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响应NO的藜麦CHX基因家族在盐碱胁迫下的表达模式

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生物技术通报 2025年第2期41卷 163-174页

作者：贾子健王宝强陈立飞王义真魏小红赵颖甘肃农业大学生命科学技术学院省部共建干旱生境作物学重点实验室甘肃农业大学甘肃农业大学农学院

【目的】CHX （cation/H+exchanger）基因家族是植物特有的一价阳离子转运蛋白，在植物的生长发育、盐碱胁迫响应中发挥重要作用。从藜麦全基因组范围内鉴定CHX基因家族成员，分析相关基因表达特点，为后续CHX基因功能深入研究提供支撑... 详细信息

【目的】CHX （cation/H+exchanger）基因家族是植物特有的一价阳离子转运蛋白，在植物的生长发育、盐碱胁迫响应中发挥重要作用。从藜麦全基因组范围内鉴定CHX基因家族成员，分析相关基因表达特点，为后续CHX基因功能深入研究提供支撑。【方法】利用生物信息学方法，从藜麦基因组中鉴定CHX基因家族成员，并对其理化特性、系统进化关系、染色体定位、基因复制、基因结构和启动子区顺式作用元件等进行分析。利用转录组数据结合RT-qPCR分析CHX家族基因在混合盐碱胁迫和外源NO处理下不同器官的表达模式。采用烟草瞬时转化法检测目标蛋白的亚细胞定位情况。【结果】在藜麦基因组中共鉴定到51个CHX基因，系统发育分析将CHX家族划分为5个亚族。片段复制是CHX基因家族进化的主要原因，该基因家族经历了强烈的纯化选择。在转录组分析基础上，对其中10个CHX基因在盐碱胁迫和NO处理下的RT-qPCR鉴定分析表明，除CqCHX-10和CqCHX-25不表达以外，其余8个基因均在茎和根系中响应盐碱胁迫，并受到外源NO的正向调控。进一步对CqCHX-17蛋白亚细胞定位发现，该基因定位于细胞核和叶绿体。【结论】从藜麦基因组中鉴定出51个CHX家族成员。不同成员在不同组织中表现出不同的表达模式。CHX基因家族成员对盐碱胁迫和外源NO正向响应，CqCHX-17可能参与K+转运，并参与叶绿体基质pH调节。

关键词：藜麦 CHX 生信分析表达分析盐碱胁迫

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有机肥替代化肥与丛枝菌根真菌互作对砂姜黑土和潮土N2O排放的影响

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中国农业科学 2025年第1期58卷 101-116页

作者：杜嘉琪张紫薇王若飞黎星郭红艳杨硕冯成何堂庆 Giri Bhoopander 张学林河南农业大学农学院/省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室/教育部作物生长发育调控重点实验室商丘市经济作物技术推广中心印度德里大学Swami Shraddhanand学院植物系

【背景】有机肥替代化肥（organic fertilizer substitution:OF）是一种有效的农田化肥减量策略，可以改变土壤有机碳与无机氮的比例，调节土壤氧化亚氮（N2O）排放。丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）通过与大多数陆... 详细信息

