低温胁迫下白菜型冬油菜脂肪酸组分及FAD3的差异表达分析

为探究白菜型冬油菜(Brassica rapa L.)脂肪酸组分对低温胁迫的响应及脂肪酸去饱和酶FAD3(ω-3-fatty acid desaturase)基因与抗寒性的关系,采用气相色谱-质谱法测定了3个不同抗寒性白菜型冬油菜品种在低温胁迫下根和叶的脂肪酸组分变化;利用同源克隆法获得白菜型油菜陇油7号FAD3的CDS序列,利用生物信息学方法对其进行分析。结果显示:低温胁迫下,强抗寒品种陇油7号根部亚油酸和亚麻酸的含量较不抗寒品种Lenox分别高157%和89%,陇油7号根部脂肪酸不饱和指数(IUFA)较Lenox高91%,即低温胁迫下,强抗寒品种的亚油酸、亚麻酸和IUFA均显著高于不抗寒品种;陇油7号FAD3序列CDS区全长1 290 bp,编码429 aa,分子质量约49.16 kD,等电点为8.60,是一种稳定的亲水蛋白。多序列比对分析发现其编码蛋白与同一科属中大白菜相似性最高,为100%,进化树分析结果也表明FAD3蛋白与大白菜亲缘关系较近。荧光定量表达分析发现低温胁迫下,FAD3基因在陇油7号、天油2号和Lenox根中的表达量较对照(22℃)分别增加了690%、590%和710%,说明FAD3基因通过上调表达来适应低温,且其表达量与IUFA呈正相关关系。     

外源ABA和钨酸钠对干旱胁迫下白菜型冬油菜ZEP表达的影响

为研究白菜型冬油菜玉米黄质环氧酶(ZEP)基因在干旱胁迫下响应外源ABA的分子机制,本研究选择白菜型冬油菜陇油7号和天油4号为试验材料,分别喷施蒸馏水、ABA溶液、钨酸钠溶液、ABA+钨酸钠溶液200 mL后置于植物培养箱干旱处理7 d。采用RT-PCR和qPCR等技术进行ZEP基因克隆和表达分析,结果表明:该基因包含一个长度为2 013 bp的ORF,编码含670个氨基酸残基的蛋白质,理论等电点为6.16,属于亲水性蛋白。该基因与拟南芥、甘蓝型油菜的同源性分别为89.25%和99.40%。实时荧光定量分析表明,干旱胁迫可诱导白菜型冬油菜ZEP基因上调表达,外源喷施ABA后陇油7号叶片ZEP基因相对表达量较CK升高66.64%,喷施外源ABA合成抑制剂钨酸钠后陇油7号叶片ZEP基因表达量较CK降低12.74%,而同时喷施外源ABA和钨酸钠后,干旱胁迫下陇油7号、天油4号叶片ZEP基因表达量较CK分别增加了3.3倍和2.28倍,陇油7号叶片中的ZEP基因表达量较根系高21.61%,表明ZEP基因在白菜型冬油菜抗旱中可能发挥一定作用。     

马铃薯通用应激蛋白StUSP基因家族的鉴定及逆境表达模式分析

在全基因组和转录组水平系统鉴定马铃薯USP通用应激蛋白基因家族，并对该家族成员的基本特征及其在不同逆境胁迫下的表达模式进行分析。同时以马铃薯干旱耐受型品种‘陇薯10号’（L）和干旱敏感型品种‘大西洋’（D）为试验材料，利用高通量测序全面分析StUSP家族成员在干旱胁迫下的表达特性，筛选干旱胁迫关键差异表达基因。结果表明：马铃薯基因组中共有42个基因编码含有USP结构域的蛋白质，在11条染色体上不对称分布，且主要分布在1~6号染色体上。绝大多数StUSPs含有多个内含子。胁迫表达分析显示StUSPs能够响应多种非生物胁迫，且在干旱耐受性不同的马铃薯品种中差异表达。同时，利用qRT-PCR分析了12个成员干旱胁迫下表达模式，除StUSP12、StUSP22下调表达外，其余10个基因均正响应干旱胁迫。     

