科研产出
谷子SiARGOS1的克隆、表达分析和功能标记开发
《中国农业科学 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：【目的】从谷子中分离受激素诱导表达、参与器官大小控制的拟南芥ARGOS(Auxin-regulated gene involved in organ size)基因家族的同源基因,进行生物信息学分析,明确其在不同组织器官及其受植物激素诱导的表达模式,分析基因编码区及其启动子序列差异,开发功能标记,为谷子产量性状相关基因的改良提供依据。【方法】通过对已有ARGOS蛋白保守结构域进行BLAST,明确谷子ARGOS家族成员数目并进行蛋白序列分析,采用同源克隆方法获得谷子ARGOS家族成员之一——SiARGOS1编码区及其启动子序列,用生物信息学方法分析SiARGOS1启动子的顺式作用元件,通过实时荧光定量PCR分析该基因在谷子各器官中以及不同植物激素条件下的诱导表达模式,利用基因编码区及启动子序列的SNP和插入缺失序列开发分子标记,同时利用85份谷子品种的穗重(panicle weight,PW)、穗粒重(grain weight,GW)和千粒重(thousand-grain weight,TGW)等产量性状数据进行基因型间的差异显著性分析,挖掘用于检测该基因与谷子产量性状相关优异等位变异的功能标记。【结果】获得6个谷子ARGOS家族成员,均具有典型的保守OSR(organ size related)结构域,包含2个跨膜螺旋结构和1个高度保守富含亮氨酸区域,克隆了与拟南芥AtARGOS同源的家族成员之一——SiARGOS1编码区及其启动子序列,该基因位于谷子第8染色体上,开放阅读框为342 bp,无内含子,编码113个氨基酸,启动子区域为2 109 bp,含有与生长素、乙烯、茉莉酸和赤霉素等多种植物激素调控有关的元件。表达分析发现,SiARGOS1在谷子根、茎、叶和穗等器官中均有表达,在根中表达量最高,其次为茎和叶,穗中表达量最低。SiARGOS1对生长素吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)不敏感,但受乙烯利(ethephon,ETH)上调表达。不同基因型谷子SiARGOS1序列分析发现,SiARGOS1编码区151 bp(起始密码子83 bp)处存在1个SNP(C/G),导致该基因第28个氨基酸发生突变(Ala/Gly),据此设计一个CAPS-AccⅡ标记;另外,启动子区存在19个SNP和2个In Del,根据-1 652—-1 651处(TA)_(2/3)和-1 165—-1 163处(TCA)_(1/2)的序列差异分别设计SSR引物AP-1和AP-2。同时,用这些标记对85份谷子品种进行检测,CPAS-AccⅡ和AP-1检测到不同基因型的穗重、穗粒重和千粒重的差异均不显著,而AP-2检测的2种基因型间除千粒重差异不显著外,穗重和穗粒重在2015和2016两年间差异均达到显著水平。【结论】在谷子中发现6个ARGOS家族成员,均具有保守OSR结构域,其中,谷子SiARGOS1开放阅读框为342 bp,无内含子,与拟南芥AtARGOS同源,该基因对生长素不敏感,但受乙烯利上调表达。在该基因启动子区开发的SSR标记AP-2可作为功能标记,用于谷子穗重和穗粒重等产量性状相关优异等位变异的鉴定和筛选。
关键词： 谷子 Si ARGOS1 启动子 表达分析 功能标记
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导入OsVTE基因提高普那菊苣的抗旱性
《草地学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：通过植物基因工程手段培育转基因作物品种,可改善作物的生存能力和对生态环境的耐受力。本研究以普那菊苣叶片(Cichorium intybus L.‘Puna’)为受体材料,用农杆菌介导方法,将来自水稻的由CaMV35S启动子驱动的生育酚环化酶(tocopherol cyclase,OsVTE)基因导入普那菊苣。经过卡那霉素(Km)筛选以及对抗性植株PCR和Southern杂交分析,获得了转基因植株。用不同浓度的蔗糖、琼脂和甘露醇溶液研究普那菊苣幼苗的耐旱性,发现转基因植株的耐旱性明显得到提高。蔗糖浓度为50g·L~(-1)、琼脂浓度为10g·L~(-1)和甘露醇浓度为30g·L~(-1)胁迫下普那菊苣的生理指标测定显示,转基因普那菊苣幼苗SOD、POD活性比未转化植株高2~3倍,转基因普那菊苣幼苗MDA含量降低。本研究获得了稳定的转OsVTE基因植株,旱胁迫下的转基因植株的SOD酶活性和POD酶活性含量提高,表现出一定的耐旱性。
