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小麦芽期和苗期耐盐鉴定方法的适用性评价

作物学报 2024年第5期50卷 1193-1206页

作者：陈家婷白欣谷雨杰张潇文郭慧娟常利芳陈芳张树伟张晓军李欣冯瑞云畅志坚乔麟轶山西农业大学农学院/作物遗传与分子改良山西省重点实验室/农业农村部有机旱作农业重点实验室(部省共建) 山西太原030031

耐盐鉴定是筛选种质和选育耐盐小麦品种的前提。小麦室内耐盐鉴定方法较多,涉及不同生育时期和组织器官。为了评估这些方法在生产上的适用性,本研究选用北方冬麦区5个耐盐品种和5个盐敏感品种为试验材料,对基于芽期和苗期的7种耐盐鉴定... 详细信息

耐盐鉴定是筛选种质和选育耐盐小麦品种的前提。小麦室内耐盐鉴定方法较多,涉及不同生育时期和组织器官。为了评估这些方法在生产上的适用性,本研究选用北方冬麦区5个耐盐品种和5个盐敏感品种为试验材料,对基于芽期和苗期的7种耐盐鉴定方法(涉及27个测试指标)进行实用性评价。结果显示,利用小麦种子的发芽相对盐害率不能区分参试耐盐品种和盐敏感品种,而小麦苗期的叶部盐害指数、根部Na^(+)和K^(+)流速以及根尖数、根径、叶片K^(+)含量的相对盐害率在耐盐和盐敏感品种之间差异显著。综合回归分析结果和可操作性,明确叶部盐害指数是北方冬麦区适用性较高的耐盐鉴定方法,可结合根尖数相对盐害率、叶片K^(+)含量相对盐害率或根部Na^(+)和K^(+)流速用于种质筛选或品种选育。本研究从适用程度方面解析和评价了耐盐鉴定方法,为小麦耐盐育种工作提供参考信息。

关键词：小麦耐盐鉴定方法评价芽期苗期

基于55K SNP芯片的山西冬小麦种质资源遗传多样性分析

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中国农业科学 2024年第10期57卷 1845-1856页

作者：雷梦林刘霞王艳珍崔国庆穆志新刘龙龙李欣逯腊虎李晓丽张晓军山西农业大学农业基因资源研究中心/农业农村部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室/杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室山西农业大学农学院/作物遗传与分子改良山西省重点实验室山西农业大学小麦研究所

【目的】分析山西省冬小麦种质资源的遗传多样性演变规律，为山西省小麦育种的亲本选配和品种选育提供更丰富多样的原始亲本材料。【方法】以山西省冬小麦323份地方品种和105份育成品种为自然群体，利用55K SNP芯片对428份自然群体进行... 详细信息

【目的】分析山西省冬小麦种质资源的遗传多样性演变规律，为山西省小麦育种的亲本选配和品种选育提供更丰富多样的原始亲本材料。【方法】以山西省冬小麦323份地方品种和105份育成品种为自然群体，利用55K SNP芯片对428份自然群体进行全基因组扫描，分析品种间的遗传多样性、遗传结构、主成分、遗传聚类及亲缘关系。【结果】SNP位点在21条染色体上的分布范围为329—1 639个，平均值为1 152个；7个部分同源群中的分布范围为2 154—3 852个，平均值约为3 456个；基因组的分布规律为：B基因组>A基因组>D基因组；基因组注释多态性标记，在基因间区分布最多，约占50%，分析表明，SNP位点在21条染色体、7个同源群和3个基因组上均有覆盖，但分布各异，多态性比率为45.60%。整个群体的平均观测杂合度（0.0185）均低于平均期望杂合度（0.4992），整个自然群体的香农-威纳指数和多态性信息含量的变化幅度不大。对比自然群体多样性各参数，发现群体的遗传多样性不高，育成品种的遗传多样性比地方品种略高。群体结构分析将群体分为2个类群，第Ⅰ类群307份材料，以地方品种为主；第Ⅱ类群121份材料，以育成品种为主。主成分和聚类分析均将自然群体分为5个类群，第Ⅰ类群品种间的遗传距离平均值为0.21831，变幅为0.00127—0.72461；第Ⅱ类群品种间的遗传距离平均值为0.14619，变幅为0.00038—0.76489；第Ⅲ类群品种间的遗传距离平均值为0.16521，变幅为0.00049—0.43033；第Ⅳ类群品种间的遗传距离平均值为0.17643，变幅为0.00118—0.60496；第Ⅴ类群品种间的遗传距离平均值为0.12039，变幅为0.00042—0.37032，可见，山西省冬小麦品种间的遗传距离变异幅度较大，但平均遗传距离值较低，聚类分群明显，类群中部分品种的遗传关系较近。经对比，第Ⅰ类群和第Ⅳ类群的平均遗传距离均要高于第Ⅱ类群、第Ⅲ类群和第Ⅴ类群，第Ⅰ类群和第Ⅳ类群的遗传距离变幅大于第Ⅲ类群和第Ⅴ类群，可知，育成品种的遗传距离普遍大于地方品种。【结论】利用55K SNP芯片对山西省冬小麦种质资源进行遗传多样性分析，明确了山西省冬小麦育成品种和地方品种在基因组层面上的遗传多样性分布特点，育成品种通过外源基因的导入有利于品种的遗传多样性提高，地方品种的遗传多样性相对较低，同时，极少数品种的亲缘关系呈两极分化，在后续利用时应合理地区分利用。

