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玉米ZmPAP26b基因的克隆及其在干旱胁迫下表达模式分析

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华北农学报 2024年第4期39卷 10-19页

作者：郭昭阳殷宇航刘钰解一桐裴玉贺宋希云赵美爱青岛农业大学生命科学学院山东青岛266109 青岛市主要农作物种质创新与应用重点实验室青岛农业大学农学院山东青岛266109 东营青农大盐碱地高效农业技术产业研究院山东东营257000

干旱胁迫对玉米生长发育造成严重影响,从而导致玉米产量降低。紫色酸性磷酸酶是一种参与植物多种生理生化功能的磷脂酶蛋白,为进一步深入研究紫色酸性磷酸酶家族基因在玉米抗逆过程中的作用,探究了ZmPAP26b基因在干旱胁迫下响应模式,利... 详细信息

干旱胁迫对玉米生长发育造成严重影响,从而导致玉米产量降低。紫色酸性磷酸酶是一种参与植物多种生理生化功能的磷脂酶蛋白,为进一步深入研究紫色酸性磷酸酶家族基因在玉米抗逆过程中的作用,探究了ZmPAP26b基因在干旱胁迫下响应模式,利用实时荧光定量分析模拟干旱条件下不同玉米自交系中的基因相对表达量;从玉米中克隆ZmPAP26b(GenBank:NC_050104.1),并对玉米、拟南芥、水稻、小麦、高粱和二穗短柄草中的PAP基因进行鉴定和生物信息学分析;同时构建原核过表达菌株进行功能验证。结果表明,干旱胁迫下该基因在耐旱材料中表达量下降,干旱敏感材料中表达量上升。该基因CDS全长1431 bp,编码476个氨基酸。在6个物种中共发现228个PAP基因,系统发育分析发现,共分成4个亚家族。玉米中的19个PAP基因分布在9条染色体上并且具有相似的保守结构域,启动子顺式作用元件分析显示含有响应干旱和激素等元件。原核表达试验发现,含有重组质粒pET28a-ZmPAP26b的菌株在10%PEG-6000和15%PEG-6000模拟干旱胁迫下的生长与空载菌株都受到了抑制。综上所述,推测ZmPAP26b在干旱胁迫下呈负调控模式。

关键词：玉米 ZmPAP 干旱胁迫原核表达生物信息学

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花生籽仁花青素含量近红外模型的构建及应用

中国粮油学报 2024年第9期 191-197页

作者：李鑫刘潇洋于复欣任建军周材周贤涛邓立苗唐艳艳王晶珊乔利仙青岛农业大学农学院山东省教育厅作物种质创新与应用特色实验室香港中文大学(深圳)数据科学学院青岛农业大学理学与信息科学学院

花生（Arachis hypogaea L.）籽仁营养丰富，深色种皮富含花青素。选育富含高花青素含量的花生品种需要建立花青素含量的快速检测方法。本研究选用粉色种皮花生品种“宇花91号”（花青素含量182.33 mg/g）与深红色种皮品种“冀花甜1号... 详细信息

花生（Arachis hypogaea L.）籽仁营养丰富，深色种皮富含花青素。选育富含高花青素含量的花生品种需要建立花青素含量的快速检测方法。本研究选用粉色种皮花生品种“宇花91号”（花青素含量182.33 mg/g）与深红色种皮品种“冀花甜1号”（花青素含量270.69 mg/g）杂交构建的F2群体为建模材料，使用AntarisⅡ型傅里叶变换近红外光谱分析仪对194份样品籽仁进行光谱采集，并测定其种皮花青素含量。利用偏最小二乘法（PLS）构建非损伤性的花青素含量近红外检测模型。该模型的内部验证均方差（RMSECV）为10.3,相关系数R2=0.990 3。选用未参与建模的24份花生材料对该模型进行外部验证，模型预测值和化学测定值的决定系数R2=0.978 1。利用该模型对“宇花91号”与“冀花甜1号”杂交后代群体进行筛选，获得高油酸及高花青素含量种质14份，高糖及高花青素含量种质16份。

