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干旱下小麦旗叶在灌浆期下午保持高光合速率的生理机制

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植物生理学报 2024年第3期60卷 573-584页

作者：吴金芝王荣荣黄明汪洪涛赵雯馨李淑靖黄修利张振旺李友军河南科技大学农学院河南洛阳471023

为了研究干旱下小麦旗叶在灌浆期下午保持高光合速率的生理机制,2018—2021年度,在防雨棚池栽条件下,以强抗旱性品种‘晋麦47’(‘JM47’)和弱抗旱性品种‘偃展4110’(‘YZ4110’)为材料,采取测墒补灌的方法,设置重度干旱(W1)、中度干旱... 详细信息

为了研究干旱下小麦旗叶在灌浆期下午保持高光合速率的生理机制,2018—2021年度,在防雨棚池栽条件下,以强抗旱性品种‘晋麦47’(‘JM47’)和弱抗旱性品种‘偃展4110’(‘YZ4110’)为材料,采取测墒补灌的方法,设置重度干旱(W1)、中度干旱(W2)、轻度干旱(W3)、适宜供水(W4)4个处理,测定了灌浆前期(EGFS)、中期(MGFS)和中后期(MALGFS)14:00—16:00的旗叶净光合速率(Pn)、相对含水量(RWC)、抗氧化特性、渗透调节物质含量以及成熟期的籽粒产量。结果表明,干旱导致小麦灌浆期下午旗叶Pn和籽粒产量降低且整体上‘JM47’灌浆期下午旗叶Pn和籽粒产量显著高于‘YZ4110’。从3年均值来看,与W4相比,干旱使灌浆期下午的旗叶生理特性整体上表现为RWC和过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性降低,旗叶丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)和可溶性糖(SS)含量提高,且‘JM47’的变幅多优于‘YZ4110’。与‘YZ4110’相比,干旱下‘JM47’灌浆中期下午的旗叶RWC、POD活性、SS含量,灌浆中后期下午的旗叶RWC、POD活性、CAT活性和Pro含量显著提高,灌浆中期和中后期旗叶下午MDA含量显著降低。相关分析结果表明,除灌浆前期下午‘JM47’旗叶CAT活性、SS含量和‘YZ4110’旗叶CAT活性,以及灌浆中期下午‘JM47’旗叶CAT活性外,灌浆期下午旗叶Pn与旗叶RWC、POD活性、CAT活性显著正相关,与旗叶Pro、SS和MDA含量显著负相关。综上,干旱会降低灌浆期下午旗叶Pn,干旱下强抗旱性品种‘JM47’旗叶在灌浆期下午具有较高的RWC、POD活性、CAT活性、Pro含量、SS含量,较低MDA含量是其维持高Pn的生理基础。

关键词：干旱灌浆期下午光合速率生理特性产量

Cu_(2)O纳米颗粒对小麦幼苗快速叶绿素荧光诱导动力学特征及相关基因的影响

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应用生态学报 2024年第3期35卷 721-730页

作者：郭葳王楠张凯悦宋沛沛马占强河南科技大学农学院/牡丹学院河南洛阳471000

土壤中金属纳米颗粒可引发蓄积效应进而威胁农作物的生态安全。探讨氧化亚铜纳米颗粒(Cu2O-NPs)对小麦幼苗叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的影响,对了解Cu2O-NPs对农作物光合作用的影响具有重要意义。本研究以“周麦18”小麦为供试植物,采用水培法... 详细信息

