科研产出
基于转录组学和代谢组学解析氮调控花生结瘤固氮的机理
《山东农业科学 》 2023 北大核心
摘要：花生是一种重要的豆科作物，能与根瘤菌共生固氮，但该过程受到土壤中氮素的严格调控，施氮量过高时会形成“氮阻遏”效应。目前关于氮素调控花生结瘤固氮机理的研究较少。本研究以花育22号为试验材料，设置90 kg/hm~2氮处理和对照（不施氮）,统计根瘤数、测定固氮酶活性并进行转录组学、代谢组学及双组学联合分析。结果表明，施氮处理显著减少根瘤数，降低根瘤固氮酶活性。经转录组分析，共鉴定出3 123个差异表达基因，富集在生物过程、细胞组成和分子功能三大类；从中筛选出13个与氮调控花生结瘤固氮有关的基因，分别编码生长素应答蛋白和响应因子、鸟氨酸脱羧酶、天冬酰胺合成酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶、苹果酸脱氢酶、苹果酸酶等。经液相色谱串联质谱法分析，共鉴定到201种差异代谢物，包括酚酸、黄酮、氨基酸等共12大类物质，其中黄酮类代谢物占比最高，约占19.9%。通过对转录组学和代谢组学的联合分析发现，氮素主要通过植物激素信号转导、次生代谢物生物合成、氮代谢等途径调控花生结瘤固氮。本研究结果可为深入研究氮素调控花生结瘤固氮的分子机理提供信息基础。
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不同氮肥用量与有机肥配施对花生衰老和结瘤的影响
《花生学报 》 2023
摘要：池栽条件下研究了不同用量氮肥和有机肥单施及二者配施对花生衰老及结瘤的影响,结果表明:氮肥、有机肥或二者配施,能提高叶片中SOD、POD、CAT活性及Pr含量,降低MDA含量,延缓植株衰老进程,增加叶面积系数;不同施肥处理对延缓花生衰老的作用为有机无机肥配施>有机肥>氮肥;单施氮肥抑制根瘤的形成和发育,有机肥可在一定程度上减轻氮肥对根瘤的抑制作用;施肥可促进花生生长发育,株高和千克果数对施肥的反应大于单株结果数,不同处理花生产量表现为有机无机肥配施>氮肥>有机肥,花生增产主要得益于施肥后植株衰老进程放缓、荚果饱满度提高;有机肥在一定程度上可弥补化肥氮的作用,低量氮肥加有机肥可作为花生化肥减施的优化施肥组合.
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间作和施氮水平对玉米和花生农艺性状及花生结瘤的影响
《山东农业科学 》 2022 北大核心
摘要：为进一步明确大田环境中间作和施加氮肥对玉米和花生生长发育影响的规律,为间作模式氮肥减施和高产高效提供理论依据,本试验设置玉米花生单作、间作和不同氮肥用量梯度双因素处理,研究其对两种作物生育中期(即玉米灌浆期和花生结荚期)农艺性状和花生结瘤的影响.结果表明:间作玉米的茎叶+雌穗干重比单作提高12.4%;间作花生的全株干重比单作降低43.6%.施加氮肥明显促进植株生长,N1(120 kg/hm2)时施氮效果最优,玉米茎叶+雌穗干重比N0(不施氮)提高14.3%,花生全株干重比N0提高39.9%.施氮后,间作对花生的抑制作用下降:与N0全株干重间作比单作降低48.45%相比,N1和N2(160 kg/hm2)降幅分别为39.17%和38.47%,分别少9.28、9.98个百分点,N3(200 kg/hm2)则与N0无显著差异.间作明显促进花生结瘤,且N1根瘤鲜重最高,比N0、N2、N3分别提高472%、101%和308%,N2、N3比N0分别提高184%和40%.综上所述,间作促进玉米生长,但显著抑制花生生长;适量施氮可以缓解间作对花生的抑制作用;间作有利于花生结瘤.
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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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