明GbPLA1-32在海岛棉中的生物学功能提供参考。

关键词：海岛棉磷脂酶A1 基因克隆表达分析生物信息学分析

基于近红外光谱技术建立棉籽蛋白质含量快速无损测定方法

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中国粮油学报 2024年第3期39卷 166-172页

作者：杨硕黄义文周大云黄龙雨吴玉珍付守阳徐青彭军匡猛中国农业科学院棉花研究所、棉花生物育种与综合利用全国重点实验室安阳455000 郑州大学农学院郑州450000 三亚中国农业科学院国家南繁研究院三亚572024

建立不同棉籽形态快速无损棉籽蛋白质含量检测的方法,对于合理有效地利用棉籽资源和开展棉籽营养品质遗传改良等研究具有关键作用。研究通过凯氏定氮法对187份棉花品种进行棉籽蛋白质含量化学值测定,利用近红外光谱分析仪分别采集3种不... 详细信息

建立不同棉籽形态快速无损棉籽蛋白质含量检测的方法,对于合理有效地利用棉籽资源和开展棉籽营养品质遗传改良等研究具有关键作用。研究通过凯氏定氮法对187份棉花品种进行棉籽蛋白质含量化学值测定,利用近红外光谱分析仪分别采集3种不同棉籽形态毛籽、光籽和种仁的光谱特征信息,对原始光谱进行不同数学处理和散射处理,结合改良偏最小二乘法建立了毛籽、光籽和棉仁3种棉籽蛋白质含量快速无损检测的近红外光谱模型。模型的定标相关系数分别为0.957、0.971、0.989,并通过外部验证和统计分析,结果表明3种模型都具有良好的准确性和稳定性,能够针对不同棉籽形态进行准确的蛋白质含量测定。实现了棉花种子蛋白质含量的快速无损低消耗检测,为棉籽综合利用以及棉籽高品质育种提供参考。

关键词：棉籽蛋白质含量近红外光谱检测模型

棉花CMS-D2和CMS-D8不育系线粒体全基因组比较分析

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棉花学报 2024年第1期36卷 28-38页

作者：葛李爽冯娟娟张梦郭立平戚廷香张学贤李永旗唐会妮乔秀琴邢朝柱吴建勇中国农业科学院棉花研究所/棉花生物育种与综合利用全国重点实验室/农业农村部棉花生物学与遗传育种重点实验室河南安阳455000

【目的】探究哈克尼西棉不育胞质(CMS-D2)和三裂棉不育胞质(CMS-D8)的不育系线粒体基因组之间的序列结构差异,为筛选鉴定不育相关基因奠定基础。【方法】根据D2A和D8A这2个不育系的线粒体基因组测序组装结果,使用Synteny and Rearrangem... 详细信息

【目的】探究哈克尼西棉不育胞质(CMS-D2)和三裂棉不育胞质(CMS-D8)的不育系线粒体基因组之间的序列结构差异,为筛选鉴定不育相关基因奠定基础。【方法】根据D2A和D8A这2个不育系的线粒体基因组测序组装结果,使用Synteny and Rearrangement Identifier(Sy RI)软件鉴定结构变异,用Plotsr可视化分析包含共线性及非共线性区域的重组变异位点。以D8A线粒体基因组注释结果为参考,用D2A线粒体基因组注释的开放阅读框(open reading frame,ORF)编码的氨基酸序列进行tblastn比对,筛选出D2A线粒体基因组中特有的ORF,并进行聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)验证、相对表达量分析和生物信息学分析。【结果】D2A和D8A这2个不育系线粒体基因组之间存在2个部分重叠且相邻的倒易位区域。在D2A中发现17个特异的ORF,PCR验证了D2A中存在的6个特异ORF(orf114e、orf121b-1、orf121b-2、orf138b-2、orf186a-2和orf317a-2)。3~4 mm花蕾中orf121b-1和orf121b-2的相对表达量较高。orf114e、orf186a-2和orf317a-2具有典型的跨膜结构域和嵌合基因结构,符合不育基因的部分特征。【结论】D2A和D8A线粒体基因组间存在2个相邻的倒易位区域。D2A中存在6个特异的ORF,其中orf114e、orf186a-2和orf317a-2可能与棉花CMS-D2孢子体败育有关。

