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石仙桃中4种转录因子鉴定及其组织表达的研究

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生物技术通报 2024年第5期40卷 141-152页

作者：刘保财张武君赵云青黄颖桢陈菁瑛福建省农业科学院作物研究所福州250013 福建省农业科学院药用植物研究中心福州250013

【目的】石仙桃Pholidota chinensis Lindl为珍稀濒危的附生兰,附生较地生而言进化出了许多特殊的形态结构和生理生化特性,而转录因子对调控植物的生长发育具有作用,旨在探讨和发掘石仙桃中调控其生长发育的转录因子。【方法】利用PacBi... 详细信息

【目的】石仙桃Pholidota chinensis Lindl为珍稀濒危的附生兰,附生较地生而言进化出了许多特殊的形态结构和生理生化特性,而转录因子对调控植物的生长发育具有作用,旨在探讨和发掘石仙桃中调控其生长发育的转录因子。【方法】利用PacBio和Illumina测序技术获得石仙桃的全长转录组数据以及在根、根状茎、假鳞茎和叶片中的基因表达量,通过进一步生信分析,探讨石仙桃4种转录因子家族成员、理化特性及其组织表达特异性,并用氯化钠(NaCl)和茉莉酸甲酯(MeJA)诱导逆境胁迫,用RT-qPCR分析了C2H2家族和bHLH家族的表达量。【结果】石仙桃中鉴定的4种转录因子及其家族成员转录本为:C2H2家族21个、bHLH家族27个、WRKY家族30个、bZIP家族19个,这4个家族及其成员主要为亲水的不稳定性蛋白,亚细胞定位主要位于细胞核内,bHLH家族的部分成员位于细胞质、叶绿体等细胞器中,各基因家族均具有典型的保守结构域特征,在石仙桃的根、根状茎、假鳞茎和叶片呈现出明显的组织特异性。21个C2H2家族和27个bHLH家族中所有基因表达均受NaCl和MeJA影响,但家族成员受到促进或抑制表达及其表达量存在差异。【结论】鉴定了石仙桃中4个转录因子家族成员的数量,各家族成员主要是位于细胞核内的亲水不稳定性蛋白,并具有保守结构域特征和组织表达特异性。

关键词：石仙桃 C2H2 bHLH WRKY bZIP 理化特性组织表达

茄子组蛋白基因家族全基因组鉴定及其低温胁迫下的表达分析

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农业生物技术学报 2024年第9期32卷 1996-2008页

作者：林珲黄建都陈继兵王益奎朱海生温庆放福建省农业科学院作物研究所福建省蔬菜遗传育种重点实验室/福建省蔬菜工程技术研究中心福州市蔬菜科学研究所广西农业科学院蔬菜研究所

组蛋白(Histone)是染色质的重要组成部分，在植物生长发育、响应逆境胁迫等方面发挥重要作用。为了探究Histone在低温响应中的特性，本研究通过生物信息学方法对茄子(Solanum melongena)Histone基因家族成员进行全基因组鉴定和分析，并... 详细信息

组蛋白(Histone)是染色质的重要组成部分，在植物生长发育、响应逆境胁迫等方面发挥重要作用。为了探究Histone在低温响应中的特性，本研究通过生物信息学方法对茄子(Solanum melongena)Histone基因家族成员进行全基因组鉴定和分析，并挖掘其转录组数据，分析了2个不同抗性茄子(品系epl008与eplck)叶片在低温胁迫下Histones的表达模式。结果表明，茄子基因组中共鉴定出40个SmHistones基因，分布在9条染色体上，SmHistone基因家族成员被分成5个亚组(H1, H2A, H2B, H3和H4)，同一组中的成员具有相似的理化特性、基因/蛋白质结构和保守基序。种内共线性分析发现，6对SmHistones基因存在共线性关系。启动子分析发现，SmHistone家族基因启动子含有大量低温响应元件、干旱响应元件等非生物胁迫响应元件。转录组和qRT-PCR分析发现，低温胁迫下26个Smhistones基因呈现差异表达，耐低温茄子品系epl008显著上调表达。茄子epl008中SmHistone3对低温胁迫响应诱导表达显著，揭示其可能与抗寒代谢响应密切相关。本研究为培育耐低温的茄子品种奠定了理论基础。

