科研产出
谷子苗期氮高效转录组分析与基因挖掘
《中国农业科技导报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：氮利用效率是影响谷子产量和品质的重要因素。筛选氮高效谷子品种、挖掘控制氮利用效率的重要基因及解析其作用机制对于提高谷子氮利用效率、减少肥料使用、保护环境和保障粮食安全具有重要意义。通过比较氮高效和氮低效谷子品种在不同氮水平条件下表型性状和氮吸收能力发现，氮高效品种比低效品种具有较高的铵态氮和硝态氮吸收能力。设置3个氮素水平(0、3和6 mmol·L-1)，在谷苗两叶一心期处理7 d后，运用转录组测序（RNA-seq）技术比较不同品种在各个处理之间的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）。结果表明，以0 mmol·L-1氮处理为对照，共获得16 000个DEGs。通过GO和KEGG富集分析发现，氨基酸合成与代谢、防御相关代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、光合生物的碳固定、丙酮酸代谢、卟啉与叶绿素代谢、MAPK信号通路-植物、氨基糖和核苷酸糖代谢在调控氮代谢生物反应过程中发挥重要作用。并预测到3 348个转录因子，分属46个家族，其中预测转录因子数量最多的是MYB-related家族（189个），其次为bHLH家族（182个）、WRKY家族（158个）、MYB家族（156个）和HB-other家族（153个）。通过WGCNA分析筛选出KME值排名前30位的基因，其中有7个基因被注释到基因信息。RT-qPCR结果显示，Seita.9G488700、Seita.2G368800和Seita.5G063300表达趋势与RNA-seq结果一致，主要调控糖转运蛋白和碳水化合物运输与代谢过程。说明氨基酸合成与代谢、光合生物的碳固定、乙醛酸和二羧酸代谢途径等信号通路在谷子氮高效利用方面发挥重要作用。研究结果筛选到3个与氮高效利用相关的基因，完善了谷子氮高效基因组注释信息，为氮高效基因资源的挖掘利用提供理论指导。
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牛RASGRF1基因的组织印记表达与分析
《农业生物技术学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：基因组印记是哺乳动物中的一种表观遗传学现象,其基因呈现亲本特异性的单等位基因表达.印记基因在胚胎发育以及胎盘的营养运输中发挥着重要作用.Ras蛋白特异性鸟苷酸释放因子1(Ras protein specific guanine nucleotide releasing factor 1,RASGRF1)基因编码140 kD的Ras特异性鸟嘌呤核苷酸释放因子,并且该基因与动物幼年时期的生长发育性状相关.Rasgrf1基因在小鼠(Mus musculus)中是父源印记基因,而在牛(Bos taurus)中的印记状态尚未研究.为研究RASGRF1基因在牛中的印记状态和调控机理,本研究首先利用qRT-PCR对RASGRF1基因在牛的6个组织(心脏,肝脏,脾脏,肺脏,肾脏,大脑)及胎盘中的表达进行分析,然后应用基于SNP的逆转录PCR(reverse transcription PCR,RT-PCR)产物直接测序法分析RASGRF1基因在牛的组织及胎盘的等位基因表达状态,最后采用亚硫酸盐直接测序法对RASGRF1基因启动子区域的甲基化状态进行研究.结果显示,RASGRF1基因在牛中呈现组织特异性表达,在心脏和肝脏中没有检测到表达;在脾脏、肺脏、肾脏和大脑中为单等位基因表达;在胎盘中为父源等位基因表达.在牛RASGRF1基因启动子及第1个外显子区域没有发现差异甲基化区(differential methylation region,DMRs),在被检测的组织(心脏,肝脏,脾脏,肺脏,肾脏,大脑)、胎盘和精子中均为轻甲基化,说明该区域的甲基化修饰不参与调控RASGRF1基因的印记表达,其印记表达可能由其他的表观遗传修饰调控.本研究可为深入研究RASGRF1基因的功能以及印记调控机制提供参考依据.
