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陆地棉GhTCP4基因编码蛋白质生物信息学分析

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分子植物育种 2024年

作者：郝晓燕丁璇赵准胡文冉新疆农业大学农学院新疆农业科学院核技术生物技术研究所新疆农作物生物技术重点实验室

为了明确陆地棉中TCP4基因的生物学功能，本研究基于棉花基因组数据库，通过关键词TCP4搜索，获得6个陆地棉GhTCP4基因及其编码的蛋白质序列，并利用生物信息学方法对组成蛋白质的氨基酸序列的理化性质进行分析。结果表明，在棉花FGD网... 详细信息

为了明确陆地棉中TCP4基因的生物学功能，本研究基于棉花基因组数据库，通过关键词TCP4搜索，获得6个陆地棉GhTCP4基因及其编码的蛋白质序列，并利用生物信息学方法对组成蛋白质的氨基酸序列的理化性质进行分析。结果表明，在棉花FGD网站NAU库中共查到6个陆地棉转录因子TCP4，ID号分别为Gh＿D01G0419、Gh＿A01G0414、Gh＿D05G3332、Gh＿A04G0316、Gh＿A13G1272和Gh＿D13G1576。GhTCP4基因编码401～446个氨基酸，其编码产物为不稳定的亲水性蛋白质。二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主，均含有1个TCP超家族结构域，不存在信号肽，无跨膜区域和二硫键。三级结构显示GhTCP4蛋白质存在较多的扭曲和折叠。GhTCP4基因编码蛋白主要在细胞核中发挥作用，属于TCP转录因子家族，具有DNA结合转录因子活性。陆地棉GhTCP4蛋白质成员的多序列对比结果表明陆地棉TCP转录因子保守性较高。本研究为研究GhTCP4基因遗传特性提供一定的参考。

关键词：陆地棉 TCP家族蛋白质结构生物信息学

基于无人机多源影像数据的灌浆期人工合成小麦抗旱性评价

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中国农业科学 2024年第9期57卷 1674-1686页

作者：燕雯金秀良李龙徐子涵苏悦张跃强景蕊莲毛新国孙黛珍山西农业大学农学院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新疆农业科学院核技术生物技术研究所/农业农村部荒漠绿洲区作物生理生态与耕作重点实验室/新疆作物生物技术重点实验室

【目的】基于无人机多源影像及产量数据评价人工合成小麦种质的抗旱性，优选高通量抗旱性鉴定指标，发掘抗旱人工合成小麦种质资源，为加快拓展小麦抗旱遗传资源、提升旱地小麦育种水平提供技术支撑和种质材料。【方法】以80份人工合成... 详细信息

【目的】基于无人机多源影像及产量数据评价人工合成小麦种质的抗旱性，优选高通量抗旱性鉴定指标，发掘抗旱人工合成小麦种质资源，为加快拓展小麦抗旱遗传资源、提升旱地小麦育种水平提供技术支撑和种质材料。【方法】以80份人工合成小麦种质及对照小麦品种新春37为试验材料，在田间进行小区播种，设置干旱和灌溉2种水分处理；利用无人机搭载多光谱及热红外相机采集试验材料灌浆期多源影像进行拼接处理，通过阈值分割等方法提取各试验材料的光谱指数；利用相关性分析和主成分分析鉴选抗旱相关光谱指标，结合单指标及综合评价方法鉴定人工合成小麦种质的抗旱性。【结果】基于无人机多源影像数据提取了80份人工合成小麦种质的19种光谱指数。不同光谱指数抗旱系数与小区产量抗旱指数的相关性分析结果表明，OSAVI的抗旱系数与抗旱指数的关联度最高，NDVI、CIre和NDRE的抗旱系数与抗旱指数的关联度较高。部分光谱指数的抗旱系数间相关性较高，存在冗余信息，通过主成分分析，将19个光谱指数的抗旱系数转换为3个相互独立的综合指标，3个综合指标的贡献度分别为59.6%、12.0%和9.6%。利用加权隶属函数法聚合综合指标，通过公式计算获得各人工合成小麦种质的综合抗旱性度量值。基于抗旱指数鉴定出6份强抗旱人工合成小麦种质，基于综合抗旱性度量值鉴定出5份强抗旱种质，其中，SW004和SW009在2种方法的评价结果中均被评为强抗旱种质。基于OSAVI的抗旱系数对80份人工合成小麦种质进行抗旱性分级，分级结果与基于综合抗旱性度量值的分级结果基本一致。根据OSAVI的抗旱系数鉴定出的6份强抗旱种质中，有5份在基于综合抗旱性度量值分级中也被鉴定为强抗旱种质。【结论】基于无人机多源影像提取的光谱指数NDVI、OSAVI、CIre和NDRE，以及基于光谱指数的综合抗旱性度量值均可用于辅助鉴定小麦种质抗旱性。

