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外源5-ALA对干旱胁迫下茶树叶绿素合成和荧光特性及关键酶基因表达的影响

茶叶科学 2022年第2期42卷 187-199页

作者：杨妮李逸民李静文滕瑞敏陈益王雅慧庄静南京农业大学园艺学院茶叶科学研究所农业部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室江苏南京210095 南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室江苏南京210095

为探究外源5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)在茶树幼苗响应干旱胁迫时对茶树叶绿素合成和荧光特性的调控机理,以舒茶早为试验材料,PEG-6000模拟干旱胁迫环境,喷施5-ALA进行处理,检测茶树幼苗叶片的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量,进一步测定叶... 详细信息

为探究外源5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)在茶树幼苗响应干旱胁迫时对茶树叶绿素合成和荧光特性的调控机理,以舒茶早为试验材料,PEG-6000模拟干旱胁迫环境,喷施5-ALA进行处理,检测茶树幼苗叶片的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量,进一步测定叶片叶绿素荧光参数及关键酶基因的表达。结果显示,外源5-ALA显著提高干旱胁迫下茶树叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素的含量,缓解了最大荧光(Fm)、PSⅡ实际光化学效率[Y(Ⅱ)]、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ反应中心光合电子传递效率(Electron transfer rate,ETR)的下降,同时导致初始荧光(Fo)、非光化学猝灭系数(qN)升高。外源5-ALA能诱导干旱胁迫下茶树编码叶绿素合成(CsHEMA1、CsHEME1、CsLIN2)以及碳同化(CsSBPase、CsTK)相关酶基因的上调表达。研究表明,叶面喷施外源5-ALA能有效缓解干旱胁迫对茶树叶片叶绿素的降解及对PSⅡ反应中心的损伤,维持茶树叶片较高的光合活性,提高其光保护能力。

关键词：茶树 5-氨基乙酰丙酸干旱胁迫叶绿素荧光参数基因表达

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ABA调控植物盐胁迫应答机制研究进展

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南京农业大学学报 2022年第5期45卷 856-863页

作者：陈素梅王新慧李菲周李杰蒋甲福管志勇陈发棣南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业农村部景观设计重点实验室/国家林业和草原局华东地区花卉生物学重点实验室/园艺学院江苏南京210095

土壤盐渍化是植物生长发育过程面临的主要非生物胁迫之一。植物激素脱落酸(ABA)在植物应对盐胁迫过程中发挥着重要作用。新近研究发现,分子伴侣信号路径中的热休克蛋白/热激转录因子(HSP/HSF)多个成员、表观遗传修饰也与植物应对盐胁迫... 详细信息

土壤盐渍化是植物生长发育过程面临的主要非生物胁迫之一。植物激素脱落酸(ABA)在植物应对盐胁迫过程中发挥着重要作用。新近研究发现,分子伴侣信号路径中的热休克蛋白/热激转录因子(HSP/HSF)多个成员、表观遗传修饰也与植物应对盐胁迫密切相关。本文对ABA信号路径及其与分子伴侣信号路径以及表观遗传修饰协同调控植物盐胁迫应答机制进行综述,以期为植物应答盐等逆境胁迫研究提供新思路。

关键词：盐胁迫脱落酸(ABA) 分子伴侣信号表观遗传修饰

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不结球白菜遗传育种与分子生物学研究进展

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南京农业大学学报 2022年第5期45卷 864-873页

作者：侯喜林李英刘同坤南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室/园艺作物种质创新与利用教育部工程研究中心江苏南京210095 南京苏曼等离子工程研究院江苏南京210095

不结球白菜起源于中国,其种质资源丰富,生长周期短,产量高,且富含丰富的营养物质,是中国长江中下游广泛种植的大众蔬菜。本文从不结球白菜的6个变种、优异种质资源、育种技术的发展及应用等方面入手,论述了不结球白菜遗传育种技术与分... 详细信息

