科研产出
干旱及复水对谷子苗期根系形态特征及叶片解剖结构的影响
《山东农业科学 》 2024
摘要：本试验选用抗旱性强的谷子品种济谷16和旱敏感谷子品种鲁谷1号为材料，设置盆栽试验，于出苗15 d时停止浇水进行干旱胁迫处理，并于9 d后复水，研究不同抗旱性谷子品种叶片以及根系形态指标对干旱-复水的响应。结果表明：（1）与CK相比，干旱胁迫导致两个谷子品种的根分枝数、根尖数和根体积显著减少；复水后，济谷16的根尖数显著增加（P＜0.05）,而鲁谷1号的根尖数进一步显著降低。济谷16的根分枝数在复水后的增加幅度大于鲁谷1号。（2）干旱胁迫下，两个品种叶片泡状细胞面积缩小，叶片厚度下降；复水后济谷16泡状细胞面积与CK相当，而鲁谷1号仍显著小于CK（P＜0.05）。（3）干旱胁迫下济谷16下表皮气孔密度增加，上表皮气孔密度减小，且均与CK差异显著（P＜0.05）;复水后，上表皮气孔密度略有增加但仍低于CK,下表皮气孔密度降低至CK水平。干旱胁迫下鲁谷1号上、下表皮气孔密度较CK均显著下降（P＜0.05）;复水后，上表皮气孔密度继续降低，而下表皮气孔密度显著增加至略高于CK水平。干旱胁迫后济谷16上、下表皮气孔长度无显著变化，复水后较CK和干旱处理均显著增加；鲁谷1号上表皮气孔长度显著减小（P＜0.05）,复水后仍继续减小，但较干旱处理差异不显著；鲁谷1号下表皮气孔长度较CK增加但差异不显著，复水后继续增长，显著高于CK。综上所述，干旱胁迫后复水，抗旱品种济谷16通过根分枝数和根尖数的增加以及叶片泡状细胞面积、气孔密度快速恢复，使其表现出更强的形态适应性和自我调节能力。
关键词： 谷子 干旱胁迫 复水 根系形态特征 叶片解剖结构 气孔
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ICARDA引进-小麦苗期抗旱性的全基因组关联分析
《中国农业科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】干旱是限制小麦生产最主要的逆境因子之一。挖掘、鉴定优异抗旱新种质、克隆抗旱新基因，以期丰富我国小麦抗旱遗传基础，为小麦抗旱遗传改良提供材料。【方法】以198份从国际干旱地区农业研究中心（ICARDA）引进的抗旱种质为材料，采用PEG-6000模拟干旱方法，通过调查苗期干旱和正常条件下的地上部鲜重、地下部鲜重、生物量和根冠比4个性状，鉴定、评价其抗旱性，结合660K SNP芯片对其抗旱性进行全基因组关联分析，发掘抗旱性相关染色体区间及关联位点，结合干旱胁迫下根等多组织的表达量数据，筛选抗旱性相关基因，最后以强抗旱性品系IR214和干旱敏感品系IR36为材料，利用qRT-PCR方法对候选基因进行验证，并分析关键候选基因的优异单倍型。【结果】干旱胁迫下，小麦的生长发育受到显著抑制，各性状表型均显著低于正常对照，不同小麦品系间也表现出显著差异，4个性状在2种处理下均呈现正态分布，变异系数为0.363—0.760，多样性指数为0.310—0.400；基于加权隶属函数值（D值）综合评价各个品种的抗旱性，发现品系IR214的D值最大，为0.851，其次为IR92、IR213、IR235和IR218等，它们可作为新的优异抗旱种质；在此基础上，通过全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS），共检测到102个与4个性状抗旱系数显著关联的SNP位点，表型变异解释率范围为1.07%—38.70%，其中，与地上部鲜重相关的位点60个、地下部鲜重相关位点1个、生物量相关位点36个以及根冠比相关位点5个；基于基因组注释信息，筛选到31个抗旱相关基因，结合根等不同组织的RNA-seq数据，筛选出4个抗旱候选基因，对差异表达的候选基因进行qRT-PCR验证，鉴定到2个关键抗旱候选基因；最后，分析候选基因的单倍型效应，发现TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点，2种基因型在抗旱性状上具有显著差异，是潜在的功能位点。【结论】共检测到102个与苗期抗旱性显著关联的位点，筛选出TraesCS5B02G053500和TraesCS6A02G048600 2个关键候选基因，TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点是潜在的抗旱性功能位点。
关键词： 小麦 干旱胁迫 660K SNP芯片 全基因组关联分析 候选基因
