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表油菜素内酯对重度镉胁迫下辣椒幼苗生理特性及抗逆基因的影响

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华北农学报 2021年第5期36卷 99-106页

作者：雷阳乔宁白扬杨玉花山西农业大学园艺学院山西太原030031 山西农业大学农业基因与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山西太原030031

为探究表油菜素内酯(EBR)对辣椒镉抗性的作用机制,以晋椒503为试验材料,在苗期进行高浓度镉(100μmol/L)胁迫,对喷施不同浓度EBR的辣椒幼苗各项生理性指标和抗逆相关基因进行了比较。结果表明,高浓度的镉离子可下调辣椒幼苗的生物量、... 详细信息

为探究表油菜素内酯(EBR)对辣椒镉抗性的作用机制,以晋椒503为试验材料,在苗期进行高浓度镉(100μmol/L)胁迫,对喷施不同浓度EBR的辣椒幼苗各项生理性指标和抗逆相关基因进行了比较。结果表明,高浓度的镉离子可下调辣椒幼苗的生物量、光合色素含量、抗氧化物酶活性、抗坏血酸(AsA)-谷胱甘肽(GSH)循环的清除效率,上调辣椒DHAR、GR、MDHAR、CAT和WRKY25基因表达量;施加100μmol/L的EBR可以激活DHAR、MDHAR和WRKY25等基因的表达,增加辣椒幼苗的生物量,增加叶片中光合色素含量,提高过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性,提高AsA-GSH循环系统还原态与氧化态的比例,进而降低了O_(2)^(-)·产生速率和H_(2)O_(2)含量;高浓度的镉离子虽然可以激活GR、CAT和DHAR基因表达,但却抑制了相应酶的活性,阻碍了辣椒对重金属正常的响应路径,从而造成了严重的生理胁迫。适宜浓度的EBR可通过对转录因子和酶活性的调控有效缓解镉胁迫对辣椒幼苗的毒害,提升辣椒的耐镉能力。

关键词：辣椒镉胁迫表油菜素内酯生理特性基因表达

外源H_(2)O_(2)对甘蓝型油菜生长发育的影响

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中国野生植物资源 2024年第5期43卷 46-51页

作者：祁伟亮李梦乔义林张雅李妮李鑫鑫谭晨邓素敏张阳春高雪梅景娜王海辉蒋应斌金灿慧张慧婷李雨良陇东学院农业与生物工程学院甘肃庆阳745000 甘肃省旱地冬小麦种质创新与应用工程研究中心甘肃庆阳745000 陇东旱地作物种质改良及产业化协同创新中心甘肃庆阳745000 甘肃省黄土高原旱作农业院士专家协同创新基地甘肃庆阳745000 山西农业大学农学院山西晋中030600

目的:探讨外源H_(2)O_(2)对甘蓝型油菜种子萌发及幼苗生长发育的影响。方法:本研究采用不同浓度(0.0%、0.1%、0.6%、1.3%和2.1%)H_(2)O_(2)处理甘蓝型油菜‘16VHNTS309’并测定植物体内活性氧(ROS)含量及过氧化氢酶(CAT)、超氧化粉歧化... 详细信息

目的:探讨外源H_(2)O_(2)对甘蓝型油菜种子萌发及幼苗生长发育的影响。方法:本研究采用不同浓度(0.0%、0.1%、0.6%、1.3%和2.1%)H_(2)O_(2)处理甘蓝型油菜‘16VHNTS309’并测定植物体内活性氧(ROS)含量及过氧化氢酶(CAT)、超氧化粉歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性。结果:研究结果表明不同浓度外源H_(2)O_(2)对甘蓝型油菜种子萌发和生长发育影响显著(P研究对正常生长4 d后的幼苗喷施H_(2)O_(2),研究发现0.1%H_(2)O_(2)处理时根系长度最长达到6.99 cm,而高浓度的H_(2)O_(2)则导致根系变短且根毛增多。研究也发现随着H_(2)O_(2)浓度的增加,内源H_(2)O_(2)和O_(2)^(-),呈递增的趋势,而甘蓝型油菜油菜幼苗体内抗氧化酶活性(CAT、SOD和POD)呈递减的趋势。结论:综上研究进一步说明,低浓度的外源H_(2)O_(2)促进甘蓝型油菜种子发芽及根系生长,而高浓度的H_(2)O_(2)导致植物体内的抗氧化酶(CAT、SOD和POD)活性降低、细胞内的ROS含量增多,进而抑制了甘蓝型油菜种子发芽及根系生长。

