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大麦耐盐近等基因系叶片响应盐胁迫的转录组学分析
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作者 李璐飞 孙成群 +4 位作者 张宇航 张萌娜 洪益 许如根 朱娟 《江苏农业科学》 北大核心 2024年第24期44-52,共9页
为解析大麦耐盐基因QSl.TxNn.2H响应盐胁迫的分子机制,以包含耐盐基因QSl.TxNn.2H的1对近等基因系N53(盐敏感)和T66(耐盐)为供试材料,通过转录组测序(RNA-Seq)分析对照和盐胁迫(300 mmol/L NaCl)处理120 h的近等基因系叶片中响应盐胁迫... 为解析大麦耐盐基因QSl.TxNn.2H响应盐胁迫的分子机制,以包含耐盐基因QSl.TxNn.2H的1对近等基因系N53(盐敏感)和T66(耐盐)为供试材料,通过转录组测序(RNA-Seq)分析对照和盐胁迫(300 mmol/L NaCl)处理120 h的近等基因系叶片中响应盐胁迫的差异表达基因,根据测序结果进行DEG筛选、GO富集和KEGG分析,并使用qPCR技术分析基因的表达水平,验证转录组测序结果。研究表明,从N53中共鉴定到6652个DEG,其中3348个基因上调,3304个基因下调;T66中只鉴定到1447个DEG,716个基因上调,731个基因下调。GO富集表明,DEG主要富集在细胞过程、代谢过程、转运蛋白活性、细胞膜等。KEGG富集表明,耐盐系T66中特异性富集激素信号转导和植物MAPK信号通路,并筛选到12个在近等基因系间差异表达的基因。使用qPCR技术分析了盐胁迫中与离子运输相关的HvHKT、HvNHX和HvVHP基因的表达水平,结果与转录组里基因表达趋势一致,验证了转录组数据的准确性。QSl.TxNn.2H可能通过调控离子相关基因如HvNHX1、HvNHX4、HvHTK1.3、HvHTK2.2、HvVHP1.2和HvVHP1.1的表达调控大麦耐盐性。此外,在QSl.TxNn.2H定位区间内,有10个DEG,为QSl.TxNn.2H候选基因鉴定提供了参考。研究结果初步探索了耐盐基因QSl.TxNn.2H调控大麦耐盐性的分子机制,并分析了QSl.TxNn.2H定位区间内的DEG,为大麦耐盐育种提供了候选基因及理论依据。 展开更多
关键词 大麦 盐胁迫 转录组 差异表达基因 KEGG富集 候选基因
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大麦PYL、PP2CA和SnRK2家族基因鉴定及盐胁迫下的表达分析
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作者 孙成群 张萌娜 +4 位作者 洪益 张宇航 李璐飞 许如根 朱娟 《麦类作物学报》 北大核心 2025年第6期735-748,共14页
脱落酸(abscisic acid,ABA)在植物生长、发育、衰老及胁迫响应等方面均发挥重要作用,其核心信号转导通路由PYL-PP2CA-SnRK2组成。为探究大麦PYL、PP2CA和SnRK2蛋白功能特征、表达模式及进化关系,本研究利用生物信息学方法对大麦PYL、PP... 脱落酸(abscisic acid,ABA)在植物生长、发育、衰老及胁迫响应等方面均发挥重要作用,其核心信号转导通路由PYL-PP2CA-SnRK2组成。为探究大麦PYL、PP2CA和SnRK2蛋白功能特征、表达模式及进化关系,本研究利用生物信息学方法对大麦PYL、PP2CA和SnRK2家族成员进行了全基因组鉴定,并分析其成员的基因结构、染色体定位、蛋白理化性质、启动子区顺式作用元件、组织表达以及逆境胁迫下的转录组表达量等。结果在大麦中共鉴定到10个HvPYL、13个HvPP2CA及9个HvSnRK2基因。HvPYLs和HvPP2CAs分布在1H~5H和7H,HvSnRK2s分布在1H~5H;HvPYLs和HvPP2CAs主要定位叶绿体,HvSnRK2s主要定位在细胞质中。三个家族成员的motif均具有高度的保守性,氨基酸数均小于500,启动子上含有大量响应激素元件。三个家族的基因在根、茎、花序和种子中表达量存在显著差异,HvPYL2在根部表达量最高,HvPYL9在种皮表达量最高;HvPP2C-A1~10在花序表达量较高;HvSnRK2.5、HvSnRK2.7、HvSnRK2.8在种皮表达量较高。对一对耐盐性差异显著的近等基因系在盐胁迫下48 h和60 h的转录组数据分析,结果显示,HvPP2C-A2、HvPP2C-A4、HvPP2C-A6、HvPP2C-A9、HvPP2C-A10和HvSnRK2.4受盐胁迫诱导显著上调表达,而HvPYL6和HvPYL7显著下调表达。实时荧光定量PCR验证结果与转录组数据一致。综合来看,PYL,PP2CA和SnRK2家族基因在大麦响应盐胁迫过程中扮演着重要角色。 展开更多
