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大豆转录因子NAC1耐低磷胁迫的功能研究

中国农业科学 2024年第3期57卷 442-453页

作者：熊楚雯郭智滨周强华程艳波马启彬蔡占东年海华南农业大学农学院/国家大豆改良中心广东分中心

【目的】磷含量偏低是影响酸性土壤作物产量的重要因素。大豆（Glycine max）是重要的粮食和油料作物，也为喜磷作物，缺磷则影响其产量与品质。NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子家族参与多种植物对生物胁迫和非生物胁迫响应的调控，是否... 详细信息

【目的】磷含量偏低是影响酸性土壤作物产量的重要因素。大豆（Glycine max）是重要的粮食和油料作物，也为喜磷作物，缺磷则影响其产量与品质。NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子家族参与多种植物对生物胁迫和非生物胁迫响应的调控，是否参与大豆低磷胁迫响应尚未深入研究。以耐低磷野生大豆BW69为材料，克隆获得耐低磷基因GsNAC1并对其表达特性及功能进行分析，为深入解析GsNAC1调控大豆低磷胁迫及其机制奠定基础。【方法】从野生大豆BW69克隆GsNAC1的全长序列，并通过生物信息学分析探究其编码氨基酸序列的特征。随后，利用实时荧光定量PCR技术（qRT-PCR）对其组织表达模式进行分析，并通过激光共聚焦显微镜观察其编码蛋白的亚细胞定位。此外，通过大豆遗传转化试验，获得转基因株系并进行表型分析。最后，通过转录组联合分析来鉴定转基因植株中与低磷胁迫相关的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）。【结果】成功克隆获得GsNAC1，编码区全长876 bp，通过构建系统发育树发现GsNAC1与AtATAF1的序列相似性为62.46%，与Williams 82参考基因组的GmNAC1序列没有差异；进一步的亚细胞定位结果显示，GsNAC1定位于细胞核；基于qRT-PCR技术，发现GsNAC1在大豆的根、茎、叶、顶端、花和豆荚均有表达，在根部的相对表达量最高，且受到低pH和低磷诱导表达显著上调。通过水培法和土培法进行表型试验，在低磷处理下，与野生型（WT）相比，转基因株系鲜重根冠比、总根长、根表面积、根体积和磷含量均显著高于WT。结合转录组测序数据进行分析，发现GsNAC1可能通过促进GmALMT6、GmALMT27、GmPAP27和GmWRKY21等基因表达增强其对低磷胁迫的耐受性。【结论】GsNAC1受低pH和低磷诱导表达上调，过量表达GsNAC1可以显著增强大豆对低磷胁迫的耐受性，在低磷胁迫反应中起促进作用。GsNAC1可能通过调控下游基因表达增强大豆对酸性低磷胁迫的耐受性。

关键词：野生大豆耐低磷 GsNAC1 根系构型 RNA-seq

涝害对不同大豆品种根际微生物群落结构特征的影响

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作物学报 2021年第9期47卷 1690-1702页

作者：禹桃兵石琪晗年海连腾祥华南农业大学农学院/国家大豆改良中心广东分中心广东广州510642

淹水影响不同大豆品种根际微生物群落组成,不同基因型大豆植株耐涝性差异较大。本研究选取耐涝(waterlogging-tolerant,W-T)基因型大豆齐黄34和涝害敏感(waterlogging-sensitive,W-S)基因型大豆冀豆17为材料,采用荧光定量PCR、Illumina ... 详细信息

淹水影响不同大豆品种根际微生物群落组成,不同基因型大豆植株耐涝性差异较大。本研究选取耐涝(waterlogging-tolerant,W-T)基因型大豆齐黄34和涝害敏感(waterlogging-sensitive,W-S)基因型大豆冀豆17为材料,采用荧光定量PCR、Illumina MiSeq高通量测序技术,分析了不同淹水时间下2个基因型根际细菌多样性、群落组成和网络特征。结果表明,耐涝基因型大豆的生物量和细菌丰度明显高于涝害敏感基因型大豆。主坐标分析(PCoA)表明,耐涝基因型与敏感基因型大豆微生物群落组成的差异随淹水时间的增加而变化(P大豆富集了Yonghaparkia属和Unclassified-WD2101属以及OTU274(Clostridium)和OTU2334(Desulfosporosinus)等物种,这些细菌的富集可能与耐涝性有关,本研究提供了大豆根际微生物抗涝潜力的证据。