关键词：小麦地方品种育成品种遗传多样性 55K SNP

硝酸盐诱导的GARP类转录因子AhNIGT1.2调控花生结瘤的功能分析

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生物工程学报 2024年

作者：李晓亮何海通何苏秦王路瑶张威孔照胜王利祥山西农业大学农学院山西省后稷实验室

花生是重要的经济及油料作物，富含丰富的蛋白质和油脂等，在我国广泛种植。花生能与根瘤菌共生形成根瘤，根瘤的固氮酶能将空气中N2转化为自身可吸收利用的氨态氮。氮磷营养在结瘤固氮过程中发挥关键作用，GARP参与了氮和磷信号的整合... 详细信息

花生是重要的经济及油料作物，富含丰富的蛋白质和油脂等，在我国广泛种植。花生能与根瘤菌共生形成根瘤，根瘤的固氮酶能将空气中N2转化为自身可吸收利用的氨态氮。氮磷营养在结瘤固氮过程中发挥关键作用，GARP参与了氮和磷信号的整合，通过直接抑制硝酸盐转运蛋白的转录水平响应植物的氮吸收。而氮诱导的GARP类转录抑制子NIGT1在豆科植物结瘤过程中的作用尚不明晰。本研究通过生物信息学分析鉴定到一个主要在花生根瘤中表达的NIGT家族成员AhNIGT1.2。进一步的时空表达分析表明AhNIGT1.2在根瘤中高表达，且显著响应高氮、低氮、高磷、低磷和根瘤菌处理，组化染色表明该基因主要在发育的根瘤中表达，并在成熟根瘤中和花生根系连接处表达。亚细胞定位表明35S::AhNIGT1.2-GFP融合蛋白定位于烟草表皮细胞的细胞核中。进一步的功能研究发现AhNIGT1.2-OE显著提高花生的结瘤数量，AhNIGT1.2-RNAi显著抑制花生根瘤数量，表明AhNIGT1.2正向调控花生结瘤。对AhNIGT1.2-OE根中硝酸盐转运和信号通路中的基因表达进行分析发现NRT1.2、NRT2.4、NLP1和NLP7的表达量显著降低，表明AhNIGT1.2可能通过影响硝酸盐转运和NLP1相关基因的表达进而调控花生的结瘤。对转化的AhNIGT1.2-OE和对照根进行转录组分析，发现过表达AhNIGT1.2会显著富集硝酸盐响应、结瘤因子信号通路、四萜类生物合成酶和类胡萝卜素生物合成等途径的差异表达基因。综上所述，AhNIGT1.2可能通过影响硝酸盐转运、硝酸盐响应等通路调控花生的结瘤过程。本研究对解析氮磷营养调控豆科植物结瘤固氮的分子机制和创制在高氮环境高效结瘤固氮的豆科作物具有重要意义。

关键词：花生 AhNIGT1.2 硝酸盐转运结瘤转录组

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四倍体小麦成株抗白粉病基因定位

华北农学报 2024年第4期39卷 187-193页

作者：闫贵云古春霞王敏谭丹刘晓宇卢成达左静静山西农业大学农学院作物遗传与分子改良山西省重点实验室山西太原030031 西南大学蚕桑纺织与生物质科学学院重庆400799

四倍体小麦是普通小麦的祖先种,也是重要的粮食作物。发掘四倍体小麦抗病种质并鉴定其携带的抗病基因,旨在为小麦新品种选育提供新抗源。TDI-1是栽培二粒小麦,在多年的田间种植过程中表现出对白粉病免疫的表型。为了确定TDI-1携带的抗... 详细信息