关键词： 维生素E(OsVTE) 普那菊苣 农杆菌介导 遗传转化 抗逆性
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梨小食心虫几丁质合成酶1基因的克隆与表达分析
《昆虫学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：【目的】克隆梨小食心虫Grapholitha molesta(Busck)几丁质合成酶1基因,分析该基因的分子特征及时空表达模式,为探析其生理功能奠定基础。【方法】利用简并引物和RACE技术从梨小食心虫5龄幼虫和蛹中克隆几丁质合成酶1基因的全长c DNA序列,同时获得其两个可变剪切外显子序列,并用邻接法(neighbor-joining method)与其他昆虫同源序列构建系统进化树。利用RTq PCR技术研究该基因及两个可变剪切外显子在1日龄预蛹不同组织(头、体壁、脂肪体、中肠、气管和马氏管)中以及不同发育阶段(2-5龄幼虫、预蛹、蛹和成虫)的表达特性。【结果】克隆获得梨小食心虫几丁质合成酶1基因,将其命名为Gm CHS1,该基因编码1 565个氨基酸,包含了16个跨膜螺旋,两个可变剪切外显子包含177个碱基,编码59个氨基酸序列,分别命名为Gm CHS1a(Gen Bank登录号:MF000781)和Gm CHS1b(Gen Bank登录号:MF000782)。系统发育树同源分析结果表明,Gm CHS1属于几丁质合成酶1,Gm CHS1a和Gm CHS1b分别归属于可变剪切外显子CHS1a和CHS1b。组织表达模式表明,Gm CHS1基因在体壁中表达量最高,其次是在头和气管中,其余组织中表达量较低或不表达;发育表达模式表明,该基因在各个发育阶段均有表达,幼虫蜕皮期、预蛹-蛹和蛹-成虫转变过程中表达量上调。Gm CHS1a在体壁和头部的表达量高于Gm CHS1b,而在气管和脂肪体中的表达量略低于Gm CHS1b,两者在中肠和马氏管中表达量都很低。在梨小食心虫不同发育阶段,Gm CHS1a的表达趋势表现为在幼虫蜕皮和预蛹-蛹转变过程中高表达;Gm CHS1b在幼虫各个阶段表达量都较低,在预蛹-蛹和蛹-成虫转变过程中高表达。【结论】Gm CHS1a和Gm CHS1b属于昆虫几丁质合成酶1家族,其基因在梨小食心虫不同组织及发育阶段的表达量显著不同,推测其在梨小食心虫发育过程中发挥着不同的作用。本研究为进一步探索该基因在梨小食心虫体内的功能奠定了基础。
关键词： 梨小食心虫 几丁质合成酶 表达谱 RT-qPCR 可变剪切外显子
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高粱不同连作年限对其根系分泌物组成和化感物质含量的影响
《生态学杂志 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：为探明高粱不同连作年限对其根系分泌物组分和化感物质含量的影响,本研究在高粱研究所东白基地开展,采用土培桶栽法种植,采用二氯甲烷和乙酸乙酯两种不同极性溶剂提取根系分泌物,气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)定性、定量鉴定,明确不同连作年限高粱根系分泌物组分和含量及其与产量的关系,为该区高粱连作障碍机理和高粱种植的可持续发展提供了理论参考依据。