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甜瓜属异源多倍体不同倍性材料内参基因的筛选及评估

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南京农业大学学报 2024年第2期47卷 205-212页

作者：王盼乔虞夏清翟于菲赵勤政孟雅朱早兵李季陈劲枫南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质创新利用全国重点实验室江苏南京210095 河南农业大学园艺学院河南郑州450002

[目的]多倍化是植物界普遍存在的现象,但是内参基因的缺乏限制了多倍化相关基因表达研究的进程。本文旨在建立一组稳定的内参基因,以提高多倍体目标基因定量的准确性和重复性。[方法]以甜瓜属人工异源四倍体、其二倍体双亲和三倍体后代... 详细信息

[目的]多倍化是植物界普遍存在的现象,但是内参基因的缺乏限制了多倍化相关基因表达研究的进程。本文旨在建立一组稳定的内参基因,以提高多倍体目标基因定量的准确性和重复性。[方法]以甜瓜属人工异源四倍体、其二倍体双亲和三倍体后代为材料,通过实时荧光定量反应(qPCR)比较了10个候选内参基因(UBI-ep、ACT、ACT3、TUA、EF-1α、CACS、TIP41、F-box、CYP和UBQ)的表达丰度,并利用geNorm和NormFinder软件对其表达稳定性进行分析。同时,通过转录组测序(RNA-seq)的方法对候选内参基因进行定量,并统计与荧光定量数据的相关性。[结果]荧光定量结果表明,二倍体黄瓜的CYP表达丰度最高,CT值为15.8;四倍体材料的F-box表达量最低,CT值为30.5。结合geNorm和NormFinder软件结果,一共筛选出4个稳定的参考基因F-box、TIP41、ACT3和ACT。其中F-box和TIP41在多倍性水平下稳定性值M比ACT3和ACT基因的小,但表达丰度低。以ACT3为内参时,qPCR与RNA-seq定量结果极显著相关(R^(2)=0.844,P<0.01),F-box为内参时相关性最小。[结论]当比较不同倍性水平或跨物种的转录本丰度时,需要注意内参基因的选择。针对甜瓜属多种倍性材料的低丰度表达基因,可以选择TIP41作为内参基因;对于高表达基因,可采用ACT3作为内参基因。

关键词：甜瓜属多倍体内参基因实时荧光定量PCR 稳定性

黄瓜-酸黄瓜异附加系鉴定、果实长度变异及其分子机制

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南京农业大学学报 2024年

作者：刘紫薇冯贤波赵勤政夏磊娄群峰南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质创新利用全国重点实验室

[目的]本文旨在通过分析不同黄瓜-酸黄瓜异附加系的果实差异，探究附加系中酸黄瓜6号染色体导入引起黄瓜果实变短的分子机制，为黄瓜近缘野生种优异性状挖掘和利用提供理论依据。[方法]采用分子标记和Oligo-FISH鉴定黄瓜-酸黄瓜异附加... 详细信息

[目的]本文旨在通过分析不同黄瓜-酸黄瓜异附加系的果实差异，探究附加系中酸黄瓜6号染色体导入引起黄瓜果实变短的分子机制，为黄瓜近缘野生种优异性状挖掘和利用提供理论依据。[方法]采用分子标记和Oligo-FISH鉴定黄瓜-酸黄瓜异附加系中的外源染色体，对栽培黄瓜‘北京截头’（CC3）和不同黄瓜-酸黄瓜异附加系的果实性状进行统计，开展石蜡切片和转录组测序分析，并利用实时荧光定量PCR技术（RT-qPCR）验证转录组测序结果。[结果]共鉴定出7种异附加系材料，分别为附加酸黄瓜6号染色体CC-H06、8号染色体CC-H08、9号染色体CC-H09及10号染色体CC-H10的单体附加系；附加酸黄瓜6和10号染色体CC-H06+H10的双单体附加系；附加酸黄瓜6、7和11号染色体CC-H06+H07+H11及附加酸黄瓜6、7、10、11和12号染色体CC-H06+H07+H10+H11+H12的多单体附加系。表型统计发现，CC-H08、CC-H09和CC-H10材料的子房和果实长度均与CC3相似，而CC-H06材料较CC3明显变短，表明酸黄瓜6号染色体导入会引起CC3果实变短。石蜡切片结果显示，CC-H06的果实细胞相对于CC3较大，但细胞数目却明显减少。转录组分析表明，CC-H06中分别有695和2770个酸黄瓜及CC3来源的差异表达基因，主要富集在植物激素信号转导、玉米素生物合成、二萜生物合成、色氨酸代谢等激素合成通路。RT-qPCR验证分析与转录组测定结果一致，说明结果真实可靠。[结论]酸黄瓜6号染色体导入会引起CC3果实变短和果实细胞数量减少，CC-H06的果实变短与生长素、细胞分裂素和赤霉素等植物激素共同调控有关。

