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基于CRISPR/Cas9的棉花GhbHLH71基因编辑突变体的分析

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作物学报 2024年第1期50卷 138-148页

作者：上官小霞杨琴莉李换丽山西农业大学棉花研究所山西运城044000

碱性/螺旋-环-螺旋(basic/helix-loop-helix,bHLH)转录因子在植物的生长发育、次生代谢、信号转导、逆境胁迫等方面起重要的调控作用。棉花GhbHLH71基因c DNA全长996 bp,编码331个氨基酸残基,蛋白序列中含有保守的bHLH结构域,属于bHLH... 详细信息

碱性/螺旋-环-螺旋(basic/helix-loop-helix,bHLH)转录因子在植物的生长发育、次生代谢、信号转导、逆境胁迫等方面起重要的调控作用。棉花GhbHLH71基因c DNA全长996 bp,编码331个氨基酸残基,蛋白序列中含有保守的bHLH结构域,属于bHLH转录因子家族成员。实时荧光定量分析结果表明,GhbHLH71基因在棉花纤维快速伸长期3~12 DPA (days post anthesis,DPA)相对高表达,暗示其主要在棉花纤维发育过程中发挥作用。构建该基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体进行了棉花遗传转化,T_0代再生株经过Cas9基因的PCR检测以及靶位点突变情况检测分析,获得6个T_0代基因编辑突变体。T_1代不同突变株系在棉花生长发育期的表型性状与对照相比无明显差异,但成熟纤维的长度与对照相比皆明显变短。T_2代突变株系可以稳定遗传T_1代株系纤维变短的表型。其中4#和8#株系连续2代的纤维长度与对照相比缩短比率皆达20%以上,表明GhbHLH71基因的突变主要影响了棉花纤维细胞的伸长。本研究为深入了解棉花中bHLH转录因子的生物学功能以及棉花纤维发育的分子机制提供了一定的参考。

关键词：棉花 bHLH转录因子 GhbHLH71基因纤维发育 CRISPR/Cas9基因编辑

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运旱系列小麦品种(系)品质功能基因KASP标记检测

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中国粮油学报 2024年第1期39卷 47-53页

作者：王倩任文斌赵智勇山西农业大学棉花研究所运城044000

为了解运旱系列小麦品种(系)品质相关功能基因组成,利用与高分子量麦谷蛋白亚基、籽粒硬度以及小麦粉色泽等品质性状相关的14个高通量KASP标记对24份运旱小麦进行检测。结果表明,全部供试材料均未检测出1RS/1BL和1RS/1AL易位系;糯性基因... 详细信息

为了解运旱系列小麦品种(系)品质相关功能基因组成,利用与高分子量麦谷蛋白亚基、籽粒硬度以及小麦粉色泽等品质性状相关的14个高通量KASP标记对24份运旱小麦进行检测。结果表明,全部供试材料均未检测出1RS/1BL和1RS/1AL易位系;糯性基因Wx-B1的突变型Wx-B1b占比8.33%;小麦粉色泽相关氧化酶基因优异等位变异Ppo-A1b占比12.5%、Ppo-D1a占比16.67%、Lox-B1a占比91.67%以及TaPod-A1b占比为4.17%;籽粒硬度基因Pinb-D1的突变型Pinb-D1b占比91.67%,Pinb-B2的突变型Pinb-B2b占比25%,未检测到Pina-D1的突变型Pina-D1b;在Glu-A1位点含有高分子量麦谷蛋白优质亚基基因的材料占比83.33%、Glu-B1位点含有优质亚基基因的材料占比4.17%、Glu-D1位点含有优质亚基基因的材料占比33.33%。研究明确了运旱系列小麦品种(系)品质功能基因的组成,为山西省小麦品种的品质改良提供了参考。

关键词：小麦品质 KASP标记

外源6-BA对灌浆期谷子光合特性、抗氧化系统及产量的影响

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核农学报 2024年第8期38卷 1605-1615页

作者：孟颖超李伟孙瑶冯志威王娟玲山西农业大学棉花研究所山西运城044000

为探究外源细胞分裂素对灌浆期谷子(Setaria italica)光合特性、抗氧化系统及产量的影响,以张杂谷5号和晋谷21号为试验材料,在灌浆期分别喷施0(对照)、2.5、5、10、20和40 mg·L^(-1)的6-苄氨基嘌呤(6-BA),分析外源6-BA对谷子叶绿素荧... 详细信息

