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长年耕作对北方旱作麦田土壤细菌群落结构及理化性质的影响

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环境科学 2023年第10期44卷 5800-5812页

作者：钟融王培如孙培杰林文任爱霞任永康孙敏高志强山西农业大学农学院太谷030801 黄土高原特色作物优质高效生产省部共建协同创新中心太谷030801

为探究旱作麦田长期耕作对不同土层细菌群落结构的影响及其与土壤理化性质的关系,于2016~2021年在山西农业大学闻喜旱地小麦试验示范基地开展长期定位试验,研究夏闲期免耕(NT)、深松(ST)和深翻(DP)这3种耕作方式对不同土层土壤理化性质... 详细信息

为探究旱作麦田长期耕作对不同土层细菌群落结构的影响及其与土壤理化性质的关系,于2016~2021年在山西农业大学闻喜旱地小麦试验示范基地开展长期定位试验,研究夏闲期免耕(NT)、深松(ST)和深翻(DP)这3种耕作方式对不同土层土壤理化性质,细菌群落α、β多样性,细菌门和属优势物种及差异物种的影响,并采用PICRUSt2预测其代谢功能.结果表明,旱作麦田连续5a深松和深翻较免耕显著提高了20~40 cm土层土壤含水量,显著降低了0~20 cm土层土壤有机碳含量;深松较深翻显著提高了0~20 cm土层土壤含水量、土壤有机碳、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量.深松和深翻较免耕可提高0~40 cm土层土壤细菌群落的α多样性,且深松高于深翻.深松和深翻较免耕显著提高了0~20 cm土层中酸杆菌门、硝化螺旋菌门和20~40 cm土层中酸杆菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门、Rokubacteria门、GAL15门和硝化螺旋菌门的相对丰度;显著提高了0~20 cm土层硝化螺旋菌属和20~40 cm土层Rubrobacter属和链霉菌属的相对丰度.深松较深翻显著提高了0~40 cm土层酸杆菌门、芽单胞菌门的相对丰度.冗余分析表明,0~20 cm土层的土壤有机碳、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量对放线菌门和牙殖球菌属产生正向效应,且深松下0~40 cm土层的土壤含水量对酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门产生正向效应.PICRUSt2预测结果表明,深松和深翻较免耕显著提高了20~40 cm土层细菌群落的氨基酸代谢和辅酶维生素代谢的相对丰度,但降低了脂质代谢的相对丰度;深松较深翻显著提高了0~40 cm土层细菌群落的氨基酸代谢和0~20 cm土层其他氨基酸代谢的相对丰度.总之,旱地麦田夏闲期深松或深翻均可提高土壤含水量、土壤细菌群落的α多样性及细菌群落的代谢能力,深松还可提高酸杆菌门和芽单胞菌门的相对丰度,并提高细菌群落的氨基酸代谢能力,从而提高了土壤可溶性有机碳、氮含量.

关键词：夏闲期耕作旱作麦田 Illumina测序细菌群落结构代谢功能

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藜麦β-香树酯醇合酶和鲨烯合酶基因的克隆与表达

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土壤 2018年第6期50卷 1214-1221页

作者：姜晓东李新凤郝艳平赵靓吕晋慧贾举庆张春来山西农业大学农学院国家功能杂粮技术创新中心山西省旱作栽培与作物生态重点实验室山西省黄土高原特色作物高效生产协同创新中心山西太谷030801 山西农业大学林学院山西太谷030801

为了探明藜麦皂苷生物合成的分子机制,试验以藜麦品种陇藜1号为材料,利用已有的转录数据,通过RT-PCR技术鉴定参与三萜皂苷生物合成关键酶基因,采用生物信息学分析方法进行了基因编码蛋白保守结构域、蛋白二级结构及系统发育树的构建,并... 详细信息

为了探明藜麦皂苷生物合成的分子机制,试验以藜麦品种陇藜1号为材料,利用已有的转录数据,通过RT-PCR技术鉴定参与三萜皂苷生物合成关键酶基因,采用生物信息学分析方法进行了基因编码蛋白保守结构域、蛋白二级结构及系统发育树的构建,并利用半定量RT-PCR方法进行了目的基因在籽粒不同发育时期和植株不同部位(根、茎、叶和籽粒)表达水平的研究。试验克隆得到三萜烯皂苷生物合成途径中关键酶编码基因CqSS1、CqSS2和CqbAS的cDNA全长序列。半定量RT-PCR表达分析表明,CqSS1和CqbAS在叶片、籽粒中表达量最高,各基因在籽粒不同发育时期的表达量间无显著差异。本研究对藜麦三萜皂苷生物合成途径中关键酶基因表达模式的研究,将为进一步探明藜麦皂苷生物合成的分子机制及发掘影响藜麦皂苷含量的关键基因奠定基础。

