马铃薯基因型磷效率差异及其生理机制

作为作物生长发育的三大必需营养元素之一,磷在马铃薯生产中的重要性不言而喻。磷素缺乏是中国马铃薯生产重要的限制因素之一,提高马铃薯的磷效率是马铃薯生产中应对磷胁迫的最佳方法。从不同马铃薯基因型磷效率差异以及相关生理响应方面的研究成果进行了系统的总结,并对提高马铃薯磷效率研究方向的未来进行了展望,以期为马铃薯磷素高效利用提供参考。     

中国大豆磷素营养及磷高效品种筛选最新进展

磷是影响植物新陈代谢和生长发育的重要元素,但由于其极易被土壤固定,因而有效性非常低.缺磷已成为限制当前农作物产量提高和品质改良主要因素之一,传统农业生产一般通过施肥和土壤改良来提高植物对磷素的利用率.近年来,有学者提出通过发掘和利用磷高效品种来解决植物需磷和土壤供磷矛盾的新途径.文章综述了中国土壤磷素营养及其遗传改良的...     

大豆磷胁迫响应研究进展

磷是影响植物生长和发育的重要大量元素之一。土壤中有效磷含量很低,限制了大豆生长,在磷胁迫下大豆会产生一系列适应性的变化。大豆如何适应低磷胁迫环境和高效吸收利用土壤中有限的有效磷已经成为当前的研究热点。文章综述了低磷胁迫下,大豆植株形态、生理生化指标的变化,基因水平的差异表达和磷胁迫下mRNA的表达,并对大豆对磷胁迫响应研究方向作了分析与展望,以期为大豆耐低磷研究及磷高效大豆品种改良提供理论依据和新思路。     

植物磷匮乏下的根系、代谢和分子响应研究进展

磷是植物正常生长发育所必需的大量元素之一.由于多数土壤条件下可获得的有效磷不足,因此土壤中的磷会影响作物产量潜力的表现.了解植物对低磷胁迫或磷匮乏的响应机制是至关重要的,相关研究已经取得一系列的进展.本文回顾了植物磷匮乏条件下根系统的响应,因为外部土壤中磷的供应状态会影响根构型,评述了植物激素和磷酸酶对磷匮乏的响应,并...     

甘蔗磷效率基因型差异及磷高效基因型筛选研究

以120个不同地域或具有不同遗传背景的甘蔗品种(系)为材料,通过田间试验研究甘蔗不同基因型间的磷效率差异并筛选出甘蔗磷高、低效基因型。结果发现:低磷胁迫下,甘蔗幼苗期地上部生物量、苗高、磷累积量、磷素利用效率、叶片(+5)磷含量均受到显著影响;幼苗期地上部生物量与磷累积量、磷素利用效率呈显著相关,与其他性状相关不显著。以幼苗期地上部生物量、磷累积量、磷素利用效率等为参数进行聚类分析,结果表明:供试品种(系)可分为低产磷低效、较低产磷较低效、高产磷低效、低产磷高效和高产磷高效5大类型。综合幼苗期效率相关性状和成熟期蔗茎产量相关性状,筛选出5个磷素高效基因型和5个磷素低效基因型。磷素高效基因型为福农91-21、闽糖01-77,桂糖97-69、云瑞06-8270、云瑞06-8362;磷素低效基因型为Co285、台引14、云瑞05-782、云瑞05-784、云瑞06-2414。该研究结果为甘蔗磷高效选育及机制研究提供了基础。     

不同类型春小麦品种磷素吸收差异及其对水分胁迫的响应

为了探讨不同春小麦品种在不同水分条件下磷素利用效率（包括地上干物质磷素利用效率和籽粒磷素利用效率）和磷素收获指数的差异及对水分胁迫的响应,并发掘磷高效品种资源,以8个在甘肃、青海水、旱地种植的地方品种和现代品种为材料,以2个土壤含水量（70% FC和40%FC,FC指田间最大持水量）为处理进行了盆栽试验。结果表明,各品种地上干物质磷素利用效率、籽粒磷素利用效率以及磷素收获指数在不同水分条件下表现出较大的差异,其中现代品种“青春533”无论在正常水分还是在缺水条件下都能保持较高的籽粒磷素利用效率,而“青春533”和“高原602”则在两种水分条件下均表现出较高的磷素收获指数;旱地地方品种“结巴”在70% FC（正常水分）下具有较高的地上干物质磷素利用效率,旱地地方品种“和尚头”在40% FC（缺水）下表现较高的地上干物质磷素利用效率和籽粒磷素利用效率。虽然不同品种磷素利用效率、磷素收获指数对水分胁迫的响应不尽相同,但多数品种在水分胁迫下磷素利用效率和磷素收获指数增加,尤其是旱地现代品种“定西24”、旱地地方品种“和尚头”以及水地现代品种“阿勃”的籽粒磷素利用效率和磷素收获指数在干旱条件下增加较大。     

