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干旱胁迫对旱地冬小麦产量及其抗旱相关基因表达的影响

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干旱地区农业研究 2025年第1期43卷 69-75页

作者：杨虓陈德来刘自成李静施万喜孟建军陇东学院农业与生物工程学院甘肃庆阳745000 陇东旱地作物种质改良及产业化协同创新中心甘肃庆阳745000 甘肃省旱地冬小麦种质创新与应用工程研究中心甘肃庆阳745000 定西市安定区农业技术推广中心甘肃定西743000

为研究陇东旱地育成冬小麦品系的抗旱性与抗旱功能基因的关系,以6个旱地冬小麦新品系为试验材料,于2021—2022年、2022—2023年2个生长季在陇东学院西峰旱作农业试验站设置雨养无灌溉(CK)、旱棚防雨(干旱胁迫)和调控灌溉3个水分处理,测... 详细信息

为研究陇东旱地育成冬小麦品系的抗旱性与抗旱功能基因的关系,以6个旱地冬小麦新品系为试验材料,于2021—2022年、2022—2023年2个生长季在陇东学院西峰旱作农业试验站设置雨养无灌溉(CK)、旱棚防雨(干旱胁迫)和调控灌溉3个水分处理,测定各品系冬小麦产量,评价其抗旱性,并分析了抗旱相关功能基因的相对表达量。结果表明,在水分胁迫和供水充足(含水量为70%田间持水量)情况下,6个小麦品系产量差值变化不一致,品系C(‘1576-2-0-2’)和品系D(‘15119-1-0-2’)两年试验结果的差值均最小,其余4个品系差值均超过平均差值。由雨养无灌溉试验结果可知,2022年为大旱年份,品系C、D的产量在6个供试品系中分别位居第1和第3,抗旱系数分别为0.89和1.02;2023年为相对丰水年,品系C、D的抗旱系数分别为0.77和1.12,说明这两个品系对气候异常不敏感,抗旱性良好。通过荧光定量PCR技术分析6个小麦品系在灌浆期干旱胁迫下旗叶中的相对表达量,结果显示TaCRT-D基因在6个品系中的表达水平最高,Wdreb2、XTH-7A、WIip19、TaCRT-D在品系C、D中的表达量高于其他品系。田间试验结果与PEG-6000高渗溶液模拟发芽期和苗期干旱胁迫的鉴定结果相一致,表明6个品系中‘1576-2-0-2’和‘15119-1-0-2’品系抗旱性强,且干旱胁迫下灌浆期旗叶中抗旱功能基因TaCRT-D的表达量可以作为冬小麦早期世代抗旱选择参考指标。

关键词：旱地冬小麦早期世代干旱胁迫抗旱基因育种筛选

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强抗寒甘蓝型冬油菜愈伤组织体系构建及ROS信号传导规律探究

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中国油料作物学报 2024年

作者：祁伟亮孙万仓邓素敏高雪梅马骊李妮张雅杨财容陇东学院农业与生物工程学院甘肃省旱地冬小麦种质创新与应用工程研究中心陇东旱地作物种质改良及产业化协同创新中心甘肃农业大学农学院成都师范学院

为了解活性氧（ROS）介导甘蓝型冬油菜愈伤组织生长发育中的作用机制，以甘蓝型冬油菜16VHNTS309为材料，分别以其下胚轴和幼叶作为外植体，构建甘蓝型油菜的再生体系，并对愈伤组织进行（ROS）O2-信号定位。结果表明：幼叶和下胚轴分别... 详细信息

