山西农业大学学报(自然科学版)

Journal of Shanxi Agricultural University(Nature Science Edition)

专栏:谷子抗旱分子机制_特约稿件

  • 谷子抗旱机制研究进展

    李红英;程鸿燕;郭昱;段明;马芳芳;

    谷子是起源于我国的重要杂粮作物,尽管其抗旱性强,但干旱仍是制约其产量和品质的主要因素之一。为了更好的了解谷子抗旱机制,本文对谷子的抗旱生理、分子机制的研究进展进行了概述。文中总结了谷子不同时期不同生理指标对干旱胁迫的响应;概述了从单基因和转录组水平对抗旱分子机制的探索结果;鉴于在其他植物上已有证据表明根际微生物与抗旱有关,还介绍了谷子根际微生物的最新进展。最后展望了谷子抗旱研究前景。

    2018年01期 v.38 6-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 141K]
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专栏:谷子抗旱分子机制

  • 谷子ABC转运蛋白基因与抗旱关系的研究

    张瑞杰;王喆;连卜颖;郭展;魏东;于世慧;李红英;刘晓东;

    [目的]ABC转运蛋白是一类广泛存在于生物体中最古老的蛋白家族,在植物的生长发育及抗逆胁迫中发挥着重要作用。本文旨在探究ABC转运蛋白基因与谷子抗旱性的关系,挖掘谷子抗旱基因,并为谷子抗旱分子机制的研究提供理论依据。[方法]以谷子抗旱品种勾勾母鸡咀(GG)和干旱敏感品种晋汾16(JF16)为研究材料,在苗期对二者用20%PEG胁迫处理,并取其叶片进行转录组测序,筛选出4个与ABC转运蛋白相关的差异表达基因。用生物信息学方法分析基因的基本信息、启动子顺式元件,并构建ABC抗逆相关基因的系统进化树以及对ABC转运蛋白基因进行表达模式分析。[结果]发现谷子ABC转运蛋白基因等电点范围在6.81~8.97之间,分子量范围在51 195.75~161 579.13Da;启动子中包含有许多响应胁迫的功能元件(ABA、Ethylene、GA、MeJA、Light、MYB、SA、热和低温响应元件等);在进化树分析中发现,Seita.1G039400.1和Seita.7G176000.1亲缘关系最近,其次与AtABCC5亲缘关系较近;经过干旱处理,只有Seita.7G176000.1基因在抗旱品种中表达增加,其余3个基因在抗旱品种中表达均降低。[结论]Seita.7G176000.1基因可能通过调节气孔开闭参与植物抗逆,进而调控谷子响应干旱胁迫,初步推测其为谷子ABC基因家族抗旱候选基因,为进一步研究ABC转运蛋白基因与植物抗逆性关系提供理论依据。

    2018年01期 v.38 11-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 211K]
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  • 谷子Oleosin基因家族及其对干旱响应的分析

    蒋茂双;元香梅;刘晓东;候蕊;苏彦冰;郭展;于世慧;李红英;

    [目的]了解Oleosin基因功能,初步探索Oleosin基因家族与谷子耐旱性的关系,挖掘谷子抗旱基因。[方法]以抗旱品种勾勾母鸡咀(GG)和干旱敏感品种晋汾16(JF16)为试验材料,在苗期进行PEG模拟干旱胁迫处理后,对其表达谱进行分析。进而对谷子Oleosin基因家族进行生物信息学分析。[结果]在干旱胁迫下,Oleosin基因Seita.9G579700在GG和JF16两个品种中均显著上调表达;谷子Oleosin基因家族较小,只有6个成员,分子量在15~18kDa;系统发育树分析结果为,谷子Oleosin基因家族与单子叶植物玉米、高粱、水稻聚为一类,而与双子叶拟南芥则亲缘关系较远;启动子元件分析表明,谷子6个Oleosin基因均含有光响应、ABA响应、MeJA响应以及MYB结合位点等与抗旱相关的顺式作用元件。[结论]初步确定Oleosin基因是调控谷子干旱胁迫的候选基因,可能受干旱或ABA、MeJA诱导表达,这为进一步深入研究Oleosin基因功能及其与谷子耐旱性的关系提供理论参考。

    2018年01期 v.38 16-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 202K]
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  • 谷子SibZIP8转录因子基因功能鉴定

    刘盼;张艾英;张莉;

