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亚麻LuACL-1基因对拟南芥油脂积累和胁迫响应的影响

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西北农业学报 2024年

作者：刘佳佳李雨欣何铭渊崔晓辉马芸芸刘子金陈明训郭媛西北农林科技大学农学院

ATP-柠檬酸裂解酶(ATP-citrate lyase,ACL)在种子油脂积累和胁迫响应中发挥着重要作用,但是目前亚麻ACL(LuACL)在这些过程中的功能尚不明确。以‘陇亚10号’为材料克隆LuACL-1全长编码序列并转化拟南芥,分析其在种子油脂积累和非生物胁... 详细信息

ATP-柠檬酸裂解酶(ATP-citrate lyase,ACL)在种子油脂积累和胁迫响应中发挥着重要作用,但是目前亚麻ACL(LuACL)在这些过程中的功能尚不明确。以‘陇亚10号’为材料克隆LuACL-1全长编码序列并转化拟南芥,分析其在种子油脂积累和非生物胁迫响应中的功能。结果表明,在拟南芥野生型背景下异源表达LuACL-1使种子变大,种子质量增加,同时通过正调控与油脂合成相关基因At PKp-α、At KASⅢ、At FAE1和At GPAT1的表达促进种子油脂积累。此外,在Na Cl和甘露醇胁迫下,转基因株系种子萌发率显著高于野生型,其At NCED3、At EM1和At EM6的表达量均显著低于野生型;同时,超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性显著升高,过氧化氢、超氧阴离子和丙二醛含量降低。综上所述,LuACL-1不仅可以通过上调油脂合成相关基因的表达促进种子油脂积累,还可以通过提高活性氧清除能力、减轻细胞膜损伤,调控ABA合成和信号响应基因的表达增强拟南芥对盐胁迫和渗透胁迫的耐受能力。

关键词：亚麻 ATP-柠檬酸裂解酶脂肪酸 Na Cl胁迫甘露醇胁迫

异源表达油菜DGAT1基因对亚麻荠种子含油量及油脂合成相关基因表达的影响

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西北农业学报 2024年

作者：邢明关文启黄曼婷韦怡柴文洋赵翠珠西北农林科技大学农学院

为了提升亚麻荠的产量及含油量,本研究通过农杆菌侵染转化法,将油菜中DGAT基因的4个拷贝分别转入亚麻荠中,得到亚麻荠过表达材料。与野生型种子相比,转基因系种子更加圆润饱满,更平滑有光泽感,种子体积变大,同时种子的质量也增加。种子... 详细信息

为了提升亚麻荠的产量及含油量,本研究通过农杆菌侵染转化法,将油菜中DGAT基因的4个拷贝分别转入亚麻荠中,得到亚麻荠过表达材料。与野生型种子相比,转基因系种子更加圆润饱满,更平滑有光泽感,种子体积变大,同时种子的质量也增加。种子含油量测定结果显示,过表达系Bna DGAT1-1 OE、Bna DGAT1-2 OE、Bna DGAT1-3 OE和Bna DGAT1-4 OE种子含油量均高于野生型,其中Bna DGAT1-3 OE含油量最高。通过q RT-PCR测定与油脂相关基因的表达量,结果显示Bna DGAT1-1 OE、Bna DGAT1-2 OE、Bna DGAT1-3 OE和Bna DGAT1-4 OE的Cs FAE1、Cs FATA、Cs FATB的表达量均高于野生型,而Cs SAD则不变。

关键词：亚麻荠二酰甘油酰基转移酶种子含油量异源表达油脂合成

氮肥和秸秆还田对夏玉米土壤氧化亚氮排放及活性氮组分的影响

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西北农林科技大学学报(自然科学版) 2024年 1-12页