关键词：甘蓝型油菜过氧化氢种子萌发幼苗生长

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山西小麦地方品种品质相关基因的KASP标记分析

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植物遗传资源学报 2022年第3期23卷 881-894页

作者：刘霞雷梦林王艳珍王宇楠黄蕊穆志新山西农业大学农业基因资源研究中心/农业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

为发掘和利用小麦地方品种中的优良品质性状基因资源,本研究利用30个KASP分子标记对405份山西小麦地方品种的15个品质性状相关基因进行了检测。结果表明,在供试材料中籽粒硬度优异等位变异Pinb-D1b与Pinb-B2b分别占比为4.94%和63.46%;... 详细信息

为发掘和利用小麦地方品种中的优良品质性状基因资源,本研究利用30个KASP分子标记对405份山西小麦地方品种的15个品质性状相关基因进行了检测。结果表明,在供试材料中籽粒硬度优异等位变异Pinb-D1b与Pinb-B2b分别占比为4.94%和63.46%;麦谷蛋白Glu-1位点的优异等位变异Glu-Ax1或Glu-Ax2*占比为93.09%,Glu-Bx7OE占比为47.16%,Glu-D1d占比为0.74%;面粉色泽相关的优异等位变异Psy-A1b占比为1.23%,Psy-B1a或Psy-B1b为95.80%,Psy-D1a为87.65%,TaPds-B1b为0.74%,Zds-A1a为87.16%,TaLcy-B1b为96.05%,Lox-B1a为88.89%,TaPod-A1b为1.73%,Ppo-A1b为97.28%,Ppo-D1a为20.94%。且在山西中部晚熟和南部中熟冬麦区中优异等位变异的频率分布范围分别为0.52%~97.41%、0~97.51%。此外,鉴定出89份材料聚合9个优异等位变异的组合Pinb-B2b/Glu-Ax1或Glu-Ax2*/Glu-Bx7OE/Psy-B1a或PsyB1b/Psy-D1a/Zds-A1a/TaLcy-B1b/Lox-B1a/Ppo-A1b,其频率为21.98%。本研究筛选出含有优异等位变异的小麦地方品种,为小麦品质相关性状的遗传改良提供了重要参考。

关键词：小麦地方品种品质 KASP标记山西省

不同恢复型大豆细胞质雄性不育杂种F_(1)的转录组分析

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植物遗传资源学报 2022年第6期23卷 1847-1855页

作者：白志元杨玉花张瑞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太原030031 南京农业大学农学院/国家大豆改良中心南京210095

恢复系的恢复能力在三系杂种F_(1)的育性稳定中发挥着重要的作用。本研究以相同不育系为母本和不同恢复能力的强、弱恢复系为父本配制的2个大豆细胞质雄性不育杂种F_(1)为研究对象,在开花期对其不同大小的混合花芽进行转录组测序。经比... 详细信息

恢复系的恢复能力在三系杂种F_(1)的育性稳定中发挥着重要的作用。本研究以相同不育系为母本和不同恢复能力的强、弱恢复系为父本配制的2个大豆细胞质雄性不育杂种F_(1)为研究对象,在开花期对其不同大小的混合花芽进行转录组测序。经比较分析,共筛选出2060个差异表达基因(DEGs,differentially expressed genes),其中相对以强恢复系为父本配制的杂种F_(1),在弱恢复系为父本配制的杂种F_(1)中1446个差异表达基因下调表达,614个差异表达基因上调表达。qRT-PCR分析验证RNA-Seq结果是可靠的。对差异表达基因进行生物信息学分析,GO富集分析表明细胞外围、果胶酯酶抑制剂活性、果胶酯酶活性、细胞壁和外部封装结构等功能为主要的差异生物学功能;KEGG通路富集分析表明戊糖葡萄糖醛酸相互转化、植物病原相互作用和糖酵解/糖异生等通路为主要的差异代谢通路。根据差异转录学分析结果结合相关文献报道,推测大豆细胞质雄性不育杂种F_(1)的育性稳定性与花粉细胞壁发育、碳水化合物代谢和植物病原相互作用等相关基因有关,当环境条件变化导致其功能平衡打破时,将会出现不育及育性发生转变。本研究为从育性稳定性方面了解大豆细胞质雄性不育及育性恢复的分子机理提供了有价值的信息。