四倍体小麦是普通小麦的祖先种,也是重要的粮食作物。发掘四倍体小麦抗病种质并鉴定其携带的抗病基因,旨在为小麦新品种选育提供新抗源。TDI-1是栽培二粒小麦,在多年的田间种植过程中表现出对白粉病免疫的表型。为了确定TDI-1携带的抗病基因,为小麦白粉病抗性遗传提供理论依据,首先将其与表现为感白粉病表型的硬粒小麦TDU-1进行杂交并构建了遗传群体,然后对亲本及其杂交F_(1)、F_(2)、F_(2:3)群体进行了白粉菌小种E09接种试验和抗病性分析,最后利用混合分离群体分析法(BSA)对抗白粉病基因进行了定位。结果表明,TDI-1在苗期对E09表现为感病,在成株期对E09表现为抗病;TDI-1和TDU-1的F_(1)植株在成株期对E09表现为抗病;F_(2)群体中,表现为抗病的单株数和感病的单株数的比例符合3∶1(χ^(2)_(3∶1)=0.11,P=0.74);F_(2∶3)家系中,纯合抗病、抗病性分离、纯合感病的家系数目之比符合1∶2∶1(χ^(2)_(1∶2∶1)=0.47,P=0.79),表明TDI-1成株期白粉病抗性由1个显性基因控制,暂将其命名为PmTDI-1。对TDI-1和TDU-1及其杂交后代F_(2)群体进行分子标记筛选,发现4个位于2A染色体短臂上的分子标记Xwmc407、NRM-2AS29、NRM-2AS45和NRM-2AS84与PmTDI-1紧密连锁,其中,NRM-2AS45和NRM-2AS84位于两侧,遗传距离分别为1.8,4.6 cM。由此,将成株期抗白粉病基因PmTDI-1初步定位于2A染色体短臂上。研究结果显示,从四倍体小麦TDI-1中鉴定到1个新的显性成株抗白粉病基因PmTDI-1。

关键词：四倍体小麦白粉病抗病基因混合分离群体分析法基因定位

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基于表型性状和品质性状的苦荞核心种质构建

植物遗传资源学报 2024年第10期 1637-1647页

作者：马名川赵少迪胡传伟刘璋张丽君刘龙龙山西农业大学农业基因资源研究中心/农业农村部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室/杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室山西农业大学农学院

本研究利用708份国内外苦荞资源的22个表型性状和3个品质性状数据，进行苦荞核心种质构建。通过比较遗传距离、取样方法、取样比例和聚类方法4个层面的不同组合策略优劣，确定了苦荞核心种质的最佳取样策略为“欧氏距离+多次聚类偏离度... 详细信息

本研究利用708份国内外苦荞资源的22个表型性状和3个品质性状数据，进行苦荞核心种质构建。通过比较遗传距离、取样方法、取样比例和聚类方法4个层面的不同组合策略优劣，确定了苦荞核心种质的最佳取样策略为“欧氏距离+多次聚类偏离度取样法+20%取样比例+最长距离法”，构建了包含141份苦荞资源的核心种质。核心种质和原始种质的均值差异百分率、方差差异百分率、极差符合率和变异系数变化率分别为 0、84%、97.60%和115.42%。比较核心种质与原始种质各性状的均值、方差、极值、变异系数、多样性指数和主成分对核心种质进行验证和评价，核心种质与原始种质在25个性状上的均值无显著差异，核心种质方差和变异系数大于原始种质，有更强的异质性，多样性指数t检验表明，核心种质与原始种质多样性指数在所有性状上差异均不显著；主成分检验表明，核心种质与原始种质均有8个主成分，累计贡献率分别为77.525%和76.191%，所构建核心种质能较好地代表原始种质，可作为苦荞种质资源收集保存和有效利用的依据。

关键词：苦荞表型性状品质性状核心种质

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山西小麦地方品种成株期抗旱性综合评价

植物遗传资源学报 2024年第10期 1648-1690页

作者：刘霞雷梦林王艳珍崔国庆黄蕊穆志新山西农业大学农业基因资源研究中心/农业农村部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室/作物遗传与分子改良山西省重点实验室

干旱是影响小麦生长发育的主要因素之一，筛选抗旱性优异小麦种质，对抗旱性研究及抗旱种质资源利用具有重要意义。本研究于2018-2021年对373份山西小麦地方品种连续开展3年的田间成株期抗旱性鉴定，设置正常灌水和干旱胁迫2个处理，测... 详细信息