作者：张志浩黄禹铭白雨欣彭豪黄超龙郝潇逸任广鑫西北农林科技大学农学院

[目的]研究氮肥和秸秆还田对夏玉米土壤氧化亚氮（N2O）排放及活性氮组分的影响,以期为关中地区合理高效种植制度优化提供一定的理论支持。[方法]于2020—2022年,在陕西省关中地区进行大田定位试验,试验设置施氮量和秸秆还田方式2个因素... 详细信息

[目的]研究氮肥和秸秆还田对夏玉米土壤氧化亚氮（N2O）排放及活性氮组分的影响,以期为关中地区合理高效种植制度优化提供一定的理论支持。[方法]于2020—2022年,在陕西省关中地区进行大田定位试验,试验设置施氮量和秸秆还田方式2个因素,其中施氮量包括传统施氮（N1）和减量施氮(N0.7)2个水平,秸秆还田方式包括秸秆不还田（S0）和秸秆还田（S）2个水平,采用随机区组设计,共计4个处理,分别为传统施氮+秸秆还田（N1S）、减量施氮+秸秆还田(N0.7S)、传统施氮+秸秆不还田（N1S0）和减量施氮+秸秆不还田(N0.7S0),测定不同处理的土壤N2O)排放通量、土壤活性氮组分(硝态氮（NO3--N）、铵态氮（NH4+-N）、无机氮（IN）、有机氮（DON）、微生物生物量氮（MBN）)含量以及夏玉米产量和单位产量N2O累积排放量,并分析了土壤N2O排放通量与土壤活性氮组分的相关性。[结果]在同一施氮量处理下,与秸秆不还田(S0)处理相比,秸秆还田处理（S）增加了土壤N2O累积排放量、NO3-N、NH4+-N、IN、DON、MBN含量以及夏玉米产量和单位产量N2O累积排放量;在同一秸秆还田方式下,与传统施氮（N1）处理相比,减量施氮(N0.7)处理降低了土壤N2O累积排放量、NO3--N、NH4+-N、DON、MBN含量以及夏玉米产量和单位产量N2O累积排放量。与N1S0处理相比,N1S和N0.7S处理显著增加了夏玉米产量和N2O累积排放量,N0.7S0处理显著降低了夏玉米产量和N2O累积排放量。相关性分析结果显示,土壤N2O排放通量与土壤NO3--N、NH4+-N、IN、DON和MBN含量存在极显著正相关关系。[结论]与传统施氮+秸秆不还田处理比较,传统施氮+秸秆还田处理和减量施氮+秸秆还田具有明显的增产效应,减量施氮+秸秆不还田处理可显著降低N2O排放。

关键词：夏玉米减量施氮秸秆还田 N2O排放

甘蓝型油菜TLP基因家族的鉴定与抗菌核病表达分析

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分子植物育种 2024年

作者：黄晨芳易荣贺璐阳代春艳张翠萍董军刚胡继宏西北农林科技大学农学院

类甜蛋白(taumatin-like proteins， TLPs)是植物病程相关蛋白家族成员之一，广泛参与植物对生物及非生物胁迫的响应。目前TLP家族基因在水稻、小麦以及白菜等作物抗逆过程中均有研究，但在甘蓝型油菜抗菌核病过程中的作用报道得很少。... 详细信息

类甜蛋白(taumatin-like proteins， TLPs)是植物病程相关蛋白家族成员之一，广泛参与植物对生物及非生物胁迫的响应。目前TLP家族基因在水稻、小麦以及白菜等作物抗逆过程中均有研究，但在甘蓝型油菜抗菌核病过程中的作用报道得很少。为了挖掘油菜中TLP家族的相关基因，本研究通过生物信息学和转录组数据分析，对甘蓝型油菜TLP家族基因进行全基因组鉴定，共鉴定出了81个BnaTLP基因，并对BnaTLP基因家族成员特性及其成员间的关系进行分析。利用公共数据库中油菜转录组数据，通过对油菜感病及抗病品种侵染菌核病，分析接菌后不同时间段TLP家族基因的表达情况，综合分析该家族基因在菌核病胁迫下的表达模式和RT-qPCR发现BnaTLP09、BnaTLP15和BnaTLP61基因在接种菌核菌后上调表达，由此，这些BnaTLP基因可能在甘蓝型油菜抗菌核病中发挥作用。本研究结果为甘蓝型油菜抗菌核病机制的研究和TLP家族成员的基因克隆提供了理论依据。