低温对玉米苗期根系生长及磷养分吸收的影响

利用盆栽实验研究了低温对春玉米苗期根系生长、根际和非根际土壤磷的有效性及玉米磷吸收的影响。结果表明,低温抑制了玉米根系的生长,降低了玉米对磷的吸收。同时,低温胁迫下玉米苗期根际和非根际土壤有效磷均低于对照,且根际土壤磷素与非根际土壤磷素没有明显差异。     

5个马铃薯品种组培幼苗的磷效率差异研究

试验以5个生产用马铃薯品种脱毒试管苗为材料,采用组织培养的方法,初步研究了茎切段在正常磷及低磷培养基中生长30 d时幼苗的磷营养效率差异,为筛选出适宜于生产用的磷高效马铃薯品种奠定了基础。试验结果表明,5个马铃薯品种幼苗在正常磷和低磷胁迫下对磷素的吸收和利用能力均存在明显的基因型差异。利用各品种幼苗的磷效率指标(植株干重、鲜重、吸磷量、磷利用效率)的相对指标(低磷处理的结果/正常磷处理的结果×100)进行聚类分析(类平均法)的结果表明,大白和I-1035属于磷高效基因型品种,中农Ⅷ是磷低效基因型品种,凉薯97和疫不加则属于中间类型品种。     

水磷互作对不同磷效率基因型大豆苗期生理生化指标的影响

以不同磷效率基因型大豆黑河27、黑河29为试验材料,通过盆栽试验,在控制水磷的条件下,研究了不同磷效率基因型大豆的细胞膜透性、丙二醛积累、保护酶活性(SOD、POD)、水分状况以及根系活力等差异.结果表明,在磷和水分供应充足的情况下,2个基因型大豆生理活性表现极强.低磷和干旱胁迫下,黑河27以较高的根系活力、SOD和POD酶的生理活性,大幅度降低细胞膜透性来抑制和减少低磷和干旱胁迫所造成的不利影响,从而提高磷素营养和水分利用效率,而黑河29主要通过增加根系面积等形态变化来适应低磷和干旱胁迫,这就决定其适应在供磷充分条件下生长.磷高效基因型改善了大豆体内水分状况,提高了大豆的耐旱能力.     

砂培法模拟磷素营养水平对大豆光合作用和产量的影响

以大豆品种黑农48为试验材料,采用砂培盆栽法,通过在大豆生育期间淋浇不同磷素水平的营养液,研究了施磷素水平对大豆植株光合作用及产量的影响。结果表明:随着大豆的生长CO_2的吸收速率、叶面积、光合速率逐渐增大,CO_2的吸收速率和光合速率基本在R5时期达到最大值,之后趋于逐渐下降的趋势,呈现单峰曲线变化。CO_2的吸收速率、叶面积随着磷素营养水平的增加逐渐增大,但当磷素营养水平达到21 mg·L~(-1)时,再提高磷素水平对其已无明显作用。低磷胁迫(P1处理)大豆生育中前期的光合速率明显降低,低磷胁迫后再供给较高的磷素营养对大豆光合速率有一定的激活效应,使光合速率增大。大豆株高、粒数、节数和产量都随着磷素营养水平的上升呈现逐渐增高的趋势,当磷素营养水平达到21 mg·L~(-1)时,再增加磷素营养对大豆株高和产量已无影响。低磷胁迫后再供给较高的磷素营养水平对大豆产量有一定的恢复作用。在营养生长阶段,如果缺磷极易减产,低磷胁迫时间越长产量越低。     

水稻盐胁迫应答的分子机制

水稻是一种对盐胁迫中度敏感的作物,它的耐盐性反应是个复杂的过程,包括对外界盐信号的感知和传递、特异转录因子的激活和下游胁迫应答基因的表达。综述了负责维持和重建离子平衡的Na+转运蛋白、转录调控因子和渗透调节基因的功能。它们的作用结果,或通过将盐离子隔离进液泡,或排出体外,或在胞质中积累大量渗透调节物质,最终使得植株表现耐盐性。     

棉花GbGAI2启动子克隆及表达分析

通过染色体步移方法获得棉花GbGAI2基因的上游2378bp启动子序列,并对其进行生物信息学分析。将启动子序列与GUS基因连接,转化拟南芥,并对转化植株进行组织化学分析。结果表明,启动子区域内含有丰富的与光信号途径、激素信号途径(GA/IAA)、逆境胁迫相关等的顺式作用元件。在外施GA条件下,启动子活性增强。通过对启动子表达模式的分析表明,棉花GbGAI2基因在GA信号途径中起很大作用。     