【背景】有机肥替代化肥（organic fertilizer substitution:OF）是一种有效的农田化肥减量策略，可以改变土壤有机碳与无机氮的比例，调节土壤氧化亚氮（N2O）排放。丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）通过与大多数陆生植物共生增加植物对土壤养分的吸收，调控N2O排放。【目的】探索不同土壤类型有机肥替代化肥比例及其与丛枝菌根真菌互作对土壤N2O排放的影响，分析其作用机制，为农田化肥减施提供技术支撑。【方法】选用砂姜黑土和潮土两种土壤类型，在玉米生育期设置有机肥替代化肥(仅施化学氮肥180 kg N·hm-2,0%OF；等氮有机肥替代25%化学氮肥，25%OF；等氮有机肥替代50%化学氮肥，50%OF)和AMF（不接种丛枝菌根真菌：M-；接种丛枝菌根真菌：M+）双因素试验，并设不施肥对照（CK），于玉米生育期测定植株生物量、氮素累积量、籽粒产量、土壤无机氮和N2O排放通量，同时测定砂姜黑土反硝化相关功能基因nir K和nir S的丰度。【结果】砂姜黑土上有机肥替代化肥不同比例之间玉米产量无显著差异，而潮土的玉米产量随替代比例增加呈降低趋势。与0%OF处理相比，砂姜黑土25%OF和50%OF处理N2O累积排放量分别减少17.6%和18%；而潮土分别减少13.5%和3.9%。与M-相比，M+处理能够增加玉米籽粒硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和籽粒产量，同时减少N2O排放量，砂姜黑土N2O累积排放量减少26.5%—28.2%，潮土减少2.7%—13.5%，其中砂姜黑土和潮土的25%OFM+处理N2O累积排放量分别减少34.6%和22.5%，而根系总长度、根系表面积、根体积、根直径均显著增加。相关分析表明，砂姜黑土和潮土N2O排放均与土壤NH4+-N、NO3--N呈正相关，与AMF侵染率呈负相关；砂姜黑土N2O排放与nir K和nir S基因拷贝数呈正相关。【结论】不同土壤类型有机肥替代化肥并接种AMF均能降低N2O排放，这种影响主要通过AMF侵染扩大玉米根系氮素吸收范围和调控土壤反硝化关键功能微生物表达而实现。其中有机肥替代25%化肥（25%OF）并接种AMF是实现玉米稳产、减肥、减排较为合理的施肥方式。

关键词： N2O排放有机肥替代丛枝菌根真菌反硝化微生物砂姜黑土潮土

芦笋DUF247基因家族成员鉴定及表达分析

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生物技术通报 2025年第1期41卷 198-209页

作者：李云宾黎玉萍成钦林春毛自朝刘正杰云南农业大学农学与生物技术学院昆明650201 云南省作物生产与智慧农业重点实验室昆明650201

【目的】对芦笋全基因组DUF247家族进行鉴定与分析,为该基因家族特别是AoSOFF的性别决定的分子功能研究奠定基础。【方法】利用生物信息学方法对芦笋中的DUF247基因家族成员进行鉴定,开展其各成员编码蛋白理化性质、聚类、蛋白保守结构... 详细信息

【目的】对芦笋全基因组DUF247家族进行鉴定与分析,为该基因家族特别是AoSOFF的性别决定的分子功能研究奠定基础。【方法】利用生物信息学方法对芦笋中的DUF247基因家族成员进行鉴定,开展其各成员编码蛋白理化性质、聚类、蛋白保守结构域、启动子中顺式作用元件及表达模式分析;利用实时定量PCR(RT-qPCR)和组织原位杂交技术验证芦笋性别决定基因AoSOFF的表达模式。【结果】芦笋中鉴定出24个DUF247基因家族成员,它们不均匀地分布在7条染色体上,且在不同器官中呈现差异表达。该家族成员编码蛋白的理化性质如氨基酸组成、分子量、理论等电点、不稳定系数和脂肪族系数等都存在差异。RT-qPCR和组织原位杂交结果表明,DUF247基因家族成员之一AoSOFF在芦笋雄花无性别分化早期的雌蕊、雄蕊以及花冠中均有较高表达,但在性别分化早期开始降低表达;在两性花中的表达量较低;而在雌性芦笋各组织中表达极低或检测不到,说明AoSOFF在雄性芦笋中特异性表达,与芦笋性别决定中的雌性抑制功能密切相关。【结论】芦笋DUF247家族成员具有明显的保守性,在芦笋不同性别的不同组织中的表达模式存在显著差异,特别是AoSOFF是一个雄性专一性基因,其同源基因参与植物的自交亲和调控,预示其以自交不亲和类似的反应导致雌性发育的抑制。

关键词：芦笋 DUF247 AoSOFF 性别分化雄性专一性雌性抑制原位杂交

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微生物菌剂配施对连作甘草及其土壤养分的影响

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核农学报 2025年

作者：王雪邱黛玉包芳袁菲菲许世峰甘肃农业大学农学院/干旱生境作物学国家重点实验室中国中药有限公司宕昌县阿坞镇农业农村综合服务中心

为探究不同微生物菌剂在改善甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）土壤养分环境和增产提质方面的施用效果，本研究以连作甘草为研究对象，设置解淀粉芽孢杆菌粉剂（J）、枯草芽孢杆菌颗粒剂（K）及微生物液体菌剂（W）3个处理和1个常... 详细信息

