科研产出
玉米苯丙氨酸解氨酶（PAL）家族基因分析及ZmPAL5的功能研究
《中国农业科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】挖掘玉米抗旱关键基因、揭示其抗旱分子机制，为培育抗旱玉米新品种提供基因资源和理论指导。【方法】采用转录组数据结合加权基因共表达网络（weighted gene co-expression network,WGCNA）与抗旱性生理生化指标的筛选方法，鉴定与抗旱和复水相关的ZmPAL基因。利用生物信息学方法对编码PAL的基因进行全基因组分析。运用实时荧光定量PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)检测ZmPAL基因在干旱处理条件下的表达情况，以及ZmPAL5在不同自交系间的表达特性和在不同组织中的表达模式。最后，利用遗传转化分析ZmPAL5在玉米中的抗旱功能，并借助CRISPR/Cas9技术对PAL5同源基因进行缺失型拟南芥突变体的抗旱性分析。【结果】鉴定了19个玉米ZmPAL基因，其中6个基因聚集在第5染色体上，其编码蛋白多为亲水性酸性蛋白，且PAL家族基因的进化相对保守。ZmPAL基因启动子区域含有大量与激素和非生物应激响应相关的顺式作用元件。确定了6个核心基因，其中4个基因在干旱处理后显著上调表达。尤其是ZmPAL5在干旱胁迫后表达量增加了8.57倍。在干旱胁迫和复水处理条件下，发现抗旱自交系郑8713中ZmPAL5的表达水平显著高于旱敏感自交系B73。同时，ZmPAL5是一个组成型表达基因，在幼茎中表现出高水平的表达。过表达ZmPAL5玉米在干旱胁迫下生长良好，其相对含水量、木质素、叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸含量，以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性分别是野生型的1.52、1.49、1.47、1.43、1.44、1.41、1.53、1.41和1.35倍，但丙二醛含量是野生型的0.65倍。PAL5缺失型拟南芥突变体对干旱敏感。在干旱胁迫下，其生理生化指标与过表达ZmPAL5玉米的指标变化趋势相反。【结论】筛选出6个响应干旱胁迫的核心基因（ZmPAL3、ZmPAL5、ZmPAL6、ZmPAL8、ZmPAL11和ZmPAL13），其中，ZmPAL5的表达量与抗旱性呈正相关。ZmPAL5通过影响渗透调节物质含量和抗氧化酶活性正向调节植物的抗旱性和恢复能力。
关键词： 玉米 苯丙氨酸解氨酶 ZmPAL5 抗旱性 生理生化
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水培条件下花生品种铁素吸收/活化能力鉴定方法
《中国油料作物学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为建立快速鉴定不同花生品种铁素吸收、活化能力的方法，以耐缺铁花生品种农大818、鲁花11、山花11号，铁敏感花生品种鲁花12、ICG6848、白沙1016为材料进行水培试验。以缺铁营养液培养花生幼苗，观察并记录在缺铁环境中幼苗新叶黄化时间；待幼苗新叶全部黄化后恢复供铁，分别以20μmol/L Fe SO4处理2 d/4 d,25μmol/L Fe SO4处理2 d/3 d,30μmol/L Fe SO4处理1 d/2 d/4 d，通过测定叶绿素值增加量（ΔSPAD）、干物重、铁吸收量等指标以鉴定花生铁素吸收能力；以25μmol/L Fe2（SO4）3处理2 d/4 d,30μmol/L Fe2（SO4）3处理2 d/3 d,35μmol/L Fe2（SO4）3处理1 d/2 d/4 d以鉴定花生铁素活化能力。