科研产出
大豆生育期基因E1和E2的启动子克隆及其表达模式分析
《中国农业科学 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】生育期是衡量大豆生态适应性的重要指标，也是关乎其产量形成的重要性状。研究大豆生育期主效基因E1和E2启动子及其表达模式，为生育期基因功能研究及其分子调控网络的解析提供依据，为大豆品种适应性改良及产量提高奠定基础。【方法】通过启动子顺式元件分析网站PlantCARE分析生育期基因E1和E2的启动子序列，检测其中包含的重要调控元件。克隆E1和E2的启动子，构建GUS表达载体，并进行拟南芥遗传转化，检测转基因植株不同组织器官的GUS活性。在弱光和强光条件下，比较长日照和短日照下E1和E2表达量的差异。在不同生育期组大豆品种中检测E1和E2表达量，分析其表达量与大豆品种生育期的相关性。【结果】E1和E2的启动子序列均包含AE-box、Box4和G-box等多个光反应元件，另外，E1启动子区还包含生长素、脱落酸等响应元件，E2启动子区包含低温、干旱等响应元件及分生组织表达相关元件。转基因拟南芥GUS活性检测发现，E1启动子在植株整个生长期各器官均有较强转录活性，E2启动子在幼苗下胚轴、叶片和根的维管组织中具有较强转录活性。在弱光和强光条件下，E1表达量均表现为长日照高于短日照。在弱光条件下，E2表达量表现为短日照高于长日照；在强光条件下，E2表达量表现为长日照高于短日照。随不同大豆品种生育期的延长，E1表达量呈现逐渐升高趋势，E2表达量无规律性变化。【结论】E1的启动子是一个广泛表达的启动子，该基因的表达量显著受光周期调控，与大豆品种生育期有明显相关性；E2的启动子在各器官维管组织有较强表达，在强光和弱光条件下，该基因受光周期调控模式存在差异，其表达量与大豆生育期无明显相关性。
关键词： 大豆 生育期 基因E1 基因E2 启动子 表达模式
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植物热激转录因子研究进展与展望
《华北农学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：作为植物抵御多种逆境胁迫的重要调节因子，植物热激转录因子(Hsf)家族基因数目多，结构、特性和功能复杂多样。植物Hsf不仅通过直接转录调控热激蛋白和相关基因的表达，参与对多种逆境胁迫的响应和适应过程，还介导植物诸多生命活动过程。自20世纪80年代酵母Hsf被首先克隆以来，多个物种的Hsf家族被识别和研究，模式植物番茄和拟南芥Hsf研究比较早且相对深入，研究主要集中在HsfA族，B族研究较少，C族报道更少。随着全球气候变化，极端高温事件频发，已严重威胁小麦、玉米等粮食作物的产量和品质，深入研究作物耐热性机制从而挖掘功能基因、通过生物技术方法改良作物的耐热性，是抵抗高温逆境的关键。大田作物中Hsf家族数目大小不等，基因组复杂，研究起步晚。为此，植物生理与分子生物学研究室从2009年开始对作物Hsf家族基因进行研究，依据最新的基因组信息，确定了家族基因数目及核酸和蛋白质结构特性、明确了家族基因的时空表达特性及其对多种非生物逆境的响应规律。克隆获得多个基因并借助遗传转化和基因编辑技术创制转基因材料和突变体，对其耐热性以及抗逆性调控功能多层面进行了鉴定，并对下游调控机制进行了深入解析。研究不仅丰富了大田作物耐热性调控理论基础，也为作物耐热性研究和生物育种提供优异新种质。目前，关于Hsf的研究主要集中在功能鉴定和对下游基因的转录调控方面，其上游哪些组分通过何种方式介导Hsf参与耐热性调控方面的研究还缺乏证据，机制尚不清楚。基于本研究室多年来对小麦、玉米Hsf家族的研究结果，结合他人的相关研究报道，详述了近年来植物Hsf在抗逆性响应和适应过程中调控功能、机制及其主要研究进展，以期为深入阐明Hsf家族的作用及其调控网络提供理论依据，为耐热生物育种挖掘强效的基因资源和备选位点。
关键词： 植物热激转录因子 非生物胁迫 功能与机制 调控网络
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绿豆种质资源萌发期耐盐性鉴定与评价
