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低氮胁迫下芝麻差异表达ERF基因的鉴定及SiERF08基因的表达分析
1
作者 田媛 张鹏钰 +4 位作者 李丰 王东勇 付锦州 戎亚思 高桐梅 《河南农业科学》 北大核心 2025年第4期37-46,共10页
AP2/ERF是植物最大的转录因子家族之一,参与植物代谢生物合成、器官发育、逆境响应和激素信号转导等过程。为了探究ERF基因在芝麻低氮胁迫下的表达特性,从前期芝麻根系低氮胁迫转录组中筛选出24个差异表达SiERF基因,对其进行表达特性和... AP2/ERF是植物最大的转录因子家族之一,参与植物代谢生物合成、器官发育、逆境响应和激素信号转导等过程。为了探究ERF基因在芝麻低氮胁迫下的表达特性,从前期芝麻根系低氮胁迫转录组中筛选出24个差异表达SiERF基因,对其进行表达特性和共表达网络分析,并分析了不同胁迫处理下SiERF08基因的表达特性。结果显示,24个差异表达SiERF基因开放阅读框(ORF)长度为564~1254 bp,编码蛋白质的分子质量为20.92~44.97 ku,等电点4.39~10.92。24个差异表达SiERF基因不均匀地分布在13条染色体上。启动子区域包含植物激素响应元件(ABRE、AuxRE等)、逆境胁迫响应元件(ARE、DRE core、LTR等)、生长发育相关顺式作用元件(O2-site、Gap-box和CAT-box)和光响应元件(G-box、MRE、I-box等)。基因表达和韦恩图分析结果显示,低氮胁迫下,芝麻品种缅甸高产者和郑芝HL05分别检测到24个和14个差异表达SiERF基因,其中SiERF06等3个基因在2个品种低氮胁迫3、9 d均差异表达。通过共表达网络分析筛选出SiERF08等5个低氮胁迫响应的关键候选基因。对关键候选基因SiERF08开展不同胁迫下的表达特性分析,结果显示,该基因在低氮、干旱、高盐、赤霉素及水杨酸等胁迫处理下被诱导表达,且不同胁迫处理下,SiERF08基因的表达模式不同。在干旱、高盐、水杨酸、高温和低温处理6 h,SiERF08基因的表达量最高;在低氮处理12 h,SiERF08基因表达量达到峰值;在赤霉素处理下,SiERF08基因在6 h和72 h诱导表达,且差异显著。综上所述,通过生物信息学手段对低氮胁迫下24个差异表达SiERF基因进行分析,筛选出SiERF08等5个关键候选基因,其中,SiERF08基因在低氮、干旱、高盐、水杨酸等胁迫下诱导表达,为深入探究芝麻SiERF基因功能、揭示芝麻耐低氮分子机制提供了理论依据和基因资源。 展开更多
关键词 芝麻 低氮胁迫 ERF转录因子 基因表达
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赤点石斑鱼氨氮应激行为嵌入式表征研究
2
作者 聂鹏程 钱程 +3 位作者 汪清平 曾国权 马建忠 刘世晶 《农业机械学报》 北大核心 2025年第2期503-510,522,共9页
基于应激行为学的赤点石斑鱼应激行为表征是实现赤点石斑鱼氨氮胁迫识别的前提与基础,但现有方法大多依赖于高性能硬件,不利于行为表征方法在养殖现场嵌入式系统上部署和应用。针对这一问题,结合赤点石斑鱼氨氮胁迫环境下活动量减少、... 基于应激行为学的赤点石斑鱼应激行为表征是实现赤点石斑鱼氨氮胁迫识别的前提与基础,但现有方法大多依赖于高性能硬件,不利于行为表征方法在养殖现场嵌入式系统上部署和应用。针对这一问题,结合赤点石斑鱼氨氮胁迫环境下活动量减少、躯体痉挛失衡等症状,提出了一种基于轻量化检测跟踪算法的赤点石斑鱼氨氮应激行为表征方法。首先使用GhostV2卷积对YOLO v5s进行轻量化改进,采用AFPN来支持不同维度特征直接融合,消融对比实验结果表明,改进后轻量化模型准确率和召回率分别为94.3%和89.5%,平均精度均值为96.2%,较改进前提高1.6个百分点,模型内存占用量约为轻量化前模型的60%。为了减少在复杂环境中跟踪时赤点石斑鱼ID频繁跳变的问题,本文在Ocsort中嵌入了一个轻量级的外观特征提取网络并在目标关联时将目标的外观相似度矩阵引入总匹配代价矩阵;对比实验结果表明,改进后跟踪算法MOTA和IDF1分别为94.7%和69.3%,比YOLO v5s与OC-SORT的检测跟踪算法分别提高3.2、6.7个百分点。最终结合石斑鱼氨氮应激行为学研究结果,选用赤点石斑鱼平均运动速度、躯体失衡石斑鱼数量来表征赤点石斑鱼氨氮应激行为,行为识别准确率为92.2%,可准确检测出赤点石斑鱼是否处于氨氮胁迫环境中。本文的轻量化表征方法可部署到Jetson Orin Nano嵌入式系统上,平均运行速度为6 f/s,可为工厂化赤点石斑鱼养殖氨氮胁迫的高效实时识别提供技术支撑。 展开更多
关键词 赤点石斑鱼 氨氮应激行为表征 YOLO v5 Ocsort 嵌入式系统部署
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红花质膜H+-ATPase基因家族成员鉴定及响应低氮低磷胁迫的表达分析
3
作者 腊贵晓 赵玉龙 +5 位作者 代丹丹 余永亮 郭红霞 史贵霞 贾慧 杨铁钢 《生物技术通报》 北大核心 2025年第8期220-233,共14页