土壤中金属纳米颗粒可引发蓄积效应进而威胁农作物的生态安全。探讨氧化亚铜纳米颗粒(Cu2O-NPs)对小麦幼苗叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的影响,对了解Cu2O-NPs对农作物光合作用的影响具有重要意义。本研究以“周麦18”小麦为供试植物,采用水培法,研究了0、10、50、100和200 mg·L^(-1) Cu_(2)O-NPs对小麦幼苗叶绿素荧光诱导动力学特性及相关基因的影响。结果表明:随着Cu2O-NPs浓度的增加,小麦叶片叶绿素含量降低,OJIP曲线的标准化出现明显的K相(ΔK>0),PSⅡ反应中心活性参数[单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、单位反应中心捕获的光能(TRo/RC)、单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ETo/RC)和单位反应中心以热能形式耗散的能量(DIo/RC)]的值升高,PSⅡ能量分配比率参数[PSⅡ最大光化学效率(φ_(Po))、用于电子传递的量子产额(φEo)和捕获的激子将电子传递到QA以后的其他电子受体的概率(ψo)]呈下降趋势,而用于热耗散的量子比率(φDo)升高。小麦幼苗叶片光合量子产率Y(Ⅱ)、光化学猝灭系数(qP)、净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、胞间CO_(2)浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)随Cu_(2)O-NPs处理浓度的增加而降低。Cu_(2)O-NPs胁迫下,小麦幼苗叶片PSⅡ基因(PsbD、PsbP、Lhcb1)、Rubisco大亚基基因(RbcL)、细胞色素b6/f复合体基因(PetD、Rieske)和ATP合成酶类基因(AtpA、AtpB、AtpE、AtpI)均显著下调。综上,施加Cu2O-NPs改变了小麦幼苗PSⅡ的活性及结构,PSⅡ反应中心活性、PSⅡ供体侧和受体侧性能参数等均受到影响,PSⅡ相关基因下调,并表现出明显的浓度效应。

关键词：小麦氧化亚铜纳米颗粒叶绿素荧光光合系统Ⅱ

小麦倒春寒响应基因TaJAZ6的克隆、表达模式及亚细胞定位分析

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华北农学报 2024年第1期39卷 27-36页

作者：张自阳周谦王依王志伟朱启迪茹振钢刘明久河南科技学院农学院河南新乡453003

JAZ蛋白在植物生长发育和胁迫信号通路中具有关键作用。为探究JAZ蛋白在小麦倒春寒中的调控机制,从小麦幼穗中克隆了TaJAZ6基因,并对其分子特征、表达特性与亚细胞定位进行分析。结果表明,该基因CDS序列全长为549 bp,编码178个氨基酸,... 详细信息

JAZ蛋白在植物生长发育和胁迫信号通路中具有关键作用。为探究JAZ蛋白在小麦倒春寒中的调控机制,从小麦幼穗中克隆了TaJAZ6基因,并对其分子特征、表达特性与亚细胞定位进行分析。结果表明,该基因CDS序列全长为549 bp,编码178个氨基酸,预测编码蛋白质的分子质量为18.376 ku,理论等电点为9.37,不稳定系数为62.44,属于不稳定蛋白。该基因编码蛋白质具有1个TIFY结构域和1个CCT_2结构域。系统进化树分析发现,该蛋白质与野生二粒小麦和乌拉尔图小麦TIFY 11b蛋白亲缘关系最近。TaJAZ6基因启动子区除含有CAAT-box、TATA-box等基础作用元件外,还含有激素类响应元件、光响应元件、低温响应元件、防御和应激反应元件等。实时荧光定量PCR分析发现,TaJAZ6基因在根、茎、叶和幼穗中均有表达,根系中表达量最高。TaJAZ6基因还受低温和茉莉酸甲酯(MeJA)的诱导表达,低温胁迫下,TaJAZ6在矮抗58(耐倒春寒)和郑麦366(倒春寒敏感)根、茎和叶中表达趋势相同,均显著升高;喷施300,350μmol/L的MeJA之后再低温处理TaJAZ6在2个小麦品种中表达量均显著下降。TaJAZ6在低温胁迫后的幼穗中表达量出现相反的趋势,在矮抗58幼穗中表达量显著下降,在郑麦366幼穗中则显著上升,推测该基因可能负调控了小麦倒春寒胁迫防御反应。通过喷施MeJA显著降低了低温胁迫下2个小麦品种幼穗中TaJAZ6基因的相对表达量,同时提高了小麦的结实粒数。亚细胞定位试验显示,TaJAZ6蛋白定位于细胞核中。以上研究结果表明,TaJAZ6可能在小麦响应倒春寒胁迫过程中发挥重要作用。

