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马铃薯转录因子StFBH3对非生物逆境胁迫的响应分析

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作物学报 2025年第1期51卷 247-259页

作者：宋倩娜宋慧洋李京昊段永红梅超冯瑞云山西农业大学农学院山西太谷030801 山西省农业科学院作物科学研究所山西太原030031

bHLH (basic helix-loop-helix)作为植物界第二大类转录因子,在植物应对环境胁迫响应中起着重要的调控作用。探究马铃薯(Solanum tuberosum L.) bHLH家族基因功能将为马铃薯改良和育种提供一定的理论依据。本研究克隆了马铃薯StFBH3基因... 详细信息

bHLH (basic helix-loop-helix)作为植物界第二大类转录因子,在植物应对环境胁迫响应中起着重要的调控作用。探究马铃薯(Solanum tuberosum L.) bHLH家族基因功能将为马铃薯改良和育种提供一定的理论依据。本研究克隆了马铃薯StFBH3基因(Gene ID:102582309),利用qPCR技术分析了不同逆境胁迫下StFBH3基因表达模式,结果表明, StFBH3基因在马铃薯根和叶中的表达量较高,且该基因的表达受渗透、高盐和脱落酸(abscisic acid, ABA)诱导;以过表达StFBH3基因的马铃薯试管苗为材料,在分别含有不同浓度甘露醇(mannitol)、NaCl和ABA的MS培养基中,过表达StFBH3马铃薯株系的叶绿素含量显著高于野生型,根长显著长于野生型。在干旱和高盐处理下,土壤栽培的过表达马铃薯株系较野生型表现较强的耐受性,叶片相对含水量、叶绿素含量和过氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于野生型。qPCR分析发现,干旱和盐胁迫处理下相关基因(KAT1)的表达量在过表达马铃薯株系中较野生型显著降低。以上结果表明, StFBH3基因可能在马铃薯对渗透、干旱和高盐等胁迫响应中起正向调控作用。本研究也为StFBH3基因在马铃薯中的生物学功能深入理解提供一定的参考依据。

关键词：马铃薯 StFBH3 转录因子逆境胁迫

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基于种质资源表型性状的糜子骨干种质库构建

植物遗传资源学报 2025年

作者：张磊董孔军何继红任瑞玉刘天鹏李亚伟刘敏轩杨天育甘肃省农业科学院作物研究所中国农业科学院作物科学研究所

中国糜子拥有众多的品种类型和丰富的遗传多样性，为糜子新品种的选育提供了宝贵的亲本资源。然而，关于如何从庞大的种质资源库中构建核心种质资源的研究鲜有报道。本研究以490份糜子种质资源为材料，按照品种类型和穗型分组，运用平... 详细信息

中国糜子拥有众多的品种类型和丰富的遗传多样性，为糜子新品种的选育提供了宝贵的亲本资源。然而，关于如何从庞大的种质资源库中构建核心种质资源的研究鲜有报道。本研究以490份糜子种质资源为材料，按照品种类型和穗型分组，运用平方根比例法确定取样数量。组内聚类分析质量与数量性状（20个），并结合随机取样法，建立骨干种质库；利用均值、方差、变异系数、遗传多样性和性状保留比例等指标具体评估糜子骨干种质的代表性，在此基础上，综合运用直方图、主成分分析、相关性分析。结果显示，本研究形成的55份糜子骨干种质占全部种质的11.2%，包括地方品种26份（47.26%）、育成品种9份（16.36%）、野生品种9份（16.36%）和国外品种11份（20.00%）。显著性分析结果表明，所有种质与糜子骨干种质在表型性状的遗传多样性、变异系数、方差、均值（即P > 0.05）等方面不存在显著的差异性，所建立的骨干种质基本能覆盖所有种质。

关键词：甘肃糜子核心种质遗传多样性农艺性状

整合转录组和代谢组学分析揭示玉米对层出镰孢茎腐病的响应机制

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中国农业科学 2025年第1期58.0卷 75-90页

作者：曹言勇程泽强马娟杨文博朱卫红孙新艳李慧敏夏来坤段灿星河南省农业科学院粮食作物研究所/神农种业实验室中国农业科学院作物科学研究所/作物基因资源与育种全国重点实验室

【目的】玉米茎腐病严重威胁玉米的产量与品质，其致病菌复杂，层出镰孢（Fusarium proliferatum）近年来逐渐成为主要病原之一。本研究旨在通过多组学联合分析，深入探究玉米对层出镰孢茎腐病的响应机制，明确差异基因和差异代谢物富... 详细信息