为了解活性氧（ROS）介导甘蓝型冬油菜愈伤组织生长发育中的作用机制，以甘蓝型冬油菜16VHNTS309为材料，分别以其下胚轴和幼叶作为外植体，构建甘蓝型油菜的再生体系，并对愈伤组织进行（ROS）O2-信号定位。结果表明：幼叶和下胚轴分别在MS+1 mg/L和1.5 mg/L 2,4-D培养基预培养7 d后，再以MS+3.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L 2,4-D+3 mg/L AgNO3为最优培养基进行芽的诱导，最后以MS+0.2 mg/L NAA为生根培养基，可得到较好的甘蓝型油菜再生苗。ROS(O2-)信号定位结果表明：具有分裂能力的愈伤组织细胞、顶端分生组织细胞和叶或茎边缘组织细胞会检测到大量的ROS(O2-)信号，而已完成芽体分化或未形成愈伤组织的细胞周围，未检测到ROS(O2-)信号，该研究结果进一步说明ROS(O2-)信号在细胞分裂过程中扮演着重要角色。

关键词：甘蓝型油菜幼叶下胚轴愈伤组织活性氧信号传导

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同源转基因作物育种技术研究进展

分子植物育种 2018年第24期16卷 8061-8067页

作者：乔岩杨芳张成柴薇薇陇东学院农林科技学院庆阳745000 陇东学院小麦研究所庆阳745000 甘肃省旱地冬小麦种质创新与应用工程研究中心庆阳745000 西北民族大学生命科学与工程学院兰州730030

目前,传统的转基因技术对环境和食品存在潜在风险,同源转基因技术(Cisgenesis technology)作为传统转基因技术的替代技术,可以通过重组同一交配亲本和近缘种属的特定基因功能元件,使用P-DNA序列替换T-DNA区域,进而产生无标记基因,无载... 详细信息

目前,传统的转基因技术对环境和食品存在潜在风险,同源转基因技术(Cisgenesis technology)作为传统转基因技术的替代技术,可以通过重组同一交配亲本和近缘种属的特定基因功能元件,使用P-DNA序列替换T-DNA区域,进而产生无标记基因,无载体骨架的基因修饰作物。本综述总结了此技术应用过程中比较成功的3种方法:无标记基因转化法、删除选择标记基因以及利用ipt标记基因选择无载体骨架转化体,并介绍了利用植物来源的P-DNA替换T-DNA的原理和策略。同源转基因技术的应用与发展,对于转基因技术的完善和转基因作物的商业化有积极的推动作用。

关键词：同源转基因选择标记共转化法 P-DNA

陇东旱地冬小麦区域试验品系农艺性状及抗逆性分析

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西南农业学报 2024年第5期37卷 980-989页

作者：段珊付之乐王晶晶孟海涛施万喜陇东学院农林科技学院甘肃庆阳745000 甘肃省旱地冬小麦种质创新与应用工程研究中心甘肃庆阳745000 甘肃省黄土高原旱作农业院士专家协同创新基地甘肃庆阳745000 陇东旱地作物种质改良及产业化协同创新中心甘肃庆阳745000

【目的】分析陇东片区区域试验小麦品系的农艺性状变异规律和抗逆性综合表现,为陇东旱地小麦品种改良提供依据。【方法】以2005—2022年陇东旱地区域试验共192份冬小麦品系(不含对照)为试验材料,通过相关性分析、多元回归分析、通径分... 详细信息

