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玉米转录因子ZmMYB12提高植物抗旱性和低磷耐受性的功能鉴定

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作物学报 2024年第1期50卷 76-88页

作者：王丽平王晓钰傅竞也王强四川农业大学农学院/西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室四川成都611130

玉米生长发育过程中会遭受干旱、高温、高盐及营养元素匮乏等多种非生物胁迫,导致其产量和品质下降,造成严重的农业减产。MYB类转录因子在植物中广泛分布,参与植物生长发育和环境响应,筛选及鉴定出具有抗逆功能的MYB类转录因子能为玉米... 详细信息

玉米生长发育过程中会遭受干旱、高温、高盐及营养元素匮乏等多种非生物胁迫,导致其产量和品质下降,造成严重的农业减产。MYB类转录因子在植物中广泛分布,参与植物生长发育和环境响应,筛选及鉴定出具有抗逆功能的MYB类转录因子能为玉米抗逆遗传改良提供理论依据。本研究从玉米干旱处理的材料中克隆了一个R2R3-MYB家族转录因子基因ZmMYB12,其响应自然干旱、ABA及PEG处理,基因表达被诱导上调。病毒诱导沉默ZmMYB12后的玉米植株对干旱更加敏感,活性氧积累更多,根系更小;复水后ZmMYB12沉默植株存活率更低,表明ZmMYB12是干旱正调控因子。进一步构建ZmMYB12稳定过表达拟南芥,干旱处理后ZmMYB12过表达株系活性氧积累更少,侧根更多,抗旱能力增强。同时,发现ZmMYB12过表达拟南芥在低磷胁迫下侧根数量更多,根系酸化程度增加,叶绿素及花青素含量更多,体内无机磷含量高于野生型,表明ZmMYB12参与到低磷胁迫过程中,并且提高了植株对磷元素的吸收及利用率。研究表明ZmMYB12调控干旱抗性并响应低磷胁迫,为作物抗旱及耐低磷育种提供了一个良好的基因资源。

关键词：玉米 MYB转录因子干旱胁迫低磷胁迫根系

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小麦发芽对面粉质量与加工产品品质的影响

中国农业科学 2024年第7期57卷 1267-1280页

作者：梁王壮唐雅楠刘佳荟郭晓江董慧雪祁鹏飞王际睿四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室四川农业大学农学院四川农业大学小麦研究所四川农业大学西南作物基因资源与遗传改良教育部重点实验室

【目的】小麦在收获季节若遇连续的阴雨天气，将会导致籽粒萌动，甚至发芽，从而影响小麦的产量和品质。将正常小麦与发芽小麦以不同比例混合、制粉，评价其对加工成品的烘焙/蒸煮品质的影响，探讨利用轻微程度芽麦的可能性，为减少粮... 详细信息

【目的】小麦在收获季节若遇连续的阴雨天气，将会导致籽粒萌动，甚至发芽，从而影响小麦的产量和品质。将正常小麦与发芽小麦以不同比例混合、制粉，评价其对加工成品的烘焙/蒸煮品质的影响，探讨利用轻微程度芽麦的可能性，为减少粮食损失提供参考。【方法】基于郑麦583（郑583）和科成麦6号（科6）制备含芽麦比例分别为30%、50%和100%的混合小麦。以降落值、沉降值、干面筋含量、湿面筋含量、面团形成时间和面团稳定时间评估混合小麦面粉的劣化程度；从感官评分及品质参数综合评估混合小麦面粉制作的面包、饺子皮、馒头、海绵蛋糕、面条和饼干的烘焙或蒸煮特性。【结果】随着芽麦占比的增加（30%、50%和100%），郑583面粉的面团形成时间呈先增加再降低的趋势，面团稳定时间逐渐降低；但科6的2个参数变化趋势均为先降低再增加，最后降低；2个品种面粉的降落数值、湿面筋含量、干面筋含量和沉降值指标均呈逐渐降低的趋势。郑583馒头的比容先增加后降低，科6馒头的比容逐渐降低；郑583海绵蛋糕的比容逐渐增加，科6海绵蛋糕的比容保持不变。2个品种的面包比容、饼干面积、面条蒸煮损失、饺子汤浑浊参数（A*）均呈相同的梯度变化。与郑583和科6的对照（无芽麦）相比，100%芽麦占比的郑583、科6的面包比容分别降低11.33%和17.44%，饼干面积分别增加24.10%和7.49%，面条蒸煮损失率分别增加29.85%和9.69%，饺子汤A*值分别增加8.93%和13.32%。当芽麦占比为30%时，2个品种所制作的面包、馒头和饺子皮均出现显著劣化，郑583面条也出现显著劣化；当芽麦占比达到50%时，2个品种的海绵蛋糕和饼干出现显著劣化；当芽麦占比达100%时，科6的面条也表现为显著劣化。【结论】发芽小麦严重影响面包、饺子皮、馒头、海绵蛋糕、面条和饼干的蒸煮或烘焙特性。不同品种小麦受影响也有差异，但是总体趋势一致。当发芽程度较轻时，对饼干和蛋糕的加工品质影响较小。

