科研产出
山药块茎生长膨大相关基因的筛选与分析
《中国蔬菜 》 2024 北大核心
摘要：为筛选山药块茎生长膨大相关基因，采用生物信息学方法，对山药块茎发育前期和中期构建的不同发育阶段抑制性消减杂交(suppression subtractive hybridization，SSH)文库进行分析。结果表明：山药块茎发育前期与中期差异表达基因(differential expression genes，DEGs)序列主要涉及九大类，其中发育调控占比最大(27.1%)，其他依次为细胞组织结构(14.0%)、物质代谢(11.2%)、生物合成(4.7%)等。初步筛选出泛素-连接酶体(F-box associated，F-box)、碳酸酐酶(carbonic anhydrase，CAs)、核苷二磷酸激酶(nucleoside diphosphate kinase，NDPK)、氨基酸透性酶(amino acid permease)、糖基转移酶(glycosyl transferase)、α-淀粉酶(α-amylase，AMY)等候选基因，它们可能与细胞增殖、细胞伸长、激素代谢、酸碱环境调节及功能物质代谢物等功能有关，参与调控山药块茎的生长膨大。
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甘薯扩展蛋白IbEXPA2基因克隆和表达分析
《分子植物育种 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：扩展蛋白(Expansin)是细胞壁的重要组成成分,参与细胞壁的舒张,与植物器官生长发育密切相关.甘薯是一种块根类作物,其块根不仅是繁殖器官,也是储能器官,因此,开展甘薯块根生长膨大机理研究具有重要意义.本研究在前期转录组学研究基础上,克隆到一个可能与块根膨大相关的扩展蛋白基因IbEXPA2,并进行生物信息学和qPCR表达分析.生物信息分析表明,IbEXPA2编码253个氨基酸,包含DPBB_1和Pollen_allerg_1结构域,具有一段信号肽及23个氨基酸的跨膜结构域.该基因编码的蛋白与三裂叶薯expansin-A4蛋白(登录号:XP_031109781.1)的同源性最高,为98.03%;时空表达分析表明该基因在甘薯品种'西瓜红'和'桂经薯8号'块根中表达显著高于纤维根,'西瓜红'生长的各个时期块根中表达均显著高于茎和叶,在移栽50 d时表达量最高,为对照纤维根的8.49倍;'桂经薯8号'生长多数时期在块根中的表达也显著高于茎和叶,在移栽35 d时表达量最高,为对照的8.11倍.推测该基因参与甘薯块根生长膨大调控.
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慈姑球茎发育不同时期转录组特征分析
《分子植物育种 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为了研究慈姑球茎发育过程中转录组功能基因表达情况,本研究对其不同时期进行转录组测序,获得表达基因信息,以探讨球茎发育相关基因的表达特征及淀粉合成代谢相关调控.结果显示,慈姑球茎测序组装后共获得63.53 Gb的Clean Reads,总共获得60 884个Unigene,平均长度为897.34 bp,N50为1.368 kb.使用五个公共数据库成功注释了总共36 590个Unigene.组装完整性较高,效果好.差异表达基因分析表明,慈姑匍匐茎膨大为球茎初期,差异基因最多,表现最为活跃.GO(Gene ontology)功能富集中,21 453个基因获得功能注释,分为分子功能、细胞组分和生物学过程3大类和54个亚类.COG(Clusters oforthologous groups)功能分类中,13 653个基因分布于25个功能区域,其中碳水化合物代谢占重要地位.KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)代谢通路注释中,14 226个基因获得功能注释,共有118条代谢途径,其中淀粉-蔗糖代谢占主要作用.本研究首次建立了丰富的慈姑球茎的转录组数据库,对进一步深化解析慈姑球茎淀粉生物合成的分子机制提供数据基础.