关键词：大豆细胞质雄性不育育性稳定转录组测序

谷子AP基因家族鉴定及其对非生物胁迫的响应分析

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生物技术通报 2023年第11期39卷 238-251页

作者：邢媛宋健李俊怡郑婷婷刘思辰乔治军山西农业大学农学院太谷030801 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太原030031 山西农业大学农业经济作物研究所吕梁032200

天冬氨酸蛋白酶(AP)是一类重要的水解酶,在植物生长发育及抵御生物和非生物胁迫方面发挥着重要作用。谷子(Setaria italica)作为禾本科C4植物抗逆研究的模式作物,目前关于天冬氨酸蛋白酶家族基因功能的研究较少。为深入探究AP基因家族... 详细信息

天冬氨酸蛋白酶(AP)是一类重要的水解酶,在植物生长发育及抵御生物和非生物胁迫方面发挥着重要作用。谷子(Setaria italica)作为禾本科C4植物抗逆研究的模式作物,目前关于天冬氨酸蛋白酶家族基因功能的研究较少。为深入探究AP基因家族在谷子中的功能作用,本研究基于AP保守Pfam序列全基因组筛选鉴定谷子AP基因家族的成员,并通过生物信息学方法对其理化性质、亚细胞定位、基因结构、保守结构域、系统进化发育、启动子顺式作用元件及共线性等分析,同时利用荧光定量PCR技术对其在非生物胁迫下的表达模式进行了研究。结果表明,谷子基因组中共有AP基因家族成员58个;系统进化树显示该基因家族可分为5个亚家族,其中Group B编码非典型天冬氨酸蛋白酶,其他亚家族编码类nucellin天冬氨酸蛋白酶;基因结构和保守基序分析表明,谷子AP家族同一亚家族成员具有较高的保守性;共线性分析结果显示,谷子AP基因家族与水稻(Oryza sativa)和玉米(Zea mays)AP基因家族成员之间存在大量的同源基因对;启动子顺式作用元件分析表明,SiAPs基因家族中大部分成员含有与非生物胁迫和生物激素响应相关的顺式元件,如响应干旱和低温胁迫的顺式作用元件、水杨酸有关的应答元件等。进一步RT-q PCR结果发现,SiAPs基因家族成员在谷子根、茎、叶、穗中差异表达;在低温胁迫下,SiAP3、SiAP9、SiAP48基因表达量显著升高;在干旱胁迫和水杨酸处理下,部分基因表达的变化趋势基本一致。SiAPs对谷子响应非生物胁迫起重要的调控作用,本研究结果可为SiAPs的抗逆功能分析提供参考。

关键词：谷子天冬氨酸蛋白酶水杨酸响应干旱响应低温胁迫生物信息学

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谷子EMS矮秆突变体的产量性状分析

核农学报 2022年第12期36卷 2330-2337页

作者：王君杰王海岗陈凌胡奋山闫志明乔治军山西农业大学农业基因资源研究中心/农业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太原030031

为丰富谷子遗传多样性和突变体库材料,本研究采用1%浓度的甲基硫磺乙酯(EMS)诱变晋谷40号10 h,在谷子生育期间对突变体M1和M2代材料进行表型性状调查。结果表明,共获得332株表型差异突变型单株,这些突变体类型主要包括株高、穗型、茎粗... 详细信息

为丰富谷子遗传多样性和突变体库材料,本研究采用1%浓度的甲基硫磺乙酯(EMS)诱变晋谷40号10 h,在谷子生育期间对突变体M1和M2代材料进行表型性状调查。结果表明,共获得332株表型差异突变型单株,这些突变体类型主要包括株高、穗型、茎粗、育性、刚毛、抗拿扑净、颖壳色、抽穗期、穗轴、粒色、穗紧实度、抗逆性、穗重等;对数量性状的表型指标进行变异分析,其中株高的变异系数最大,为41.25%,抽穗期的变异系数最小,为11.03%;对20份矮秆突变体材料进行产量性状分析,发现E-13、E-58和E-98可作为矮秆、早熟、高产的材料;突变体中发现褐米色、抗拿扑净等优质、适宜产业化的材料。本研究构建的谷子突变体库具有丰富的突变类型,为谷子分子遗传学和育种提供了优异的基础材料。