马铃薯StTCP7基因在干旱和盐胁迫下的表达分析

为了探究马铃薯（Solanum tuberosum L.）TCP7基因在干旱和盐胁迫下的表达模式，以耐旱品种‘Desiree’和干旱敏感品种‘Atlantic’为材料，通过自然干旱和200 mmol·L^-1 NaCl溶液对盆栽苗进行胁迫处理。采用PCR法克隆得到StTCP7基因，CDS区长741 bp，启动子区含有响应干旱诱导的作用元件，蛋白序列与窄刀薯TCP7相似度最高，同源性为98.2%，共编码1个含246个氨基酸的蛋白质；该蛋白含有1个TCP保守结构域，属于碱性蛋白，定位于细胞核上。利用qRT-PCR方法，对干旱和盐胁迫下StTCP7基因在‘Desiree’和‘Atlantic’中的表达量进行分析发现，StTCP7基因表达存在器官差异和品种间差异，在‘Desiree’中的表达量表现为根（1.02）>茎（0.33）>叶（0.29），在‘Atlantic’中的表达量为叶（4.62）>茎（3.72）>根（1.00）。干旱胁迫下，StTCP7基因在‘Desiree’根和叶中的表达量随干旱胁迫程度的增加呈先上升后下降趋势，W3（土壤含水量为35%~45%）时达到峰值，其表达量分别为对照组的1.27倍和1.87倍；该基因在‘Atlantic’根部的表达量呈先上升后下降的趋势，W3（35%~45%）时达到峰值，其表达量为对照组的1.39倍，叶中表达量呈持续上升趋势，W4（15%~25%）时达到峰值，其表达量为对照组的2.52倍。盐处理下，随胁迫时间的增加，StTCP7基因在‘Desiree’根部的表达量呈先上升后下降的趋势，处理6 h时达到最高，为对照组的2.16倍；叶中表达量呈先上升后下降的趋势，处理3 h时达到最高，为对照组的4.54倍；该基因在‘Atlantic’根部的表达量呈现先上升后下降的趋势，胁迫3 h时达到最高，为对照组的2.12倍，叶中表达量呈上升趋势，在48 h时达到峰值，其表达量为对照组的4.04倍。综上所述，马铃薯StTCP7基因响应干旱与盐胁迫，且在根和叶不同器官中的表达存在差异，可为StTCP7基因在马铃薯非生物逆境响应中的功能研究提供基础。     

北方白菜型冬油菜花器特性及农艺性状与含油量的相关性

为研究北方白菜型冬油菜花冠直径与千粒重及含油量之间的相关性,以20份不同的白菜型冬油菜为材料，测定花器大小、农艺性状、种子含油量及蛋白质含量,并对控制花器特征基因mf6、apetala和myb进行实时荧光定量PCR分析。结果表明:花冠直径受雌蕊直径影响较大,主成分分析提取的3个主成分可综合为花器各性状长度、雌蕊直径和花器各性状宽度；以花冠直径为指示性状，将20份白菜型冬油菜花冠划分为3类群；相关性分析表明，花冠直径与千粒重呈极显著正相关，相关系数0.663；千粒重与含油量呈极显著正相关，与蛋白质含量呈显著负相关。相较于小花，mf6在大花中相对表达量上调了151.63%，而apetala和myb分别下调了83.80%和72.70%。北方白菜型冬油菜品种间花器大小存在显著差异；在育种中可通过增加花冠直径来提高千粒重，进而增加油菜产油量，培育高含油量白菜型冬油菜品种。mf6、apetala和myb基因对白菜型冬油菜花器生长发育均具有一定调控作用。     

