科研产出
钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制
《中国水稻科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】阐明钙离子与硫化氢相互作用缓解水稻铝毒害的分子和生理机制。【方法】以Kasalath为试验材料，选取0μmol/L和30μmol/L AlCl3,0.1 mmol/L和0.5 mmol/L CaCl2,0.2μmol/L NaHS和100μmol/L硫化氢清除剂亚牛磺酸（HP）作为处理浓度，将种子置于30℃培养箱中黑暗培养24 h后取水稻根系，通过测定水稻根系伸长量、总铝含量、细胞汁液中铝含量、质外体中铝含量、细胞壁中铝含量、果胶含量、果胶甲酯酶活性以及OsSTAR2、Os NRAT1和Os FRDL4相对表达量，探究钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制。【结果】铝胁迫下，相较于0.1 mmol/L CaCl2处理，0.5 mmol/L CaCl2处理显著提高了水稻根系伸长量、硫化氢含量、总钙含量和细胞质中钙含量，显著降低了水稻根系的总铝含量，细胞液、质外体和细胞壁中的铝含量。铝胁迫下，硫氢化钠预处理后，水稻根系的伸长量在两种钙浓度下均显著增加，水稻的根尖铝含量、根系总铝含量、细胞液中铝含量、质外体中铝含量和细胞壁中铝含量在两种钙浓度下均显著降低，OsSTAR2和Os FRDL4相对表达量在两种钙浓度下均显著提高，Os NRAT1相对表达量在两种钙浓度下均显著降低。铝胁迫下，添加HP则呈现相反的结果。【结论】铝胁迫下，钙离子通过增加水稻根系硫化氢的生成，降低水稻根系对铝的吸收和积累，最终缓解铝对水稻根系伸长的抑制作用。
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芝麻根系响应铝胁迫的比较转录组分析
《植物生理学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：利用两个对铝胁迫耐受性表现显著差异的芝麻（Sesamum indicum）品种‘金黄麻’（耐铝）和‘竹山白’（铝敏感）为实验材料,进行了铝胁迫下芝麻根系的高通量RNA测序和比较转录组分析,筛选响应铝胁迫的潜在候选基因,研究芝麻响应铝胁迫的分子机制。从16个转录组测序文库共获得137.57 Gb的clean data （干净数据）,平均每个样本获得8.60 Gb高质量序列。两个材料处理前和处理后的比较转录组分析中共鉴定到1 425个差异表达基因在胁迫处理后的‘金黄麻’中上调表达,上调差异倍数大于‘竹山白’,且铝胁迫后其表达水平大于‘竹山白’; 773个基因在胁迫处理后的‘金黄麻’中下调表达,下调倍数大于‘竹山白’,且铝胁迫后其表达水平小于‘竹山白’。基因本体（GO）富集分析的结果表明这些基因主要富集在与离子结合、膜组成成分和防御刺激应答反应有关的GO条目中。京都基因和基因组数据库（KEGG）富集分析的结果显示差异表达基因主要富集在次级代谢产物的生物合成途径、苯丙素生物合成途径和植物-病原菌互作途径。多个铝激活的苹果酸转运蛋白基因和过氧化物酶基因在富集通路中被鉴定到。差异表达基因荧光定量PCR的结果表明基因表达的变化趋势与转录组测序结果基本符合。这些结果将为进一步研究芝麻耐铝的分子机制奠定基础。
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不同浓度铝胁迫对芦笋种子萌发的影响
《江西农业学报 》 2022
摘要：通过室内培养皿试验,探究了7个不同浓度铝离子胁迫对3个芦笋品种种子萌发的影响.结果表明:铝离子浓度对3个芦笋品种种子的相对活力指数、胚根长、胚芽长、鲜重影响显著,表现为极显著的负相关关系,而对胚根毒害指数和胚芽毒害指数表现为极显著的正相关关系.通过建立回归方程,以胚根毒害指数下降到50%时的铝离子浓度为种子耐铝的临界浓度,求得井冈红、井冈111和京绿芦1号的耐铝临界浓度分别为512.70、604.07、507.55 mg/L.
