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盐生草AKR基因家族成员的鉴定及根系盐胁迫响应基因HgAKR42639的耐盐分析

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草业学报 2024年第7期33卷 68-83页

作者：张震欢姚立蓉汪军成司二静张宏杨轲马小乐孟亚雄王化俊李葆春甘肃农业大学省部共建干旱生境作物学国家重点实验室甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070

为探究盐生草AKR基因家族的生物学功能和根系盐胁迫响应基因HgAKR42639的耐盐性,基于盐生草全长转录组测序鉴定醛酮还原酶基因(AKRs),采用生物信息学方法分析盐生草AKRs编码的蛋白质序列特性,并在200 mmol·L^(-1)NaCl胁迫0、6、12、24... 详细信息

为探究盐生草AKR基因家族的生物学功能和根系盐胁迫响应基因HgAKR42639的耐盐性,基于盐生草全长转录组测序鉴定醛酮还原酶基因(AKRs),采用生物信息学方法分析盐生草AKRs编码的蛋白质序列特性,并在200 mmol·L^(-1)NaCl胁迫0、6、12、24和48 h处理下,测定盐生草幼苗根系和转HgAKR42639基因拟南芥的目的基因表达量、生理指标和钠钾离子含量。结果表明:从盐生草转录组中鉴定出23个HgAKRs,编码的氨基酸数量在165~664 aa,亚细胞定位预测主要在细胞质中,AKR蛋白保守结构域高度相似,具有3个motif,启动子顺式作用元件分析存在核心元件、增强元件和胁迫响应元件;qRT-PCR结果显示HgAKR42639基因相对表达量在盐生草根系和拟南芥中均先上升后下降,24 h两者的表达量达到峰值;随着盐胁迫时间的增长两者的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和脯氨酸含量呈上升趋势,丙二醛(MDA)和可溶性蛋白含量呈下降趋势,在24 h达到最低;Na^(+)和K^(+)含量测定结果显示,两者于24 h盐胁迫处理下Na^(+)含量下降,K^(+)/Na^(+)达到最大值。综上所述,本研究获得了盐生草AKR家族基因,为后续研究盐生草AKR基因响应盐胁迫的分子机制提供理论依据;以期为进一步验证HgAKR42639基因的耐盐性奠定基础。

关键词：盐生草 AKR基因家族生物信息学分析盐胁迫

盐生草根系基因HgAKR6C的克隆与初步功能分析

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草业学报 2024年第1期33卷 61-74页

作者：胡尚钦汪军成姚立蓉司二静马小乐杨轲张宏孟亚雄王化俊李葆春甘肃农业大学干旱生境作物学国家重点实验室甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070

醛酮还原酶(AKR)是构成Shaker型K+通道蛋白的保守核心结构域,在植物应对非生物胁迫时起到关键作用。本研究采用西北旱区典型盐生植物盐生草作为研究材料,基于课题组前期盐生草根系盐胁迫转录组学数据分析结果,筛选并克隆得到耐盐基因HgA... 详细信息

醛酮还原酶(AKR)是构成Shaker型K+通道蛋白的保守核心结构域,在植物应对非生物胁迫时起到关键作用。本研究采用西北旱区典型盐生植物盐生草作为研究材料,基于课题组前期盐生草根系盐胁迫转录组学数据分析结果,筛选并克隆得到耐盐基因HgAKR6C。HgAKR6C基因蛋白质编码区(CDS)全长951 bp,共编码氨基酸317个。系统发育进化树分析表明,HgAKR6C与拟南芥中AtAKR6C1基因亲缘关系最近。亚细胞定位表明该基因可能主要定位于细胞质和细胞核中。qRT-PCR结果表明HgAKR6C在盐处理24 h时表达量达到峰值。构建酵母异源表达载体转化缺陷型菌株发现,HgAKR6C基因可能参与Na+的外排和介导K+的吸收。综上所述,HgAKR6C具有调节盐生草耐盐性的功能,而盐生草根系耐盐基因HgAKR6C的调控机制还需进一步的研究验证。

关键词：盐生草 HgAKR6C 基因克隆耐盐调控机制

番茄黄化曲叶病毒胁迫下外源NO对番茄抗氧化物酶基因表达的影响

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中国农业科技导报 2024年

作者：罗金城朱晓林魏小红王贤王宝强杜雪芬甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃省干旱生境作物学重点实验室

为探究黄化曲叶病毒（tomato yellow leaf curl virus, TYLCV）胁迫下外源一氧化碳（nitric oxide, NO）对番茄抗氧化物酶基因表达的影响，以易感病番茄品种金鹏1号为试验材料，在对照（CK）、TYLCV(TY)和NO+TYLCV(NO+TY)3种处理下，通... 详细信息

