科研产出
以15N示踪技术分析叶面施氮对花生氮素吸收、分配及利用率的影响
《中国油料作物学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：叶面追肥是现代农业作物丰产栽培常用田管技术。为探明叶面施氮次数与浓度对花生氮素吸收积累、运转分配及利用率影响，揭示叶面追氮对植株不同器官建成和功能维持的营养机制，试验设5个处理：T0为对照；T1尿素浓度1%，收获前35d追施1次；T2尿素浓度3%，追施时间同T1;T3尿素浓度1%，收获前50 d、35 d和20 d追施3次；T4尿素浓度3%，追施时间同T3。氮肥用15N标记尿素和普通尿素。结果表明：（1）叶面施氮植株氮含量提高0～0.22个百分点，且有T4>T3>T2>T1，其中营养体（根、茎、叶）增幅较大，比对照提高0.17～0.45个百分点，生殖体含量（果针、果壳、籽仁）增幅较少；施氮处理植株氮积累量提高平均19.8%，其中营养体平均增42.1%，生殖体平均增长12.7%。（2）叶面追施的氮在不同器官的分配比例存在较大差异，籽仁>叶>茎>果壳>果针>根，其中籽仁、叶各约占60%和30%，其余器官比例较少；追施时间对氮素分配有一定影响，收获前35 d追施更有利向生殖体分配，比收获前50 d和20 d两处理平均高7.9个百分点。（3）植株氮素效率随叶面施氮数量的增加而降低；施氮次数少或氮肥浓度低肥料利用率高，1次追施氮肥利用率平均70.6%，比3次追施平均高37.7个百分点；不同追施时间比较，收获前35 d追施氮肥利用率最高，较收获前50 d和20 d两处理的平均值分别高1.8和3.9个百分点。综上，叶面施氮可显著提高植株氮代谢水平，促进氮素吸收、积累，营养体尤为明显，是花生生育后期“护根保叶”生理机制和根系氮源难以取代的技术措施；叶面追施的氮主要分配在荚果和叶片中，是花生提高产量和叶片光合作用的生理机制；叶面追氮肥料利用率明显高于根系施肥，是花生经济施肥的有效途径；植株氮效率随叶面施氮数量的增加而降低，追施次数少或氮肥浓度低肥料利用率高。本研究可为花生叶面施肥提供理论依据和技术支撑。
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基于全基因组水平的花生FAR1转录因子家族分析
《花生学报 》 2024 北大核心
摘要：FAR1是一类起源于转座子酶的转录因子，在光敏色素A(phyA)信号通路的启动中起到非常重要的作用。基于全基因组水平对其家族分析，可为深入研究FAR1基因在花生生长发育、逆境胁迫响应中的分子调控机理提供依据。本研究在花生基因组中共鉴定出60个FAR1基因，该转录因子家族成员分成3个亚组，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ亚组中分别包含了21、20和19个花生FAR1蛋白。65%直系同源基因的Ka/Ks值小于0.5,这些基因结构稳定、较为保守，经历了较强的负选择作用。转录组数据分析发现，大部分FAR1基因在花生叶片中表达。本研究结果有助于了解花生FAR1基因家族的进化与功能，为下一步深入研究该基因家族的功能提供依据。
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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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基于转录组分析花生单粒精播与多粒穴播植株荚果产量差异的分子机制
《中国农业科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]在中国,为保证出苗率及播种质量,田间常采用多粒播种.然而,多粒穴播植株间的竞争往往限制了植株的生长和最终产量.为了解决这一矛盾,团队前期研究建立了单粒精准播种的高产栽培技术.单粒精播技术的节种作用和增产效果结合起来能够带来更大的效益,实现节本增效.挖掘不同种植方式花生叶片、根系及荚果中的差异表达基因,探讨单粒精播栽培技术提高花生荚果产量的分子机制,为进一步推动花生高产高效提供理论依据和技术支撑.[方法]以花生品种花育25号为试材,测定单粒精播和多粒穴播种植产量相关指标,分别取花生开花后30 d倒三叶和主根及侧根、鸡头幼果期花生荚果进行转录组测序,从分子水平阐述不同播种方式花生产量的差异.[结果]与多粒穴播相比较,单粒精播种植方式下花生单株荚果数、单株饱果数、单株果重、经济系数均显著提高.转录组数据组装后,平均每库包含4 430万个读数.通过不同比较组合中差异表达基因、GO和KEGG通路分析,与多粒穴播相比较,单粒精播种植植物叶片中参与赤霉素信号传导、光信号传导等过程的转录因子及光系统Ⅱ放氧复合体、叶绿体膜、氧化还原反应等光合作用相关基因表达量升高;根系中生物胁迫和非生物胁迫诱导的苯丙素代谢途径相关基因包括细胞色素P450 基因、氧化还原基因、胁迫反应转录因子和信号调节蛋白显著富集.荚果发育初期淀粉和蔗糖代谢基因显著富集,更加有利于花生荚果发育过程中籽仁充实.[结论]花生叶片中光合相关基因表达上调能够促进光合效率提升,与产量的增加密切相关;单粒精播提高了根系抗生物和非生物胁迫的能力,结合荚果发育初期能量物质相关基因表达上调均有利于地下部花生荚果的发育,提高花生产量.