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高粱深根基因SbDRO1的克隆及功能验证
《山东农业科学 》 2024
摘要：干旱严重影响作物的生长和产量，根系的结构及分布情况是植物响应干旱胁迫的关键因素。高粱作为一种耐旱性较强的作物，挖掘其抗旱相关基因对于作物抗旱改良具有重要的作用。本研究在高粱中克隆得到深根基因SbDRO1,对其进行生物信息学分析，并在拟南芥中进行功能验证。结果表明，SbDRO1基因CDS全长759 bp,编码252个氨基酸；在拟南芥中过表达SbDRO1能够显著提高拟南芥在干旱条件下的存活率，且转基因拟南芥的根系相对野生型明显发达。进一步研究发现，涉及生长素合成、极性运输以及抗逆相关基因的表达量在转基因拟南芥中显著提高，这或许是SbDRO1基因提高转基因拟南芥抗旱性的主要分子机理。本研究结果可为农作物抗旱改良提供潜在的基因资源。
关键词： 高粱 SbDRO1 基因克隆 生物信息学 抗旱 拟南芥
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干旱胁迫对不同生长期不同玉米品种生长性状的影响
《安徽农业科学 》 2024
摘要：为探究干旱对玉米不同生长期的生长性状及果穗性状的影响,以QXH0121(耐盐碱型)、B73(野生型)、PHM57(盐碱敏感型)3种不同耐盐碱能力的玉米品种为试验材料,通过盆栽控水,分别于拔节期、大喇叭口期、抽雄期进行干旱处理.结果表明:相较于非胁迫处理,干旱胁迫下3种玉米品种在拔节期、大喇叭口期及抽雄期均表现为株高及产量构成要素降低,而茎粗则无显著差异.无论拔节期、大喇叭口期或者抽雄期胁迫,3个品种耐旱程度均表现为QXH0121>B73>PHM57.拔节期的干旱胁迫对玉米株高影响最大,株高低于大喇叭口期和抽雄期;抽雄期的干旱胁迫对果穗性状影响最大.
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干旱胁迫与氮肥施用量对花生产量、氮素积累及结瘤的影响
《中国油料作物学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：以花育25号为材料，通过盆栽试验研究了不同生育期干旱与氮肥施用对花生产量、氮素积累及结瘤的影响。水分设置为正常供水（WW,75%～80%田间持水量）、苗期干旱胁迫（SD,45%～50%田间持水量）和花针期干旱胁迫（FD,45%～50%田间持水量）3个条件，设置3个氮肥水平为0 kg·hm-2 （N0）、90 kg·hm-2 （N1）和180 kg·hm-2（N2）。结果表明，不同水分条件下均以N1水平产量最高。与正常供水条件相比，苗期干旱胁迫和花针期干旱胁迫均降低了花生产量和单株根瘤数。苗期干旱胁迫使花生减产7.73%～18.82%，花针期干旱胁迫使花生减产20.03%～26.74%。与正常供水条件相比，N2水平下苗期干旱胁迫增加了籽仁和全株的氮素积累量，而不同氮肥水平下花针期干旱胁迫均降低花生全株氮素积累量，降低幅度为4.29%～25.23%。不同水分条件下施用氮肥均降低花生单株根瘤数、根瘤鲜重和根瘤干重。由此表明，干旱胁迫下适量施用氮肥增加花生产量，但降低花生单株根瘤数量和根瘤重。
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氮素缓解花生干旱胁迫的生理和转录调控机制
《作物学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：干旱胁迫下氮素施用对植物生长发育具有重要的影响.为明确氮素提高花生抗旱性的生理和转录调控机制,本研究对施氮、干旱及旱氮同存处理下的花生生理指标和根系转录组进行了测定.结果表明,旱氮同存处理提高了干旱胁迫下花生生物量和叶片相对含水量.施用氮肥增加了干旱胁迫下花生根系的总酚和类黄酮含量,提高其过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,降低其丙二醛(MDA)含量,提高花生抗旱性.转录组分析表明,施用氮肥产生5396个差异表达基因,这些基因主要参与谷胱甘肽代谢、氮代谢和碳代谢相关过程及应激和防御反应.干旱处理和旱氮同存处理下,次生代谢物生物合成、运输和分解代谢及碳水化合物运输和代谢这两类功能差异表达基因富集.旱氮同存处理下酚类代谢物质相关的3种途径中有51个差异基因上调表达,207个基因下调表达.由此表明,施用氮肥通过调控花生次生产物代谢、碳水化合物代谢等途径提高干旱胁迫下花生植株的抗氧化能力,从而提高花生的抗旱性.
