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响应NO的藜麦CHX基因家族在盐碱胁迫下的表达模式

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生物技术通报 2025年第2期41卷 163-174页

作者：贾子健王宝强陈立飞王义真魏小红赵颖甘肃农业大学生命科学技术学院兰州730070 省部共建干旱生境作物学重点实验室甘肃农业大学兰州730070 甘肃农业大学农学院兰州730070

【目的】CHX(cation/H+exchanger)基因家族是植物特有的一价阳离子转运蛋白,在植物的生长发育、盐碱胁迫响应中发挥重要作用。从藜麦全基因组范围内鉴定CHX基因家族成员,分析相关基因表达特点,为后续CHX基因功能深入研究提供支撑。【方... 详细信息

【目的】CHX(cation/H+exchanger)基因家族是植物特有的一价阳离子转运蛋白,在植物的生长发育、盐碱胁迫响应中发挥重要作用。从藜麦全基因组范围内鉴定CHX基因家族成员,分析相关基因表达特点,为后续CHX基因功能深入研究提供支撑。【方法】利用生物信息学方法,从藜麦基因组中鉴定CHX基因家族成员,并对其理化特性、系统进化关系、染色体定位、基因复制、基因结构和启动子区顺式作用元件等进行分析。利用转录组数据结合RT-qPCR分析CHX家族基因在混合盐碱胁迫和外源NO处理下不同器官的表达模式。采用烟草瞬时转化法检测目标蛋白的亚细胞定位情况。【结果】在藜麦基因组中共鉴定到51个CHX基因,系统发育分析将CHX家族划分为5个亚族。片段复制是CHX基因家族进化的主要原因,该基因家族经历了强烈的纯化选择。在转录组分析基础上,对其中10个CHX基因在盐碱胁迫和NO处理下的RT-qPCR鉴定分析表明,除CqCHX-10和CqCHX-25不表达以外,其余8个基因均在茎和根系中响应盐碱胁迫,并受到外源NO的正向调控。进一步对CqCHX-17蛋白亚细胞定位发现,该基因定位于细胞核和叶绿体。【结论】从藜麦基因组中鉴定出51个CHX家族成员。不同成员在不同组织中表现出不同的表达模式。CHX基因家族成员对盐碱胁迫和外源NO正向响应,CqCHX-17可能参与K+转运,并参与叶绿体基质pH调节。

关键词：藜麦 CHX 生信分析表达分析盐碱胁迫

碱性环境下急性氨氮胁迫对虹鳟抗氧化能力和非特异性免疫的影响

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水生生物学报 2025年第2期49卷 41-51页

作者：符许娟黄进强李永娟吴深基赵璐孙同振甘肃农业大学动物科学技术学院兰州730070 甘肃农业大学理学院兰州730070

为探究碱性环境下急性氨氮胁迫对虹鳟(Oncorhynchus mykiss)抗氧化和免疫功能的影响,研究设置3个不同氨氮处理组(0.86、1.73和2.59 mg/L)对虹鳟进行96h急性胁迫实验,测定肝脏和血清中抗氧化与免疫酶的活性及肝脏中相关基因的表达水平。... 详细信息

为探究碱性环境下急性氨氮胁迫对虹鳟(Oncorhynchus mykiss)抗氧化和免疫功能的影响,研究设置3个不同氨氮处理组(0.86、1.73和2.59 mg/L)对虹鳟进行96h急性胁迫实验,测定肝脏和血清中抗氧化与免疫酶的活性及肝脏中相关基因的表达水平。结果显示,在不同浓度氨氮胁迫下,虹鳟肝脏CAT、T-AOC、T-SOD活性和MDA含量均呈现先上升后下降的变化趋势,血清T-AOC活性呈先下降后上升的变化,其他酶活性变化则与肝脏一致;高浓度组肝脏MDA含量在胁迫48h时最低,而T-SOD活性最高。肝脏和血清免疫相关酶GPT、GOT、ACP和AKP的活性在不同浓度的氨氮胁迫下呈先升高后降低的变化趋势;在96h时,不同浓度组肝脏和血清中GPT活性均显著高于对照组(P<0.05)。不同浓度组肝脏抗氧化相关基因(cu/zn-sod、mn-sod和cat)表达量在6h时均高于对照组;在12h时,hsp90基因的表达量高于对照组,而hsp70基因的表达量低于对照组。以上结果表明,在胁迫初期虹鳟抗氧化和免疫酶活性被诱导激活,抗氧化与免疫相关基因表达量上调;随着胁迫时间的延长,机体抗氧化与免疫功能受到抑制,相关酶活性与基因表达量下调。研究为深入探究虹鳟氨氮胁迫下抗氧化和免疫系统的应激机制提供了基础资料。