不结球白菜起源于中国,其种质资源丰富,生长周期短,产量高,且富含丰富的营养物质,是中国长江中下游广泛种植的大众蔬菜。本文从不结球白菜的6个变种、优异种质资源、育种技术的发展及应用等方面入手,论述了不结球白菜遗传育种技术与分子生物学研究进展及存在的问题。针对这些问题,提出在种质资源方面,继续搜集不结球白菜原生境边缘种质资源,创制更多育种材料;在育种技术方面,加强基于基因组的分子设计育种技术研究;在分子生物学方面,急需建立高效的不结球白菜遗传转化和基因编辑技术体系。为不结球白菜新品种培育及分子生物学研究提供理论依据。

关键词：不结球白菜种质资源分子生物学育种技术

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茶树转录因子CsbHLH137基因鉴定及光合特性与生物钟响应分析

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西北植物学报 2022年第2期42卷 210-220页

作者：刘春方刘文艳滕瑞敏杨妮刘洁霞庄静南京农业大学园艺学院茶叶科学研究所农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室南京210095 南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室南京210095

基于茶树基因组数据,该研究以茶树‘蒙山9号’cDNA为模板,采用PCR扩增技术,成功克隆得到开放阅读框(ORF)长度为1023 bp,编码340个氨基酸的茶树bHLH家族转录因子基因,命名为CsbHLH137(登录号为OL332046)。蛋白序列特征分析表明,CsbHLH13... 详细信息

基于茶树基因组数据,该研究以茶树‘蒙山9号’cDNA为模板,采用PCR扩增技术,成功克隆得到开放阅读框(ORF)长度为1023 bp,编码340个氨基酸的茶树bHLH家族转录因子基因,命名为CsbHLH137(登录号为OL332046)。蛋白序列特征分析表明,CsbHLH137转录因子含有HLH结合功能域,且bHLH蛋白功能之一为通过生物钟组成结构域调控对光的反应和相互作用。该蛋白有4个无序化区域,包含有20个磷酸化位点,相对分子量为38.59 kD,理论等电点为5.59,属于亲水性蛋白。CsbHLH137转录因子蛋白二级结构以α-螺旋和随机卷曲为主。对不同时间点的茶树叶片进行气孔开度分析和光合参数测定结果显示,与黑暗处理相比,光照处理在调节茶树叶片气孔宽度方面更为明显,光合参数Gs、Ci和Tr在白天波动较大,夜间维持较稳定状态。实时荧光定量PCR技术检测表明,茶树CsbHLH137转录因子基因在白天的表达量高且出现峰值,在夜间维持平稳的低表达水平。研究推测,茶树CsbHLH137转录因子基因为DELLA蛋白的应答基因,并参与茶树的光形态建成。

关键词：茶树生物钟 CsbHLH137 转录因子光合特性表达分析

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同源四倍体不结球白菜‘五月慢’新材料的创制及其特性

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南京农业大学学报 2022年第3期45卷 474-482页

作者：张咪宋莹王夏刘金平张昌伟李英侯喜林柳李旺刘同坤南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室/园艺学院江苏南京210095 南京市蔬菜花卉科学研究所江苏南京211155

[目的]本文旨在创制高产抗病的四倍体不结球白菜‘五月慢’新材料。[方法]利用2 g·L^(-1)秋水仙素溶液处理不结球白菜‘五月慢’二倍体幼苗子叶生长点,通过形态学、细胞学、解剖学、流式细胞仪分析等方法鉴定筛选出同源四倍体植株... 详细信息

[目的]本文旨在创制高产抗病的四倍体不结球白菜‘五月慢’新材料。[方法]利用2 g·L^(-1)秋水仙素溶液处理不结球白菜‘五月慢’二倍体幼苗子叶生长点,通过形态学、细胞学、解剖学、流式细胞仪分析等方法鉴定筛选出同源四倍体植株,并对二、四倍体植株的形态学指标、农艺性状、营养品质、光合特性、抗病能力等方面进行比较分析。[结果]与二倍体相比,四倍体植株开展度降低,叶片的长宽比明显变小,叶型扁圆形,叶柄显著增厚,种子、花器官、种荚等明显增大;叶片气孔变大,气孔密度减小;花粉粒呈现矩形、菱形等不规则形状;细胞染色体数目和DNA荧光强度为二倍体的2倍;可溶性糖、纤维素含量显著性提高,硝态氮、叶绿素含量显著减少,可溶性蛋白、有机酸含量无显著变化;光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率分别增加了13.47%、24.02%、12.12%,光合能力更强;相同培养条件下灰霉菌表达量更低,抗病性更强。[结论]获得了具有高产、抗病潜力的同源四倍体不结球白菜‘五月慢’新材料。