【目的】对红花质膜H^(+)-ATPase(CtPMA)基因家族进行全基因组鉴定与分析,为研究该基因家族及其在响应低氮低磷胁迫中的功能奠定基础。【方法】利用生物信息学方法对CtPMA基因家族成员进行鉴定和系统的分析;利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR... 【目的】对红花质膜H^(+)-ATPase(CtPMA)基因家族进行全基因组鉴定与分析,为研究该基因家族及其在响应低氮低磷胁迫中的功能奠定基础。【方法】利用生物信息学方法对CtPMA基因家族成员进行鉴定和系统的分析;利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析其组织表达特异性及在低氮低磷胁迫下的响应。【结果】在红花中共鉴定到10个CtPMAs(命名为CtPMA1-CtPMA10),其编码蛋白质的氨基酸数为785-958 aa,相对分子质量为85.23-105.52 kD,等电点为5.26-7.91,亚细胞位点预测显示全部位于细胞膜;都含有Cation_ATPase_N结构域、E1_E2 ATPase结构域和HAD-superfamily hydrolase subfamilyⅢA结构域;顺式作用元件预测显示CtPMA基因家族内广泛存在与生长发育、激素和胁迫相关的调控元件;基因共线性显示全基因组复制和片段复制在Ct PMA基因家族进化中起到了重要作用。RT-qPCR结果表明,在根中高表达的CtPMA1和CtPMA7的表达量显著受到低氮低磷胁迫的诱导,说明CtPMA1和CtPMA7可能与红花根部吸收氮磷的功能密切相关。【结论】红花全基因组中共鉴定到10个CtPMA基因,其进化相对保守,在不同的组织部位具有不同的表达模式。当红花遭受低氮低磷胁迫时在根部高表达的CtPMA1和CtPMA7的转录水平显著被诱导,暗示其通过诱导自身转录水平以提高对氮磷的吸收和利用效率,用来抵御营养等逆境胁迫。 展开更多
关键词 红花 质膜H+-ATPase基因家族 生物信息学分析 低氮胁迫 低磷胁迫
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氨氮胁迫对中华绒螯蟹影响的研究进展
4
作者 吴朝晖 曲航 +1 位作者 赵旭 李志强 《现代农业科技》 2025年第20期146-151,共6页
“稻蟹共生”综合种养模式水环境中氨氮的富集可能会给中华绒螯蟹的生长带来影响,但对其影响机理缺乏充分的综合分析与总结。本文综述了氨氮胁迫及其对中华绒螯蟹的毒性效应、氨氮对中华绒螯蟹生长生理的影响及中华绒螯蟹的氨氮解毒机制... “稻蟹共生”综合种养模式水环境中氨氮的富集可能会给中华绒螯蟹的生长带来影响,但对其影响机理缺乏充分的综合分析与总结。本文综述了氨氮胁迫及其对中华绒螯蟹的毒性效应、氨氮对中华绒螯蟹生长生理的影响及中华绒螯蟹的氨氮解毒机制,进一步探讨了“稻蟹共生”综合种养模式水环境氨氮胁迫的防治措施,并提出未来研究应更关注田间试验以揭示中华绒螯蟹对氨氮胁迫的响应机制、多个环境因素协同胁迫对中华绒螯蟹的影响及功能性饲料添加剂在实际田间生产中应用效果的验证,以期为深入了解氨氮对中华绒螯蟹的胁迫作用及有效防治措施提供理论支撑,进而实现稻、蟹的优质丰产。 展开更多
关键词 稻蟹共生 氨氮胁迫 中华绒螯蟹 生长生理 解毒机制 研究进展
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生物炭配施氮素对Cd胁迫‘泡桐1201’种子萌发的影响
5
作者 朱秀红 纪爽 +1 位作者 杨会焕 茹广欣 《西北林学院学报》 北大核心 2025年第4期65-75,共11页
探究生物炭配施氮素对缓解Cd胁迫下‘泡桐1201’种子萌发的生理机制,为应用生物炭及氮素修复Cd污染土壤提供参考。以‘泡桐1201’种子为试验材料,研究在Cd胁迫下施加不同浓度的泡桐生物炭处理液与氮素处理液对Cd胁迫下种子发芽特征、抗... 探究生物炭配施氮素对缓解Cd胁迫下‘泡桐1201’种子萌发的生理机制,为应用生物炭及氮素修复Cd污染土壤提供参考。以‘泡桐1201’种子为试验材料,研究在Cd胁迫下施加不同浓度的泡桐生物炭处理液与氮素处理液对Cd胁迫下种子发芽特征、抗氧化水平、渗透物质及营养水平的影响。1)生物炭、氮素及配施均显著提升种子的发芽势、发芽率、发芽指数及活力指数。随着处理液浓度增加,幼芽长度、根长、鲜质量及游离氨基酸含量均递增,至5 g/L生物炭处理时达最大值,而淀粉含量则呈下降趋势。2)单施生物炭或氮素时,GR活性、Pro、MDA含量显著降低,而H_(2)O_(2)含量变化不显著,但均在5 g/L生物炭处理下Pro与H_(2)O_(2)含量最低。SS与SP含量随处理浓度增加而上升,APX活性则随发芽时间先升后降。3)生物炭与氮素配施处理下,APX与GR酶活性均达到最大值,MDA与H_(2)O_(2)含量显著降低,Pro含量虽有微增但不显著。整体改良效果为生物炭配施氮素>生物炭>氮素。施加生物炭和氮素可增强泡桐种子抗氧化及渗透调节能力,促进养分积累,显著促进种子萌发,尤以生物炭配施氮素处理效果最佳。 展开更多
关键词 CD胁迫 生物炭 氮素 种子萌发 生理生化 ‘泡桐1201’
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外源钾肥影响碳氮积累并改善烟草幼苗低温抗性
6
作者 陈涛 李国兰 +4 位作者 付慧杰 朱松发 宋文静 张亚丽 于可可 《湖北农业科学》 2025年第7期36-39,共4页