关键词：花生籽仁花青素含量近红外模型偏最小二乘法

增密种植条件下基于主动冠层传感器GreenSeeker的春玉米氮营养无损诊断研究

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东北农业大学学报 2024年第6期55卷 25-38页

作者：迟海航朱凤博梁源吴雪冰刘俊辉段佳慧邵慧东北农业大学资源与环境学院寒地作物种质创新与生理生态教育部重点实验室哈尔滨150030

针对当前东北地区玉米种植密度偏低、氮肥管理粗放及应用传统氮肥诊断方法存在的限制与不足等问题,以协同玉米增产与氮肥高效为目标,在黑龙江省哈尔滨市开展田间试验,设置2个种植密度、2个玉米品种和6个氮水平小区试验,应用新式主动冠... 详细信息

针对当前东北地区玉米种植密度偏低、氮肥管理粗放及应用传统氮肥诊断方法存在的限制与不足等问题,以协同玉米增产与氮肥高效为目标,在黑龙江省哈尔滨市开展田间试验,设置2个种植密度、2个玉米品种和6个氮水平小区试验,应用新式主动冠层传感器GreenSeeker,于玉米V5~V10期动态取样监测,建立回归模型,分析增密种植条件下不同玉米品种氮营养诊断指标变化,探究种植密度与品种对主动冠层传感器实时氮营养指标估测模型的影响。结果表明,适量施氮有利于改善植株氮营养状况、促进玉米增产;氮、密互作共同影响籽粒产量,种植密度由D6增至D8,籽粒产量与施氮量线性平台拐点由196.0、200.4 kg N·hm^(-2)分别增加至208.8、209.4 kg N·hm^(-2);氮浓度稀释曲线Y=34.0X-0.37在黑龙江地区适用,氮营养指数(Nitrogen nutrition index,NNI)诊断阈值主要受种植密度影响;GreenSeeker植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)与地上部生物量、植株吸氮量、叶面积指数相关性较好,决定系数达0.75~0.89;NNI与NDVI相关模型决定系数较低,仅为0.49~0.58;NDVI对植株氮浓度诊断结果不佳。NDVI可用来准确诊断玉米氮营养状况,但需综合考虑氮肥用量、密度与品种耐密性对诊断模型准确性的影响。研究将GreenSeeker传感器最新诊断技术引入玉米增密群体氮营养诊断,评估氮浓度稀释曲线适用性,相关结果可为玉米增密群体的氮精准管理提供理论依据,未来具备区域大面积应用潜力。

关键词：种植密度品种 GreenSeeker 氮素无损诊断玉米

优化管理对小麦-玉米轮作系统植株干物质积累、转运与产量的影响

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山东农业科学 2024年第5期56卷 59-68,F0002页

作者：曹议丹钱麟君霍俊豪邹晓霞青岛农业大学农学院/山东省旱作农业技术重点实验室山东青岛266109

针对小麦-玉米轮作种植系统中因秸秆处理不当、肥料施用不合理造成的农田土壤退化、作物减产等问题,本研究设置6种水肥结合秸秆优化管理模式,探究其对小麦、玉米干物质积累、转运和产量的影响,以期为改善小麦-玉米轮作系统田间管理提供... 详细信息

针对小麦-玉米轮作种植系统中因秸秆处理不当、肥料施用不合理造成的农田土壤退化、作物减产等问题,本研究设置6种水肥结合秸秆优化管理模式,探究其对小麦、玉米干物质积累、转运和产量的影响,以期为改善小麦-玉米轮作系统田间管理提供科学依据。试验以农民常规管理模式(漫灌+常规施肥+秸秆还田)为对照(CK),设两种水肥优化方案———滴灌+增效复混肥+稳定尿素(水肥优化Ⅰ,SS)、水肥一体+增效复混肥(水肥优化Ⅱ,SF),每种水肥优化方案下设3种秸秆处理方式———秸秆还田、秸秆还田+腐解剂(D)、秸秆不还田+秸秆炭(C),共组合为6个处理,分别标记为SS、SSD、SSC、SF、SFD和SFC。研究发现,SSC处理可有效提升玉米干物质积累和转运,花前干物质转运量、转运效率和花前干物质对籽粒的贡献率较CK分别显著提高56.6%、7.14个百分点和10.93个百分点;SS处理下小麦干物质积累量最高,其花后干物质积累量较其他处理显著增加23.2%(SSD)~115.1%(SF);SFD处理可有效促进干物质转运,其花前干物质转运效率、对籽粒的贡献率分别较CK显著提高3.04个百分点和7.08个百分点。SSC、SFD处理的玉米、小麦产量均显著高于其他处理,分别较CK显著提升21.8%、16.2%(SSC)和14.2%、23.6%(SFD)。综上,各优化措施处理中,SSC和SFD模式均能有效提升植株干物质积累并协调其向籽粒转运,提高成熟期籽粒干物质分配比例,提升小麦-玉米轮作系统下作物产量,可在生产中推广应用。