《作物杂志 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：萌发期耐盐性是制约绿豆种质在盐碱地上应用的关键因素。以NaCl溶液模拟胁迫环境，对68个绿豆种质资源进行了耐盐性综合评价及筛选。结果表明，发芽势、发芽率、胚芽长等10项指标处理组与对照组间存在极显著差异（P<0.001），且10项指标的耐盐系数间均存在着不同程度的相关性（R2介于-0.120～0.947）。利用主成分分析将10项单项指标转化为3个综合指标，通过耐盐性综合评价和聚类分析把参试材料按耐盐性强弱分为3个类群，其中25份材料为高耐盐类型，20份材料为耐盐中间类型，23份材料为盐敏感类型。采用逐步回归建立绿豆萌发期耐盐性评价模型，筛选出子叶下部鲜重、活力指数、发芽势、发芽率、发芽指数、胚根长和胚芽鲜重7个指标，可用于不同绿豆种质资源耐盐性快速评价与预测。
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光暗周期和光照强度对梨小食心虫成虫产卵昼夜节律的影响
《昆虫学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】本研究旨在探究光暗循环变化过程中的光周期、日落时间和光照强度等环境因素对梨小食心虫Grapholita molesta成虫产卵昼夜节律的调控作用，为研发基于光干扰成虫产卵行为的防控方法提供理论依据。【方法】在春、夏和秋季室外自然光照环境下观察梨小食心虫成虫产卵的昼夜节律，室内人工气候箱中比较分析不同光周期（15L∶9D, 14L∶10D和13L∶11D）、日落时间（19:00和16:00）及不同强度（1 000, 500, 100, 50, 10, 5, 1, 0.5和0.1 mW/m2）弱光间断（1 h）等光暗周期条件下成虫产卵节律的差异。【结果】室外自然光照环境下梨小食心虫成虫产卵表现明显的昼夜节律，春、夏和秋季（日落时间分别为18:30, 19:30和18:30）时，产卵高峰分别出现在18:00-19:00, 19:00-20:00和18:00-19:00,即均为日落前后0.5 h内，该时段光照强度变化剧烈，从10 000 mW/m2迅速降至0.01 mW/m2。同一日落时间不同光周期（15L∶9D, 14L∶10D和13L∶11D）下梨小食心虫成虫产卵的节律无明显差异，呈相似的“单峰型”曲线。日落时间为19:00和16:00时，梨小食心虫成虫的产卵节律具有明显差异，产卵高峰分别出现在19:00-20:00和16:00-17:00,即日落后1 h,占单日总产卵量的54%以上。日落前的弱光间断环境下梨小食心虫成虫的产卵节律发生了改变，相比于1 000, 500和100 mW/m2弱光间断下的前小后大的“双峰型”曲线，50, 10, 5, 1, 0.5和0.1 mW/m2弱光间断下成虫的产卵节律则为前大后小的“双峰型”曲线，产卵高峰出现均在16:00-17:00（即弱光间断期）,产卵百分数高达40%以上，其次为19:00-20:00。不同强度的弱光间断下梨小食心虫的单日单雌产卵量具有显著差异，0.5和0.1 mW/m2弱光间断下单日单雌产卵量最高（分别为33.05和31.00粒）。【结论】光暗周期和光照强度可以影响梨小食心虫成虫的产卵昼夜节律，其产卵活动主要发生在低于50 mW/m2弱光或黑暗期。
关键词： 梨小食心虫 产卵 昼夜节律 光暗周期 日落时间 光照强度
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玉米选系群体遗传增益对种植密度的选择响应
《玉米科学 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：以来自不同杂种优势类群的F2选系基础群体郑58×LH196(SS类群)和昌7-2×MBUB(NSS类群)为试验材料，在5个选系密度下，采用混合选择方法，分别获得选系群体C1～C4世代。2017年种植40个世代群体材料，评价选系群体产量遗传增益及主要农艺性状变化特征。结果表明，随着选系密度的增加，不同类群的玉米选系群体产量遗传增益均先增加后降低，郑58×LH196和昌7-2×MBUB分别在150 000株/hm2和120 000株/hm2选系密度下产量遗传增益最高。高密度循环育种过程中选系群体株型性状受选择影响较小，产量与生育期及穗部性状相关性较高。为进一步提高遗传增益，高密度循环育种应从C1或更早世代开始加大密度选择压力，在后代材料中应注重早开花和行粒数的选择以及穗长和百粒重等性状的协同改良。