关键词：多源影像光谱指数人工合成小麦抗旱性灌浆期

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植物蛋白酶抑制剂研究进展

分子植物育种 2024年

作者：姚梦瑶李娟刘志刚游敏陈果蔡大润李晓荣陈勋基新疆农业大学农学院新疆农业科学院核技术生物技术研究所新疆农作物生物技术重点实验室乌鲁木齐邮局海关

植物蛋白酶抑制剂是一类化合物，可以阻碍植物蛋白酶的活性，从而调节蛋白质降解和植物生长发育。为进一步研究蛋白酶抑制剂的应用潜力，本研究综述了近年来植物蛋白酶抑制剂家族的研究进展，阐述了蛋白酶抑制剂的分类、序列分析、生理... 详细信息

植物蛋白酶抑制剂是一类化合物，可以阻碍植物蛋白酶的活性，从而调节蛋白质降解和植物生长发育。为进一步研究蛋白酶抑制剂的应用潜力，本研究综述了近年来植物蛋白酶抑制剂家族的研究进展，阐述了蛋白酶抑制剂的分类、序列分析、生理功能以及作用机理，总结了其在调节蛋白质降解、植物生长发育和逆境适应性的应用潜力，为利用植物蛋白酶抑制剂改良植物农艺性状提供一定的参考。

关键词：植物蛋白酶抑制剂功能结构

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新疆春小麦品种氮效率类型的鉴定

分子植物育种 2024年第12期22卷 3970-3978页

作者：高新张跃强李剑峰王重时佳王春生张宏芝王立红朱泰武汪烨霖樊哲儒新疆农业科学院核技术生物技术研究所新疆农作物生物技术重点实验室新疆作物化学调控工程技术研究中心乌鲁木齐830091 新疆农业科学院农业农村部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室乌鲁木齐830091 新疆农业大学农学院乌鲁木齐830052

为给新疆氮高效春小麦品种筛选和合理施用氮肥提供理论依据,本研究以7个新疆主栽春小麦品种为材料,在田间试验条件下,采用4个氮水平处理(即不施氮N0:0 kg/hm^(2)的纯N;低氮LN:100 kg/hm^(2)的纯N;中氮MN:200 kg/hm^(2)的纯N;高氮HN:300 ... 详细信息

为给新疆氮高效春小麦品种筛选和合理施用氮肥提供理论依据,本研究以7个新疆主栽春小麦品种为材料,在田间试验条件下,采用4个氮水平处理(即不施氮N0:0 kg/hm^(2)的纯N;低氮LN:100 kg/hm^(2)的纯N;中氮MN:200 kg/hm^(2)的纯N;高氮HN:300 kg/hm^(2)的纯N),用主成分分析法比较了不同施氮水平处理下小麦9项性状指标(株高,穗长,叶面积指数,穗粒数,穗粒重,单位面积穗数, SPAD值,千粒重和产量)的差异,以此为依据划分各品种的氮效率类型。结果表明,不同性状的变异系数呈现出较大的差异,其中,叶面积指数(X3)、穗粒重(X5)、SPAD值(X7)和产量(X9)这4项指标在各性状指标均值方面达到显著水平。X4 (穗粒数)、X7 (SPAD值)和X9 (产量)这3项指标与新疆春小麦氮效率利用显著相关,可作为鉴定新疆春小麦品种氮效率类型的关键指标。依据各品种在不同施氮处理下氮效率利用的差异,可将7个新疆主栽春小麦品种分为氮高效型、低氮高效型、高氮高效型和氮低效型4种氮效率类型。其中,‘新春37’为氮高效型;‘新春43’和‘新春47’为氮低效型;‘核春614’和‘新春48’为低氮高效型;‘核春137’和‘核春615’为高氮高效型。本研究对新疆春小麦氮高效品种的选育和推广应用具有一定的参考价值。