结果表明，所有花生品种的幼苗在缺铁处理第10 d均出现了黄化现象，此时用25μmol/L Fe SO4恢复供铁处理2 d后，耐缺铁品种和铁敏感品种间ΔSPAD、单株铁吸收量差异显著；用30μmol/L Fe2（SO4）3处理2 d后，耐缺铁品种和铁敏感品种间ΔSPAD、单株铁活化量也有显著差异。因此可在缺铁黄化后补充25μmol/L Fe SO4或30μmol/L Fe2（SO4）3，用处理2 d时花生幼苗ΔSPAD、单株铁吸收量或单株活化量作为评价花生铁素吸收/活化能力的指标。
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基于深度学习的玉米包衣种子品种识别
《河南农业科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为实现玉米包衣种子品种低成本、高效便捷识别，基于智能手机采集的18个品种4种颜色的23 100张玉米包衣种子双面图像构建数据集，采用轻量级卷积神经网络模型ShuffleNetV2、MobileNetV3、MobileViT、MobileOne、RepGhostNet和基于上述模型的集成模型分别进行玉米包衣种子品种识别。结果表明，5种单一模型均具有较高的识别准确率和综合性能，识别准确率分别为98.48%、98.23%、98.44%、98.23%和98.01%，模型大小分别为1.55、4.96、4.42、6.97、4.19 MB，推理速度分别为106、94、84、212、94 f/s。集成模型相比单一模型具有更高的识别准确率，其中，ShuffleNetV2和MobileViT组成的集成模型识别准确率达到99.22%。分析发现，品种误识别仅发生在相同颜色包衣种子品种之间，并且随着相同颜色包衣种子品种数量增多，模型对该颜色包衣种子的识别准确率有下降的趋势。
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基于转录组探究外源水杨酸对条锈菌侵染小麦幼苗的缓解效应及差异表达基因分析
《作物学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为探究外源水杨酸提高小麦条锈病抗性的作用机制,本文将周麦18分为未处理的小麦幼苗（对照）、条锈菌侵染的小麦幼苗（SR）和水杨酸处理条锈菌侵染的小麦幼苗（SA-SR）,对处理15 d后的小麦幼苗进行抗病性鉴定、氨基酸含量检测、转录组测序及荧光定量分析鉴定。结果表明:外源水杨酸能够显著降低条锈菌对小麦幼苗的致病力; SR组叶片中氨基酸含量普遍降低,而经过水杨酸预先处理的SA-SR组与Control无显著差异,说明小麦条锈病造成叶片中氨基酸的含量显著降低;通过GO富集分析发现, SR和SA-SR组的差异基因在与光合作用相关的生物过程中富集,涉及的细胞组分包括叶绿体和类囊体等, KEGG通路富集分析显示, SR和SA-SR两个分组均在MAPK信号通路和次生代谢物的生物合成中显著富集,在植物的抗病或抗逆中发挥重要作用。
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氮锌配施对夏玉米灌浆期籽粒氮、锌元素吸收和转运的影响