为探究外源钾肥对烤烟抵御低温逆境的效果,采用室内试验和大田试验相结合的方式研究喷施0.1%磷酸二氢钾(T1)和0.1%黄腐酸钾(T2)对烟草生长发育、碳氮含量及抗氧化酶系统的影响。结果表明,与叶片喷施清水对照(CK)相比,T1和T2的地上部干... 为探究外源钾肥对烤烟抵御低温逆境的效果,采用室内试验和大田试验相结合的方式研究喷施0.1%磷酸二氢钾(T1)和0.1%黄腐酸钾(T2)对烟草生长发育、碳氮含量及抗氧化酶系统的影响。结果表明,与叶片喷施清水对照(CK)相比,T1和T2的地上部干重分别显著增加65.8%和27.2%,烟草根系干重分别显著增加133.3%和72.2%,全碳含量分别显著增加17.4%和20.2%;T1的可溶性糖含量和可溶性蛋白质含量分别显著增加26.4%和41.5%;T1和T2的过氧化氢酶活性分别显著增加76.2%和38.3%,总抗氧化能力分别显著增加250.2%和40.8%。隶属函数法综合评价结果表明,T1的综合低温抗性最优。建议在移栽期和倒春寒频发期叶面喷施0.1%磷酸二氢钾提高烟草低温抗性。 展开更多
关键词 烟草 幼苗 外源钾肥 碳氮积累 低温胁迫 低温抗性 生理响应
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高温煤岩液氮冷却后巴西劈裂破坏及声发射演化特征 被引量：2
7
作者 薛熠 张家辉 +5 位作者 刘嘉 时旭阳 蔡承政 张志镇 高峰 张云 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第1期177-188,共12页
采用压裂技术提升煤层气储层渗透性是强化煤层气开发的重要途径。对于深部高温煤层气储层,液氮压裂技术通过在煤层中注入低温液氮形成显著热应力,基于冷冲击作用可实现对煤层气储层的致裂增渗。为研究液氮作用对高温煤岩的力学特性及损... 采用压裂技术提升煤层气储层渗透性是强化煤层气开发的重要途径。对于深部高温煤层气储层,液氮压裂技术通过在煤层中注入低温液氮形成显著热应力,基于冷冲击作用可实现对煤层气储层的致裂增渗。为研究液氮作用对高温煤岩的力学特性及损伤破裂特征的影响机制,对加热至不同温度条件下的煤样进行液氮冷却处理,通过波速测试和巴西劈裂测试,研究液氮对高温煤样波速、强度、声发射和裂纹演化等特征及破裂模式的影响机制。结果表明:高温煤样在液氮冷却作用后,力学性能出现了显著劣化,P波波速降低,超声频率分化严重,主频由51.10 kHz降至40.88 kHz。煤样逐渐由脆性破坏向延性破坏转变,巴西劈裂模量和脆性指数降幅最高分别为67%和75%。在巴西劈裂荷载下,煤样内部声发射信号均表现为低RA值、高AF值;煤样内部破坏形式主要为拉伸破坏,其次为剪切破坏。随着煤样初始温度的增加,煤样断裂面上形成多个起伏区域,3维形貌扫描的最大波峰与最大波谷高度差最高可达37.60 mm。液氮冷却诱导的微裂隙交叉扩展形成复杂的裂纹网络,进而导致局部失效区域的形成和煤样断裂面复杂化。表观裂纹分形维数在初始加热温度为100℃时达到最大值,由初始20℃时的0.50增加到1.83。研究结果可为深部高温煤层液氮压裂设计提供理论参考。 展开更多
关键词 液氮 煤岩 热应力 巴西劈裂 损伤
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基于FAI-BLUP多性状选择指数的耐低氮杨树品种筛选 被引量：1
8
作者 牛晋鸿 王天欣 +3 位作者 曹明嵘 周振渊 黄秦军 李金花 《林业科学研究》 北大核心 2025年第1期61-72,共12页
[目的]探析低氮胁迫下杨树无性系苗期性状适应性,筛选耐低氮能力强的品种。[方法]以87个杨树无性系为试验材料,利用温室盆栽方法,在低氮胁迫(LN)和正常供氮(NN)处理条件下,测定生长、叶片形态和叶绿素荧光参数3组性状,基于混合线性模型... [目的]探析低氮胁迫下杨树无性系苗期性状适应性,筛选耐低氮能力强的品种。[方法]以87个杨树无性系为试验材料,利用温室盆栽方法,在低氮胁迫(LN)和正常供氮(NN)处理条件下,测定生长、叶片形态和叶绿素荧光参数3组性状,基于混合线性模型的最佳无偏预测(BLUP),分析遗传变异并估算遗传参数和育种值,利用FAI-BLUP多性状指数,综合评价供试无性系适应性。[结果]所有性状在不同供氮水平间和无性系间均有极显著差异,变异系数为18.9%~40.6%(LN)和15.7%~35.6%(NN)。不同供氮水平下每组性状内性状间相关性特征一致,生长和叶片形态各性状在供氮水平与无性系间互作作用达到极显著水平,适合作为耐低氮性筛选指标,利用其BLUP育种值,获得FAI-BLUP多性状指数,对各无性系排序,以20%选择强度筛选出了一批优良无性系,其生长和叶片形态育种值遗传增益分别为14.1%~21.5%和5.56%~12.9%,在低氮胁迫下具有较强适应性。[结论]在低氮胁迫下杨树无性系苗期生长、叶片形态和叶绿素荧光参数均受到显著抑制,不同供氮水平间和无性系间各性状变异丰富,生长和叶片形态在供氮水平与无性系间互作作用存在极显著差异,利用其FAI-BLUP多性状指数综合评价并筛选出了13个优良无性系,耐低氮适应性和稳定性强,可用于耐低氮杨树品种选育。 展开更多
关键词 杨树 低氮胁迫 育种值 FAI-BLUP 多性状选择
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碱性环境下急性氨氮胁迫对虹鳟抗氧化能力和非特异性免疫的影响 被引量：1
9
作者 符许娟 黄进强 +3 位作者 李永娟 吴深基 赵璐 孙同振 《水生生物学报》 北大核心 2025年第2期41-51,共11页