旱寒区冬油菜苗期抗寒性与抗旱性相关性分析

为了了解冬油菜苗期抗寒性与抗旱性的相关性,为北方旱寒区抗寒、耐旱冬油菜新品种选育提供理论参考,本试验对抗寒性不同的8个白菜型冬油菜品种进行苗期抗旱胁迫研究。结果表明,冬油菜抗寒性与抗旱性显著正相关;干旱胁迫后,油菜叶绿素含量逐渐增加,组织含水量与抗旱性不存在相关性,根系活力与抗旱性存在极显著相关性。     

低温胁迫下转ICE1基因水稻养分变化的研究

采用盆栽试验,选用转ICE1基因水稻T_4-8株系和T_4-9株系及未转基因水稻（Oryza sativa L.）品种垦鉴稻10号为试验材料,研究苗期低温胁迫对转基因水稻氮、磷、钾养分吸收的影响。结果表明,低温胁迫期间,转基因水稻幼苗丙二醛含量维持在较低水平,SOD活性维持在较高水平;地上部分氮、磷、钾含量变化不大,一直维持在较高水平;地下部分氮、磷、钾含量呈缓慢下降趋势,但降幅比非转基因水稻小,在胁迫第10天,T_4-8株系和T_4-9株系氮含量均高出对照13.86%,磷含量分别高出42.31%和50.00%,钾含量均高出85.71%。说明在低温胁迫条件下,ICE1基因过量表达可以增强水稻的抗寒性,减轻低温对水稻的伤害,保持根系较强的吸收养分能力。     

甜荞FeHSP83基因的克隆及其在逆境胁迫下的表达分析

为了探究甜荞FeHSP83基因在干旱和盐胁迫下的表达模式，本研究采用‘西农9976’为试验材料，通过15% PEG 6000溶液和0.1% NaCl溶液对荞麦幼苗进行胁迫处理。通过RT-PCR的方法，鉴定获得FeHSP83，该基因开放阅读框2 100 bp，编码704个氨基酸，预测其相对分子质量为80.97 kDa，理论等电点为4.96，具有较强亲水性。同源性分析结果显示，该基因与藜麦、甜菜亲缘关系较近，同源性达到97.06%。采用qRT-PCR的方法，对干旱和盐胁迫下FeHSP83基因在叶和根中的表达水平进行分析。结果显示，在干旱胁迫条件下，FeHSP83在甜荞根部的表达量持续上升，到48 h达到最大值，增加范围为1.03~10.20；叶的表达量呈先升后降的趋势；而在盐胁迫条件下，FeHSP83在植株叶部的响应较为明显，增加范围为1.07~6.24，在12 h时表达量达到最高；根部的表达量在3 h时迅速升高，随后缓慢下降。结果表明，FeHSP83基因在干旱和盐胁迫条件下能够快速响应胁迫，且在根和叶不同器官中的表达存在差异。预测FeHSP83基因在甜荞抗旱中起到一定作用。     

白菜型冬油菜NCED3基因、启动子的克隆及其表达分析

从2个不同抗寒性的冬油菜品种中克隆了NCED3基因及其启动子序列，并分析其在叶片和根中的表达，研究NCED3基因在冬油菜中的作用机理。结果表明，陇油6号的NCED3基因开放阅读框(ORF)长度为1 794 bp，编码597个氨基酸，分子量65.74 kD，理论等电点为5.81；天油2号的ORF与其长度相同，分子量为65.78 kD，理论等电点为5.94。2个蛋白都是亲水蛋白，具有疏水峰。根据预测，启动子具有生物过程中常见的顺式作用元件如CAAT-box等、分生组织表达CAT-box相关的顺式作用元件、-30 TATA box附近的核心启动子元件等，还有ABRE、TGA-element、CGTCA-motif、TGACG-element等激素响应元件，此外，还鉴定出低温响应元件（LTR）。2个品种启动子序列的相似度为99.38%，只有1个不同的顺式作用元件，即circadian,推测其与昼夜节律相关。低温、PEG及ABA处理后NCED3在叶片和根中的表达均高于对照，增加范围为0.07~6.48，且均于8 h达到峰值。与根系的表达特性相比，胁迫处理后叶片的基因表达均在2 h显著升高，天油2号的升高幅度（1.54~6.00）均大于陇油6号（0.04~1.95）。     