关键词：发芽小麦面粉质量烘焙品质蒸煮品质感官评分质构参数

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种子萌发与穗发芽

中国农业科学 2024年第7期57卷 1215-1219页

作者：董慧雪王际睿四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室四川农业大学小麦研究所四川农业大学农学院四川农业大学西南作物基因资源与遗传改良教育部重点实验室

种子的萌发是指种子胚由相对静止状态变为活跃状态，并逐步生长成幼苗的过程。正常的种子萌发是作物健康生长和高产的基础，标志着种子内部生物化学的变化和生长物质合成的开始，为植物提供所需的能量和养分。种子萌发的过程复杂而精密... 详细信息

种子的萌发是指种子胚由相对静止状态变为活跃状态，并逐步生长成幼苗的过程。正常的种子萌发是作物健康生长和高产的基础，标志着种子内部生物化学的变化和生长物质合成的开始，为植物提供所需的能量和养分。种子萌发的过程复杂而精密，受基因、种子贮藏物质代谢、

关键词：种子萌发穗发芽

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玉米转录因子ZmNAC59调控植物抗盐性

西北植物学报 2024年第3期44卷 381-395页

作者：张宇涵李星霖刘丽君傅竞也王强四川农业大学农学院西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室成都611130

【目的】NAC转录因子家族是植物中研究较多的一类转录因子,在调控植物生长发育和响应非生物胁迫过程中起重要作用。玉米是三大粮食作物之一,其生长过程常会面临各种逆境胁迫,盐害被认为是限制作物生长和生产的主要环境因素之一。因此鉴... 详细信息

【目的】NAC转录因子家族是植物中研究较多的一类转录因子,在调控植物生长发育和响应非生物胁迫过程中起重要作用。玉米是三大粮食作物之一,其生长过程常会面临各种逆境胁迫,盐害被认为是限制作物生长和生产的主要环境因素之一。因此鉴定玉米抗盐基因,解析其抗盐机制对培育玉米抗逆品种具有重要意义。【方法】研究克隆了玉米转录因子ZmNAC59,并用生物信息学手段分析其保守结构域和系统进化关系,用实时荧光定量PCR方法分析该基因在NaCl和MeJA处理下的表达模式,并用稳定转基因体系将该基因异源表达拟南芥观察表型,同时还用病毒诱导沉默技术将该基因在玉米中沉默后进行盐处理表型观察,并进行酶活性检测。【结果】ZmNAC59能够被NaCl和MeJA诱导上调。病毒诱导沉默ZmNAC59后进行盐胁迫,沉默株系对盐胁迫更敏感,ROS积累更多;而ZmNAC59过表达拟南芥后,过表达株系在盐胁迫处理下存活率更高,活性氧积累更少,Na^(+)/K^(+)比率低,表明ZmNAC59作为盐胁迫中的正调控因子可以通过调节离子流动提高植物抗盐性。实时荧光定量PCR结果表明拟南芥过表达株系中Na^(+)、K^(+)转运相关的基因显著上调;在玉米原生质体中瞬时过表达ZmNAC59后进行盐处理发现ZmSOS1、ZmNHX1和ZmNHX7的表达显著上调,Dual-LUC实验表明ZmSOS1是Zm-NAC59的靶基因。【结论】研究表明ZmNAC59通过激活ZmSOS1启动子的活性调控其表达而促进盐胁迫下的离子转运,从而提高植物抗盐性,为玉米抗逆基因资源的筛选和品种培育提供了科学理论依据。