关键词：水肥优化秸秆还田小麦-玉米轮作系统干物质积累干物质转运作物产量

农杆菌介导的体外萌发花粉玉米转基因方法研究

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玉米科学 2024年第3期32卷 42-52页

作者：韩雅利焦宏业王磊史明山范子洋刘康南京农业大学/作物遗传与种质创新利用全国重点实验室南京210095 邯郸市农业科学院玉米研究室河北邯郸056001

目前,玉米转基因方法主要采用农杆菌介导法和基因枪法,但是这两种方法都需要经过组织培养,实验条件要求较高、耗时长,且受转基因受体的基因型限制。选取杂交种苏玉19为材料,在优化玉米花粉离体萌发培养基的基础上,探索通过农杆菌侵染萌... 详细信息

目前,玉米转基因方法主要采用农杆菌介导法和基因枪法,但是这两种方法都需要经过组织培养,实验条件要求较高、耗时长,且受转基因受体的基因型限制。选取杂交种苏玉19为材料,在优化玉米花粉离体萌发培养基的基础上,探索通过农杆菌侵染萌发花粉将外源基因导入玉米花粉,再将农杆菌侵染后的花粉给雌穗授粉从而获得转基因玉米。通过对培养基配方、培养温度、萌发时间、农杆菌浸染时间等技术因子的优化,建立农杆菌介导的外源基因导入离体萌发花粉的玉米转基因新方法,转化率最高可达7.27%。Southern杂交试验结果表明,外源基因整合到了玉米基因组中,该方法为外源基因导入,具有操作简单、成本低、快速培育高产新品种等优点,为玉米转基因提供技术支撑。

关键词：玉米转基因农杆菌介导花粉离体培养

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64份醋栗番茄核心种质萌发期耐盐碱评价

植物生理学报 2024年第7期60卷 1145-1156页

作者：孙明明郭冉博李鑫刘磊朱璨黄泽军王孝宣国艳梅杜永臣朱文莹李君明青岛农业大学园艺学院山东青岛266109 中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜生物育种全国重点实验室北京100081

土壤盐碱化严重影响作物生产。野生种在适应外界环境的过程中,演化出较好的应对非生物胁迫的能力。鉴于当前在耐盐碱资源挖掘方面存在的不足,本研究对收集的野生醋栗番茄核心种质在Na_(2)CO_(3)胁迫条件下的萌发特性进行了评价。结果表... 详细信息

土壤盐碱化严重影响作物生产。野生种在适应外界环境的过程中,演化出较好的应对非生物胁迫的能力。鉴于当前在耐盐碱资源挖掘方面存在的不足,本研究对收集的野生醋栗番茄核心种质在Na_(2)CO_(3)胁迫条件下的萌发特性进行了评价。结果表明:Na_(2)CO_(3)溶液对番茄种子的萌发具有明显的抑制作用,但不同资源对Na_(2)CO_(3)胁迫的耐受性存在显著差异。在60 mmol·L^(-1)的高Na_(2)CO_(3)浓度条件下,综合相对发芽势、相对发芽率与相对发芽指数,共鉴定出P8、P9、P12、P13、P25、P30、P40、P50、P51、P53、P56、P61、P62和P63等14份耐盐碱材料与22份盐碱敏感材料,耐盐碱材料相对发芽率与相对发芽势可达85%以上,其中P51与P61相对发芽率与相对发芽势达到100%,具有极强的耐盐碱能力。通过全基因组数据及已报道的来自醋栗番茄的耐盐碱SlScaBP8基因变异分析,推测这些资源的耐盐碱性状由不同基因控制,一些资源包含耐盐碱新位点,且耐盐和耐碱可能存在不同的调控机制。研究结果为利用野生资源进行耐盐碱遗传改良和机制解析提供了新依据。