关键词：藜麦籽粒发育关键酶基因克隆半定量RT-PCR

普通小麦JAZ基因家族鉴定及其响应冻害时基因差异表达和DNA变异分析

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植物生理学报 2022年第10期58卷 1873-1889页

作者：范佳利朱立勋郭志强尹梦娇杨博慧柴文婷赵珊珊孙慧琼李莎莎丁鹏程王爱萍姜晓东贾举庆杨珍平吕晋慧高志强张春来山西农业大学农学院山西晋中030801 教育部省部共建黄土高原特色作物高效生产协同创新中心山西晋中030801 国家功能杂粮技术创新中心山西晋中030801 山西省旱作栽培与作物生态重点实验室山西晋中030801 山西农业大学林学院山西晋中030801

茉莉酸(JA)途径参与小麦(Triticum aestivum)响应冰点以下低温胁迫,可以缓解冻害及其造成的减产。利用小麦基因组数据库筛选鉴定到63个TaJAZ基因,并通过生物信息学和分子生物学实验分析该家族基因结构特征、理化性质、时空表达模式及DN... 详细信息

茉莉酸(JA)途径参与小麦(Triticum aestivum)响应冰点以下低温胁迫,可以缓解冻害及其造成的减产。利用小麦基因组数据库筛选鉴定到63个TaJAZ基因,并通过生物信息学和分子生物学实验分析该家族基因结构特征、理化性质、时空表达模式及DNA变异。结果表明,TaJAZ基因不均匀分布在15条染色体上。系统发育分析表明,TaJAZ基因家族可分为10个亚群,且与大麦(Hordeum vulgare)的JAZ基因亲缘关系较近。进化选择分析表明,TaJAZ基因受到纯化选择。结合已有转录组数据分析TaJAZ在不同时期及冻害下表达模式,发现部分成员在小麦旗叶表达水平较高或在茎基部的表达量增加。TaJAZ-2A在茎、叶中的表达水平较高,且在抗寒品种‘京核1号’和较敏感品种‘淮麦18’中的表达上调,并检测到TaJAZ1-2A、TaJAZ6-4B和TaJAZ7-4B的非同义单核苷酸多态性(SNP)变异。本研究明确了TaJAZ基因家族的基因结构、进化、冻害下的表达,为深入研究TaJAZ基因功能及JA信号分子调控机制提供参考。

关键词：普通小麦(Triticum aestivum) JAZ基因基因表达系统进化冻害响应

高粱全基因组NRT1基因鉴定、表达与DNA变异分析

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激光生物学报 2021年第5期30卷 459-467页

作者：郭志强梁月秀冯凡朱立勋范佳丽姜晓东吕晋慧张春来山西农业大学农学院国家功能杂粮技术创新中心山西省旱作栽培与作物生态重点实验室山西省黄土高原特色作物高效生产协同创新中心太谷030801

硝态氮是旱地植物吸收氮素的主要形式,其吸收与硝酸盐转运蛋白1(NRT1)密切相关。高粱(Sorghum bicolor)较耐贫瘠,对土壤中的氮素吸收和利用效率较高。以拟南芥、水稻的NRT1为基础,通过Blast筛选高粱核酸和蛋白数据库获得SbNRT1基因全长... 详细信息

硝态氮是旱地植物吸收氮素的主要形式,其吸收与硝酸盐转运蛋白1(NRT1)密切相关。高粱(Sorghum bicolor)较耐贫瘠,对土壤中的氮素吸收和利用效率较高。以拟南芥、水稻的NRT1为基础,通过Blast筛选高粱核酸和蛋白数据库获得SbNRT1基因全长序列,并结合生物信息学方法鉴定出了20个SbNRT1基因,对其进行基因结构、系统进化树、基因表达、选择进化分析,同时对其蛋白质的理化性质、二级和三级结构进行分析。结果显示:SbNRT1分布于SBI-01~SBI-10上(除SBI-08);SbNRT1蛋白质均为疏水性蛋白,绝大多数蛋白质没有信号肽,且亚细胞定位在质膜上;二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,SbNRT1蛋白三级结构与预测一致,可信度均达到93%;SbNRT1存在8个分支,高粱与谷子、玉米的NRT1同源关系更近,且高粱在进化上出现了单双子叶的分化;Sobic.004G193000基因在生育期多个部位表达水平较高,Sobic.001G133900、Sobic.003G295500和Sobic.001G302800在高粱根部受硝酸盐诱导表达,也受铵盐和尿素诱导;高粱种质基因组重测序数据计算的ka/ks值表明,SbNRT1的进化具有纯化效应。该研究结果为进一步探讨高粱氮高效相关基因的功能研究提供了基础。