关键词：茄子组蛋白低温胁迫表达模式

氮磷钾配方施肥提高林下七叶一枝花产量和重楼皂苷含量

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植物营养与肥料学报 2024年第1期30卷 128-136页

作者：苏海兰郑梅霞陈宏朱雁鸣朱育菁福建省农业科学院作物研究所/福建省种质资源中心福建福州350003

【目的】研究氮、磷、钾不同组合用量对林下栽培七叶一枝花产量及重楼皂苷含量的影响,为七叶一枝花人工栽培合理施肥提供参考。【方法】采用“3414”试验设计,利用福建南平杉竹混交林下4年生七叶一枝花(Paris polyphylla Smith *** (Fra... 详细信息

【目的】研究氮、磷、钾不同组合用量对林下栽培七叶一枝花产量及重楼皂苷含量的影响,为七叶一枝花人工栽培合理施肥提供参考。【方法】采用“3414”试验设计,利用福建南平杉竹混交林下4年生七叶一枝花(Paris polyphylla Smith *** (Franch.) Hara)进行田间试验,将氮、磷、钾肥当地适宜水平定为“2”,分别为N 270 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5) 375 kg/hm^(2)、K_(2)O 300 kg/hm^(2),不足“1”和过量“3”水平分别为适宜水平的0.5、1.5倍。在七叶一枝花收获时期,测定其植株形态、根茎产量、4种重楼皂苷含量等指标,并计算生产效益。【结果】氮、磷、钾肥用量均显著影响七叶一枝花的植株形态、根茎产量和重楼皂苷含量,对七叶一枝花根茎产量的提升率分别为59.75%、27.54%、63.15%,以钾肥的贡献率最高,其次为氮肥,磷肥较低。N1水平下,增加磷、钾水平显著降低七叶一枝花的株高、茎粗和叶长,N3水平七叶一枝花的株高、叶长均达到最高,但茎粗低于N1和N2水平,表明适宜氮肥用量对七叶一枝花的生长至关重要。七叶一枝花的根茎产量和总重楼皂苷含量还受肥料交互效应的影响。当N、P_(2)O_(5)、K_(2)O用量分别为270、375、450 kg/hm^(2) (N_(2)P_(2)K_3)和270、375、300 kg/hm^(2)(N_(2)P_(2)K_(2))时,根茎产量达到最高,分别为2804、2648 kg/hm^(2)。N_(2)P_(2)K_3的总重楼皂苷含量也最大,达到1.62%,显著高于其他处理。施氮磷钾肥净增收效益在N_(2)P_(2)K_3处理下最高,N_(2)P_(2)K_(2)处理次之。【结论】适量的氮、磷肥配合较高的钾肥可显著提升七叶一枝花根茎产量和总重楼皂苷含量,提高七叶一枝花的经济效益。因此,在供试地区,推荐N、P_(2)O_(5)、K_(2)O用量分别为270、375、450 kg/hm^(2)。

关键词：七叶一枝花 “3414”设计植株形态根茎产量重楼皂苷经济效益氮磷钾组合

石仙桃与细叶石仙桃叶绿体基因组解析及其系统发育

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草业学报 2024年第4期33卷 171-185页

作者：刘保财胡学博张武君赵云青黄颖桢陈菁瑛福建省农业科学院作物研究所福建福州350003 华中农业大学植物科技学院湖北武汉430070 福建省农业科学院药用植物研究中心福建福州350003

石仙桃和细叶石仙桃均为珍稀濒危的附生兰,两者叶绿体基因组特征及其系统发育报道较少,本研究旨在揭示石仙桃和细叶石仙桃叶绿体基因组特征及其系统发育。2022年5月取驯化栽培的石仙桃和细叶石仙桃幼嫩叶片,基于Illumina测序平台分别获... 详细信息