关键词：黄瓜酸黄瓜异附加系果实转录组

生物熏蒸结合强还原土壤灭菌法对菊花生长及连作土壤的影响

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核农学报 2024年第8期38卷 1575-1584页

作者：金蕊许建平楚芯可管志勇陈素梅房伟民陈发棣赵爽南京农业大学园艺学院/农业农村部景观农业重点实验室江苏南京210095

为探讨生物熏蒸结合强还原土壤灭菌法(RSD)对菊花生长及连作土壤的改良效果,以南农冰洁为试验材料,以连作土壤为对照(CK),设置油菜生物熏蒸(R)、油菜生物熏蒸+水稻秸秆(R+RS)、油菜生物熏蒸+玉米秸秆(R+MS)和油菜生物熏蒸+麦麸(R+FS)4... 详细信息

为探讨生物熏蒸结合强还原土壤灭菌法(RSD)对菊花生长及连作土壤的改良效果,以南农冰洁为试验材料,以连作土壤为对照(CK),设置油菜生物熏蒸(R)、油菜生物熏蒸+水稻秸秆(R+RS)、油菜生物熏蒸+玉米秸秆(R+MS)和油菜生物熏蒸+麦麸(R+FS)4个土壤灭菌处理,测定不同处理菊花各生育期生长、开花、根系指标和各器官养分含量,以及土壤理化性质和微生物数量。结果表明,与对照相比,不同土壤灭菌处理后,菊花生长及花期植株各指标均显著提高,以R+FS处理菊花各项生长指标最大;各土壤灭菌处理均能促进根系生长,以R+FS处理效果最好。不同土壤灭菌处理能提高土壤质量,土壤铵态氮、速效磷、有效钾、有机质含量分别较对照增加102.59%~155.23%、31.49%~72.07%、31.50%~92.85%、38.32%~71.30%,土壤pH值下降0.09~0.37个单位;各处理对土壤EC值的影响不同,R+MS和R+FS处理后,土壤EC值分别从462μs·cm^(-1)下降至200和285μs·cm^(-1),R和R+RS处理分别增加至585和614μs·cm^(-1)。除苗期R+RS处理土壤真菌数量低于对照外,其余处理土壤细菌和真菌数量均显著增加(P<0.05),表现为细菌增加幅度大于真菌;不同土壤灭菌处理后,土壤尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)数量显著降低(P<0.05),R+FS处理对其影响最大,苗期和盛花期分别为4.12和3.87 lg copies·g^(-1)soil,较对照下降62.11%和53.46%。各土壤灭菌处理菊花枯萎病发病率均低于对照,其防治效果可达33.65%~55.70%。综上,生物熏蒸结合麦麸处理能够改善菊花连作土壤理化性状并增加土壤微生物数量及养分含量,降低土壤中尖孢镰刀菌数量,从而有效促进菊花生长及优质高产。本研究结果为菊花绿色高效栽培提供了技术支撑。

关键词：生物熏蒸油菜菊花强还原土壤灭菌法连作障碍

芹菜和细叶旱芹叶绿体基因组结构特征与系统进化分析

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植物生理学报 2024年第3期60卷 471-482页

作者：杜佳庚李晓燕李威龙谭国飞熊爱生李梦瑶四川农业大学园艺学院成都611130 贵州省农业科学院园艺研究所贵州550006 南京农业大学园艺学院作物遗传与种质创新利用全国重点实验室南京210095

芹菜(Apium graveolens)和细叶旱芹(Apium leptophyllum)同为伞形科草本植物,二者均富含丰富的营养元素并具有较高的药用价值。利用Illumina NovaSeq 6000和Nanopore测序平台对芹菜和细叶旱芹的叶绿体基因组进行测序,通过组装和注释获... 详细信息