为探究外源细胞分裂素对灌浆期谷子(Setaria italica)光合特性、抗氧化系统及产量的影响,以张杂谷5号和晋谷21号为试验材料,在灌浆期分别喷施0(对照)、2.5、5、10、20和40 mg·L^(-1)的6-苄氨基嘌呤(6-BA),分析外源6-BA对谷子叶绿素荧光及光合特性、抗氧化特性、内源激素含量和产量性状的影响。结果表明,张杂谷5号和晋谷21号叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和电子传递速率(ETR)均随6-BA喷施浓度的增加呈先升高后降低趋势,以10 mg·L^(-1)处理增幅最大,分别较对照增加11.46%、6.02%、5.56%、7.11%、9.41%和12.08%、9.96%、8.21%、12.76%、14.87%;而非光化学猝灭(NPQ)的变化呈相反趋势。此外,随着6-BA喷施浓度的增加,两品种叶片过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性和可溶性糖含量及成熟期产量和产量构成因素也呈先升高后降低趋势,以10 mg·L^(-1)处理两品种的产量增幅最大,分别较对照提高7.08%和8.89%;丙二醛含量则先降低后升高。进一步分析10 mg·L^(-1)处理下内源激素变化发现,两品种叶片的玉米素含量分别较对照提高75.64%和80.71%,脱落酸含量分别降低37.50%和6.06%。相关性分析结果表明,叶绿素a、净光合速率和电子传递速率是影响谷子产量性状的主要因子。可见,外源6-BA可延缓叶片衰老,提升光合速率,有利于碳的固定,是提高谷子产量的有效途径。综上,谷子灌浆期喷施6-BA的最佳浓度为10 mg·L^(-1)。本研究结果为细胞分裂素在谷子中的高效利用提供了依据。

关键词：谷子 6-BA 产量光合特性抗氧化酶活性

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噻虫胺种子处理对西瓜生长发育的影响及其残留分析

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植物保护 2024年第3期50卷 219-226,233页

作者：姚众季宇超张丽萍刘珍范巧兰常芳娟张贵云山西农业大学棉花研究所运城044000

为明确新烟碱类杀虫剂噻虫胺种子处理对西瓜生长发育和品质的影响,以及在西瓜中的残留状况,本研究以10%噻虫胺种子处理悬浮剂为供试药剂,采用拌种试验,开展噻虫胺对西瓜生长发育的影响及残留分析研究。结果表明,噻虫胺有效成分用量100~2... 详细信息

为明确新烟碱类杀虫剂噻虫胺种子处理对西瓜生长发育和品质的影响,以及在西瓜中的残留状况,本研究以10%噻虫胺种子处理悬浮剂为供试药剂,采用拌种试验,开展噻虫胺对西瓜生长发育的影响及残留分析研究。结果表明,噻虫胺有效成分用量100~250 g/100 kg范围内,对西瓜出苗安全;噻虫胺拌种处理对西瓜苗期的株高、茎粗、叶绿素含量和叶面积有一定的促进作用,随着西瓜的生长促进作用减弱,西瓜出苗后30 d,各处理间差异不显著;噻虫胺各处理西瓜产量均高于空白对照,对西瓜有一定的增产作用;噻虫胺拌种可不同程度地提高西瓜果实中可溶性糖、可溶性固形物含量,提升西瓜的品质;随着西瓜生长发育,叶片内噻虫胺含量逐渐降低,出苗后45 d,叶片内未检测到噻虫胺残留;西瓜收获时果实中未检测到噻虫胺残留,西瓜根部土壤中噻虫胺的残留量在0.0412~0.0975 mg/kg之间。综上所述,噻虫胺100~250 g/100 kg用量范围内处理西瓜种子,对西瓜苗期生长有一定促进作用,并可提高产量,改善西瓜的品质,叶片内噻虫胺含量随植株生长逐渐降低,果实中无残留,本研究为噻虫胺种子处理在西瓜生产实践中合理、安全、高效的应用提供技术支撑。

关键词：噻虫胺种子处理生长发育品质残留

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基因型和环境互作对黄淮区油菜产量的影响

分子植物育种 2024年第14期22卷 4671-4680页

作者：孙璇姚琳张高杨咸拴狮秦运昌杜春芳山西农业大学棉花研究所运城044000

为准确评价基因型和环境互作对黄淮区油菜产量的影响。2021—2022年本研究对黄淮区11个试验点、24个油菜品种产量进行测定,使用AMMI模型稳定性参数分析和最佳线性无偏预测(BLUP)代替平均产量进行GGE双标图分析,对品种丰产性、稳产性和... 详细信息

