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小麦TaLEA_4-1D基因的克隆及功能验证

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麦类作物学报 2024年第8期44卷 957-965页

作者：刘金轲刘玉秀郭娇娇张治惠耿强赵常乐杨群慧武军西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100

干旱胁迫是影响小麦生长和产量的主要因素之一。胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)能够响应多种非生物胁迫,在提高植物抗逆性方面发挥重要功能。为了探索LEA蛋白在小麦抵御干旱胁迫中的作用,本研究通过对小麦耐旱材料H611干旱胁迫前后的RNA-se... 详细信息

干旱胁迫是影响小麦生长和产量的主要因素之一。胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)能够响应多种非生物胁迫,在提高植物抗逆性方面发挥重要功能。为了探索LEA蛋白在小麦抵御干旱胁迫中的作用,本研究通过对小麦耐旱材料H611干旱胁迫前后的RNA-seq数据进行分析,筛选出10个TaLEA蛋白基因;克隆了TaLEA_4-1D基因,并对其进行生物信息学分析、表达分析和亚细胞定位,同时构建TaLEA_4-1D过表达拟南芥株系进行功能验证。结果表明,TaLEA_4-1D编码214个氨基酸,含有一个LEA_4保守结构域,蛋白分子量为21.97 kD,等电点为8.89,是亲水的稳定蛋白;二级结构和三级结构预测表明,此蛋白主要由α-螺旋(85.98%)和无规则卷曲(11.21%)组成。顺式作用元件分析发现,TaLEA_4-1D含有多个与植物激素诱导、生长发育和逆境胁迫响应相关的顺式调控元件。系统进化树分析显示,TaLEA_4-1D基因与节节麦、大麦、二穗短柄草、水稻等的LEA亲缘关系较近;亚细胞定位显示该蛋白位于细胞核和细胞质中。干旱胁迫下,过表达TaLEA_4-1D转基因拟南芥根长显著增加,其对干旱胁迫的耐受性增强,过表达植株表型优于野生型。

关键词：小麦 TaLEA_4-1D基因基因表达转基因抗旱性

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小麦新品系苗期的耐热性评价

麦类作物学报 2024年第10期44卷 1279-1286页

作者：张闪闪张旭斌田仁美高志鹏陈亮胡银岗西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100

为筛选小麦耐热性鉴定指标,促进耐热品种(系)的鉴定及利用,以32份小麦新品系为材料,在两叶一心期进行热胁迫,热胁迫结束后调查苗高、根系长度等14个形态及生理性状,计算各性状的耐热系数并对其进行主成分分析和聚类分析。结果表明,热胁... 详细信息

为筛选小麦耐热性鉴定指标,促进耐热品种(系)的鉴定及利用,以32份小麦新品系为材料,在两叶一心期进行热胁迫,热胁迫结束后调查苗高、根系长度等14个形态及生理性状,计算各性状的耐热系数并对其进行主成分分析和聚类分析。结果表明,热胁迫对苗高、叶绿素含量、电导率、苗鲜重、苗干重、根干重、干重根冠比、最大根系长度、根系总长度、根系表面积、根系直径和根尖数共12个性状均产生显著影响(P系数相关显著或极显著,如电导率与苗鲜重和苗干重显著相关。通过主成分分析提取到3个主成分,累计贡献率达到了82.982%,主要反映了苗高、电导率、苗干重、干重根冠比、根系总长度与根系表面积等指标信息。通过隶属函数法计算出各品系的综合耐热指数H值并进行聚类分析,筛选出西农902-1、西农902-2等耐热小麦新品系,可为其进一步利用提供参考。

关键词：小麦苗期耐热性主成分分析隶属函数聚类分析

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小麦TaPYL8基因的克隆与抗旱功能分析

麦类作物学报 2024年第6期44卷 694-703页

作者：魏傲松李立群彭德刘明柳王冰心李学军西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100

脱落酸(ABA)信号通路在植物对干旱胁迫的响应中扮演着至关重要的角色;作为ABA受体,PYL家族蛋白在ABA信号转导中发挥核心作用。小麦TaPYL8是PYL家族的成员。为了明确TaPYL8是否参与小麦干旱胁迫响应,本研究分析了TaPYL8的表达模式,创建... 详细信息