关键词： DNA甲基化 基因组印记 牛 Ras蛋白特异性鸟苷酸释放因子1(RASGRF1)基因 基因表达
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紫苏叶醇提物作为抗生素替代物的可行性分析
《饲料工业 》 2024 北大核心
摘要：为评价紫苏叶醇提物抗肠炎活性，明确其作为抗生素替代物的应用价值，采用超高效液相色谱-质谱联用（UPLC-MS）法分析紫苏叶醇提物中成分组成，并采用2,4,6-三硝基苯磺酸（TNBS）诱导炎性肠病斑马鱼，考察空白（Control）组、模型（TNBS）组、紫苏叶醇提物（PLAE）组、土霉素+多西环素（OCD）组斑马鱼肠道组织形态、炎性细胞因子[肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素6(IL-6)、白细胞介素1β(IL-1β)]的表达情况及免疫指标[免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)]水平变化。结果显示：紫苏叶醇提物中共鉴定出阿魏酸、科罗索酸、迷迭香酸、木犀草素、黄芩苷等20种活性成分；紫苏叶醇提物对TNBS诱导的成年斑马鱼肠道组织细胞排列紊乱、肠绒毛脱落具有较好的改善作用，可促进肠道内杯状细胞数量恢复；与TNBS组相比，PLAE组炎性细胞因子TNF-α、IL-6、IL-1β表达量显著降低（P<0.05），免疫指标IgG、IgA、IgM水平显著升高（P<0.05）;PLAE组与OCD组间各指标比较均差异不显著（P>0.05）。紫苏叶醇提物中活性成分丰富，具有明显的抗炎、提高免疫力等功效，对斑马鱼炎性肠病的改善具有积极作用，有较好的抗生素替代潜力。
关键词： 紫苏叶 抗生素替代 炎性肠病 UPLC-MS 免疫
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大豆对2种类型SMV分离物的抗性遗传分析及QTL定位
《四川农业大学学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】为了挖掘大豆抗重组型大豆花叶病毒（soybean mosaic virus,SMV）的基因资源，进一步为探索抗重组型SMV与抗非重组型SMV遗传和分子机制差异提供支撑。【方法】以冀豆17（抗病）×绥农14（感病）构建的包含272个家系的重组自交系（RIL）群体为材料，在2种不同环境下对非重组型SMV(HB-SC3)和重组型SMV(HB-RS)株系进行抗性遗传定位分析及分子机制探索。【结果】RIL群体在2种环境下接种HB-SC3和HB-RS后抗感家系分离比均符合1∶1抗感分离比（P>0.05），且F1植株对HB-SC3和HB-RS均表现为抗病，表明冀豆17携带对2种类型SMV的抗性均由1对主效显性基因控制。但受HB-SC3和HB-RS侵染后，不同级别的感病家系在不同环境下变化幅度较大，分别为4.3%～22.2%和11.1%～129.63%之间，表明环境对HB-RS侵染植株后的症状影响显著。QTL分析共定位到3个QTL位点，其中qRsmv13为稳定的主效QTL位点，对2种类型SMV均具有显著抗性，LOD值在23.94～40.42之间，可解释遗传变异率在35.80%～50.46%之间，抗性增效基因来源于冀豆17。此外，2个微效QTL位点qRsmv7和qRsmv14的LOD值分别为2.95和2.62，可分别解释2.58%和2.72%的表型变异，抗性增效基因也均来源于冀豆17。结果还显示，感病植株HB-SC3的浓度显著高于HB-RS约20倍，植株接种HB-SC3后可引起3个与坏死相关的PR1基因的上调表达，且3个PR1基因表达量显著高于接种HB-RS的植株，表明2种类型SMV致病分子机制存在显著的差异。【结论】大豆抗重组型SMV主效QTL位点为qRsmv13，微效位点为qRsmv7和qRsmv14，抗重组型SMV与抗非重组型SMV遗传和分子机制存在显著差异。
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长期秸秆深翻还田及养分管理对潮土有机碳矿化影响