为探究碱性环境下急性氨氮胁迫对虹鳟(Oncorhynchus mykiss)抗氧化和免疫功能的影响,研究设置3个不同氨氮处理组(0.86、1.73和2.59 mg/L)对虹鳟进行96h急性胁迫实验,测定肝脏和血清中抗氧化与免疫酶的活性及肝脏中相关基因的表达水平。... 为探究碱性环境下急性氨氮胁迫对虹鳟(Oncorhynchus mykiss)抗氧化和免疫功能的影响,研究设置3个不同氨氮处理组(0.86、1.73和2.59 mg/L)对虹鳟进行96h急性胁迫实验,测定肝脏和血清中抗氧化与免疫酶的活性及肝脏中相关基因的表达水平。结果显示,在不同浓度氨氮胁迫下,虹鳟肝脏CAT、T-AOC、T-SOD活性和MDA含量均呈现先上升后下降的变化趋势,血清T-AOC活性呈先下降后上升的变化,其他酶活性变化则与肝脏一致;高浓度组肝脏MDA含量在胁迫48h时最低,而T-SOD活性最高。肝脏和血清免疫相关酶GPT、GOT、ACP和AKP的活性在不同浓度的氨氮胁迫下呈先升高后降低的变化趋势;在96h时,不同浓度组肝脏和血清中GPT活性均显著高于对照组(P<0.05)。不同浓度组肝脏抗氧化相关基因(cu/zn-sod、mn-sod和cat)表达量在6h时均高于对照组;在12h时,hsp90基因的表达量高于对照组,而hsp70基因的表达量低于对照组。以上结果表明,在胁迫初期虹鳟抗氧化和免疫酶活性被诱导激活,抗氧化与免疫相关基因表达量上调;随着胁迫时间的延长,机体抗氧化与免疫功能受到抑制,相关酶活性与基因表达量下调。研究为深入探究虹鳟氨氮胁迫下抗氧化和免疫系统的应激机制提供了基础资料。 展开更多
关键词 急性氨氮胁迫 抗氧化能力 非特异性免疫 虹鳟
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氮素对开花期受旱玉米根系特性及产量形成的影响 被引量：2
10
作者 寸玉洁 郑大圣 王瑞 《干旱地区农业研究》 北大核心 2025年第1期139-150,共12页
以抗旱型玉米品种‘郑单958’和干旱敏感型品种‘先玉335’为试验材料,采用土柱栽培的方式探究不同水分处理(正常灌水W1,干旱胁迫W0)和不同氮素水平(N0:0 g·株^(-1),N1:7.2 g·株^(-1))对开花期受旱玉米根系形态结构和生理特... 以抗旱型玉米品种‘郑单958’和干旱敏感型品种‘先玉335’为试验材料,采用土柱栽培的方式探究不同水分处理(正常灌水W1,干旱胁迫W0)和不同氮素水平(N0:0 g·株^(-1),N1:7.2 g·株^(-1))对开花期受旱玉米根系形态结构和生理特性及地上部生长与籽粒产量的影响。结果表明:开花期干旱胁迫抑制气生根和浅层节根的发生与生长,导致根系的总根长、总根表面积和总根体积较正常灌溉处理分别下降1.30%~38.73%、4.95%~42.42%和17.69%~51.58%;氮素的施用促进气生根及浅层节根的生长,缓解了干旱胁迫对根系生长的不利影响。开花期干旱导致根系活跃吸收面积比例降低5.56%~18.46%,施用氮肥后干旱处理下玉米根系活跃吸收面积比例和根系活力分别提升7.54%~11.65%和40.79%~44.84%。玉米地上部生长对干旱和氮素的响应规律与根系表现基本一致,干旱胁迫导致叶片SPAD、叶面积、植株生物量显著降低,而施用氮肥后叶片SPAD、叶面积、植株生物量分别提升28.57%~31.25%、14.60%~35.76%、14.72%~42.63%;施氮处理的耐旱指数较不施氮处理提升1.59倍~3.52倍。开花期干旱导致收获期玉米穗粒数降低12.97%~30.69%,氮素亏缺主要影响百粒重(降幅7.48%~38.94%),施用氮肥促进开花期受旱玉米籽粒产量提升19.82%~166.47%。‘先玉335’对干旱胁迫及氮素调节的响应较‘郑单9585’更为敏感。综上,适量施用氮肥促进了开花期受旱玉米根系的生长及生理活性提高,有利于植株对土壤水分和养分的吸收,同时促进地上部的物质生产和籽粒产量建成,从而有效提升玉米抗旱性能。 展开更多
关键词 氮素 干旱胁迫 玉米 根系特性 产量
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旱地马铃薯花后高温胁迫下施氮对干物质积累、氮素利用及产量的影响 被引量：2
11
作者 苏明 康建宏 +4 位作者 吴宏亮 周甜 洪自强 李翻过 张正珍 《农业资源与环境学报》 北大核心 2025年第3期716-729,共14页
合理施氮可缓解高温胁迫对马铃薯的危害,为明确适宜施氮量,本研究于2020—2021年在宁夏海原县开展裂区试验,以4个氮素水平为主区(N0:0 kg·hm^(-2);N1:75 kg·hm^(-2);N2:150 kg·hm^(-2);N3:225 kg·hm^(-2)),2个温度... 合理施氮可缓解高温胁迫对马铃薯的危害,为明确适宜施氮量,本研究于2020—2021年在宁夏海原县开展裂区试验,以4个氮素水平为主区(N0:0 kg·hm^(-2);N1:75 kg·hm^(-2);N2:150 kg·hm^(-2);N3:225 kg·hm^(-2)),2个温度水平为副区[HT:(35±2℃),高温;CK:自然温度,常温],探讨马铃薯花后不同温度处理下,施氮对其产量及构成因素、干物质积累、氮素利用的影响及其相互关系。结果表明:高温胁迫后,产量较常温下降8.41%~11.42%,块茎干物质积累量下降15.02%~22.92%,块茎氮素积累量下降13.73%~35.70%,达到最高干物质积累速率时生长量(W_(max))降低1.19%~14.90%,积累活跃期(D)缩短11.11%~17.36%,块茎最大干物质积累速率(V_(max))增加0.43%~19.80%。N2处理较其他处理能显著加快V_(max)和增加W_(max),可使氮肥生理利用率、氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和产量均达到最高,N2处理还可提高干物质和氮素积累量,以缓解高温危害并提高产量。隶属函数综合得分均呈现N2>N1>N3>N0的规律。研究表明,高温胁迫不利于马铃薯干物质和氮素积累,降低了氮素利用率和产量,而合理的施氮量(120~150kg·hm^(-2))有利于缓解高温胁迫造成的不利影响,增加马铃薯产量。 展开更多
