大麦根系响应湿害胁迫的转录组分析

湿害是影响大麦产量和品质的主要非生物胁迫之一。为进一步明确大麦响应湿害胁迫的应答机理,本研究以耐湿大麦品种泰兴9425为材料,利用高通量转录组测序(RNA-seq)技术,比较不同湿害胁迫时间下的基因表达差异。结果表明,湿害胁迫12 h后获得1 436个差异表达基因,而胁迫48 h后获得2 090个差异表达基因,其中共同上调表达基因286个。GO富集分析发现,涉及代谢过程、细胞膜、催化活性等的差异表达基因占比最多。KEGG富集分析发现,差异表达基因主要富集于糖酵解、类黄酮生物合成、乙烯合成等代谢通路。对7个耐湿相关的候选基因进行qRT-PCR分析,发现差异表达基因的表达量变化趋势与RNA-seq结果一致。     

低氮胁迫下大麦苗期株高和根长的遗传特性

为指导大麦耐低氮育种,以耐低氮大麦材料BI-04与低氮敏感材料BI-45衍生的F3群体为供试材料,利用主基因十多基因混合遗传模型,对低氮胁迫下大麦苗期的株高和根长性状进行了遗传分析.结果表明,低氮胁迫下,F3群体株高表现为13-4遗传模型,即2对主基因的等加性遗传模型,遗传率为30.99％,说明选育株高性状可以在相对较早的世代进行.F3群体根长则表现为A-0遗传模型,即无主基因遗传模型,说明选育根长性状需要在较晚世代进行.     

大麦DH群体在耐低氮相关遗传连锁图谱初步构建中的运用

为给大麦耐低氮基因的发掘提供参考,以耐低氮品种BI-04和氮敏感品种BI-45为亲本,用通过花药离体培养方法得到的84个单倍加倍体(DH)后代作为作图群体进行耐低氮性遗传图谱的构建。利用376对SSR引物对亲本BI-04和BI-45进行多态性检测,共筛选出76对多态性引物,多态性频率为20.2%。利用Joinmap 4.0作图软件构建BI-04×BI-45 DH群体分子标记连锁图谱,取LOD>3.0进行分子标记连锁分析,构建了含有7个连锁群、27对标记的分子标记连锁图谱,连锁群总长度为303.6 cM,标记之间的平均遗传距离为11.24 cM。这7个连锁群包含了大麦的7条染色体,为大麦耐低氮的QTL分析奠定了一定的基础。     

不同基因型大麦苗期耐低氮性状与产量性状的相关性

为给大麦耐低氮育种提供理论依据,利用溶液培养和大田产量试验相结合的方法探讨了大麦苗期和成熟期各相关性状在两种供氮条件下的变异情况。结果表明,苗期氮素生理利用效率、单株吸氮量、地上部干重和苗高在品种间存在极显著差异,籽粒产量在品种间存在显著差异,不同供氮水平对各性状都有极显著的影响。相对性状的基因型变异为：相对地上部干重＞相对分蘖数＞相对单株吸氮量＞相对籽粒产量＞相对氮素利用率＞相对苗高。相关分析表明,低氮胁迫下分蘖数与籽粒产量呈极显著正相关,苗期相对氮素生理利用效率、相对苗高和成熟期相对籽粒产量间互呈显著或极显著正相关。从各性状的相对值中可以看出,大麦品种BI04表现最好,具有较强的耐低氮性,BI45表现最差,对低氮胁迫相对比较敏感。     

胡椒实时荧光定量PCR内参基因的筛选

为筛选胡椒不同组织间稳定表达的最佳内参基因,以胡椒栽培种‘热引1号’的主根、主蔓、花序和不同发育时期果实共8个组织为材料,采用实时荧光定量PCR技术,分析Polyubiquitin 1、Polyubiquitin 2、Polyubiquitin 3、GAPDH 1、GAPDH 2、Histone 3-1、Histone 3-2、Cyclophilin、Actin等共9个不同持家基因的表达差异情况。基于各个基因的Ct值,利用ge Norm、Norm Finder和Best Keeper分析候选持家基因表达的稳定性。结果表明,在不同的组织中,9个持家基因的表达量存在差异。3个软件分析出的结果有所不同,综合分析结果显示,Histone 3-1表达最为稳定,其次为Polyubiquitin 1、GAPDH-2。内参基因标准化因子的配对差异分析(Vn/n+1)表明,Histone 3-1和Polyubiquitin 1是分析胡椒基因表达模式的最佳内参基因组合。     