【目的】玉米茎腐病严重威胁玉米的产量与品质，其致病菌复杂，层出镰孢（Fusarium proliferatum）近年来逐渐成为主要病原之一。本研究旨在通过多组学联合分析，深入探究玉米对层出镰孢茎腐病的响应机制，明确差异基因和差异代谢物富集的信号通路在玉米抗病过程中的关键作用，为玉米抗茎腐病育种和病害防控提供理论依据。【方法】选择对层出镰孢具有不同抗性的玉米自交系ZC17（抗病）和CH72（感病）作为研究材料。在玉米9叶期，对其进行接种处理，接种组注射层出镰孢菌液，模拟接种组注射等量的PDB，随后用凡士林封闭伤口。接种后7 d，采集接种区域上下茎段中间位置的组织样本，分别用于转录组测序和非靶向代谢组学检测。同时对接种后的植株进行茎腐病症状评估，计算茎腐病平均评分（SRSA）和病情指数（DSI）。利用多种生物信息学工具对转录组测序数据和代谢组学数据进行分析，并通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）对差异基因进行验证。【结果】表型和生理数据显示，接种层出镰孢后，CH72发病程度显著高于ZC17，其SRSA增加2.48倍，DSI增加35.36%。转录组和代谢组的PCA结果显示，各组内样本的重现性很高，ZC17和CH72相互分离，FP组和MK组相互分离。转录组分析表明，接种后CH72的差异表达基因数量多于ZC17，但二者近50%的差异基因表达趋势相同。功能注释和富集分析发现，差异基因和差异代谢物主要富集于植物次生代谢产物生物合成、苯丙氨酸代谢、植物激素生物合成及植物-病原体相互作用等途径。转录组和代谢组联合分析证实，苯丙氨酸代谢以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成在玉米抗层出镰孢过程中起关键作用。此外，多个转录因子家族（如MYB、bHLH、NAC和WRKY等）在接种层出镰孢后被显著激活，表明这些转录因子在玉米抗病分子调控网络中可能发挥重要作用。qPCR与转录组测序结果在4个组中的表达趋势一致，Spearman相关分析也显示转录组测序数据和qPCR结果之间高度一致（r=0.75,P=7.5e-05）。【结论】苯丙氨酸代谢相关途径在玉米响应层出镰孢茎腐病中至关重要；C4H、PAL、ADT、GOT等关键酶以及显著上调的代谢物如2-香豆酸、3-羟基肉桂酸、吲哚、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸在植物抗病中起重要作用。本研究挖掘出的潜在抗病相关转录因子、基因和代谢物可为深入解析玉米对层出镰孢茎腐病的分子响应机制提供重要依据。

关键词：转录组代谢组玉米茎腐病层出镰孢苯丙氨酸代谢

澳洲坚果桂热1号人工授粉有效性及花粉直感研究

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果树学报 2025年第1期42卷 151-161页

作者：潘浩男潘贞珍环秀菊覃潇敏郑树芳陆宇明康专苗陶亮王文林覃振师广西南亚热带农业科学研究所广西崇左532100 广西农业科学院园艺研究所南宁530000 贵州省农业科学院亚热带作物研究所贵阳550025 云南省热带作物科学研究所云南景洪666100

【目的】筛选广西澳洲坚果主栽品种桂热1号的授粉品种,以提高其产量与果实品质,为澳洲坚果人工授粉技术提供理论依据。【方法】以桂热1号澳洲坚果为母本,用种植面积次之的4个不同澳洲坚果品种为父本,进行人工授粉,同时设置自交和开放授... 详细信息