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耐盐海棠新品种盐星嫁接不同苹果品种的亲和性研究
《果树学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】解决盐碱地苹果无法正常生产的实际问题，推广优质耐盐海棠砧木。【方法】以耐盐海棠新品种盐星组培苗为砧木，探究其与不同苹果品种的嫁接亲和性。选取富士、维纳斯黄金、冀苹1号和玉冠等18个常用苹果生产品种和优质新品种为接穗，根据嫁接成活率、嫁接口愈合程度、生长量和田间亲和力常数等指标，探究盐星海棠作为苹果生产砧木的适用性。【结果】调查统计后发现，18个品种接穗的嫁接成活率都在90%以上，嫁接口愈合情况良好；接穗和砧木生长量较均衡，略有小脚现象但并不严重；田间亲和力常数都接近于2，砧木和接穗生长比较协调；利用隶属函数值综合评价各个指标，富士、维纳斯黄金、冀苹1号、昌苹8号和冀苹5号与盐星的嫁接亲和性最优，冀苹2号和王林在生长量和植株状态上表现较差，冀苹2号在嫁接第3年死亡。【结论】综上，盐星海棠作为砧木与大多数苹果品种嫁接亲和性较好，仅有个别品种不适配。研究结果为盐星海棠在苹果砧木方面的应用提供了有力的科学依据，为进一步研究盐星海棠与苹果砧穗互作机制奠定了理论基础，同时也为盐碱地苹果产业发展提供了可行途径。
关键词： 盐星海棠 耐盐苹果砧木 嫁接成活率 嫁接亲和性 盐碱地苹果生产
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基于无人机多光谱信息与纹理特征融合的小麦叶面积指数估测
《农业机械学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：叶面积指数（Leaf area index, LAI）是作物生长监测和产量预测的重要指标之一，为探究基于无人机多光谱技术的小麦LAI估测模型潜力，本文以小麦育种材料为研究对象，基于无人机平台获取小麦拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期的多光谱图像，得到12种植被指数（Vegetation index, VI）及各波段的8种纹理特征（Texture features, TF）。然后，利用皮尔逊相关性分析方法筛选与LAI相关性较强的VI和TF,在优选2类特征基础上，利用递归特征消除法（Recursive feature elimination, RFE）筛选两者结合的综合特征（Comprehensive features, CF）。最后，基于3类特征，采用多元线性回归（Multiple linear regression, MLR）、支持向量回归（Support vector regression, SVR）、梯度提升回归（Gradient boosting regression, GBR）3种机器学习算法构建LAI估测模型，比较模型在各生育期的估测精度差异。结果表明：CF有效提高了小麦各生育期LAI估测精度；3种机器学习算法中，GBR更具稳定性，对3类特征均有较好的LAI拟合效果；以植被指数RVI、NDVI和纹理特征NIR＿COR、R＿MEA作为输入变量，结合GBR算法能够准确估测小麦LAI,所有时期训练集R2为0.91,RMSE为0.45,测试集R2为0.84,RMSE为0.67。本研究可为基于多光谱技术的小麦LAI估测提供应用参考。
关键词： 小麦 叶面积指数 无人机多光谱 植被指数 纹理特征 机器学习
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梨园中黑斑病菌可接种侵染并显症的植物种类分析
《果树学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】分析梨园中存在感染Alternaria alternata显症的寄主植物种类，验证显症寄主植物中的A. alternata是梨黑斑病发生的一个潜在侵染源头。【方法】选取梨园中常见的25种植物为试验对象，室内接种A. alternata孢悬液，筛选和验证显症的植物为A. alternata的寄主植物；分离显症寄主植物中A. alternata，并将分离自不同显症寄主植物的A. alternata回接至健康的梨叶片上进行致病性验证。【结果】苹果、海棠、樱桃、月季、花生、枣6种植物叶片分别接种A. alternata孢悬液后出现明显的症状，而显症植物中分离的A. alternata回接至健康梨叶片可引起健康梨叶片显症。【结论】梨园中存在可接种侵染并显症A. alternata寄主植物，感染A. alternata的寄主植物是梨黑斑病发生的一个潜在侵染源头。