为探究不同微生物菌剂在改善甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）土壤养分环境和增产提质方面的施用效果，本研究以连作甘草为研究对象，设置解淀粉芽孢杆菌粉剂（J）、枯草芽孢杆菌颗粒剂（K）及微生物液体菌剂（W）3个处理和1个常规施肥对照（CK），测定连作甘草根部和土壤养分含量、产量和质量，以明确不同微生物菌剂影响连作甘草产量和质量的途径，并筛选施用效果最佳的微生物菌剂。结果表明，与CK处理相比，J、K和W处理连作甘草产量分别增加16.17%、41.94%和23.73%，甘草酸含量分别提高0.32、0.54和0.77个百分点，甘草苷含量分别提高0.12、0.26和0.3个百分点，土壤有机质含量分别增加42.71%、28.00%和14.71%，土壤全钾含量分别增加25.18%、24.04%和13.23%，土壤全磷含量分别增加15.33%、24.67%和14.67%，整体表现为枯草芽孢杆菌颗粒剂作用效果最为显著（P生物菌剂可通过增加土壤养分含量促进连作甘草根部养分吸收，达到增产提质的效果，其中枯草芽孢杆菌颗粒剂在连作甘草中的施用效果最佳。本研究为微生物菌剂在甘草栽培中的推广应用提供了理论依据。

关键词：甘草微生物菌剂连作养分吸收效率土壤养分

大豆扩展蛋白基因GmEXLA1在荚果发育中的功能鉴定

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中国农业科技导报(中英文) 2025年第3期27卷 49-59页

作者：李娜张华邢馨竹邵振启杨占武李喜焕张彩英河北农业大学农学院华北作物改良与调控国家重点实验室华北作物种质资源研究与利用教育部重点实验室河北保定071001

扩展蛋白是一类通过松弛细胞壁释放胞内膨胀压力使植物细胞得以扩张的蛋白,在植物生长发育以及抵御各种逆境胁迫中发挥重要功能。然而,有关扩展蛋白在荚果发育中的作用尚不明确,鉴于此,克隆大豆扩展蛋白基因GmEXLA1,并研究其在荚果发育... 详细信息

扩展蛋白是一类通过松弛细胞壁释放胞内膨胀压力使植物细胞得以扩张的蛋白,在植物生长发育以及抵御各种逆境胁迫中发挥重要功能。然而,有关扩展蛋白在荚果发育中的作用尚不明确,鉴于此,克隆大豆扩展蛋白基因GmEXLA1,并研究其在荚果发育中的功能。结果发现,GmEXLA1在大豆荚粒中优势表达,开放阅读框长度780 bp,编码259个氨基酸,其中第1~19位氨基酸属于信号肽序列,具有扩展蛋白发挥其生物学功能所必需的2个保守结构域;烟草叶片亚细胞定位发现,编码蛋白GmEXLA1位于植物细胞壁;进一步分析发现,GmEXLA1超表达极显著增加转基因拟南芥的果荚长度、宽度和种子重量,其中种子重量的增加幅度为61.2%~80.6%;而GmEXLA1突变则显著降低大豆的荚长、粒长、粒宽和粒重等性状,其中粒长、粒宽和粒重的降低幅度分别为13.5%、7.0%和25.6%,说明GmEXLA1在植物荚果发育过程中发挥重要作用。另外,分析不同大豆品种资源GmEXLA1等位变异发现15个SNPs,其中位于上游的SNP(A/G)在野生大豆与栽培大豆中的分布频率(A85%vs A38%;G15%vs G62%)存在极显著差异。研究结果为通过生物育种手段改良大豆产量性状提供了重要的扩展蛋白基因。

关键词：大豆扩展蛋白细胞壁荚果发育等位变异

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泛素化调控植物免疫反应研究进展

植物遗传资源学报 2025年

作者：郭铭司二静王燕绣姚立蓉汪军成张宏李葆春孟亚雄马小乐王化俊甘肃省干旱生境作物学重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃农业大学农学院甘肃农业大学生命科学技术学院

真菌病害作为农作物产量下降的重要因素之一，对全球农业生产和粮食安全构成了严重威胁。当植物遭遇病原真菌侵害时，其防御机制主要涉及复杂的抗病相关蛋白合成调控以及蛋白质翻译后修饰过程。近年来，泛素化在调控植物免疫反应中的作... 详细信息