不同氮素水平下大麦谷氨酰胺合成酶基因(HvGS1)表达及其与籽粒氮素积累的关系

为探讨大麦(Hordeum vulgare L.)叶片谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase)基因(HvGS1)表达对氮素水平的响应及对籽粒氮素积累的影响,以蒙啤1号、蒙啤3号、甘啤4号和垦啤7号4个大麦品种为试验材料,设置0、90、180和270 kg· hm-2 4个施氮水平,分析灌浆期间不同供氮...     

氮高效水稻品种苗期耐低磷种质的筛选与鉴定

以先前通过田间试验筛选出来的36个氮高效水稻品种为供试材料,在苗期进行了耐低磷筛选,并对获得的3个耐低磷和2个低磷敏感品种响应磷素胁迫的生理机制进行了初步研究。结果表明:1)正常供磷和低磷条件下,所有调查性状的相对值(低磷/正常供磷)中,相对根系干质量、相对地上部干质量、相对根冠比和相对分蘖数均具有较大的品种间变异(变异系数分别为16.9%、10.9%、11.4%、16.3%)。相关分析表明,它们呈显著或极显著正相关。因此,这4个性状可以作为水稻苗期耐低磷筛选的评价指标。2)在低磷条件下,筛选出的3个耐低磷品种比2个低磷敏感品种的根系生长旺盛且活力强,P吸收动力学参数中Km、Cmin小,而Vmax大,酸性磷酸酶(APase)活性升幅大,磷效率在两者之间也存在显著差异。同时,不同耐低磷品种适应低磷胁迫的调节机制也有所不同。表明筛选氮磷双高效的水稻品种是可行的,同时也为后续基因定位和遗传机制的研究提供了材料和生理学依据。     

低氮胁迫下水稻剑叶转录因子表达变化

 利用Agilent 4×44K芯片全基因组研究低氮胁迫下,2个不同叶绿素含量水稻齐穗期剑叶的转录因子相关基因表达的变化。结果表明,低氮处理与对照相比,超绿水稻沈农196（SN196）剑叶共有53个转录因子相关基因表达发生变化（35个在转录水平下调表达,18个在转录水平上调表达）。丰锦剑叶有27个转录因子相关基因表达发生变化（21个在转录水平下调表达,6个在转录水平上调表达）。低氮胁迫响应转录因子相关基因表现出品种（系）特异性,超绿水稻SN196有48个特异响应,丰锦有22个特异响应。两个水稻品种（系）低氮胁迫响应的转录因子相关基因有5个重叠,其中1个在转录水平上调表达,4个下调表达。低氮胁迫下,水稻剑叶转录因子相关基因的表达发生变化,不同叶绿素含量水稻品种（系）既表现特异性,也存在部分重叠。两个水稻的低氮胁迫响应转录因子基因在染色体上的分布存在差异。     

铝胁迫下橡胶苗实时荧光定量PCR内参基因的筛选

铝毒是热带地区酸性土壤上抑制作物生长的主要因素,但目前关于铝活化后对橡胶树生长和产胶的影响及橡胶树耐铝机制的研究很少。为了筛选出橡胶树在铝毒胁迫下稳定表达的内参基因用于实时荧光定量PCR分析,本研究选择了Actin、Actin7、18S rRNA、40S rRNA、YLS8、UBC2、UBC4、GAPDH、FP和ADF等10种常见的基因作为候选内参基因,通过qRT-PCR检测,利用内参基因评价软件geNorm、NormFinder、BestKeeper、Delta Ct算法以及综合评价软件RefFinder对10个候选内参基因的表达稳定性进行评估。综合评价结果表明,铝胁迫后表达稳定性排名前3的内参基因依次分别为UBC4、40S rRNA和FP。进一步选取UBC4、40S rRNA、FP基因和UBC4+40S rRNA+FP基因组合以及稳定性较差的GAPDH基因作为内参基因对橡胶树铝诱导苹果酸分泌转运蛋白基因HbALMT-1和HbALMT-2进行相对表达分析,结果显示2个目的基因相对于3个内参基因及其组合均显示出一致的表达水平,而稳定性较差的内参基因GAPDH未能准确地对目的基因的表达量进行校正。综上所述,筛选出UBC4、40S rRNA和FP基因以及UBC4+40S rRNA+FP基因组合可作为铝毒胁迫不同天数下表达最稳定的内参基因,可用于铝毒胁迫下橡胶树相关基因的表达分析。     