石仙桃和细叶石仙桃均为珍稀濒危的附生兰,两者叶绿体基因组特征及其系统发育报道较少,本研究旨在揭示石仙桃和细叶石仙桃叶绿体基因组特征及其系统发育。2022年5月取驯化栽培的石仙桃和细叶石仙桃幼嫩叶片,基于Illumina测序平台分别获得石仙桃和细叶石仙桃叶绿体序列,用GetOrganelle组装、CPGAVAS2注释,利用生物信息学方法开展重复序列、密码子偏好性、四分体边界等叶绿体特征分析,并从NCBI上下载相关的序列开展基因组比较与系统发育分析。石仙桃叶绿体基因组大小为159122 bp(GC含量为37.41%),细叶石仙桃叶绿体基因组大小为158798 bp(GC含量为37.47%),两者均包括大单拷贝区(LSC)、小单拷贝区(SSC)和反向重复序列(IRa/IRb)。石仙桃与细叶石仙桃均注释了113个基因,其中编码蛋白质的基因79个,石仙桃中编码79个蛋白质基因使用22968个密码子,编码亮氨酸的UUA相对同义密码子使用频次(RSCU)达到1.90;细叶石仙桃中编码79个蛋白质的基因使用22923个密码子,编码亮氨酸UUA的RSCU达到1.91。石仙桃叶绿体基因组中共有44个简单序列重复(SSR)、47个散在重复、26个串联重复;细叶石仙桃有32个SSR、25个散在重复、30个串联重复。石仙桃属6个物种的四分体边界及共线性无大片段变化,但存在核苷酸多态性,trn K-UUU、trn Q-UUG、rpl16等基因可作为物种的分子标记候选基因。系统分析明确了石仙桃和细叶石仙桃等石仙桃属物种与蜂腰兰和流苏贝母亲缘关系较近,并同处于附生兰的分支中,叶绿体基因组大片段倒置等可能是兰科适应生活习性改变的原因之一。本研究明确了石仙桃和细叶石仙桃叶绿体基因组特征,探讨了其系统发育及兰科生活习性与叶绿体基因组之间的关系,为进一步分类和分子标记开发等相关研究奠定了基础。

关键词：石仙桃细叶石仙桃叶绿体基因组系统发育附生

优质甜玉米骨干系在低温下种子萌发及幼苗抗性研究

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核农学报 2024年第7期38卷 1258-1267页

作者：廖长见詹鹏麟张扬卢和顶许静庄炜陈山虎林建新福建省农业科学院作物研究所/玉米研究中心福建福州350013

甜玉米普遍存在种子发芽率低及对低温敏感的问题。为探明甜玉米种子发芽和幼苗对低温耐受性,本研究选取12份甜玉米骨干自交系,分别于25、18和12℃温度下测定萌发相关生理指标,结合相关性及聚类分析,筛选出低温萌发优势材料;选取5份优势... 详细信息

甜玉米普遍存在种子发芽率低及对低温敏感的问题。为探明甜玉米种子发芽和幼苗对低温耐受性,本研究选取12份甜玉米骨干自交系,分别于25、18和12℃温度下测定萌发相关生理指标,结合相关性及聚类分析,筛选出低温萌发优势材料;选取5份优势材料开展幼苗4℃低温处理,进行耐寒相关生理指标比较及耐寒基因表达分析。结果表明,随着温度的下降,12份甜玉米骨干自交系的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均受到不同程度抑制,其中发芽变幅分别为82.5、75.8和62.5个百分点;方差分析结果表明,发芽率和发芽势在温度、品种及温度与品种间互作效应均存在极显著差异;在18和12℃下,8个耐低温发芽能力单项指标表明,发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数两两之间存在显著相关,性状聚类分析将12品种分为3类,分别为耐冷型、一般型和敏感型,筛选出闽甜系T146(1-46)、闽甜系L18(L18)、12hi307(307)、闽甜系JR8609(JR86)、闽甜系AS67(AS67)、闽甜系X9034(X90)和闽甜系AG87(AG87)为具有较好的耐低温萌发能力的优势材料。针对1-46、L18、307、JR86和AS67进行幼苗低温处理,其中L18幼苗的丙二醛(MDA)含量显著低于其余4份材料,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性表现相反;抗寒基因表达分析结果发现,ZmCesA2、ZmCesA10和ZmDREB1.7在AS67和L18中表达较高,ZmMPK2在L18中表达最低;综合分析结果表明,闽甜系L18和闽甜系AS67具有较强耐低温能力。本研究结果一方面丰富了甜玉米耐寒性理论研究,另一方面为耐寒新品种选育提供了良好的材料资源。