干旱是影响小麦生长发育的主要因素之一，筛选抗旱性优异小麦种质，对抗旱性研究及抗旱种质资源利用具有重要意义。本研究于2018-2021年对373份山西小麦地方品种连续开展3年的田间成株期抗旱性鉴定，设置正常灌水和干旱胁迫2个处理，测定株高、单株穗数、穗粒数、每穗小穗数、穗长、穗下节长、千粒重及单株产量8个性状，采用综合抗旱系数(CDC，comprehensive drought resistance coefficient)、抗旱性度量值(D， drought resistance comprehensive evaluation value)、加权抗旱系数(WDC， weight drought resistance coefficient)、相关性分析、频次分析、主成分分析、灰色关联度分析、隶属函数分析、聚类分析和逐步回归分析相结合的方法进行抗旱性评价。干旱胁迫处理下，8个性状的测定值均较正常灌水处理明显降低。相关性分析发现8个性状的抗旱系数间均呈现一定的相关性。主成分分析将8个性状指标转换成5个主成分，累计方差贡献率达84.6%。基于CDC值、WDC值和D值，山西小麦地方品种抗旱性排序基本一致。根据D值利用聚类分析将373份材料划分为5类。逐步回归分析表明，D值与7个鉴定性状显著相关，是较为可靠的抗旱性鉴定指标，并筛选出19份山西小麦地方种质，为小麦抗旱育种提供材料及理论基础。

关键词：小麦地方品种成株期抗旱性鉴定综合评价

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糜子SBP基因家族全基因组鉴定及表达分析

植物学报 2024年第2期59卷 231-244页

作者：段政勇丁敏王宇卓丁艺冰陈凌王瑞云乔治军山西农业大学农学院太谷030801 山西农业大学玉米研究所忻州034000 山西农业大学农业基因资源研究中心/农业农村部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室/杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室太原030031

SBP(squamosapromoterbindingprotein)家族广泛参与植物生长发育、信号转导及多种生理生化过程。从糜子(Panicum miliaceum)全基因组中筛选并鉴定到25个SBP基因。系统发育分析表明,PmSBP家族成员分为6个亚家族。同一亚家族成员具有相似... 详细信息

SBP(squamosapromoterbindingprotein)家族广泛参与植物生长发育、信号转导及多种生理生化过程。从糜子(Panicum miliaceum)全基因组中筛选并鉴定到25个SBP基因。系统发育分析表明,PmSBP家族成员分为6个亚家族。同一亚家族成员具有相似的基因结构和保守基序。共线性分析表明,PmSBP与拟南芥(Arabidopsisthaliana)AtSBP和水稻(Oryzasativa)OsSBP分别形成7对和31对直系同源基因。顺式作用元件分析表明,PmSBP启动子区富含逆境胁迫、光反应及激素信号响应元件。基因表达模式分析表明,PmSBP基因表达具有明显的组织特异性、品种特异性及发育阶段特异性,表明SBP基因在糜子生长发育中发挥重要作用。研究结果为揭示SBP基因在糜子生长发育中的生物学功能奠定了基础,也为其它作物SBP基因研究提供了借鉴参考。

关键词：糜子 SBP基因全基因组鉴定基因表达分析

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微藻生物肥提高谷子对氮磷胁迫的耐受性

植物营养与肥料学报 2024年第6期30卷 1130-1141页

作者：李慧敏李炯珊张克燕张春辉季春丽王计平李润植山西农业大学农学院/分子农业与生物能源研究所/山西省特用作物遗传和代谢工程研究中心山西晋中030801

【目的】氮磷营养缺乏是作物生长发育的重要限制因素。微藻生物肥是由单细胞光合藻类生物质构成的一种新型肥料,其促进作物生长和改良土壤肥力的功效备受关注。本研究旨在解析微藻生物肥对谷子(Setaria italica L.)生长的促进作用,特别... 详细信息