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芦笋种子萌发期耐铝毒特性综合评价及筛选
《安徽农业大学学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为明确不同芦笋品种（系）的耐铝程度，为抗铝毒机理研究和品种选育提供参考，以25个芦笋品种（系）为材料，用500mg·L-1浓度的铝溶液进行胁迫处理，通过测定发芽率、发芽势、鲜重、胚根长、胚芽长等10个指标，采用平均隶属函数值、主成分分析、综合评价值和聚类分析等方法，综合评价芦笋种子萌发期铝毒耐性，并筛选萌发期耐铝毒芦笋种质。基于综合评价值聚类分析，将25个芦笋品种（系）分为5个耐性级别：其中，第I级含4份，为强耐铝毒品种（系）；第Ⅱ级含4份，为耐铝品种（系）；第Ⅲ级含4份，为中等耐铝品种（系）；第Ⅳ级含11份为铝敏感品种（系）；第Ⅴ级含2份，为铝毒极敏感品种（系）。通过综合评价和聚类分析，筛选出芦笋种子萌发期铝毒耐性极强的品种（系）UC157（F1）和JX2123，可作为芦笋铝毒耐性育种和耐性机制研究的重要资源。
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芝麻芽期耐铝胁迫相关性状的QTL鉴定
《华北农学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为解析芝麻耐铝毒遗传机制，发掘和定位芝麻耐铝毒QTL,采用不同浓度铝离子对地方品种金黄麻和竹山白进行了芽期胁迫处理，确定芽期铝胁迫处理适宜浓度。利用耐铝毒芝麻种质金黄麻和铝敏感芝麻种质竹山白为亲本构建的一个含有180个家系的重组自交系群体，以铝胁迫下芝麻芽期相对根长（RRL）、相对芽长（RSL）和相对苗鲜质量（RSW）作为表型指标，结合通过重测序构建的一个含有1 354个bin标记的高密度遗传图谱，采用复合区间作图法，对芝麻芽期耐铝毒性状进行了QTL定位和候选基因筛选。3个性状在群体中呈显著正相关，共检测到7个QTL,分布于6条染色体上（2,4,6,10,11,13号染色体）,其中3个与相对根长相关，2个与相对芽长相关，2个与相对苗鲜质量有关。其中位于2号染色体的2个分别控制相对根长和相对苗鲜质量的QTL区间部分重叠。候选基因分析的结果表明，15个预测基因可能与耐铝胁迫相关，主要参与金属转运、脱毒和金属离子的跨膜结合、GDSL基序酯酶、过氧化物酶体以及生物体内有毒物质的代谢与解毒等生理进程。
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基于转录组测序的铝胁迫下甘蓝型油菜新内参基因的发掘与引物开发
《华北农学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为了研究甘蓝型油菜在铝胁迫条件下内参基因的稳定性,在受到主要铝毒害的根组织内发掘新内参基因,以甘蓝型油菜耐铝品种赣油杂7号和铝敏感品种蓉油18的苗期根组织为研究材料,对营养液培养的试验材料分别设置对照组（0 h）和2个时间梯度（3,24 h）的铝胁迫（100μmol/L AlCl3,pH值4.5）处理组。首先,采用有参考基因组的转录组测序技术（RNA-seq）及FPKM值差异基因表达分析,筛选出符合持家基因特征的5个候选内参基因（Actin7、ARFA1E、SAP5、UXS3、UBC9）。随后,依次进行实时荧光相对定量PCR分析,扩增曲线和熔解曲线分析,LinRegPCR扩增效率分析,geNorm、NormFinder和BestKeeper基因表达稳定性分析,REST 2009相对表达量分析等分析步骤。结果表明,新设计开发的5对候选内参基因引物特异性高。从转录组测序数据中筛选出的4个候选内参基因（Actin7、ARFA1E、SAP5、UXS3）的表达稳定性获得了验证。按表达稳定性的综合排名由高至低排序依次为UXS3、SAP5、ARFA1E、Actin7,其中最优组合为SAP5和UXS3。综上所述,本研究开发的候选内参基因引物特异性高,可以提高铝胁迫试验体系实时荧光相对定量PCR试验的准确性,新发掘的内参基因（Actin7、ARFA1E、SAP5、UXS3）,可以作为铝胁迫试验体系实时荧光相对定量PCR试验的新内参基因。
关键词： 甘蓝型油菜 内参基因 转录组测序 实时荧光相对定量PCR 表达稳定性分析 铝胁迫
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铝胁迫对不同耐铝油菜品种苗期生长发育和养分吸收的影响
