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基于ITS和cpDNA序列的梭梭和白梭梭物种分化

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林业科学 2019年第3期55卷 43-53页

作者：孙芳芳聂迎彬马松梅魏博吉万全石河子大学理学院石河子832000 石河子大学生命科学学院绿洲城镇与山盆系统生态兵团重点实验室石河子832000 新疆农垦科学院作物研究所石河子832000 西北农林科技大学农学院杨凌712100

【目的】基于nrDNA和cpDNA 2种基因,探讨中国同域分布的梭梭和白梭梭的物种分化,分析2种基因的单片段及其片段组合对2种植物的物种鉴别力,并分析生态位分化的程度及其对物种进化的影响,为梭梭和白梭梭的系统发育和谱系地理等研究提供基... 详细信息

【目的】基于nrDNA和cpDNA 2种基因,探讨中国同域分布的梭梭和白梭梭的物种分化,分析2种基因的单片段及其片段组合对2种植物的物种鉴别力,并分析生态位分化的程度及其对物种进化的影响,为梭梭和白梭梭的系统发育和谱系地理等研究提供基础数据。【方法】基于2个nrDNA序列(ITS2、ITS1-ITS4)和3个cpDNA非编码区序列(trnS-trnG、rps4和trnV),对古尔班通古特沙漠南缘同域分布的梭梭和白梭梭共30个个体进行序列分析;利用距离法(基于Kimura 2-parameter)研究2种植物的遗传分化;基于贝叶斯方法分析个体间的分子系统关系;并利用距离法、系统发育树法、BLAST比对法和诊断特征法评价ITS和cpDNA的单序列及其组合对2种植物的物种鉴别力。在此基础上,利用生态位分析软件ENMTools V1.4定量分析梭梭与白梭梭生态位分化的程度。【结果】1)对于梭梭和白梭梭,2个ITS序列拼接比对的总长均为1 117 bp,G+C含量平均分别为34.74%和34.82%,总的信息位点数分别占片段总长的2.33%和1.43%; 3个cpDNA序列拼接比对的总长均为2 344 bp,G+C含量平均分别为59.62%和59.39%,信息位点数分别占片段总长的0.68%和0.43%。2)基于ITS和cpDNA序列组合构建的贝叶斯系统发育树都表明梭梭和白梭梭各聚为一支。3)基于ITS和cpDNA序列组合计算的2种植物的种间最小遗传距离均大于种内的最大遗传距离,并且种间种内都存在1个明显的距离间隙,表明本研究所用的ITS和cpDNA的序列组合可以作为鉴定梭梭和白梭梭的DNA条形码序列。4)基于4种方法评价的ITS和cpDNA序列对梭梭和白梭梭的物种鉴别力表明:2个ITS的单序列及其序列组合的鉴别率均为100%; cpDNA序列中,rps4的单序列及其与trnS-trnG,trnV的两两序列组合的鉴别率均为0,而trnS-trnG,trnV的单序列及其序列组合,以及trnS-trnG+trnV+rps4组合的鉴别率均为100%。5)生态位参数D值和I值的观察值和一致性检验的模拟值都集中在0.65和0.90左右,表明梭梭和白梭梭的生态位分化不明显。【结论】基于ITS和cpDNA序列组合,梭梭和白梭梭物种间的遗传分化明显,分子系统关系清楚; ITS和cpDNA序列组合都可以作为鉴定梭梭和白梭梭的DNA条形码序列;梭梭和白梭梭的生态位分化不明显,说明生态因素很可能对2种植物的分化与进化没有起到明显的作用,2种植物很可能也具有相近的进化历史。本研究的结论可以为梭梭和白梭梭的系统发育、遗传和进化研究提供重要的理论依据和数据支撑。