关键词：急性氨氮胁迫抗氧化能力非特异性免疫虹鳟

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甘肃尕海湿地不同植被退化阶段土壤颗粒有机碳含量及动态

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土壤学报 2025年第1期62卷 189-200页

作者：马维伟刘强李广常文华甘肃农业大学林学院兰州730070 甘肃农业大学信息科学技术学院兰州730070

研究高寒湿地植被退化过程中土壤颗粒有机碳(POC)的变化特征及其影响因素,可为深入理解高寒湿地土壤碳库动态对气候变化和人类活动的响应提供基础数据。以甘肃尕海湿地区内不同植被退化程度的沼泽草甸(未退化ND、轻度退化SD、中度退化M... 详细信息

研究高寒湿地植被退化过程中土壤颗粒有机碳(POC)的变化特征及其影响因素,可为深入理解高寒湿地土壤碳库动态对气候变化和人类活动的响应提供基础数据。以甘肃尕海湿地区内不同植被退化程度的沼泽草甸(未退化ND、轻度退化SD、中度退化MD和重度退化HD)湿地土壤为研究对象,研究了植被退化过程中湿地土壤POC在2016年和2017年生长季的变化特征及其与环境之间的关系。结果表明:(1)植被退化显著降低了湿地表层(0~10和10~20 cm)土壤POC含量,而对其他土层(20~40、40~60、60~80和80~100 cm)土壤POC含量影响不显著。(2)随生长季的推移,表层土壤POC含量呈现先降后升的趋势,但其他土层土壤POC含量无明显变化,2016年土壤POC含量和变幅均高于2017年。(3)采样时间、植被退化和土壤深度均对POC影响显著,同时对土壤POC有显著交互作用。(4)全氮和地下生物量是影响土壤有机碳组分变化的主导因素。植被退化可能导致青藏高原湿地表层土壤碳库中积累的大量POC损失,使青藏高原湿地成为一个潜在碳源。

关键词：植被退化土壤颗粒有机碳时空分布尕海湿地

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水蒸气蒸馏提取肉桂精油工艺及成分的分析

中国粮油学报 2025年第1期40卷 149-155页

作者：刘婷朱慧才让东珠成述儒罗志皓易雪娇张涛陈欢甘肃农业大学动物科学技术学院兰州730030 甘肃农业大学动物医学院兰州730070

为提高肉桂精油提取率,本实验选用水蒸气蒸馏法,首先通过单因素实验,研究分析4个因素(蒸馏时间、料液比、浸泡时间、料液中氯化钠的体积分数)对肉桂精油提取率的影响;然后利用响应面设计对肉桂精油提取工艺进行优化;最后借助气相色谱-... 详细信息

为提高肉桂精油提取率,本实验选用水蒸气蒸馏法,首先通过单因素实验,研究分析4个因素(蒸馏时间、料液比、浸泡时间、料液中氯化钠的体积分数)对肉桂精油提取率的影响;然后利用响应面设计对肉桂精油提取工艺进行优化;最后借助气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对其成分、含量进行测定分析。结果表明:提取率的回归方程相关系数R 2=0.98,方程回归模型极显著(P<0.01),回归模型拟合性较好,肉桂精油最佳提取条件为:蒸馏时间3 h,料液比1∶13,浸泡时间40 min,氯化钠的体积分数3.6%,且在该条件下提取率约为3.30%;最佳工艺提取的肉桂精油共检测出75种成分,占总精油的87.32%,其主要成分为反式肉桂醛。