为探究黄化曲叶病毒（tomato yellow leaf curl virus, TYLCV）胁迫下外源一氧化碳（nitric oxide, NO）对番茄抗氧化物酶基因表达的影响，以易感病番茄品种金鹏1号为试验材料，在对照（CK）、TYLCV(TY)和NO+TYLCV(NO+TY)3种处理下，通过转录组测序、实时荧光qRT-PCR和生物信息学分析进行研究。结果表明，在番茄基因组中共筛选出55个抗氧化酶编码相关基因，其中存在于不同亚细胞区室中含有外显子数目最多的抗氧化酶基因均显著响应TYLCV胁迫。NO介导的抗氧化酶编码基因数量在不同亚细胞区室的分布表现为叶绿体>细胞膜>细胞质>过氧化物酶体>液泡，其中Chl Cu-Zn SOD、Chl MR2、Chl GR、Per MR、Pla CAT1和Pla CAT7的表达量显著上调；Chl Fe SOD1、Chl Fe SOD2、Cyt GPX、Cyt APX1、Cyt APX2 L-5、Pla CAT3、Pla CAT8和Vac CAT的表达量显著下调。实时荧光qRT-PCR验证发现，Chl GR、Min Mn SOD和Per CAT2响应TYLCV表达，Chl Cu-Zn SOD、Pla CAT7、Pla CAT8和Cyt APX2 L-5响应TYLCV和NO表达。以上结果为研究NO在提高番茄抗病性机制中的作用提供理论依据。

关键词：番茄番茄黄花曲叶病一氧化氮抗氧化酶基因

大麦条纹病抗性鉴定及与SSR标记的关联分析

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植物遗传资源学报 2024年第8期25卷 1283-1296页

作者：杨文娟司二静潘娇郭铭孟亚雄汪军成姚立蓉张宏李葆春马小乐王化俊干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃农业大学农学院甘肃农业大学生命科学技术学院

大麦条纹病是对大麦产量及品质影响最为严重的病害之一，为探明我国不同来源的大麦种质对条纹病的抗性差异并挖掘与大麦抗条纹病相关联的候选标记，本研究利用97个SSR标记对137份大麦品种进行遗传多样性及群体结构分析，并结合抗性鉴定... 详细信息

大麦条纹病是对大麦产量及品质影响最为严重的病害之一，为探明我国不同来源的大麦种质对条纹病的抗性差异并挖掘与大麦抗条纹病相关联的候选标记，本研究利用97个SSR标记对137份大麦品种进行遗传多样性及群体结构分析，并结合抗性鉴定结果进行关联分析。结果表明，人工接种大麦条纹病菌后共鉴定出18份免疫、27份高抗、28份中抗、42份中感和22份高感大麦材料；在97对SSR引物中挑选出85对多态性较好的引物，85对SSR标记共检测到651个等位变异，平均每个标记为7.57个；SSR标记的基因多样性指数变幅为0.0401～0.8646，平均值为0.5799；多态性信息含量变幅为0.0393～0.8498，平均值为0.5155,137份大麦材料的遗传距离范围为0.1021～0.4807，平均值为0.2774；聚类分析及群体遗传结构分析均将137份大麦种质分为4大类群；根据一般线性模型（GLM,general linear model）共获得7个与大麦抗条纹病显著关联的标记（P<0.05），解释率在5.80%～17.89%之间，其中标记EBmatc0039的解释率最高；标记EBmac77和MGB357与大麦条纹病抗性呈极显著相关（P<0.01），二者在一般线性模型中解释率分别为6.07%和9.60%。本研究结果可为大麦抗条纹病育种提供参考。

关键词：大麦大麦条纹病抗性鉴定 SSR标记关联分析

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大麦HvMBF1c耐盐机制分析

作物学报 2024年第10期50卷 2503-2514页

作者：湛潇潇冯举伶张震欢张宏汪军成李葆春杨轲司二静孟亚雄马小乐王化俊姚立蓉省部共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070

大麦HvMBF1c基因参与调控植物盐胁迫表达,为探究其对盐胁迫的响应模式,本文对大麦HvMBF1基因进行生物信息学分析,并以中川大麦(耐盐型)、GN18(盐敏感型)及WT与转HvMBF1c基因拟南芥为材料,分别取200 mmol L^(-1) NaCl胁迫0 h、6 h、12 h... 详细信息