关键词：梭梭白梭梭 ITS序列 cpDNA序列物种分化分子系统关系生态位分化

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天山北坡城市群人居环境适宜性评价

内蒙古师范大学学报（自然科学版） 2024年第3期53卷 254-263页

作者：张望阿里木江·卡斯木安瓦尔·买买提明新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆乌鲁木齐830054 新疆维吾尔自治区干旱区湖泊环境与资源重点实验室新疆乌鲁木齐830054 新疆师范大学丝绸之路经济带城镇化发展研究中心新疆乌鲁木齐830054

基于人居环境自然和人文综合要素,构建了人居环境综合适宜性指数(HSCI),以天山北坡城市群为研究区,分析其2022年的空间分异规律。结果表明:(1)天山北坡城市群自然环境的空间适宜性受地形起伏度和温湿指数影响显著,整体为一般适宜区集中... 详细信息

基于人居环境自然和人文综合要素,构建了人居环境综合适宜性指数(HSCI),以天山北坡城市群为研究区,分析其2022年的空间分异规律。结果表明:(1)天山北坡城市群自然环境的空间适宜性受地形起伏度和温湿指数影响显著,整体为一般适宜区集中连片分布、高度适宜区零星分布在天山北坡山麓地带的绿洲。其中胡杨河市和乌鲁木齐县的自然环境适宜性最好;(2)人文环境的空间适宜性受夜间灯光指数和基础服务指数的影响较大,整体形成以乌鲁木齐市和石河子市为中心的“双核”空间特征,并有向周围递减的趋势;(3)天山北坡城市群人居环境综合适宜性指数最好的地方人口分布最多,充分体现了乌鲁木齐市作为区域极核的地位;(4)人居环境适宜性指数与天山北坡城市群的人口、经济和土地匹配程度不足。高质量和较高质量区土地面积仅占总量的2.62%,经济则占总量的54.69%,人口高达总量的59.06%。说明天山北坡城市群地区人口与经济在适宜性方面具有高度匹配性,但人居适宜性指数较高的土地存在过度集中和利用的情况。

关键词：人居环境空间分异特征综合适宜性评价天山北坡城市群

雪莲SikCDPK1启动子的克隆和活性分析

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生物技术通报 2022年第9期38卷 191-197页

作者：史光珍王兆晔孙琦朱新霞石河子大学生命科学学院绿洲城镇与山盆系统生态兵团重点实验室石河子832003

旨在克隆雪莲(Saussurea involucrata)SikCDPK1 启动子并分析其活性,为进一步解析雪莲 SikCDPK1基因的转录调控机制奠定基础。通过TAIL-PCR技术从雪莲中克隆SikCDPK1启动子,利用PlantCARE分析启动子区顺式作用元件,构建全长启动子或5’... 详细信息

旨在克隆雪莲(Saussurea involucrata)SikCDPK1 启动子并分析其活性,为进一步解析雪莲 SikCDPK1基因的转录调控机制奠定基础。通过TAIL-PCR技术从雪莲中克隆SikCDPK1启动子,利用PlantCARE分析启动子区顺式作用元件,构建全长启动子或5’端缺失启动子驱动的GUS重组表达载体 P0∷GUS、P1∷GUS、P2∷GUS和P3∷GUS,转入根癌农杆菌中进行瞬时转化试验,通过GUS组织化学染色分析不同长度启动子的活性,分别测定低温和干旱胁迫下的GUS酶活。结果显示,获得了1 042 bp的SikCDPK1启动子序列,pSikCDPK1具有真核生物启动子核心元件TATA-box和CAAT-box,还含有多个与逆境、激素、光响应等相关的顺式作用元件。转化的烟草叶片经GUS染色之后均显蓝色,启动活性依次为P0>P1>P2>P3,低温、干旱处理后GUS酶活性发生变化。SikCDPK1启动子被成功克隆,具有驱动下游报告基因表达的活性。