为准确评价基因型和环境互作对黄淮区油菜产量的影响。2021—2022年本研究对黄淮区11个试验点、24个油菜品种产量进行测定,使用AMMI模型稳定性参数分析和最佳线性无偏预测(BLUP)代替平均产量进行GGE双标图分析,对品种丰产性、稳产性和试点的区分力、代表性进行评价。结果显示,基因效应、环境效应及基因与环境互作效应均对黄淮区油菜产量产生极显著影响。品种‘RH1953’适宜安徽宿州、山西运城、陕西富平、陕西杨陵、陕西大荔等特定地区种植。品种‘陕油85’同时具有丰产性和稳产性,是黄淮区理想品种。陕西宝鸡试验点同时兼具较强的区分力和代表性,是黄淮区较为理想的试验点。AMMI模型和GGE双标图联合运用,提高了品种和试验点筛选的准确性,为油菜品种的推广和区试点的设置提供方法和理论参考依据。

关键词： AMMI模型 GGE双标图丰产性稳产性区分力和代表性

棉花GhLTPG6基因的克隆、表达模式及功能初步分析

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分子植物育种 2024年第17期22卷 5578-5586页

作者：吴翠翠山西农业大学棉花研究所运城044000

脂质是生物膜的主要组成成分,它参与植物碳源储存、抵抗病原菌侵袭等多种生理过程。植物中脂质转运蛋白(glycosylphosphatidylinositol-anchored lipid transfer protein,LTPG)参与植物体内蜡质的运输,在调控植物生长发育过程发挥重要... 详细信息

脂质是生物膜的主要组成成分,它参与植物碳源储存、抵抗病原菌侵袭等多种生理过程。植物中脂质转运蛋白(glycosylphosphatidylinositol-anchored lipid transfer protein,LTPG)参与植物体内蜡质的运输,在调控植物生长发育过程发挥重要作用。本研究从陆地棉TM-1中克隆了1个脂质转运蛋白基因GhLTPG6(GH_D05G0009),分析了GhLTPG6在不同组织器官及低温、高温、高盐和干旱胁迫下的转录响应。序列分析表明GhLTPG6的c DNA全长645 bp,并分析GhLTPG6基因的理化性质及其功能结构域,其包含1个LTPG结构域(AAI)。系统进化树分析表明GhLTPG6与AtLTPG6在同一进化分枝上,亲缘关系最近。亚细胞定位结果显示GhLTPG6定位于质膜上。RT-qPCR分析表明GhLTPG6在10DPA的纤维中表达量最高,GhLTPG6异源过表达拟南芥发现,GhLTPG6对拟南芥莲座叶表皮毛的长度有促进作用,而对其密度无显著影响,说明GhLTPG6可能对棉花的伸长起重要作用。低温处理后,GhLTPG6的表达量随着时间推移逐渐降低,而在高温、高盐和干旱处理后,GhLTPG6的表达量逐渐上升,说明GhLTPG6同时参与棉花的抗逆胁迫。以上研究结果表明GhLTPG6基因可能在棉花伸长期起重要作用,且可能参与棉花的非生物胁迫响应,该基因功能具有潜在的多效性。

关键词：陆地棉过表达脂质转运蛋白亚细胞定位顺式元件分析表达分析

摘薹对甘蓝型油菜籽粒品质性状的影响及其综合评价

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中国粮油学报 2024年第5期39卷 121-129页

作者：姚琳张高杨孙璇赵卫喆刘国梅袁嘉玮杜春芳山西农业大学棉花研究所运城044000 山西农业大学农学院太谷030801

为了探明摘薹对油菜籽粒品质性状的影响,研究以21份甘蓝型油菜品系为材料,进行摘薹处理与正常收获,测定籽粒中饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、油脂、蛋白质及硫苷含量变化。结果表明:摘薹后棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸、蛋白质及硫苷含... 详细信息