关键词： 花生 单粒精播 产量 RNA-Seq 光合作用 苯丙素途径
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1个花生EMS突变体的表型评价及荚果大小相关性状分析
《沈阳农业大学学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：花生是我国重要的植物油和植物蛋白来源,随着近年来我国对花生油的需求日益增加,培育高产优质的花生新品种是花生育种研究的重要课题.花生荚果大小直接决定了花生的产量,明确花生荚果大小调控机制对提高产量具有重要意义.EMS诱变是创制花生优异新种质的有效手段,有助于加速育种进程.通过对美国栽培花生Tifrunner进行EMS诱变,获得了一个分枝数减少、花期提前且荚果变大的突变体(ps).结果表明:相关性分析表明种子的长宽与荚果长宽存在极显著线性关系(p<0.0001),且ps的果型没有发生改变但粒型显著变长.进一步对果壳进行细胞学分析表明,ps荚果变大的原因是果壳细胞数量增加.通过EMS诱变创制了1个分枝数减少且早熟的花生种质,为培育适应机械化的早熟花生品种提供了优异种质资源.此外,花生的荚果和种子的大小具有不同的调控途径,针对ps荚果大小突变的研究更应关注果壳的发育.研究结果为探究调控花生荚果大小的分子机制提供了依据,同时为加速优质花生种质资源创制提供了优异材料.
关键词： 花生 EMS诱变 突变体 相关性分析 荚果大小 细胞数量
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不同花生种质荚果力学特性研究
《花生学报 》 2022 北大核心
摘要：花生荚果果柄强度和果壳破壳力,是影响花生机械化收获水平的重要力学特性指标.本研究对98份花生种质的果柄强度、荚果层范围、荚果破壳力等11项指标进行测定与分析,结果表明:种质的果柄强度分布在极低、低、中三个等级范围内,所占比例分别为27.6%(27份)、61.2%(60份)、11.2%(11份).种质的秧―柄脱落力均值(7.31 N)大于果―柄脱落力均值(6.55 N).同一花生种质中不同成熟度的荚果对应的果柄强度值无显著性差异.花生荚果层范围及果柄长度在大小花生间的分布无显著性差异.荚果破壳力侧压>正压>立压.侧压破壳力与立压破壳力、正压破壳力与立压破壳力之间均存在显著差异.三个方向荚果破壳力在大小花生中无显著性差异.果柄强度与果―柄脱落力的相关性最大(r=0.98).多元线性回归分析表明,果―柄脱落力、秧―柄脱落力、未成熟荚果果柄强度和成熟荚果果柄强度是影响果柄强度的主要因素.通过以上研究结果可以更好地了解花生种质的荚果力学特性,为后续培育适应机械化收获的花生新品种提供研究基础.