关键词：雪莲 SikCDPK1启动子 GUS活性瞬时表达

GbCDPK83基因在干旱胁迫下的功能鉴定

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西北农业学报 2022年第4期31卷 441-447页

作者：史光珍高鑫朱新霞石河子大学生命科学学院绿洲城镇与山盆系统生态兵团重点实验室新疆石河子832003

为了探究GbCDPK83基因在海岛棉响应干旱胁迫中的功能。利用PCR技术克隆GbCDPK83基因,采用生物信息学方法分析GbCDPK83蛋白的理化性质、结构特征和在细胞中的位置,通过基因重组技术构建VIGS沉默载体并侵染棉花。本研究成功构建了沉默表... 详细信息

为了探究GbCDPK83基因在海岛棉响应干旱胁迫中的功能。利用PCR技术克隆GbCDPK83基因,采用生物信息学方法分析GbCDPK83蛋白的理化性质、结构特征和在细胞中的位置,通过基因重组技术构建VIGS沉默载体并侵染棉花。本研究成功构建了沉默表达载体,沉默植株中GbCDPK83的表达明显被抑制。干旱胁迫后,GbCDPK83沉默植株叶片比对照萎蔫更严重,相对含水量显著降低,相对电导率和丙二醛含量显著上升,脯氨酸含量升高但低于空载体及非转基因植株。沉默GbCDPK83使海岛棉耐旱性减弱。

关键词： GbCDPK83 VIGS 干旱沉默

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GhCDPK4基因的克隆和功能分析

西北农业学报 2022年第2期31卷 217-223页

作者：侯梦娟朱新霞孔辉史光珍石河子大学生命科学学院绿洲城镇与山盆系统生态兵团重点实验室新疆石河子832003

为了研究棉花中GhCDPK4基因在响应非生物胁迫中所起的作用,通过PCR的方法克隆GhCDPK4基因,利用基因重组技术,构建植物过表达载体,采用农杆菌介导的叶盘法转化模式植物烟草,分析干旱和盐胁迫处理对转基因烟草表型和生理生化指标的影响。... 详细信息

为了研究棉花中GhCDPK4基因在响应非生物胁迫中所起的作用,通过PCR的方法克隆GhCDPK4基因,利用基因重组技术,构建植物过表达载体,采用农杆菌介导的叶盘法转化模式植物烟草,分析干旱和盐胁迫处理对转基因烟草表型和生理生化指标的影响。本研究成功克隆了属于棉花CDPK家族的基因GhCDPK4,构建了植物过表达载体pCAMBIA2300-GhCDPK4。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测发现转基因烟草中GhCDPK4基因高水平表达,并且转基因烟草相比于野生型烟草表现出较强的耐旱和耐盐性,其中SOD、POD和CAT活性显著升高,而相对电导率和MDA含量降低。研究结果表明GhCDPK4基因可正向参与应答干旱和盐胁迫。

关键词： GhCDPK4 克隆转基因干旱和盐胁迫

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雪莲SikCDPK1基因的表达特征和蛋白激酶活性分析

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草业学报 2023年第9期32卷 213-221页

作者：刘玉玲朱新霞吕新华孙辉石河子大学生命科学学院绿洲城镇与山盆系统生态兵团重点实验室新疆石河子832003 乌鲁木齐职业大学新疆乌鲁木齐830000

极端生境草本植物天山雪莲中的Sik CDPK1基因可明显提高转基因烟草的低温、干旱耐受性。为探究Sik CDPK1基因的表达特征和蛋白激酶活性,本研究利用实时荧光定量PCR技术检测了Sik CDPK1基因在雪莲不同组织器官的表达水平以及对信号分子Ca... 详细信息