芹菜(Apium graveolens)和细叶旱芹(Apium leptophyllum)同为伞形科草本植物,二者均富含丰富的营养元素并具有较高的药用价值。利用Illumina NovaSeq 6000和Nanopore测序平台对芹菜和细叶旱芹的叶绿体基因组进行测序,通过组装和注释获得完整叶绿体基因组序列,并将其序列特征与伞形科其他物种进行差异比较。结果表明,芹菜和细叶旱芹叶绿体基因组全长分别为152025和158702 bp,分别包含87和94个蛋白质编码基因,都具有8个r RNA基因和37个t RNA基因。芹菜和细叶旱芹重复序列的类型与分布模式相似,但数目略有差异,芹菜叶绿体基因组中鉴定到202个SSRs,低于细叶旱芹中的219个。与大多数被子植物一样,芹菜和细叶旱芹均偏好使用A/T结尾的密码子;核酸多样性分析显示,二者叶绿体基因组SSC区域中rpl32基因可作为潜在的分子标记用以鉴定伞形科物种。比较基因组学分析结果表明,伞形科植物叶绿体全基因组大小、结构、基因组成和排列顺序等在种内及种间均高度保守,均未检测出大片段的基因重排,呈现出高度共线性关系。基于20种伞形科植物的叶绿体基因组序列构建系统进化树,揭示了芹菜和细叶旱芹物种之间高度相似。本研究为芹菜和细叶旱芹叶绿体基因组提供了全面的信息,有助于今后更全面的了解伞形科植物叶绿体基因组的特征与进化。

关键词：芹菜细叶旱芹叶绿体基因组结构特征进化

细胞分裂素受体基因SlHK4突变对番茄开花时间的影响

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南京农业大学学报 2024年第3期47卷 424-434页

作者：刘艳洁赵晓冰王枫丁静南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室/园艺学院江苏南京210095

[目的]本研究旨在解析细胞分裂素受体基因SlHK4突变对番茄开花时间的影响,为揭示细胞分裂素途径调控植物开花的分子机制奠定基础。[方法]以细胞分裂素受体基因SlHK4的2个纯合突变株系slhk4-4和slhk4-5及野生型(WT)番茄为材料,统计各株... 详细信息

[目的]本研究旨在解析细胞分裂素受体基因SlHK4突变对番茄开花时间的影响,为揭示细胞分裂素途径调控植物开花的分子机制奠定基础。[方法]以细胞分裂素受体基因SlHK4的2个纯合突变株系slhk4-4和slhk4-5及野生型(WT)番茄为材料,统计各株系开花时间,并在发芽26 d后取植株茎尖进行石蜡切片显微观察、响应细胞分裂素的荧光信号检测以及转录组测序等分析。[结果]slhk4-4和slhk4-5突变体的始花节位与WT相同,但始花时间分别比WT晚6和4 d。与WT相比,slhk4-5茎尖花分生组织分化推迟,细胞显著减小,细胞数目略少;slhk4-4与细胞分裂素响应启动子TCSn驱动的绿色荧光蛋白基因GFP过表达株系的杂交F 1代茎尖中,响应细胞分裂素的GFP荧光信号显著减弱;slhk4-5茎尖中细胞周期正调控基因Cyclin-B1-2表达下调,开花正调控基因FUL2、SOC1表达上调,而花发育基因AGL12和AGL19表达下调,开花调控相关基因的表达变化趋势与slhk4-5开花推迟的性状变化不完全一致。差异表达基因(DEG)的功能分析显示,57.6%具有功能注释的DEG是富集于光合作用、呼吸作用、蛋白合成和代谢等相关通路中的结构基因,其中88.2%在slhk4-5茎尖中的表达下调,表明slhk4茎尖的细胞活性很可能弱于WT。[结论]细胞分裂素受体SlHK4的功能缺失导致slhk4茎尖细胞分裂素信号减弱,花分生组织细胞减小,活性降低,分化延后,进而导致slhk4开花推迟。SlHK4是番茄开花时间的正调控因子。

关键词：番茄细胞分裂素受体 SlHK4 开花时间

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遮阴处理下睡莲‘甘娜’叶脐解剖结构与转录组分析

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分子植物育种 2024年第15期22卷 4919-4929页

作者：王亚坤李博文王丹宁岳泽众杨丽张燕徐函兵滕云信阳农林学院园艺学院信阳464000 南京农业大学园艺学院南京210095

睡莲具有胎生繁殖的特性,其胎生发育受光照影响。本研究以热带胎生睡莲‘甘娜’品种为材料,对其进行遮阴处理,采用石蜡切片技术观察其叶脐形态发育过程,结合转录测序技术来分析遮阴处理对于胎生现象的发育机理和调控基因的影响。结果表... 详细信息