《华北农学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为探明铝胁迫对油菜生长发育和养分吸收特性的影响,以2个耐铝性差异显著的油菜品种为试验材料,采用营养液培养,设置4个铝胁迫浓度和2个胁迫时间,测定根系形态指标（总根长、总根表面积、总根体积、总根尖数）、生长指标（根茎粗、株高、地上干质量、根干质量）和营养元素（N、P、K、Ca、Mg、Fe、Al）的含量。结果表明,铝胁迫降低了油菜总根长、总根表面积、总根体积、总根尖数以及根茎粗、株高、根干质量、地上干质量,且随着铝浓度的增加和胁迫时间的延长降幅增大,敏感型品种降幅大于耐铝型品种。铝胁迫对油菜地上部和根系中铝元素的吸收具有促进作用,其中根系铝含量增幅高于地上部;而对N、P、K、Ca、Mg、Fe等元素的吸收有抑制作用。随着铝胁迫浓度增加和胁迫时间延长各元素含量的增幅或降幅增大,且基因型之间存在着一定的差异,敏感型品种的变化幅度大于耐铝型品种。由此可见,与敏感型品种相比,耐铝型油菜品种的根系形态、地上部生长和营养元素吸收受铝毒害的抑制作用较小,其对铝毒害有较强的适应能力。研究结果可为酸性土壤上的油菜高产栽培提供理论依据。
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铝胁迫对两个油菜品种生理特性及产量构成因素的影响
《甘肃农业大学学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：[目的]研究铝胁迫对两个耐铝油菜品种生理特性和产量性状的影响,为揭示耐铝机制和耐性品种的鉴定、选育提供理论依据.[方法]采用盆栽方式,对两个耐铝性不同的油菜品种进行铝胁迫,并对其生理特性和产量性状等指标的耐铝系数进行测定与分析.[结果]铝胁迫下,耐铝油菜品种的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性和脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质等渗透调节物质的增幅均大于敏感型品种,而产量、产量构成等指标的降幅则均低于敏感型品种.在低浓度铝胁迫下,油菜SOD、POD、CAT、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质的耐铝系数均大于高浓度铝胁迫处理,平均分别增加了18.3%、11.9%、33.1%、39.2%、13.5%、17.1%,而MDA的耐铝系数小于高浓度铝胁迫,各生育阶段表现一致.通过典型相关分析表明,苗期各生理指标耐性系数与产量指标耐性系数间的第一典型相关系数最大(λ1=0.999 7**),其中油菜苗期的可溶性糖、脯氨酸、CAT耐铝系数与角果粒数、单株产量耐铝系数关系密切.[结论]在油菜耐铝品种选育时可将苗期作为耐铝性鉴定适宜的筛选时期,以苗期的可溶性糖、脯氨酸、CAT耐铝系数作为耐铝性鉴定的首选指标.
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芽期Al~(3+)胁迫对芝麻幼苗生长的影响及种质资源耐铝毒性评价
《中国油料作物学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：铝毒害是影响江西省红壤作物生长的重要因素之一,为了解铝对芝麻生长的毒害,发掘耐铝毒种质资源,用Al2(SO4)3·18H2O溶液模拟发芽期Al3+胁迫研究不同浓度Al3+对芝麻品种赣芝9号和赣芝12成苗及幼苗生长的影响。结果表明,Al3+浓度在0~100mg/L时,随着Al3+浓度的增加,成苗率、芽长、根长和苗鲜重均不断下降,且根长下降最为明显;而浓度在250~1 000mg/L时,芝麻难以成苗。Al3+浓度在50mg/L时,成苗率、芽长、根长和苗鲜重等测定指标均急剧下降,因此可认为50mg/L的Al3+浓度胁迫可以作为芝麻种质耐铝毒性筛选鉴定的参考浓度。进而在50mg/L Al3+胁迫下评价96份芝麻种质[含39个改良品种(系)和57份地方种质],可将它们聚为3类,即包含21份耐铝毒种质、37份中等耐铝毒种质和38份不耐铝毒种质;发掘出赣芝9号、金黄麻、武宁黑等21份耐铝毒种质。比较分析表明,地方种质资源的平均耐铝毒特性要优于改良品种(系),且除成苗率外,地方种质耐铝毒性的其他指标的变异系数和多样性指数均大于改良品种(系)。
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