关键词： 花生 果柄强度 荚果破壳力 荚果层范围 机械化收获
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转录组和代谢组分析钙调控花生结瘤固氮的机理
《花生学报 》 2022 北大核心
摘要：作为一种重要的豆科作物,花生能与根瘤菌共生固氮,该过程受到钙元素的调控.目前,关于钙调控花生结瘤固氮的机理少有报道.本研究以花育22号为试验材料,对CaO处理组和对照组的花生根系进行转录组、代谢组以及双组学联合分析.转录组分析共鉴定出2313个差异表达基因,主要富集在代谢途径,包括精氨酸和脯氨酸代谢等.基于液相色谱串联质谱法进行的代谢组分析共鉴定出48种差异代谢物,包括黄酮、氨基酸、酚酸等12大类物质.研究表明,CaO处理使花生根系的精氨酸和组氨酸含量增加,对根瘤菌的趋化作用增强,有利于根瘤菌侵染,进而促进结瘤.花生根瘤中编码谷氨酸合成酶/谷氨酰胺合成酶的基因上调,有利于NH3被同化为谷氨酰胺,这可能与钙促进根瘤固氮有一定相关性;根瘤中编码蔗糖合酶和苹果酸脱氢酶的基因上调,固氮所需的能量增加可能是钙促进根瘤固氮的另一原因.本研究结果将为深入研究钙调控花生结瘤固氮的分子机理提供信息基础.
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酸化土壤施钙对不同花生品种(系)钙吸收、利用及产量的影响
《作物杂志 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为明确不同花生品种（系）对钙肥响应的差异及机制,在酸化土壤上,以不施钙为对照,研究钙肥（CaO450kg/hm2）对6个花生品种（系）钙素积累、分配、利用及产量的影响。结果表明,施钙肥可促进花生针壳和籽仁对钙素的吸收,籽仁尤为明显,而对营养器官（根、茎和叶）的影响较小。山花8号对钙肥较敏感,各器官钙含量及积累量较对照均显著增加,而花育32各器官增幅较小或没有增加,对钙肥反应较为迟钝;钙肥可促进籽仁发育,6个品种（系）籽仁干重平均值显著高于对照,但对营养器官和针壳干重影响较小,因此提高了收获指数。施钙可提高荚果产量,其中山花8号荚果产量增幅最大,为49.09%,花育32增幅最小,仅为4.11%;荚果产量与针壳和籽仁钙积累量呈极显著正相关,与营养器官钙含量呈显著负相关。综上,不同花生品种（系）对钙肥的响应差异较大,生产上应根据不同花生品种（系）对钙肥的敏感程度适量施用钙肥。
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花育917机械化收获特性研究
《花生学报 》 2021 北大核心
摘要：收获是花生生产关键环节,用工量占整个生产过程的1/3,机械化收获水平是一个国家花生生产水平的重要体现。我国是主要的花生生产和出口大国,但由于花生机械化收获水平相对落后,导致花生出口的国际竞争力不强,因此筛选适合机械收获的高产优质花生品系十分重要。本研究针对花育917开展大区展示试验,结果表明花育917果柄强度为10.54 N,果柄—荚果脱落率达84.00%,荚果成熟率72.00%,荚果侧压破壳力>正压>立压。采用分段式收获:挖掘机地面落果率1.06%,埋果率1.67%;捡拾联合收获机荚果破碎率4.85%,含杂率7.14%,总损失率4.11%,均符合花生收获机作业品质要求。该研究为培育筛选适宜机械化收获的花生品种提供了参考。
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花生AOC基因家族的鉴定和表达分析
《分子植物育种 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：茉莉酸（jasmonic acid, JA）已被认定为新型植物激素,广泛参与植物的生长发育和胁迫响应等过程,丙二烯氧化物环化酶（AOC）是茉莉酸合成途径中的关键酶。为探明花生基因组中AOC基因信息及表达特征,本研究利用生物信息学方法鉴定了花生AOC基因家族,并分析其理化性质、系统进化树、染色体分布、结构特征以及在22个不同组织中和胁迫下的表达模式。结果表明,花生栽培种含有9个AOC基因,野生种各含有4个AOC基因。这些基因不均匀分布在不同染色体的两端,进化树分析显示17个基因聚为4组,且同组基因具有相似的基因结构、外显子数量、基序数量、类型和顺序,但与拟南芥和水稻经历了不同的进化过程。表达分析表明,AOC基因在22个组织中均有表达,在根、雌蕊、果壳中显著高于其他组织,AdAOC3和AiAOC1可被盐处理和干旱处理高度诱导表达,AhAOC在根中表达量高于茎和叶片且被干旱处理高度诱导表达。本研究为进一步探讨花生AOC基因的功能奠定了基础。
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