关键词：肉桂精油水蒸气蒸馏提取率响应面设计成分分析

MODIS干旱监测指数结合PSO_RBFNN反演甘肃省胡麻出苗期土壤湿度

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干旱地区农业研究 2025年第1期43卷 267-277页

作者：杨慧李玥武凌吴兵高玉红剡斌周慧唐洁赵永伟甘肃农业大学信息科学技术学院甘肃兰州730070

针对目前单一的遥感干旱监测指数难以全面反映作物生长期土壤湿度的动态变化等问题,以甘肃省胡麻出苗期田间土壤相对湿度为研究对象,选取作物形态及绿度、冠层温度、冠层含水量等指标作为遥感干旱监测指数。利用MODIS遥感干旱监测指数... 详细信息

针对目前单一的遥感干旱监测指数难以全面反映作物生长期土壤湿度的动态变化等问题,以甘肃省胡麻出苗期田间土壤相对湿度为研究对象,选取作物形态及绿度、冠层温度、冠层含水量等指标作为遥感干旱监测指数。利用MODIS遥感干旱监测指数和农田土壤相对湿度实测数据,结合经过粒子群优化的径向基函数神经网络(PSO_RBFNN),构建了农田土壤相对湿度反演模型,并基于BP_NN、RBFNN、PSO_RBFNN人工神经网络和逻辑回归(LR)4种机器学习方法,利用土壤相对湿度实测数据对不同模型反演结果的精度进行了验证和对比分析。结果表明:与其他3种模型相对比,MODIS遥感干旱监测指数与PSO_RBFNN结合反演甘肃省胡麻出苗期的农田土壤相对湿度效果较好;模型对10 cm和20 cm深度土壤相对湿度的反演结果平均精度分别达到89.91%和91.71%。与RBFNN、LR和BP_NN模型相比,PSO_RBFNN模型10 cm土层平均预测精度分别提高8.69个百分点、4.94个百分点、4.76个百分点,20 cm土层平均预测精度分别提高6.91个百分点、6.86个百分点、9.32个百分点。模型回归分析显示,相对于1∶1斜线,PSO_RBFNN模型偏差最小,与10 cm和20 cm深度土壤相对湿度的相关系数分别达到0.68和0.74,说明利用PSO_RBFNN模型反演有效,可为区域农田土壤湿度遥感监测反演提供新的案例借鉴。

关键词：遥感土壤湿度干旱指数中分辨率成像光谱仪径向基函数神经网络粒子群优化算法

低氧胁迫对虹鳟心脏组织抗氧化和细胞凋亡的影响

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农业生物技术学报 2025年第1期33卷 166-178页

作者：曾粤李永娟黄进强吴深基赵璐孙同振马九菊甘肃农业大学动物科学技术学院

虹鳟(Oncorhynchus mykiss)对低氧极为敏感，低氧胁迫下其抗氧化酶活性和细胞凋亡会受到影响。为了解不同浓度低氧胁迫对虹鳟心脏抗氧化和细胞凋亡的影响，本研究通过酶活性测定和qRT-PCR方法，检测了虹鳟心脏在重度(3.0±0.1 mg/L)和中... 详细信息