关键词：小麦 TaJAZ6基因表达分析低温胁迫亚细胞定位

CuO纳米颗粒对小麦幼苗快速叶绿素荧光诱导动力学特征及相关基因的影响

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应用生态学报 2024年

作者：郭葳王楠张凯悦宋沛沛马占强河南科技大学农学院/牡丹学院

土壤中金属纳米颗粒可引发蓄积效应进而威胁农作物的生态安全，探讨氧化亚铜纳米颗粒(Cu2O-NPs)对小麦幼苗叶片光系统II(PSII)的影响，对了解Cu2O-NPs对农作物光合作用的影响具有重要意义。本研究以“周麦18”小麦为供试植物，采用水培... 详细信息

土壤中金属纳米颗粒可引发蓄积效应进而威胁农作物的生态安全，探讨氧化亚铜纳米颗粒(Cu2O-NPs)对小麦幼苗叶片光系统II(PSII)的影响，对了解Cu2O-NPs对农作物光合作用的影响具有重要意义。本研究以“周麦18”小麦为供试植物，采用水培法，研究了0、10、50、100和200 mg·L-1Cu2O-NPs对小麦幼苗叶绿素荧光诱导动力学特性及相关基因的影响。结果表明：随着Cu2O-NPs浓度的增加，小麦叶片叶绿素含量降低，OJIP曲线的标准化出现明显的K相(ΔK＞0)，PSII反应中心活性参数[单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、单位反应中心捕获的光能(TRo/RC)、单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ETo/RC)和单位反应中心以热能形式耗散的能量(DIo/RC)]的值升高，PSII能量分配比率参数[PSII最大光化学效率(φPo)、用于电子传递的量子产额(φEo)和捕获的激子将电子传递到QA以后的其他电子受体的概率(ψo)]呈下降趋势，而用于热耗散的量子比率(φDo)升高。小麦幼苗叶片光合量子产率Y(II)、光化学猝灭系数(qP)、净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)随Cu2O-NPs处理浓度的增加而降低。Cu2O-NPs胁迫下，小麦幼苗叶片PSII基因(PsbD、PsbP、Lhcb1)、Rubisco大亚基基因(RbcL)、细胞色素b6/f复合体基因(PetD、Rieske)和ATP合成酶类基因(AtpA、AtpB、AtpE、AtpI)均显著下调。综上，施加Cu2O-NPs改变了小麦幼苗PSII的活性及结构，PSII反应中心活性、PSII供体侧和受体侧性能参数等均受到影响，PSII相关基因下调，并表现出明显的浓度效应。

关键词：小麦氧化亚铜纳米颗粒叶绿素荧光光合系统Ⅱ

利用酵母双杂交系统筛选玉米ZmPRR73的互作蛋白

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西北农业学报 2024年第3期33卷 416-425页

作者：王盼盼王雷立张严玲刘青青董柯清李安然王翠玲河南科技大学农学院河南洛阳471023

为了阐明 ZmPRR73基因的生物学功能,构建诱饵表达载体pGBKT7-ZmPRR73,利用酵母双杂交技术,从长日照光照环境诱导的热带玉米自交系的cDNA文库中筛选与ZmPRR73互作的蛋白。结果显示:构建的诱饵载体pGBKT7-ZmPRR73对酵母菌株无毒性,且对报... 详细信息