关键词：甘蓝型油菜 TLP 基因家族菌核病

小麦籽粒硬度候选基因TraesCS3A02G095600的鉴定和生物信息学分析

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分子植物育种 2024年

作者：姜佳慧常浩唐忠艳阎昱诺赵万春董剑高翔李晓燕西北农林科技大学农学院

籽粒硬度是影响小麦品质的主要因素之一，鉴定新的小麦籽粒硬度基因可为硬度改良提供重要基因资源。本研究在位于3A染色体上QTL簇69.65～70.70 Mb区间，预测出1个可能与籽粒硬度相关的候选基因TraesCS3A02G095600，以‘泰山21号’、‘Tr... 详细信息

籽粒硬度是影响小麦品质的主要因素之一，鉴定新的小麦籽粒硬度基因可为硬度改良提供重要基因资源。本研究在位于3A染色体上QTL簇69.65～70.70 Mb区间，预测出1个可能与籽粒硬度相关的候选基因TraesCS3A02G095600，以‘泰山21号’、‘Triumph’(胜利麦)和‘中国春’的DNA为模板，进行基因扩增、测序和生物信息学分析。结果表明，TraesCS3A02G095600基因由1个外显子组成，编码区长度为465 bp，编码154个氨基酸。在3B、3D染色体上有同源基因TraesCS3B02G111100、TraesCS3D02G095700和TraesCS3D02G096000。TraesCS3A02G095600及其同源基因编码的蛋白是稳定的脂溶性疏水蛋白，存在1个信号肽，亚细胞定位于内质网上。TraesCS3A02G095600及其同源基因编码的蛋白与PINA、PINB和籽粒软质蛋白(GSP-1蛋白)都具有AAI-SS保守结构域，属于AAI-LTSS家族蛋白；TraesCS3A02G095600及其同源基因均只在种子，胚乳和谷物中表达。相关研究结果为小麦籽粒硬度基因克隆与功能研究提供了新基因与数据支持。

关键词：小麦硬度基因克隆生物信息学分析

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施氮量对不同茬口冬小麦生长和产量的影响

西北农业学报 2024年第4期33卷 585-594页

作者：朱员正董云杰姚丽茹贺峥峥普布仓决张光鑫韩娟西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 山西农业大学农学院山西太谷030801

旨在研究施氮量对不同茬口冬小麦生长和产量的影响,探明小麦合理轮作制度和氮肥管理。基于大豆茬口和玉米茬口,设3个施氮量水平(N_(1):135 kg·hm^(-2);N_(2):180 kg·hm^(-2);N_(3):225 kg·hm^(-2)),研究施氮量对不同茬口冬小麦茎蘖... 详细信息

旨在研究施氮量对不同茬口冬小麦生长和产量的影响,探明小麦合理轮作制度和氮肥管理。基于大豆茬口和玉米茬口,设3个施氮量水平(N_(1):135 kg·hm^(-2);N_(2):180 kg·hm^(-2);N_(3):225 kg·hm^(-2)),研究施氮量对不同茬口冬小麦茎蘖动态、叶面积指数、干物质积累、籽粒灌浆、产量及其构成因素的影响。结果表明,同一施氮量下,大豆茬口下的冬小麦分蘖能力、叶面积指数、干物质积累、强弱势粒粒质量和产量显著高于玉米茬口。玉米茬口下,冬小麦的分蘖能力,叶面积指数和干物质积累表现出N_(3)>N_(2)>N_(1)处理;大豆茬口下,冬小麦上述指标表现出N_(2)>N_(3)>N_(1)处理,且产量在N_(2)处理下表现最佳,较玉米茬口产量显著提高18.29%。结合籽粒灌浆和产量构成因素发现,大豆茬口冬小麦千粒质量优于玉米茬口是因为大豆茬口显著提高了弱势粒的平均灌浆速率所导致的。通过产量与施氮量拟合曲线的分析,大豆茬口最高产量施氮量和最佳经济产量施氮量分别为203.60和199.11 kg·hm^(-2),玉米茬口为271.09和264.40 kg·hm^(-2)。综上,大豆茬口在冬小麦生长和产量上优于玉米茬口,适宜的施氮量为199.11~203.60 kg·hm^(-2)。