结果表明:两种不同极性溶剂提取的高粱根系分泌物均含有烷烃、醇、酯、苯、酮、醛类化合物,二氯甲烷提取物含21种共同根系分泌物;乙酸乙酯提取物与二氯甲烷提取物相比,检测出35种不同根系分泌物;随连作年限增加,根系分泌物种类和相对含量先增加后降低,连作4年达峰值,且连作4年与连作12年处理间差异不显著;随连作年限增加,烃类化合物相对含量先升高后降低,连作3年达峰值;酯类化合物相对含量逐渐增加,增加幅度为3.43%~40.13%;苯类、酮类和醛类化合物相对含量均先降低后升高;化感物质定量分析显示,随连作年限增加,正十八烷含量先升高后降低,而乙基苯和乙酸乙酯均逐渐增加;最终,连作2年对产量的影响不显著,连作3年、4年和12年时高粱生长明显受到抑制,穗长、枝梗数、千粒重、单株产量和单株干物质量降低,产量降低2%~41%。相关关系显示:乙基苯、乙酸丁酯与穗长、枝梗数、千粒重、单株产量和单株干物质量呈显著负相关,尤其是枝梗数;总之,连作高粱显著影响高粱根系分泌物种类和相对含量,显著增加抑制类化感物质乙基苯和乙酸乙酯含量,从而显著降低产量。
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响应面法优化藜麦总皂苷提取工艺研究
《中国粮油学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：采用响应面法优化乙醇回流法提取藜麦总皂苷条件。在单因素试验基础上,选择提取溶剂乙醇体积分数、液固比、提取温度和提取时间为自变量,进行四因素三水平Box-Behnken中心组合设计,以总皂苷含量为指标,采用响应面法(RSM)分析4个因素对响应值的影响。方差分析结果表明:回归模型较好地反映藜麦总皂苷含量与乙醇体积分数、液固比、提取温度和提取时间之间的关系。试验结果表明,最优提取条件为乙醇体积分数90%,液固比78∶1,提取温度72.0℃,提取时间125 min,回归模型预测值与实际值之间有较好的拟合度(R2=0.973 9)。在此提取条件下藜麦总皂苷含量为1.580 g/100 g,与预测值的相对误差为0.57%,精密度RSD为0.279%,回收率96.0%~105.0%,相对标准偏差为4.05%,总皂苷含量响应模型的回归分析、验证试验、精密度和准确性试验证明本方法合理可行。
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山西临汾冬小麦-夏玉米轮作田地下害虫种群在土壤中的迁移规律
《昆虫学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：【目的】明确地下害虫种群随季节变化在土壤中上下迁移的活动规律,为其综合防控提供理论依据。【方法】采用五点取样法,在山西省临汾市冬小麦-夏玉米轮作田分层挖土,调查金针虫、蛴螬、蝼蛄等地下害虫种群随不同季节的土中分布,并分析其与土壤温湿度及环境的关系。【结果】调查结果显示,地下害虫种群迁移总体呈现出每年3月中旬至4月上旬上移,10月上旬至11月上旬下潜的规律。不同种类地下害虫在土壤中的迁移时间、分布深度以及活动范围等均不同。春季随着温度升高,上移时间的早晚依次为金针虫、蛴螬、蝼蛄;而当晚秋温度降低时,下潜顺序则相反。冬季低温时,地下害虫下潜深度多在地下20 cm以下;而夏季高温时,地下害虫下潜深度多在地下10~20 cm之间,同一种类地下害虫越冬比越夏下潜得更深。从不同种类地下害虫全年垂直活动范围来看,蛴螬活动的土层范围较浅薄,蝼蛄活动的土层较深厚,越冬时下潜的深度也最深。【结论】不同类群地下害虫在土壤中的迁移规律不同,在周年活动中均存在着上下往返迁移。
关键词： 地下害虫 上移 下潜 垂直移动 迁移规律 季节性变化
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大气CO_2浓度升高对辣椒光合作用及相关生理特性的影响
《生态学杂志 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：研究大气CO_2浓度升高对辣椒光合作用及相关生理特性的影响,揭示大气CO_2浓度变化与辣椒光合作用及生理指标之间的关系,为辣椒的栽培管理及果实加工提供理论参考。利用OTC(open-top chamber)系统,采用盆栽试验,研究CO_2浓度增高200μmol·mol-1对辣椒形态指标、叶片生理指标、光合参数、光合色素、维生素C(Vc)含量、糖类化合物和产量的影响。结果表明:大气CO_2浓度升高促进了辣椒生长,增加株高、产量和植株总生物量。叶片净光合速率(Pn)、胞间CO_2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)明显提高;开花坐果期气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)增加,结果期气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)下降;大气CO_2浓度升高促进辣椒叶和辣椒果实中Vc含量的显著升高,叶片中叶绿素和糖类化合物含量也显著增加;CO_2浓度升高能改善辣椒叶片光系统,增加光合作用,促进辣椒代谢物质的积累,有利于辣椒的生长发育。