真菌病害作为农作物产量下降的重要因素之一，对全球农业生产和粮食安全构成了严重威胁。当植物遭遇病原真菌侵害时，其防御机制主要涉及复杂的抗病相关蛋白合成调控以及蛋白质翻译后修饰过程。近年来，泛素化在调控植物免疫反应中的作用成为了植物病理学和分子生物学研究的热点领域。泛素化作为一种关键的蛋白质翻译后修饰机制，参与了模式识别受体介导的信号传导路径，影响这些受体的内吞、降解及再循环过程，从而增强植物对病原菌的识别能力。此外，泛素化还与植物激素信号通路相互作用，共同调节植物的抗病性。特别是E3泛素连接酶作为泛素化过程中的核心成分，其多样性和特异性为植物提供了精确调控免疫反应的能力。本文介绍了泛素-蛋白酶体系统的反应过程，并重点围绕蛋白质泛素化修饰在植物免疫应答中的调控作用以及泛素连接酶在植物应对病原菌侵染后的功能研究开展论述，旨在为深入理解植物自身的抗性调节机制以及培育具有更强抗性的作物品种提供新的策略和技术手段，对于泛素化修饰在植物免疫应答领域的深入研究具有重要意义。

关键词：植物免疫泛素化修饰 E3泛素连接酶

农田氧化亚氮减排技术及其与绿肥协同应用分析

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草业学报 2025年第2期34卷 196-210页

作者：刘蕊常单娜周国朋高嵩涓柴强曹卫东甘肃农业大学农学院干旱生境作物学国家重点实验室甘肃兰州730070 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室北京100081 安徽农业大学资源与环境学院农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室安徽合肥230036 南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095

氧化亚氮(N_(2)O)是导致全球气候变暖的主要温室气体之一,农业活动是N_(2)O的重要排放源。土壤N_(2)O排放主要源于硝化和反硝化过程,受土壤pH值、氧气浓度、二氧化碳浓度、水分、质地、温度和外源碳氮投入等因素的影响。近年来,中国在... 详细信息

氧化亚氮(N_(2)O)是导致全球气候变暖的主要温室气体之一,农业活动是N_(2)O的重要排放源。土壤N_(2)O排放主要源于硝化和反硝化过程,受土壤pH值、氧气浓度、二氧化碳浓度、水分、质地、温度和外源碳氮投入等因素的影响。近年来,中国在利用绿肥实现化肥减施、驱动土壤健康方面取得了明显成效。但关于绿肥参与N_(2)O排放的研究尚处在起步阶段。种植利用绿肥对N_(2)O排放的影响受绿肥种类、土壤理化性状等多方面因素共同作用,绿肥主要通过调控土壤无机氮含量影响N_(2)O排放,绿肥生长期间能够吸收土壤盈余的无机氮,翻压后能够替代部分氮肥,通过减少硝化和反硝化底物减少农田土壤N_(2)O排放,但同时存在由于绿肥腐解引发的有机氮矿化导致的N_(2)O排放风险。可根据绿肥种植制度、作物种类、气候条件和土壤类型等,采用适宜的N_(2)O减排技术。南方水稻与绿肥轮作区,可减施氮肥40%,添加生物炭等碱性调理剂;华北地区主作物与绿肥轮作区,可减施氮肥15%~20%,添加化学抑制剂、结合氮肥机械化深施;东北和西北地区的主作物复种、间作绿肥制度中,可减施氮肥13%~48%,结合添加硝化抑制剂、结合水肥一体化和免耕;西南地区主作物与绿肥轮作制度中,可减施氮肥15%~20%,配合缓控释肥一次性施肥和添加化学抑制剂等。重点探讨了N_(2)O减排技术在绿肥制度中应用的可行性,以期为更好发挥绿肥作用,进一步减缓N_(2)O排放提供参考。

关键词：绿肥氧化亚氮影响因素减排技术

洋葱伯克霍尔德菌GD1-1的分离鉴定及对香蕉枯萎病的生防潜力

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华南农业大学学报 2025年第1期46卷 72-80页

作者：朱杰郑利乐钟鸣鸾童灵洁李洁玲李华平李云锋聂燕芳广东省微生物信号与作物病害重点实验室/华南农业大学植物保护学院广东广州510642 华南农业大学材料与能源学院广东广州510642

