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青藏高原蕨麻的分子谱系地理学研究

草业学报 2024年第11期33卷 84-105页

作者：白世俊李军乔刘欣吕博文青海民族大学生态环境与资源学院青海省特色经济植物高值化利用重点实验室青海民族大学青藏高原蕨麻产业研究院

青藏高原的隆升以及第四纪冰期气候的循环波动，对于青藏高原及其周边地区动植物的分布和遗传结构具有很大的影响。蕨麻是青藏高原极富营养、药用和生态价值的特有植物资源，蕨麻和鹅绒委陵菜的分类关系及分布在学术界存在争议，分子谱... 详细信息

青藏高原的隆升以及第四纪冰期气候的循环波动，对于青藏高原及其周边地区动植物的分布和遗传结构具有很大的影响。蕨麻是青藏高原极富营养、药用和生态价值的特有植物资源，蕨麻和鹅绒委陵菜的分类关系及分布在学术界存在争议，分子谱系地理学研究将为蕨麻遗传多样性形成机制及推断该物种迁移演化历史提供依据。以蕨麻为研究对象，对采集的30个居群的810个个体进行了叶绿体trnL-trnF序列和核基因ITS测序，揭示遗传变异在居群内和居群间的分布格局，结合群体遗传学和系统发生学，分析该物种的遗传结构与历史事件之间的关联，揭示物种及物种内不同种群形成现有分布格局的历史原因和演化过程。主要结论有：1)蕨麻具有较高水平的遗传多样性。cpDNA trnL-trnF片段共检测到40种单倍型，16个为共享单倍型，占比40%,24个为居群特有单倍型，占比60%，遗传多样性h=0.7078，单倍型多样性Hd=0.8217，核苷酸多样性π=0.010641，总遗传多样性HT=0.849;nrDNA ITS片段共检测到128种单倍型，共享单倍型42种，占比32.8%，居群特有单倍型86种，占比67.2%，遗传多样性h=0.7633，单倍型多样性Hd=0.8168，核苷酸多样性π=0.003584，总遗传多样性HT=0.844。2)居群内的遗传多样性大于居群间的遗传多样性。序列分析结果为居群内和居群间的遗传多样性都很高（cpDNA trnL-trnF:HT=0.849，居群内平均遗传多样性HS=0.640;nrDNA ITS序列：HT=0.844,HS=0.763,HT均大于HS）。蕨麻居群分为3个组：青海高原组、横断山脉组和藏南谷地组。蕨麻的遗传变异主要来源于居群内部。3)蕨麻种群具有明显的谱系地理结构。cpDNA trnL-trnF序列和nrDNA ITS遗传多态性分析及地理分布模式检验，cpDNA trnL-trnF序列：遗传分化系数GST=0.246,NST=0.417,nrDNA ITS序列：GST=0.096,NST=0.522,NST均显著大于GST（P利用cpDNA trnL-trnF和nrDNA序列进行歧点分析，前者歧点分布呈单峰曲线，表明近期群体大小和范围有大规模扩张发生；后者的歧点分布呈双峰曲线，反映基因谱系的高度复杂性，但Tajima’s D,Fu and Li’s D和Fu and Li’s F均为负值，且结果显著，且离差平方和（SSD）和扩张评估指数(HRag)的统计检验不显著，表明蕨麻居群近期有扩张的可能。6)蕨麻存在3个冰期避难所，即东喜马拉雅区域、青藏高原东南边缘及横断山脉区域。