    [目的]bZIP转录因子在植物生理代谢过程中有重要的调控作用,在植物对逆境的响应过程中能够抑制或激活下游基因的转录,从而增强植物对环境的适应能力。本文拟分析谷子SibZIP8转录因子基因功能,解析谷子转录因子的抗逆调控机制。[方法]前期通过生物信息学和表达量分析,已经发现谷子SibZIP8转录因子在逆境胁迫中表达量显著上调。为了进一步深入研究SibZIP8基因的功能,本试验在拟南芥中超量表达SibZIP8,并对转基因植株进行抗逆表型分析。[结果]在1.5μmol·L~(-1) ABA处理下,野生型拟南芥与转基因拟南芥都没有发芽;在300mmol·L~(-1)mannitol处理下,野生型拟南芥区域与转基因拟南芥均有发芽,没有明显差别;在200mmol·L~(-1) NaCl条件下,野生型拟南芥没有发芽,而转基因拟南芥均发芽。[结论]转基因拟南芥植株表现出较强的耐盐性,本研究结果可为转基因育种技术提高作物抗逆性研究奠定理论基础。

    2018年01期 v.38 21-24+54页 [查看摘要][在线阅读][下载 302K]
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植物保护

  • 莲草直胸跳甲化学感受蛋白CSPs的生物信息学分析

    王亚茹;王苑馨;胡军;贾栋;高玲玲;马瑞燕;

    [目的]嗅觉在莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila专一性识别寄主植物喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides中占有重要地位,以莲草直胸跳甲的化学感受蛋白CSPs为研究对象,对其基因结构与功能进行分析。[方法]采用生物信息学的方法对莲草直胸跳甲CSPs蛋白的理化性质、信号肽、亚细胞定位、跨膜结构、二级结构、高级结构、多序列比对及系统发育树进行了预测和分析。[结果]莲草直胸跳甲CSPs为小分子量水溶性的蛋白质,绝大部分含有信号肽。莲草直胸跳甲CSPs的亚细胞定位绝大部分为胞外,一般不含有跨膜结构。莲草直胸跳甲CSPs的二级结构主要由α螺旋和无规卷曲组成,高级结构由相邻两个半胱氨酸残基之间的二硫键形成4个α螺旋,保持一个疏水的空腔和亲水表面。多序列比对显示莲草直胸跳甲CSPs基本符合昆虫CSPs的保守结构域。系统发育显示莲草直胸跳甲CSPs在种内和种间均具有较高的相似性。莲草直胸跳甲CSPs蛋白具有丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸蛋白激酶的磷酸化位点;含有丝氨酸、苏氨酸蛋白激酶的糖基化位点;含有丝氨酸、苏氨酸、丙氨酸蛋白激酶的乙酰化位点。[结论]本文对深入研究莲草直胸跳甲CSPs的嗅觉反应的功能及分子机制奠定了理论基础,有助于阐释外来种的生态安全风险以及昆虫与植物的协同进化。

    2018年01期 v.38 25-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 829K]
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  • 新型胆固醇腙类衍生物的合成及其杀虫活性初探

    杨春;郅晓燕;王熠;曹挥;

    [目的]寻找具有较高生物活性的新型天然产物源杀虫分子。[方法]以天然产物胆固醇为先导化合物,通过化学衍生法在其母体上引入活性腙类结构,并利用~1H NMR、IR等现代波谱技术对其结构予以表征;同时采用经典小叶碟添加法初步测试所制备衍生物在1g·L~(-1)浓度下对三龄前期东方粘虫的胃毒作用。[结果]~1H NMR和IR数据显示所合成的衍生物均为目标产物;杀虫活性测试发现所有供试衍生物对三龄前期东方粘虫的最终校正致死率均比胆固醇高,与阳性对照药剂川楝素相比,绝大多数化合物均表现出较强的杀虫活性,其中以衍生物3d的活性最为突出,最终校正死亡率达到了55.2%;同时分析数据发现,大多数衍生物对粘虫的作用也符合天然产物农药缓效型的特点,即致死、致畸作用主要集中在蛹和成虫阶段。[结论]本研究结果表明在胆固醇母体上引入腙类结构有助于提高其杀虫活性,同时预示此类化合物具有发展成新型天然产物源杀虫剂的潜力,也为新型杀虫剂的创制提供参考。

    2018年01期 v.38 38-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 249K]
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  • 不同杀线剂对甘薯茎线虫病的防治效果