脱落酸(ABA)信号通路在植物对干旱胁迫的响应中扮演着至关重要的角色;作为ABA受体,PYL家族蛋白在ABA信号转导中发挥核心作用。小麦TaPYL8是PYL家族的成员。为了明确TaPYL8是否参与小麦干旱胁迫响应,本研究分析了TaPYL8的表达模式,创建过表达TaPYL8拟南芥,并探讨了干旱对拟南芥生理生化及胁迫相关基因表达的影响。结果表明,TaPYL8表达量在干旱胁迫、外源ABA及PEG6000处理后上调。干旱胁迫下,过表达TaPYL8增强了拟南芥的存活率,降低了叶片失水率和MDA含量,提高了SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性及AtSOD、AtP5CS1、AtABF3等胁迫相关基因的表达量。推测TaPYL8通过促进胁迫相关基因表达增强植物抗旱能力。

关键词：小麦 TaPYL8 干旱胁迫 ABA

灌浆期干旱胁迫对小麦西农106部分生理指标、产量及品质的影响

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西北农业学报 2024年第8期33卷 1415-1423页

作者：张礼宁于子雯郭金良南瑞姚雅鑫李嵩孙风丽张超奚亚军西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100

为了解小麦品种‘西农106’灌浆期的抗旱性,以小麦品种‘周麦18’为对照,通过盆栽称重控水模拟干旱环境,比较分析正常供水、中度干旱胁迫和重度干旱胁迫处理下小麦的旗叶面积、SPAD值、荧光、抗氧化酶活性等抗旱生理指标及产量和品质的... 详细信息

为了解小麦品种‘西农106’灌浆期的抗旱性,以小麦品种‘周麦18’为对照,通过盆栽称重控水模拟干旱环境,比较分析正常供水、中度干旱胁迫和重度干旱胁迫处理下小麦的旗叶面积、SPAD值、荧光、抗氧化酶活性等抗旱生理指标及产量和品质的差异。结果表明,与正常供水处理相比,在重度干旱处理下两个品种的旗叶面积、SPAD值、荧光参数(F_(v)/F_(m)、Φ_(PSⅡ)和qP)均显著降低,其中‘西农106’的Φ_(PSⅡ)和qP降低幅度更小;在重度干旱处理下,两个品种旗叶MDA含量、抗氧化酶活性、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量均显著升高。重度干旱胁迫后,‘周麦18’和‘西农106’的千粒质量和产量均显著下降,其中千粒质量降幅分别为41.96%和35.33%,产量降幅分别为40.43%和42.53%。重度干旱胁迫显著降低小麦籽粒淀粉含量和吸水率,显著提高籽粒蛋白含量、湿面筋含量、体积质量、稳定时间和沉降值。中度干旱胁迫对两个品种生理、产量和品质的影响较小,以上指标变化基本上表现不显著。综合来看,在荧光特性和产量性状方面‘西农106’品种表现出较好的抗旱性。

关键词：小麦西农106 干旱胁迫灌浆期生理指标产量品质

不同抗旱性小麦品种内生细菌群落结构及功能预测

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麦类作物学报 2024年第3期44卷 399-406页

作者：张昊张荣涛吴魏位孙旭明岳红西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100

为探究不同抗旱性小麦品种内生细菌的群落结构及多样性,采用高通量测序技术对抗旱小麦品种运旱618和干旱敏感品种中国春在杨凌和宿迁两个地区的根内生细菌进行测序及生物信息学分析,分析基因型和环境对内生菌群落结构与功能的影响。从Si... 详细信息

为探究不同抗旱性小麦品种内生细菌的群落结构及多样性,采用高通量测序技术对抗旱小麦品种运旱618和干旱敏感品种中国春在杨凌和宿迁两个地区的根内生细菌进行测序及生物信息学分析,分析基因型和环境对内生菌群落结构与功能的影响。从Simpson和Shannon指数看,运旱618根内生菌在杨凌和宿迁均具有较高的群落多样性,能够特异招募微单孢子菌属(Micromonosporaceae)。两个小麦品种间的优势菌有所差异,运旱618的内生优势菌为黄杆菌属(Flavobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、泛菌属(Pantoea)和芽孢杆菌属(Bacillus);中国春的优势菌为马赛菌属(Massilia)、原小单胞菌属(Promicromonospora)、草酸杆菌属(Oxalobacteraceae)和类诺卡氏菌属(Nocardioides)等。功能预测表明,运旱618内生细菌的功能主要为调控碳代谢、脂肪酸代谢、氨基酸代谢通路,中国春内生细菌的功能主要为调控细菌趋药性、生物膜形成、叶酸生物合成通路。