关键词：高粱 NRT1 基因表达系统进化分析 DNA变异

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硒酸钠对小麦幼苗生长及微量元素积累的影响

山西农业科学 2020年第6期48卷 935-941页

作者：尹梦娇赵立松梁月秀王艳胜丁鹏程贾举庆王爱萍杨珍平孙敏尹雪斌高志强张春来山西农业大学农学院国家功能杂粮技术创新中心山西省旱作栽培与作物生态重点实验室山西省黄土高原特色作物高效生产协同创新中心山西太谷030801 山西功能农业研究院山西太谷030801

外界硫酸盐环境的变化会影响植物对硒酸盐的吸收转运,且营养元素之间的相互作用会影响植物营养状况、健康和产量。试验选取2个小麦品种冬黑1号和洛旱6号在硫充足(+S)和缺硫(-S)营养液中培养,研究不同浓度硒酸钠对小麦幼苗生长及硒、钼... 详细信息

外界硫酸盐环境的变化会影响植物对硒酸盐的吸收转运,且营养元素之间的相互作用会影响植物营养状况、健康和产量。试验选取2个小麦品种冬黑1号和洛旱6号在硫充足(+S)和缺硫(-S)营养液中培养,研究不同浓度硒酸钠对小麦幼苗生长及硒、钼、铁、铜和锌元素含量的影响,从中筛选促进小麦幼苗生长的最适硒酸钠浓度。结果表明,小麦根部吸收的硒和钼可以向地上部转运,主要集中在地上部,叶片硒含量随硒酸钠浓度的增加而增加,且缺硫处理下小麦幼苗对硒和钼的吸收积累能力更强;铁、铜和锌多集中在根部,在植物体内迁移转化能力弱,适宜浓度硒酸钠可以提高叶片铁、铜和锌含量,而硫缺乏和硒酸钠处理均会降低根部铁、铜、锌含量;硫充足(+S)和缺硫(-S)条件下促进小麦幼苗生长的最适硒酸钠浓度分别为5、1μmol/L,此时小麦生长状况良好,微量元素积累也较高;缺硫营养液中高浓度硒酸钠(10μmol/L)处理下,小麦叶片中硒含量最高,但对小麦幼苗有毒害作用,根长、叶绿素含量及硒耐受指数均最低,而硫酸盐可以减弱硒的毒害作用。不同营养环境下只有添加适宜浓度硒酸钠才能促进小麦幼苗生长,同时增加植物中营养元素含量。

关键词：小麦硒酸钠硫酸盐微量元素

硒酸钠对小麦幼苗生长及几种微量元素积累的影响

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硒酸钠对小麦幼苗生长及几种微量元素积累的影响

高粱ClC基因家族鉴定、表达与DNA变异分析

2019年中国作物学会学术年会

作者：尹梦娇赵立松粱月秀王艳胜丁鹏程贾举庆王爱萍杨珍平孙敏尹学斌高志强张春来山西农业大学农学院国家功能杂粮技术创新中心山西省旱作栽培与作物生态重点实验室山西省黄土高原特色作物高效生产协同创新中心山西功能农业研究院

【研究背景】提高小麦籽粒中硒和有益元素的含量是功能农业的重要研究内容,但对小麦硒的积累及其分子机制研究较少;研究表明,植物吸收硒酸盐与硫酸盐存在竞争作用。【材料与方法】本试验选定两个硒积累差异小麦品种的在正常(+S)和去除... 详细信息