《河南农业科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：以郑单958和谷神玉66为研究对象，大田条件下设置3个施氮量[225 kg/hm~2（HN）、180 kg/hm~2（MN）、90 kg/hm~2（LN）]和4个喷锌时期[不喷锌（Zn0）、苗期和拔节期1∶1喷锌4.5 kg/hm~2（Zn1）、拔节期和大口期1∶1喷锌4.5 kg/hm~2（Zn2）、大口期喷锌4.5 kg/hm~2（Zn3）]，分析氮锌配施对夏玉米灌浆期籽粒氮、锌元素吸收和转运的影响，为生产上氮、锌肥的施用提供依据。结果表明，随着生育进程的推进，夏玉米籽粒中氮、锌含量总体上明显下降。成熟期，以MNZn2处理谷神玉66籽粒氮含量最高，为14.64 g/kg，氮累积量则以MNZn2处理郑单958最高；MNZn3处理谷神玉66的籽粒锌含量和累积量较高。MN处理氮花后吸收量及其贡献率均最高，分别为50.42 kg/hm~2和44.20%，且锌转运量最高，为61.68 g/hm~2;Zn2处理氮花后吸收量及其贡献率和锌转运量贡献率均最高，分别为54.56 kg/hm~2、44.31%和17.26%；且这2个处理下的穗粒数、千粒质量和产量较高。氮转运量与氮、锌花后吸收量呈显著或极显著负相关，锌花后吸收量与籽粒中氮、锌含量和氮花后吸收量呈显著或极显著正相关。综上，在夏玉米大田生产中，施用氮肥180 kg/hm~2，结合拔节期和大口期1∶1叶面喷施锌肥，能促进夏玉米灌浆期对氮、锌元素的吸收和转运，提高籽粒氮、锌含量，并能维持高产，达到籽粒产量和锌营养品质同步提高的目的。
关键词： 夏玉米 氮锌配施 灌浆期 氮元素 锌元素 吸收 转运
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芍药根茎形成发育过程中内源激素和碳水化合物的变化
《河南农业科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为了明确芍药根茎形成发育过程中内源激素和碳水化合物的变化趋势，以芍药实生苗为试验材料，观测根茎初始形成和膨大发育期的形态变化，并对其内源激素及碳水化合物含量的变化进行研究。结果表明，根茎的形成和发育可划分为4个时期，分别为营养生长期（Ⅰ）、根茎转换期（Ⅱ）、膨大期（Ⅲ）、膨大后期（Ⅳ）。根茎形成发育前期差异激素较多，其中，根茎转换期（Ⅱ）ABA和GA3含量急剧升高，达到峰值，分别为94.96、541.53 ng/g，随后显著下降，表明二者共同调节了根茎的初始形成。生长素类和细胞分裂素类在根茎转换期（Ⅱ）和膨大期（Ⅲ）表达量较高，对根茎的发育和膨大起主导作用。葡萄糖和果糖等还原糖含量在根茎转换期（Ⅱ）显著下降后保持在较低水平，蔗糖和淀粉含量则随根茎的形成和发育呈逐渐上升趋势，是根茎储存和积累的主要碳水化合物。
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7种化学杀菌剂对烟草苗期鸢尾丝囊霉根腐病的毒力测定和防效评价
《烟草科技 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为筛选出能够防治烟草苗期鸢尾丝囊霉根腐病(Aphanomyces iridis)的高效低毒化学药剂,采用菌丝生长速率法测定70%甲基硫菌灵可湿性粉剂(WP)、58%甲霜灵·锰锌可湿性粉剂(WP)、50%氯溴异氰尿酸可溶性粉剂(SP)、20%辛菌胺盐酸盐水剂(AS)、30%霜霉·嘧菌酯悬浮剂(SC)、80%烯酰吗啉水分散粒剂(WG)和48%霜霉·络氨酮水剂(AS)等7种化学杀菌剂对鸢尾丝囊霉的室内毒力,并通过室内漂浮苗接种试验评价其防治效果(防效)及安全性.毒力测定结果表明,48%霜霉·络氨酮和30%霜霉·嘧菌酯对鸢尾丝囊霉的抑制作用最强,EC50值分别为0.255μg/mL和0.367μg/mL;其次为20%辛菌胺盐酸盐和58%甲霜灵·锰锌,EC50值分别为14.107μg/mL和37.495μg/mL;70%甲基硫菌灵抑菌效果最差.接种试验结果表明,48%霜霉·络氨酮和30%霜霉·嘧菌酯对鸢尾丝囊霉引起的烟苗根腐病具有较好防效,防效在86.88%~94.61%,且30%霜霉·嘧菌酯处理对烟苗安全性较好,58%甲霜灵·锰锌的防效较差,防效在30%以下.