极端生境草本植物天山雪莲中的Sik CDPK1基因可明显提高转基因烟草的低温、干旱耐受性。为探究Sik CDPK1基因的表达特征和蛋白激酶活性,本研究利用实时荧光定量PCR技术检测了Sik CDPK1基因在雪莲不同组织器官的表达水平以及对信号分子CaCl_(2)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA_(3))、水杨酸(SA)、H_(2)O_(2)的诱导响应模式,采用Kinase-GloTM技术检测了SIKCDPK1蛋白激酶活性,利用绿色荧光蛋白(GFP)基因融合蛋白表达法进行了SIKCDPK1蛋白的亚细胞定位。结果显示:Sik CDPK1基因在雪莲根、茎、叶、种子、幼茎、幼叶中均表达,Sik CDPK1基因受CaCl_(2)、ABA、GA_(3)、SA、H_(2)O_(2)的诱导表达但响应模式有差异;激酶活性分析发现Ca^(2+)存在时,SIKCDPK1具有激酶催化活性,加入Ca^(2+)螯合剂EGTA后,SIKCDPK1几乎没有激酶活性。SIKCDPK1激酶活性随Ca^(2+)浓度增加而增加,Ca^(2+)浓度(K0.5)为48.7 nmol·L^(-1)时,SIKCDPK1激酶活性可达到最大活性的1/2;以HisⅢ为底物时,SIKCDPK1的Km值可达到43.8μg·m L^(-1),SIKCDPK1蛋白定位于细胞核。上述结果表明Sik CDPK1基因表达无明显组织特异性,可响应信号分子Ca^(2+)、ABA、GA_(3)、SA、H_(2)O_(2)的诱导;SIKCDPK1发挥蛋白激酶活性需要Ca^(2+),SIKCDPK1主要在细胞核里发挥作用。

关键词： SikCDPK1基因表达蛋白激酶活性

玛纳斯河流域草地覆盖度动态变化及影响因素研究

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石河子大学学报（自然科学版） 2023年第6期41卷 737-746页

作者：张林马松梅张云玲雷诚葛本伟石河子大学理学院/干旱区景观生态重点实验室/绿洲城镇与山盆系统生态兵团重点实验室新疆石河子832000 新疆维吾尔自治区草原总站新疆乌鲁木齐830049 新疆激光雷达应用工程技术研究中心新疆乌鲁木齐830002

玛纳斯河流域草地覆盖度及其空间异质性的研究,有助于及时掌握干旱半干旱流域草地现状,对进行草地保护、生态恢复及建设具有重要意义。基于流域9类天然草地类型数据,利用2001-2020年MODIS NDVI数据,采用像元二分法模型和趋势分析法分析... 详细信息

玛纳斯河流域草地覆盖度及其空间异质性的研究,有助于及时掌握干旱半干旱流域草地现状,对进行草地保护、生态恢复及建设具有重要意义。基于流域9类天然草地类型数据,利用2001-2020年MODIS NDVI数据,采用像元二分法模型和趋势分析法分析不同草地类型覆盖度及其动态变化趋势;基于气候、地形、土壤数据,利用地理加权回归模型分析草地覆盖度与自然环境因子的空间异质性。结果表明:(1)近20 a,流域草地覆盖度呈显著增加趋势,年均值为28.78%,增速为0.0032/20 a,高值集中于43.5°N左右的南部山地区,低值集中于北部荒漠区;其中山地草甸覆盖度最高为67.13%,温性荒漠覆盖度最低为23.33%。(2)草地覆盖度提升面积和下降面积分别占流域草地总面积的75.39%与24.31%,其中流域西部的温性荒漠提升面积最广,山地草甸退化最为严重。(3)年平均降水、土壤有机碳含量对草地覆盖度主要为正向影响,年平均气温、海拔变幅、土壤酸碱度、土壤含沙量主要为负向影响。各因子与草地覆盖度的互作表现出明显的空间差异性,在流域北部草地覆盖度受降水和海拔变幅控制作用较为显著,中部主要受气温、降水影响,而南部主要受气温、降水和土壤含沙量的影响。