虹鳟(Oncorhynchus mykiss)对低氧极为敏感，低氧胁迫下其抗氧化酶活性和细胞凋亡会受到影响。为了解不同浓度低氧胁迫对虹鳟心脏抗氧化和细胞凋亡的影响，本研究通过酶活性测定和qRT-PCR方法，检测了虹鳟心脏在重度(3.0±0.1 mg/L)和中度(4.5±0.1 mg/L)低氧胁迫下4、8、12、24 h、1月以及复氧(8.5±0.1 mg/L)后12和24 h抗氧化指标和凋亡基因表达的变化。结果显示，与对照组相比，重度低氧胁迫下总超氧化物歧化酶(total superoxide dismutase, T-SOD)和过氧化氢酶(catalases, CAT)活性在24 h和1月时显著降低(P<0.05)，丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量在12 h显著升高(P<0.05)；中度低氧胁迫下TSOD、CAT、总抗氧化能力(total antioxidant capacity, T-AOC)活性呈升高趋势。总蛋白(total protein, TP)含量在重度和中度低氧胁迫1月后均显著降低(P<0.05)。与对照组相比，铜锌-SOD(Cu/Zn-SOD, cu/zn-sod)和锰-SOD(Mn-SOD, mn-sod)基因表达量在重度和中度低氧胁迫下均显著降低(P<0.05),cat表达量在重度低氧4、8和12 h显著降低(P<0.05)。凋亡抑制基因B细胞淋巴瘤-2(B-cell lymphoma-2, Bcl-2)表达量在短期低氧各时期显著升高(P<0.05),Bcl-2-associated X(Bax)表达量无显著变化，胱天蛋白酶3(caspase-3, casp3)和肿瘤抑制因子53(tumor suppressor gene 53, p53)表达量在12 h显著降低(P<0.05)。酸性磷酸酶(acid phosphatase, ACP)和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, AKP)含量在重度和中度低氧胁迫12 h均显著高于对照组(P<0.05)。以上结果表明，虹鳟心脏在不同浓度低氧环境下可以通过调节抗氧化酶活性和凋亡相关基因的表达来减少氧化损伤。本研究为进一步阐明低氧环境下虹鳟心脏的氧化应激机制提供依据。

关键词：虹鳟低氧生理生化指标氧化应激细胞凋亡

未来气候变化情景下旱地春小麦产量和生物量对灌水量和播期的响应模拟

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麦类作物学报 2025年

作者：马晓艺刘强杨婷婷甘肃农业大学信息科学技术学院

为探求未来气候变化背景下旱地小麦灌溉和播种时间的管理策略,利用农业生产系统模拟模型(APSIM),在陇中旱地春小麦2014-2022统计年鉴数据基础上,结合CMIP5(Coupled Model Interc omparison Project5)模式的未来气候变化情景(RCP4.5和RCP... 详细信息

为探求未来气候变化背景下旱地小麦灌溉和播种时间的管理策略,利用农业生产系统模拟模型(APSIM),在陇中旱地春小麦2014-2022统计年鉴数据基础上,结合CMIP5(Coupled Model Interc omparison Project5)模式的未来气候变化情景(RCP4.5和RCP8.5)数据,设置不同灌溉量(0、60、120、180、240和360mm)和播种日期(3月1日、3月11日、3月19日、3月31日),模拟分析不同灌溉量及播期下旱地春小麦的产量和生物量差异。结果表明,模型在参数校准和验证后,能够较精确地模拟研究区春小麦的产量和生物量。未来气候变化情景下,随着灌溉量的增大,春小麦的产量和生物量均呈先增后减趋势,灌水120mm条件下产量和生物量均最高;在3月1日播期下春小麦产量和生物量均最高,3月31日播期下均最低;在灌溉量和播期的交互影响下,以灌水120mm和3月1日播期处理的春小麦产量和生物量均最高。由此可见,在未来气候变化情景下通过适当增加灌溉量和提前播种,可有效提高旱地春小麦的产量和生物量。

关键词：旱地春小麦 APSIM模型未来气候变化灌溉量播期产量生物量

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芥菜型油菜叶片刺毛与抗旱性的关系

西北农业学报 2025年第2期34卷 200-210页

作者：李亚鹏李蓉刘丽君武军艳范婷婷蒲媛媛马骊王旺田马伟明宋小佳张天宇杨刚孙万仓甘肃农业大学农学院/干旱生境作物国家重点实验室兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院兰州730070