关键词 大麦 PYL PP2CA SnRK2 生物信息学 盐胁迫
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水稻热激转录因子家族基因对纹枯病病菌和植物激素的响应特征 被引量：3
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作者 高鹏 王广达 +8 位作者 魏兆根 叶元妹 冯志明 赵剑华 居冉 谢文亚 陈宗祥 胡珂鸣 左示敏 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期609-621,共13页
解析水稻热激转录因子(Heat shock factors,Hsf)家族基因响应纹枯病病菌侵染和4种植物激素处理的表达特征,可为进一步解析Hsf调控水稻纹枯病抗性与对相关逆境的响应提供重要依据。利用生物信息学方法搜索并鉴定到25个水稻Hsf基因,对其... 解析水稻热激转录因子(Heat shock factors,Hsf)家族基因响应纹枯病病菌侵染和4种植物激素处理的表达特征,可为进一步解析Hsf调控水稻纹枯病抗性与对相关逆境的响应提供重要依据。利用生物信息学方法搜索并鉴定到25个水稻Hsf基因,对其系统进化树、相关分子特征、蛋白质结构域、基因结构及顺式作用元件进行预测和分析,用荧光定量PCR法分析它们对纹枯病病菌侵染的响应特征及4种激素[茉莉酸(Jasmonic acid,JA)、水杨酸(Salicylic acid,SA)、乙烯(Ethylene,ETH)和激动素(Kinetin,KT)]处理后的表达模式,同时分析它们在水稻组织中的表达情况。结果显示,水稻Hsf蛋白总体上可划分为5组,3个OsHsf亚家族基因在进化关系上的距离较远。25个Hsf蛋白的相对分子质量大小不一,且多数蛋白质的稳定性不高,但其基因结构较为保守。这些基因可能与激素响应及光信号通路相关。有5个基因呈组成型表达,另有7个基因呈组织特异性表达。水稻Hsf基因总体上受纹枯病病菌诱导的强度较低,其中11个上调表达的基因主要集中在OsHsfA、OsHsfB亚家族,4个下调表达的基因主要集中在OsHsfC亚家族,提示Hsf基因可能在调控水稻对纹枯病抗性的功能上存在分化。4个基因(OsHsfA2a、OsHsfA3、OsHsfB2a、OsHsfB2c)强烈响应纹枯病病菌的侵染,并且在叶鞘、叶片组织中的相对表达量较高,表明这些基因可能参与调控水稻对纹枯病的抗性。多数Hsf基因能够响应4种植物激素处理,总体来说,大部分OsHsf基因在JA、SA和ETH处理下呈下调表达,仅有少数基因呈上调表达;JA处理与SA处理相比,有1个Hsf基因受诱导表达的特征相反,SA处理和ETH处理相比,有3个Hsf基因受诱导表达的特征相反,JA处理和ETH处理相比,有3个Hsf基因受诱导表达的特征相反,JA处理与SA处理相比,SA处理与ETH处理相比,JA处理与ETH处理相比,表达特征相似的基因分别有18个、16个和13个。OsHsfA2a、OsHsfA3、OsHsfB2a、OsHsfB2c等4个水稻的Hsf基因可能参与调控水稻对纹枯病的抗性,研究结果明确了水稻中Hsf基因对不同激素处理的响应特征,为进一步研究Hsf在水稻逆境响应中的功能提供了参考依据。 展开更多
关键词 水稻 OsHsf基因 纹枯病 防御相关激素
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利用抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9TQ、qSB-11HJX改良南粳9108的抗性 被引量：8
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作者 王雨 孙全翌 +7 位作者 杜海波 许志文 吴科霆 尹力 冯志明 胡珂鸣 陈宗祥 左示敏 《中国水稻科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期125-132,共8页