关键词：小麦抗旱性内生细菌群落结构功能预测

减氮下不同肥料配施对麦玉复种体系作物氮素积累分配及产量的影响

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西北农业学报 2024年第5期33卷 820-833页

作者：普布仓决王金平姚丽茹朱员正贺峥峥韩娟西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100

为探索陕西关中地区冬小麦-夏玉米复种体系氮肥减量增效潜力,构建适宜的作物养分管理体系,于2018-2019年采用田间试验研究了减氮并配施不同肥料对麦玉复种体系作物生长状况、植株氮素积累分配、作物产量以氮素利用效率的影响。试验设置... 详细信息

为探索陕西关中地区冬小麦-夏玉米复种体系氮肥减量增效潜力,构建适宜的作物养分管理体系,于2018-2019年采用田间试验研究了减氮并配施不同肥料对麦玉复种体系作物生长状况、植株氮素积累分配、作物产量以氮素利用效率的影响。试验设置5个处理:常规施氮(225 kg·hm^(-2),N 100);减氮20%(180 kg·hm^(-2),N 80);减氮配施生物炭(180 kg·hm^(-2),生物炭22500 kg·hm^(-2),N 80+BC);减氮配施缓释肥(180 kg·hm^(-2),尿素∶缓释肥=1∶1,N 80+S);减氮配施微生物菌肥(180 kg·hm^(-2),微生物菌肥3600 kg·hm^(-2),N 80+BF)。结果表明:减氮及其配施不同肥料对夏玉米大喇叭口期后株高、干物质和氮素积累没有显著影响;而N 80+BF促进了夏玉米氮素向籽粒中的分配;N 80+BC提高了夏玉米产量和收获指数,且较N 80处理分别显著提高8.3%和20.1%;减氮下三种配施处理均能提高夏玉米氮农学利用率和氮肥偏生产力,且以N 80+BC处理表现最佳,较N 100分别显著提高43.3%和29.0%,较N 80分别显著提高45.8%和8.3%;N 80+BC和N 80+BF还能显著提高夏玉米氮肥表观表观回收率,二者较N 100显著增加18.1%和10.7%,较N 80处理显著增加26.9%和19.0%。与N 80相比,N 80+BF有效提高了冬小麦扬花期和成熟期分蘖数、茎蘖成穗率以及成熟期干物质和氮素积累量,并能显著提高冬小麦穗数和产量,增幅分别为13.7%和16.2%。减氮下3种配施处理均能提高冬小麦氮农学利用率、氮肥偏生产力和氮素利用率,其中氮农学利用率和氮肥偏生产力在N 80+BF处理表现最佳,较N 100分别显著提高了31.2%和28.4%,较N 80分别显著提高了33.7%和16.2%,氮素利用率在N 80+S处理表现最佳。综上所述,减氮及其配施处理中,180 kg·hm^(-2)配施生物炭(22500 kg·hm^(-2))和180 kg·hm^(-2)配施微生物菌肥(3600 kg·hm^(-2))更有利于作物生长,促进氮素积累与分配,提高作物产量和氮素利用效率,实现关中地区麦玉复种体系氮肥管理的“减量增效”。

关键词：夏玉米-冬小麦氮肥减量肥料配施产量氮素利用率

TmLPCAT转基因高芥酸油菜组培体系的优化

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西北农业学报 2024年第9期33卷 1775-1781页

作者：李娅楠邢明关文启黄曼婷赵翠珠西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100

转旱金莲TmLPCAT基因油菜的三酰甘油的sn-2位上装配了大量的芥酰基,大大提高了甘蓝型油菜LC的含油量。旨在优化TmLPCAT转基因高芥酸油菜的组培体系,为高芥酸油菜的进一步分子改良奠定基础。以TmLPCAT转基因高芥酸纯系油菜种子为材料,研... 详细信息

转旱金莲TmLPCAT基因油菜的三酰甘油的sn-2位上装配了大量的芥酰基,大大提高了甘蓝型油菜LC的含油量。旨在优化TmLPCAT转基因高芥酸油菜的组培体系,为高芥酸油菜的进一步分子改良奠定基础。以TmLPCAT转基因高芥酸纯系油菜种子为材料,研究0.1%HgCl 2溶液、15%次氯酸钠、15%次氯酸钠(含0.1%Triton x-100)3种消毒剂不同消毒时间(5 min、10 min、15 min)的消毒效果,并研究侵染液不同OD值(0.2~0.4、0.4~0.6、0.6~0.8、0.8~1.0、1.0~1.2)对下胚轴再生的影响,研究不同蔗糖含量(0 g/L、10 g/L、20 g/L、60 g/L)M4生根培养基对再生苗生根的影响。结果表明,最适合TmLPCAT转基因高芥酸油菜种子的消毒方式是75%乙醇消毒45 s,再用15%次氯酸钠消毒15 min,种子萌发率达到90%;最适宜侵染下胚轴的侵染液OD值为0.4~0.6,转到M3,6周后发芽率达到48.33%,褐化程度较低;TmLPCAT转基因高芥酸油菜种子再生苗生根的最适蔗糖含量为20 g/L,生根率达到96.65%,并且根的数目较多。表明在原有的油菜下胚轴转化方法基础上,优化了TmLPCAT转基因高芥酸油菜组织培养体系,提高了下胚轴的出芽率、生根率等。