    王容燕;高波;马娟;李秀花;陈书龙;

    [目的]筛选防治甘薯茎线虫病的高效药剂。[方法]采用在甘薯田人工接种的方法,于2014和2016年测试了4种杀线剂对甘薯茎线虫病的防治效果。[结果]在甘薯栽秧时穴施5%丁硫克百威颗粒剂和10%噻唑膦颗粒剂,对甘薯茎线虫病均具有良好的防治效果。5%丁硫克百威颗粒剂90、60、30kg·hm~(-2)处理对甘薯茎线虫病的防治效果分别为88.42%、85.25%和82.71%,10%噻唑膦颗粒剂45和30kg·hm~(-2)处理的防治效果分别为84.74%和78.69%;而20%丁硫克百威乳油和5%阿维菌素乳油处理对甘薯茎线虫病的防治效果较差。[结论]施用5%丁硫克百威颗粒剂30~90kg·hm~(-2)和10%噻唑膦颗粒剂30~45kg·hm~(-2)可以有效地防治甘薯茎线虫病。

    2018年01期 v.38 45-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 119K]
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林学与园艺

  • 河西走廊蔬菜日光温室土壤次生盐渍化现状及改良对策

    侯格平;甄东升;孙宁科;姜青龙;白长福;李伟;郭兴红;

    [目的]明确河西走廊日光温室土壤次生盐渍化现状。[方法]对甘肃省张掖市种植年限和种植模式不同的28个日光温室的土壤盐分、pH值及有机和无机养分含量进行了测定分析。[结果]张掖市种植3年以上的日光温室土壤电导率均较露地土壤显著提高,且均高于蔬菜正常生长土壤电导率临界值(0.60mS·cm-1),其中居于超高盐度水平(≥1.00mS·cm-1)的土样数占总土样数的64%,可见张掖市日光温室普遍存在严重的土壤次生盐渍化问题,且日光温室种植年限越长次生盐渍化越严重。此外,土壤碱解氮、速效磷、速效钾比露地农田分别高出71.1%、178.4%和118.1%,且碱解氮和速效钾含量已达高含量水平。此外,与露地相比,温室土壤有机质含量虽然提高13.6%,但其含量处于中低水平。可见,造成张掖市次生盐渍化问题的原因除自然因素外(灌漠土母质含盐量高、孔隙度大,气候干旱蒸发量大),有机肥施用不足,化肥施用量大且不合理亦是造成该区土壤次生盐渍化问题的重要因素。[结论]因此,张掖市日光温室次生盐渍化土壤的治理应重点通过合理耕作、深翻土壤、减少蒸发,进行配方施肥(避免过量或不合理施肥),增施有机肥、挖沟排水、灌溉洗盐或更换土壤。

    2018年01期 v.38 48-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 154K]
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  • 油松天然群体同工酶的变异性研究

    王建义;贺义才;朱松林;马佳琳;梁书平;马彦广;

    [目的]分析油松群体等位基因酶的遗传变异,研究油松天然林群体变异与地理因素之间的关系,为山西省油松基因资源的利用及遗传改良提供科学依据。[方法]对5个油松天然群体的球果、针叶、种子进行性状群体特征值分析,采用垂直板聚丙烯酰胺电泳技术进行同工酶分析。[结果](1)油松群体、群体内单株及各百粒重受环境影响较大。(2)多态位点百分率在5个群体间相同。5个群体平均期望杂合度变化范围为0.154~0.267,平均为0.210。等位基因平均数变化范围为2.02~2.48,平均为2.20。群体间变异很小。He平均值在位点间变化范围较大。(3)Gst值在位点间变化范围为0.006 4~0.071 4,7个位点Gst平均值为0.045 7,群体间的变异量平均占总群体的4.57%。(4)刁王坪油松与陈家沟油松遗传距离为0.984 7,牛槽沟与刁王坪的遗传距离为0.986 2,牛槽沟与陈家沟遗传距离为0.994 6。[结论]5个油松优良林分的遗传距离与地理距离间无明显的相关关系,灵空山优良种源的性状表现具有可遗传稳定性。从遗传距离分化看,林分间的变异量平均占总群体的4.50%,95.50%的变异在林分内的个体,而且个体差异非常明显的。

    2018年01期 v.38 55-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 209K]
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农业工程