关键词：蕨麻叶绿体trnL-trnF序列核基因ITS 青藏高原分子谱系地理学

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植物重金属镉积累调控机制及其应用研究进展

植物生理学报 2024年第2期60卷 185-210页

作者：彭佳师王娅婷王梦琦卢玲丽汪鹏李柱李赛陈思颖孟栓顾天宇徐文忠晁振飞黄煜琪金崇伟晁代印陈彩艳吴龙华滕应赵方杰龚继明湖南科技大学生命科学与健康学院重金属污染土壤生态修复与安全利用湖南省高校重点实验室湖南湘潭411201 中国科学院分子植物科学卓越创新中心植物分子遗传国家重点实验室上海200032 浙江大学环境与资源学院教育部环境修复与生态健康重点实验室杭州310058 南京农业大学资源与环境科学学院作物遗传与种质创新国家重点实验室南京210095 中国科学院南京土壤研究所中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室南京210008 中国科学院亚热带农业生态研究所中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 湖南农业大学农学院长沙410128 中国科学院植物研究所北方资源植物重点实验室北京100093

镉(Cd)容易通过食物链对人体产生毒害,其引起的“痛痛病”是人类历史上重要的公共卫生事件。Cd是我国当前土壤中的主要无机污染物,“镉大米”等事件仍时有发生,严重威胁粮食安全和人体健康。植物作为初级生产者,是人体Cd暴露的的主要途... 详细信息

镉(Cd)容易通过食物链对人体产生毒害,其引起的“痛痛病”是人类历史上重要的公共卫生事件。Cd是我国当前土壤中的主要无机污染物,“镉大米”等事件仍时有发生,严重威胁粮食安全和人体健康。植物作为初级生产者,是人体Cd暴露的的主要途径。因此,阐释Cd向植物迁移、在植物体内的转运以及植物的Cd耐受机理,并依此指导低Cd作物的遗传改良和Cd污染环境的植物修复就具有重要的意义。本文综述了近10年来人们在植物Cd积累的调控机理、应对Cd污染的作物改良以及植物修复等方面的基础研究和应用成果,同时也探讨了该领域未来亟待解决的一些重要科学问题以及作物遗传改良设计的途径。

关键词：镉低镉作物育种植物修复重金属超积累修复型作物

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13份姜荷花品种花粉形态观察

分子植物育种 2024年第17期22卷 5769-5776页

作者：石丁蓉冷青云谌振黄素荣奚良张琼尹王健杨光穗海南大学园艺学院海口570208 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所海南省热带观赏植物种质创新利用工程技术研究中心儋州571737 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所农业农村部华南作物基因资源与种质创制重点实验室海口571101 中国热带农业科学院分析测试中心海口571101

为了明确姜荷花不同品种花粉的形态特征及各品种之间的亲缘关系,为姜荷花品种的鉴定和利用提供重要的参考,本研究以13个姜荷花品种的花粉为试材,通过场发射环境扫描电镜对花粉形状、花粉大小及花粉外壁纹饰等形态特征进行观察,并进行比... 详细信息

为了明确姜荷花不同品种花粉的形态特征及各品种之间的亲缘关系,为姜荷花品种的鉴定和利用提供重要的参考,本研究以13个姜荷花品种的花粉为试材,通过场发射环境扫描电镜对花粉形状、花粉大小及花粉外壁纹饰等形态特征进行观察,并进行比较分析。研究结果表明:姜荷花花粉存在形式为单粒,无萌发孔,花粉表面具有小颗粒状的乌氏体及黏性蛋白,花粉粒外部形态呈长球形或近球形。不同品种的花粉形状、花粉大小、花粉外壁褶皱程度均存在差异。极轴长(38.84±1.44)μm~(65.36±5.92)μm,赤道轴长(35.83±3.95)μm~(51.20±7.11)μm,花粉大小(P×E)为(1 412.12±108.22)μm~2~(3 355.71±591.01)μm~2,皱纹宽度为(0.29±0.05)μm~(0.73±0.14)μm。花粉外壁纹饰为脑皱纹,花粉大小等级为中大等。根据极轴(P)、赤道轴(E)、P/E、P×E、脑皱纹宽共5个定量特征进行系统聚类分析。13个品种姜荷花在欧式距离为15时可分成4个类群,根据聚类结果与DNA倍性大小进行育性相关分析,本研究可大致反映不同姜荷花品种间的亲缘关系,为姜荷花花粉形态的育性、分类、亲缘关系和演化提供孢粉学依据。