关键词：大豆耐涝根际微生物 16S rRNA 网络分析

外源褪黑素对铜胁迫下大豆幼苗生长及生理特性的影响

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华南农业大学学报 2023年第5期44卷 780-786页

作者：黄荣段明明文珂蒋慧乾梁晓恩米鸢年海华南农业大学农学院/国家大豆改良中心广东分中心广东广州510642

【目的】研究在铜(Cu)胁迫下,褪黑素对大豆Glycine max(Linn.)Merr.生理特性的影响,为缓解重金属胁迫提供一定的参考。【方法】采用盆栽试验,选用Cu敏感品种‘桂早1号’和耐Cu品种‘巴西13’,在0.5 mmol·L^(−1) Cu胁迫下,施用100μmol... 详细信息

【目的】研究在铜(Cu)胁迫下,褪黑素对大豆Glycine max(Linn.)Merr.生理特性的影响,为缓解重金属胁迫提供一定的参考。【方法】采用盆栽试验,选用Cu敏感品种‘桂早1号’和耐Cu品种‘巴西13’,在0.5 mmol·L^(−1) Cu胁迫下,施用100μmol·L^(−1)褪黑素,探究褪黑素对大豆生理指标(根长、株高、鲜质量、叶绿素相对含量和Cu含量),超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性,丙二醛(MDA)、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响。【结果】Cu胁迫下喷施100μmol·L^(−1)褪黑素显著提高了2个大豆品种的根长、株高、鲜质量和叶绿素相对含量。Cu胁迫下施用褪黑素显著降低2个品种地上部、地下部Cu含量,‘桂早1号’降低25.01%、18.40%,‘巴西13’降低26.84%、20.28%。Cu胁迫下施用褪黑素,‘桂早1号’的地上部POD活性和‘巴西13’的地下部CAT活性显著提高,分别为56.84%和48.35%;‘桂早1号’和‘巴西13’地上部SOD活性分别显著提高19.07%和7.30%;地上部MDA含量分别显著减少8.05%和26.56%。单施褪黑素和Cu胁迫下施用褪黑素对2个品种可溶性蛋白含量无显著影响;而Cu胁迫下施用褪黑素,‘桂早1号’和‘巴西13’地上部可溶性糖含量分别显著提高149.70%和58.75%。【结论】适宜浓度的褪黑素可以通过提高植株抗氧化酶活性,抑制膜脂氧化,减少对Cu的吸收和增加渗透调节物质等方式缓解Cu胁迫对大豆生长发育的影响。

关键词：大豆铜胁迫褪黑素生理特性幼苗生长

大豆核心种质籽粒铁、锌含量精准鉴定及相关性分析

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华南农业大学学报 2023年第5期44卷 760-768页

作者：贾佳汪欢段明明陈博程艳波年海华南农业大学农学院/国家大豆中心广东分中心广东广州510642

【目的】针对中国居民因铁、锌等微量元素摄取不足引发的营养不良问题,开展大豆核心种质籽粒铁、锌含量的精准鉴定。【方法】以国内外来源不同的163份大豆核心种质为材料,2019—2020年种植于华南农业大学试验教学基地,采用火焰原子吸收... 详细信息

【目的】针对中国居民因铁、锌等微量元素摄取不足引发的营养不良问题,开展大豆核心种质籽粒铁、锌含量的精准鉴定。【方法】以国内外来源不同的163份大豆核心种质为材料,2019—2020年种植于华南农业大学试验教学基地,采用火焰原子吸收光谱仪测定籽粒铁和锌的含量,并进行相关性分析。【结果】大豆种质籽粒铁、锌含量在年份间存在显著差异(P大豆籽粒吸收中存在较强的相互促进关系。利用概率分级法将163份大豆种质籽粒铁、锌元素含量分为5级(即极低、低、中、高和极高),综合分析筛选出4份高铁含量、4份高锌含量、5份低铁含量、6份低锌含量和2份铁锌含量双高的大豆种质。【结论】鉴定出多份不同来源的高/低铁、锌含量的大豆种质,可用于富铁、锌大豆新品种的选育和种质创新,同时也为营养功能型新品种遗传基础解析提供基础材料,加快推动大豆核心种质在华南地区的开发与利用。