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玉米ZmWRKY36基因的生物信息学及功能分析
《山东农业科学 》 2023 北大核心
摘要：作为植物转录因子家族最大的成员之一,WRKY蛋白在植物的生长发育、防御反应以及胁迫响应中都发挥着极为关键的作用.本研究以玉米自交系 B73 为材料,克隆了一个玉米 WRKY 转录因子 Zm-WRKY36,并对其进行生物信息学与功能分析.结果表明,ZmWRKY36 基因的开放阅读框为1 002 bp,编码333个氨基酸.ZmWRKY36 蛋白分子量为35.8 kDa,理论等电点为5.66,属于酸性蛋白;不稳定系数为67.16,为极不稳定蛋白;亲水指数为-0.526,为亲水性蛋白;具有 1 个WRKY结构域和 1 个C2 HC锌指结构基序,属于WRKY转录因子Ⅲ类亚家族成员;与高粱SbWRKY64、稷PmWRKY4 和狗尾草SvWRKY4 有着较近的亲缘关系.进一步分析发现,ZmWRKY36 蛋白定位于细胞核内,并且有着较强的转录激活活性.qRT-PCR结果显示,ZmWRKY36 基因在玉米根和叶中表达量较高,具有组织特异性;并且受到干旱胁迫和盐胁迫的显著诱导,表明转录因子ZmWRKY36 可能在玉米抵御外界干旱胁迫和盐胁迫的过程中发挥着重要作用.
关键词： 玉米 ZmWRKY36 生物信息学分析 功能分析 干旱胁迫 盐胁迫
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外源2,4-表油菜素内酯对干旱胁迫下桑树根系生长的影响
《蚕业科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为探明外源2,4-表油菜素内酯（2,4-epibrassinolide, EBR）对桑树耐旱性的影响，以杂交桑为试验材料，研究外施不同浓度EBR对15%PEG6000胁迫下桑树幼苗根系生理特性的影响。结果表明：外施EBR能显著缓解干旱胁迫对桑苗根系生长的抑制，其鲜质量、干质量、总根长、表面积、根体积和平均直径比干旱胁迫下提高。与干旱胁迫处理相比，添加0.1μmol/L EBR使桑树幼苗根系产生O2·-活力、H2O2含量、产生·OH能力、丙二醛含量、电导率显著降低，同时使SOD活性、POD活性、CAT活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量显著增加。结果显示，0.1μmol/L EBR可以缓解15%PEG6000胁迫对桑树幼苗根系的伤害，增强其抗旱性。
关键词： 桑树 2,4-表油菜素内酯 干旱胁迫 根系
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不同棉花品种种子萌发期耐旱性综合评价
《山东农业科学 》 2023 北大核心
摘要：本试验选用45个黄淮棉区不同时期的代表性棉花品种为材料，采用15%PEG-6000溶液模拟干旱胁迫，测定各品种的种子发芽势、发芽率、发芽指数和单株干重、幼苗长度，计算5个萌发指标的相对值，分析各品种萌发指标的差异，并利用模糊隶属函数、相关分析等方法对45个棉花品种萌发期的耐旱性进行综合评价，为萌发期抗旱种质筛选及抗旱棉花新品种选育提供理论依据。结果表明，干旱胁迫抑制45个棉花品种萌发，品种间存在显著差异；相关分析显示，耐旱评价值与5个鉴定指标均呈正相关关系，与相对发芽势、相对发芽率、相对发芽指数呈极显著正相关；依据耐旱评价值将45个棉花品种分为高抗旱、抗旱、耐旱、不耐旱4个等级，其中高抗旱品种1个、抗旱品种7个、耐旱品种30个、不耐旱品种7个。说明过去或当前主栽棉花品种萌发期高抗旱及抗旱品种较少，为应对当前旱情加剧趋势，今后棉花育种需加强对萌发期抗旱品种的筛选。
关键词： 棉花 种子萌发 干旱胁迫 相对指标 耐旱性评价 模糊隶属函数
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外源甲基乙二醛对干旱胁迫下板栗幼苗的影响
《应用生态学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：甲基乙二醛(MG)是一种在植物中具有多种功能的新型信号分子。为探究MG对板栗幼苗干旱胁迫的影响,以两年生‘黄棚’板栗幼苗为试材,通过聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫并进行MG及其清除剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)处理,分析板栗幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)等抗氧化酶活性和乙二醛酶Ⅰ(GlyⅠ)、乙二醛酶Ⅱ(GlyⅡ)等乙二醛酶活性,检测内源MG含量、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H_2O_2)、超氧阴离子(O_2~(-·))等抗氧化物质含量及脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)、甜菜碱(GB)等渗透调节物质含量。结果表明:外源0.5 mmol·L~(-1) MG处理可显著提高干旱胁迫下板栗幼苗叶片SOD、POD、CAT、APX、GR等抗氧化酶活性和乙二醛酶(GLyⅠ、GLyⅡ)活性,并增加叶片中Pro、SS、GB等渗透调节物质和还原型抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)等抗氧化物质含量,降低了MG、MDA、H_2O_2、O_2~(-·)、脱氢抗坏血酸(DHA)含量,从而减少了干旱胁迫对植株造成的膜脂过氧化损伤,缓解渗透胁迫,提高了板栗对干旱的适应性,而添加MG清除剂NAC抑制了这种效果。表明MG对改善植物的抗旱性具有积极作用。本研究结果可为进一步探索MG缓解板栗干旱胁迫的机理提供理论依据。
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