关键词：玉米转录因子盐胁迫离子转运

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田间穗发芽对四川盆地中籼稻稻米品质的影响

四川农业大学学报 2024年第3期42卷 490-498,522页

作者：刘佳影苏治源李秋萍刘泽茜徐嘉欣刘婷婷刘睿刘钰婷何宇欣邓飞任万军四川农业大学农学院/西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室/农业农村部西南作物生理生态与耕作重点实验室成都611130

【目的】明确田间穗发芽对四川盆地稻米品质的影响,为四川盆地水稻优质生产提供指导。【方法】以桂朝Ⅱ号和西科恢768这2个品种为试验材料,于成熟期收集田间穗发芽和未发芽籽粒,分析穗发芽对稻米加工品质、外观品质、组分及淀粉RVA谱特... 详细信息

【目的】明确田间穗发芽对四川盆地稻米品质的影响,为四川盆地水稻优质生产提供指导。【方法】以桂朝Ⅱ号和西科恢768这2个品种为试验材料,于成熟期收集田间穗发芽和未发芽籽粒,分析穗发芽对稻米加工品质、外观品质、组分及淀粉RVA谱特性的影响。【结果】对于加工外观品质而言,穗发芽导致西科恢768的糙米率、精米率、整精米率分别显著降低4.44%、7.48%、3.83%,桂朝Ⅱ号则分别显著降低13.88%、8.90%、34.94%,穗发芽同时导致西科恢768和桂朝Ⅱ号整精米粒重分别降低10.99%和3.57%。穗发芽导致西科恢768的垩白粒率和垩白度显著增加了23.71%和22.6%,桂朝Ⅱ号则分别显著增加了23.19%和9.98%。较未发芽籽粒(对照),穗发芽导致西科恢768的蛋白质和脂肪含量显著降低0.9%和1.43%;桂朝Ⅱ号则分别显著降低0.35%和0.33%。穗发芽导致西科恢768的淀粉峰值黏度、热浆黏度和冷胶黏度显著降低82.72%、96.68%和95.66%,进而导致消减值和回复值分别显著降低127.71%和95.27%;桂朝Ⅱ号则显著降低56.55%、72.63%和57.66%,其消减值和回复值分别显著降低61.18%和31.83%。相关分析结果表明,淀粉RVA谱特性与加工外观品质和稻米组分密切相关,峰值黏度、热浆黏度和冷胶黏度与糙米率(r=0.752、0.805、0.695)、精米率(r=0.853、0.904、0.801)、整精米率(r=0.651、0.752、0.584)、整精米粒重(r=0.696、0.731、0.709)、蛋白质含量(r=0.708、0.626、0.728)和脂肪含量(r=0.915、0.861、0.946)呈显著或极显著正相关关系,与垩白粒率(r=-0.966、-0.963、-0.945)和垩白度(r=-0.812、-0.834、-0.819)则呈极显著负相关关系。【结论】田间穗发芽严重影响四川盆地中籼稻稻米的加工品质、外观品质与蒸煮食味品质,且不同品种间存在差异。

关键词：水稻穗发芽加工品质外观品质稻米组分糊化特性

多个稻曲病菌效应因子的信号肽验证和表达分析

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中国水稻科学 2024年第3期38卷 256-265页

作者：尹潇潇张芷菡颜绣莲廖蓉杨思葭 Beenish HASSAN 郭岱铭樊晶赵志学王文明四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验成都611130

【目的】信号肽对效应因子的分泌至关重要,影响病原微生物的致病进程。前期鉴定到在稻曲病菌侵染水稻花器官过程中显著上调表达的10个效应因子基因,但这些效应因子是否含有功能性信号肽及其表达模式尚不明确。【方法】利用SignaIP-5.0... 详细信息

【目的】信号肽对效应因子的分泌至关重要,影响病原微生物的致病进程。前期鉴定到在稻曲病菌侵染水稻花器官过程中显著上调表达的10个效应因子基因,但这些效应因子是否含有功能性信号肽及其表达模式尚不明确。【方法】利用SignaIP-5.0数据库预测、烟草瞬时表达系统和酵母信号肽分泌实验,分析并鉴定这些效应因子的信号肽。利用实时荧光定量PCR技术,检测效应因子基因的表达模式。【结果】UV_44、UV_1548、UV_1567等10个稻曲病菌效应因子均含有信号肽。烟草瞬时表达结果显示,含有信号肽的eYFP融合蛋白在细胞质壁分离后均能分泌到质外体空间。酵母菌信号肽分泌结果显示,分别携带这10个信号肽的酵母菌株可在以棉子糖为唯一碳源的培养基上生长,且与TTC发生显色反应。实时荧光定量结果表明,除了UV_6754,其余9个效应因子基因的表达模式不尽相同,其中UV_44、UV_1567、UV_3667、UV_4213、UV_4989、UV_5215和UV_8184的表达量在接种后显著升高。【结论】这10个稻曲病菌效应因子均含有分泌功能的信号肽,编码效应因子的基因在稻曲病菌侵染过程中具有不同的表达模式。该结果为深入研究以上稻曲病菌效应因子的功能奠定了基础。

