科研产出
红麻HcAOC1基因克隆及响应茉莉酸甲酯的表达模式分析
《分子植物育种 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：茉莉酸对植物的生长发育、花药开裂具有重要调控作用。丙二烯氧化物环化酶基因（AOC）是茉莉酸合成途径关键基因，在植物生长发育、育性调控过程也发挥关键作用。为了探究红麻茉莉酸合成途径中关键基因（HcAOC1）的调控机理，本研究以红麻细胞质雄性不育系UG93A为材料。利用同源克隆的方法，以UG93A的g DNA和cDNA为模板，成功克隆获得HcAOC1基因全长。其CDS序列为780 bp，编码259个氨基酸残基，蛋白质分子量为28.4 kD，等电点为9.28。HcAOC1系统发育进化树分析结果表明，红麻与棉花、蓖麻、榴莲的亲缘关系较近，与小果野芭蕉、萝卜的亲缘关系较远（GenBank登录号:MW520098）。此外，在花期采用不同浓度的外源茉莉酸甲酯（MeJA）处理红麻。在处理的第0天、5天、10天和15天后取样成熟期花药，利用RT-qPCR分析不同处理时间下HcAOC1的表达差异，发现HcAOC1表达量随着处理时间延长存在先增高后降低的趋势，即0.5 mmol/L （T1）、1 mmol/L （T2）、2 mmol/L （T3）处理在第10天HcAOC1的表达量达最高值，均极显著高于对照组，其在T1浓度处理下HcAOC1表达量最高；在第15天时，三种处理Hc AOC1表达量均明显下降且趋于对照。研究结果表明，Me JA处理能诱导红麻UG93A中Hc AOC1的表达，但在不同浓度的MeJA诱导下，HcAOC1的表达有显著差异，特别在低浓度MeJA诱导下，HcAOC1基因表达量上升较明显。综上所述，HcAOC1的表达受Me JA的诱导变化，暗示MeJA诱导可在茉莉酸合成途径发挥调控作用，为分析红麻UG93A雄性不育机理提供参考依据。
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铅胁迫下红麻生理特性及DNA甲基化分析
《作物学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：DNA甲基化在植物响应生物和非生物胁迫中起重要作用,但是有关铅胁迫下植物DNA甲基化水平变化的研究报道甚少。本研究以红麻P3A为材料,采用水培法对幼苗进行不同浓度（0、200、400、600μmol L-1） PbCl2处理,测定幼苗农艺性状、根系ROS含量和抗氧化酶活性等变化情况;利用甲基化敏感扩增多态性技术（methylation-sensitive amplification polymorphism, MSAP）分析600μmol L-1铅胁迫条件下根系DNA甲基化水平变化,回收差异甲基化片段并克隆测序,采用qRT-PCR技术对DNA甲基化差异基因进行表达分析。结果表明,不同浓度PbCl2胁迫均显著抑制幼苗的茎粗、根长和根表面积,且400μmol L-1及以上浓度PbCl2胁迫显著抑制红麻幼苗的株高和全鲜重。随着铅浓度的提高,红麻幼苗根系的铅含量显著升高, O2?和MDA含量显著增加, SOD活性显著升高, POD活性呈先降低后升高, CAT活性呈先升高后降低的趋势。对照及600μmol L-1 PbCl2处理下的幼苗根系DNA甲基化率分别为71.13%、62.20%,其中全甲基化率分别为50.52%、37.80%,半甲基化率分别为20.62%、24.40%,即铅胁迫显著降低了红麻幼苗根系的DNA甲基化率和全甲基化率,提高了根系的半甲基化率。qRT-PCR分析表明, 7个与抗性密切相关的DNA甲基化差异基因也存在表达量差异,推测DNA甲基化水平变化在响应红麻铅胁迫中发挥重要作用。本结果为深入探索DNA甲基化响应植物非生物胁迫的潜在机制,以及生产上利用红麻改良土壤铅污染提供了理论基础。
关键词： 红麻 铅胁迫 DNA甲基化 甲基化敏感扩增多态性（MSAP） 实时荧光定量PCR （qRT-PCR） 抗氧化酶系统
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利用红麻HcPDIL5-2a非全长基因创制雄性不育新种质