关键词：姜荷花花粉形态扫描电镜倍性鉴定

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金钱树种质资源倍性鉴定

热带农业科学 2024年

作者：周成诚陆锦萍陈金花牛俊海张香秦冷青云中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业农村部华南作物基因资源与种质创制重点开放实验室/海南省热带观赏植物种质创新利用工程技术研究中心/海南省热带作物资源遗传改良与创新重点实验室福建农林大学乐东普英洲花卉园艺有限公司

金钱树是一种优良的室内观叶植物，随着该产业的发展，培育新品种和种质资源评价尤为重要。倍性鉴定是花卉种质资源鉴定及新品种选育的重要工作之一，本研究以4个金钱树品种为试验材料，采用形态学特征比较及流式细胞术测定对其进行鉴... 详细信息

金钱树是一种优良的室内观叶植物，随着该产业的发展，培育新品种和种质资源评价尤为重要。倍性鉴定是花卉种质资源鉴定及新品种选育的重要工作之一，本研究以4个金钱树品种为试验材料，采用形态学特征比较及流式细胞术测定对其进行鉴定。结果表明，‘粗杆’品种叶片厚度最厚，叶序轴粗度最大，与其他品种差异显著。‘粗杆’的气孔密度与其他三个品种存在显著差异，其气孔密度最小，为18.52个/mm2；‘粗杆’的叶片单细胞DNA含量是其他三个品种的2倍，为四倍体植株。本研究明确了‘圆叶’、‘尖叶’及‘黑钻’三个品种为二倍体植株，‘粗杆’植株为四倍体植株，为金钱树新种质培育提供重要依据。

关键词：金钱树种质资源倍性鉴定

草地贪夜蛾核型多角体病毒对草地贪夜蛾的毒力及其侵染特征

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植物保护学报 2024年第3期51卷 629-635页

作者：彭倩易磊曾洋施玉双傅悦谌祖文黄冈师范学院生物与农业资源学院经济林木种质改良与资源综合利用湖北省重点实验室湖北黄冈438000 黄冈市疾病预防控制中心湖北黄冈438000

为明确草地贪夜蛾核型多角体病毒(Spodoptera frugiperda multiple nucleopolyhedrovirus,SfMNPV)对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的毒力及其体内外侵染特性,于室内测定SfMNPV对草地贪夜蛾的毒力,采用苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色分析SfMNPV侵染后草地贪夜蛾的组织病理学特征,通过实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qPCR)技术分析SfMNPV在草地贪夜蛾体内和Sf9细胞系中的复制特征。结果表明,SfMNPV对草地贪夜蛾2龄幼虫的LC_(50)和LT_(50)分别为7.39×10~5 OBs/mL和3.82 d;SfMNPV可侵染草地贪夜蛾幼虫的真皮、气管、脂肪体和中肠等组织,未侵染肌肉组织;SfMNPV侵染96 h后草地贪夜蛾体内SfMNPV基因组拷贝数最大,为3.91×10~6拷贝数/ng,SfMNPV侵染96 h后Sf9细胞培养上清液中SfMNPV基因组拷贝数最大,为2.08×10~7拷贝数/mL。

关键词：草地贪夜蛾杆状病毒杀虫毒力侵染特性组织

国内外小麦种质农艺性状遗传多样性分析与筛选利用

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分子植物育种 2024年第17期22卷 5714-5724页

作者：王健胜侯桂玲王二伟马爱锄程世平平顶山学院平顶山467000 平顶山市农业科学院平顶山467001 平顶山学院河南省生态经济型木本植物种质创新与利用重点实验室平顶山467000

为了解现有小麦种质资源遗传差异基本情况,为小麦育种实践提供丰富种质资源,本研究以国内外100份小麦种质资源为材料,通过调查其株高、分蘖、穗长、小穗数、小花数/小穗、穗粒数等产量相关农艺性状,分析了供试小麦种质的遗传多样性。结... 详细信息