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甘薯扩展蛋白基因IbEXPA4的克隆和表达分析
《农业生物技术学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：植物扩展蛋白是一种植物细胞壁蛋白,在植物生长发育过程中发挥重要作用。本课题组前期对甘薯（Ipomoea batatas）块根发育进行了转录组学研究,鉴定到一个扩展蛋白（Ipomoea batatas expansin-A4-like, IbEXPA4）基因在甘薯块根膨大中期显著上调表达。本研究以甘薯品种’桂经薯8号’和’桂紫薯1号’为材料,对扩展蛋白基因IbEXPA4进行克隆和表达分析。结果表明,该基因包含771 bp （GenBank No.MW361490.1）的完整开放阅读框,编码256个氨基酸。生物信息学分析显示,IbEXPA4蛋白的相对分子量为27.53 kD,理论等电点为8.8,不稳定系数为37.96,平均疏水性为-0.117,脂肪系数为65.62,属于稳定亲水蛋白。二级、三级结构预测显示该蛋白主要含有无规则卷曲。对IbEXPA4蛋白的结构进行分析,显示该蛋白在N端具有一段信号肽,不具有跨膜域,含有DPBB1和Pollenallerg1两个保守结构域。亚细胞定位预测其定位在细胞壁中。进化树分析表明,IbEXPA4基因与三裂叶薯expansin-A4-like基因的同源性最高,为99.22%。荧光定量PCR显示IbEXPA4在’桂经薯8号’和’桂紫薯1号’块根中优先表达,均呈先升高后降低的趋势,均在移栽60 d后的块根中表达量最高,分别为对照（20 d的纤维根）的3.09倍和9.23倍;在茎、叶中表达水平较低。IbEXPA4基因在2个品种块根中的表达量变化比较分析,IbEXPA4基因在’桂紫薯1号’中变化更显著。两个品种的农艺性状分析,发现’桂经薯8号’的块根长显著高于’桂紫薯1号’,而’桂紫薯1号’块根直径在60和90 d时显著高于’桂经薯8号’。相关性分析发现IbEXPA4基因在块根中的表达与块根直径、块根长度呈极显著正相关。这些结果说明,IbEXPA4基因促进块根的纵向生长和横向生长,参与了甘薯块根的生长调节,为阐明甘薯块根膨大的分子机理提供了理论依据。
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不同淀粉型木薯品种采后块根变质生理特性的比较
《中国农业大学学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：为探明不同淀粉型木薯品种采后块根变质的生理特性,以淀粉含量较高的木薯品种‘辐选01’(RS01)和淀粉含量较低的木薯品种‘华南124’(SC124)为试材,测定采后贮藏0、5、10、15和20d的块根生理指标。结果表明:随着贮藏时间的延长,块根褐化程度逐渐加深,干物质含量和CAT酶活性变化趋势为先下降后上升,淀粉含量为先上升后下降,MDA含量和SOD酶活性为先上升后下降再上升,POD酶活性则表现为持续上升趋势。RS01贮藏过程中块根褐化程度较严重,贮藏第5天褐化面积达30%,而SC124贮藏第20天才开始出现褐化。淀粉含量较高的木薯品种块根干物质含量较高且变化大,失水速率较快,MDA含量较高,SOD、POD和CAT酶活性均较高。可见,块根采后抗变质能力与淀粉含量有密切关系,淀粉含量越高的木薯品种采后块根越容易发生变质。
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木薯周年生产中不同采收期的块根品质比较分析
《安徽农业科学 》 2018
摘要：以食用木薯华南9号、华南12号和沙田木薯3个品种为材料,在种植后13个月(翌年5月)、16个月(翌年8月)、19个月(翌年11月)分3次收获木薯,比较不同采收期不同食用木薯品种的块根品质。结果表明:3个品种在翌年8月收获氢氰酸含量最低,且华南9号<沙田木薯<华南12号;华南12号粗纤维含量最低,各品种的粗纤维含量在不同采收期变化趋势不同; 3个品种的淀粉含量和含水量均随着采收期的推迟而下降;各采收期3个品种的鲜木薯和蒸木薯的亮度(L*)变化规律不一致; 3个品种各时期鲜木薯b*值均为正值,呈黄色;而蒸木薯a*值均为负值,呈绿色,且华南9号的b*值最高,黄色最深;对3个品种蒸木薯和木薯汁的感官价随着采收期的推后逐渐下降,华南9号的感官评价最好,其次是沙田木薯。
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山药块茎发育过程中淀粉积累及差异蛋白分析
