科研产出
玉米花粉高温胁迫相关miRNA的筛选及其靶基因分析
《河南农业科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：以高耐热玉米品种郑单958、低耐热玉米品种先玉335为材料，以正常生长条件为对照，在花期进行高温胁迫，通过miRNA高通量测序筛选玉米花粉中的差异表达miRNA，然后预测其靶基因，并对靶基因的本体特征和代谢通路进行富集分析。结果表明，共筛选到818个miRNA前体序列。在郑单958高温胁迫花粉与对照花粉对比组（HT958 vs CK958）中共筛选到19个显著差异表达miRNA序列，其中15个miRNA序列上调表达，4个下调表达，3个miRNA序列达到极显著水平（P＜0.01）。对这19个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测，共获得了503个基因转录本，其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、微管生物学过程、磷酸化作用、RNA聚合酶Ⅱ正向调控转录过程、甲基化作用等，KEGG富集较显著的代谢通路分别是谷胱甘肽代谢、碳代谢、花生四烯酸代谢、糖酵解/糖异生、叶酸生物合成等。在先玉335高温胁迫花粉与对照花粉对比组（HT335 vs CK335）中共筛选到15个显著差异表达miRNA序列，其中7个miRNA序列上调表达，8个下调表达，1个miRNA序列达到了极显著水平（P＜0.01）。对这15个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测，共获得了454个基因转录本，其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化作用、蛋白质水解、DNA修复等，富集较显著的KEGG代谢通路分别是其他多糖降解、亚油酸代谢、代谢通路、硫胺素代谢、内质网内蛋白质加工过程等。在郑单958高温胁迫花粉与先玉335高温胁迫花粉对比组（HT985 vs HT335）中共筛选到85个显著差异表达miRNA序列，其中35个miRNA序列为上调表达，50个为下调表达，24个miRNA序列达到了极显著水平（P＜0.01）。对这85个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测，共获得了2 286个基因转录本，其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化、蛋白质水解、跨膜转运等，富集较显著的代谢通路分别是鞘脂类代谢、淀粉和蔗糖代谢、其他多糖降解、代谢通路、半胱氨酸及甲硫氨酸代谢等。在HT958 vs CK958与HT335 vs CK335对比组中共筛选到94个显著差异表达miRNA序列，其中（预测全新）PC-3p-10069＿1143、（预测全新）PC-3p-18335＿646、（玉米）zma-miR164f-5p等28个miRNA序列达到了极显著水平（P＜0.01）。对这94个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测，共获得了4 569个基因转录本，其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化、蛋白质转运、蛋白质水解等，其富集较显著的KEGG代谢通路分别是内质网内蛋白质加工过程、真核生物核糖体生物合成、剪接体、鞘脂类代谢、内吞作用等。
关键词： 玉米 花粉 花期高温胁迫 miRNA测序 差异表达miRNA 靶基因
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潮土磷库组成及累积磷的消耗转化特征
《植物营养与肥料学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]长期施用磷肥致使潮土中累积了大量的磷,为精确管控和合理利用累积磷素,我们研究了小麦-玉米连续种植下,停止使用磷肥后磷库的组成和消耗转化特征.[方法]本研究依托位于河南新乡的"国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验基地"进行,连续 26 年施用不同量磷肥,处理间土壤磷积累量差异很大.利用单个处理或两个处理耕层土壤混合的方法,制备Olsen-P含量分别为 6.7、14.3、27.6、55.4、72.3 mg/kg的土壤(分别记为L1、L2、L3、L4、L5),用于进行微区耗竭试验,种植制度为冬小麦-夏玉米轮作.在耗竭试验的5 年间,测定了土壤全磷、Olsen-P和各磷库组分含量.[结果]潮土磷库中无机磷占比超过 90%,L5 处理土壤中的有效磷库组分Resin-P、NaHCO3-Pt、NaOH-Pt含量分别为L1 的 5.0、3.5、2.8 倍.L1 处理(缺磷土壤)的有效磷组分在全磷中的比例仅为 10.4%,而难利用磷组分(C.HCl-Pt,Residual-P)的比例高达 24.0%;L5 处理(高磷土壤)有效磷组分比例高达 20.6%,难利用组分比例低至 14.3%.缓效磷组分(D.HCl-Pi)在全磷中的比例基本维持在 66%.有效磷水平高于农学阈值(L2 处理)之后,Resin-P组分才开始增加,增加量占有效磷库增加量的17.3%~22.6%.磷库耗竭过程中,有效磷库是作物吸收的第一磷库,且以Resin-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi的先后顺序被利用.Resin-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi每消耗 1 mg/kg,Olsen-P分别减少 1.3、0.7 和 1.0 mg/kg.有效磷库组分与缓效磷库、难利用磷库组分可以互相转化.5 年耗竭过程中,L1 处理有 18.0 mg/kg难利用磷转化为D.HCl-Pi,L2、L3 处理分别有 22.3 和 7.2 mg/kg D.HCl-Pi转化为有效态磷,提升了土壤累积磷素的生物有效性;而L4、L5 处理分别有 29.9 和 43.1 mg/kg有效态磷组分转化为D.HCl-Pi,降低了土壤累积磷的生物有效性.[结论]随着土壤Olsen-P水平的提高,有效磷库组分Resin-P、NaHCO3-Pt、NaOH-Pt占比增加,难利用磷库占比减少,而缓效磷库占比高且稳定.有效态Resin-P在Olsen-P超过农学阈值后才开始累积.作物吸收可促进缺磷土壤难利用磷库组分转化为缓效磷库组分,中磷土壤缓效磷库组分转化为有效磷库组分,最终土壤累积磷素均被活化利用;而高磷土壤中 30%以上的有效磷库组分被转化为缓效磷库组分,作物奢侈吸磷量显著增加,造成一定的磷肥养分浪费.中磷土壤是维持磷资源高效利用和作物高产的最佳磷库组成状态.