关键词：棉花细胞质雄性不育线粒体基因组孢子体不育配子体不育开放阅读框

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棉籽蛋白与油分含量的遗传基础与QTL定位研究进展

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棉花学报 2024年第2期36卷 145-162页

作者：周超泽黄义文周大云黄龙雨吴玉珍付守阳彭军匡猛中国农业科学院棉花研究所/棉花生物育种与综合利用全国重点实验室河南安阳455000 三亚中国农业科学院国家南繁研究院海南三亚572024

棉花是重要的经济作物之一,在国民经济中占据重要地位。棉籽作为棉花生产中的重要产物,富含优质的蛋白质和油脂。充分挖掘利用棉籽中的蛋白和油分资源,能够在一定程度上缓解粮食安全问题。随着棉籽的综合利用价值不断被重视,有关棉籽营... 详细信息

棉花是重要的经济作物之一,在国民经济中占据重要地位。棉籽作为棉花生产中的重要产物,富含优质的蛋白质和油脂。充分挖掘利用棉籽中的蛋白和油分资源,能够在一定程度上缓解粮食安全问题。随着棉籽的综合利用价值不断被重视,有关棉籽营养品质遗传改良等的研究取得了长足的进步。本综述介绍了棉籽蛋白与油分含量鉴定的常用方法,概述了这些性状的遗传特性和影响因素;对棉籽蛋白、油分含量与纤维产量及品质性状之间的相关关系进行分析;收集整理已报道的335个油分含量数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)和196个蛋白含量QTL构建了一致性物理图谱;对棉籽蛋白与油分相关合成途径和调控基因等方面的研究进展进行总结,并展望了棉籽营养品质生物育种未来的研究方向,旨在为棉籽营养品质的遗传改良提供参考。

关键词：棉籽蛋白棉籽油分 QTL 物理图谱合成途径调控基因

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广西割手密创新种质F_(1)群体的表型多样性分析

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江苏农业科学 2024年第15期52卷 85-91页

作者：杨翠芳张革民段维兴周珊黄玉新高轶静雷敬超罗亚伟张保青广西农业科学院甘蔗研究所/广西甘蔗遗传改良重点实验室/中国农业科学院甘蔗研究所中心/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室广西南宁530007 云南省甘蔗遗传改良重点实验室云南开远661699

基于表型性状对60份广西割手密F_(1)群体创新种质材料的遗传多样性进行分析,为广西割手密创新种质材料的利用提供理论依据,以60份含广西割手密87-16血缘F_(1)群体创新种质为材料,通过变异分析、相关分析、主成分分析和聚类分析对其分蘖... 详细信息

基于表型性状对60份广西割手密F_(1)群体创新种质材料的遗传多样性进行分析,为广西割手密创新种质材料的利用提供理论依据,以60份含广西割手密87-16血缘F_(1)群体创新种质为材料,通过变异分析、相关分析、主成分分析和聚类分析对其分蘖率、株高、茎径、锤度、有效茎数、单茎重、单产和糖产量等8个主要农艺性状进行遗传多样性分析。结果表明,该群体的8个农艺性状变异较丰富,变异系数在5.51%~36.36%之间,其中单茎重的变异系数最大,达到36.36%;相关性分析表明,单产与株高、茎径、有效茎数和单茎重呈极显著正相关,并与品质性状糖产量也呈极显著正相关;主成分分析表明,2个主成分累计贡献率为75.744%,第1主成分糖产量因子是重要因子,贡献率为52.063%;聚类分析结果表明,在欧氏距离为9.50处将60份创新材料分为5类,分类的5个类群都各具优势和不足,这些性状可以根据不同的甘蔗育种目标而进行充分的利用。其中第Ⅰ类群和第IV类群的8个性状指标均优异,共筛选出12份优质材料,分别是GXSF_(1)12-1、GXSF_(1)12-27、GXSF_(1)12-29、GXSF_(1)12-53、GXSF_(1)12-14、GXSF_(1)12-40、GXSF_(1)12-42、GXSF_(1)12-63、GXSF_(1)12-10、GXSF_(1)12-13、GXSF_(1)12-21、GXSF_(1)12-26,可以进一步作为亲本材料在甘蔗育种中加以利用,也可为割手密种质应用和品种选育提供理论参考。