为了解现有小麦种质资源遗传差异基本情况,为小麦育种实践提供丰富种质资源,本研究以国内外100份小麦种质资源为材料,通过调查其株高、分蘖、穗长、小穗数、小花数/小穗、穗粒数等产量相关农艺性状,分析了供试小麦种质的遗传多样性。结果表明,供试小麦种质主要农艺性状存在较大差异,其中以分蘖和穗粒数的差异为最大。国内外以及国内不同地区间小麦种质农艺性状均存在一定的差异,国内小麦种质在株高、分蘖、穗长、小穗数方面差异显著。相关性分析显示,不同农艺性状间主要以正相关为主。农艺性状主成分分析表明,穗粒数、小花数/小穗和株高宜作为小麦种质评价的主要性状因子。基于6个农艺性状,研究将100份小麦种质划分为6个类群。最后,研究也筛选出了农艺性状表现突出的部分小麦种质,如‘10EW137’、‘西农979’和‘中育8号’等,这些种质可作为优异育种材料用于小麦的遗传改良。本研究结果将为供试小麦种质科学利用提供有效依据。

关键词：小麦种质农艺性状遗传多样性

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24份丁氏稻种资源萌发期抗旱性筛选与评价

分子植物育种 2024年

作者：李翔温梓锐黄丽珍陈铃铃刘博婷刘向东陈洁刘羽佳韶关学院广东省粵北食药资源利用与保护重点实验室韶关学院生物与农业学院华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室

丁氏稻种资源丰富，具有丰富的优异抗逆基因。本研究对24份丁氏核心稻种的种子萌发期进行20% PEG-6000 （聚乙二醇）模拟干旱胁迫处理，探究不同稻种萌发期生长指标和生理指标的差异，以期筛选评价抗旱性强的稻种。结果表明，参试稻种... 详细信息

丁氏稻种资源丰富，具有丰富的优异抗逆基因。本研究对24份丁氏核心稻种的种子萌发期进行20% PEG-6000 （聚乙二醇）模拟干旱胁迫处理，探究不同稻种萌发期生长指标和生理指标的差异，以期筛选评价抗旱性强的稻种。结果表明，参试稻种的芽长、根长、根数、发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、幼苗鲜重、幼苗干重和幼苗相对含水量指标在干旱胁迫下存在差异。采用抗旱综合评价值（D值）对参试稻种进行分级，其中Y28和Y182排位较高，抗旱性强；而DJⅡB和Y1185-2排位较低，抗旱性弱。此外，初步确立发芽率和幼苗鲜重可作为抗旱性鉴定的重要指标。对6份不同抗性等级的品种进行过氧化氢(H2O2)和丙二醛（MDA）含量，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性测定，发现相对H2O2含量与D值呈显著负相关，而相对SOD酶活与D值呈显著正相关，表明抗旱性强的品种活性氧含量增幅较低，抗氧化能力越强。综上筛选得到的高耐旱稻种（Y28）可为进一步挖掘水稻抗旱基因和培育耐旱新品种提供材料基础和理论依据。

关键词：水稻抗旱性萌发期综合评价生理特性

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滨豇豆VmNHX基因克隆与表达分析

分子植物育种 2024年第2期22卷 402-413页

作者：李霞孔丹宇刘传鑫杨虎彪郇恒福王志勇刘一明海南大学林学院热带特色林木花卉遗传与种质创新教育部重点实验室海口570228 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所农业部华南作物基因资源与种质创制重点实验室儋州571737 中国科学院庐山植物园九江332900 华中农业大学资源与环境学院武汉430070

滨豇豆[Vigna marina(Burm.)Merr.]是豆科、豇豆属多年生匍匐或攀援草本,具有较强的耐盐和抗旱能力,是优质的盐碱地改良种质。为了解析滨豇豆Na^(+)/H^(+)转运蛋白VmNHX基因序列的特征和功能,利用生物信息学、分子生物学及实时荧光定量... 详细信息