《作物学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为创造转基因雄性不育种质,将缺失酶活性中心序列的红麻Hc PDIL5-2a非全长基因通过花粉管通道法转化红麻保持系722B,获得了海南冬繁不育、南宁夏繁可育的低温敏雄性不育种质722THS,并从其姊妹交后代选育出了稳定型核不育（GMS）系722HS;此后,又以722HS作母本,以非转基因野生型722B为轮回亲本连续回交,选育出了细胞质雄性不育系722HA。对722THS与722HA的细胞学观察和线粒体DNA分子鉴定表明,二者的小孢子败育时期均为双核期,但722HA发生了线粒体DNA重排,而722THS与722B的线粒体DNA保持不变。本研究结果为转基因创造作物雄性不育种质找到了一条新途径,具有重要的科学意义和广阔的应用前景。
关键词： 红麻 雄性不育 HcPDIL5-2a非全长基因
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红麻DNA甲基化响应镉胁迫及甲基化差异基因的表达分析
《作物学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：DNA甲基化是植物重要的表观遗传修饰方式之一,在响应逆境胁迫中具有重要作用,但是有关镉胁迫下植物DNA甲基化水平变化的报道甚少。本研究以红麻P3A为材料,采用水培法对幼苗进行300μmol L-1的CdCl2处理,测定幼苗农艺性状及镉含量;利用甲基化敏感扩增多态性技术（methylation-sensitive amplification polymorphism,MSAP）分析镉胁迫下根系DNA甲基化水平变化;回收甲基化差异片段并克隆测序,采用qRT-PCR技术对DNA甲基化差异基因的表达量进行分析。结果表明, CdCl2胁迫显著抑制红麻幼苗的株高、茎粗、根长、根表面积以及全鲜重。对照及镉处理下幼苗根系的DNA甲基化率分别为62.78%、68.23%,其中全甲基化率分别为37.50%、36.36%,半甲基化率分别为25.28%、31.87%,表明镉胁迫显著提高红麻幼苗根系的DNA甲基化水平。qRT-PCR分析表明, 7个与抗性密切相关的DNA甲基化差异基因也存在表达量的差异,推测DNA甲基化水平变化在响应红麻镉胁迫中发挥重要作用。本结果为深入探索DNA甲基化响应植物镉胁迫的潜在机制提供了理论基础。
关键词： 红麻 镉胁迫 DNA甲基化 甲基化敏感扩增多态性（MSAP） 实时荧光定量PCR（qRT-PCR）
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红麻谷胱甘肽还原酶基因(HcGR)的克隆及盐胁迫下表达分析
《南方农业学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]克隆红麻谷胱甘肽还原酶基因(HcGR)并分析其组织表达特性及不同盐胁迫下的表达模式,为深入研究HcGR基因在响应盐胁迫的分子调控机制提供理论参考.[方法]基于红麻转录组测序结果,克隆HcGR基因,对其序列进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR检测HcGR基因在红麻不同组织及不同盐度胁迫[CK(0 mmol/L NaCl)、T1(50 mmol/L NaCl)、T2(100 mmol/L NaCl)和T3(200 mmol/L NaCl)]下的表达情况.[结果]克隆获得的HcGR基因开放阅读(ORF)长度为1698 bp,其编码蛋白相对分子量为60 kD,由555个氨基酸残基组成,理论等电点(pI)为8.46,为亲水性蛋白,定位于叶绿体;HcGR蛋白二级结构以无规则卷曲为主,以α-螺旋、延伸链和β-转角为辅,所占比例分别为44.14%、27.75%、22.16%和5.95%,其三级结构由无规则卷曲、α-螺旋和延伸链3种结构元件相互盘绕而成;该蛋白与榴莲GR蛋白亲缘关系较近.HcGR基因在红麻根、茎和叶中均有表达,且相对表达量存在显著差异(P<0.05,下同),相对表达量排序为叶>根>茎,表明HcGR基因具有明显的组织表达特异性.在红麻的根和叶中,HcGR基因相对表达量随NaCl胁迫浓度增加整体上呈先升高后降低的变化趋势,且均在T1处理下达峰值,显著高于CK、T2和T3处理.HcGR基因在茎中的相对表达量随NaCl胁迫浓度增加呈波动变化趋势,但T1、T2和T3处理均高于CK,其中T1和T3处理显著高于CK.[结论]HcGR基因在红麻根、茎和叶中的表达具有明显组织特异性,且可被不同浓度NaCl诱导响应盐胁迫信号,并通过上调各组织中的转录水平以提高抗盐胁迫能力,故推测该基因在红麻抗盐胁迫机制中发挥重要调控作用.