关键词：施氮量茬口小麦产量

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基于半经验半机理建模的冬小麦LAI反演及长势评估

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农业工程学报 2024年第1期40卷 162-170页

作者：刘昕哲武璐陈李金马宇帆李涛吴婷婷西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100 西北农林科技大学农学院杨凌712100

为了提高无人机遥感对冬小麦叶面积指数(leaf area index,LAI)反演模型的精度与泛化能力,该研究利用无人机搭载多光谱相机获取不同氮素处理和不同复种方式的冬小麦生长实测数据,结合PROSAIL辐射传输模型生成包含机理信息的模拟数据,基... 详细信息

为了提高无人机遥感对冬小麦叶面积指数(leaf area index,LAI)反演模型的精度与泛化能力,该研究利用无人机搭载多光谱相机获取不同氮素处理和不同复种方式的冬小麦生长实测数据,结合PROSAIL辐射传输模型生成包含机理信息的模拟数据,基于不同组合方式建立了5种LAI反演混合数据集,结合多种机器学习方法,以期构建经验与机理相结合的LAI高精度反演模型。由于LAI反演受近红外波段(near infrared,NIR)反射率影响大,该研究筛选7种与NIR波段相关的植被指数提取冬小麦光谱特征,构建与混合数据集LAI的相关系数矩阵,进一步探究不同光谱特征对冬小麦LAI的影响程度。在此基础上,采用具有代表性和普适性的4种机器学习方法,即贝叶斯岭回归模型、线性回归模型、弹性网络模型和支持向量回归模型,构建不同冬小麦LAI反演模型,用以评估基于半经验半机理数据反演冬小麦LAI的可行性,进一步探索其对不同氮素水平和复种方式的冬小麦长势评估能力。结果表明:1)筛选的与NIR波段相关的植被指数与冬小麦LAI之间存在较强的相关性,其中归一化差异植被指数、增强植被指数、归一化差异红边指数、比值植被指数、红边叶绿素植被指数、土壤调节植被指数与LAI呈正相关,结构不敏感色素植被指数与LAI呈负相关;2)辐射传输模型中体现了冬小麦LAI影响太阳光线传播的机理,结果表明,与实测数据混合建立的模型,具有较强的鲁棒性和泛化能力。相比于其他3种模型,支持向量回归模型在各种数据组合下均取得了较好的LAI预测性能,在C1、C2、C3、C4这4种训练-测试组合的训练集中R^(2)依次为0.86、0.87、0.88、0.91,RMSE依次为0.47、0.45、0.45、0.41;在测试集的R^(2)依次为0.85、0.19、0.89、0.87,RMSE依次为0.45、1.31、0.49、0.50;3)使用支持向量机生成试验区LAI反演图,对4种氮素水平和2种复种方式的冬小麦长势评估,结果表明,适当的施加氮素处理能提高冬小麦LAI值,麦-豆复种方式下的冬小麦LAI值普遍高于麦-玉复种的LAI值。该研究为冬小麦LAI的反演提供了一种有效的方法,并为高效评估冬小麦长势研究提供了参考。

关键词：无人机遥感辐射传输模型植被指数 LAI反演机器学习

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TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因分析及原生质体转化体系优化