关键词：甜玉米低温胁迫发芽率耐寒性育种

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不同黄化茶树种质中咖啡碱合成部位的研究

茶叶科学 2024年第4期44卷 575-584页

作者：张亚真钟思彤陈志辉孔祥瑞单睿阳郑士琴余文权陈常颂福建省农业科学院茶叶研究所/国家茶树改良中心福建分中心福建福州350012 福建省农业科学院福建福州350003

咖啡碱作为茶树中的主要特征代谢物,是茶叶品质风味形成的重要组分和天然功能性成分。目前,茶树中咖啡碱的功能作用、分布规律、合成途径及关键基因已基本探明,但在亚细胞水平上,咖啡碱的合成部位有待进一步明确。以白鸡冠茶树及其自然... 详细信息

咖啡碱作为茶树中的主要特征代谢物,是茶叶品质风味形成的重要组分和天然功能性成分。目前,茶树中咖啡碱的功能作用、分布规律、合成途径及关键基因已基本探明,但在亚细胞水平上,咖啡碱的合成部位有待进一步明确。以白鸡冠茶树及其自然杂交后代的不同黄化单株为材料,通过透射电镜对叶片细胞超微结构的观察,发现黄化叶片中叶绿体结构均有不同程度的受损,且与叶片SPAD值及叶色表型紧密相关;通过高效液相色谱法测定咖啡碱含量,发现黄化叶片中仍有大量咖啡碱积累,甚至超过正常绿色叶片。通过咖啡碱合成关键基因CsTCS1表达量测定、原位杂交及亚细胞定位发现,CsTCS1在不同黄化茶树种质叶片中的表达信号强度存在差异,但表达部位基本相同,主要分布在栅栏组织的细胞核和细胞质中;在亚细胞水平上,茶树叶片中咖啡碱的合成部位主要是细胞核和细胞质。

关键词：茶树黄化叶片咖啡碱合成部位亚细胞水平

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福建省农作物种质资源调查收集与多样性分析

植物遗传资源学报 2024年第3期25卷 340-355页

作者：林霜霜陆佩兰余文权张海峰赵杰樑陈双龙翁培铭车建美葛慈斌福建省农业科学院作物研究所福州350013 福建省种子总站福州350003 福建省农业科学院福州350003 福建省农业科学院资源环境与土壤肥料研究所福州350003 福建省农业科学院数字农业研究所福州350003

2017-2022年,福建省在第三次全国农作物种质资源普查与收集行动中,共收集作物地方品种和野生近缘植物种质资源6235份,蔬菜、粮食、果树、经济作物、牧草绿肥分别占33.57%、25.91%、24.35%、14.59%、1.57%;所有资源隶属于83科,229属,313... 详细信息

2017-2022年,福建省在第三次全国农作物种质资源普查与收集行动中,共收集作物地方品种和野生近缘植物种质资源6235份,蔬菜、粮食、果树、经济作物、牧草绿肥分别占33.57%、25.91%、24.35%、14.59%、1.57%;所有资源隶属于83科,229属,313种,其中豆科种质资源份数最多,占总数的16.04%。不同地区和海拔是影响收集农作物种质资源种类和数量的重要因素。全省9个地级市中,三明市收集种质资源数量最多,占20.65%。全省收集农作物种质资源数量随着海拔升高而下降,不同海拔收集数量随着市辖县(市、区)、乡(镇)、村(街道)的数量减少呈现减少趋势。沿海地区如漳州、福州、宁德、泉州、莆田、厦门等6个地级市,海拔0~200 m是种质资源Shannon-Wiener多样性指数和Brillouin丰富度指数最高的海拔区间;闽西北山区,如龙岩、三明、南平等3个地级市,海拔200~400 m、400~600 m、600~800 m种质资源的Shannon-Wiener多样性指数和Brillouin丰富度指数较高。不同地级市、不同海拔区间与收集种质资源的物种多样性指数的相关性分析发现,三明和龙岩市与Shannon-Wiener多样性指数呈极显著正相关,莆田和龙岩市与Pielou均匀度指数呈现极显著负相关,这与全省农业经济分区有密切关系。通过梳理全省农作物种质资源的多样性,为因地制宜地开发、利用、挖掘全省地方农作物种质资源提供参考和科学依据。