【目的】分析陇东片区区域试验小麦品系的农艺性状变异规律和抗逆性综合表现,为陇东旱地小麦品种改良提供依据。【方法】以2005—2022年陇东旱地区域试验共192份冬小麦品系(不含对照)为试验材料,通过相关性分析、多元回归分析、通径分析和聚类分析对参试品系的产量、生育期、基本苗、总茎数、有效穗数、株高、穗长、穗粒数和千粒重等主要农艺性状进行综合分析,同时,对参试品系的抗逆性(抗寒性、耐旱性、抗倒伏、条锈病、叶锈病、白粉病)进行评价。【结果】参试品系产量为2791.65~5979.29 kg/hm^(2),均产4635.75 kg/hm^(2)。农艺性状的变异系数排序为:产量(17.16%)>有效穗数(14.40%)>株高(11.37%)>穗粒数(9.65%)>千粒重(9.54%)>穗长(9.47%)>总茎数(8.55%)>基本苗(8.08%)>生育期(1.21%),产量、有效穗数、穗粒数、千粒重和株高均随参试年份的推进而缓慢提高,生育期则缓慢降低。相关分析结果表明,产量与穗粒数(r=0.645)、千粒重(r=0.594)和株高(r=0.475)呈显著正相关,有效穗数与穗粒数(r=0.729)呈极显著正相关。多元回归分析表明,穗长、穗粒数和千粒重决定了产量66%的变异。通径分析结果表明,千粒重对产量的直接作用(P=0.485)和综合作用(P=0.615)最大,穗粒数次之(P=0.471,P=0.543)。聚类分析将参试小麦品系分为5类,其中第一类群的品系产量高,千粒重较高,其余农艺性状较协调,占比7.29%,是选育优良品系(种)的理想材料。抗逆性分析表明,超过66%的参试品系具有较强的抗寒性、耐旱性和抗倒伏特性,同时,超过55%的参试品系对条锈病、叶锈病和白粉病表现为免疫或高抗。【结论】参试品系的产量整体水平低而不稳,产量与有效穗数受环境影响较大,穗粒数和千粒重是影响陇东旱地小麦产量的主要因素,可通过同时增加穗粒数和千粒重提高产量,而且高产广适型冬小麦品种应具备较强的抗寒旱等综合抗逆性。

关键词：陇东区域试验旱地小麦农艺性状抗逆性

陇东旱地冬小麦品种“陇育4号”产量与氮、磷、密度三因子数学模型的优化解析

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陇东学院学报 2019年第2期30卷 75-79页

作者：乔岩杨芳张成施万喜孟建军刘自成杨虓陇东学院农林科技学院甘肃庆阳745000 甘肃省旱地冬小麦种质创新与应用工程研究中心甘肃庆阳745000

以冬小麦陇育4号为研究对象,通过田间试验,采用二次正交旋转组合设计并进行模拟寻优,研究种植密度、施氮量与施磷量对冬小麦产量的影响,结果表明,氮肥对产量贡献最大,播种量对产量贡献仅次于氮肥,磷肥对产量贡献最小。建立的氮肥、播种... 详细信息

以冬小麦陇育4号为研究对象,通过田间试验,采用二次正交旋转组合设计并进行模拟寻优,研究种植密度、施氮量与施磷量对冬小麦产量的影响,结果表明,氮肥对产量贡献最大,播种量对产量贡献仅次于氮肥,磷肥对产量贡献最小。建立的氮肥、播种量和磷肥的数学模型解析了主要因素的效应和交互作用,筛选出陇育4号最优组合方案和高产栽培模式。在本试验条件下,其产量稳定在300～360kg/666.7m^2的栽培高效农艺措施方案为:播量24.1～28.5万基本苗/666.7m^2,N9.6～13.5kg/666.7m^2,P2O56.4～10.6kg/666.7m^2。在陇东黄土高原旱区合理密植的前提下,增氮控磷才能确保陇育4号个体与群体关系之间的协调性、氮磷肥使用效率和稳产性。

关键词：冬小麦栽培模式氮磷种植密度数学模型

利用RNA-Seq鉴定调控甘蓝型油菜叶片光合特性的低温胁迫应答基因

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生物技术通报 2022年第4期38卷 126-142页

作者：金姣姣刘自刚米文博徐明霞邹娅徐春梅赵彩霞陇东学院农林科技学院陇东旱地作物种质改良及产业化协同创新中心甘肃省旱地冬小麦种质创新与应用工程研究中心庆阳745000 甘肃省共建干旱生境作物学国家重点实验室甘肃农业大学兰州730070 西藏自治区农牧科学院农业研究所拉萨860000

明晰甘蓝型油菜光合特性对低温胁迫的响应,鉴定相关应答基因,以耐寒材料17NS和敏感材料NF24为研究对象,通过Illumina HiSeq^(TM) 2000平台进行RNA-Seq分析,探讨-4℃处理24 h后甘蓝型油菜的叶片形态、光合参数、叶片超微结构、基因调控... 详细信息