关键词：大豆核心种质鉴定铁含量锌含量相关分析

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大豆种子储藏性磷对幼苗适应低磷胁迫的作用

西北植物学报 2013年第5期33卷 1004-1010页

作者：杨存义赵云云黄益安方小龙马启彬年海国家大豆改良中心广东分中心华南农业大学农学院广州510640

选用种子大小不同、磷效率不同的两个大豆品种‘巴西10号’(B10)和‘本地2号’(L2),在不同供磷条件下进行营养液浇灌沙培,从大豆萌发至2片三出复叶完全展开期测定植株主要器官总磷、可溶性磷浓度、子叶可溶性蛋白、酸性磷酸酶比活性、... 详细信息

选用种子大小不同、磷效率不同的两个大豆品种‘巴西10号’(B10)和‘本地2号’(L2),在不同供磷条件下进行营养液浇灌沙培,从大豆萌发至2片三出复叶完全展开期测定植株主要器官总磷、可溶性磷浓度、子叶可溶性蛋白、酸性磷酸酶比活性、植酸酶比活性的变化动态,探讨储藏性磷在大豆幼苗期适应磷胁迫中的作用。结果发现:(1)磷效率不同的两个大豆品种的种子中磷含量差异显著。(2)大豆萌发和幼苗生长过程中子叶的磷逐渐转入根、茎、叶中,并以转入叶中的磷最多,其中磷高效品种B10在发芽过程中子叶磷向各个器官转移的总磷量要高于磷低效品种L2,且持续时间长。(3)大豆萌发和幼苗生长过程中外源供磷水平显著影响子叶磷的转移,在外源供磷充足条件下各器官中总磷均高于低供磷条件,子叶中磷和外源磷存在补偿关系。(4)磷高效品种B10子叶中酸性磷酸酶活性在低磷条件下显著高于高磷条件,但磷低效品种L2在高、低磷间无显著差异。研究表明,大豆种子储藏性磷在幼苗期耐低磷能力建立方面具有重要作用。

关键词：储藏性磷大豆子叶耐低磷

巴西大豆资源及其在华南地区衍生品种的磷效率评价

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中国油料作物学报 2013年第2期35卷 162-170页

作者：钟彩霞钟开珍赵云云陈林年海马启彬杨存义华南农业大学农学院国家大豆改良中心广东分中心广东广州510642

南方酸性红壤中有效磷含量低是限制大豆生产的不利因素之一,选育磷高效品种是最有效的途径。采用高、低磷土壤盆栽试验,利用冠干重、根干重、冠磷含量、根磷含量、植株磷吸收量、根长、根表面积、根体积、磷利用效率和磷吸收效率等10个... 详细信息

南方酸性红壤中有效磷含量低是限制大豆生产的不利因素之一,选育磷高效品种是最有效的途径。采用高、低磷土壤盆栽试验,利用冠干重、根干重、冠磷含量、根磷含量、植株磷吸收量、根长、根表面积、根体积、磷利用效率和磷吸收效率等10个性状对5个巴西大豆和11个由其与桂早1号育成品种的磷效率进行了评价,进一步利用主成分和隶属函数对19个大豆品种的磷效率做综合分析。结果发现,除巴西13号和巴西9号外,其他巴西大豆资源磷效率性状均优于桂早1号。由巴西大豆与桂早1号衍生育成的品种华夏5号、桂夏豆2号也优于其双亲,表现正向超亲遗传;衍生育成的品种华夏1号和华夏3号介于其双亲间;其余衍生育成的品种低于双亲,表现负向超亲遗传。结果表明大部分巴西大豆资源在磷效率性状方面存在明显优势,可在改良华南地区大豆品种的磷效率方面发挥作用。

关键词：大豆巴西资源品种磷效率性状改良

华南地区夏播大豆品种镉耐性及籽粒镉积累的差异

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大豆科学 2013年第3期32卷 336-340页

作者：赵云云钟彩霞方小龙马启彬年海杨存义华南农业大学农学院/国家大豆改良中心广东分中心广东广州510642

通过污染土壤盆栽对11个华南地区主栽的夏大豆品种在夏播条件下镉(Cd)耐性和籽粒Cd积累的差异进行了比较。结果表明:在Cd处理条件下11个大豆品种的生物量和籽粒干重均比对照有不同程度下降,且品种间差异显著,综合考虑相对生物量和籽粒... 详细信息