水稻热休克蛋白HSP70基因克隆、表达分析及原核表达

为明确水稻热休克蛋白70（heat shock protein 70,HSP70）基因在逆境胁迫下的表达特征,以日本晴粳稻水稻品种为材料,通过基因克隆方法获得水稻HSP70基因cDNA全长序列,并采用生物信息学的方法分析其序列特征,利用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,RT-qPCR）技术测定不同水稻组织、不同激素、不同温度以及不同逆境下HSP70基因的相对表达量,同时对其原核表达条件进行优化。结果表明,水稻HSP70基因全长1 950 bp,预测蛋白大小为71.18 kD,等电点为5.10,亚细胞定位于细胞质内,有较强的亲水性。水稻HSP70蛋白序列与香蕉HSP70蛋白序列的亲缘性较高;水稻HSP70基因表达具有组织特异性,在茎中的相对表达量最高,在根中最低;低温胁迫后,水稻HSP70基因在12 h内基因相对表达量相对稳定,在24 h时相对表达量达到峰值,为9.60;高温胁迫后,在较短时间内水稻HSP70基因显著上调并达到峰值,为79.10;激素吲哚乙酸、脱落酸和油菜素内酯均能诱导水稻HSP70基因表达;但在甘露醇模拟干旱和NaCl盐胁迫处理下,水稻HSP70基因的相对表达量呈现先升后降的趋势。水稻HSP70蛋白的最佳诱导温度是30℃,异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷最佳诱导浓度为1.2 mmol/L。     

越冬前北方不同类型强冬性冬油菜形态及生理响应研究

为了研究比较越冬前北方两种不同类型冬油菜的生长特性,于2020年10—11月选用强冬性白菜型冬油菜和强冬性甘蓝型冬油菜品种,分析其越冬前降温过程中的形态特征、光合特性和渗透调节物质含量变化,并与越冬率进行了相关性分析。结果表明,越冬前随着温度的降低,白菜型冬油菜根冠比增加164.7%,甘蓝型冬油菜根冠比变化不大,两个品种间差异显著,但二者组织含水量变化为69%~89%,变化幅度较小。随着温度的降低,白菜型冬油菜和甘蓝型冬油菜的叶面积逐渐减小,下降幅度为5%~16%,叶绿素SPAD值整体呈现增加的趋势;光合速率、蒸腾速率、气孔导度均逐渐下降,降幅为54%~64%,胞间CO₂浓度逐渐上升19%~29%。叶片和根部的可溶性蛋白、脯氨酸含量均增大,增幅为26%~91%;叶片可溶性糖含量先增加后降低,根部可溶性糖含量先降低后增加。叶片的钠离子和钾离子含量逐渐降低了20%~47%,钙离子含量先增加后降低;根部钾离子和钙离子含量先下降后上升;白菜型冬油菜根部钠离子含量呈现出逐渐上升的趋势,甘蓝型冬油菜呈现出先上升后下降的趋势。由此推断白菜型冬油菜陇油6号的抗寒性强于甘蓝型冬油菜2019-QL-GAU-30。     