  • 金银花热风干燥品质变化及工艺优化

    娄正;刘清;徐恒;师建芳;史少然;朱明;

    [目的]解决金银花加工过程中的干燥问题,得到金银花热风干燥的较优工艺。[方法]研究了金银花在不同干燥温度(40、45、50、55和60℃)、物料量(50、100、150和200g)、预处理时间(0、0.5、1、2和3min)下的水分比和干燥速率,建立了金银花热风薄层干燥的数学模型;通过干燥温度、物料量和预处理时间的3因素正交试验,研究了不同干燥条件下金银花的平均干燥速率、色差值和绿原酸含量。[结果]降速度干燥覆盖了金银花的全部干燥过程,金银花的干燥温度、装载的物料量和金银花的预处理时间对其总的干燥时间均有影响,但干燥温度对其的影响比物料量和预处理时间更为突出;金银花热风干燥是内部水分扩散控制的降速干燥过程,提高干燥风温、减少物料量和延长预处理时间均可缩短干燥时间。使用决定系数R2、均方根误差RMSE和卡方X2对9种农产品常用干燥模型进行评价,结果表明,Wang and Singh模型是描述金银花热风干燥过程的最优模型;正交试验最佳优化工艺参数为干燥温度50℃,物料量100g,预处理时间3min。[结论]优化的热风干燥工艺可以为提高金银花的干燥品质提供理论和技术依据。

    2018年01期 v.38 61-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 283K]
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  • 电沉积羧基化石墨烯修饰的玻碳电极电化学检测镉离子

    郭红媛;魏苗苗;吴锁柱;程原生;樊玮鑫;

    [目的]基于电沉积羧基化石墨烯修饰的玻碳电极建立了一种电化学检测镉离子的新方法。[方法]首先,采用电沉积法制得羧基化石墨烯修饰的玻碳电极。然后,以此修饰电极为工作电极,采用方波伏安法研究缓冲液pH、沉积时间和沉积电位等因素对镉离子测定的影响。最后,在最佳检测条件下,考察该方法检测镉离子的响应性能。[结果]试验表明修饰电极检测镉离子的线性范围为5×10-7~7.5×10-5 mol·L~(-1),检出限为3.6×10-7 mol·L~(-1)。[结论]该方法重现性和选择性好,有望用于水样等样品中镉离子的测定。

    2018年01期 v.38 69-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 178K]
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  • 基于BP-Adaboost算法的棉花采摘机预维修方法研究

    马娜;段慧芳;

    [目的]尽早检测出棉花采摘机可能发生的故障,减少大型故障造成的巨大损失。[方法]提出了一种基于BPAdaboost算法的预维修方法用于检测棉花采摘机故障情况。首先采集棉花采摘机8个核心部件的工况参数信息作为故障特征参数,然后将故障特征参数作为BP神经网络的输入值,构造BP神经网络弱预测器,最后通过多个BP神经网络弱预测器构建Adaboost强预测器模型。[结果]用采集到的棉花采摘机实际工况数据验证Adaboost强预测器模型的性能,模型预测准确率达94.7%。[结论]该算法可以有效地对棉花采摘机的故障进行预测,而且与BP神经网络弱预测器相比,性能更好。

    2018年01期 v.38 73-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 210K]
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特约稿件

  • 来自昆虫的灵感(英文)

    James Ridsdill-Smith;

    昆虫在约4亿多年的进化过程中,成功地发展了多种多样的适应与生存绝技。创新科技的运用使科学家们能够解析不同昆虫新奇的化合物和特性,并将其用于工业和医学领域的仿生学研究。如受昆虫行走启发设计的机器人,根据昆虫色彩创造的军事伪装术,通过模拟昆虫飞行制造的微型探测器等,处处体现了来自昆虫的灵感。

    2018年01期 v.38 1-5+77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1214K]
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  • 稿约

    <正>1.《山西农业大学学报(自然科学版)》是山西农业大学主管主办的农业科学类综合性学术期刊。其办刊宗旨是:坚持唯物主义理论和实践相结合的原则,贯彻落实科学发展观,促进学术交流,推动科学技术向生产力转化,为我国农业现代化建设服务。本刊主要刊登农、林、牧等涉农学科及相关学科的基础性研究和应用研究成果,反映最新科研动态。以国内外科技工作者、高等院校师生为主要读者对象。

    2018年01期 v.38 6页 [查看摘要][在线阅读][下载 29K]
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