关键词：高芥酸组织培养生根培养消毒方式

大田和旱棚环境下小麦旗叶气孔性状变异及其与光合参数的关系

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麦类作物学报 2024年第3期44卷 360-369页

作者：刘德政卢山高珅奥王脉乔朋放董清峰任昊陈亮胡银岗西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100

为了明确小麦旗叶与气孔性状的变异及其对干旱胁迫的响应,在大田和旱棚环境下种植204个小麦品种,测定其旗叶和气孔性状,并对10份气孔性状极端的材料的光合参数进行测定分析。结果表明,小麦品种间旗叶和气孔性状存在显著差异,在旱棚环境... 详细信息

为了明确小麦旗叶与气孔性状的变异及其对干旱胁迫的响应,在大田和旱棚环境下种植204个小麦品种,测定其旗叶和气孔性状,并对10份气孔性状极端的材料的光合参数进行测定分析。结果表明,小麦品种间旗叶和气孔性状存在显著差异,在旱棚环境下旗叶长度、旗叶面积、气孔长度和气孔面积较大田分别降低了6.6%、7.0%、1.4%和3.0%,气孔密度增加了12.0%。旗叶长度与气孔长度、旗叶宽度与气孔宽度和旗叶面积与气孔面积的相关系数在大田环境下分别为0.18、0.15和0.18,在旱棚环境下分别为0.31、0.18和0.25。极端材料中,与气孔密度大的材料相比,气孔密度小的材料的净光合速率在大田环境下增大了9.67%,蒸腾速率增加27.57%,瞬时水分利用效率减少26.04%。在大田环境下气孔长度与蒸腾速率和气孔导度均呈正相关(相关系数均为0.37),气孔面积与蒸腾速率呈正相关(相关系数为0.39),气孔密度与蒸腾速率和净光合速率均呈负相关(相关系数均为-0.38);在旱棚环境下气孔长度与蒸腾速率和净光合速率均呈正相关(相关系数分别为0.36和0.42)。这说明,环境条件对小麦旗叶性状之间的相关性影响较大,较大的旗叶面积和较低的气孔密度会促进小麦光合作用,有利于提高小麦的产量及抗旱性。

关键词：小麦旗叶气孔干旱胁迫光合参数

化学杀雄剂CH1诱导的小麦雄性不育花药转录组学及相关基因表达的分析

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麦类作物学报 2024年第3期44卷 289-298页

作者：吴倩郭皓昱席甜甜李煜杨建光马守才王军卫西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100

为了揭示化学杀雄剂CH1诱导雄性不育的作用机理,以小麦品种普冰151为试验材料,利用测序技术对化杀不育系(FHS)和正常可育系(FZC,对照)的花药RNA进行转录组学分析,筛选差异表达基因,并进行GO、KEGG富集分析及实时荧光定量PCR分析。结果表... 详细信息

为了揭示化学杀雄剂CH1诱导雄性不育的作用机理,以小麦品种普冰151为试验材料,利用测序技术对化杀不育系(FHS)和正常可育系(FZC,对照)的花药RNA进行转录组学分析,筛选差异表达基因,并进行GO、KEGG富集分析及实时荧光定量PCR分析。结果表明,FHS和FZC之间筛选出差异表达基因共3 895个,其中上调表达基因1 334个,下调表达基因2 561个,主要富集在碳水化合物代谢、多糖代谢、外部结构组织、细胞壁组织等;经KEGG分析,差异基因主要集中在戊糖和葡萄糖醛酸转化、淀粉和蔗糖代谢利用等通路中。利用实时定量PCR技术对转录组数据中所筛选出的5个表达差异较大的基因进行验证,在花药发育的单核期,处理与对照相比,这5个基因表现出不同的上下调趋势;而在二核期和三核期,这5个基因都表现出明显的下调趋势,推测这5个基因的下调表达有可能与化杀不育系花粉的败育有关。

关键词：化学杀雄剂转录组分析 GO富集 KEGG富集荧光定量PCR