关键词： 红麻 谷胱甘肽还原酶(GR) 基因克隆 盐胁迫 实时荧光定量PCR 表达分析
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红麻线粒体基因atp6过表达载体的构建与转化
《西南农业学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：【目的】构建红麻线粒体基因atp6过表达载体遗传转化体系,为红麻线粒体基因的遗传转化及功能研究打下基础。【方法】以红麻UG93A花药cDNA为模板,通过同源克隆技术克隆atp6基因编码区(CDS)的全长序列;利用In-Fusion基因融合技术构建植物过表达载体,通过农杆菌介导法转化野生型烟草,并对转基因阳性烟草植株进行抗性筛选和PCR验证。【结果】红麻UG93A的atp6基因CDS全长为1182 bp,成功构建红麻atp6基因全长过表达载体pBI121-atp6-EGFP,并获得4株转基因烟草植株(B1、B2、B3和B4),使用过表达载体上3对不同位点的引物组合对转基因植株进行PCR验证,发现有2株转基因烟草植株在3对不同引物中稳定表达,即获得2株含pBI121-atp6-EGFP的T_0代转基因阳性植株(B1和B2)。【结论】构建的红麻线粒体基因atp6过表达载体遗传转化体系,可用于指导后续atp6基因调控红麻细胞质雄性不育(CMS)分子机理研究。
关键词： 红麻 细胞质雄性不育(CMS) atp6基因 过表达载体 转化
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栽培技术对红麻生长及吸收镉的影响
《西南农业学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：[目的]研究红麻品种和栽培措施对其农艺性状、经济产量、镉(Cd)吸收的影响,为提高红麻产量并促进红麻Cd吸收的轻简化栽培技术提供理论依据.[方法]设4个因素:品种(A)、播种方式(B)、施肥量(C)和施肥方式(D);各因素设2个水平:A1:C4P7A,A2:R11、B1:条播,B2:撒播、C1:中肥,C2:低肥、D1:基肥100%,D2:基肥60%+追肥40%,共16个交互处理.[结果]A1B2C1D1处理组合的株高、茎直径、皮厚、果序长度等农艺性状均为最优;A2B2C2D2处理组合经济产量为最高,A2B1C2D1处理组合经济产量为最低;A1B2C1D1处理组合的单株鲜茎重和单株鲜皮重为最高;A2B2C2D2处理组合有效株数最高.Cd含量的总体趋势是叶>根>茎皮>茎,A2B1C2D2处理组合的叶Cd含量最高,A1B2C1D2处理组合的茎中Cd含量最高,品种和栽培措施对红麻根、茎皮Cd含量无显著影响.A1B2C1D1处理组合的单株茎和皮Cd积累量和每公顷Cd积累量均为最高.[结论]对于红麻产量来说,有效株数是比单株农艺性状更为重要的决定因素,而播种方式和施肥方式相对于品种和施肥量,对有效株数有显著影响.对于红麻吸收Cd来说,单株农艺性状是比有效株数更为重要的决定因素,而播种方式和施肥量对单株农艺性状有显著影响.对于C4P7A品种,撒播和基肥100%等轻简化栽培技术的增产和促进Cd吸收效果要优于传统的条播和追肥技术.