关键词： 梨黑斑病 A. alternata 寄主植物 侵染源
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冀花系列高油酸花生抗旱性鉴定与综合评价
《作物学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：干旱是影响高油酸花生生产的主要限制因素之一,鉴定高油酸花生品种的抗旱性,筛选抗旱指标,对于培育抗旱品种和开展抗旱机制研究具有重要意义。本研究利用26份冀花系列高油酸花生新品种为材料, 2022年和2023年在旱棚抗旱池内设置正常灌水和干旱胁迫2个处理,测定成熟期各品种的9个农艺性状、5个经济性状和5个品质性状,采用相关分析、主成分分析、隶属函数、灰色关联度、逐步回归分析、聚类分析以及抗旱性度量值(D)、综合抗旱系数(CDC)、加权抗旱系数(WDC),对其进行抗旱性鉴定及综合评价。结果表明,干旱处理下多数农艺、经济性状的测定值比正常灌水处理低9.73%～49.19%,品质性状比正常灌水处理低0.78%～9.84%。各测定指标的单项抗旱系数(DC)存在一定的相关性。8个主成分可以代表高油酸花生抗旱性89.81%的原始信息。基于D值、CDC值和WDC值的高油酸花生抗旱性排序相近。D值与CDC值、WDC值均呈极显著正相关,相关系数分别为0.885、0.913。依据D值可将高油酸花生划分为3个抗旱级别,其中抗旱型品种9个,中等抗旱型品种10个,干旱敏感型品种7个。抗旱性较突出的高油酸花生有冀花1353和冀花712。产量、主茎高、单株果数和饱果率可作为高油酸花生品种成熟期抗旱性鉴定的主要指标。研究结果可为高油酸花生抗旱育种、抗旱机理、抗旱栽培提供理论参考和生产指导。
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甲基磺酸乙酯对蒲公英胚性细胞基因表达的影响
《中草药 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：目的 对甲基磺酸乙酯（ethyl methanesulfonate,EMS）诱变下蒲公英Taraxacum mongolicum胚性细胞进行转录组测序，探究EMS诱变对蒲公英基因表达的影响。方法 利用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术对对照（CK）、0.15%EMS处理8 h后的蒲公英胚性细胞进行测序并建立c DNA数据库，经拼接后得到Unigene，并进一步开展生物信息学分析。结果共获得Unigene 45 551条，分别有32 954、12 923、21 752、28 115、9 764条被非冗余数据库（non-redundant protein sequence database,NR）、基因本体（gene ontology,GO）、Swiss-Prot、egg NOG、京都基因与基因组数据库（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）等数据库注释，GO富集分析发现，蒲公英胚性细胞的DEGs在GO功能注释中主要集中于细胞过程、代谢过程、结合蛋白、氧化还原、催化活性等功能。KEGG途径富集结果表明，EMS诱变下DEGs显著富集在植物激素信号转导、光合作用、光合生物的固碳作用及光合作用-天线蛋白、胡萝卜素合成、不饱和脂肪酸代谢以及淀粉和糖代谢途径。EMS诱变能引起蒲公英胚性细胞植物激素信号转导途径关键酶基因的表达上调，响应胁迫。结论 通过转录组测序，初步表明EMS诱变下蒲公英胚性细胞差异基因的表达，并调控蒲公英胚性细胞中植物激素信号转导途径的相关酶基因，以期为从分子基因方面培育优质蒲公英提供参考和依据。
关键词： 蒲公英 甲基磺酸乙酯 转录组测序 胡萝卜素 植物激素信号转导途径
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