【目的】筛选广西澳洲坚果主栽品种桂热1号的授粉品种,以提高其产量与果实品质,为澳洲坚果人工授粉技术提供理论依据。【方法】以桂热1号澳洲坚果为母本,用种植面积次之的4个不同澳洲坚果品种为父本,进行人工授粉,同时设置自交和开放授粉试验组,比较不同授粉组合的坐果率、产量、果实形态和品质性状差异,并采用主成分分析法进行综合评价。【结果】桂热1号澳洲坚果存在明显的自交不亲和现象。2022年不同品种人工授粉40串的平均产量较自然授粉(CK)整株产量高出229.6%,其中用HAES695和Own Choice授粉的产量最高,分别为6.42 kg和6.12 kg。在果实外观形态方面,不同品种授粉的果皮颜色、果顶乳头状突起、壳果腹缝线和壳果斑纹没有明显差异,但青皮果和壳果的纵横径、单果质量以及青皮果果形指数,均表现出花粉直感效应。在果实品质方面,不同品种授粉在单个果仁质量,出仁率,粗蛋白,总糖和矿质P、Fe、Ca元素含量以及脂肪酸中的棕榈酸、棕榈油酸、十七碳烯酸、亚油酸含量等方面均表现出花粉直感效应,且矿质Fe元素含量与单不饱和脂肪酸含量呈显著正相关、与多不饱和脂肪酸含量呈极显著正相关。采用主成分分析法综合评价结果显示,695授粉综合得分最高,为0.720。【结论】695作桂热1号授粉树,能够提高产量且果仁品质较优,适宜作广西桂热1号授粉品种。

关键词：澳洲坚果人工授粉花粉直感果实品质综合评价

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水稻种质资源苗期田间耐直播性鉴定技术规程

植物遗传资源学报 2025年

作者：陈丽马静韩冰马洪文马小定刘炜韩龙植孙建昌宁夏农林科学院农作物研究所中国农业科学院作物科学研究所

水稻直播具有省力、省工、成本低的生产特点，种植面积逐年扩大。水资源短缺是水稻生产面临的重要问题之一，开展水稻种质资源耐直播精准鉴定对我国水稻耐直播育种具有重要意义。由于作物田间耐直播性是一个复杂的数量性状，准确的表型... 详细信息

水稻直播具有省力、省工、成本低的生产特点，种植面积逐年扩大。水资源短缺是水稻生产面临的重要问题之一，开展水稻种质资源耐直播精准鉴定对我国水稻耐直播育种具有重要意义。由于作物田间耐直播性是一个复杂的数量性状，准确的表型鉴定是数量性状基因发掘和遗传基础研究的关键。如何精准开展水稻种质资源田间耐直播表型的鉴定一直是该领域的卡脖子难点，也是水稻直播育种工作者所关注的核心技术步骤。本文在前期系统的耐直播性研究基础上，通过多年对田间耐直播性鉴定体系的探索优化，总结制定了包括一般要求、整地、备种、播种、施肥、水层管理、病虫草害防治、苗期群体耐直播性调查与评价等全过程的操作规范和基本要求，为作物种质资源苗期田间耐直播性鉴定提供技术参考。该技术规程适用于西北地区每年春季（3月中旬- 6月下旬）的田间苗期耐直播性鉴定。

关键词：稻种资源苗期田间耐直播性鉴定

植物乳杆菌发酵蓝莓汁发酵和贮藏过程中理化指标及挥发性风味物质的变化

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食品工业科技 2025年第1期46卷 259-273页

作者：廖茂雯韩琛刘玮李艳琳陈昌琳袁怀瑜周艳李可李华佳四川省农业科学院农产品加工研究所(四川省农业科学院食物与营养健康研究所) 四川成都610000 新疆农业科学院吐鲁番农业科学研究所新疆吐鲁番830091 四川省农业科学院经济作物研究所四川成都610399

为了解植物乳杆菌发酵对蓝莓汁在发酵和贮藏过程中理化指标和挥发性风味物质的变化规律的影响,以新鲜巴尔德温为原料,利用植物乳酸菌b-1发酵蓝莓汁,研究发酵和贮藏过程中理化指标和活菌数的变化,并利用HPLC和顶空固相微萃取气质联用(HS-... 详细信息

为了解植物乳杆菌发酵对蓝莓汁在发酵和贮藏过程中理化指标和挥发性风味物质的变化规律的影响,以新鲜巴尔德温为原料,利用植物乳酸菌b-1发酵蓝莓汁,研究发酵和贮藏过程中理化指标和活菌数的变化,并利用HPLC和顶空固相微萃取气质联用(HS-SPME-GC/MS)测定蓝莓汁的有机酸和风味代谢物,分析其发酵和贮藏过程中风味品质的变化规律。结果表明,发酵24 h的蓝莓汁中的活菌数达到了108 CFU/mL;储藏28 d后活菌数为6.4×107 CFU/mL。蓝莓汁发酵期间理化性质变化较大,发酵过程中总酸含量逐渐增加,而pH呈现显著下降趋势(P酮类>酯类>醛类>烷类>烯类。基于PCoA和OPLS-DA分析结果表明,利用植物乳杆菌发酵的蓝莓果汁在发酵期和贮藏期的风味代谢物差异较大,分别检测到14种、9种差异代谢物,且发酵阶段发酵蓝莓汁中芳樟醇和香叶醇的相对含量有所上升,增强了果汁的柑橘香、花香和玫瑰香气。该研究为植物乳杆菌在蓝莓发酵果汁中的应用提供了科学支撑。