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红麻雄性不育细胞质相关的cSNP位点发掘
《中国农业大学学报 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：在前期已获得红麻atp9基因编码区的基础上,以红麻细胞质雄性不育系P3A、保持系和F1代为材料,随机选取不同材料的3个atp9独立gDNA克隆子进行测序和序列比对。结果显示:具有不育细胞质的不育系和F1代与具有可育细胞质的保持系在第290位点处存在碱基差异,具有不育细胞质的材料均为碱基T,而具有可育细胞质的材料在相应位点为碱基A;atp9基因第290位点处T/A碱基转换的cSNP位点经已知细胞质的红麻种质资源的进一步检测,同时结合这些资源的田间育性进行分析发现,红麻种质资源UG93-2MS-1、UG93-2MS-2、UG93-2MS-3、UG93-2-22、KN250、KN142、ZB90在第290位点处为碱基T,能扩增出319bp条带,在田间对应的育性除品种UG93-2-22为可育外,其余均为不育或半不育;而福红992在第290位点处为碱基A,未能扩增出319bp条带,在田间对应的育性为可育。因此,位于atp9基因的第290位点处的T/A碱基转换的cSNP位点与红麻不育细胞质相关或连锁,为红麻不育细胞质鉴定提供了新的检测手段。
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水肥一体化对红麻生长、纤维产量与品质的影响（英文）
《南方农业学报 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：【目的】研究水肥一体化(滴灌施肥)对红麻生长、纤维产量和品质的影响,探讨红麻水肥利用特点,为红麻高产高效栽培提供参考。【方法】大田试验设6个滴灌施肥处理和1个对照(CK),CK采用100%灌水量(16.183 m3)和100%施肥量(264.00 kgN/ha,88.04 kgP 2O5/ha,176.09 kgK 2O/ha),撒施、沟灌;处理T1~T3均采用100%灌水量、施肥量分别为100%、75%和50%,处理T34~T6采用80%灌水量(12.947 m)、施肥量分别为100%、75%和50%。收获时考察不同处理红麻农艺性状和纤维指标。【结果】与常规施肥、灌溉相比,6个滴灌施肥处理可显著促进红麻的生长和改善纤维品质,红麻株高、茎粗、皮厚、地上部干质量、纤维产量和纤维线密度分别显著增加13.2%~25.5%、0.7%~1.4%、10.6%~20.3%、12.5%~30.9%、15.1%~36.8%和7.2%~30.7%,其中以T1处理的综合效果最好,其次为T5、T2。T1处理的株高、地上部分干质量、纤维产量等最高,但大部分与T5处理差异不显著,而处理T5的纤维强力显著高于处理T1。【结论】滴灌施肥时,T5处理(80%灌水量:12.947 m3,75%施肥量:198.0 kgN/ha,66.03 kgP 2O5/ha,132.07 kgK 2O/ha)可获得较好的节水节肥效果,建议在红麻生产上推荐应用。
关键词： 红麻 滴灌施肥 水肥一体化 纤维产量 纤维强力 纤维线密度
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红麻线粒体基因atp9克隆及不育细胞质分子标签的利用
《南方农业学报 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：【目的】快速克隆红麻线粒体atp9基因编码区(CDS)序列并分析其系统进化关系,为atp9基因功能验证奠定基础;利用基于atp9基因开发的不育细胞质分子标签MM556检测红麻种质资源的细胞质育性,为鉴定红麻不育细胞质种质资源提供参考。【方法】以红麻细胞质雄性不育系P3A及保持系P3B为材料,采用同源克隆方法克隆线粒体基因atp9的CDS区并进行序列比对和进化分析。利用分子标签MM556对84份未知细胞质育性的红麻种质资源进行不育细胞质材料筛选,并利用6个金钱吊芙蓉品种进行验证。【结果】红麻细胞质雄性不育系与保持系的CDS区碱基均为339 bp,两者间存在4个碱基的差异,推导编码112个氨基酸。红麻atp9基因与葡萄的亲缘关系最近,其节点支持率为72,其次为十字花科的油菜和拟南芥,与韭菜亲缘关系最远。MM556分子标签鉴定结果表明,84份红麻种质资源中,UG93-2ms-1、UG93-2ms-2、UG93-2ms-3、UG93-2ms-4、UG93-2-22、KN250、KN250-1、KN142、ZB90和09-7等10份材料具有不育细胞质,其中UG93-2ms-1、UG93-2ms-2、UG93-2ms-3和UG93-2ms-4均为红麻野败型UG93雄性不育突变体的衍生株系。经对金钱吊芙蓉品种的分子检测和田间育性验证,发现MM556分子标签同样适用于金钱吊芙蓉材料育性的辨别。【结论】克隆获得的红麻atp9基因编码区序列及筛选获得的不育细胞质种质资源可用于进一步研究红麻细胞质雄性不育分子机理;基于atp9基因开发的分子标签MM556可用于红麻不育细胞质的鉴定。
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