关键词：割手密表型遗传多样性聚类分析

Gh_D11G050000参与棉花黄萎病抗性的功能分析

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棉花学报 2024年第3期36卷 211-224页

作者：黄俊森王星星杨力裴小雨贺昆仑刘艳改张飞张先亮王军马雄风杨代刚高俊山安徽农业大学生命科学学院合肥230000 中国农业科学院棉花研究所/棉花生物育种与综合利用全国重点实验室/农业农村部棉花生物学与遗传育种重点实验室河南安阳455000

【目的】克隆Gh_D11G050000基因,解析其在棉花黄萎病抗性反应中的功能和作用机制,为开展棉花抗病分子育种提供理论依据。【方法】利用生物信息学方法分析Gh_D11G050000基因的序列特征和系统进化关系。通过实时荧光定量聚合酶链式反应(qu... 详细信息

【目的】克隆Gh_D11G050000基因,解析其在棉花黄萎病抗性反应中的功能和作用机制,为开展棉花抗病分子育种提供理论依据。【方法】利用生物信息学方法分析Gh_D11G050000基因的序列特征和系统进化关系。通过实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析该基因的表达模式以及大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)侵染后的表达量变化。利用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术初步验证该基因的功能。通过转录组测序分析和相关基因的表达量测定初步解析其抗病机制。【结果】Gh_D11G050000与Gh_A11G049600和Gr_11G034620蛋白的亲缘关系最近。qRT-PCR分析发现,Gh_D11G050000在棉花根部的表达量最高;该基因的表达量在大丽轮枝菌侵染后显著增加。Gh_D11G050000沉默植株对大丽轮枝菌的抗性减弱,具体表现为茎秆维管束褐变加重,有病菌繁殖的茎段数量明显增加,病株率和病情指数显著升高。转录组及qRT-PCR分析表明,Gh_D11G050000沉默棉株中茉莉酸、乙烯信号通路和木质素合成途径中相关基因的转录水平降低。【结论】Gh_D11G050000通过影响木质素合成基因、茉莉酸和乙烯信号通路相关基因的表达正调控棉花对黄萎病的抗性。

关键词：陆地棉黄萎病 Gh_D11G050000 抗病基因病毒诱导的基因沉默茉莉酸乙烯木质素

利用SSR标记构建‘新石K28’的指纹图谱及遗传多样性分析

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分子植物育种 2024年第4期22卷 1114-1122页

作者：杨永林李豪杨名徐媛媛范术丽马启峰乔凯凯秦江鸿石河子农业科学研究院石河子832000 中国农业科学院棉花研究所棉花生物学国家重点实验室安阳455000

为鉴定新疆陆地棉品种‘新石K28’,区别与‘新石K28’具有相近遗传背景的材料,保证品种真实性。本研究采用分子标记技术,利用筛选出的30对核心引物对‘新石K28’及亲本材料以及新疆42份陆地棉品种材料进行SSR标记检测,构建‘新石K’系... 详细信息

为鉴定新疆陆地棉品种‘新石K28’,区别与‘新石K28’具有相近遗传背景的材料,保证品种真实性。本研究采用分子标记技术,利用筛选出的30对核心引物对‘新石K28’及亲本材料以及新疆42份陆地棉品种材料进行SSR标记检测,构建‘新石K’系列品种的DNA指纹图谱与QR二维码信息。结果表明,筛选出30对有多态性的SSR引物,共扩增出96个等位点,每对引物可扩增出2~7个位点,平均3.2个等位位点。聚类分析表明,选择在Jaccard系数为0.71水平上,42份棉花材料可聚为四类,棉花材料之间的遗传差异较小、亲缘关系较近。筛选得到的30对SSR核心引物为‘新石K28’的真实性鉴定提供了技术支撑,为该品种登记和植物新品种保护申请提供参考。

关键词：新疆陆地棉 SSR DNA指纹图谱新石K28 遗传多样性

棉-粮-油菜宽带轮作提升作物产量和光能利用率

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第7期32卷 1159-1169页

作者：董明张谦王燕王树林冯国艺梁青龙祁虹赵贵元河北省农林科学院棉花研究所/农业农村部黄准海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室/国家棉花改良中心河北分中心石家庄050051

棉-粮-油菜宽带轮作种植模式,能够充分利用农田资源,但种植体系内不同作物光能资源利用特性尚不明确。本研究在田间设置棉花单作(对照)、小麦-玉米一年两熟(对照)和棉花-小麦-玉米-油菜宽带轮作(以下简称“宽带轮作”) 3种种植模式,测... 详细信息