巴西蕉AP2/ERF超家族全基因组分析

香蕉作为热带和亚热带发展中国家最重要的粮食和经济作物,其产量和质量受到低温、干旱、高盐等非生物逆境胁迫的严重影响。基于香蕉A基因组测序数据,利用生物信息学技术和方法,对巴西蕉中调控植物非生物逆境胁迫应答方面发挥重要作用的AP2/ERF超家族基因全基因组进行系统分析。结果表明:共获得119个巴西蕉AP2/ERF超家族基因,并将其划分成ERF(100)、RAV(15)和soloist(4)家族,其中ERF家族又被划分为10个亚家族,每个亚家族基因具有相似的保守motif和基因结构。此研究结果不仅为巴西蕉应答非生物逆境胁迫下AP2/ERF超家族基因功能和响应机制的研究、香蕉品种抗逆改良奠定理论基础,而且也为不同物种的AP2/ERF超家族基因的系统发育和进化研究提供方法和理论依据。     

Identification and Characterization of Drought Stress- Responsive Novel microRNAs in Dongxiang Wild Rice

MicroRNAs(miRNAs) are non-coding small RNAs, which play important regulatory roles in response to biotic and abiotic stresses. Dongxiang wild rice(Oryza rufipogon, DXWR) can survive in extreme drought environment, but its molecular mechanism of drought resistance is still largely unknown. To further explore miRNA regulatory mechanisms involved in drought resistance, we identified 138 novel miRNAs in DXWR using small RNA sequencing and bioinformatics approaches, and found that the expression levels of 67 novel miRNAs were significantly affected by drought stress. In total, 200 candidate target genes were predicted and annotated for the drought stress-responsive novel miRNAs. Gene Ontology(GO) analysis and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG) pathways suggested that most of the target genes were related to metabolism. Stem-loop quantitative real-time PCR(qRT-PCR) results exhibited high concordance with sequencing data, which confirmed that miRNA expression patterns based on small RNA sequencing in the present study were reliable. Meanwhile, qRT-PCR validated the inverse expression patterns between several miRNAs and their target genes. These results will enhance our understanding of miRNA regulatory mechanisms in response to drought stress in DXWR, and can serve as an important reference for the protection and utilization of this valuable genetic resource.     

小麦OXS3基因家族的鉴定及表达模式分析

氧化应激3蛋白(OXS3)是一种植物特异性蛋白,在植物逆境耐受性中发挥重要作用。本研究利用生物信息学方法,在全基因组水平对小麦中的OXS3基因家族成员进行了鉴定,并对所有成员进行了高温胁迫下的表达模式分析以及4个小麦OXS3基因的酵母转化验证试验。结果表明,小麦具有9个OXS3基因,分布于8条染色体上,聚类为三个亚家族,主要定位于细胞核;小麦OXS3基因家族成员的启动子区具有多个激素响应和逆境响应顺式作用元件,暗示该家族成员在植物逆境响应中可能承担重要角色。共线性分析表明OXS3基因家族在单/双子叶植物间存在较大差异。qRT-PCR分析表明,小麦OXS3家族基因在高温胁迫下均上调表达。转化酵母的耐热功能验证表明,小麦基因TaOXS3-1D、TaOXS3-2A可以提高酵母的耐热性。本研究结果为系统研究OXS3的耐热功能奠定了基础。     

野生二粒小麦PYL基因家族的鉴定及其在逆境胁迫下的表达特性分析

脱落酸(ABA)是一类重要的植物内源激素,在调控植物生长发育和胁迫响应等方面发挥着关键作用。基因作为ABA的受体,在ABA信号转导过程中发挥着重要作用。为深入发掘野生二粒小麦PYL基因,本研究利用生物信息学对野生二粒小麦的PYL家族进行全基因组鉴定与分析。结果在野生二粒小麦基因组中共鉴定到24个PYL基因(TdPYLs),分布在1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、7A和7B染色体上,且所有成员均含有PYR-PYL-RCAR-like功能域;系统进化分析发现,24个TdPYL基因可分为3个亚家族,同一亚家族成员间具有相似的基因结构和保守结构域;对这些PYL基因的启动子顺式元件进行预测,发现它们含有大量与逆境胁迫、光调节和ABA响应相关的元件;基于RNA-seq数据的表达特性分析发现,它们在不同组织中以及逆境胁迫下表达差异明显,并鉴定到多个与组织特异性以及胁迫响应相关的PYL基因;进一步对PYL基因的单倍型组成进行分析,发现在野生二粒小麦、栽培二粒小麦和硬粒小麦中PYL基因的遗传变异和单倍型组成具有明显的差异,发生了显著的遗传分化。本研究为深入揭示野生二粒小麦PYL基因的调控功能及其进化机制研究提供了有益信息。