【目的】稻瘟病和纹枯病是水稻两大重要病害,严重影响稻米的产量和品质。培育抗病品种是降低其危害最经济有效的措施。【方法】本研究结合分子标记辅助选择技术,将广谱抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9^(TQ)、qSB-11^(HJX)... 【目的】稻瘟病和纹枯病是水稻两大重要病害,严重影响稻米的产量和品质。培育抗病品种是降低其危害最经济有效的措施。【方法】本研究结合分子标记辅助选择技术,将广谱抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9^(TQ)、qSB-11^(HJX)导入优良食味粳稻品种南粳9108中,构建不同抗性基因/基因组合的株系,并评价这些株系的稻瘟病和纹枯病抗性,考查其主要农艺性状和品质性状。【结果】导入Pigm能显著提高南粳9108对苗瘟和穗颈瘟的抗性;分别导入qSB-9^(TQ)、qSB-11^(HJX)均能提高南粳9108的纹枯病抗性,且两个抗性基因聚合时呈现一定的抗性累加效应。其中,导入Pigm的株系穗长和每穗粒数显著增加,导入qSB-11^(HJX)的株系千粒重显著增加,其他农艺及品质性状与南粳9108无明显差异。【结论】这些抗性基因导入/聚合能在不降低农艺及品质性状的同时,显著提高纹枯病和稻瘟病的抗性水平,为粳稻抗病育种提供新的种质资源。 展开更多
关键词 稻瘟病 纹枯病 基因聚合 粳稻 抗性改良
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抗咪唑啉酮类除草剂基因ALS 627N 改良粳稻品种除草剂抗性研究 被引量：3
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作者 李梦臣 冯志明 +7 位作者 崔傲 王广达 许志文 黄涛 丁炜宸 胡珂鸣 陈宗祥 左示敏 《江苏农业科学》 北大核心 2022年第18期263-269,共7页
草害是影响作物高产、稳产、优质的重要因素之一,培育及推广抗除草剂水稻品种是最为经济有效的解决杂草问题的方式,目前江苏抗除草剂粳稻品种非常紧缺,无法适应农业生产中的用种需求。本研究综合评价了抗除草剂基因ALS^(627N)在江苏粳... 草害是影响作物高产、稳产、优质的重要因素之一,培育及推广抗除草剂水稻品种是最为经济有效的解决杂草问题的方式,目前江苏抗除草剂粳稻品种非常紧缺,无法适应农业生产中的用种需求。本研究综合评价了抗除草剂基因ALS^(627N)在江苏粳稻育种实践中的育种应用潜力。通过连续回交结合分子标记辅助选择将金粳818中的ALS^(627N)基因导入江苏省2个优良食味粳稻品种南粳5718和南粳505中,在每个遗传背景下选择3个背景与受体亲本基本一致、携带ALS^(627N)的BC_(5)F_(5)世代稳定改良品系,与受体亲本相比,ALS^(627N)高世代回交改良系均表现出对咪唑啉酮类除草剂咪唑乙烟酸的完全抗性,表明在江苏省粳稻背景中导入ALS^(627N)可以实现对除草剂的抗性。与受体亲本相比,ALS^(627N)高世代回交改良系的农艺性状、产量及品质相关性状未发生一致变化,表明导入ALS^(627N)对水稻重要经济性状没有带来不利影响。稻瘟病和白叶枯病抗性鉴定结果发现,ALS^(627N)高世代回交改良系的穗颈瘟和白叶枯病抗性水平与受体亲本一致,表明导入ALS^(627N)也不会影响稻瘟病和白叶枯病抗性。上述结果表明ALS^(627N)基因在培育抗除草剂粳稻品种上具有很高的育种利用价值,得到的抗除草剂新品系不仅有望迅速服务于农业生产,还可以作为新的供体,加快江苏及其周边地区抗除草剂粳稻品种的开发。 展开更多
关键词 水稻 除草剂抗性 ALS^(627N)基因 分子标记辅助选择 江苏粳稻
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Osa-miR166i-3p介导活性氧积累途径正调控水稻纹枯病抗性
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作者 冯涛 张朝阳 +6 位作者 黄新妮 王月 钟旭志 冯志明 刘欣 左示敏 欧阳寿强 《中国水稻科学》 北大核心 2025年第2期187-196,共10页
【目的】纹枯病是水稻上的重要病害,严重影响稻米品质和产量。在感病的粳型常规水稻品种徐稻3号和高抗籼粳交后代群体YSBR1中,Osa-miR166i-3p响应立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)的侵染。明确Osa-miR166i-3p在水稻抗纹枯病过程中发挥的... 【目的】纹枯病是水稻上的重要病害,严重影响稻米品质和产量。在感病的粳型常规水稻品种徐稻3号和高抗籼粳交后代群体YSBR1中,Osa-miR166i-3p响应立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)的侵染。明确Osa-miR166i-3p在水稻抗纹枯病过程中发挥的作用及其分子机制,同时探究下游基因可能涉及的通路具有重要意义。【方法】通过构建Osa-miR166i-3p的敲除和过表达载体,使用农杆菌转化法创制徐稻3号背景下的转基因植株,通过测序及检测Osa-miR166i-3p表达水平验证转基因植株真实性。