关键词 马铃薯 高温胁迫 施氮量 干物质积累 产量
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甘薯IbNRT2基因家族全基因组鉴定和表达分析
12
作者 王芳 乔帅 +4 位作者 宋伟 崔鹏娟 廖安忠 谭文芳 杨松涛 《生物技术通报》 北大核心 2025年第7期193-204,共12页
【目的】鉴定甘薯高亲和硝酸盐转运体NRT2家族成员,分析其理化性质、基因结构和不同胁迫下表达分析,为甘薯NRT2家族成员功能鉴定提供理论支持。【方法】利用NCBI和甘薯基因组数据库,采用生物信息学、转录组分析和低氮表型筛选等方法,系... 【目的】鉴定甘薯高亲和硝酸盐转运体NRT2家族成员,分析其理化性质、基因结构和不同胁迫下表达分析,为甘薯NRT2家族成员功能鉴定提供理论支持。【方法】利用NCBI和甘薯基因组数据库,采用生物信息学、转录组分析和低氮表型筛选等方法,系统鉴定IbNRT2基因成员,并对其基因结构、保守基序和表达特性等进行分析。【结果】在甘薯全基因组中鉴定到7个IbNRT2高亲和硝酸盐转运体基因。理化性质分析结果显示,IbNRT2家族成员编码氨基酸残基数为462-536,理论等电点均大于7,且所有编码蛋白为疏水蛋白。7个甘薯IbNRT2和9个近缘野生二倍体甘薯(Ipomoea trifida)ItfNRT2基因均分布在5条染色体上。系统进化树分析显示,7个IbNRT2家族成员分成3个亚组,甘薯与野生二倍体的亲缘关系最近。顺式作用元件分析表明,IbNRT2基因启动子区域存在大量环境及激素类响应元件,其中光信号响应元件最多。甘薯种内共线性关系显示,7个IbNRT2基因存在2对共线性关系;种间共线性关系结果显示,甘薯与野生二倍体ItfNRT2基因之间形成7对共线性关系,与拟南芥AtNRT2形成4对共线性关系。不同部位组织和盐胁迫表达分析结果揭示IbNRT2.7具有较为广泛的表达,在种子和叶片中表达最高且受盐胁迫诱导表达上调;IbNRT2.1、IbNRT2.2主要在根部表达且受盐胁迫诱导表达下调。在不同氮处理甘薯品种中进行RT-qPCR分析,结果揭示IbNRT2.1和IbNRT2.2受低硝酸盐诱导最明显,且在氮高效甘薯品种中(川薯221、川薯228、西成薯007)的诱导表达倍数高于氮低效甘薯品种(普薯32、绵紫薯9)。【结论】甘薯中鉴定出7个IbNRT2基因,在不同部位、盐胁迫和低氮胁迫下的表达模式存在差异,为进一步研究IbNRT2在不同部位的功能奠定基础。 展开更多
关键词 甘薯 NRT2基因 组织表达模式 盐胁迫表达模式 低氮表型
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拟南芥异源过表达木薯MeNRT2.6基因对氮素利用效率的影响
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作者 翟敏 曹颖杰 +7 位作者 林晨俞 赵平娟 李文彬 于晓玲 廖文彬 阮孟斌 邹良平 李壮 《华南农业大学学报》 北大核心 2025年第4期459-470,共12页
【目的】高亲和硝酸盐转运蛋白家族2(Nitrate transporter 2,NRT2)基因在低氮条件下上调表达可促进植物对氮素的有效吸收,对提升植物耐低氮胁迫能力至关重要。本研究聚焦木薯Manihot esculenta Crantz的MeNRT2.6基因功能研究,通过在拟南... 【目的】高亲和硝酸盐转运蛋白家族2(Nitrate transporter 2,NRT2)基因在低氮条件下上调表达可促进植物对氮素的有效吸收,对提升植物耐低氮胁迫能力至关重要。本研究聚焦木薯Manihot esculenta Crantz的MeNRT2.6基因功能研究,通过在拟南芥Arabidopsis thaliana中异源过表达MeNRT2.6,解析MeNRT2.6在氮素利用效率方面的功能,为提高氮素利用效率的定向分子育种提供理论和技术支撑。【方法】以转录组筛选出的低氮条件下在木薯根、茎、叶中均具有较高表达的MeNRT2.6基因作为研究对象,以木薯C3品种的cDNA为模板进行PCR扩增获得MeNRT2.6基因片段。通过生物信息学和组织表达分析,并结合原生质体瞬时表达系统确定MeNRT2.6的表达组织和亚细胞定位模式。利用浸花法创制在拟南芥中异源过表达MeNRT2.6的转基因株系,测定转基因株系在低、高浓度硝态氮条件下生理指标以及4个氮代谢关键酶−硝酸还原酶(Nitrate reductase,NR)、亚硝酸还原酶(Nitrite reductase,NiR)、谷氨酰胺合成酶(Glutamine synthetase,GS)和谷氨酸合成酶(Glutamate synthase,GOGAT)的活性。【结果】MeNRT2.6与毛果杨PtNRT2.7的亲缘关系最近,氨基酸序列相似性达74.5%;其启动子序列存在逆境和激素类顺式响应元件。MeNRT2.6蛋白定位于细胞膜。在0.5 mmol/L硝态氮处理下,MeNRT2.6根据不同处理方式分别在木薯根、茎、叶中被诱导表达;在39.5 mmol/L硝态氮处理下,MeNRT2.6基因只在叶中被诱导表达,而与处理方式无关。0.5 mmol/L硝态氮胁迫下异源过表达MeNRT2.6基因的拟南芥转基因株系的根长、株高、鲜质量增加,氮代谢关键酶GOGAT、NR活性显著提升。【结论】木薯MeNRT2.6基因启动子区域存在低氮响应元件,在拟南芥中异源表达MeNRT2.6基因能提高植株的氮素利用效率,对木薯氮高效种质的开发具有参考意义。 展开更多