为研究干旱胁迫下芥菜型油菜叶片刺毛有无与抗旱性的关系,本试验以叶片无刺毛的红叶芥与叶片有刺毛的陕西冬芥两个芥菜型油菜品种为材料,采用盆栽控水法,对不同干旱胁迫处理下植株表型、光合交换参数、渗透调节物质、叶绿素含量、抗氧... 详细信息

为研究干旱胁迫下芥菜型油菜叶片刺毛有无与抗旱性的关系,本试验以叶片无刺毛的红叶芥与叶片有刺毛的陕西冬芥两个芥菜型油菜品种为材料,采用盆栽控水法,对不同干旱胁迫处理下植株表型、光合交换参数、渗透调节物质、叶绿素含量、抗氧化酶活性、叶绿素荧光和叶片气孔进行综合分析。结果表明:随着干旱胁迫的加剧,两种不同叶片结构油菜的抗旱指标表现差异,植株的萎蔫程度、叶片相对含水量、叶绿素含量、叶片气孔数量、气体交换参数和叶绿素荧光均呈现降低趋势,陕西冬芥的光合系统相较红叶芥影响较小;丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈现升高趋势,陕西冬芥的SOD、POD和CAT的活性较红叶芥升幅显著升高,干旱下分别为胁迫前的1.06倍、1.39倍、1.38倍。相关性分析表明抗旱性强弱与刺毛密切相关,有刺毛的陕西冬芥抗旱性强于无刺毛的红叶芥。综上,芥菜型油菜可以通过植株表型、光合交换参数、渗透调节物质、叶绿素含量、抗氧化酶活性、叶绿素荧光和叶片气孔途径共同作用来响应干旱胁迫,并且有刺毛的芥菜型油菜抗旱性强于无刺毛的芥菜型油菜。

关键词：芥菜型油菜干旱胁迫叶片刺毛抗旱性

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盐生草HgS5基因的克隆与抗旱性鉴定

草业学报 2025年第2期34卷 184-195页

作者：汪欣瑶彭亚萍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

为应对日益严峻的干旱环境问题,发掘植物体内的抗旱基因具有重要意义。基于前期盐生草转录组测序数据分析结果,盐胁迫后HgS5基因的表达量与差异倍数最高,故选其为研究对象,对目的基因编码的蛋白进行生物信息学分析并进行亚细胞定位;通过... 详细信息

为应对日益严峻的干旱环境问题,发掘植物体内的抗旱基因具有重要意义。基于前期盐生草转录组测序数据分析结果,盐胁迫后HgS5基因的表达量与差异倍数最高,故选其为研究对象,对目的基因编码的蛋白进行生物信息学分析并进行亚细胞定位;通过qRT-PCR检测目的基因在拟南芥植株叶片和根系的相对表达量,并利用农杆菌完成拟南芥异源表达,以验证目的基因的抗旱能力。结果表明,HgS5基因中碱基对的数量为1738,编码370个氨基酸,编码蛋白为酸性亲水性蛋白且没有跨膜区;具有116个启动子顺式作用元件;HgS5基因和巨人柱、苋菜和甜菜相关同源基因拥有相同的A_thal_3526保守结构域;亚细胞定位显示HgS5基因主要在细胞膜上表达;荧光定量结果显示HgS5基因主要在拟南芥根系表达,处理第6天表达量与其他组别差异显著(P<0.05);抗旱鉴定结果显示过表达拟南芥的抗旱性明显增强,具体表现为植株枯萎程度减缓;基因HgS5通过影响酶活性来对抗干旱环境,过表达拟南芥根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性在干旱胁迫后期整体高于野生型。综上所述,基因HgS5在抗旱过程中起到了积极的调控作用。研究结果旨在为进一步探索HgS5基因应对干旱胁迫的分子响应机制提供理论依据。

关键词：盐生草基因家族生物信息学分析基因克隆抗旱性鉴定