睡莲具有胎生繁殖的特性,其胎生发育受光照影响。本研究以热带胎生睡莲‘甘娜’品种为材料,对其进行遮阴处理,采用石蜡切片技术观察其叶脐形态发育过程,结合转录测序技术来分析遮阴处理对于胎生现象的发育机理和调控基因的影响。结果表明,遮阴处理下,睡莲‘甘娜’叶脐的形态发育较缓慢,细胞结构的变化更迟缓,维管组织发育基本停滞。结合转录组分析发现,与正常光照相比,遮阴处理下其代谢途径、植物激素信号转导途径和光合作用等差异基因显著富集,与睡莲‘甘娜’叶脐的生长发育过程中的细胞分化和生长物质调节有关。遮阴处理下的代谢途径中富集的上调差异表达基因为乙醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase,ADH)等,ADH对于睡莲叶脐对逆境的响应具有重要影响。在植物激素信号转导途径中,油菜素内酯信号激酶(brassinolide signaling kinase, BSK)和吲哚乙酸(jndoleacetic acid, IAA)显著差异表达,其中BSK参与油菜素内酯(brasstnolide, BR)信号转导控制植物的生长发育,IAA参与植物细胞的分化、分裂,两者靠植物激素的相互作用来维持机体的平衡,使睡莲更好地适应遮阴胁迫。以上结果为理解遮阴胁迫下胎生睡莲叶脐的基因调控和生长机制提供了新的理论依据。

关键词：胎生繁殖睡莲‘甘娜’ 代谢途径发育机理

茶树NAC转录因子CsNAC79和CsNAC9鉴定及其对非生物胁迫的响应

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西北植物学报 2024年

作者：孔洁玙杨妮罗微胡志航王雅慧庄静南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室南京农业大学园艺学院茶叶科学研究所农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室

[目的]鉴定茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9,并分析它们在干旱、盐、高温、低温、外施ABA和外施GA3胁迫下的表达模式,为进一步解析CsNAC79和CsNAC9转录因子的生物学功能提供参考。[方法]以茶树‘龙井43’为材料,用RT-PCR扩增NAC转... 详细信息

[目的]鉴定茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9,并分析它们在干旱、盐、高温、低温、外施ABA和外施GA3胁迫下的表达模式,为进一步解析CsNAC79和CsNAC9转录因子的生物学功能提供参考。[方法]以茶树‘龙井43’为材料,用RT-PCR扩增NAC转录因子家族基因CsNAC79和CsNAC9,并进行生物信息学分析;用qRT-PCR检测CsNAC79和CsNAC9在茶树6种非生物胁迫下的相对表达量。[结果](1)CsNAC79和CsNAC9分别编码409个和282个氨基酸,且分别在15—150氨基酸位点、11—134氨基酸位点含有NAC家族成员典型的NAM保守结构域。(2)CsNAC79蛋白与中华猕猴桃、柿、洋蓟亲缘关系较近,CsNAC9蛋白与桃、荔枝、榴莲亲缘关系较近;2个NAC转录因子均是亲水性蛋白,皆不含信号肽和跨膜结构;CsNAC79和CsNAC9的启动子区域都含有非生物胁迫响应元件;蛋白质空间结构分析显示,CsNAC79和CsNAC9蛋白主要是由不规则卷曲和α-螺旋组成。(3)表达分析表明:CsNAC79和CsNAC9基因在6种不同非生物胁迫下均上调表达。[结论]茶树CsNAC79和CsNAC9基因响应多种非生物胁迫。

关键词：茶树 NAC转录因子 ABA GA 非生物胁迫表达分析

茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9鉴定及其对非生物胁迫的响应

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西北植物学报 2024年第4期44卷 572-581页

作者：孔洁玙杨妮罗微胡志航王雅慧庄静南京农业大学园艺学院茶叶科学研究所农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室南京210095 南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室南京210095

【目的】鉴定茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9,并分析它们在干旱、盐、高温、低温、外施ABA和外施GA3胁迫下的表达模式,为进一步解析CsNAC79和CsNAC9转录因子的生物学功能提供参考。【方法】以茶树‘龙井43’为材料,用RT-PCR扩增NA... 详细信息

