科研产出
高压电场处理对高粱种子萌发期酶活性的影响
《河南农业科学 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：为了探讨适宜高压电场处理高粱种子促进种子萌发的机制,以晋杂122号高粱种子为试材,采用完全随机试验设计方法,研究高压电场处理对种子萌发期α-淀粉酶、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性的影响。结果表明,高粱种子经适宜高压电场处理后,萌发活力均有提高,其中,T4处理(500 k V/m×30 min)提高幅度最大,T5处理(500 k V/m×40 min)次之;各处理高粱种子萌发期的α-淀粉酶活性均高于对照(未经电场处理),且T4处理最高,为3.80 mg/(g·min),比对照提高了156.75%;各处理高粱种子萌发期的CAT活性与对照相比变化不一致,仅T2(400 k V/m×40 min)、T5、T8(600 k V/m×40 min)3个处理高于对照;除T8处理高粱种子萌发期的POD活性与对照接近外,其余各处理均高于对照,以T3处理(400 k V/m×50 min)最高,为115.81 U/(g·min),比对照提高了69.16%;各处理高粱种子萌发期的SOD活性均高于对照,其中T4处理最高,为774.45 U/g,比对照提高了175.31%,T2、T5处理次之,分别比对照提高了171.93%、100.05%。可见,适宜电场处理高粱种子可提高种子内α-淀粉酶、SOD、POD活性,促进种子萌发。
关键词： 高压电场 高粱 种子萌发 α-淀粉酶 CAT SOD POD
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新老玉米品种花粒期干物质及氮素积累转运机制的差异分析
《华北农学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：为明确新老玉米品种各器官干物质及氮素积累和分配的差异,以我国20世纪70年代主推杂交品种中单2号和21世纪前10年的主推杂交品种先玉335和郑单958为材料,设置追氮100,200 kg/hm~2以及密度5.25万,7.50万,10.50万株/hm~2等处理,以阐明其氮素营养策略和调整机制差异。结果表明,玉米新品种花前干物质较老品种高0.43 t/hm~2,且新品种吐丝期茎秆生物量与叶片生物量的比值为2.53,比老品种显著低11.7%;新品种吐丝期茎秆氮积累量与叶片氮积累量的比值为0.76,较老品种显著低15.8%,新品种叶片氮素运移对籽粒氮积累的贡献较老品种平均高出4.3%;2年间新品种平均6.21%的花前叶片干物质和24.7%的花前茎秆干物质在整个花后籽粒灌浆期阶段外运,老品种平均为12.7%,29.1%。在各种栽培条件下,玉米叶片转运氮素占吐丝期叶片氮积累量的比例始终保持在63%左右,而茎秆为60%左右。新品种花前干物质和氮素积累策略是更加侧重叶片干物质和氮素积累,老品种则是侧重茎秆,且在灌浆期新品种优先启动茎秆的养分运移,为叶片养分的过早运移提供缓冲,维持灌浆期叶片较高的光合功能,而获得更高产量;在多年来品种更替过程中,新老品种叶片和茎秆的氮素转运极限是相近的,差别在于新品种具有更高效的氮素积累和转运策略,以在不同栽培条件下获得更高的产量。
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基于寡核苷酸探针套painting的小麦“中国春”非整倍体高清核型及应用
《作物学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：基于寡核苷酸探针套painting的染色体鉴定技术简单、经济和高效,可以促进小麦品种及亲缘物种染色体识别和变异体鉴定,提高染色体工程效率。我们前期开发了寡核苷酸探针套,包含p As1-1、p As1-3、AFA-4、(GAA)10和p Sc119.2-1共5个探针。本研究通过一次荧光原位杂交(FISH),对源于17个非整倍体的18份材料分析发现,其中14个染色体组成正确,可以清晰识别相应的缺体、四体和端体。还构建了基于寡核苷酸探针套涂染的、能准确识别3个基因组和7个部分同源群染色体的高清核型,发现4个非整倍体发生变异,其中从N5BT5D中鉴定出一个可能的小片段相互易位系T6AS·6AL-6DL和T6DS·6DL-6AL。进一步对7个地方品种、10个栽培品种(系)和1个人工合成小麦分析,发现15条染色体存在多态性,涉及6条B组(除4B)、5条A组(除1A和3A)和4条D组(1D、2D、4D和7D)染色体,可以清晰识别我国小麦生产上广泛应用的3种易位类型(T1RS·1BL、T6VS·6AL及相互易位T1RS·7DL和T7DS·1BL),省去了基因组原位杂交(GISH)程序。另外,对5个亲缘物种分析发现,该探针套可以识别栽培一粒小麦、硬粒小麦Langdon、荆州黑麦、长穗偃麦草(2n=2x=14)全部和中间偃麦草30条染色体,并构建了这5个物种的核型。本研究结果证实该寡核苷酸探针套可以有效用于小麦及亲缘物种染色体鉴定,高清晰的中国春非整倍体核型为小麦染色体工程提供了参考标准。
关键词： 寡核苷酸探针套 染色体painting 染色体多样性 小麦易位系 非整倍体
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施氮时期对糜子产量和氮素利用效率的影响