通过污染土壤盆栽对11个华南地区主栽的夏大豆品种在夏播条件下镉(Cd)耐性和籽粒Cd积累的差异进行了比较。结果表明:在Cd处理条件下11个大豆品种的生物量和籽粒干重均比对照有不同程度下降,且品种间差异显著,综合考虑相对生物量和籽粒干重指标,桂夏豆2号、巴西3号是耐性品种,华夏3号、桂M32、巴西15、桂早1号和埂青82是中等耐性品种,而巴西10号、福豆234、华夏4号和中黄24是敏感品种。同时发现在Cd处理条件下品种间籽粒Cd浓度存在显著性差异,其中华夏3号、桂M32籽粒浓度较低,而中黄24籽粒Cd浓度最高。相关分析发现,籽粒Cd浓度与籽粒、地上部(籽粒除外)和根的相对干重的相关性不显著,而与地上部(籽粒除外)Cd浓度显著正相关,表明籽粒Cd积累与Cd耐性是由各自独立的遗传机制控制。

关键词：华南夏播大豆镉耐性镉积累

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华南地区11个春播大豆品种抗镉性的差异

华南农业大学学报 2014年第3期35卷 111-113页

作者：赵云云钟彩霞方小龙黄益安马启彬年海杨存义华南农业大学农学院/国家大豆改良中心广东分中心广东广州510642

【目的】土壤重金属污染越来越严重,迫切要求农作物品种具有抗污染和低积累的特性.本研究对华南地区主栽春播大豆品种的重金属抗性做评价,为生产上品种选择提供依据.【方法】采用盆栽试验比较研究了华南地区11个春大豆品种镉(Cd)抗性的... 详细信息

【目的】土壤重金属污染越来越严重,迫切要求农作物品种具有抗污染和低积累的特性.本研究对华南地区主栽春播大豆品种的重金属抗性做评价,为生产上品种选择提供依据.【方法】采用盆栽试验比较研究了华南地区11个春大豆品种镉(Cd)抗性的差异.【结果和结论】以根、茎叶和籽粒的相对干质量为指标进行聚类,桂春8号、华春1号属于Cd耐性品种,泉豆7号、福豆234、华春2号和本地2号属于Cd敏感性品种.华南地区春大豆的Cd抗性存在显著差异,其中抗性品种可在重金属污染地区种植.

关键词：春播大豆镉耐性抗性品种华南地区

木薯//大豆间距对间作作物农艺性状及品质的影响

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大豆科学 2018年第1期37卷 81-86页

作者：高蕊龚颖婷李沛然李艳平年海程艳波连腾祥牟英辉华南农业大学农学院广东广州510642 华南农业大学国家大豆改良中心广东分中心广东广州510642

木薯间作短期作物是常见的栽培模式之一,本文以木薯南植199和大豆华春8号为试验材料,在不同间距处理下,记录和测定作物的农艺性状和品质,试图了解间作距离对其的影响,为两种作物合理配置获得高产高效提供理论和技术依据。结果显示:间距... 详细信息

木薯间作短期作物是常见的栽培模式之一,本文以木薯南植199和大豆华春8号为试验材料,在不同间距处理下,记录和测定作物的农艺性状和品质,试图了解间作距离对其的影响,为两种作物合理配置获得高产高效提供理论和技术依据。结果显示:间距处理对大豆的有效分枝数、主茎节数和木薯的株高具有显著影响,而对两种作物的其它农艺性状无显著影响。当间作间距为D30时,大豆蛋白质、粗脂肪和3种脂肪酸含量显著提高,木薯淀粉含量高于其它处理,但低于单作木薯。此外,间距处理对木薯的单株产量有影响显著,单作和D50间距处理的木薯单株产量高于其它处理,但对大豆的单株产量无显著影响。结果表明D30的间距间作模式下,木薯和大豆的品质性状具有优势,而D50的间距间作模式下,木薯和大豆的产量性状具有优势。

关键词：木薯大豆间作农艺性状品质产量