关键词 木薯 MeNRT2.6基因 异源过表达 硝态氮胁迫 氮素利用 评价指标
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烟草NtWRKY65基因在响应低氮胁迫中的功能分析
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作者 李朝阳 王瑞刚 +6 位作者 贾振宇 张玉宁 李洪臣 薛松格 陈海洋 李丽华 张小全 《河南农业科学》 北大核心 2025年第9期53-60,共8页
为探究烟草NtWRKY65基因在低氮胁迫响应中的功能,以野生型K326(WT)与4个过表达NtWRKY65的转基因株系(OE)为材料,采用水培的方法研究了低氮胁迫和正常供氮条件下不同材料的表型、根系性状、氮代谢相关酶活性、氮代谢和衰老相关基因表达... 为探究烟草NtWRKY65基因在低氮胁迫响应中的功能,以野生型K326(WT)与4个过表达NtWRKY65的转基因株系(OE)为材料,采用水培的方法研究了低氮胁迫和正常供氮条件下不同材料的表型、根系性状、氮代谢相关酶活性、氮代谢和衰老相关基因表达量的差异。结果表明,与WT植株相比,低氮胁迫下OE植株的主根长度和侧根数量显著增加,干质量和总氮含量分别显著提高21.83%~45.12%和94.65%~271.57%,OE植株的生长势明显增强;低氮胁迫下,OE植株的氮素吸收和同化的关键酶(硝酸还原酶、谷氨酰胺脱氢酶)、氮素同化和再分配关键酶(谷氨酰胺合成酶)的活性以及相关基因(NtNR、NtGS1-3、NtGS2、NtGDH1)的表达量均较WT植株显著提高;OE植株在低氮胁迫下叶片中成熟衰老相关基因NtMC、NtCP1、NtCP23和NtCCD的表达量均较WT植株显著降低。综上,过表达NtWRKY65能促进烟株根系发育,增强低氮胁迫下烟株对氮素的吸收、转运、同化能力,抑制叶片衰老,具有正向调控烟草耐低氮胁迫的功能,可以作为烟草氮素利用效率遗传改良的候选基因资源。 展开更多
关键词 烟草 NtWRKY65 过表达 低氮胁迫 功能验证
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外源γ-氨基丁酸促进低氮胁迫大豆幼苗生长及氮素吸收的生理途径
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作者 李家欣 周伟鑫 +6 位作者 褚霈宇 卢敏嘉 姚玉波 宋秋来 曹亮 王孟雪 金喜军 《植物营养与肥料学报》 北大核心 2025年第9期1877-1891,共15页
【目的】明确淋浇外源γ-氨基丁酸(GABA)促进低氮胁迫下大豆幼苗生长的生理途径。【方法】选用不结瘤大豆(引自中国农业科学院,编号WDD01795,简称L)及其结瘤突变体(L-M,自然突变获得)为供试材料,进行沙培试验。以Hoagland营养液(N 14.5 ... 【目的】明确淋浇外源γ-氨基丁酸(GABA)促进低氮胁迫下大豆幼苗生长的生理途径。【方法】选用不结瘤大豆(引自中国农业科学院,编号WDD01795,简称L)及其结瘤突变体(L-M,自然突变获得)为供试材料,进行沙培试验。以Hoagland营养液(N 14.5 mmol/L,CK)为对照,设置N 2.9 mmol/L的低氮胁迫营养液处理(LN),和添加5 mmol/L GABA的低氮胁迫营养液处理(LN+GABA)。大豆材料首先在浇灌清水条件下生长至V1期(记为第1天),剥去子叶,连续淋浇3天处理营养液,然后在正常营养液中继续生长30天。在处理后的5、10、15、20天,分别取植株和根系样品,称量生物量和记录生长形态指标,测定无机氮、有机氮含量,氮代谢酶活性。【结果】与CK相比,LN显著抑制了结瘤和不结瘤大豆生长相关生理和形态指标。与LN相比,LN+GABA处理显著提高了处理后第20和30天结瘤和不结瘤大豆株高、茎粗、叶面积、根长、根体积、叶干重、茎干重、根干重和生长速率,处理后30天结瘤大豆的平均生长速率的增幅为36.53%,不结瘤大豆为52.44%;LN+GABA处理提高了根、茎、叶中NO_(3)^(-)、NH_(4)^(+)、可溶性蛋白和游离氨基酸含量,以及根系和叶片中氮同化和氮代谢关键酶硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷氨酸-草酰乙酸转氨酶(GOT)和谷氨酸-丙酮酸转氨酶(GPT)活性,并且处理后第20和30天结瘤大豆品种根、茎、叶氮素积累量平均提升幅度分别为42.35%、22.05%、41.70%,不结瘤大豆则分别为23.56%、34.23%、30.97%;显著提高了叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量,以及光合参数中净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,降低了胞间二氧化碳浓度。【结论】淋浇GABA可提高大豆氮同化关键酶活性,促进大豆植株氮素积累和主要含氮化合物含量提高,改善地上部光合色素含量、光合参数,进而促进氮胁迫下大豆幼苗生长,且外源GABA对低氮胁迫下不结瘤大豆吸收、同化和利用氮素的促进效果优于结瘤大豆。 展开更多
关键词 大豆 低氮胁迫 Γ-氨基丁酸 氮素积累 光合参数 幼苗生长
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氨氮和亚硝基氮胁迫对凡纳滨对虾肝胰腺菌群的影响
