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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花生穴播器播深自动调节装置设计与试验
《中国农机化学报 》 2022 北大核心
摘要：针对传统花生播种机穴播器工作过程中播种深度调节过程繁琐的问题,设计一种可根据土壤含水率变化做出相应深度调节的播种装置.通过分析调节过程中推杆机构运动轨迹,明确调节深度与转臂角度变化关系,结合花生播深自动控制系统,使穴播器在机具工作过程中可根据土壤含水率变化实现无级调节.选取土壤含水率范围、设置播种深度、机具前进速度为试验因素,播种深度合格率为试验指标进行田间试验,采用Design-expert软件对试验结果进行分析,明确各因素对试验指标影响规律,并得出回归曲线方程.试验结果表明:播种深度控制过程中调节效果良好,土壤含水率范围为14%~17%、设定播种深度为3.5 mm、机具前进速度为4 km/h情况下,播种深度具有很好的一致性.当土壤含水率为15.83%,设定播种深度为3.18 mm,机具前进速度为3.91 km/h时,播种深度合格率为最大值98.19%,符合相关国家标准及花生种植农艺要求,为花生精准播种提供参考.
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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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不同种植密度对花生茎枝生长及荚果力学特性的影响
《山东农业科学 》 2022 北大核心
摘要：为研究不同种植密度对花生茎枝生长及荚果力学特性的影响,本试验选用黄淮海花生产区种植的21个花生品种为材料,设置112500穴/hm2(D1)、135000穴/hm2(D2)、180000穴/hm2(D3)3个密度处理,研究其对花生茎枝生长特性、荚果产量构成、结实范围、荚果力学特性的影响,并采用主成分分析法对供试品种的耐密植宜机收潜力进行分析.结果表明,21个花生品种的主茎高和侧枝长的变异系数较小,侧枝夹角的变异系数较大.较高的单株荚果数、双仁果数和饱果数是D1密度下较高单株荚果产量的主要因素.3个密度下菏花11号、花育36号、花育25号、菏花26号、花育9303和菏花20号均具有较高的果柄强度.根据主成分综合得分分析,本研究共筛选出3个密度下综合评价值为正值且2个密度下综合评价值排序均位于前10位的品种9个,分别是花育9120、花育965、花育9510、花育36、花育25、花育9511、花育22、花育50和花育917,由此认为这9个品种为宜机收花生品种.
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慢生根瘤菌及其与花生共生机制研究进展
《中国农业科学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：氮是植物生长发育所必需的大量元素之一,豆科植物通过与根瘤菌的共生固氮获得氮素.这种共生关系的建立包括结瘤和固氮两个过程,涉及复杂的互作调控机理,并受环境因素的显著影响.花生与慢生根瘤菌的共生对花生生产尤为重要,具有较多特异和未知的共生机制.本文综述了慢生根瘤菌及其与花生共生的相关内容,具体包括:(1)花生的慢生根瘤菌多样性和基因组功能;(2)花生与慢生根瘤菌的共生机制,包括慢生根瘤菌的裂隙侵染及与花生的共生信号交流,花生的结瘤固氮和根瘤数调控机制;(3)田间环境因素(土壤氮素、pH、温度、水分)对花生结瘤固氮及产量的影响.本文从慢生根瘤菌、慢生根瘤菌与花生的共生以及在花生田间的应用三方面指出目前研究中存在的问题主要为:针对花生的慢生根瘤菌基因组功能研究较少、慢生根瘤菌与花生互作调节机理细节未知、慢生根瘤菌菌剂田间应用利用率差等.基于此,未来研究重点应该集中在花生慢生根瘤菌基因组及基因功能分析;慢生根瘤菌与花生的信号交流、根瘤数调节和营养交换机制;与根瘤固氮规律相配合的化学氮肥合理施用技术、通过合成生物学手段获得适用于花生种植的新型根瘤菌剂等方面.本文为深入了解豆科植物与根瘤菌的共生机制、提高豆科作物结瘤固氮效率和产量、减少化学氮肥施用和改善农业生态环境等提供理论基础.
关键词： 慢生根瘤菌 花生 共生固氮 结瘤固氮机制 多样性 环境因素
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等着瞧叶面肥在花生上的应用效果研究
《农业与技术 》 2022
摘要：为研究等着瞧叶面肥在花生上的施用技术和应用效果,在辽宁锦州、河南濮阳和山东潍坊进行裂区试验,在吉林松原、河南濮阳和贵州贵阳进行大区试验.等着瞧叶面肥在辽宁锦州、河南濮阳试点裂区试验产量方差分析结果表明,喷施等着瞧与不喷施间差异均达极显著水平,但品种与施肥因素间互作均不显著.其中,锦州点叶面喷施等着瞧平均产荚果384.32kg·667m-2,比对照处理平均增产荚果7.41%;濮阳点叶面喷施等着瞧平均产荚果364.56kg·667m-2、籽仁267.38kg·667m-2,平均增产荚果11.59%、籽仁14.55%.等着瞧叶面肥在吉林松原、河南濮阳和贵州贵阳大区试验表明,施用等着瞧叶面肥均有一定增产效果,荚果产量增幅分别为5.1%~19.6%、20.7%和13.6%~19.7%.