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分子植物育种 2024年

作者：李薇陈烁张娟娟鞠夏伊熊世奎闻珊珊西北农林科技大学农学院

小麦原生质体的转化是研究基因功能的重要工具，但其制备和转化效率仍需改进。因此本研究利用小麦TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因，进行了小麦原生质体体系的优化和蛋白质功能预测分析。结果表明：频繁更换刀片、真空泵压强为0.05～0.0... 详细信息

小麦原生质体的转化是研究基因功能的重要工具，但其制备和转化效率仍需改进。因此本研究利用小麦TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因，进行了小麦原生质体体系的优化和蛋白质功能预测分析。结果表明：频繁更换刀片、真空泵压强为0.05～0.07 MPa可获得大量高质量原生质体；转化温度4 ℃、总质粒用量20 μg、甘露醇浓度为0.4 mol/L、转化后孵育温度为20 ℃的体系，可得到80%左右稳定的转化效率；利用该体系通过显微镜观察、DNA检测以及基因表达分析成功的表达TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2蛋白质，并定位于细胞核上。蛋白质功能预测分析显示TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2参与到植物生长发育的调节过程。研究结果为TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因后续功能探究提供了实验基础。

关键词：小麦(Triticum aestivum) 原生质体 WRKY转录因子

喷锌方式对冬小麦籽粒锌含量和锌利用率的影响

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麦类作物学报 2024年第7期44卷 902-910页

作者：李诗雨王欣雷振华牛堉锡林祥王东西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100

为探究喷锌方式对冬小麦籽粒锌含量和锌利用率的影响,采用人工(M1)和无人机(M2)两种喷施方式,设置5个锌肥施用水平(M1T0~M1T4处理锌肥浓度分别为0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%;M2T0~M2T4处理锌肥浓度分别为0、2.5%、5%、7.5%、10%)和3个锌... 详细信息

为探究喷锌方式对冬小麦籽粒锌含量和锌利用率的影响,采用人工(M1)和无人机(M2)两种喷施方式,设置5个锌肥施用水平(M1T0~M1T4处理锌肥浓度分别为0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%;M2T0~M2T4处理锌肥浓度分别为0、2.5%、5%、7.5%、10%)和3个锌氮磷肥配施的处理(M1T5:0.4%ZnSO_(4)·7H_(2)O+0.2%K_(2)HPO_(4);M1T6:0.4%ZnSO_(4)·7H_(2)O+2%尿素;M1T7:0.4%ZnSO_(4)·7H_(2)O+0.2%K_(2)HPO_(4)+2%尿素;M2T5:2.5%ZnSO_(4)·7H_(2)O+1.25%K_(2)HPO_(4);M2T6:2.5%ZnSO_(4)·7H_(2)O+12.5%尿素;M2T7:2.5%ZnSO_(4)·7H_(2)O+1.25%K_(2)HPO_(4)+12.5%尿素),人工和无人机单次喷施药液量分别为375和60 L·hm-2,通过田间试验比较分析了不同处理下冬小麦籽粒锌含量、锌携出量、光合速率、产量等性状的差异。结果表明,同一喷锌量下,人工喷施时冬小麦籽粒锌含量、锌携出量显著高于无人机喷施处理;同一喷施方式下,随着锌肥浓度的提高,籽粒锌含量和锌携出量均呈上升趋势,但无人机喷锌浓度高至10%时对籽粒锌携出量的提升作用反而减弱,旗叶净光合速率、穗粒数、籽粒收获指数和产量也显著降低。与单一施锌相比,人工和无人机锌氮配施均显著提高籽粒锌携出量和锌利用率,且M2T6处理的籽粒产量较M2T1处理显著增加,增幅22.68%。以上结果说明,相同喷锌量下,人工喷施对籽粒锌元素的强化效果优于无人机,但是采用无人机喷施时,将2.5%浓度的硫酸锌溶液与12.5%的尿素溶液配合施用,可实现籽粒产量和锌含量的同步提高。

关键词：无人机叶面喷施锌肥配施冬小麦