为了阐明 ZmPRR73基因的生物学功能,构建诱饵表达载体pGBKT7-ZmPRR73,利用酵母双杂交技术,从长日照光照环境诱导的热带玉米自交系的cDNA文库中筛选与ZmPRR73互作的蛋白。结果显示:构建的诱饵载体pGBKT7-ZmPRR73对酵母菌株无毒性,且对报告基因无自激活活性,共鉴定出12个与ZmPRR73互作的候选蛋白。生物信息学分析表明,这些候选互作蛋白的功能涉及植物的转录调控、离子跨膜转运的调节、信号转导、电子传递链等多个方面,推测ZmPRR73蛋白与以上蛋白互作参与多个信号转导和代谢途径,研究结果补充和完善了ZmPRR73蛋白参与的调控途径,为进一步研究生物钟核心元件ZmPRR73的分子功能提供了新的分子证据。

关键词：玉米酵母双杂交 ZmPRR73 生物钟互作蛋白

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重瓣榆叶梅全叶绿体基因组遗传特征分析

浙江农林大学学报 2024年第3期41卷 577-585页

作者：段春燕王晓凌河南科技大学农学院/牡丹学院河南洛阳471000

【目的】对重瓣榆叶梅Prunus triloba‘Multiplex’全叶绿体基因组序列进行测序,探究其系统发育位置并分析其叶绿体基因组成特点。【方法】以重瓣榆叶梅叶片为材料,采用2×CTAB法提取叶绿体DNA,利用Illumina NovaSeq平台进行叶绿体基因... 详细信息

【目的】对重瓣榆叶梅Prunus triloba‘Multiplex’全叶绿体基因组序列进行测序,探究其系统发育位置并分析其叶绿体基因组成特点。【方法】以重瓣榆叶梅叶片为材料,采用2×CTAB法提取叶绿体DNA,利用Illumina NovaSeq平台进行叶绿体基因组的测序,组装、注释并分析其叶绿体基因组遗传特征。联合美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库数据,基于全叶绿体基因组序列构建了重瓣榆叶梅系统进化关系。【结果】重瓣榆叶梅叶绿体基因组全长为157827 bp,NCBI登录号MT937181,其结构为经典的四分体结构,由1个大单拷贝区域(LSC),1个小单拷贝区域(SSC)及反向重复区域(IRa/IRb)构成,其序列长度分别为86032、19023、26386 bp。GC和AT的总占比分别为36.80%和63.20%。重瓣榆叶梅的完整叶绿体基因组序列注释到132个基因,包括tRNA基因、编码蛋白基因、rRNA基因,分别为37、87、8个。重瓣榆叶梅叶绿体基因组共编码26678个密码子和236个符合条件的SSR位点。SSR位点中A/T碱基占优势,碱基偏好性十分明显。【结论】系统进化树分析表明,重瓣榆叶梅和榆叶梅***聚合成一分支结构,与同属植物长柄扁桃***亲缘关系较近。

关键词：重瓣榆叶梅全叶绿体基因组密码子偏好性重复序列系统发育

基于RNA-seq的棉花愈伤组织诱导过程中的SNP筛选分析

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分子植物育种 2024年

作者：胡蝶李雪林河南科技大学农学院

为探明棉花下胚轴诱导形成非胚性愈伤组织过程中的脱分化相关差异基因，本研究以棉花品系YZ1为试验材料，通过转录组测序对棉花体细胞胚胎发生过程中的脱分化进行SNP检测，利用GO富集和KEGG富集分析SNP所在基因。结果显示，检测出下胚... 详细信息

为探明棉花下胚轴诱导形成非胚性愈伤组织过程中的脱分化相关差异基因，本研究以棉花品系YZ1为试验材料，通过转录组测序对棉花体细胞胚胎发生过程中的脱分化进行SNP检测，利用GO富集和KEGG富集分析SNP所在基因。结果显示，检测出下胚轴平均SNP总数量约为321180，非胚性愈伤组织平均SNP总数量约为373386。非胚性愈伤组织SNP总数量均高于下胚轴，而编码区SNP占比则均低于下胚轴。在下胚轴和非胚性愈伤组织六个样品中，单个碱基转换的发生显著高于颠换，转换和颠换的比值分别为1.89、1.89、1.88、1.90、2.05、1.92。差异表达基因GO富集分析发现，SNP所在基因显著富集在细胞组分的子类核(Nucleus)，质膜(Plasma membrane)中。KEGG富集分析发现，SNP所在基因显著富集在糖胺聚糖降解(Glycosaminoglycan degradation)，DNA复制(DNA replication)，半乳糖代谢(Galactose metabolism)和油菜素类固醇生物合成(Brassinosteroid biosynthesis)等通路。本研究结果为棉花体细胞胚胎发生的理论研究奠定基础。