关键词：谷子甲基硫磺乙酯矮秆表型性状晋谷40号

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基于荧光SSR构建中国糜子核心种质DNA分子身份证

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中国农业科学 2023年第12期56卷 2249-2277页

作者：薛亚鹏丁艺冰王宇卓王晓丹曹晓宁 Santra Dipak K 陈凌乔治军王瑞云山西农业大学农学院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内布拉斯加大学林肯分校农艺系小宗粮豆研究与推广中心

【目的】糜子（Panicum miliaceum L.）作为一种古老的粟类作物，种质丰富，基于荧光SSR标记构建其DNA分子身份证可为资源的数字化管理提供理论依据和分子检测工具。【方法】以235份中国糜子核心种质为试验材料，对山西农业大学农学院... 详细信息

【目的】糜子（Panicum miliaceum L.）作为一种古老的粟类作物，种质丰富，基于荧光SSR标记构建其DNA分子身份证可为资源的数字化管理提供理论依据和分子检测工具。【方法】以235份中国糜子核心种质为试验材料，对山西农业大学农学院糜子作物分子育种课题组前期开发的糜子特异性SSR标记进行多次PCR筛选和优化后获取核心引物。基于糜子参考基因组信息，经过BLAST序列比对后将核心标记进行染色体定位。在SSR引物的5′端标注荧光（FAM/HEX），利用毛细管电泳给出材料的基因型，采用“0,1”二进制编码方式记录扩增条带的有无，使用ID Analysis 4.0检测材料的区分程度。采用十进制（0—9）统计扩增片段大小以获得材料的字符串分子身份证。使用Popgene、Powermarker、MEGA、NTSYS进行遗传多样性、遗传聚类和主成分分析。利用二维码在线软件（https://***/）给出材料的二维码DNA分子身份证。【结果】PCR扩增结果发现，7个荧光SSR(RYW3、RYW6、RYW11、RYW18、RYW37、RYW43和RYW125)组合在一起可以将235份材料全部区分开。BLAST结果表明，RYW18、RYW37分布在第2染色体，分别位于0.60和0.80 cM处；RYW125位于第4染色体，定位在10.40 cM处；RYW43、RYW6分布在第5染色体，分别位于52.80和53.00 cM处；RYW11和RYW3定位在第6染色体，分别位于2.10和20.70 cM处。遗传多样性分析结果表明，235份材料在7个位点共检出87个等位变异，每个位点检出3(RYW11)—25(RYW6)个，平均为12.4286；检出Shannon多样性指数（I）变幅为0.2055(RYW18)—2.0587(RYW6)，平均1.1398；观测杂合度（Ho）为0.0086(RYW11)—0.9455(RYW18)；期望观测杂合度（He）为0.0795(RYW18)—0.7452(RYW6);Nei’s基因多样性指数（Nei）为0.0793(RYW18)—0.7452(RYW6)；多态性信息含量（PIC）为0.0334(RYW11)—0.8071(RYW6)，平均为0.5185。聚类分析和主成分分析均将材料划归8个类群。将电泳条带进行数字编码，利用7个标记组合，构建了全部材料的字符串和二维码DNA分子身份证。【结论】以235份中国糜子核心种质为试验材料，利用PCR扩增和毛细管电泳筛选到7个糜子荧光SSR核心标记。基于糜子参考基因组信息将上述标记定位在4条染色体上。利用上述标记扩增供试材料，给出遗传多样性衡量参数，基于遗传距离将材料聚为8个类群，主成分分析解决了聚类结果中出现的偏差。依照最少引物区分最多种质的原则，利用十进制编码方式给出材料的字符串DNA分子身份证，结合表型数据，利用二维码在线软件构建了全部材料的二维码DNA分子身份证。

关键词：糜子毛细管电泳荧光SSR DNA分子身份证

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耐低氮糜子品种的筛选及农艺性状的综合评价

中国农业科学 2020年第16期53卷 3214-3225页

作者：陈凌王君杰王海岗曹晓宁刘思辰田翔秦慧彬乔治军山西农业大学农业基因资源研究中心(山西省农业科学院农作物品种资源研究所)/农业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