关键词： 潮土 累积磷有效性 磷转化 缓效磷库 生物耗竭 磷地力
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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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衍生化-气相色谱法测定谷物籽粒中三氯吡氧乙酸残留量
《农药 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]建立一种衍生化-气相色谱法测定谷物籽粒中三氯吡氧乙酸的分析方法.[方法]样品采用1%乙酸乙腈提取,于水浴中减压蒸发及常温下氮气吹干后,用丙酮复溶.复溶液经14%三氟化硼甲醇溶液于60 ℃衍生化反应60 min后,正己烷萃取衍生物,电子捕获检测器-气相色谱仪检测,外标法定量.[结果]在0.01~2.0 mg/L范围内,三氯吡氧乙酸衍生化产物的峰面积与质量浓度呈现良好的线性关系,相关系数r为0.9997.在添加质量分数为0.01~1.0 mg/kg时,小麦、大米、小米、玉米不同谷物籽粒基质中三氯吡氧乙酸的平均回收率在80.7%~101%,相对标准偏差RSD为1.42%~9.05%(n=5),方法的定量限均为0.01 mg/kg.[结论]该分析方法将三氯吡氧乙酸经酸性乙腈提取、甲酯化衍生后气相色谱测定,灵敏度高、准确度好,符合农药残留检测分析要求,可应用于谷物籽粒中三氯吡氧乙酸的残留监测.
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防蛾灯对茶园主要蛾类害虫的防控效果评估
《中国植保导刊 》 2024 北大核心
摘要：为评估防蛾灯对茶园主要蛾类害虫的防控效果,于2021年在贵州瓮安县和四川邛峡市两个地区的茶园开展防蛾灯防控效果评估.结果表明,贵州瓮安县茶园的茶尺蠖和茶毛虫每调查日的平均防效均在70%以上,茶尺蠖的最高防效达91.67%,茶毛虫的最高防效为93.77%.四川邛峡市茶园,茶尺蠖、茶毛虫和茶细蛾3种蛾类害虫在大部分调查日的防效在50%以上,平均最高防效分别达65.33%、66.67%、80.00%.距离光源不同调查点之间的防效差异显著分析显示,贵州瓮安县茶园在5、10m和15m之间差异不明显,四川邛峡市茶园在大部分调查 日期差异明显,距离光源越近防效越好.该研究结果为防蛾灯在茶园的应用和推广提供了必要的参考依据.
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不同氮效率小麦品种的籽粒灌浆特性
《中国土壤与肥料 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为明确不同氮效率小麦品种的籽粒灌浆特性及其与产量和氮效率的关系，于2019—2021年选取高产氮高效（HH）、高产氮低效（HL）和低产氮低效（LL）小麦品种为试验材料，利用Logistics模型在大田生产条件下模拟籽粒灌浆进程，分析产量构成参数，探究不同氮效率小麦的籽粒灌浆特性差异及其与氮利用效率的关系。结果表明，不同类型品种间的籽粒灌浆特性均存在较大差异。不同品种的最大灌浆速率和平均灌浆速率均表现为HH＞HL＞LL，达到最大灌浆速率时的籽粒质量则表现为HL＞HH＞LL,HH与HL之间差异不明显。灌浆活跃期和有效灌浆时间均表现为HH ＜HL＜LL。与HL和LL相比，HH表现出灌浆启动早、灌浆速度快和有效灌浆时间缩短等特性，这可能与品种的氮效率有关。
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