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了明确耕作方式与养分管理对华北潮土土壤有机碳矿化的影响。基于连续15 a(2007—2022年)耕作与养分管理模式长期定位试验开展研究，长期定位试验分为农民习惯耕作管理模式（秸秆不还田+浅旋耕RP-S,rotate plow without straw return）和高产耕作管理模式（秸秆还田+深翻耕DP+S,deep plow with straw return）2个主处理，以及对照施肥（CK）、农民习惯施肥（CON）和优化施肥（OPT）3个副处理，共计6个处理。于2022年10月，采集表层（0～20 cm）土壤样品，分析土壤有机碳及活性碳组分含量与土壤碳库管理指数，并采用室内培养法，测定土壤有机碳矿化速率，利用一级动力学方程拟合土壤有机碳潜在可矿化量和碳半周期，应用结构方程模型揭示长期不同耕作模式与养分管理措施下，土壤有机碳的周转规律。多年试验数据得出，在RP-S条件下，C/N(SOC and TN ratio)总体呈逐渐下降趋势，在DP+S条件下，C/N总体呈先降后增趋势。秸秆还田+深翻耕处理显著提高了土壤活性有机碳组分含量(P<0.05)，且碳库管理指数（CPMI, carbon pool management index）提升显著(P<0.05)。与农民习惯施肥相比，优化施肥可以显著提高土壤有机碳含量12.35%。在DP+S条件下，优化施肥显著提高了土壤易氧化有机碳（ROC,readily oxiedozable carbon）与CPMI。各处理土壤有机碳矿化速率均在1 d达到最大，而后1～10 d迅速下降，10 d后缓慢下降直至稳定，有机碳矿化速率随时间呈对数函数型变化，不同处理土壤有机碳矿化速率均符合一级动力学模型。秸秆还田+深翻耕显著提高了累积矿化率（潜在可矿化量与土壤有机碳的比值）23.59%，而优化施肥可以显著降低累积矿化率22.12%。土壤有机碳矿化累积量（Ct）与土壤有机碳（SOC,soil organic carbon）、土壤活性碳组分和土壤碳库管理指数均呈极显著正相关关系(P<0.01)，与土壤潜在可矿化有机碳量（C0）呈显著正相关关系(P<0.05)，结构方程模型表明，耕作管理、微生物碳（MBC,microbial biomass carbon）和ROC是影响土壤有机碳周转能力和固碳能力的直接因素，耕作与施肥管理可通过对土壤有机碳及活性碳组分的影响，间接影响土壤有机碳周转能力，进而影响土壤固碳能力。长期秸秆深翻耕还田结合优化施肥有利于提高土壤固碳能力，促进农田资源的增碳及可持续利用。
关键词： 秸秆 还田 潮土 长期施肥 耕作方式 土壤有机碳矿化
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高分子材料配施木醋液对滨海盐渍土壤团聚体及酶活性的影响
《土壤 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为了研发改良粉砂土壤团粒结构的新型方法，应用室内培养试验，研究了2种高分子材料(γ-聚谷氨酸、壳寡糖))与木醋液配施对盐渍土壤团聚体和酶活性的改良效应。结果表明：(1)高分子材料配施木醋液能够显著降低土壤p H、电导率，对土壤有机质有不同程度的促进作用；(2)0.2%和0.4%(土壤质量百分比，下同))的壳寡糖与木醋液配施能显著提高粒径>0.25 mm大团聚体含量，促进平均重量粒径(MWD))提升；0.4%的γ-聚谷氨酸与木醋液配施能显著增加粒径为0.053～0.25mm微团聚体含量，降低粒径<0.053 mm黏粉粒含量；(3)土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性在高分子材料配施木醋液条件下较对照分别提升4.07%～25.80%、68.24%～189.76%、0.46%～47.56%和84.86%～350.16%。高分子材料与木醋液配施能够促进盐渍土壤团聚体形成、改善土壤团粒结构和增强土壤团聚体稳定性，同时提升土壤酶活性。本研究对于盐渍土壤结构改良和地力提升具有重要的理论与实际应用价值。
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多毛番茄DCL、AGO和RDR基因家族全基因组鉴定及其对番茄褪绿病毒感染和非生物胁迫响应的分析
《华北农学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：对多毛番茄全基因组的Dicer-like(DCL)、Argonaute(AGO)和RNA依赖性RNA聚合酶(RDR)基因家族进行生物信息学和表达模式分析，为深入研究DCL、AGO和RDR基因家族在多毛番茄响应非生物胁迫和病毒感染过程中的功能提供参考。以拟南芥DCL、AGO和RDR基因为参考序列，利用本地Perl语言和Pfam、SMART等软件检索多毛番茄LA1777基因组并确定多毛番茄DCL、AGO和RDR基因家族成员。通过ExPASy、GSDS 2.0、MEGA、Tbtools、SWISS-MODEL等工具对多毛番茄DCL、AGO和RDR家族基因进行生物信息学分析。根据非生物胁迫、番茄褪绿病毒(ToCV)处理和实时荧光定量PCR技术分析该类基因的表达模式。从多毛番茄中鉴定得到7个ShDCL、15个ShAGO和6个ShRDR基因，分别分布在第5,7,6条染色体上，其编码的蛋白与其他植物DCL、AGO和RDR结构相似，均含有该家族特有的保守结构域。系统发育分析表明，这些基因被分为4个亚组，与普通番茄之间具有较高的结构和功能相似性。ShDCL2a、ShDCL2c、ShDCL3、ShDCL4、ShAGO1b、ShAGO3、ShAGO4b、ShAGO5、ShAGO7、ShAGO10a、ShAGO10b、ShRDR1、ShRDR2、ShRDR3a、ShRDR6a和ShRDR6b在多种非生物胁迫和ToCV感染后显著上调表达，推测这些基因在非生物胁迫和病毒侵染过程中发挥着重要作用。