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作者 李乐天 王元 +4 位作者 房迪 宋仟慧 李新苍 英娜 房文红 《海洋渔业》 北大核心 2025年第3期394-404,共11页
为了解凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)肝胰腺中微生物来源,研究了在氨氮和亚硝基氮胁迫下,向凡纳滨对虾口灌副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)后,副溶血弧菌在凡纳滨对虾肝胰腺中的载量变化。此外,对不同养殖条件下凡纳滨对虾消... 为了解凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)肝胰腺中微生物来源,研究了在氨氮和亚硝基氮胁迫下,向凡纳滨对虾口灌副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)后,副溶血弧菌在凡纳滨对虾肝胰腺中的载量变化。此外,对不同养殖条件下凡纳滨对虾消化系统和环境中细菌载量和菌群结构进行分析,以探究凡纳滨对虾消化系统菌群结构与养殖环境因子之间的关系。结果显示,在氨氮或亚硝基氮胁迫下,口灌后2 min肝胰腺中即能检测到副溶血弧菌,在120 min内副溶血弧菌载量总体上呈现波动且上升趋势;而在无胁迫条件下,所有采样时间点的肝胰腺中均未检测到副溶血弧菌。在氨氮和亚硝基氮浓度较高的小型温棚养殖条件下,凡纳滨对虾肝胰腺中细菌丰度很高,以髌骨菌门等个体较小的细菌为优势菌。肝胰腺菌群结构与养殖环境中菌群结构及肠道和胃中菌群结构存在较大差异:环境中以拟杆菌门、变形菌门为主要的优势菌,且存在一定丰度的髌骨菌门;肠道和胃中则是变形菌门和放线菌门丰度较高。而在氨氮和亚硝基氮浓度较低的露天土池养殖条件下,凡纳滨对虾肝胰腺中细菌丰度较低。PCoA分析表明,凡纳滨对虾肝胰腺菌群结构和载量随机性较大,环境中变形菌门和光合细菌是主要的优势菌,胃和肠道中变形菌门丰度较高。露天土池凡纳滨对虾经室内循环水暂养15 d后,3个凡纳滨对虾肝胰腺样品中都未检测到细菌16S rDNA。以上结果表明,凡纳滨对虾肝胰腺菌群载量和结构受氨氮和亚硝基氮胁迫和环境菌群的影响。环境胁迫下部分细菌可直接进入肝胰腺,这也是病原潜在的入侵途径之一。 展开更多
关键词 凡纳滨对虾 菌群结构 肝胰腺 氨氮胁迫 亚硝基氮胁迫
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细菌的耐盐调控及其在高盐生物脱氮除磷工艺中的应用 被引量：1
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作者 田晴 刘青盟 +3 位作者 李方 杨波 张思远 关自良 《化工进展》 北大核心 2025年第1期465-476,共12页
生物脱氮除磷(BNR)工艺在氮磷等营养物生物去除过程难免受到盐度变化的冲击,掌握细菌的应对机制,策略性调控系统运行方式,对经济、高效地维持系统的稳定至关重要。本文汇总简述了以下最新研究成果:(1)耐盐微生物能根据环境中盐度的变化... 生物脱氮除磷(BNR)工艺在氮磷等营养物生物去除过程难免受到盐度变化的冲击,掌握细菌的应对机制,策略性调控系统运行方式,对经济、高效地维持系统的稳定至关重要。本文汇总简述了以下最新研究成果:(1)耐盐微生物能根据环境中盐度的变化,快速地与环境交换水、小分子氨基酸、甘油、多糖类有机物以及钾、钠离子等无机物来平衡细胞渗透压;(2)极端嗜盐菌具有特殊的细胞结构,能够充分利用各类能源(光、电以及化学势比脂肪酸更低的电子供体),促进高能量贮存物(聚糖、聚磷、聚羟基烷酸酯、聚硫)的积累;(3)利用交替厌氧/缺氧/好氧生物膜工艺,接种高盐污泥并同步利用海水驯化生物膜菌群,且借助各种高能物质存储与消耗的偶联反应,可驱动高盐环境中同步硝化/反硝化(除磷)过程的高效运行。最后指出,如何高效地在维持系统稳定性同时设计出合理的工艺与反应器形式,如何通过外源性能源(光、电、化能物质)的输入来调控微生物高盐环境的适应性,是生物脱氮除磷系统的理论研究以及工程实践中亟待解决的问题。 展开更多
关键词 废水 生物反应器 生物膜 盐胁迫与耐盐调控 相容性溶质 光系统 电刺激 脱氮除磷
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大豆种质苗期低氮耐性筛选和鉴定
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作者 何国欣 李素娟 +4 位作者 王剑 陶晓园 叶子弘 陈光 徐盛春 《浙江农业学报》 北大核心 2025年第5期965-976,共12页
苗期大豆耐低氮精准鉴定可有效提高种质规模化筛选,加速耐低氮品种培育。本研究以557份不同来源大豆种质为材料,在不同氮素水平(7.5、0.75 mmol·L^(-1))下开展苗期鉴定,测定生物量、根长、相对叶绿素含量等14个生理指标,利用方差... 苗期大豆耐低氮精准鉴定可有效提高种质规模化筛选,加速耐低氮品种培育。本研究以557份不同来源大豆种质为材料,在不同氮素水平(7.5、0.75 mmol·L^(-1))下开展苗期鉴定,测定生物量、根长、相对叶绿素含量等14个生理指标,利用方差分析、相关性分析、模糊隶属函数法、主成分综合评价法和聚类分析等对种质资源的耐低氮特性进行评价。在低氮胁迫下,除第2片复叶的实际光合效率和第1片复叶调节性能量耗散的量子产量无显著性差异外,其余12个指标均呈显著性差异。通过主成分分析将显著变化的12个性状耐氮系数转化为5个综合指标,累计贡献率为80.87%,基于主成分综合评价值(D)将557份大豆种质聚类分析分为5类,分别是耐低氮型、较耐低氮型、中耐低氮型、低氮较敏感型和低氮敏感型。筛选出耐低氮型,包含石豆2号、YJ002313和AMURSKAYA 402共3份;低氮敏感型,包含克c14-705、中野1号、97鉴23、皮黑豆和永城大籽绿豆等10份。依据逐步线性回归分析筛选出地下部长度、地下部干重、根冠比(RL/SL)、第2片复叶调节性能量耗散的量子产量和第1片复叶相对叶绿素含量作为关键重要特征对大豆耐低氮特性进行评价。本研究挖掘到大豆耐低氮优异种质,可为大豆耐低氮品种的选育提供材料基础。 展开更多