明晰甘蓝型油菜光合特性对低温胁迫的响应,鉴定相关应答基因,以耐寒材料17NS和敏感材料NF24为研究对象,通过Illumina HiSeq^(TM) 2000平台进行RNA-Seq分析,探讨-4℃处理24 h后甘蓝型油菜的叶片形态、光合参数、叶片超微结构、基因调控表达模式等响应低温胁迫的分子机制。结果表明,低温胁迫下甘蓝型油菜响应光合调控的显著富集途径为光合作用途径和光合作用-天线蛋白途径,这两种途径中有64个特异表达基因,其中8个上调表达,56个下调表达,大部分注释到分子组成和生物学过程中,证实了光合作用与低温胁迫导致的幼苗叶片萎蔫、叶绿体数量和形态发生变化、类囊体结构受损、相对电解质渗透率增加等现象有关。通过qRT-PCR鉴定,前17个DEGs的表达模式与RNA-Seq分析结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性,其中BnFd1(LOC106350097)和BnCP26(LOC106440450)均响应低温胁迫上调表达。BnFd1编码氨基酸产物是叶绿体上的铁氧还蛋白1(BnFd1),属于不稳定亲水蛋白,定位于叶绿体和细胞质中,存在一个信号肽,属于PLNO3136超家族,存在保守的Fd1结构域;BnCP26编码氨基酸产物是类囊体上叶绿素a-b结合蛋白CP26(BnCP26),属于稳定亲水蛋白,位于叶绿体中,无信号肽,属于叶绿素a_b结合超家族,存在保守的叶绿素A-B结合蛋白结构域。成功鉴定出2个甘蓝型油菜叶片低温应答基因BnFd1和BnCP26,与光合特性调控关系密切,物种间功能保守。

关键词：甘蓝型油菜低温胁迫差异表达基因 BnFd1 BnCP26

ROS(O_(2)^(-))信号在冬小麦根系细胞中的产生及传导机理

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西北农业学报 2023年第9期32卷 1325-1335页

作者：祁伟亮孟建军张成刘自成施万喜杨虓乔岩杨财容乔义林李金玲陈思伟姚来来赖守孝张鹏刘文辉王婧袁兰兰陇东学院农林科技学院甘肃庆阳745000 陇东旱地作物种质改良及产业化协同创新中心甘肃庆阳745000 甘肃省旱地冬小麦种质创新与应用工程研究中心甘肃庆阳745000 成都师范学院化学与生命科学学院特色园艺生物资源开发与利用四川省高校重点实验室成都611130

以冬小麦品种‘陇育5号’‘陇育8号’‘陇育10号’和品系‘陇育5-2’为材料,采用荧光原位杂交(FISH)技术以pSc119.2和pTa535为探针,明确4份冬小麦均属于六倍体材料(AABBDD,2n=42)。同时对冬小麦进行正常处理(25℃)、冷胁迫(4℃)和DPI+... 详细信息

以冬小麦品种‘陇育5号’‘陇育8号’‘陇育10号’和品系‘陇育5-2’为材料,采用荧光原位杂交(FISH)技术以pSc119.2和pTa535为探针,明确4份冬小麦均属于六倍体材料(AABBDD,2n=42)。同时对冬小麦进行正常处理(25℃)、冷胁迫(4℃)和DPI+冷胁迫(4℃)处理并创新结合NBT法进行ROS定位。研究发现冬小麦在正常发芽过程中根尖顶端组织细胞和根毛区域检测到少量的ROS(O-2),推测少量的ROS(O-2)在冬小麦种子发芽及根系形成过程起到重要的调控作用。而在冷胁迫(4℃)处理环境下,‘陇育5号’和‘陇育5-2’(品系)的长势显著优于‘陇育8号’和‘陇育10号’,且冬小麦根系组织细胞区域发生ROS“大爆发”,其中在根尖顶端组织区域ROS信号最多,而在伸长组织区域ROS信号逐渐减少,推测ROS信号可能是一种动态传递的信号分子。同时还发现冬小麦维管束组织区域ROS信号积累较多,这也进一步暗示维管束组织可能是ROS信号产生和传导的主要通道。在DPI+冷胁迫(4℃)处理后,冬小麦根系组织细胞中的ROS信号明显减少,且以根伸长区和维管束组织细胞ROS消失最为明显,进一步说明NADPH酶是冬小麦在冷胁迫后ROS信号产生的主要来源途径。