关键词：水稻稻曲病菌效应因子信号肽

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小麦穗发芽抗性机制及抗性育种研究

中国农业科学 2024年第7期57卷 1237-1254页

作者：董慧雪陈倩郭晓江王际睿四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室四川农业大学小麦研究所四川农业大学农学院四川农业大学西南作物基因资源与遗传改良教育部重点实验室

穗发芽是禾本科作物籽粒在收获前于高湿环境下的穗上发芽现象，严重影响小麦的产量与品质。种子休眠水平是影响小麦穗发芽抗性的主要因素，而往往驯化作物的籽粒休眠水平低，导致栽培小麦普遍比其野生祖先种更易发生穗发芽。小麦穗发芽... 详细信息

穗发芽是禾本科作物籽粒在收获前于高湿环境下的穗上发芽现象，严重影响小麦的产量与品质。种子休眠水平是影响小麦穗发芽抗性的主要因素，而往往驯化作物的籽粒休眠水平低，导致栽培小麦普遍比其野生祖先种更易发生穗发芽。小麦穗发芽主要受外源环境（温度、湿度等）和内源植物激素（GAs、ABA、IAA、MeJA、ET、BR）的调控。已鉴定出一批抗穗发芽材料，并克隆了一系列调控穗发芽抗性的关键基因，如PM19、MFT、MKK3、Myb10-3D、Vp1等。通过分子标记辅助选择、人工合成小麦和CRISPR/Cas9基因编辑技术，已成功创制了抗穗发芽小麦新材料。本文综述了小麦穗发芽抗性的遗传机制及抗性育种研究的最新进展，未来仍需继续挖掘关键穗发芽抗性基因，以生物育种的方法培育抗穗发芽小麦新品种。

关键词：小麦穗发芽种子休眠激素育种改良

二氢赤霉素对不同增密条件下蜀麦133冠层光能截获和产量的影响

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作物学报 2024年

作者：刘雨杭赵书宏祝婷婷梁振宇贺大海陈佳博任勇黄林樊高琼伍碧华西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室四川农业大学小麦研究所四川农业大学农学院/农业农村部西南作物生理生态与耕作重点实验室作物生理生态及栽培四川省重点实验室绵阳市农业科学研究院/厅市共建作物特色资源创制及应用四川省重点实验室

为探究新型赤霉素抑制剂“二氢赤霉素”对不同增密条件下小麦冠层光能截获和产量的影响，于2021—2023两个生长年度选用国审小麦品种蜀麦133在成都大邑县开展二因素裂区大田试验，主区密度分别为250万株hm-2（常规密度，B1）、300万株h... 详细信息

为探究新型赤霉素抑制剂“二氢赤霉素”对不同增密条件下小麦冠层光能截获和产量的影响，于2021—2023两个生长年度选用国审小麦品种蜀麦133在成都大邑县开展二因素裂区大田试验，主区密度分别为250万株hm-2（常规密度，B1）、300万株hm-2（增密20%，B2）、350万株hm-2（增密40%，B3）和400万株hm-2（增密60%，B4），副区分别为喷施清水（CK0）、200mgL-1多效唑-甲哌鎓混合剂（CK1）、100mgL-1二氢赤霉素（C2）和200mgL-1二氢赤霉素（C3）。结果表明，增密导致小麦冠层光环境变差，从B1增密到B4，小麦叶面积指数（LAI）和上部光能截获率（IPAR）分别增加16.7%～61.0%和10.3%～17.9%；旗叶面积、叶夹角、叶绿素含量、下部IPAR和净光合速率分别降低8.5%～16.8%、3.5%～11.2%、1.6%～6.1%、4.2%～12.0%和2.2%～7.3%。喷施二氢赤霉素显著改善小麦冠层结构，C3显著降低各密度下的旗叶叶面积、叶夹角和上部IPAR，分别达18.5%、17.0%和19.1%；显著提升叶绿素含量、LAI、下部IPAR、光能转换率和光能利用率，分别达18.7%、21.5%、62.2%、23.1%和26.6%。二氢赤霉素显著增加籽粒占比和花后干物质积累量，C3显著提升分别达36.4%和13.3%。增密显著增加有效穗数达23.7%，降低穗粒数和千粒重。喷施二氢赤霉素进一步提升增产潜力，C3显著增加有效穗数、穗粒数、收获指数和产量分别达4.4%、12.4%、10.3%和8.5%。因此，二氢赤霉素对增密后的小麦冠层光环境具有显著改善作用，有效提高小麦光能截获率与光能利用率，增加花后干物质积累，显著提高籽粒产量。在本试验条件下，增密到300万株hm-2配施200 mg L-二氢赤霉素产量最高。