《华南农业大学学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：【目的】明确山药Dioscorea spp.块茎发育过程中淀粉积累规律,为高产优质山药栽培及育种提供理论依据。【方法】以‘GH16’为材料,测定山药块茎发育过程中淀粉积累变化,并通过石蜡切片观测块茎组织、细胞及淀粉粒变化,采用蛋白质双向电泳技术寻找与块茎物质积累相关的关键蛋白。【结果】在块茎形成初期(4—5月)未见淀粉积累;块茎膨大初期(6月)淀粉粒均匀分布于薄壁组织细胞中,随后块茎细胞、淀粉粒随着山药块茎的发育逐渐增大,淀粉迅速积累;至膨大中后期(9月后),淀粉粒大量积累于靠近维管束周围的薄壁组织细胞中;到膨大后期(11月)块茎细胞达到最大值,细胞纵径和横径分别为121.685和89.572μm,淀粉积累达到高峰,淀粉粒长径最长达27.608μm (12月),短径最长达16.450μm (11月);3个发育时期共有179个蛋白表达发生了显著变化。选取其中差异较大的52个蛋白点进行质谱鉴定,其中31个差异表达的蛋白被鉴定,这些差异蛋白主要是与糖代谢和淀粉合成相关的酶,如6–磷酸葡萄糖酸脱氢酶、果糖–1,6–二磷酸醛缩酶、ATP合成酶α亚基、UTP–葡萄糖–1–磷酸尿苷酰转移酶、磷酸甘油酸激酶1等,它们在膨大初期后表达上调。山药块茎特异蛋白Dioscorin在膨大后期大量积累。【结论】山药块茎的膨大是细胞分裂与细胞膨大及淀粉积累共同作用的结果;块茎发育过程中的主要差异蛋白在糖代谢及淀粉合成过程中起关键作用。
关键词： 山药 块茎 生长发育 淀粉积累 显微结构 蛋白组学
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外源赤霉素和多效唑对山药块茎膨大和零余子形成的影响
《园艺学报 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：以山药大薯品种‘桂淮5号’和小薯品种‘桂淮16’为材料,研究了外源赤霉素(GA3)和多效唑(PP333)对块茎膨大和零余子形成的影响。结果表明,200 mg·L-1 GA3显著增加山药块茎产量,而200 mg·L-1 PP333显著降低山药块茎产量。山药块茎生长发育进程可划分为3个时期:块茎形成期、膨大期和成熟期。与对照相比,在块茎膨大期,外源GA3显著降低‘桂淮5号’和‘桂淮16’单株块茎总质量,且显著降低定植后150 d单个块茎质量;在块茎成熟期,外源GA3显著增加单株块茎数量和单株块茎总质量。同时,GA3显著增加零余子的长度和单个零余子质量,却显著降低单株零余子产量。与GA3相比,在块茎膨大期,外源PP333显著降低单株块茎总质量和单个块茎质量,而显著增加零余子的宽度和单株零余子产量;在块茎成熟期,PP333显著减少山药单株块茎数和单株块茎总质量。
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荸荠新品种桂蹄2号的选育
《中国蔬菜 》 2011 北大核心
摘要：桂蹄2号是以广州番禺地方荸荠品种为材料,通过组织培养产生体细胞无性系变异,在变异群体中筛选优良变异单株,采用组培技术培育而成的荸荠新品种。以组培苗作为生产种苗,4月中下旬～5月初育苗,育苗期25～30d(天),大田繁苗期约50d(天),繁殖系数可达20倍;大田生育期约140d(天),株高95～105cm,球茎扁圆形,脐微凹,横径3.5～5.5cm,纵径2.5～3.0cm,平均单球茎质量26g,最大可达50g,芽粗,皮稍厚,深红色,较耐贮运,每667m2球茎产量2500～3500kg,适宜在广西地区种植。
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荸荠试管苗壮苗培育及小球茎再生研究
《南方农业学报 》 2011 CSCD
摘要：【目的】探讨荸荠试管苗壮苗方法和结球茎条件。【方法】以广西荸荠品种桂蹄1号试管苗为材料,分别进行不同蔗糖、PP333、温度等因素对荸荠试管苗壮苗及小球茎再生的影响。【结果】当6-BA偏低时(1.0mg/L),在不同培养基中添加30.0～120.0g/L蔗糖,均可不同程度诱导荸荠试管苗形成小球茎,其中以30.0g/L蔗糖的效果最好;当蔗糖浓度过高时则抑制小球茎形成。当6-BA偏高时(2.5mg/L),荸荠试管苗仅能诱导形成匍匐茎,而以添加80.0～100.0g/L蔗糖的效果较好。在添加NAA和IBA条件下,不同蔗糖量均能诱导荸荠试管苗长出匍匐茎,但添加30.0～60.0g/L蔗糖时可在匍匐茎顶端膨大形成小球茎,其中以30.0g/L蔗糖的诱导效果最好。在含有NAA和IBA的培养基中添加适宜的PP333(0.3～1.0mg/L)均能促进荸荠试管苗生根,并具有显著的壮苗效果,而对诱导荸荠试管结球茎数量影响不明显。在15～20℃条件下培养荸荠试管苗,添加蔗糖的培养基均未能诱导形成试管小球茎,而采用培养前20d温度28～30℃、培养后40d温度15～26℃条件,在培养基中添加生长素类或较低浓度6-BA时,含较低蔗糖量的培养基均能诱导较多的小球茎;当6-BA浓度较高时,仅能诱导荸荠试管苗长出匍匐茎。【结论】在MS+NAA0.5mg/L+IBA0.5mg/L+蔗糖30.0g/L+琼脂粉3.5g/L培养基中添加PP3330.3～1.0mg/L,均具有很好的壮苗效果。在适宜的温度条件下,添加适宜的6-BA或NAA和IBA或蔗糖(30.0g/L)均能诱导荸荠试管苗形成小球茎。
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