关键词：不结球白菜五月慢同源四倍体光合特性抗病性

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类胡萝卜素裂解双加氧酶基因AgCCD4调控芹菜不同组织的着色

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中国农业科学 2021年第15期54卷 3279-3294页

作者：王昊尹莲刘洁霞贾丽丽丁旭沈迪冯凯徐志胜熊爱生南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室

【目的】研究类胡萝卜素裂解双加氧酶基因AgCCD4在不同颜色芹菜中的基因型及相对表达量,结合类胡萝卜素含量测定,分析AgCCD4对芹菜组织中类胡萝卜素积累的影响,为进一步研究CCD亚家族基因在不同颜色芹菜组织着色中的作用奠定基础。【方... 详细信息

【目的】研究类胡萝卜素裂解双加氧酶基因AgCCD4在不同颜色芹菜中的基因型及相对表达量,结合类胡萝卜素含量测定,分析AgCCD4对芹菜组织中类胡萝卜素积累的影响,为进一步研究CCD亚家族基因在不同颜色芹菜组织着色中的作用奠定基础。【方法】采用同源比对法检索芹菜基因组中的CCD家族基因AgCCD4。从‘津南实芹’‘黄太极’‘紫杆一号’和‘赛雪’4种不同颜色芹菜中分别克隆获得芹菜类胡萝卜素裂解双加氧酶基因AgCCD4。对芹菜AgCCD4的蛋白氨基酸序列组成、蛋白质理化性质、亲缘关系、空间结构等进行分析,预测其保守结构域和二级结构以及建立三级结构模型。采用荧光定量PCR技术检测AgCCD4在不同颜色芹菜不同组织中的表达水平。采用超高效液相色谱(UPLC)对4种颜色芹菜的叶片、叶柄和根中叶黄素和β-胡萝卜素的含量进行测定。采用农杆菌介导的瞬时表达转化法,研究AgCCD4蛋白在烟草表皮细胞中的亚细胞定位。【结果】序列分析结果表明AgCCD4包含1个长度为1 779 bp的开放阅读框(ORF),编码592个氨基酸。‘赛雪’中AgCCD4的核苷酸序列与其他品种相比存在18个碱基和9个氨基酸位点的差异,蛋白质相对分子质量分别为65.07 kD和65.12 kD,等电点分别为6.03和5.95。进化树分析表明,芹菜AgCCD4与菊科的向日葵和莴苣CCD4进化关系较近。AgCCD4蛋白的二级结构中包含多个α-螺旋和无规则卷曲,三级结构主要以β-折叠为主。亚细胞定位分析表明AgCCD4是一个定位在叶绿体上的蛋白。对4种颜色芹菜叶片、叶柄和根中叶黄素和β-胡萝卜素的含量进行测定,结果显示芹菜根中均未检测到叶黄素和β-胡萝卜素,叶片中叶黄素和β-胡萝卜素含量均以‘津南实芹’最高,分别为1 102.58μg·g-1 DW和241.92μg·g-1DW,‘紫杆一号’最低,分别为57.12μg·g-1 DW和45.65μg·g-1 DW。在叶柄中,仅在‘黄太极’中检测到β-胡萝卜素,叶黄素也只在‘津南实芹’和‘黄太极’中被检测到。荧光定量PCR结果显示,AgCCD4在芹菜叶片中表达量最高,在根中最低。‘紫杆一号’和‘赛雪’叶片中AgCCD4的相对表达量相似,都显著高于‘津南实芹’和‘黄太极’。【结论】本研究从4种颜色芹菜中分别克隆得到AgCCD4,其中‘赛雪’的基因序列和其他品种存在差异,其蛋白均含有RPE65保守结构域。AgCCD4表达量在芹菜不同组织中具有显著差异。芹菜中AgCCD4表达量与类胡萝卜素含量呈负相关。植物体中类胡萝卜素的含量和种类影响植株的颜色变化,AgCCD4可能通过降解类胡萝卜素来调控芹菜组织着色。