关键词： Na_(2)CO_(3) 醋栗番茄耐盐碱萌发期评价

双蛋白天然共生颗粒Pickering纳米乳液的稳定性分析

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食品工业科技 2024年第21期45卷 74-84页

作者：邵家起邓乾春李康昱肖军霞向霞郑畅彭登峰青岛农业大学食品科学与工程学院山东青岛266109 中国农业科学院油料作物研究所农业农村部油料加工重点实验室油料脂质化学与营养湖北省重点实验室湖北武汉430062

利用双蛋白天然共生颗粒制备Pickering纳米乳液并对其物化稳定性进行分析,以此拓宽其在食品领域中的应用潜力。本研究采用碱提取-等电点沉淀法(Alkali extraction-isoelectric point precipitation,AE)和盐提取-透析法(Salt extraction-... 详细信息

利用双蛋白天然共生颗粒制备Pickering纳米乳液并对其物化稳定性进行分析,以此拓宽其在食品领域中的应用潜力。本研究采用碱提取-等电点沉淀法(Alkali extraction-isoelectric point precipitation,AE)和盐提取-透析法(Salt extraction-dialysis,SE)从大豆-亚麻籽混合粕中富集大豆蛋白(Soy protein)和亚麻籽蛋白(Flaxseed protein),制备双蛋白天然共生颗粒(Natural particles,SFNPs)。首先,利用外观观察、原子力显微镜(Atomic force microscopy,AFM)、圆二色谱和拉曼光谱对两种双蛋白共生颗粒进行表征;其次,将其作为颗粒稳定剂制备Pickering纳米乳液,并对其物理和化学稳定性进行表征。结果表明AE-SFNPs的尺度更为均一,且具有良好的分散性。与SE-SFNPs相比,AE-SFNPs的二级结构中β-折叠占比更高,达51.25%,具有更加致密有序和良好柔性的结构特性。2种双蛋白天然共生颗粒均可制备出Pickering纳米乳液。在28 d的贮藏期间,AE-SFNPs稳定乳液的粒径仅增加了约14 nm,电位基本稳定在-34 mV左右,而SE-SFNPs稳定乳液的粒径增加了约12倍,电位降低了1.32倍。贮藏至第28 d时,AE-SFNPs的稳定性指数(Turbiscan stability index,TSI,5.83),远小于SESFNPs的TSI值(55.13)。尤其是,AE-SFNPs制备的Pickering纳米乳液表现出了比酪蛋白酸钠(食品领域加工常用乳化剂)制备的纳米乳液更佳的物理稳定性和化学稳定性。因此,AE-SFNPs可作为一种天然高效植物蛋白基颗粒稳定剂制备Pickering纳米乳液,为丰富纳米乳液的工业化应用提供了新的解决策略。

关键词：植物基双蛋白共生提取天然颗粒界面重构 Pickering纳米乳液

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油棕线粒体比较基因组学和系统发育关系分析

基因组学与应用生物学 2024年第8期43卷 1340-1352页

作者：苏相年杨选文侯婷曾宪海蒋国凤广西大学林学院广西森林生态与保育重点实验室南宁530004 热带作物生物育种全国重点实验室中国热带农业科学院椰子研究所文昌571339 中国农业科学院郑州果树研究所园艺作物种质创新与利用国家重点实验室郑州450009 青岛农业大学园艺学院青岛266109

