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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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彩色小麦色素性状遗传机理研究进展

麦类作物学报 2024年

作者：蔡岳宋昱李峰于章龙邱玉亮杨运良山西农业大学棉花研究所

彩色小麦富含花青素、蛋白质、维生素、叶酸、硒、锌、铁等营养成分,具有抗氧化、抗炎、抗癌、调节血糖、增强免疫、延缓衰老、预防心血管病等营养食疗功能,是功能营养优质小麦种质资源。常见的彩色小麦主要包括紫粒和蓝粒两大类。紫粒... 详细信息

彩色小麦富含花青素、蛋白质、维生素、叶酸、硒、锌、铁等营养成分,具有抗氧化、抗炎、抗癌、调节血糖、增强免疫、延缓衰老、预防心血管病等营养食疗功能,是功能营养优质小麦种质资源。常见的彩色小麦主要包括紫粒和蓝粒两大类。紫粒色素基因主要在种皮表达,为母性遗传模式;蓝粒色素基因主要在糊粉层表达,是花粉直感效应遗传模式。为深入理解彩色小麦的遗传和分子机理、了解相关研究的前沿进展,本文从彩色小麦中色素积累的遗传特征、染色体定位、遗传作图、分子克隆和机理研究等方面进行全面的回顾和综述,探讨彩色小麦遗传改良的相关问题。

关键词：彩色小麦蓝色糊粉层紫色果皮遗传机理基因挖掘

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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

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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玉米自交系萌发期耐盐性评价研究

江苏农业科学 2024年

作者：张健袁嘉玮王璐李姚姚魏国英梁哲军山西农业大学棉花研究所

玉米为盐敏感作物,长期盐胁迫严重影响粮食安全生产。为培育耐盐性高的玉米品种,对玉米自交系材料进行耐盐性评价十分必要。本研究通过模拟山西南部粮食产区盐碱土环境,在种子萌发期对14份玉米自交系材料以不同浓度混合盐溶液(MgCl2、Mg... 详细信息

玉米为盐敏感作物,长期盐胁迫严重影响粮食安全生产。为培育耐盐性高的玉米品种,对玉米自交系材料进行耐盐性评价十分必要。本研究通过模拟山西南部粮食产区盐碱土环境,在种子萌发期对14份玉米自交系材料以不同浓度混合盐溶液(MgCl2、MgSO4、NaSO4物质的量之比为2:1:1)进行胁迫处理。结果表明,在150 mmol/L的混合盐胁迫下,大部分玉米自交系发芽势和发芽率与对照差异显著,可作为适宜筛选浓度;在该浓度下对不同自交系的相对发芽势、相对发芽率、相对根长、相对芽长、相对根鲜质量、相对根干质量、相对芽鲜质量和相对芽干质量进行分析,盐胁迫对玉米自交系萌发期生长具有抑制作用;相对根长与相对芽长的相关性系数为0.589,呈显著正相关,说明盐胁迫下种子萌发期根与芽的生长具有协同性。但盐胁迫下各自交系的不同指标间表现不一致,需进行综合分析,因此采用主成分和隶属函数分析法,对8项相对指标进行综合分析,筛选出适宜在晋南粮食主产区盐碱土种植的种质资源为玉米自交系DL29和617。

关键词：玉米盐胁迫主成分分析隶属函分析综合评价

麦棉两熟种植模式下棉田土壤水分分布特征研究

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山东农业科学 2024年

作者：孙巨龙刘帅胡启星白志刚李小飞崔爱花李亚兵江西省棉花研究所棉花生物学国家重点实验室/中国农业科学院棉花研究所

为明确不同种植模式下土壤水分的分布特点，本研究在长期定位试验田中选取麦棉套作、麦后直播棉、棉花单作3种种植模式，通过空间网格法对全生育期内棉田土壤水分进行分析，探究不同种植模式对土壤水分分布影响，以判断棉花在各个生育... 详细信息

为明确不同种植模式下土壤水分的分布特点，本研究在长期定位试验田中选取麦棉套作、麦后直播棉、棉花单作3种种植模式，通过空间网格法对全生育期内棉田土壤水分进行分析，探究不同种植模式对土壤水分分布影响，以判断棉花在各个生育时期时需水特征。结果表明，土壤水分的空间分布具有一定的空间异质性，具体表现在：不同种植模式下棉花不同生育时期土壤水分半方差分析的决定系数均在0.92以上，且最佳拟合模型均为高斯模型；偏基台值/基台值的比（C/Sill）值在0.7以上时，土壤水分的空间分布具有较强的自相关性；三种种植模式下土壤水分空间变程均大于实际采样间距20 cm，表明土壤水分具有空间变异特征。由土壤水分空间分布结果可知，麦棉两熟模式对棉田土壤土壤水分的影响主要集中在0～50 cm土层内；麦棉套作模式下，受麦棉共生期的影响明显，因扎根较深，其影响深度可达70 cm土层处。综上可知，麦棉两熟种植模式改变了棉田土壤水分的时空分布特征，而土壤水分消耗量是决定其空间差异性的重要因素之一。本研究利用空间网格法取样并量化土壤水分，运用地统计学原理进行空间异质性分析，探索两熟种植模式棉花全生育期土壤水分的运动规律，以期为两熟种植模式下棉田水资源的合理利用及智能化灌溉提供理论支撑。

关键词：麦棉两熟土壤水分分布特征时空异质性

基于主成分分析的鲜食花生品种感官品质综合评价

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花生学报 2024年第3期53卷 73-79页

作者：王菲菲胡晓辉苗华荣张胜忠许林英谢宏峰陈静山东省花生研究所山东青岛266100 浙江省慈溪市农业科学研究所浙江慈溪315399

为筛选感官品质综合性状优良的鲜食花生品种,以11个不同鲜食花生种质为研究对象,选取11个指标,采用相关性分析、主成分分析综合评价鲜食花生感官品质。结果表明,荚果果型与荚果网纹、籽仁外形正相关,与籽仁硬度负相关。籽仁风味与籽仁... 详细信息

为筛选感官品质综合性状优良的鲜食花生品种,以11个不同鲜食花生种质为研究对象,选取11个指标,采用相关性分析、主成分分析综合评价鲜食花生感官品质。结果表明,荚果果型与荚果网纹、籽仁外形正相关,与籽仁硬度负相关。籽仁风味与籽仁色泽、籽仁外形、籽仁甜度和总体可接受度正相关。主成分分析得到特征值大于1的3个主成分,累计方差贡献率为85.79%,根据主成分分析结果进行计算并排序,综合评价前3位的品种是花育9515、花育958和花育9517,感官品质较好。本研究为鲜食花生种质资源的评价、品种选育和应用推广提供了参考。

关键词：鲜食花生感官品质荚果果型籽仁风味

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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

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