棉-粮-油菜宽带轮作种植模式,能够充分利用农田资源,但种植体系内不同作物光能资源利用特性尚不明确。本研究在田间设置棉花单作(对照)、小麦-玉米一年两熟(对照)和棉花-小麦-玉米-油菜宽带轮作(以下简称“宽带轮作”) 3种种植模式,测定棉花、玉米和小麦的产量、地上部干物质重以及叶面积指数、消光系数、光能截获量等指标。结果表明,与棉花单作比较,棉花宽带轮作单位面积产量和地上部干物重分别显著增加15.20%和10.35%。与小麦-玉米一年两熟比较,玉米和小麦宽带轮作的单位面积产量分别显著增加21.61%和11.53%,玉米地上部干物质重显著增加6.17%。7月16日(盛花期)至9月13日(吐絮期),棉花宽带轮作叶面积指数比棉花单作显著增加7.21%~12.76%, 7月24日(盛花期)和8月4日(盛铃期),棉花宽带轮作光能截获率比棉花单作分别显著降低3.59%和3.24%。玉米和小麦宽带轮作的叶面积指数、消光系数和光能截获率未发生显著变化。与棉花单作、小麦-玉米一年两熟比较,棉花宽带轮作和玉米宽带轮作的全生育期光能截获量分别显著降低3.14%和显著增加0.76%,小麦宽带轮作的全生育期光能截获量未发生显著变化,棉花、玉米和小麦的光能利用率分别显著增加18.81%、6.76%和14.10%。本试验条件下,边行优势和轮作效应同时发挥作用增加了棉花、玉米和小麦的单位面积产量以及棉花和玉米的地上部干物质重,改善作物干物质的积累和分配,进而提升棉花、玉米和小麦的光能利用率。该研究明确了棉-粮-油菜宽带轮作对作物产量和冠层光能利用率的影响,可为该模式的推广应用提供理论基础。

关键词：棉花玉米小麦宽带轮作产量光能利用

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不同种植密度对中棉113农艺性状及产量的影响

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新疆农业科学 2024年第5期61卷 1102-1111页

作者：董祯林万素梅熊世武马云珍毛廷勇杨北方骆磊刘超群陈国栋李亚兵塔里木大学农学院新疆阿拉尔843300 中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室河南安阳455000

【目的】研究不同种植密度对棉花品种中棉113农艺性状、产量及纤维品质等影响,为确定机采模式下中棉113适宜的种植密度提供参考。【方法】以中棉113为供试品种,设置6种密度处理,分别为9×10^(4)株/hm^(2)(D_(1))、12×10^(4)株/hm^(2)(D... 详细信息

【目的】研究不同种植密度对棉花品种中棉113农艺性状、产量及纤维品质等影响,为确定机采模式下中棉113适宜的种植密度提供参考。【方法】以中棉113为供试品种,设置6种密度处理,分别为9×10^(4)株/hm^(2)(D_(1))、12×10^(4)株/hm^(2)(D_(2))、15×10^(4)株/hm^(2)(D_(3))、18×10^(4)株/hm^(2)(D_(4))、21×10^(4)株/hm^(2)(D_(5))和24×10^(4)株/hm^(2)(D_(6)),分析机采模式下不同种植密度对中棉113生长发育、棉铃空间分布、干物质积累及产量的影响。【结果】中棉113株高、茎粗随着种植密度的增大而降低;叶面积指数均在苗后88 d(8月1日左右)达到峰值,其中D_(5)处理最高,为4.1;随着种植密度的增加,棉铃脱落的果枝高度逐渐由第2果节和3果节向第1果节靠拢,同时棉株上部和下部的两个脱落高频区向中部果枝靠拢。棉铃着生趋向棉株内侧靠拢,吐絮铃主要着生在棉株下部。棉花营养器官干物质积累量随着密度的增加呈先增加后减小的趋势,而生殖器官干物质积累量则随着密度的增加而增加。籽棉产量上D_(5)处理最高,为5217.83 kg/hm^(2),与D_(4)处理差异不显著,较D_(1)、D_(2)、D_(3)、D_(6)处理均存在显著差异。【结论】合理密植有利于促进棉花生长发育,机采棉在1膜6行(66 cm+10 cm)机采模式、种植密度21×10^(4)株/hm^(2)(D_(5))时,有利于中棉113获取较高的产量。

关键词：棉花种植密度农艺性状产量纤维品质