在温室环境对筛选后的植株进行纹枯病菌接种,统计病斑长度,同时对大田环境下正常生长的转基因植株及对照进行主要农艺性状考察。选取立枯丝核菌接种后0 h、8 h、16 h的水稻叶鞘组织构建文库进行RNA-seq分析,对Osa-miR166i-3p的生物学功能进行研究。【结果】与徐稻3号相比,在敲除植株中Osa-miR166i-3p表达水平明显降低,在过表达植株中则明显升高。接种立枯丝核菌后,Osa-miR166i-3p敲除植株病斑长度增加,对纹枯病的抗性下降;过表达植株病斑长度减小,对纹枯病的抗性增强。大田中转基因植株及对照的株高、穗长、每穗枝梗数、千粒重的统计结果没有显著差异,表明过表达和敲除Osa-miR166i-3p不影响水稻的农艺性状。富集分析结果显示,在接种立枯丝核菌8 h后的Osa-miR166i-3p过表达植株中,多个过氧化物酶基因被诱导表达。【结论】综上所述,Osa-miR166i-3p主要通过调节植物第三类过氧化物酶相关基因的表达,影响水稻中活性氧的积累,正调控水稻纹枯病抗性,可为提高水稻抗病性提供新思路。 展开更多
关键词 水稻 纹枯病 Osa-miR166i-3p 生物学功能 RNA-SEQ
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利用CRISPR/Cas9技术敲除OsAAP13改良稻米品质
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作者 吴凌珺 盛淑婕 +4 位作者 单欣兰 周恺 卞天宇 董雨泽 杨宜豪 《浙江农林大学学报》 北大核心 2025年第4期694-702,共9页
【目的】水稻Oryza sativa品质改良已成为中国现代育种研究的核心课题。解析相关基因对稻米蛋白质、淀粉及蒸煮食味特性的调控作用,对稻米品质改良的遗传效应具有重要意义。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,对3个粳稻品种‘武运粳30’‘Wuy... 【目的】水稻Oryza sativa品质改良已成为中国现代育种研究的核心课题。解析相关基因对稻米蛋白质、淀粉及蒸煮食味特性的调控作用,对稻米品质改良的遗传效应具有重要意义。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,对3个粳稻品种‘武运粳30’‘Wuyungeng 30’、‘南粳9108’‘Nangeng 9108’、‘扬粳158’‘Yanggeng 158’胚乳中高效表达的OsAAP13基因(LOC_Os04g39489)进行了敲除,构建了相应的突变体。综合测定农艺性状、蛋白质与淀粉质量分数及食味值,结合多遗传背景验证基因功能。【结果】OsAAP13在花后第5天的种子中表达较强。农艺性状及稻米理化特性测定发现:OsAAP13敲除并未影响水稻的主要农艺性状,但显著降低了稻米中总蛋白质量分数(7.8%~15.8%)及部分组分蛋白质量分数(球蛋白5.5%~21.1%和谷蛋白9.0%~15.8%);总淀粉质量分数在各突变体中有一定上升(2.1%~8.7%),直链淀粉质量分数呈下降趋势(4.0%~6.9%);突变体米饭食味测定表明:稻米适口性获得了有效改善(2.9%~11.6%)。【结论】敲除OsAAP13可在保证水稻品种优良农艺性状的基础上,有效改良稻米多个理化指标并改善稻米食味值,为未来水稻品质性状的改良提供了重要的理论依据。 展开更多
关键词 水稻 稻米品质 CRISPR/Cas9 OsAAP13
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不同类型组蛋白修饰在水稻响应非生物胁迫中的研究进展
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作者 郝雯倩 蔡兴菁 +4 位作者 杨海东 吴宇阳 滕轩 薛超 龚志云 《中国水稻科学》 北大核心 2025年第5期575-585,共11页
水稻作为全球最重要的粮食作物之一,其产量和品质直接关系到全球粮食安全。然而,水稻在生长过程中常面临各种非生物胁迫,如盐胁迫、干旱、低温、高温等,严重影响水稻的生长发育和产量。近年来,表观遗传学研究尤其是组蛋白修饰在调控水... 水稻作为全球最重要的粮食作物之一,其产量和品质直接关系到全球粮食安全。然而,水稻在生长过程中常面临各种非生物胁迫,如盐胁迫、干旱、低温、高温等,严重影响水稻的生长发育和产量。近年来,表观遗传学研究尤其是组蛋白修饰在调控水稻耐胁迫响应中的作用日益受到关注。本文综述了组蛋白修饰在水稻非生物胁迫响应中的最新研究进展,以期为水稻遗传改良和抗逆育种提供理论依据。 展开更多
关键词 组蛋白修饰 水稻 非生物胁迫
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