关键词：蓝莓汁植物乳杆菌 GC-MS PCoA OPLS-DA

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甘肃省小麦地方品种春化光周期基因效应及抗寒性评价

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作物学报 2025年第2期51卷 370-382页

作者：杨芳萍郭莹田媛媛徐玉凤王兰兰白斌展宗冰张雪婷徐银萍刘金栋甘肃省农业科学院小麦研究所甘肃兰州730070 中国农业科学院作物科学研究所北京100081 武威国家气候观象台甘肃武威733021 清水县气象局甘肃天水741400 甘肃省农业科学院啤酒与原料研究所甘肃兰州730070

冬春性和光周期反应是决定小麦适宜种植区域的重要特性。为了解甘肃省小麦地方品种的冬春性和抗寒性,本研究采用春化基因Vrn-1、Vrn-B3和光周期基因Ppd-D1的分子标记检测其等位变异,并记载了抽穗期、冬春性和抗寒性。结果表明:(1) 59.6... 详细信息

冬春性和光周期反应是决定小麦适宜种植区域的重要特性。为了解甘肃省小麦地方品种的冬春性和抗寒性,本研究采用春化基因Vrn-1、Vrn-B3和光周期基因Ppd-D1的分子标记检测其等位变异,并记载了抽穗期、冬春性和抗寒性。结果表明:(1) 59.6%的材料仅携带1个显性春化等位变异,除Vrn-D1 (67.4%)外,其余春化基因显性等位变异主要分布在春麦区,且频率低(0.5%~11.0%),携带2个或3个春化显性等位变异组合的品种频率也很低(0.2%~8.9%);携带全隐性等位变异的频率为19.6%,从甘肃省西北向东南逐渐升高。光周期基因非敏感等位变异Ppd-D1a的分布频率为17.8%,且冬麦区高于春麦区。(2)不同麦区地方品种秋播后,冬麦区品种较春麦区品种早抽穗;春播后,春麦区品种从西部到中部可抽穗的频率增高,且冬麦区品种的抽穗频率从甘肃省西南向东北降低;春麦区晚抽穗品种的频率低于冬麦区,且冬麦区不能正常成熟品种的频率高于春麦区。(3)春播时显性春化等位变异促进开花的效应Vrn-A1a>Vrn-D1>Vrn-B1,秋播后春化显性等位变异未表现早抽穗效应;秋播Ppd-D1b类型,携带2~3个春化显性等位变异品种的抽穗期晚于携带单个春化显性位点品种,而Ppd-D1a型品种则相反,即春化显性等位变异表现加性效应。Ppd-D1a对小麦开花促进作用明显。(4)依据材料表型鉴定的冬春性与基于春化位点等位变异推测的冬春性的一致性较高,且从春性到冬性逐渐降低。(5)冬性强的品种抗寒性不一定都强,但抗寒性强的品种,大部分冬性强。

关键词：小麦地方品种甘肃春化光周期

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57份多年生薏苡种质资源饲草品质评价

草业科学 2025年

作者：李祥栋陆秀娟魏心元潘虹曾涛覃初贤高爱农石明黔西南州农业林业科学研究院广西壮族自治区农业科学院中国农业科学院作物科学研究所

多年生薏苡是极具潜力的新型饲草资源，本研究旨在系统鉴定多年生薏苡种质的饲草营养品质特征，为薏苡属资源的多元化应用提供基础数据。以57份薏苡资源为基础开展大田试验，在抽穗期测定植株地上部分的主要饲草品质指标，并进行资源评... 详细信息