芥菜型油菜资源品质与萌发期模拟干旱抗性的评价及其相关性分析

为研究不同芥菜型油菜种质萌发期耐旱性，探索油菜籽脂肪酸与萌发期耐旱性的关系，便于耐旱种质的筛选，采用PEG-6000模拟中度及重度干旱胁迫，对193份芥菜型油菜萌发期的耐旱性及其与品质性状的相关性进行研究。结果表明，参试材料的脂肪酸组成变异丰富，尤其是芥酸、花生烯酸和油酸变异系数均超过50%；中度及重度干旱胁迫均能显著影响油菜萌发，重度干旱胁迫条件下参试材料相对发芽率差异更大，变异系数为81.66%~112.88%；芥菜型油菜萌发期耐旱性普遍较高，两种不同程度干旱胁迫条件下的材料耐旱性呈极显著正相关，相关系数约为0.35~0.56；芥菜型油菜耐旱性与脂肪酸含量及脂肪酸组成均相关，尤其是脂肪酸组成，高含量的超长链脂肪酸及低含量的长链脂肪酸有利于芥菜型油菜萌发期对干旱的适应。采用连锁聚类分析综合评价两种不同胁迫条件下材料的耐旱性表现，筛选出20个综合耐旱性强的芥菜型油菜品种（系），其中仅有3份为低芥材料，超过80%的材料芥酸含量大于25%。     

甘蓝型油菜苗期抗旱性鉴定及抗旱生理指标的评价

以120份西北地区甘蓝型油菜种质为试验材料,人工气候室盆栽,油菜五叶期时采用PEG-6000模拟干旱处理,通过抗旱指数和生理指标测定,对120份材料进行抗旱鉴定,探讨甘蓝型油菜抗旱指数与8个抗旱生理指标之间的相关关系及甘蓝型油菜抗旱性鉴定指标的选择。结果表明:120份种质中高抗旱材料6份、中抗10份、低抗23份、低感42份和高感39份;不同油菜种质干旱处理后可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白等生理指标发生明显变化,增加率分别为94.7%、432.8%和95.7%;抗旱指数与可溶性蛋白含量(0.521~(**))、可溶性糖含量(0.506~(**))、脯氨酸含量(0.495~(**))和叶片保水力(0.426~(**))呈极显著正相关,与丙二醛含量(-0.372~(**))呈极显著负相关;对抗旱指数直接影响最大的是可溶性蛋白,直接通径系数为0.384,间接影响最大的是SPAD值,间接综合效应为0.196。通过主成分分析,可将相关指标综合为3大类:渗透调节因子、水分保持因子和膜脂损伤因子。关键字:     

PEG 6000模拟干旱胁迫下甘蓝型油菜芽期及苗期抗旱指标筛选

采用聚乙二醇(PEG 6000)模拟干旱胁迫,分析干旱胁迫下8份甘蓝型油菜芽期和苗期抗旱相关指标,鉴定芽期和苗期抗旱性,筛选抗旱评价指标。结果表明,甘蓝型油菜种质芽期和苗期抗旱性强弱不同,芽期抗旱性鉴定的最适PEG 6000浓度为15%,成苗率可作为芽期抗旱性的鉴定指标。通过主成分分析、隶属函数等方法分析苗期相关指标的变化,利用抗旱性综合度量值D值评价甘蓝型油菜苗期抗旱性,结果表明叶片相对含水量(r=0.907~(**))、可溶性蛋白(r=0.921~(**))与抗旱度量值D值呈极显著正相关,丙二醛含量(r=-0.837~(**))与D值呈极显著负相关,这些指标可作为甘蓝型油菜苗期抗旱性的评价指标。     