为了探明摘薹对油菜籽粒品质性状的影响,研究以21份甘蓝型油菜品系为材料,进行摘薹处理与正常收获,测定籽粒中饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、油脂、蛋白质及硫苷含量变化。结果表明:摘薹后棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸、蛋白质及硫苷含量表现为增加的趋势,油酸、油脂含量表现为减少的趋势,芥酸、花生烯酸含量变化趋势并不明显。相关性分析表明,摘薹后油脂与油酸呈极显著正相关,二者均与棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸、蛋白质呈极显著负相关。主成分及隶属函数分析表明,摘薹后y15油菜品系籽粒综合性状最优良,y12、y10、y14、y6、y19、y11、y7、y13、y20、y3、y8品系次之,y4、y2、y9品系综合得分低于对照y21。

关键词：甘蓝型油菜摘薹品质性状综合评价

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甘蓝型油菜耐盐性评价研究

江苏农业科学 2024年

作者：姚琳孙璇张高杨袁嘉玮杜春芳山西农业大学棉花研究所

盐渍化土壤是我国重要的后备土地资源，筛选耐盐作物品种是有效利用盐渍化土地的重要途径。本研究以5份不同的甘蓝型油菜种质资源为材料，通过盐胁迫试验初步筛选出耐盐性较好的品系YC-1、YC-3及YC-4，并将这些品系种植于山西南部盐碱... 详细信息

盐渍化土壤是我国重要的后备土地资源，筛选耐盐作物品种是有效利用盐渍化土地的重要途径。本研究以5份不同的甘蓝型油菜种质资源为材料，通过盐胁迫试验初步筛选出耐盐性较好的品系YC-1、YC-3及YC-4，并将这些品系种植于山西南部盐碱地块中，研究油菜收获后对土壤的改良效果，结果表明甘蓝型油菜可以不同程度降低土壤中的Na+含量、pH值及全盐含量。采用相关性、主成分和隶属函数分析法，对3个品系在盐碱地种植后的土壤Na+含量、pH值、全盐含量及油菜收获后经济性状和品质性状等12项指标进行综合分析，其中：土壤Na+含量与株高、千粒重呈极显著负相关，与有效角果数、折合亩产呈极显著正相关；pH值与硫苷呈含量呈极显著正相关；株高与有效角果数、折合亩产呈极显著负相关，与千粒重呈极显著正相关；有效角果数与千粒重呈极显著负相关，与折合亩产呈极显著正相关；千粒重与折合亩产呈极显著负相关。提取3个可较好概括12个指标的主成分，结合隶属函数得到的表达式Y=0.582Y1+0.320Y2+0.098Y3对供试材料进行综合评价，筛选出适宜在山西南部盐碱地种植的甘蓝型油菜品系为YC-3、YC-4。

关键词：甘蓝型油菜盐胁迫耐盐性综合评价

山药不同部位水浸提液对万寿菊和苜蓿的化感效应

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江苏农业科学 2024年

作者：张鹏飞韩丽丽关望辉胡晓丽许爱玲王晓民山西农业大学棉花研究所

探究山药根际土浸提液和根茎研磨液对万寿菊和苜蓿的化感作用,筛选适宜与山药进行轮间作的作物。采用生物测试法,以万寿菊和苜蓿为受体材料,研究山药根际土浸提液和根茎研磨液在0.05、0.1、0.2、0.5、1.0 g/mL质量浓度下对2种作物种子... 详细信息

探究山药根际土浸提液和根茎研磨液对万寿菊和苜蓿的化感作用,筛选适宜与山药进行轮间作的作物。采用生物测试法,以万寿菊和苜蓿为受体材料,研究山药根际土浸提液和根茎研磨液在0.05、0.1、0.2、0.5、1.0 g/mL质量浓度下对2种作物种子萌发、幼苗生长及生理指标的影响。结果表明:山药根际土浸提液和根茎研磨液对2种作物种子萌发过程体现为化感抑制作用,且根茎研磨液的抑制作用更强。山药根际土浸提液显著抑制了2种作物种子根长和鲜重,但对苜蓿幼苗的芽长有不同程度的促进作用。山药根际土浸提液降低了万寿菊和苜蓿可溶性糖、可溶性蛋白等渗透调节物质含量,且存在“浓度效应”,万寿菊幼苗的SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性整体较苜蓿低,MDA含量则高于苜蓿。化感综合效应分析表明,山药根际土浸提液对苜蓿的化感抑制作用(SE=-0.113)小于万寿菊(SE=-0.284),可能较适合与山药进行轮间作。

关键词：山药水浸提液万寿菊苜蓿化感效应轮间作