花生氮高效品种资源的苗期筛选研究

为筛选出适宜东北地区生长的花生氮高效种质,以40份花生种质资源为材料,通过苗期水培方法,在低氮和正常氮水平下观察叶片黄化程度、SPAD值,初步筛选出3个耐低氮品种花育22、冀油98和锦花6号,3个氮敏感品种阜花10号、铁花3号和阜花17号。通过对花生苗期相关性状进行主成分、变异分析及相关性的综合分析,确定以干物质量、氮累积量、氮利用率、氮含量、氮利用指数及根冠比作为花生氮高效种质苗期筛选的参考指标。通过对这6个品种各筛选指标的耐低氮胁迫指数做出分析,筛选出耐低氮型品种锦花6号和氮敏感型品种阜花10号。     

铜麦6号苗期耐高铵与耐盐特性的鉴定及TaGS基因的表达模式分析

为鉴定小麦品种铜麦6号的耐高铵及耐盐特性,对铜麦6号、中国春及抗逆性较强的烟农19、三抗10号、矮优王、烟农21、山农25的发芽势和发芽率进行测定,发现铜麦6号的耐铵指数位列第一,耐盐指数位列第二。以中国春为对照品种,在高铵、高盐及其双重胁迫处理下,测定其苗期的叶片鲜重、根鲜重、主根和第一叶叶片长度以及根冠比,发现高铵、高盐及其双重胁迫处理7 d后,铜麦6号的上述指标均不同程度高于中国春(除铜麦6号的根冠比在高盐处理1 d后低于中国春外),说明铜麦6号具有较强的耐高铵和耐高盐特性。进一步采用qRT-PCR检测小麦苗期谷氨酰胺合成酶TaGS基因家族成员(根中TaGS1;1、TaGS1;2和TaGS1;3基因以及叶片中TaGS2基因)的表达模式,发现高铵、高盐及其双重处理均可诱导铜麦6号苗期TaGS基因上调表达,且高盐处理下上调表达更明显,其中除高铵与高盐双重处理7 d后的TaGS1;2基因以及高铵和高盐处理1 d后的TaGS2基因在铜麦6号中的表达量低于中国春外,其他三种处理不同时间点铜麦6号中这两个基因的相对表达量均不同程度高于中国春。这些结果说明,铜麦6号苗期TaGS基因家族与其耐高...     

大麦单倍体细胞水平与植株水平耐低氮性的关系

为了确定大麦籽粒产量和苗期耐低氮能力与小孢子培养阶段的氮胁迫下愈伤组织产量之间是否存在一致性,以2份大麦基因型为供试材料,进行了以下3项研究：（1）培养基中水解干酪素和谷氨酰胺使用量对小孢子培养愈伤组织产量的影响;（2）营养液中NH₄NO₃不同添加量对大麦苗期生长量的影响;（3）盆栽时正常施氮与不施氮处理对大麦单株产量的影响。结果表明,培养基中氮含量的下降明显降低小孢子培养愈伤组织产量,2份基因型的降幅存在明显的差异;营养液中氮使用量的下降明显降低植株高度、主根长度和植株及根干重,2份基因型之间的降幅也存在明显的差异;盆栽时不施氮处理的大麦有效穗和单株产量低于正常施氮的对照,2份基因型间有差异。氮素胁迫下,2份基因型小孢子培养愈伤组织产量的相对值与苗期植株高度、茎叶干重、主根长度和根干重的相对值以及单株产量的相对值存在一致性,说明供试基因型小孢子水平与植株水平的耐低氮性存在相关性。     

河北大豆地方品种耐低磷种质筛选

对97份河北省大豆地方品种在2个磷梯度下的苗期耐低磷特性分析表明,植株总生物量、地下部生物量、地上部生物量、地下部磷含量、地上部磷含量、总磷含量和根冠比7个指标的相对值存在较大的基因型差异.经相关分析和逐步回归分析发现,相对总生物量和总磷含量与其它指标问存在显著相关关系,二者比值(植株磷效率)可作为磷胁迫下耐低磷大豆品种的筛选指标.以相对植株磷效率为指标进行聚类分析,将材料分为耐低磷、中间类型和不耐低磷3类,并筛选出"皮狐狸"和"本地黑"2个高耐低磷大豆品种.     