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花生HSP 20基因家族鉴定及其表达特性分析
《肇庆学院学报 》 2022
摘要：HSP20是一类小分子热激蛋白，在植物抵御逆境胁迫中发挥重要作用.本研究借助花生基因组数据库，通过隐马尔可夫（Hiddne Markov Model,HMM）搜索野生种花生（Arachis duranensis）和（Arachis ipaensis）蛋白质数据库，鉴定出AdHSP 20和AiHSP 20基因各27个，基因长度为946～1 103 bp，不均匀分布在花生9条染色体上.进化树分析显示，这些基因分为11个亚家族.通过对基因结构和保守序列分析表明该基因家族高度保守.表达分析发现，2个野生种花生中各有5个基因在各组织中高表达，大部分基因在果针入土期开始大量表达，具有组织表达特异性，存在多个激素及逆境胁迫相关的顺式作用元件，预示着该基因家族参与花生逆境胁迫响应.
关键词： 花生 HSP 20基因家族 生物信息学 表达特性
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花生高亲和硝酸盐转运蛋白基因AhNRT2.7a响应低氮胁迫的功能研究
《中国农业科学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]氮素在作物生产中对生物量和产量起关键作用.高亲和硝酸盐转运蛋白基因NRT2在植物响应低氮胁迫时被激活并具有维持氮吸收和转运的作用.通过筛选花生低氮耐受相关的NRT2基因并解析其生物学功能,为培育高氮素利用率的花生新品种提供理论参考,最终有助于实现节氮、高效的绿色生产目标.[方法]检测正常氮浓度及1/20正常氮浓度(15 mmol·L-1)条件下5个具有典型跨膜结构的花生NRT2基因(AhNRT2.4、AhNRT2.5b、AhNRT2.5c、AhNRT2.7a和AhNRT2.7b)的时空表达情况.以花育6309的cDNA为模板,对AhNRT2.7a进行克隆和生物信息学分析,并通过亚细胞定位确定AhNRT2.7a的表达部位.进一步构建异源过表达AhNRT2.7a的拟南芥株系,分别在正常以及低氮胁迫条件下测定其叶绿素含量、氮积累量以及谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)、谷氨酸脱氢酶(GDH)5个氮代谢关键酶的活性.[结果]5个NRT2基因中有4个NRT2基因在花生响应低氮胁迫条件下大量表达.其中,AhNRT2.7a能够响应低氮胁迫,并在花生茎和叶中高表达.获得AhNRT2.7a的cDNA序列,全长为1380 bp,编码459个氨基酸.蛋白结构分析显示其为具有12个典型跨膜结构域的膜蛋白.该氨基酸序列与栽培种花生(Arachis hypogaea L.)相似性高达99.56%,其次是野生亲本AA和BB基因组花生.亚细胞定位显示其主要定位于细胞质膜上.构建异源过表达AhNRT2.7a的转基因拟南芥植株,在不同供氮条件下,成熟叶和幼叶叶片的叶绿素相对含量均显著高于野生型拟南芥.同时,对上述5个氮代谢相关酶活性以及氮、磷、钾积累量测定显示,转基因植株中2个氮代谢相关酶(GS和NR)的酶活性以及氮积累量均比野生型拟南芥有显著升高.[结论]花生中4个NRT2基因响应低氮胁迫,其中AhNRT2.7a能够提高植物氮代谢过程的氮素利用率.AhNRT2.7a的表达在促进氮代谢过程的同时,促使碳代谢作用的进一步加强.因此,AhNRT2.7a适合作为花生氮素高效利用为目的的候选基因.
关键词： 花生 NRT2 AhNRT2.7a 氮素效率 氮代谢相关酶
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16份花生品种(系)油酸含量及FAD2基因型鉴定
《花生学报 》 2022 北大核心
摘要：为研究花生油酸含量与AhFAD2基因型的关系,选用低(小于50%)、中(50%~70%)、高油酸(大于75%)含量的16个品种(系)进行分析.通过竞争性等位基因PCR(kompetitive allele spe-cific PCR,KASP)和直接测序法对AhFAD2进行分型,结果表明低油酸品种(系)的基因型均为AABB,中油酸品种(系)的基因型为aaBB,高油酸品种(系)的基因型为aabb.7个高油酸品种(系)的AhFAD2B突变为F435突变,即442位A碱基插入,而06B16的AhFAD2B突变为665位205 bp MITE转座子的插入.对16个花生品种(系)控制油酸基因型的鉴定,尤其是高油酸种质06 B16基因型的确定将为高油酸花生分子育种提供理论参考.
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