科研产出
旱地小麦区试品系中抗旱高产相关基因的KASP标记检测
《山西农业科学 》 2024
摘要：利用分子标记检测小麦区试品系，明确其优异等位基因组成，有利于进一步精准改良利用。分析KASP标记检测中存在的问题，有助于促进分子育种应用。以山东省2021—2022年小麦旱地区试24份参试品系为材料，利用32个抗旱高产相关基因的KASP标记，分析KASP标记检测中存在的异常结果和材料的优异等位基因利用情况。结果表明，未知基因型产生的主要原因是KASP反应失败或非特异扩增。混合DNA样品检测结果为杂合的主要原因是单株间基因型不一致，次要原因是错误分型。32个KASP标记中，14个标记的优异等位基因检出率超过83%，表明这些基因在育种中已经得到有效利用；17个标记的优异等位基因检出率低于50%，其中，WRKY51-2B、AX-95025477-7B、SnRK2.4A3、TaMoc-2433和NCED1 5个标记的优异等位基因未检出，表明这些基因在育种中利用较少，可通过分子标记辅助选择开展遗传改良。24份材料中，HQ04携带20个优异等位基因，是数量最多的，可作为基因供体用于育种。利用KASP标记开展辅助选择定向精准提高优异等位基因在小麦育种中的利用率仍有可为。
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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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TVDI与土壤湿度关系的多时间尺度分析与旱情监测
《水土保持研究 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]揭示不同时间尺度的TVDI与土壤湿度的关联关系，确定反映土壤湿度的最佳时间尺度，以更为准确地获取土壤湿度信息，精准监测旱情。[方法]以3种不同时间尺度（8 d, 16 d和月）的遥感地表温度、反射率数据以及山东省31个地面观测站土壤湿度数据为基础，分析不同时间尺度下植被指数-温度空间特征，建立不同时段不同时间尺度温度植被干旱指数（TVDI）的热边和冷边函数，研究TVDI与土壤湿度之间的关联性随时间尺度的变化规律，确定了区域土壤墒情监测的时间尺度，反演了区域土壤湿度，监测旱情。[结果]植被指数-温度二维空间形状呈三角形，但随时间发生改变；二维空间中植被指数与最大、最小温度之间有明显的线性关系，湿边并非理想的与坐标轴平行的直线；TVDI与土壤湿度线性相关，但两者之间的紧密程度随时间尺度而变，8 d尺度的TVDI与土壤湿度有更高的相关系数；山东省冬小麦旱情与降水高度一致。[结论]短时间尺度的TVDI更适于区域的旱情监测，尽管人工灌溉有效降低了对降水的需求，但降水的多寡仍是影响区域小麦旱情的主要因素。
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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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