大麦HvMBF1c基因参与调控植物盐胁迫表达,为探究其对盐胁迫的响应模式,本文对大麦HvMBF1基因进行生物信息学分析,并以中川大麦(耐盐型)、GN18(盐敏感型)及WT与转HvMBF1c基因拟南芥为材料,分别取200 mmol L^(-1) NaCl胁迫0 h、6 h、12 h、24 h、48 h及72 h样品,对其进行qRT-PCR分析和生理指标的测定。结果显示,大麦HvMBF1c基因与小麦TaMBF1c亲缘关系最近,位于7H染色体上。HvMBF1c的外显子比HvMBF1a和HvMBF1b的大,且HvMBF1a和HvMBF1b两者具有典型的motif 4结构域,而HvMBF1c基因具有独特的motif 5结构域。HvMBF1c基因的启动子序列含有光响应、根特定调节元件和缺氧特异性诱导增强元件,与小麦2号、3号和7号染色体存在同源性。qRT-PCR分析表明,随着盐处理时间的延长,大麦HvMBF1c基因在2份种质材料苗期、拔节期、抽穗期和灌浆期的表达量呈上升趋势,且中川大麦中该基因的表达量高于GN18中的表达量;转HvMBF1c拟南芥中其表达量随着盐处理时间的延长而升高。盐胁迫下,中川大麦苗期、拔节期、抽穗期及灌浆期的SOD、POD、CAT、MDA和可溶性蛋白低于GN18,转基因拟南芥中各生理指标的变化量低于WT。本研究结果为进一步探索HvMBF1c的功能提供参考。

关键词：大麦 HvMBF1c 生理指标共线性分析表达量

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大麦籽粒β-葡聚糖含量的全基因组关联分析及候选基因预测

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作物学报 2024年第10期50卷 2483-2492页

作者：鲁宗辉司二静叶霈颖汪军成姚立蓉马小乐李葆春王化俊尚勋武孟亚雄省部共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070

利用高通量SNP芯片对238份不同来源的大麦种质资源进行基因型分析,并测定2年的籽粒β-葡聚糖含量,通过基于PCA模型的一般线性模型(general linear model,GLM)进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。结果表明,238... 详细信息

利用高通量SNP芯片对238份不同来源的大麦种质资源进行基因型分析,并测定2年的籽粒β-葡聚糖含量,通过基于PCA模型的一般线性模型(general linear model,GLM)进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。结果表明,238份大麦材料的β-葡聚糖含量分布在1.23%~6.55%和1.79%~6.64%之间且均呈正态分布。GWAS分析共检测到19个显著的SNP标记,分布在1H、2H、3H、4H和5H染色体上,可解释表型变异的7.39%~10.29%。在显著关联的SNP位点上下游各300 kb范围内进行候选基因挖掘,共寻找到37个基因,基于前人研究和BLAST基因注释共筛选到4个最有可能与β-葡聚糖合成相关的候选基因,在最显著SNP位点B1_1033963上游89 kb处找到候选基因***.r3.1HG0000140,该基因可能是与β-葡聚糖合成过程紧密相关的基因。本研究可为大麦β-葡聚糖含量遗传改良提供理论指导与优异基因资源。

关键词：大麦 β-葡聚糖全基因组关联分析 SNP标记

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外源NO提高玉米瘤黑粉病抗性的效果和作用机制初探

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西北农业学报 2024年第4期33卷 744-751页

作者：赵文清金梓浩王婷王芳甘肃农业大学农学院/甘肃省干旱生境作物学重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室兰州730070

为探讨一氧化氮供体硝普纳(SNP)提高玉米对瘤黑粉病抗性的效果和作用机制,以高抗玉米瘤黑粉病自交系‘齐319’和高感玉米自交系‘掖478’为材料,研究不同浓度(0.02、0.05、0.1、0.5 mmol/L)SNP处理对玉米瘤黑粉菌菌丝生长和不同生长时... 详细信息

为探讨一氧化氮供体硝普纳(SNP)提高玉米对瘤黑粉病抗性的效果和作用机制,以高抗玉米瘤黑粉病自交系‘齐319’和高感玉米自交系‘掖478’为材料,研究不同浓度(0.02、0.05、0.1、0.5 mmol/L)SNP处理对玉米瘤黑粉菌菌丝生长和不同生长时期(0、5、10、15、20 d)玉米叶片生理特性的影响。结果表明:0.02、0.05 mmol/L浓度SNP对菌丝有明显抑制作用,处理玉米叶片后会产生一定的诱抗效果。外源喷施0.02 mmol/L浓度SNP能够提高玉米叶片中的抗氧化超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶(CHT)、β-1,3-葡聚糖酶活性和游离脯氨酸(pro)含量,而其丙二醛(MDA)含量和脂氧合酶(LOX)活性有所降低。可见,外源NO可在一定程度上缓解瘤黑粉菌对玉米植株造成的伤害,提升玉米对瘤黑粉病的防治效果,其机制可能是通过提高玉米的多种抗氧化酶活性、渗透物质含量和抗病相关酶活性,从而提高玉米对瘤黑粉病的抗性。

