过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

不同谷子品种氮素吸收与利用差异的研究

通过盆栽试验和大田栽培试验相结合的方法,对赤峰主栽谷子品种在低氮胁迫下氮素吸收及利用效率的差异进行了系统研究.盆栽试验结果表明:赤谷6号、赤谷8号、赤谷9号低氮胁迫下根长较施氮处理显著增长;赤谷5号、赤谷6号、赤谷9号耐低氮胁迫能力较强;赤谷10号氮利用率最为稳定;赤谷5号、赤谷6号耐低氮指数大.赤谷5号在农艺性状和氮累积量及耐低氮指数均表现出较好的耐低氮胁迫能力.大田栽培试验表明:赤谷6号和赤谷8号耐低氮胁迫能力较强.谷子出苗至抽穗期受低氮胁迫的影响较抽穗至成熟期更为敏感.谷子全生育期中,低氮胁迫对拔节期株高的影响较大;抽穗期、灌浆期、成熟期的干物质累积量对低氮胁迫影响较大.穗部相关农艺性状较其他农艺性状而言较易受到低氮胁迫影响.穗部性状中,穗长相对于其他性状对低氮胁迫影响较为迟钝,其他性状较为敏感;对低氮胁迫敏感的指标可作为谷子耐低氮能力评价指标.综合盆栽试验与大田栽培试验结果表明,赤谷5号、赤谷6号、赤谷8号这3个品种耐低氮能力强,适于在赤峰地区相对贫瘠的土壤种植.     

内蒙古高原紫花苜蓿土壤氮素丰缺指标和推荐施氮量

为了给内蒙古高原紫花苜蓿（Medicago sativa L.）测土施氮奠定科学基础，本研究采用“零散实验数据整合法”和“养分平衡-地力差减法”新应用公式，开展了该自然区域紫花苜蓿土壤氮素丰缺指标和推荐施氮量研究。结果表明：内蒙古高原生长第1年紫花苜蓿土壤碱解氮第1~6级丰缺指标为≥48，20~48，8~20，4~8，2~4和<2 mg·kg^-1，土壤全氮第1~5级丰缺指标为≥1.4，0.8~1.4，0.4~0.8，0.2~0.4和<0.2 g·kg^-1，土壤有机质第1~6级丰缺指标为≥17，10~17，6~10，3~6，2~3和<2 g·kg^-1。当紫花苜蓿目标产量9~18 t·hm^-2、氮肥利用率40%时，内蒙古高原紫花苜蓿第1~6级土壤推荐施氮量分别为0，68~135，135~270，203~405，270~540和338~675 kg·hm^-2。     

氮钾浓度对烤烟苗期生长特性的影响

探究氮钾浓度对烟苗生理生化特性的影响,为烟叶苗期氮钾营养平衡提供参考依据.采用水培法,利用基础Hoagland营养液,设置5个不同氮钾浓度处理,分析处理间烟苗的生理生化指标差异.结果表明,氮浓度对烟苗干物质、叶绿素的积累有显著影响,在相同钾浓度下,随着氮浓度的增加,烟苗干物质、叶绿素含量、根系活力显著增加.不同氮水平下,低钾处理间的根系MDA含量、叶片GS活性差异显著.K+对烟苗叶绿素的合成、根系活力、GS活性有一定的促进作用.高氮水平下,高浓度K+会使根系活力、叶片可溶性蛋白含量下降.     

外源水杨酸和硒复配剂对低温胁迫下铁皮石斛抗寒性的影响

[目的]研究低温胁迫下外源水杨酸和硒复配剂处理对铁皮石斛抗寒性的影响.[方法]以生长一年的铁皮石斛组培苗为供试材料,2℃低温胁迫7 d后,用不同浓度的外源水杨酸和硒复配剂进行叶面喷施,其中外源水杨酸和硒均设置了4个浓度梯度,分别为0、15、30、60 mg/L和0、5.0、7.5、10.0 mg/L,采用不完全随机设计将二者进行复配,共12种复配剂.[结果]低温胁迫下外源水杨酸和硒应配合使用,叶绿素含量和PRO含量的增加,SOD、POD和CAT活性增强,MDA含量下降;喷施浓度为15/10.0、30/5.0和30/7.5 mg/L的水杨酸和硒复配剂时,其叶绿素含量、PRO含量、抗氧化酶活性均显著增加,MDA含量显著下降,显著提高铁皮石斛抗寒性,缓解铁皮石斛的低温伤害.[结论]低温胁迫下配合使用外源水杨酸和硒,可在一定程度上减缓铁皮石斛的低温伤害.     