多年生薏苡是极具潜力的新型饲草资源，本研究旨在系统鉴定多年生薏苡种质的饲草营养品质特征，为薏苡属资源的多元化应用提供基础数据。以57份薏苡资源为基础开展大田试验，在抽穗期测定植株地上部分的主要饲草品质指标，并进行资源评价和优异种质筛选。结果表明，全部薏苡种质的12个饲草品质指标变异系数在5.30%～55.28%之间，粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、粗纤维含量(CF)、无氮浸出物(NEF)、酸性洗涤木质素(ADL)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和水溶性碳水化合物(WSC)含量的平均值分别为9.01%、1.69%、34.14%、42.63%、7.15%、60.74%、43.10%和3.53%；灰分(ASH)、全磷(TP)和全钙(TC)的平均含量在0.18%～7.87%之间，相对饲喂价值在71.49～116.39之间。相关分析发现不同饲草品质指标之间往往存在比较复杂的相关关系，粗蛋白与灰分、总磷和总钙显著正相关，而粗纤维与酸性洗涤木质素和中性洗涤纤维显著正相关。主成分分析将12个指标简化为5个主成分，其累积贡献率为78.49%。通过综合得分D值筛选出10份优良薏苡种质，分别为新良薏苡（2020-365）、榕水薏苡（2020-303）、瑞昌薏苡（2020-309）、定更薏米（2020-372）、振大薏米（2020-341）、大南薏苡（2020-346）、官庄薏米（2019-265）、兰洞六谷子（2020-334）、高龄薏苡（2020-317）和马地薏米（2020-352）。

关键词：种质资源营养组分饲草价值薏苡

二倍体和四倍体马铃薯StGAox基因鉴定与比较分析

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生物技术通报 2025年

作者：覃悦杨妍张磊卢丽丽李先平蒋伟云南省农业科学院农业环境资源研究所云南省农业科学院经济作物研究所

【目的】赤霉素氧化酶GAox包括GA20氧化酶（GA20ox）、GA2氧化酶（GA2ox）和GA3氧化酶（GA3ox）是植物体内赤霉素GA生物合成的关键调控酶，与植物的生长发育及对胁迫的响应息息相关。从二倍体和四倍体马铃薯全基因组中鉴定StGAox基因家... 详细信息

【目的】赤霉素氧化酶GAox包括GA20氧化酶（GA20ox）、GA2氧化酶（GA2ox）和GA3氧化酶（GA3ox）是植物体内赤霉素GA生物合成的关键调控酶，与植物的生长发育及对胁迫的响应息息相关。从二倍体和四倍体马铃薯全基因组中鉴定StGAox基因家族成员，比较分析不同倍性的马铃薯中该基因家族的进化模式，为马铃薯StGAox的基因功能研究提供线索。【方法】基于3个二倍体和3个四倍体马铃薯全基因组信息，利用生物信息学方法对StGAox基因家族进行鉴定，比较分析不同倍性的马铃薯中该家族成员的系统发育关系、基因结构、染色体定位、共线性关系、基因复制模式、亚细胞定位、顺式作用元件、匍匐茎中的表达模式。【结果】二倍体马铃薯Solanum tuberosum group Phureja DM1-3 516 R44 (DM)、S. chacoense M6 (M6)和S. tuberosum group Tuberosum RH89-039-16 (RH)分别鉴定到35、26和56个GAox同源基因，四倍体马铃薯品种大西洋（cv. Atlantic,Atl）、合作88 (cv. Cooperation-88,C88)和cv. Otava (Ot)分别鉴定到99、133和105个同源基因，在12或24或48条染色体上呈不均匀分布，其编码蛋白主要定位于细胞核、细胞骨架及叶绿体中；通过对二倍体和四倍体马铃薯、番茄和拟南芥的比较进化分析将其分为3个亚族GA20ox、GA3ox和GA2ox，同一亚族具有相似的蛋白保守基序和基因结构；共线性分析发现6种马铃薯StGAox存在不同程度的易位；在基因复制方面，与二倍体马铃薯DM比较，四倍体马铃薯Atl、C88和Ot中分别有72、117、95个StGAox基因属于共线性基因，二倍体马铃薯M6和RH中分别有21和51个共线性基因；顺式元件分析表明，胁迫相关的CAAT-box、植物生长发育相关的TATA-box、植物激素相关的CGTCA-motif、ERE和TGACG-motif、光反应相关的Box 4和G-box的数量最多；StGAox在匍匐茎中表达模式不同，大多数StGAox基因TPM值均小于20,31个StGAox基因仅在膨大匍匐茎中有表达，12个基因在膨大匍匐茎中的表达量明显高于顶端弯钩状匍匐茎。【结论】二倍体和四倍体马铃薯中共鉴定到454个GAox基因，揭示了不同倍性的马铃薯GAox家族基因结构、基序组成、染色体分布、基因复制模式和匍匐茎中的表达谱。

关键词：马铃薯倍性赤霉素氧化酶生物信息学分析基因复制