滨豇豆[Vigna marina(Burm.)Merr.]是豆科、豇豆属多年生匍匐或攀援草本,具有较强的耐盐和抗旱能力,是优质的盐碱地改良种质。为了解析滨豇豆Na^(+)/H^(+)转运蛋白VmNHX基因序列的特征和功能,利用生物信息学、分子生物学及实时荧光定量PCR等方法对其进行研究。结果表明:Vm/NHX基因的cDNA全长1617 bp,编码538个氨基酸;该蛋白分子式为C_(2729)H_(4214)N_(670)O_(761)S_(30),分子量为59.5kD,理论等电点为5.89,推测其为酸性蛋白;该蛋白包含1个b_cpa1 super family保守结构域,具有11个跨膜结构域,是典型的非分泌疏水性跨膜蛋白;二级结构多为螺旋结构,具有少量链式结构。VmNHX亚细胞定位预测定位于质膜,与烟草亚细胞定位结果相符。进化树和多序列比对分析结果表明,VmNHX基因与大豆[Glycine max(Linn.)Merr.]I1KNP2_SOYBN、拟南芥[Arabidopsis thaliana(L.)Heynh]At_NHX5和At_NHX6基因有较高的同源性,都属于CPA1家族成员。实时荧光定量PCR分析表明,正常情况下,VmNHX基因在根、茎和叶都有表达,在茎中的表达量最高;盐胁迫下,根和茎中表达显著上调。Na^(+)含量分析表明,盐处理下滨豇豆根系中Na^(+)积累显著高于地上部。推测VmNHX在滨豇豆根系盐离子区隔化中发挥着重要作用,为进一步解析滨豇豆耐盐分子机制,利用滨豇豆优异耐盐基因进行耐盐作物育种提供参考。

关键词：滨豇豆基因克隆 Na^(+)/H^(+)转运蛋白耐盐 CPA1家族

基于栅格尺度下喀斯特专性植物海南凤仙花生境水资源脆弱性时空分异变化

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生态科学 2024年第1期43卷 113-123页

作者：黄蔚霞孟新亚钟云芳张金玲宋希强塔里木大学园艺与林学学院阿拉尔843300 海南大学热带特色林木花卉遗传与种质创新教育部重点实验室/海南大学林学院海口570228

频繁的干湿交替导致热带雨林喀斯特地貌的水分脉动特征显著,地带性本底环境呈现强烈的脆弱性和异质性。研究喀斯特植物生境的水资源脆弱性特征,有助于理解当地植物对热带喀斯特生境的适应机制,为植物的生态恢复和种质资源保护提供理论... 详细信息

频繁的干湿交替导致热带雨林喀斯特地貌的水分脉动特征显著,地带性本底环境呈现强烈的脆弱性和异质性。研究喀斯特植物生境的水资源脆弱性特征,有助于理解当地植物对热带喀斯特生境的适应机制,为植物的生态恢复和种质资源保护提供理论依据。以海南岛喀斯特专性植物海南凤仙花(Impatiens hainanensis)生境的自然环境栅格数据为基础,运用RS和GIS技术构建水资源脆弱性评价指标体系,结合综合指数法分析海南凤仙花生境的水资源脆弱性时空分异特征。研究结果表明,2003—2018年,海南凤仙花生境的水资源脆弱性以自然脆弱性为主,自然脆弱性波动与降水等自然因素密切相关。极度脆弱和重度脆弱区面积比例较大;中度脆弱和轻度脆弱区面积比例较小。基于综合指数法的海南凤仙花生境水资源脆弱性在0.6612—0.7532之间,基于GIS与RS的水资源脆弱性在0.6624—1之间,海南凤仙花生境处于水资源脆弱性的高值区。受干湿季热带雨林喀斯特地貌水分特征的影响,海南凤仙花生境水资源脆弱性时空变异性较强,区域分异程度明显,可利用其水分特征变化对海南凤仙花生境进行水土流失的及时阻控,保护海南凤仙花的生态环境和种质资源。

关键词：喀斯特水资源脆弱性综合指数法 GIS 海南凤仙花生境

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