【目的】氮磷营养缺乏是作物生长发育的重要限制因素。微藻生物肥是由单细胞光合藻类生物质构成的一种新型肥料,其促进作物生长和改良土壤肥力的功效备受关注。本研究旨在解析微藻生物肥对谷子(Setaria italica L.)生长的促进作用,特别是提高谷子对氮磷缺乏的耐受性的生物学功能,为微藻生物肥在谷子等作物的化肥减量和绿色可持续生产的应用提供理论支撑。【方法】供试谷子品种为‘晋谷21’。采用水培试验,设置正常氮磷(霍格兰标准营养液中氮和磷含量分别为210和71 mg/L)、无氮磷(营养液中氮和磷含量均为0 mg/L)和1/2氮磷(营养液中氮和磷含量分别为105和35.5 mg/L)3个氮磷水平。制备小球藻(Chlorella ***01)(DT)、埃氏小球藻(Chlorella emersonii)(AS)和蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)(DB)3种微藻生物肥,分别与3个氮磷处理液等比混合,共构成9个处理,每个氮磷水平下设置1个不添加微藻微生物溶液处理为对照。在谷子幼苗生长至两叶一心时,将其移入处理液中,在温室条件下连续培养9天,期间每3天补充1次处理液。处理结束时,测定各处理谷子幼苗的生长指标、生物量、色素含量、光合活性和氮磷含量等生理生化参数,并通过qRT-PCR技术分析氮磷转运蛋白相关基因(SiNRT1.11、SiNRT2.1、SiPHT1.2和SiPHT1.1)的表达谱。【结果】与正常氮磷处理相比,无氮磷和1/2氮磷处理均显著降低了谷子幼苗生物量、光合色素(叶绿素a,b和类葫萝卜素)含量和光合作用。在3种剂量氮磷处理下,施用3种微藻生物肥处理均显著提高谷子幼苗鲜重和干重、光合色素含量(特别是类胡萝卜素)和光合作用参数[实际光化学效率Y(II),光化学淬灭系数qP和非光化学淬灭系数NPQ]。此外,微藻生物肥还显著增加了谷子幼苗全氮和全磷含量。微藻生物肥DT处理的促生效应最显著。qRT-PCR检测谷子幼苗氮磷转运相关基因表达显示,微藻生物肥DT处理显著上调谷子幼苗地上部硝酸盐转运蛋白基因SiNRT1.11和根系硝酸盐转运蛋白基因SiNRT2.1的表达,以及根系中磷酸盐转运蛋白基因SiPHT1.2和SiPHT1.1的表达。【结论】施用微藻生物肥能显著提高谷子幼苗地上部硝酸盐转运蛋白基因SiNRT1.11和根系硝酸盐转运蛋白基因SiNRT2.1,以及根系中磷酸盐转运蛋白基因SiPHT1.2和SiPHT1.1的表达,进而改善谷子幼苗生长和光合生理特性,提高谷子对氮磷胁迫的抗性。

关键词：谷子(Setaria italica L.) 微藻生物肥氮磷缺乏生理生化特性基因表达

剩余污泥腐植酸的提取和对作物幼苗建成的影响

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农业环境科学学报 2024年第2期43卷 426-433页

作者：乔升闫敏蒙秋霞张家星罗渊杨治平山西农业大学资源环境学院太原030031 土壤环境与养分资源山西省重点实验室太原030031

为解决IHSS(国际腐植酸协会)推荐法提取剩余污泥腐植酸参数不明确和剩余污泥腐植酸提取研究中缺乏其毒性效应评价等问题,利用响应曲面法得到剩余污泥腐植酸提取的最佳条件,并分析了腐植酸理化特性及其对作物幼苗建成的影响。结果表明,... 详细信息

为解决IHSS(国际腐植酸协会)推荐法提取剩余污泥腐植酸参数不明确和剩余污泥腐植酸提取研究中缺乏其毒性效应评价等问题,利用响应曲面法得到剩余污泥腐植酸提取的最佳条件,并分析了腐植酸理化特性及其对作物幼苗建成的影响。结果表明,腐植酸提取的最佳条件:碱浓度为0.19 mol·L^(-1),碱泥比(mL∶g)为11.6,振荡时间为3.8 h,提取量为96.1 mg·g^(-1)。相较于推荐法的腐植酸提取量增加了118%。提取所得腐植酸的元素分析显示,O/C为0.84,H/C为0.14,C/N为4.43;傅里叶变换红外光谱和凝胶渗透色谱分析显示,剩余污泥腐植酸存在羧基、醇羟基和酚羟基等含氧官能团,重均分子量为8856 Da。此外,在500 mg·L^(-1)施用条件下,该腐植酸对大白菜和萝卜种子发芽率和子叶光合色素含量均无显著影响,而对大白菜种子胚根伸长具有显著促进作用。综上,通过优化提取条件可显著提高腐植酸提取量,剩余污泥腐植酸腐殖化程度与芳香化程度均较高,分子量较小,生物活性较强,且低浓度下对作物早期生长无不良影响。

关键词：剩余污泥腐植酸提取条件幼苗建成种子发芽子叶光合色素

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