《中国农业大学学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：为研究糜子高产栽培的氮肥运筹模式,以晋黍9号为材料,基肥、拔节肥和开花肥以不同比例施用,共设6个处理(N0,N1,N2,N3,N4,N5)。结果表明:分次施肥较一次性施肥有利于糜子产量的增加,以N4(2∶4∶4)的产量最大,为4 575.62kg/hm~2;产量与单株粒重和株高达到极显著正相关,分别为0.93和0.94;氮素养分利用效率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力都以N4处理最大,氮素养分利用效率较N1(基肥100%)和N2(基肥50%、拔节肥50%)分别提高了19.70%和1.31%;氮肥农学利用率较N1和N2分别提高了25.55%和23.64%;氮肥偏生产力较N1和N2分别提高了8.72%和8.07%。所以基肥、拔节期、开花期按2∶4∶4施氮,可以有效地提高糜子产量和氮素利用效率。
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不同RNAi方法对飞蝗触角高表达基因沉默效率的比较
《应用昆虫学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：【目的】RNAi技术在研究飞蝗功能基因组学方面已经日趋成熟,飞蝗触角中富含有丰富的气味结合蛋白、转运蛋白以及气味降解酶等,这些蛋白在昆虫嗅觉信号传导中发挥着重要的作用,但是关于高效降解这些基因的相关RNAi方法还未知,因此本文通过分析不同RNAi方法对飞蝗触角高表达基因的沉默效率差异变化,以此探索一种高效降解飞蝗触角高表达基因的方法,为后续研究基因功能提供理论依据与技术指导,为从飞蝗嗅觉机制方向设计防控蝗灾的分子靶标奠定基础。【方法】以Lm CYP3117C1基因为目标基因,飞蝗为实验材料,选取飞蝗5龄若虫解剖触角、下颚须、翅、跗足、中肠、马氏管6个组织部位,利用实时荧光定量PCR技术分析基因不同组织部位的表达特异性。用不同溶剂溶解ds RNA(DEPC水,丙酮和DEPC水(1︰1)混合溶剂,0.1%Triton X-100),分别采用注射法(触角窝注射和腹部注射),浸泡法和涂抹法3种方法干扰靶标基因,利用实时荧光定量PCR技术分析基因表达抑制情况,研究不同RNAi方法对基因表达量变化的影响。【结果】Lm CYP3117C1基因在飞蝗若虫6个组织部位均有表达,在触角的表达量最高,分别是下颚须、翅、跗足、中肠、马氏管的3.78倍、2.10倍、10.84倍、363.48倍、365.16倍。通过在两边的触角窝注射ds CYP3117C1,24 h后飞蝗雌雄虫触角Lm CYP3117C1表达量显著降低,雌虫和雄虫沉默效率分别为76.84%和87.51%,但在其他组织部位(下颚须、翅、跗足、其余整虫)基因表达量没有发生显著变化;飞蝗腹部注射ds CYP3117C1,24 h后雌雄虫触角的基因表达水平均发生显著降低,其中雌虫触角沉默效率达68.60%,雄虫沉默效率达61.10%,另外,飞蝗雌虫跗足Lm CYP3117C1基因表达量也发生显著降低,但下颚须、翅和其余整虫没有明显变化;飞蝗雄虫下颚须,其余整虫Lm CYP3117C1基因表达有显著降低,翅和跗足没有发生明显变化;将飞蝗触角浸泡于溶于不同溶剂的ds CYP3117C1溶液中(DEPC水、丙酮和DEPC水(1∶1)混合溶剂、含0.1%Triton X-100的DEPC水),分别浸泡1,3,5 min,24 h后检测雌雄虫触角Lm CYP3117C1基因表达情况,结果显示没有发生明显变化;将ds CYP3117C1分别溶于DEPC水和含0.1%Triton X-100的DEPC水中涂抹飞蝗触角,24 h后发现飞蝗雌雄虫触角Lm CYP3117C1基因表达水平无显著变化。【结论】飞蝗触角浸泡法和涂抹法干扰Lm CYP3117C1没有显著效果,腹部注射法对飞蝗触角Lm CYP3117C1的沉默效率较低,触角窝注射法可以高效降解Lm CYP3117C1,可作为飞蝗触角高表达基因RNAi的主要干扰方法。
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加工马铃薯Atlantic无标记基因遗传转化体系建立
《分子植物育种 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：本研究以加工型专用品种Atlantic为实验材料,分别对影响其遗传转化的外植体、激素、预培养、菌液浓度、侵染及共培养等因素进行优化,建立了农杆菌介导的无标记基因高效转化体系,初步获得了转基因植株。研究结果表明,叶片和茎段均可作为马铃薯品种Atlantic的受体材料,转化过程中以预培养2~3 d后用OD600=0.5的菌液侵染10~15 min,在MSGⅠ(添加有5 mg/L NAA和1.0 mg/L 6-BA)培养基上共培养2~3d后,转入含有250 mg/L的MSGⅡ(0.02 mg/L GA3和2.0 g/L ZT)的培养基上诱导生芽的遗传转化效率最高,其愈伤诱导率可达83.34%,芽分化率可达48.3%。通过该转化体系将抗马铃薯PVY病毒的基因导入马铃薯,获得无标记基因的转化植株,经PCR检测,初步确定已经将外源目的基因导入了马铃薯基因组中。
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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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