【目的】从香蕉根际土壤中筛选出对香蕉枯萎病具有良好防治效果的生防菌。【方法】采用对峙培养法,从健康香蕉根际土壤中筛选对尖孢镰刀菌古巴专化型热带4号小种(Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical race 4,Foc TR4)具有拮抗... 详细信息

【目的】从香蕉根际土壤中筛选出对香蕉枯萎病具有良好防治效果的生防菌。【方法】采用对峙培养法,从健康香蕉根际土壤中筛选对尖孢镰刀菌古巴专化型热带4号小种(Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical race 4,Foc TR4)具有拮抗作用的生防菌株,根据菌落形态和生理生化特征并利用分子生物学技术对生防菌株进行鉴定。通过显微观察分析该菌株对Foc TR4菌丝生长和分生孢子萌发的影响,通过对峙培养法分析其抑菌谱,通过盆栽试验分析该菌株对香蕉枯萎病的防治效果和促生潜力。【结果】筛选出了1株对Foc TR4具有显著抑制作用的拮抗菌GD1-1,鉴定为洋葱伯克霍尔德菌Burkholderia contaminans。菌株GD1-1对Foc TR4菌丝生长的抑制率为72.5%,对分生孢子萌发的抑制率为99.8%,并可以导致Foc TR4菌丝膨大变粗、畸形等。菌株GD1-1具有解钾、解磷、产蛋白酶和产铁载体的能力,对10种植物病原真菌均具有较好的抑制效果,表现出广谱抑菌作用。盆栽试验结果表明,菌株GD1-1对香蕉枯萎病的防效为55.6%,且对香蕉植株具有良好的促生作用。【结论】洋葱伯克霍尔德菌GD1-1对Foc TR4具有明显的抑制作用,对香蕉枯萎病具有良好的防治效果,对香蕉植株具有促生作用。作为优质的生防菌源,菌株GD1-1具有一定的开发应用潜力。

关键词：香蕉枯萎病尖孢镰刀菌古巴专化型洋葱伯克霍尔德菌拮抗作用生物防治

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甘蔗近缘野生种蔗茅的研究进展和利用潜力

植物遗传资源学报 2025年

作者：钱禛锋赵昌祖万慧兰何丽莲王先宏李富生云南农业大学农学与生物技术学院云南农业大学甘蔗研究所云南省作物生产与智慧农业重点实验室

现代甘蔗栽培品种主要是甘蔗属里2-5个甘蔗原种的少数无性系的杂交后代，遗传背景狭窄，血缘相近，致使近30年来甘蔗品种的产量、糖分和抗性等方面一直难有较大突破。充分利用甘蔗近缘野生种，是拓宽甘蔗遗传背景和加速甘蔗高贵化育种... 详细信息

现代甘蔗栽培品种主要是甘蔗属里2-5个甘蔗原种的少数无性系的杂交后代，遗传背景狭窄，血缘相近，致使近30年来甘蔗品种的产量、糖分和抗性等方面一直难有较大突破。充分利用甘蔗近缘野生种，是拓宽甘蔗遗传背景和加速甘蔗高贵化育种的重要基础。蔗茅属于甘蔗的近缘野生种，是甘蔗育种的重要野生种质，也是甘蔗属复合体基因组演化和功能基因解析的重要资源。自20世纪80年代以来，蔗茅种质资源的采集和研究，以及甘蔗与蔗茅的属间远缘杂交和抗旱耐冷甘蔗新品种培育取得重要进展。另外，蔗茅的许多优异性状，包括高糖、耐冷和抗旱等的生理及分子响应机制也逐渐被解析。为更好探索蔗茅优异性状的分子基础及其在甘蔗育种中的应用价值，本文系统综述蔗茅的研究进展和利用现状，分析蔗茅的遗传多样性和基因组演化特性，解析蔗茅中蔗糖合成和转运的主要通路及其关键基因的转录模式，并进一步提出蔗茅作为模式植物和生物燃料植物的应用潜力；同时，分析了蔗茅对低温和干旱胁迫的分子响应特征，讨论了蔗茅在甘蔗育种研究和利用中存在的问题，展望了未来发展方向。

关键词：甘蔗蔗茅种质创新遗传多样性高糖育种抗逆性