关键词：芹菜类胡萝卜素裂解双加氧酶基因亚细胞定位基因表达类胡萝卜素

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不结球白菜抗病相关基因 BcCPR 1 的克隆和功能分析

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南京农业大学学报 2021年第5期44卷 841-849页

作者：邵岑袁水林王远朱蔚曈侯喜林李英南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创新重点实验室/园艺学院江苏南京210095

[目的]本文旨在探究BcCPR 1基因对灰霉菌的抗性及对霜霉菌和非生物胁迫的响应。[方法]采用同源克隆方法从不结球白菜中克隆BcCPR 1基因CDS序列;利用MEGA 7软件对其进行同源性分析;利用农杆菌介导法在烟草中进行亚细胞定位研究及转基因... 详细信息

[目的]本文旨在探究BcCPR 1基因对灰霉菌的抗性及对霜霉菌和非生物胁迫的响应。[方法]采用同源克隆方法从不结球白菜中克隆BcCPR 1基因CDS序列;利用MEGA 7软件对其进行同源性分析;利用农杆菌介导法在烟草中进行亚细胞定位研究及转基因拟南芥植株的获取;利用RT-qPCR技术,对BcCPR 1基因在生物及非生物胁迫处理下的表达水平进行分析。[结果]BcCPR 1基因含有1个1221 bp的开放阅读框(ORF),编码406个氨基酸,与同属的甘蓝和芜菁进化关系最相近,分别为97.54%和92.66%。亚细胞定位结果显示,BcCPR1蛋白定位在细胞膜上。霜霉菌、脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、水杨酸(SA)和盐处理BcCPR 1基因均有响应,并存在时间表达差异。过表达BcCPR 1基因的转基因拟南芥对灰霉菌抗性增强,同时茉莉酸(JA)途径标记基因PDF 1.2表达量显著上升。[结论]BcCPR1蛋白定位于细胞膜,主要通过茉莉酸(JA)途径调节过表达拟南芥对灰霉菌的抗性,对霜霉菌及非生物胁迫均有响应。

关键词：不结球白菜 BcCPR 1 亚细胞定位灰霉菌霜霉菌非生物胁迫响应

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不结球白菜分蘖调控基因BcMAX1的同源克隆及功能分析

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南京农业大学学报 2021年第2期44卷 241-248页

作者：张玮郭明亮龙言黄菲艺侯喜林李英南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创新重点实验室/园艺学院江苏南京210095

[目的]本文旨在克隆不结球白菜BcMAX1基因及其启动子,对其进行表达模式分析,并对其在分蘖调控中的功能进行探索。[方法]对BcMAX1基因及其启动子进行克隆,并利用生物信息学方法对该基因和启动子序列、基因编码的蛋白序列以及不同物种间M... 详细信息

[目的]本文旨在克隆不结球白菜BcMAX1基因及其启动子,对其进行表达模式分析,并对其在分蘖调控中的功能进行探索。[方法]对BcMAX1基因及其启动子进行克隆,并利用生物信息学方法对该基因和启动子序列、基因编码的蛋白序列以及不同物种间MAX1的进化关系进行分析。比较不结球白菜品种‘马耳头’(分蘖品种)和‘苏州青’(不分蘖品种)不同生长时期以及不同组织(根、茎、叶片和腋芽)中BcMAX1的相对表达量。利用BcMAX1过表达拟南芥转基因植株和不结球白菜沉默植株对BcMAX1基因的功能进行初步研究,并利用实时荧光定量PCR检测BcMAX1及独角金内酯响应基因BcMAX2和BcD14的表达水平。[结果]BcMAX1基因包含1个长度为1593 bp的开放阅读框,编码531个氨基酸。MAX1在不同物种间具有很高的保守性。BcMAX1的启动子含有多个决定转录起始和效率的基序以及响应干旱和光照的基序。BcMAX1在不结球白菜‘马耳头’和‘苏州青’腋芽伸长形成分蘖的过程中发挥作用,主要表达部位为根、叶片和腋芽。BcMAX1过表达转基因拟南芥植株的侧枝减少,BcMAX1基因及独角金内酯响应基因BcMAX2和BcD14的表达量在过表达植株中均升高,在不结球白菜沉默植株中下降。[结论]不结球白菜BcMAX1基因在‘马耳头’和‘苏州青’中的表达存在时空特异性和组织特异性,它参与植物分蘖的负调控,同时正向调控独角金内酯响应基因BcMAX2和BcD14的表达。