干旱处理对不同玉米品种叶片光合速率和抗氧化特性及产量的影响

玉米是对干旱比较敏感的粮食作物,不同品种应对干旱胁迫的能力存在差异。以6个普通玉米品种为材料,在北京市郊区大田条件下,采用裂区设计,以灌溉处理为对照,分析干旱处理对不同玉米品种叶片光合速率（P_n）和抗氧化特性及产量的影响。结果表明,与对照相比,干旱处理下不同品种玉米P_n降低幅度为京农科728（15.63%）相似文献   

6种苹果砧穗组合抗旱性评价

研究河北农业大学自主选育的5种砧木优系抗旱性差异，为苹果抗旱砧木的选育与利用提供经验，以一年生苹果砧木盆栽苗为试验材料，平邑甜茶做基砧，5种砧木优系为中间砧，冀砧3号为对照，通过自然干旱胁迫处理，测定5种砧木优系的相关生理指标；第2年在不同砧木上嫁接天红2号，在自然条件下进行干旱胁迫处理，测定所嫁接的天红2号叶片相关生理指标，将各项测定指标利用隶属函数法进行综合分析评价。结果表明，6种砧木优系在自然干旱胁迫处理下叶片的蒸腾速率、净光合速率、根系活性等参数呈现下降的趋势，丙二醛含量呈现上升的趋势，其中砧木14-7在干旱胁迫处理下光合参数指标等均最高，综合评价分析认为，砧木优系14-7表现最为抗旱，而砧木优系22-46的抗旱性最弱，综合分析6种砧木，14-7、冀砧3号、15-1的抗旱性较强，10-1、1-8、22-46的抗旱性较弱。     

基于文献计量学对氮沉降研究的可视化分析

[目的]为帮助研究氮沉降学者进一步了解发展走向.[方法]选取2000—2019年CNKI数据库中文核心期刊、硕博论文和SCI(science citation index)论文收录的氮沉降相关文献为数据样本,采用文献计量学的方法,以NoteExpress、SPSS、CiteSpace等分析软件为工具支撑,绘制氮沉降领域各类数据分析与知识图谱.[结果]在2000—2019年关于氮沉降领域研究中,整体呈平稳增长态势,其中2010—2014年呈快速增长阶段,2019年发文量最高.845篇核心期刊发表在135种期刊上,其中载文量前10的期刊发表在EI源刊有4种期刊.SCI论文方面,一直呈现出平稳增长趋势.[结论]今后氮沉降出现在"模拟氮沉降""硫沉降""干沉降""湿沉降"以及与全球变化相关问题等方面的应对措施可能成为热点研究方向.     

甜菜BvGSTU9基因的生物信息学及在镉胁迫下的表达分析

为了进一步研究甜菜谷胱甘肽转移酶BvGSTU9 (LOC104894060)在重金属胁迫过程中的功能。本研究以‘780016B/12优’为实验材料,对该基因序列特征、结构、功能进行预测分析,并利用qPCR检测该基因在不同浓度镉胁迫下的表达量变化。结果显示甜菜BvGSTU9基因全长925 bp,开放阅读框675 bp,编码了由224个氨基酸组成的不稳定膜外蛋白。BvGSTU9与菠菜、藜麦的氨基酸序列相似性较高,与系统发育进化树分析结果基本相符。二级和三级结构预测表明该基因主要由α-螺旋、β-折叠、延伸链及无规则卷曲组成。qPCR显示BvGSTU9基因在不同浓度的镉胁迫下均受到不同程度的诱导,因此可以推断甜菜BvGSTU9基因无论从结构还是功能上,与镉逆境胁迫存在着一定的应答关系。研究结果也为甜菜耐重金属镉机制研究提供参考依据。