【研究背景】提高小麦籽粒中硒和有益元素的含量是功能农业的重要研究内容,但对小麦硒的积累及其分子机制研究较少;研究表明,植物吸收硒酸盐与硫酸盐存在竞争作用。【材料与方法】本试验选定两个硒积累差异小麦品种的在正常(+S)和去除硫酸盐(-S)的营养液中培养,研究了不同浓度硒酸钠对小麦幼苗的生长和对硒、钼、铁、铜、锌元素的积累以及潜在硒转运蛋白基因表达的影响。【结果与分析】不同处理下,硒和钼在根中的积累低于叶片,根中铁、铜和锌的含量高于叶片,低浓度的硒酸钠可以增加叶片和茎中铜和锌的含量,在加硫处理下添加硒酸钠会降低根部铜和锌的含量。缺硫较加硫处理(即正常营养液培养)下,植物根、茎、叶对硒和钼的积累更强。随着硒酸钠浓度的增加,根、茎和叶各部位的硒含量也随之增加,在加硫处理(+S)下添加硒酸钠会降低根部铁、铜和锌的含量,缺硫处理(-S)下,高浓度硒酸钠能增加根中铁、铜和锌含量。测定了普通粒色小麦品种洛旱6号和黑小麦品种冬黑1号对硒酸钠浓度的生长反应,在缺硫处理下最适浓度均为0.5μmol/L,两品种在加硫营养液中的生长反应有差异,冬黑1号较洛旱6号对硒敏感,最适硒酸钠浓度分别为2.5μmol/L和5μmol/L。Se转运蛋白基因TaeSultr 1.1D、TaeSultr1.2A、TaeSultr 1.3B、 Tae Sultr 2.1A、TaeSultr 3.4D、TaeSultr 2.2D在根中的表达量高,Tae Sultr3.3B在叶片中的表达量比在根中高,表明它们在Se积累或转运上起作用。【结论】硒和钼可从根部向地上部转运,且与硫协同转运,而铁、铜和锌多集中在根部,迁移转化能力弱;Se转运蛋白基因的差异表达可能是品种间Se积累差异的基础。这对通过栽培与育种途径小麦富硒有指导意义。

关键词：小麦硒酸钠硫酸盐硒敏感性微量元素

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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激光生物学报 2022年第1期31卷 87-95页

作者：朱立勋范佳利郭志强杨博慧柴文婷赵珊珊孙慧琼吕晋慧姜晓东张春来山西农业大学农学院太谷030801 山西农业大学林学院太谷030801 国家功能杂粮技术创新中心太谷030801 山西省旱作栽培与作物生态重点实验室太谷030801 省部共建黄土高原特色作物高效生产协同创新中心太谷030801

氯离子通道蛋白(ClC)是存在于生物体细胞膜上一类分布极其广泛的阴离子通道,在抗盐胁迫等多种生理过程中发挥着非常重要的作用。使用生物信息学方法在高粱基因组中鉴定出10个SbClCs基因,对SbClCs基因家族进行基因组鉴定、启动子、保守... 详细信息

氯离子通道蛋白(ClC)是存在于生物体细胞膜上一类分布极其广泛的阴离子通道,在抗盐胁迫等多种生理过程中发挥着非常重要的作用。使用生物信息学方法在高粱基因组中鉴定出10个SbClCs基因,对SbClCs基因家族进行基因组鉴定、启动子、保守基序、系统进化树和基因表达分析。结果显示:SbClCs基因家族主要分布在SBI-01、SBI-03、SBI-04、SBI-06、SBI-07、SBI-10共6条染色体上;SbClCs蛋白均为疏水蛋白且流动性较好,多为质膜上的分泌性蛋白,其二级结构主要为无规则卷曲和α-螺旋;基因蛋白结构域分析结果显示,相对较为保守的结构域是Voltage gated和CBS pair voltage gated ClC uk bac,ClC家族成员在蛋白上也都是比较保守的;分析SbClCs基因启动子顺式作用元件后发现都存在光响应元件(Sp1,G-box),除了SbClCg1基因外,其他基因的启动子区均存在干旱诱导相关MYB结合位点(MBS);系统进化树分析显示,高粱ClC与玉米、水稻亲缘关系更近;基因表达热图分析表明,SbClCc3、SbClCa基因对于高粱的耐盐胁迫和抗逆性起着重要的作用;选择进化分析表明,ClC蛋白质编码基因还受纯化选择作用。本研究初步分析了高粱10个氯离子转运蛋白基因的结构与表达,为进一步研究用SbClCs进行遗传转化与分子育种提供了基础。

关键词：高粱 ClC 基因表达系统进化分子育种

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糜子GBSSI基因功能标记的开发与验证

作物学报 2023年第3期49卷 703-718页

作者：丁敏段政勇王宇卓薛亚鹏王海岗陈凌王瑞云乔治军山西农业大学农学院山西太谷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/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