关键词：春小麦氮效率综合值氮效率类型

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基于无人机多光谱NDVI值估测玉米产量

新疆农业科学 2024年第4期61卷 845-851页

作者：张磊姚梦瑶刘志刚李娟杨洋蔡大润陈果李波李晓荣陈勋基翟云龙塔里木大学农学院新疆阿拉尔843300 新疆农作物生物技术重点实验室/新疆农业科学院核技术生物技术研究所乌鲁木齐830091 新疆农业大学农学院乌鲁木齐830052

【目的】研究基于UAS-8无人机采集数据,运用归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index)模型估测玉米产量,为大田无人机多光谱预测玉米产量提供理论依据。【方法】以新疆18份春播玉米为研究对象,获取开花期多光谱图像,经... 详细信息

【目的】研究基于UAS-8无人机采集数据,运用归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index)模型估测玉米产量,为大田无人机多光谱预测玉米产量提供理论依据。【方法】以新疆18份春播玉米为研究对象,获取开花期多光谱图像,经过辐射校正、大气校正、建立掩膜、提取NDVI图,计算植被覆盖率,得到区光谱反射率和归一化植被指数实际数值,将NDVI值与田间实测产量值进行模型拟合。【结果】幂函数Y=23411.46-10997.99/X(R^(2)=0.4886),二次函数为Y=39003.00-117963.03X+103130.25X 2(R^(2)=0.562),正反比函数(Inverse Proportional Function)为Y 2=2840.5 X/(1-X)(R^(2)=0.495),利用偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression),其线性函数Y=24458.22X-9620.55(R^(2)=0.521)。【结论】在数值0.5~0.8区间,NDVI与玉米产量具有较高的相关性,线性函数方程NDVI值可预测玉米的产量。

关键词：玉米产量归一化植被指数(NDVI) 偏最小二乘回归(PLSR)

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红蓝光促进陆地棉愈伤组织诱导和增殖

中国农业科学 2024年第4期57卷 638-649页

作者：李凯利魏云晓种智力孟志刚王远梁成真陈全家张锐新疆农业大学农学院/棉花教育部工程研究中心/农业生物技术重点实验室中国农业科学院生物技术研究所

【目的】陆地棉（Gossypium hirsutum）的遗传转化技术存在转化周期长、转化效率低等问题，其中，愈伤组织增殖速度慢是导致棉花转化周期长的关键因素。探究陆地棉愈伤组织增殖的最适光照条件，为缩短棉花转化周期提供技术基础。【方法... 详细信息

【目的】陆地棉（Gossypium hirsutum）的遗传转化技术存在转化周期长、转化效率低等问题，其中，愈伤组织增殖速度慢是导致棉花转化周期长的关键因素。探究陆地棉愈伤组织增殖的最适光照条件，为缩短棉花转化周期提供技术基础。【方法】以陆地棉受体品种WC的下胚轴为外植体诱导愈伤组织，设置红光、蓝光、红蓝光（1﹕1）和白光（CK）4种不同光照处理，研究不同光质下愈伤组织的增殖速度、形态特征，以及相关基因表达水平和相关酶活性的差异，解析光照对愈伤组织增殖的影响并获得最优光照条件。【结果】不同光质对诱导棉花外植体出愈和愈伤组织生长具有明显影响。在4种不同光照处理下，红蓝光相较其他光质具有更显著地促进外植体出愈和愈伤组织增殖的效果，表现为愈伤组织分化时间更短，7—15 d，即与其他处理存在明显表型差异，7 d愈伤组织鲜重红蓝光（0.39 g）>蓝光（0.34 g）>白光（0.24 g）>红光（0.23 g）,15 d时，红蓝光（1.15 g）>蓝光（0.98 g）>白光（0.69 g）>红光（0.51 g），红蓝光照射下的愈伤组织鲜重是白光对照的1.65倍，比单一蓝光或红光照射下的愈伤组织鲜重增加16.5%或125.5%；与此相一致的是，红蓝光处理下，第二周的愈伤增殖率也最高，达14.67%，比红光处理（7.17%）增加1倍多。4种光质下，愈伤增殖及体胚再生相关基因的表达量，红蓝光处理均显示最高。此外，红蓝光处理下愈伤组织的过氧化氢酶（CAT）活性显著提高，活性氧（ROS）含量低于白光对照。【结论】不同光质条件下，棉花外植体的愈伤组织增殖速度不同，红蓝光（1﹕1）促进外植体出愈和愈伤增殖表现最优，其次为蓝光，再次为白光，单独的红光不利于棉花出愈和愈伤增殖。红蓝光（1﹕1）处理诱导光受体及其互作因子、愈伤增殖等相关基因的表达，增强愈伤组织内过氧化氢酶的活性，降低活性氧含量，促进细胞分裂，进而促进愈伤增殖。