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极早熟鲜食枣新品种‘早红蜜’的选育
《果树学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：‘早红蜜’是从‘太谷蜜枣’变异株系中选育出的极早熟鲜食枣新品种。果实卵圆形,平均单果质量10.3 g,大小较整齐。果皮薄,红色,阳面有果晕。果肉厚,肉质细脆,味甜略酸,汁液多,鲜食品质极佳。鲜枣可食率97.1%,可溶性固形物含量30.2%,总糖含量28.1%,河滴定酸含量0.63%,维生素C含量2 773.1 mg·kg~(-1)。在山西中部8月下旬成熟,果实生育期85 d左右,属极早熟品种。树体矮化,树势中庸,成枝力弱,早期丰产性强,适宜于矮化密植和促成设施栽培。
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太原市交通路口大气PM_(2.5)单颗粒成分研究
《环境科学与技术 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：为了解冬季采暖期交通路口大气细颗粒物(PM_(2.5))成分随时间变化规律及影响因素,于2011年12月19日-23日每日8:30、11:30、14:30、17:30左右在太原市主城区典型交通路口采集大气PM_(2.5)样品20组,经电子探针微区分析技术(EPMA)测定后,对1 678个颗粒的二次电子像和X-射线能谱进行了分析,结果表明:(1)矿物尘和含碳颗粒占样品总数80%以上,含硫的反应矿物尘是含氮的2.5倍;(2)在每天4个不同采样时段,初级矿物尘、有机碳(OC)及富铁颗粒相对丰度的变化均无统计学意义(P>0.05),但元素碳(EC)和反应矿物尘的变化差异均显著(P<0.05);(3)OC/EC数量比>2且OC、EC相关性差。说明太原市采暖期与交通相关的大气PM_(2.5)成分复杂、来源广泛,其中矿物尘颗粒主要来自工地和道路扬尘,EC以煤炭燃烧和机动车尾气一次排放为主;OC受一次排放及二次产生的共同影响;富铁颗粒含量比较恒定,可能受机动车影响较大。
关键词： 太原市 交通环境细颗粒物 单颗粒分析 电子探针微区分析技术
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利用荧光SSR分析中国糜子遗传多样性
《作物学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：分析糜子种质资源的遗传多样性,有助于了解糜子起源与进化,可为糜子优异种质发掘及资源高效利用提供理论基础。本研究利用15个糜子特异性荧光SSR标记检测来源于中国11个省(区)的132份糜子种质资源,检测到107个等位变异,每个位点等位变异数为2~14个,平均7个;基因多样性指数为0.0936~0.8676,平均0.5298;多态性信息含量为0.0893~0.8538,平均0.4864。采用遗传距离的聚类将试验材料分为4类,类群I来自东北春糜子区,类群II来自黄土高原春、夏糜子区,类群III来自于北方春糜子区,类群IV来自北方春糜子区和黄土高原春、夏糜子区。分析模型的遗传结构表明,中国糜子资源来自4个(东北地区、黄土高原、北方地区和西北地区)基因库,与基于遗传距离的聚类结果基本一致,均与材料的地理起源相关。糜子遗传变异丰富,主要存在于糜子材料间。该结果从分子水平上准确揭示了中国糜子的遗传多样性。
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