关键词：棉花愈伤组织 SNP GO富集 KEGG富集

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花生PLT基因家族全基因组鉴定与表达分析

山东农业科学 2024年

作者：王晓璇王金枝邱鼎殷冬梅河南农业大学农学院

PLT家族是植物中特有的一类转录因子，在植物胚胎、干细胞、分生组织及器官生长发育等过程中都起着重要作用。本研究利用生物信息学技术在栽培种花生基因组中鉴定到12个PLT家族基因，分布在11条染色体上；AhPLT蛋白大多含有2个保守的AP... 详细信息

PLT家族是植物中特有的一类转录因子，在植物胚胎、干细胞、分生组织及器官生长发育等过程中都起着重要作用。本研究利用生物信息学技术在栽培种花生基因组中鉴定到12个PLT家族基因，分布在11条染色体上；AhPLT蛋白大多含有2个保守的AP2结构域，编码氨基酸数在439～713之间，预测定位在细胞核或叶绿体中；AhPLT基因结构复杂，具有多样的短外显子结构，外显子数在5～8个之间，不同家族成员中分布不同的保守基序；AhPLT家族成员启动子区存在生长素、赤霉素和茉莉酸等激素相关的顺式作用元件。qRT-PCR结果显示，AhPLT1-B和AhPLT5-B分别在根中和种子中的表达量最高；IAA、6-BA和GA3在不同程度上调AhPLT1-B的表达；6-BA显著上调AhPLT5-B的表达，IAA和GA3下调AhPLT5-B的表达。本研究为花生PLT基因的生物学功能研究提供了参考。

关键词：花生 PLT转录因子基因家族生物信息学分析表达分析

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蒙古扁桃叶绿体遗传特征分析

北方园艺 2024年第2期 31-37页

作者：段春燕王晓凌河南科技大学农学院河南洛阳471000

以古老孑遗植物蒙古扁桃为试材,基于Illumina HiSeq X^(Ten)平台测序,采用生物信息学分析方法,研究了蒙古扁桃叶绿体基因组特征和系统发育情况,以期为蒙古扁桃和近缘种物种鉴定、系统发育地位以及早春观赏植物和西北荒漠草地植物的育种... 详细信息

以古老孑遗植物蒙古扁桃为试材,基于Illumina HiSeq X^(Ten)平台测序,采用生物信息学分析方法,研究了蒙古扁桃叶绿体基因组特征和系统发育情况,以期为蒙古扁桃和近缘种物种鉴定、系统发育地位以及早春观赏植物和西北荒漠草地植物的育种培育提供参考依据。结果表明:蒙古扁桃叶绿体基因组为四分体式结构。其蛋白编码基因共编码26428个密码子,有29种是偏好密码子。密码子UUU数目最多,达1034个;密码子GCG数目最少,为137个。编码亮氨酸的密码子数目最多(2637个),占总量的9.98%;编码色氨酸的密码子数目最少(531个)仅占到1.94%。根据设置参数,发现蒙古扁桃叶绿体基因组中串联重复有16个,SSR位点有31个。SSR大多位于基因间区IGS和LSC区域。SSR中未检测到三核苷酸重复。基于叶绿体全基因组序列数据发现蒙古扁桃与桃亚属的桃和甘肃桃亲缘关系较近。

关键词：蒙古扁桃叶绿体密码子重复序列系统发育