关键词：陆地棉红光蓝光愈伤组织增殖速度活性氧

近红外光谱技术对花生蛋白组分与亚基的高通量模型建立

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1982-1987页

作者：崔颢凡刘红芝郭芹顾丰颖张雨王强中国农业科学院农产品加工研究所农业农村部农产品加工综合性重点实验室北京100193 中国农业科学院生物技术研究所北京100081

花生是一种优质植物蛋白资源,花生蛋白组分与亚基含量显著影响其功能特性,决定了其在食品领域的应用范围,花生蛋白主要包括花生球蛋白和伴花生球蛋白,其中花生球蛋白包含4个亚基(40.5、37.5、35.5和23.5 kDa),伴花生球蛋白Ⅰ包含3个亚基... 详细信息

花生是一种优质植物蛋白资源,花生蛋白组分与亚基含量显著影响其功能特性,决定了其在食品领域的应用范围,花生蛋白主要包括花生球蛋白和伴花生球蛋白,其中花生球蛋白包含4个亚基(40.5、37.5、35.5和23.5 kDa),伴花生球蛋白Ⅰ包含3个亚基(15.5、17和18 kDa),伴花生球蛋白Ⅱ只含有1个61 kDa亚基。为了实现花生蛋白主要组分及亚基的快速无损、高通量、高灵敏度检测,以全国145份优质花生样品为研究对象,首先采用便携式近红外花生品质速测仪,在900~1700 nm波长范围内对不同花生样品进行光谱采集,再采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定了花生蛋白组分与亚基含量,花生球蛋白的亚基含量在44.3%~67.3%之间;伴花生球蛋白亚基含量在35.2%~55.7%之间;61 kDa亚基含量在13.5%~25.3%之间;40.5 kDa亚基含量在6.8%~16.0%之间;37.5 kDa亚基含量在6.9%~17.4%之间;35.5 kDa亚基含量在5.7%~19.2%之间;23.5 kDa亚基含量在18.7%~27.4%之间;18 kDa亚基含量在5.9%~11.7%之间;17 kDa亚基含量在6.9%~13.6%之间;15.5 kDa亚基含量在4.5%~11.9%之间,分别对比归一化(Normalize)、一阶导数(FD)和二阶导数处理(SD)、基线校准(Baseline)、去趋势(Detrend)、多元散射校正(MSC)和数据元素解析处理(Deresolve)这7种光谱预处理方法,结合主成分分析(PCA)和偏最小二乘法(PLSR),优化了2个蛋白组分和2个亚基(花生球蛋白、伴花生球蛋白、37.5和23.5 kDa)的近红外光谱模型,构建了6个亚基(61、40.5、35.5、18、17和15.5 kDa)的近红外光谱模型,实现了对上述10个指标的同步检测。结果表明,确定最优预处理方式后建立的模型校正集相关系数(R_(cal))为0.90~0.96,校正均方根误差(SEC)为0.25%~1.27%;预测集相关系数(R_(cp))为0.76~0.96,预测均方根误差(SEP)为0.50%~1.81%,具有很好的预测能力,可用于花生品种蛋白组分与亚基含量的快速检测,为花生蛋白品质的快速评价提供了新方法。