关键词： 多毛番茄 DCL AGO RDR 非生物胁迫 番茄褪绿病毒(ToCV)
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吡虫啉和噻虫胺在甘薯中的分布动态及对甘薯蛴螬的防治效果
《农药 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]明确吡虫啉和噻虫胺在甘薯植株中的分布动态以及对甘薯蛴螬的防治效果。[方法]甘薯栽秧时穴施吡虫啉和噻虫胺颗粒剂，采用QuEChERS法结合超高效液相色谱-串联质谱法，在施药9、16、20、27、34、41、48、55、62、69、76、83、90、98、111 d后测定甘薯植株中药剂含量，甘薯收获时调查对甘薯蛴螬的防治效果。[结果]除在34 d（薯块形成初期）和90 d（薯块形成后期）外，吡虫啉和噻虫胺的含量在根中高于薯块、茎和叶片中。其余时期甘薯植株中吡虫啉和噻虫胺含量在根中最高。施药后41～48 d植株中各部位的含量达到最高，之后降低。土壤施用2%吡虫啉颗粒剂1500 g a.i./hm2处理对甘薯蛴螬的防治效果为90.40%～92.37%,0.5%噻虫胺颗粒剂600 g a.i./hm2为79.87%～80.44%，与900 g a.i./hm2处理（84.93%～86.58%）差异不显著。[结论]土壤施用吡虫啉和噻虫胺后，甘薯根内药剂含量总体趋势高于其他部位。施用2%吡虫啉颗粒剂1500 g a.i./hm2和0.5%噻虫胺颗粒剂600～900 g a.i./hm2对甘薯蛴螬具有良好防效。
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草莓新品种'石莓12号'
《园艺学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：‘石莓12号’是以‘达赛莱克特’为母本、‘石莓6号’为父本杂交选育而成的优良草莓新品种。果实圆锥形,果面鲜红色,光泽度好;果肉红色,纤维少;一级序果平均单果质量为32.6 g,二级序果21.0g;果实酸甜可口,香气浓郁,可溶性固形物11.6%,总酸0.51%;果实硬度大(0.544kg·cm-2),耐贮运;丰产,平均单株产量443.6 g;在河北石家庄地区露地栽培4月下旬成熟;果实成熟期早于‘达赛莱克特’ 3～5d;抗白粉病、叶斑病;适合在河北省石家庄、邯郸、保定及气候条件类似地区露地栽培。
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基于BSA-seq和RNA-seq挖掘西瓜果皮硬度候选基因
《华北农学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为了挖掘西瓜果皮硬度关键调控基因，选育耐裂高硬度果皮西瓜品种。以西瓜果皮硬度差异显著的高硬度材料901和低硬度材料BSH为亲本，构建F2分离群体，采用极端性状混池重测序接合BSA（BSA-seq）方法进行定位，并结合转录组测序（RNA-seq）数据进行关联分析，挖掘果皮硬度关键调控基因。BSA-seq结果表明，SNPs和InDels关联区域交集位于10号染色体1 620 000—3 760 000 bp区间内共2.14 Mb的区段，包含150个候选基因，其中2个非同义突变基因和1个移码突变基因。将BSA-seq测序结果与RNA-seq测序结果进行联合分析发现，共有Cla97C10G187120、Cla97C10G187020、Cla97C10G187430、Cla97C10G187510、Cla97C10G187280和Cla97C10G186540 6个基因相关联，经生物信息学分析，确定Cla97C10G187120基因为西瓜果皮硬度候选基因。实时荧光定量（qRT-PCR）试验结果表明，转录组试验数据可靠，并且候选基因Cla97C10G187120在901中表达较BSH明显降低。本研究为进一步精细定位西瓜果皮硬度调控基因奠定了基础。
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