关键词：冬小麦活性氧信号传导冷胁迫

北方强冬性甘蓝型冬油菜生长锥与抗寒性的关系研究

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中国油料作物学报 2022年第4期44卷 739-750页

作者：李学才金姣姣马骊武军艳陈其鲜曾瑞曾秀存崔小茹孙万仓甘肃农业大学农学院/甘肃省共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃省油菜工程技术研究中心/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃省旱地冬小麦种质创新与应用工程研究中心/省级2011协同创新中心/陇东学院农林科技学院甘肃庆阳745000 甘肃省农业技术推广总站甘肃兰州730070 河西学院甘肃张掖734000

为探究北方强冬性甘蓝型冬油菜(Brassica napus L.)生长锥低温响应特性及其与抗寒性的关系,以冬性不同的甘蓝型冬油菜为试验材料,通过体式显微镜解剖、石蜡切片、扫描电镜等方法观察生长锥形态,通过测定半致死温度(LT_(50))鉴定不同品... 详细信息

为探究北方强冬性甘蓝型冬油菜(Brassica napus L.)生长锥低温响应特性及其与抗寒性的关系,以冬性不同的甘蓝型冬油菜为试验材料,通过体式显微镜解剖、石蜡切片、扫描电镜等方法观察生长锥形态,通过测定半致死温度(LT_(50))鉴定不同品种的抗寒性,并对STM等生长锥调控关键基因进行克隆和表达分析。结果表明,冬前低温处理后,强冬性抗寒品种VHTSG10与VHTS309-4苗期的生长锥表面光滑,相对高度较低,弱冬性材料VH天油2288和VH新油23号苗期的生长锥表面有小突起组织,相对高度较高;不同品种间LT_(50)与生长锥相对高度极显著正相关;调控苗期生长锥分化的关键基因BnSTM,其相对表达量与生长锥相对高度显著正相关,而BnCUC2基因相对表达量与生长锥相对高度极显著负相关;BnSTM基因存在1149 bp的完整开放阅读框,编码382个氨基酸,包含KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox_KN 4个保守结构域,与白菜型油菜(Brassica rapa L.)的亲缘关系较近,蛋白序列相似性为98.69%,亚细胞定位分析表明BnSTM蛋白在细胞核表达,参与茎尖分生组织的生长发育,与预测结果一致。因此,冬性越强的甘蓝型冬油菜,苗期生长锥相对高度越低,抗寒性越强,而冬性弱的品种苗期生长锥相对高度越高,抗寒性越差。

关键词：甘蓝型冬油菜强冬性生长锥半致死温度

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大学生创新创业能力培养探索

西部素质教育 2024年第5期10卷 14-17页

作者：祁伟亮乔岩盖琼辉乔义林邓素敏李金玲高雪梅赖守孝时志宁袁兰兰王婧姚来来谭晨张阳春朱彩云王海辉蒋应斌景娜李珍庆陇东学院甘肃庆阳745000 甘肃省旱地冬小麦种质创新与应用工程研究中心甘肃庆阳745000 陇东旱地作物种质改良及产业化协同创新中心甘肃庆阳745000

为了提高大学生创新创业能力,培养具有创新创业精神的高素质应用型人才,文章首先阐述了大学生创新创业能力培养存在的问题,然后从学校层面、教师层面、学生层面三个方面提出了大学生创新创业能力培养策略。

关键词：创新创业能力学校层面教师层面学生层面