根据糜子胚乳直链淀粉合成调控基因Waxy(GBSSI)上已知功能位点的核苷酸差异设计功能分子标记,并对山西省270份糜子资源进行基因型检测和基因分型。通过对粳糯性状的鉴定,将表型与基因型结合对分子标记进行验证。对46份不同基因型糜子资... 详细信息

根据糜子胚乳直链淀粉合成调控基因Waxy(GBSSI)上已知功能位点的核苷酸差异设计功能分子标记,并对山西省270份糜子资源进行基因型检测和基因分型。通过对粳糯性状的鉴定,将表型与基因型结合对分子标记进行验证。对46份不同基因型糜子资源进行直链淀粉含量测定,分析该基因的遗传效应,评估其育种利用价值。GBSSI基因在糜子中以2种形式(L和S)存在,针对S型基因15 bp的InDel位点设计了一个功能标记(RYW214),该标记能有效区分126 bp、141 bp和杂合(126/141 bp)3种带型,粳糯性鉴定显示该标记结果与表型鉴定结果吻合度高,达93.30%,Pearson相关性指数r为0.745。针对L型基因上的一个单核苷酸插入位点和一个SNP位点,设计了2个CAPS标记(RYW215、RYW216),该标记可对L基因准确分型。270份资源中,共有11种基因型。其中,基因型S_(-15)/L_(F)最多,有84份(31.10%),其次是S_(0)/S_(-15)/L_(F)(22.96%),S_(-15)/L_(Y)/L_(F)最少(0.74%),未发现S_(-15)/L_(C)。46份材料中,直链淀粉含量较高的基因型为S_(0)/L_(Y)/L_(F)(15.50%),最低为S_(-15)/L_(F)(0.58%)。突变基因型S_(-15)会导致直链淀粉含量出现质的下降,杂合基因型S0S_(-15)直链淀粉含量稍高于纯合基因型S_(-15)。

关键词：糜子 GBSSI基因功能分子标记直链淀粉含量

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高粱基因组DCL家族的系统进化与表达分析

山西农业科学 2019年第6期47卷 950-956页

作者：张腾尹梦娇郭红媛姜晓东贾举庆王艳胜温贺梁月秀赵立松赵威军吕晋慧李艳锋张春来山西农业大学农学院国家功能杂粮技术创新中心山西省旱作栽培与作物生态重点实验室山西省黄土高原特色作物高效生产协同创新中心山西太谷030801 山西省农业科学院高粱研究所山西晋中030600 山西农业大学林学院山西太谷030801

从高粱转录组数据筛选获得SbDCLs基因全长序列,并结合生物信息学方法在高粱的全基因组中鉴定出了6个SbDCLs基因,分布于SBI-01,SBI-03和SBI-06上。其中,SbDCL2a和SbDCL2b在SBI-01上串联重复排列,比较二者基因结构和蛋白质结构域推测SbDC... 详细信息

从高粱转录组数据筛选获得SbDCLs基因全长序列,并结合生物信息学方法在高粱的全基因组中鉴定出了6个SbDCLs基因,分布于SBI-01,SBI-03和SBI-06上。其中,SbDCL2a和SbDCL2b在SBI-01上串联重复排列,比较二者基因结构和蛋白质结构域推测SbDCL2a很可能是由SbDCL2b小范围复制所致。SbDCLs蛋白质均为两性蛋白且没有信号肽,亚细胞定位均在细胞核上,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主。通过对高粱、水稻、玉米、拟南芥、大豆、小麦、藜麦、甜菜、谷子的DCL蛋白质序列进行系统进化分析,结果表明,DCL存在4个分枝:DCL1,DCL2,DCL3和DCL4;DCL在进化上出现了单双子叶的分化;DCL蛋白编码基因进化具有纯化效应。对SbDCLs基因进行表达分析,结果显示,SbDCLs在高粱穗部、茎节中部、花梗和旗叶茎节表达都比较强烈;SbDCL2a,SbDCL1和SbDCL3a是高度表达基因,而且在生殖器官或组织中相对于营养器官具有更高的表达水平,说明SbDCLs基因对高粱营养生长和生殖发育具有调控作用。SbDCL2b在高粱的整个生育期表达水平均较低,但是在胚珠和花粉中拥有较高的表达水平,可能参与生殖发育调控。

关键词：高粱 DCL基因系统进化分析表达分析