关键词：福建农作物种质资源调查收集多样性

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茶树苯乙醇樱草糖苷含量相关遗传位点的挖掘

园艺学报 2024年第1期51卷 77-90页

作者：张力岚杨军王让剑福建省农业科学院茶叶研究所国家茶树改良中心福建分中心福州350013

以169个茶树种质作为关联群体,利用基于简化基因组测序(genotyping-by-sequencing,GBS)技术开发的675245个高质量SNP标记在2018—2020年3个年份间,对茶树新梢中苯乙醇樱草糖苷的含量进行了全基因组关联分析(genome-wide association stu... 详细信息

以169个茶树种质作为关联群体,利用基于简化基因组测序(genotyping-by-sequencing,GBS)技术开发的675245个高质量SNP标记在2018—2020年3个年份间,对茶树新梢中苯乙醇樱草糖苷的含量进行了全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。结果表明,不同年份茶树种质间的苯乙醇樱草糖苷的含量变异系数为61.50%~62.09%,相关系数介于0.95~0.98(P<0.01),广义遗传力为67.49%。3种GWAS分析模型共检测到24个与茶树苯乙醇樱草糖苷含量显著关联的稳定位点(P<0.001),解释表型变异率为0.01%~10.63%。进一步利用等位变异效应分析挖掘到36个具备24个主效位点优异等位变异且苯乙醇樱草糖苷含量显著升高的优异种质。初步筛选出10个与苯乙醇樱草糖苷含量相关的候选基因,分别为TEA020086.1、TEA003248.1、TEA013029.1、TEA021435.1、TEA016196.1、TEA029411.1、TEA014564.1、TEA014567.1、TEA014571.1和TEA014573.1,这些基因主要涉及茶树次生代谢与转录调控分子过程。

关键词：茶树苯乙醇樱草糖苷全基因组关联分析候选基因优异等位变异

桃镁离子转运蛋白MGT基因家族鉴定与表达分析

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园艺学报 2024年第3期51卷 463-478页

作者：周平颜少宾郭瑞金光福建省农业科学院果树研究所福建省落叶果树工程技术研究中心福州350013

为研究桃树镁离子转运蛋白(Magnesium Transporters,MGT)家族基因在镁离子运输中所起的作用,全基因组鉴定、分析了桃树MGT家族成员(PpMGT),并研究外源施镁对PpMGT基因表达的影响。通过同源比对、保守位点分析鉴定获得了8个PpMGT,在Chr1... 详细信息

为研究桃树镁离子转运蛋白(Magnesium Transporters,MGT)家族基因在镁离子运输中所起的作用,全基因组鉴定、分析了桃树MGT家族成员(PpMGT),并研究外源施镁对PpMGT基因表达的影响。通过同源比对、保守位点分析鉴定获得了8个PpMGT,在Chr1、Chr3、Chr6、Chr8染色体上不均匀分布。系统发育研究表明植物MGT家族可分为5个分支,各分支成员数存在差异。基因和蛋白结构分析发现PpMGT含有4~13个外显子,蛋白中存在10个保守基序,启动子上游分布有不同数量的胁迫响应、转录调控、节律调控、激素响应和发育调控元件。PpMGT在桃树花、果、叶、根器官均有表达且具有组织表达特异性。桃树外源喷施MgCl224 h后,检测到PpMGT转录表达变化。喷施镁使叶片、果皮出现不同的差异表达基因类群,均涉及光合途径。研究发现PpMGT4、PpMGT6、PpMGT8与喷镁后光系统Ⅱ捕光叶绿素a/b蛋白复合体基因表达变化正相关。异源表达PpMGT4、PpMGT6、PpMGT8可补偿Mg2+转运缺陷突变株MM281(鼠伤寒沙门氏菌突变株)生长缺陷,表明PpMGT4、PpMGT6、PpMGT8具有镁离子转运功能。根据序列特征、表达模式及外源镁喷施结果,推测PpMGT可能具有功能分化,通过协同作用调节桃树镁转运,PpMGT4、PpMGT6、PpMGT8的表达变化可能与外源镁摄入和利用相关。

关键词：桃镁镁离子转运蛋白基因表达功能分化