关键词：草地覆盖度玛纳斯河流域趋势分析地理加权回归

干旱区绿洲、山地、荒漠系统耦合效应及其功能定位——以玛纳斯河流域为例

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干旱区资源与环境 2011年第5期25卷 52-56页

作者：张凤华新疆兵团绿洲生态农业重点实验室石河子832003 石河子大学农学院石河子832003

山地、绿洲、荒漠是干旱区三大地理景观,三者通过生态资源耦合层、生态经济系统耦合层、农业产业系统耦合层及生态地理耦合层的叠加作用,最终可使绿洲系统功能放大。提出了山地,绿洲,沙漠各子系统应给予重新定位,才能合理高效发挥山盆... 详细信息

山地、绿洲、荒漠是干旱区三大地理景观,三者通过生态资源耦合层、生态经济系统耦合层、农业产业系统耦合层及生态地理耦合层的叠加作用,最终可使绿洲系统功能放大。提出了山地,绿洲,沙漠各子系统应给予重新定位,才能合理高效发挥山盆系统的整体功能。进一步确定山盆系统不同生态-经济分区的功能定位:即山地-基础资源的维持保护功能(突出对山地的生态保护作用);绿洲-特色资源的经济高效功能(突出对绿洲要充分发挥资源优势,并进行经济高效转化);沙漠-特殊资源的开发保护功能(突出要发挥沙漠特殊的热量资源功能,并加以利用)。

关键词：山地-绿洲-荒漠耦合效应功能定位

沙漠植物羽毛针禾(Stipagrostis pennata)糖转运蛋白基因SpSWEET3的克隆与表达

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中国沙漠 2023年第5期43卷 129-138页

作者：孙博瀚杨丹王斐李榕李鸿彬石河子大学生命科学学院新疆石河子832003 石河子大学绿洲城镇与山盆系统生态兵团重点实验室新疆石河子832003 石河子大学新疆植物药资源利用教育部重点实验室新疆石河子832003

糖转运蛋白(SWEET)在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥着重要作用。本研究旨在克隆和分析羽毛针禾(Stipagrostis pennata)糖转运蛋白SpSWEET3基因的表达特征,为进一步探究其影响羽毛针禾根部沙套发育的机制及功能奠定基础。利用分子克... 详细信息

糖转运蛋白(SWEET)在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥着重要作用。本研究旨在克隆和分析羽毛针禾(Stipagrostis pennata)糖转运蛋白SpSWEET3基因的表达特征,为进一步探究其影响羽毛针禾根部沙套发育的机制及功能奠定基础。利用分子克隆技术克隆获得羽毛针禾SpSWEET3基因的全长开放读码框序列;利用生物信息学方法分析SpSWEET3基因的理化性质;利用qRT-PCR分析基因的表达特征;利用激光共聚焦显微镜观察分析其亚细胞定位。从羽毛针禾中克隆获得576 bp的SpSWEET3基因的全长开放阅读框,该基因编码一个含有191个氨基酸的碱性强疏水性蛋白,相对分子质量为21.619 kD。SpSWEET3属于PQ-loop超家族并含有典型的MtN3_slv结构域,发挥催化胞内糖外排的功能。亚细胞定位分析显示该基因定位于质膜,暗示其可能作为跨膜蛋白发挥功能。qRT-PCR结果显示SpSWEET3基因在羽毛针禾根组织中具有较高的累积表达,表明其对于沙套发育的重要作用;SpSWEET3基因的表达显著受到PEG干旱胁迫的诱导表达,表明其对于干旱适应的重要作用。蛋白质相互作用分析显示SpSWEET3可能通过与参与维持核酸结构稳定、转录因子、跨膜转运等蛋白质相互作用进而发挥转运糖的作用。本研究结果为深入研究SWEET基因的功能及其调控植物组织发育和适应逆境的机制奠定了基础。

关键词：羽毛针禾(Stipagrostis pennata) SpSWEET3 糖转运蛋白生物信息学分析亚细胞定位根鞘干旱响应