油棕(Elaeis guineensis)是棕榈科(Arecaceae)油棕属(Elaeis)重要的产油物种,具有较高的经济价值,在全球热带和亚热带地区被广泛栽培利用。为探究油棕线粒体基因组特征及线粒体基因组系统发育关系,本研究利用三代测序数据组装了油棕线... 详细信息

油棕(Elaeis guineensis)是棕榈科(Arecaceae)油棕属(Elaeis)重要的产油物种,具有较高的经济价值,在全球热带和亚热带地区被广泛栽培利用。为探究油棕线粒体基因组特征及线粒体基因组系统发育关系,本研究利用三代测序数据组装了油棕线粒体基因组,大小为676774 bp。在油棕线粒体基因组中共鉴定到99个基因,包括45个不同功能类型的蛋白编码基因(protein coding genes,PCGs)、47个tRNA编码基因和7个rRNA编码基因,还鉴定到80个简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)和952个大于或等于300 bp的散在重复序列。通过对裸子植物、被子植物、苔藓植物和藻类植物的线粒体进行比较,发现裸子植物的线粒体基因组的G+C含量最高,其次是被子植物的,苔藓植物线粒体基因组最小,藻类植物线粒体基因组的G+C含量最低;其中棕榈科植物油棕、椰子(Cocos nucifera)和海枣(Phoenix dactylifera)的线粒体基因组大小相近,G+C含量均为45%左右,且精氨酸(Arg)是棕榈科植物的线粒体使用频率最高的重叠密码子。系统发育关系和共线性分析表明,油棕和椰子相较油棕和海枣具有更近的亲缘关系。棕榈科3种植物的线粒体基因组展现了较低的结构变异率,但呈现出较高的序列多样性。本研究基于三代数据组装了油棕线粒体基因组,为棕榈科物种种质资源保护、线粒体比较基因组学、遗传多样性、系统发育及密码子偏好性提供了良好的数据支撑。

关键词：油棕线粒体基因组结构特征基因组比较系统发育

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小黑麦种质萌发期苗期耐盐资源评价与筛选

草业学报 2024年第5期33卷 58-68页

作者：王萌鲁雪莉王菊英张梦超宋奕汝孟晨张莉徐宗昌青岛农业大学农学院山东青岛266109 中国农业科学院烟草研究所海洋农业研究中心山东青岛266100 青岛市滨海盐碱地资源挖掘与生物育种重点实验室山东青岛266100 国家盐碱地综合利用技术创新中心山东东营257345 山西农业大学农学院山西晋中034100

盐渍化土壤是重要的后备土地资源,筛选耐盐作物品种资源是盐渍化土地农业应用的重要基础。本研究对来自美国和国内6个省份的14份小黑麦种质资源进行萌发期0.9%和苗期1.2%浓度的NaCl胁迫处理,通过测定发芽率、发芽势和发芽指数以及苗期... 详细信息

盐渍化土壤是重要的后备土地资源,筛选耐盐作物品种资源是盐渍化土地农业应用的重要基础。本研究对来自美国和国内6个省份的14份小黑麦种质资源进行萌发期0.9%和苗期1.2%浓度的NaCl胁迫处理,通过测定发芽率、发芽势和发芽指数以及苗期株高、根长、地上干/鲜重、根干/鲜重、脯氨酸、丙二醛以及超氧化物歧化酶等农艺和生理生化指标,对小黑麦种质资源进行萌发期和苗期耐盐评价与筛选。结果表明:盐胁迫下小黑麦萌发期和苗期指标多态性丰富,变异系数为6.53%~99.65%,其中生理指标受盐胁迫的影响较农艺指标大。采用隶属函数法结合主成分分析法等多元统计方法对参试小黑麦种质资源萌发期和苗期耐盐能力进行综合评价,萌发期隶属函数值排名和苗期D值排名的相关性分析结果表明小黑麦萌发期与苗期耐盐性呈极显著正相关;鉴定出萌发期耐盐材料8份,苗期高耐盐材料1份,耐盐材料8份;萌发期和苗期较耐盐的前两个材料均为甘农4号和冀饲2号,可作为盐碱地后续利用和耐盐育种的优异资源。

关键词：小黑麦盐胁迫萌发期苗期耐盐性种质资源

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