大豆胞囊线虫侵染下野生大豆根组织实时定量PCR分析中内参基因的筛选

以高抗和高感HG 0大豆胞囊线虫的野生大豆种质为试验材料,采用q RT-PCR技术检测了ACT11(Glyma.18G290800)、Tubulin-motif(Glyma.19G194800)等24个候选持家基因在不同大豆胞囊线虫侵染时期(接种后9,15和20 d)野生大豆根系中的基因表达情况,除Actin(Glyma.08G182200)出现了非特异扩增外,其它23个持家基因的q RT-PCR扩增效果均理想,扩增特异性高。分析上述23个持家基因的表达丰度,并利用Best Keeper、ge Norm和Normfinder对其表达稳定性进行评价。结果表明:持家基因间的表达丰度不尽相同,而且有些持家基因在不同品种间或不同处理间(接种虫卵和接种水)也存在表达丰度的差异。23个持家基因的表达稳定性也不相同,综合来看,表达最不稳定的基因为Cons9(Glyma.10G152200)、Cons2(Glyma.17G138500)、Cons1(Glyma.15G270900)和Tubulin-motif(Glyma.20G136000),本试验条件下它们不适宜作内参基因;其余持家基因相对稳定,本试验条件下可选择Tubulinmotif(Glyma.15G132200),Cons6/SKIP16(Glyma.12G051100)或Tubulin-motif(Glyma.05G110200)作为内参基因,它们表达量较高,表达最为稳定,其Ct平均值分别为25.7、26.5和25.0,标准偏差分别为0.540、0.575和0.490,ge Norm软件评价其稳定性的M值分别为0.698、0.715和0.727。该研究为野生大豆抗胞囊线虫相关基因的表达分析提供了参考。     

不同基因型大麦苗期氮素利用效率的评价分析

通过对42个大麦品种在氮为0.4、2.0、5.0 mmol/L 3个不同水平水培条件下苗期相关性状及氮素利用效率进行分析,结果表明:在3个氮素水平条件下,不同大麦品种苗期最大根长、茎长和叶长差异极显著;正常氮(2.0 mmol/L)条件对大麦苗期生长影响较小,而低氮(0.4 mmol/L)和高氮(5.0 mmol/L)则因大麦苗期性状的不同对其有促进或抑制作用,其中低氮严重影响不同基因型大麦品种叶片的生长,进而会影响光合作用,最终对整个植株的生长不利。氮素利用效率的分析结果表明,随着供氮水平的提高,大麦幼苗氮利用效率也随之增强。初步筛选出氮高效利用材料3份,分别为Sampsom、Z0099001、08京222。     

实时荧光定量PCR检测木薯海藻糖合成酶基因（MeTPS1-3）干旱胁迫下的表达

采用实时荧光定量PCR的方法测定木薯SC124和KU50两个品种在模拟干旱胁迫下海藻糖合成酶基因（MeTPS1-3）的转录水平变化。结果显示,与正常水分组相比：干旱处理2 h后,SC124根、茎、下部成熟叶和上部幼叶MeTPS1-3基因的表达量没有明显变化;而在KU50中,根部相对表达量上升了12倍,茎、下部成熟叶和上部幼叶没有明显变化。干旱处理24 h后,SC124根部相对表达量上升约30倍、茎部有微小的上升、下部成熟叶片却有小幅下降、上部幼叶部位上升约4倍;在KU50品种中,根部上升约14倍,茎部有微小的下调,下部成熟叶和上部幼叶表达量下调。木薯遭受干旱胁迫时,根部MeTPS1-3基因上调表达最明显,由此推测其在木薯抗干旱胁迫中起重要调控作用。     