关键词：玉米外源NO 叶片瘤黑粉病抗氧化酶

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大麦响应条纹病菌毒素胁迫的转录组分析

甘肃农业大学学报 2024年

作者：王燕绣司二静郭铭姚立蓉汪军成李葆春马小乐王化俊孟亚雄甘肃农业大学农学院甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃省干旱生境作物学重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室

【目的】由条纹病菌引起的大麦条纹病是大麦种植中的主要病害之一，为深入探究大麦对大麦条纹病菌毒素胁迫响应的分子机制，从分子水平探索大麦受大麦条纹病菌毒素胁迫后的转录水平变化情况。【方法】本研究以高抗的大麦材料甘啤2号为... 详细信息

【目的】由条纹病菌引起的大麦条纹病是大麦种植中的主要病害之一，为深入探究大麦对大麦条纹病菌毒素胁迫响应的分子机制，从分子水平探索大麦受大麦条纹病菌毒素胁迫后的转录水平变化情况。【方法】本研究以高抗的大麦材料甘啤2号为研究对象，利用转录组测序技术分析大麦在受条纹病菌毒素胁迫72 h后的差异表达基因。【结果】结果表明，毒素胁迫72 h后，共检测出99个显著差异表达基因，其中有16个基因上调表达，83个基因下调表达；GO功能注释表明，涉及单一有机体过程、代谢过程、催化活性等的差异表达基因占比最多；KEGG富集分析表明，差异表达基因主要富集于苯丙类生物合成、类黄酮生物合成、氰基氨基酸代谢、MAPK植物信号传导途径、植物激素信号传导、植物-病原体相互作用等代谢通路。为验证RNA-seq数据的准确性，选取10个差异表达基因进行qRT-PCR表达量检测，发现基因表达量变化趋势均与转录组测序结果相一致。【结论】获得了大麦响应条纹病菌毒素侵染的差异表达基因，其主要富集于代谢过程、应激反应及信号转导等条目中，这些基因的相互协同是调控大麦对条纹病菌毒素产生防御反应的重要机制。

关键词：大麦大麦条纹病毒素转录组差异表达基因代谢途径

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基于产量相关性状的大麦种质干旱适应性分析

干旱地区农业研究 2024年第5期 1-13页

作者：何鹏旭闫妍湛潇潇张震欢吴银盈朱致速崔洪瑞张宏汪军成李葆春杨轲司二静孟亚雄马小乐王化俊姚立蓉省部共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃农业大学农学院甘肃农业大学生命科学技术学院

于2019—2021年，通过测定62份大麦（Hordeum vulgare L.）种质在不同灌水条件下的产量相关性状数据，分析了大麦7个产量相关性状与灌水的相关性。结果表明，z1450066w的生育期较短，正常灌水条件下为82.67 d,干旱胁迫下为65.33 d; TRAD... 详细信息

于2019—2021年，通过测定62份大麦（Hordeum vulgare L.）种质在不同灌水条件下的产量相关性状数据，分析了大麦7个产量相关性状与灌水的相关性。结果表明，z1450066w的生育期较短，正常灌水条件下为82.67 d,干旱胁迫下为65.33 d; TRADI70w的穗长较长，正常灌水条件下为7.82 cm,干旱胁迫下为8.11 cm; ZDM5458的产量较高，正常灌水条件下为397.93 g·m-2,干旱胁迫下为309.52 g·m-2,且3个试验年份均呈增产趋势。依据62份种质在干旱胁迫下产量相关性状适应能力的不同，将其分为5类，I类的有效分蘖、千粒重性状表现较好，II类和III类分别在穗长和株高性状上表现较好，IV类穗粒数、产量性状表现较好，V类的生育期性状表现较好。与正常灌水相比，干旱胁迫下大麦生育期、株高、穗长、有效分蘖、穗粒数和产量分别降低14.25%、11.37%、1.64%、5.68%、7.61%和27.98%。正常灌水下，穗长与株高、千粒重均呈极显著正相关关系，有效分蘖与穗长、生育期和穗粒数分别呈极显著负相关、极显著正相关和显著负相关关系，千粒重、株高与产量均呈极显著正相关关系；干旱胁迫下，穗长与穗粒数、千粒重和产量分别呈显著负相关、极显著负相关和极显著正相关关系，有效分蘖与株高、千粒重分别呈极显著负相关和极显著正相关关系，生育期与千粒重呈极显著正相关关系。同时，筛选出4份抗旱的大麦种质（ZDM5458,GERTROV,ZDM5430,G0401018K-1）,其中干旱胁迫下ZDM5458产量较高，GERTROV和ZDM5430穗粒数较多，G0401018K-1有效分蘖较多。

关键词：大麦干旱适应性产量相关性状灌水条件种质筛选

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