关键词：近红外光谱花生蛋白组分亚基含量偏最小二乘法

基于KASP技术鉴定新疆小麦抗病性相关基因

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新疆农业科学 2024年第3期61卷 584-590页

作者：高新时佳王春生王重李剑峰李艾玲樊哲儒张跃强新疆农业科学院核技术生物技术研究所/农业部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室/新疆农作物生物技术重点实验室/新疆作物化学调控工程技术研究中心乌鲁木齐830091 新疆农业大学科学技术学院乌鲁木齐830052

【目的】鉴定新疆小麦审定品种(系)抗病性相关基因,为小麦育种遗传改良提供材料。【方法】利用KASP技术对183份新疆小麦品种(系)的抗病性相关基因进行检测。【结果】99份材料携带抗叶锈病基因Lr 46,频率为54.10%,64份材料携带抗叶锈病基... 详细信息

【目的】鉴定新疆小麦审定品种(系)抗病性相关基因,为小麦育种遗传改良提供材料。【方法】利用KASP技术对183份新疆小麦品种(系)的抗病性相关基因进行检测。【结果】99份材料携带抗叶锈病基因Lr 46,频率为54.10%,64份材料携带抗叶锈病基因Lr 14a,频率为34.97%,3份材料携带抗叶锈病基因Lr 68,0份材料携带抗白粉病基因Pm 21。新疆小麦品种(系)中抗病基因的分布频率较低,约为26.8%。【结论】筛选出的146份材料可以作为新疆小麦持久抗锈病育种的抗源材料。

关键词：小麦抗病性 KASP 标记检测

吉林省玉米种质资源SSR和SNP分子身份证的构建及应用

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中国农业科学 2024年第2期57卷 236-249页

作者：张茗起王蕊张春宵孙擘任洁李淑芳王璐朱少喜张江斌施昕晨王海杰张云龙田红丽赵怡锟匡猛王元东易红梅李晓辉王凤格北京市农林科学院玉米研究所/农业农村部农作物DNA指纹创新利用重点实验室(部省共建)/玉米DNA指纹及分子育种北京市重点实验室中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室吉林省农业科学院玉米研究所吉林省农业科学院作物资源研究所

【目的】农作物种质资源具有重要的战略地位。吉林省玉米种质资源库主要存储具有北方春玉米区特色的种质资源。鉴于在传统农作物种质资源管理过程中难以获取真实身份信息的现状，利用分子标记技术构建种质资源分子身份证可以有效鉴定种... 详细信息

【目的】农作物种质资源具有重要的战略地位。吉林省玉米种质资源库主要存储具有北方春玉米区特色的种质资源。鉴于在传统农作物种质资源管理过程中难以获取真实身份信息的现状，利用分子标记技术构建种质资源分子身份证可以有效鉴定种质资源真实身份，强化种质资源的分类管理。通过深度发掘吉林省玉米种质资源库的优异资源，推动共享利用。【方法】以吉林省玉米种质资源库中的2 918份玉米种质资源为研究对象，采用玉米品种鉴定检测标准中推荐的40对SSR标记，以及61 214个SNP标记来构建其分子身份证。根据获得的分子身份证信息将种质资源划分为核心、同近源、异质和群体等类进行管理，并进一步针对核心种质进行遗传多样性分析。【结果】为2 918份种质资源构建了SSR分子身份证，为除异质性种质外的2 502份种质资源构建了SNP分子身份证。分别制定了玉米种质资源SSR和SNP分子身份证的建设规范。其中，SSR分子身份证由40个SSR位点指纹转化为三位数字和一位字母的编码组合构成，并以二维码形式存储；SNP分子身份证由61 214个SNP位点指纹转化为可视化的条形码。根据样品纯合度和指纹特异性等特征，将样品划分为1 561份核心类、705份同近源类、416份异质类及236份群体类种质资源。遗传多样性分析表明，以旅大红骨群、黄改群为代表的国内种质资源是该库的主要种质资源，占全部核心种质资源的64.38%。【结论】提出了玉米种质资源分子身份证构建流程，为吉林省玉米种质资源库2 918份种质资源构建了全部的SSR分子身份证和2 502份SNP分子身份证；建立了核心、同近源、异质、群体四类种质资源筛选方案，实现了种质资源的分类管理。

关键词：玉米种质资源吉林 SSR SNP 分子身份证