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盐胁迫对小麦籽粒萌发中淀粉分解及苗期根系生长的影响

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甘肃农业大学学报 2024年第3期59卷 49-54,61页

作者：朱妍钰汪军成姚立蓉孟亚雄李葆春杨轲司二静王化俊尚勋武马小乐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

【目的】通过测定盐(NaCl)胁迫下两个小麦品种籽粒萌发过程中的淀粉颗粒的分解、淀粉酶活性及根系生长等指标,研究并解释其耐盐性,以期为筛选耐盐小麦种质筛选提供理论依据。【方法】试验在小麦籽粒萌发过程中设0 mmol/L(CK)、100 mmol/... 详细信息

【目的】通过测定盐(NaCl)胁迫下两个小麦品种籽粒萌发过程中的淀粉颗粒的分解、淀粉酶活性及根系生长等指标,研究并解释其耐盐性,以期为筛选耐盐小麦种质筛选提供理论依据。【方法】试验在小麦籽粒萌发过程中设0 mmol/L(CK)、100 mmol/L、200 mmol/L、300 mmol/L 4个NaCl胁迫浓度处理。在胁迫48 h时,使用扫描电子显微镜观察胚乳中淀粉颗粒的分布状况,利用3,5-二硝基水杨酸法测定籽粒中α-淀粉酶活性,发芽势及发芽率;在胁迫4、6、8、10、12 d时测定幼苗的根长、根面积、根体积等指标。【结果】与CK相比,随着NaCl浓度的增大,两个小麦品种籽粒胚乳A、B型淀粉粒的数量逐渐增多,紫小麦的A、B型淀粉降解情况优于甘春24号;两个小麦品种籽粒的α-淀粉酶的活性逐渐减小;在同一时期,两个小麦品种幼苗的发芽势、发芽率及根系生长指标均呈现逐渐减小趋势,且与CK差异显著(P<0.05),甘春24号降幅降低幅度高于紫小麦。【结论】紫小麦耐盐性优于甘春24号。

关键词：小麦 NaCl胁迫根系生长淀粉分解

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

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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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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不同来源大麦的SSR标记与连锁不平衡分析

分子植物育种 2024年第15期22卷 4989-4997页

作者：祁天涛刘海颖司二静孟亚雄汪军成王化俊甘肃农业大学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 甘肃农业大学农学院兰州730070

为分析大麦种质材料遗传多样性并且为大麦基因型分析及育种组合选择提供依据,本研究利用品种间表现多态性的45个SSR标记对84份大麦材料进行分析,结果表明:(1)由45对SSR引物扫描鉴定出305个等位变异,平均每对引物扩增得到6.8个等位变异,... 详细信息

为分析大麦种质材料遗传多样性并且为大麦基因型分析及育种组合选择提供依据,本研究利用品种间表现多态性的45个SSR标记对84份大麦材料进行分析,结果表明:(1)由45对SSR引物扫描鉴定出305个等位变异,平均每对引物扩增得到6.8个等位变异,同时45对引物的平均多态性信息含量为0.640 1;(2)根据遗传距离和聚类分析结果显示,本研究中84份大麦材料间的平均遗传距离约为0.614 2,表明由甘肃省农科院提供的84份大麦材料种质间遗传差异较大,亲缘关系相对较远;(3)群体遗传结构分析将84份种质材料分成6个亚群,与聚类分析结果较一致;(4)连锁不平衡结果显示,D'值范围主要集中在0和0.6之间,占到992个SSR标记位点成对组合的82.06%,表明这次选择的大麦种质材料内部基因间重组概率和突变概率都比较低;同时在分布于大麦7条染色体上的SSR分子标记检测中,发现了较高的LD水平(D'>0.5)主要分布于2H、4H、5H和6H上。由此可知,不管是自然变异还是人为选择,作物内部产生的遗传变异和连锁不平衡程度对研发高产和高抗逆作物的新品种起着至关重要的作用,所以通过大麦的SSR标记与连锁不平衡分析,可为今后的育种策略提供更有效和有针对性的理论方法。

关键词：大麦 SSR标记遗传多样性群体结构连锁不平衡

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

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盐生草HgS5基因的克隆与抗旱性鉴定

草业学报 2024年

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农业大学农学院甘肃农业大学生命科学技术学院

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... 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