【目的】鉴定茶树NAC转录因子基因CsNAC79和CsNAC9,并分析它们在干旱、盐、高温、低温、外施ABA和外施GA3胁迫下的表达模式,为进一步解析CsNAC79和CsNAC9转录因子的生物学功能提供参考。【方法】以茶树‘龙井43’为材料,用RT-PCR扩增NAC转录因子家族基因CsNAC79和CsNAC9,并进行生物信息学分析;用qRT-PCR检测CsNAC79和CsNAC9在茶树6种非生物胁迫下的相对表达量。【结果】(1)CsNAC79和CsNAC9分别编码409个和282个氨基酸,且分别在15—150氨基酸位点、11—134氨基酸位点含有NAC家族成员典型的NAM保守结构域。(2)CsNAC79蛋白与中华猕猴桃、柿、洋蓟亲缘关系较近,CsNAC9蛋白与桃、荔枝、榴莲亲缘关系较近;2个NAC转录因子均是亲水性蛋白,皆不含信号肽和跨膜结构;CsNAC79和CsNAC9的启动子区域都含有非生物胁迫响应元件;蛋白质空间结构分析显示,CsNAC79和CsNAC9蛋白主要是由不规则卷曲和α-螺旋组成。(3)表达分析表明:CsNAC79和CsNAC9基因在6种不同非生物胁迫下均上调表达。【结论】茶树CsNAC79和CsNAC9基因响应多种非生物胁迫。

关键词：茶树 NAC转录因子 ABA GA_(3) 非生物胁迫表达分析

施氮水平对不同切花菊品种生长及氮素累积和分配的影响

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南京农业大学学报 2024年第2期47卷 222-231页

作者：葛礼姣许建平杨颜榕管志勇陈素梅房伟民陈发棣赵爽南京农业大学园艺学院/农业农村部景观农业重点实验室/钟山生物育种实验室江苏南京210095 江苏沿江地区农业科学研究所江苏南通226012

[目的]针对当前菊花生产中氮肥使用过量、氮效率低下和不同氮素营养特性菊花品种氮素吸收及分配规律不明等问题,本文研究不同施氮水平对不同切花菊生长、氮效率及氮素累积和分配的影响,以明确不同切花菊品种对氮素吸收利用特性,为切花... 详细信息

[目的]针对当前菊花生产中氮肥使用过量、氮效率低下和不同氮素营养特性菊花品种氮素吸收及分配规律不明等问题,本文研究不同施氮水平对不同切花菊生长、氮效率及氮素累积和分配的影响,以明确不同切花菊品种对氮素吸收利用特性,为切花菊的高效生产提供理论依据。[方法]以9个不同家系的切花菊品种为材料,测定了高氮(每株800 mg)、正常氮(每株400 mg)和低氮水平(每株50 mg)下,9个切花菊品种全生育期生长指标、氮效率指标和各部位氮素累积量。[结果]9个切花菊品种的株高、茎粗、叶干重、茎干重、根干重、总根长、一级分枝数、着花数等生长指标和根氮累积量、叶氮累积量、植株氮累积量等氮累积量指标均随氮水平的增加而增加,氮效率指标随氮水平的增加而降低;正常氮水平下,9个菊花品种的花干重、冠幅、花径和花氮累积量最高,花期最早。不同氮水平下,‘南农丽黄’在茎粗、各部位生物量、平均根直径、根体积、冠幅、花径、氮吸收效率、农艺氮效率、植株氮累积量和花氮累积量指标上显著高于其他品种(P<0.05);‘南农雪峰’和‘南农紫峰’的株高、茎粗、各部位生物量、冠幅、花径、氮吸收效率、农艺氮效率和植株氮累积量较其他品种低。苗期和生殖生长期间,9个菊花品种植株中叶氮累积量最高,茎次之,根最低;盛花期时,植株中叶和茎氮累积量比例显著下降,花器官的氮累积量显著高于其他器官。不同氮水平下,9个菊花品种的植株氮累积量与花干重、冠幅、花径、一级分枝数、着花数、花期呈显著正相关(0.39≤r≤0.83),花氮累积量与花干重、花期呈显著正相关(0.53≤r≤0.89)。[结论]高氮水平促进了菊花的营养生长,抑制了菊花的氮效率和品质形成,菊花的全生育期生长规律和氮素累积分配规律一致,植株氮累积量和花氮累积量对菊花开花品质的形成具关键作用。

关键词：氮水平切花菊品种生长品质氮效率氮素累积量