关键词：小麦二氢赤霉素种植密度冠层结构光能截获率产量

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磷高效水稻材料的根系形态结构特征

植物营养与肥料学报 2024年第5期30卷 1032-1042页

作者：白虓宇李秀芳李传飞尹俊杰唐毓李廷轩叶代桦四川农业大学资源学院四川成都611130 西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室四川成都611130 四川省冶金地质勘查院四川成都610061

【目的】选育磷高效水稻材料是利用土壤磷资源的有效方式,根系是水稻吸收磷素最重要的器官,其形态结构特征直接影响水稻的磷素吸收能力,研究水稻根系发育特征有助于揭示其磷高效吸收的机理。【方法】采用水培试验,以40份水稻材料为研究... 详细信息

【目的】选育磷高效水稻材料是利用土壤磷资源的有效方式,根系是水稻吸收磷素最重要的器官,其形态结构特征直接影响水稻的磷素吸收能力,研究水稻根系发育特征有助于揭示其磷高效吸收的机理。【方法】采用水培试验,以40份水稻材料为研究对象,设置0.003 mmol/L(低磷)和0.3 mmol/L(正常磷)两个供磷处理,于分蘖期调查水稻地上部生物量和磷积累量,采用聚类分析筛选磷高效水稻材料。针对筛选获得的磷高效水稻材料R527和磷低效水稻材料IR58025,分析其根系形态和解剖结构特征,解析水稻根系发育特征与磷吸收的关系。【结果】1)低磷条件下,40份水稻材料磷吸收能力存在显著差异,生物量和磷积累量的范围分别为0.11~0.93 g/plant和0.07~0.58 mg/plant。以磷积累量为主、生物量为辅进行聚类分析,获得磷高效水稻材料R527和磷低效水稻材料IR58025。2)低磷条件下,磷高效水稻材料R527的生物量(0.83 g/plant)和磷积累量(0.46mg/plant)显著高于磷低效水稻材料IR58025,分别为IR58025的6.38和5.75倍。3)低磷条件下,磷高效水稻材料R527的总根长、根表面积、不定根长、侧根长和侧根表面积比正常磷处理分别增加了61.79%、38.12%、60.44%、67.99%和186.67%。低磷条件下,磷高效水稻材料R527的总根长、根表面积、根体积、平均根直径、不定根长、侧根长、不定根表面积和侧根表面积分别为磷低效水稻材料IR58025的2.62、2.87、3.22、1.18、4.41、2.97、3.97和1.45倍。4)低磷条件下,磷高效水稻材料R527中柱、外皮层和皮层占比分别为磷低效水稻材料IR58025的1.11、0.67和1.05倍。5)低磷条件下,水稻的总根长、根表面积、根体积、平均根直径、不定根长、侧根长、不定根表面积、侧根表面积、皮层占比和中柱占比与生物量和磷积累量显著正相关,外皮层和内皮层占比与生物量和磷积累量显著负相关。【结论】磷高效水稻材料R527的生物量和磷积累量均显著高于磷低效水稻材料IR58025。低磷条件下,磷高效水稻材料R527更大的总根长、根表面积、根体积、不定根长、侧根长、不定根表面积、侧根表面积和皮层占比,更低的外皮层和内皮层占比是其磷高效吸收的重要原因。

关键词：水稻筛选磷高效根系形态解剖结构