关键词： 烟草 鸢尾丝囊霉 杀菌剂 抑菌率 毒力测定 相对防效
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基于稳定性同位素核酸探针技术的同化利用玉米秸秆碳微生物群落演替研究
《植物营养与肥料学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]研究秸秆分解过程中同化利用秸秆碳源的微生物生态演替过程,明确参与秸秆分解的主要微生物类群,为秸秆高效利用提供科学依据.[方法]采用13C标记高丰度玉米秸秆.微宇宙室内培养试验的供试土壤为华北平原石灰性潮土.共设置 3 个处理:不添加秸秆(soil)、添加自然丰度秸秆(soil+12C-straw)和添加13C标记秸秆(soil+13C-straw).培养 30 天时,结合同位素示踪与高通量测序等技术,测定秸秆添加对土壤有机碳的激发效应,分析利用秸秆碳源的细菌、真菌群落结构及其与土壤胞外酶活性的关系.[结果]1)秸秆添加显著提高了土壤CO2 排放,添加秸秆对土壤有机碳的激发效应在培养第 1 天达到峰值,土壤和秸秆CO2 排放比例均在培养第 3 天达到峰值.2)整个培养时期共发现参与秸秆碳同化利用的细菌微生物操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs)238 个,真菌OTUs 24 个.细菌OTUs主要属于细菌变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)与绿弯菌门(Chloroflexi),真菌OTUs主要为子囊菌门中的粪壳菌纲(Sordariomycetes).3)秸秆分解不同时期的微生物群落结构存在显著差异,在整个培养时期,以热单胞菌属(Thermomonas)与溶杆菌属(Lysobacter)为代表的 7 个细菌属快速响应秸秆添加,以假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas)与土生单胞菌属(Terrimonas)为代表的 6 个细菌属延迟响应;两个真菌属枝鼻菌属(Cladorrhinum)与葡萄穗霉属(Stachybotrys)表现为对秸秆添加的快速响应,新赤壳属(Neocosmospora)与unclassified_f_Halosphaeriaceae为延迟响应.4)曼特尔分析表明,细菌热单胞菌属(Thermomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)、绿弯菌门(Chloroflexi)以及真菌裂壳菌属(Schizothecium)与碳氮转化相关土壤胞外酶活性呈显著正相关关系.[结论]外源秸秆添加对土壤有机碳产生正激发效应,显著增加了土壤CO2 排放.同化秸秆碳源的微生物随培养时间延长发生群落演替,细菌的热单胞菌属(Thermomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)、绿弯菌门(Chloroflexi)以及真菌的裂壳菌属(Schizothecium)在玉米秸秆分解过程中具有重要作用,可为秸秆高效腐熟菌剂的研发提供依据.
关键词： 13C玉米秸秆 DNA稳定同位素核酸探针 微生物类群 群落演替
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艾草种质资源农艺性状的综合评价
《分子植物育种 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：开展艾草种质资源农艺性状的综合评价，旨在为艾草新品种遗传改良提供理论参考。本研究采用SPSS 25.0软件对70个艾草种质资源的13个农艺性状进行相关分析、主成分分析、聚类分析和综合评价。结果表明，13个农艺性状的遗传多样性指数为1.33～2.01，遗传多样性指数大于1.50的农艺性状有12个，占供试种质的92.31%；变异系数为16.97%～78.04%，变异系数大于30.00%的农艺性状有8个，占61.54%；大部分农艺性状间存在显著或极显著相关。在主成分分析中，前5个主成分反映了13个农艺性状的大部分信息，累计方差贡献率达到76.31%。聚类分析在欧式距离为12.0处可将70个艾草种质资源聚为2类群，第Ⅰ类群包含45个种质，呈现出第一分枝叶片数多、叶片长、叶片宽、单株鲜重高等4个有益性状；第Ⅱ类群包含25个种质，呈现出叶柄短、两叶鲜重高、五叶间距短等3个有益性状；根据综合得分值（F），筛选出农艺性状综合表现最好的5份艾草种质资源。本研究中70个艾草种质资源具有丰富的遗传多样性，将为艾草遗传改良、保护和利用提供理论依据。
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