【目的】探明耐低氮糜子品种的评价方法,筛选耐低氮糜子基因型材料及鉴定指标,为耐低氮品种的选育和耐低氮生理机制的研究提供理论依据。【方法】采用大田试验,以来自国内外100份糜子品种为材料,在低氮胁迫(0纯氮)和正常施氮(150 kg·h... 详细信息

【目的】探明耐低氮糜子品种的评价方法,筛选耐低氮糜子基因型材料及鉴定指标,为耐低氮品种的选育和耐低氮生理机制的研究提供理论依据。【方法】采用大田试验,以来自国内外100份糜子品种为材料,在低氮胁迫(0纯氮)和正常施氮(150 kg·hm-2纯氮)处理下,连续2年进行株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、千粒重、叶面积9个主要农艺性状和氮含量、氮素吸收共11个指标的测定,采用隶属函数法计算各指标耐低氮胁迫指数,通过主成分分析、回归分析与聚类分析评价各糜子品种的综合耐低氮能力。【结果】供试品种在不同氮水平条件下的株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、千粒重、叶面积、氮含量、氮素吸收均存在显著差异;低氮胁迫下,糜子的生长、生物量积累和氮素吸收受到抑制,各性状指标明显下降,变化范围幅度降低,各农艺指标降低幅度排序依次为叶面积>草重>单株粒重>单株穗重>茎粗>主茎节数>穗长>千粒重>株高,不同糜子品种籽粒的氮含量和氮素吸收均降低,降低幅度为氮素吸收>氮含量;低氮胁迫下,不同糜子品种的株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重的变异系数大于正常施氮水平各指标的变异系数;不同氮水平下,不同糜子籽粒氮素吸收的变异系数高于氮含量的变异系数,且低氮胁迫的氮素吸收的变异系数高于正常施氮处理。对11个指标的耐低氮胁迫指数进行主成分分析,选择了5个主成分,累积方差贡献率达75.83%;株高、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、单株叶面积、氮吸收量的耐低氮胁迫指数与耐低氮综合评价值(D)的相关性均达极显著水平,其中,单株穗重、单株粒重、氮吸收量的相关性较高,其相关系数分别为0.858、0.812和0.812;根据耐低氮综合评价D值,通过聚类分析将100份糜子品种划分为耐低氮型、中间型和不耐低氮型3种类型。【结论】单株穗重、草重、氮吸收量等指标作为糜子耐低氮能力评价的首选指标;榆糜3号、2058、榆黍1号、雁黍7号4个品种耐低氮能力最强。

关键词：糜子耐低氮胁迫筛选指标综合评价

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苗期短光照对三系杂交大豆及亲本育性的影响

中国农业大学学报 2021年第9期26卷 11-17页

作者：白志元杨玉花张瑞军山西农业大学农业基因资源研究中心太原030031 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太原030031 南京农业大学农学院/国家大豆改良中心南京210095

为选育大豆强恢复系材料和探索培育育性稳定大豆杂交种的方法,采用14个代表性材料包括6个三系大豆杂交组合、2个不育系、2个保持系和4个恢复系,设置苗期短光照(SL)和正常光照(NL)处理,分析在2个光照处理下杂交大豆及亲本育性相关指标。... 详细信息

为选育大豆强恢复系材料和探索培育育性稳定大豆杂交种的方法,采用14个代表性材料包括6个三系大豆杂交组合、2个不育系、2个保持系和4个恢复系,设置苗期短光照(SL)和正常光照(NL)处理,分析在2个光照处理下杂交大豆及亲本育性相关指标。结果表明,不育系、保持系和恢复系的育性都高度稳定,不受苗期短光照的影响。不同杂交组合的育性出现显著差异,以’SXTH 3’、’SXTH 5’和’SXTH 21’恢复系配制的4个杂交组合育性受苗期SL处理的影响较大,SL处理后植株几乎不结荚,表现出不育,杂交组合育性不稳定,’SXTH 3’、’SXTH 5’和’SXTH 21’为弱恢复系;以’SXTH 40’恢复系配制的2个杂交组合育性受苗期SL处理的影响较小,SL处理后植株仍能正常结实,表现可育,杂交组合育性稳定,’SXTH 40’为强恢复系。花粉可育率与单株荚数、单株粒数均呈极显著正相关。苗期短光照处理与花粉可育率检测相结合的方法,有利于选育出强恢复系及育性稳定的大豆杂交种。

关键词：杂交大豆短光照育性花粉可育率农艺性状