白菜型冬油菜抗倒伏性评价及其与株型性状的相关分析

于2018—2019年以44份不同抗倒性的白菜型冬油品系(种)为试材,依据改良倒伏系数(ILC)法对其抗倒伏性进行聚类分析和评价,探讨白菜型冬油菜株型、茎秆力学特性、干物质积累量等对其倒伏性的影响。结果表明:依据ILC可将白菜型冬油菜参试材料聚为3类:Ⅰ类为强抗倒性材料,包含2个品系(种);Ⅱ类为中等抗倒性材料,包含15个品系(种);Ⅲ类材料抗倒性最弱,包含27个品系(种)。聚类结果与田间倒伏分级结果基本吻合,两者呈极显著正相关(r=0.452~(**)),表明利用ILC评价白菜型冬油菜的抗倒伏性具有可靠性。与Ⅱ类、Ⅲ类材料相比,抗倒性强的Ⅰ类材料株高显著变矮,重心高度显著降低,其平均株高和重心高度比倒伏Ⅲ类材料分别降低19.8 cm和17.8 cm。白菜型冬油菜茎秆抗折力在三类材料间均存在显著差异,抗倒伏Ⅰ类参试材料平均茎秆抗折力是Ⅲ类材料的2.59倍。白菜型冬油菜倒伏系数与株高(r=0.346~*)、地上部鲜质量(r=0.344~*)、重心高度(r=0.579~*)呈显著正相关,与茎秆抗折力(r=-0.518~*)呈显著负相关。与Ⅱ类、Ⅲ类材料相比,Ⅰ类参试材料根长增长38%～41%,根鲜质量增大71%～102%,分枝部位降低32%～44%,一次分枝数增加10%左右、单株角果数增加30%～38%、角果长度增长1%左右、每角粒数增加11%～14%,千粒重增加21%～23%。白菜型冬油菜参试材料抗倒伏性存在显著差异,植株高度、重心高度、地上部鲜质量、茎秆抗折力等是影响其抗倒伏性的关键因素,株高较小、重心高度较低、茎秆抗折力大的白菜型冬油菜品种更高产抗倒伏。     

人工模拟降雨对吡虫啉在不结球白菜中残留量的影响

为探索露地蔬菜中残留农药降解较快的主要原因,以吡虫啉为供试农药,以不结球白菜(Brassica rapa L.Chinensis Group.,俗称小白菜)为代表作物,采用人工模拟降雨研究了不同降雨强度、降雨间隔、降雨次数及农药剂型对吡虫啉在蔬菜中残留量的影响。结果表明:吡虫啉在小白菜中的残留量随着降雨强度的增大而降低,随着降雨间隔时间的延长而升高,随着降雨次数的增多而降低,且连续降雨对吡虫啉的淋失作用大于间断降雨;降雨对小白菜上吡虫啉水分散粒剂的淋洗率高于对乳油的淋洗率。     

Pythium rot of chingensai ( Brassica campestris L. chinensis group) caused by Pythium ultimum var. ultimum and Pythium aphanidermatum

Severe rot was found at the base of leaves and stems of chingensai (Brassica campestris L. chinensis group) in Okayama Prefecture in 2000. The causal fungi were morphologically identified as Pythium ultimum Trow var. ultimum and P. aphanidermatum (Edson) Fitzpatrick. This is the first report of rot caused by Pythium species on chingensai. We named this disease Pythium rot of chingensai.     

芹菜APX基因家族鉴定及其表达分析

抗坏血酸过氧化物酶（Ascorbate peroxidase, APX）是植物活性氧代谢中重要的抗氧化酶之一，在植物抵抗氧化胁迫方面发挥重要作用。利用生物信息学方法对芹菜基因组中的APX基因家族成员进行鉴定和分析，并通过实时荧光定量PCR（quantitative real\|time PCR, qRT-PCR）验证分析AgAPXs在高温胁迫下的表达情况，为开展芹菜APX基因参与高温胁迫调控机制提供依据。结果表明：芹菜基因组中共有9个APX基因，随机分布在5个染色体上，并出现了基因片段复制现象；大多数基因被定位在细胞质中。系统发育分析表明，AgAPX基因家族可分为3个亚族，同一亚族中的成员具有相似的基因结构和基序。启动子顺式元件分析表明，大多数AgAPX基因含有多种与生长发育、植物激素和逆境胁迫相关的顺式元件。高温胁迫下，芹菜APX活性提高。qRT-PCR分析表明，AgAPXs在不同时间的高温处理下表达具有显著差异，并与转录组表达丰度相一致，AgAPX2、AgAPX3、AgAPX4、AgAPX5、AgAPX7的表达量和APX活性具有显著相关性，推测AgAPXs可能参与了芹菜抵御高温的调控过程。本研究初步鉴定并提供了芹菜APX基因家族成员信息，为今后进一步探索芹菜APX基因功能提供了重要的研究基础。