关键词 大豆 耐低氮 种质资源筛选 生理特性 主成分综合评价法
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水培条件下工业大麻氮素阈值的研究
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作者 褚霈宇 王盼 +6 位作者 金喜军 夏尊民 曹焜 陈伟 刘烨 王晓楠 赵越 《中国麻业科学》 2025年第4期214-224,共11页
以火麻一号和格里昂的幼苗为主要试验材料,18个品种的幼苗为验证材料,设置3个独立小试验用于掌握工业大麻对氮素响应的阈值范围。工业大麻低氮阈值探究试验氮素浓度为:T2(1.08 mmol/L)、T4(2.16 mmol/L)、T6(3.24 mmol/L)、T8(4.32 mmol... 以火麻一号和格里昂的幼苗为主要试验材料,18个品种的幼苗为验证材料,设置3个独立小试验用于掌握工业大麻对氮素响应的阈值范围。工业大麻低氮阈值探究试验氮素浓度为:T2(1.08 mmol/L)、T4(2.16 mmol/L)、T6(3.24 mmol/L)、T8(4.32 mmol/L)和T10(5.40 mmol/L,CK);两种氮素浓度处理对不同品种工业大麻的长势比较试验,氮素浓度为T6和T10;工业大麻高氮阈值探究试验,氮素浓度为T6(CK1)、T8、T10、T12(6.48 mmol/L)、T18(9.71 mmol/L)、T24(12.95 mmol/L)、T30(16.19 mmol/L)和T36(19.43 mmol/L)。结果表明:在低氮阈值探究试验中,T6的隶属函数平均值(I_(A))最大;品种间的变异系数(C)值最小。在20个品种差异比较试验中,有11个品种是T6优于T10长势,占55%,除株高和茎粗外,T6其他指标的C值均小于T10,平均值为27.34。在高氮阈值探究试验中,T24的I_(A)最大,且T6~T24的两品种间C值均小于10。方差分析得出,T2和T36处理下各指标的差异分别小于T6和T24处理,且品种间也存在显著性差异。综上,3.24~12.95 mmol/L是工业大麻氮素响应的最适阈值,1.08、19.43 mmol/L分别是工业大麻低氮胁迫和高氮胁迫的极限值。 展开更多
关键词 水培条件 工业大麻 氮素阈值 氮素胁迫
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氮磷钾肥施用对冬油菜增产效果及因冻害减产程度的影响 被引量：2
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作者 孟孜贞 刘陈 +8 位作者 盛倩男 熊志豪 方娅婷 赵剑 余秋华 王昆昆 李小坤 任涛 鲁剑巍 《作物学报》 北大核心 2025年第4期1037-1049,共13页
2024年初长江流域油菜主产区遭遇低温寒潮天气,对冬油菜生产造成不利影响。为研究氮、磷、钾肥配合施用对冬油菜产量的影响并探讨冻害胁迫下对3种养分的响应差异,于2022/2023(对照年)和2023/2024年(冻害年)在长江流域油菜主产区开展多... 2024年初长江流域油菜主产区遭遇低温寒潮天气,对冬油菜生产造成不利影响。为研究氮、磷、钾肥配合施用对冬油菜产量的影响并探讨冻害胁迫下对3种养分的响应差异,于2022/2023(对照年)和2023/2024年(冻害年)在长江流域油菜主产区开展多点田间定位试验,设置不施肥(CK)、氮磷钾均施(NPK)以及在此基础上不施氮(-N)、不施磷(-P)、不施钾(-K)共5个处理,结合2个油菜生长季的气象因素,对多点的油菜籽产量、产量构成因子、地上部生物量以及收获指数进行比较,分析不同养分施用条件下油菜应对冻害胁迫的响应差异。结果表明,2个油菜生长季-N、-P、-K处理的油菜籽产量较NPK处理分别平均降低71.8%、76.6%、13.4%,施氮、磷肥显著提高油菜籽产量,而施钾肥的增产作用相对较小。与对照年相比,冻害年中各试验点油菜籽产量均明显降低,CK、-N、-P、-K、NPK处理分别平均降低43.6%、30.7%、48.9%、43.2%、45.7%。单株角果数降低是导致减产的主要原因,各处理的单株角果数分别平均降低37.6%、44.3%、32.3%、22.3%、22.8%,此外,每角粒数和地上部生物量显著降低而收获指数明显增加。进一步对油菜籽产量、气候资源指标和基础土壤养分含量进行相关性分析发现,冻害发生期极端低温天数与冻害程度呈正相关,冻害胁迫下油菜对磷、钾养分需求加剧。综上,油菜生产过程中氮、磷肥是影响高产的主要营养限制因子,磷、钾肥是影响稳产的主要营养限制因子,氮磷钾肥平衡施用有利于维持相对较高的产量。 展开更多
关键词 冬油菜 氮磷钾肥 冻害 产量 产量构成因子
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