关键词：不结球白菜 BcMAX1 分蘖过表达基因沉默

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高产、抗病同源四倍体不结球白菜黄心乌新材料的创制

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核农学报 2022年第7期36卷 1285-1292页

作者：宋莹张咪张昌伟李英侯喜林王建军刘照坤刘同坤南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室/园艺作物种质创新与利用教育部工程研究中心/南京苏曼等离子工程研究院江苏南京210095 苏州市农业科学院江苏苏州215000

不结球白菜黄心乌是长江中下游流域特别是安徽地区的主栽品种之一。为获得品质优良的黄心乌新材料,本研究使用0.2%(w/v)的秋水仙素溶液点滴处理二倍体黄心乌幼苗的子叶生长点,通过形态学和细胞学的方法筛选到同源四倍体黄心乌植株,并对... 详细信息

不结球白菜黄心乌是长江中下游流域特别是安徽地区的主栽品种之一。为获得品质优良的黄心乌新材料,本研究使用0.2%(w/v)的秋水仙素溶液点滴处理二倍体黄心乌幼苗的子叶生长点,通过形态学和细胞学的方法筛选到同源四倍体黄心乌植株,并对二、四倍体黄心乌的农艺性状以及品质进行分析。形态学研究结果表明,四倍体植株的株型、叶片、花、种荚表现出巨大型;四倍体叶片的气孔变大,气孔密度变小;花粉粒体积比二倍体变大且呈现出棒状。细胞学分析结果发现,四倍体植株的根尖染色体数目是二倍体的2倍。流式细胞仪分析结果表明,四倍体植株的荧光强度为二倍体的2倍。营养品质方面,与二倍体相比,四倍体纤维素、有机酸含量显著上升,叶绿素、硝态氮含量显著下降,可溶性糖及可溶性蛋白含量无显著变化。此外,结合光响应曲线分析结果发现,强光条件下,四倍体对光强的适应能力更强。在抗病性检测中发现,四倍体的灰霉菌抗性明显优于二倍体。本研究获得了高产、抗病的同源四倍体不结球白菜黄心乌新材料,为不结球白菜育种工作提供了新的种质资源。

关键词：不结球白菜黄心乌诱导鉴定光合特性灰霉病

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胡萝卜转录因子Dc BZR1基因的克隆及组织表达特异性分析

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植物生理学报 2021年第2期57卷 451-460页

作者：王欣蕊王雅慧张榕蓉徐志胜熊爱生南京农业大学园艺学院作物遗传与种质创新国家重点实验室农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室南京210095

本研究以胡萝卜(Daucus carota ssp. sativus)‘黑田五寸’为试验材料克隆得到DcBZR1基因。该基因开放阅读框长939 bp,编码312个氨基酸。氨基酸序列比对和保守结构域分析结果表明DcBZR1含有bHLH结构域,属于BZR1/BES1家族。利用实时荧光... 详细信息

本研究以胡萝卜(Daucus carota ssp. sativus)‘黑田五寸’为试验材料克隆得到DcBZR1基因。该基因开放阅读框长939 bp,编码312个氨基酸。氨基酸序列比对和保守结构域分析结果表明DcBZR1含有bHLH结构域,属于BZR1/BES1家族。利用实时荧光定量PCR技术检测‘黑田五寸’(橙色)、‘紫宙’(紫色)和‘白玉’(白色)胡萝卜不同组织中和不同发育阶段下DcBZR1基因的相对表达水平,结果表明:不同组织中, DcBZR1基因均有表达且具有组织表达特异性,在根中的表达量最高;不同发育阶段下,各品种胡萝卜DcBZR1基因的相对表达水平变化规律基本一致,在播种后75 d时达到峰值;不同根色胡萝卜材料中, DcBZR1基因在橙色胡萝卜‘黑田五寸’中的表达水平较高。研究结果表明DcBZR1可能与类胡萝卜素合成相关并在胡萝卜肉质根发育过程中发挥重要作用。

关键词：胡萝卜 BZR1 基因克隆表达分析类胡萝卜素

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