二化螟实时荧光定量PCR内参基因筛选和表达稳定性评价

【目的】筛选特定试验条件下二化螟(Chilosuppressalis)稳定表达的内参基因,为二化螟基因表达研究奠定基础。【方法】根据二化螟转录组测序结果挑选出11个候选基因,利用实时荧光定量PCR测定其在二化螟不同发育历期、不同组织、温度处理、杀虫剂处理、取食不同饲料、取食不同水稻、dsRNA处理和混合样品的表达量,利用RefFinder、BestKeeper、Ge Norm和NormFinder等软件和ΔC_t值对11个候选基因的稳定性进行评估。【结果】5种分析方法表明,在二化螟不同发育历期稳定性较高的内参基因是AK、RPL10和EF1,不同组织中稳定性较高的内参基因是EF1、TUB和ACTB,不同温度下较稳定的内参基因为TUB、RPL10和EF1,杀虫剂处理样品中较稳定的是TF4和ACTA,取食不同饲料较稳定的是TUB、TF4、EF1和RPL10,取食不同品种水稻较稳定的是TUB和EF1,dsRNA处理样品中较稳定的是TUB、AK、ACTB和EF1,混合样品中较稳定的是EF1、TUB和ACTB。【结论】为不同试验条件下选择合适的内参基因提供了参考,也有利于在二化螟基因表达研究中获得更加可靠准确的数据。     

菜豆壳球孢侵染芝麻过程中内参基因的筛选

为选择适合菜豆壳球孢(Macrophomina phaseolina)侵染芝麻过程中实时荧光定量PCR分析的内参基因,11个基因作为候选内参基因。经过PCR扩增效率筛选,β-肌动蛋白(ACTB)、泛素连接酶(UBC)、α-微管蛋白(TUBA)、γ-微管蛋白(TUBC)、3-磷酸甘油醛脱氢酶基因(GAPDH)、核糖体蛋白S5(RPS5-a,RPS5-b)和内部转录间隔区(ITS)8个基因符合要求,可用于稳定度筛选。利用实时荧光定量PCR技术,检测了这8个候选基因在菜豆壳球孢侵染芝麻8h、16h、24h和32h的表达情况。经Ge Norm软件分析,ACTB、GAPDH和RPS5-b等3个基因表达较稳定。经过最适内参基因数目分析,在菜豆壳球孢侵染芝麻过程中基因定量表达分析时,选择ACTB、GAPDH和RPS5-b的多基因组合作为内参,能够更准确地校正定量结果。     

小麦耐盐相关基因TaHAK1的克隆与表达分析

为了解小麦品种山融3号耐盐性的基因状况,以大麦HvHAK1为探针,通过电子克隆和PCR方法,从该品种根的cDNA文库中克隆到一个小麦的耐盐相关基因TaHAK1（High Affinity K＋transporter1）。该基因ORF全长2 405bp,编码776个氨基酸,含有8个内含子。与已报道的大麦、水稻、玉米等单子叶植物的HAK基因具有较高的相似性。RT-PCR分析表明,TaHAK1在小麦根中表达量较高,且受钾饥饿和盐胁迫诱导表达。在200mmol.L-1 NaCl胁迫条件下,TaHAK1在耐盐小麦品种山融3号中的最高表达量高于在盐敏小麦品种济南177中的最高表达量。这些结果说明,在小麦中克隆到了大麦HvHAK1的同源基因,该基因参与了小麦对高盐、低钾等非生物胁迫的响应,可能对山融3号的耐盐性具有一定贡献。     

低磷胁迫下外源褪黑素对大麦幼苗根系发育的调控作用

为探究低磷胁迫下外源褪黑素（Melatonin,MT）对大麦幼苗根系生长发育调控作用,以磷敏感型大麦品种GN42为试验材料,设置正常磷（CK）、低磷和低磷添加MT 3个处理,比较分析了不同处理间大麦幼苗根系表型特征、解剖构造和相关基因表达量的差异。结果表明,低磷胁迫后大麦幼苗根系生长受到抑制,表现为根系总长度、表面积和体积均不同程度下降,且根冠厚度减少,活性氧(ROS)过量积累,花青素含量增加,根系磷转运蛋白相关基因Hvpht1;1上调表达,花青素合成基因Hvant和MT合成基因Hvcomt均下调表达。低磷胁迫下添加外源MT后,幼苗根系生长受抑制程度缓解,根系总长、表面积和体积均显著增加,根冠厚度也显著增加,ROS积累量明显变少,且3种基因都不同程度上调表达。由此说明,外源MT可以有效缓解低磷胁迫对大麦幼苗生长发育的不利影响,提高植株对低磷胁迫的适应性。