干旱胁迫下外源茉莉酸甲酯对玉米幼苗根系吸水的影响

茉莉酸类化合物作为环境信号分子,不仅参与植物生长发育的调控,同时受到环境胁迫的诱导,参与植物对逆境胁迫的响应和防御。本研究以北方广泛种植的玉米品种‘郑单958’为材料,通过对根系外源施加茉莉酸甲酯的方式,探究干旱胁迫下茉莉酸甲酯对玉米幼苗抗旱性以及根系吸水的影响。结果表明,外源茉莉酸甲酯可提高玉米幼苗光合速率、蒸腾作用和气孔导度,增强抗氧化酶活性,降低H_2O_2和丙二醛的含量,从而缓解干旱胁迫对植株造成的损伤。通过测定根系水导、氯化汞处理的蒸腾速率的变化以及水通道蛋白的表达量,发现干旱胁迫下外源茉莉酸甲酯可增强根系水通道蛋白的表达,进而增强玉米幼苗的根系吸水能力,从而缓解干旱胁迫造成的叶片水分含量的下降和水势的降低,提高了玉米幼苗的抗旱性。     

陕北谷子品种更替过程中产量及农艺性状的演变

选择不同年代(1960s—1970s、1980s—1990s、2000s—2010s)在陕北种植的6个谷子品种为试验材料,于2018—2019年在陕西榆林进行田间试验,研究分析了不同年代品种谷子产量及其农艺性状的演变特征。结果表明: 随年代更替,谷子品种产量呈现明显增加趋势,2000s—2010s选育的品种平均产量分别为0.46(2018)和0.66 kg·m^-2(2019),较2000s前的品种显著增产,增产幅度22%～53%;株高、穗重、叶重和杆重与产量趋势类似;而千粒重和穗长表现相对稳定,随品种更替并未呈现明显变化;旗叶宽度虽然变幅不大,但随品种更替呈明显增大趋势。相关性分析表明,穗重、杆重、叶重和株高与产量之间呈极显著相关。主成分分析显示,2000s—2010s谷子品种具有更大的优势。陕北谷子品种更替过程中主要通过株高和穗重的改良来增加单位面积产量,未来谷子高产育种应注重株高、穗重、杆重和叶重性状改良,尤其应探索适合机械收割的最优株高。     

谷子对干旱胁迫的生理生态响应

干旱少雨严重限制了我国西北地区谷子的产量,为明确谷子响应干旱的生理特征,以干旱敏感谷子品种安04和不敏感品种豫谷1号以及xiaomi为材料,通过盆栽试验,研究了谷子不同生育期叶片光合参数、叶绿素含量、非结构性碳、β-淀粉酶基因表达对水分亏缺的响应。结果表明,正常水分条件下安04产量高于豫谷1号,干旱胁迫严重限制了两个谷子品种的产量形成,安04和豫谷1号分别减产71.2%和56.0%,豫谷1号产量显著高于安04。正常水分条件下,安04具有比豫谷1号更高的净光合速率（P<0.05）,干旱胁迫下,豫谷1号叶片净光合速率显著高于安04;叶片蒸腾速率结果同光合结果一致。干旱条件下,豫谷1号具有更高的叶片相对含水量。干旱胁迫显著降低了两个谷子品种花期的叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量,且安04降低幅度均大于豫谷1号。干旱胁迫均显著增加了豫谷1号拔节期和开花期的叶片可溶性糖含量,而安04叶片可溶性糖含量并没有发生显著性变化,同时干旱胁迫显著增加了豫谷1号β-淀粉酶基因SiBAM1的表达水平。施用β-淀粉酶活性抑制剂α-环糊精,xiaomi叶片可溶性糖及脯氨酸含量显著降低,进一步加重了干旱对xiaomi的生长抑制。综上所述,干旱胁迫诱导谷子β-淀粉酶基因表达和β-淀粉酶活性升高从而水解淀粉形成可溶性糖,高可溶性糖含量对谷子提高抗旱性起重要作用。     

沙棘刺和芽的组织解剖与转录组分析北大核心CSCD

该研究通过组织切片分析比较了沙棘刺与芽的组织染色差异,通过转录组测序分析比较了刺和芽的基因表达谱差异,通过qRT-PCR验证候选基因的表达水平,为进一步通过基因工程手段调控沙棘刺的发育提供候选基因。结果表明:(1)沙棘芽横切面的组织边界层次分明,而沙棘刺横切面的组织边界模糊,且刺尖中心的红色区域较大,木质素自发荧光结果表明刺中木质化程度显著增强。(2)转录组分析组装得到81560个单基因(unigenes),其中包含9385个差异表达基因(DEGs)。(3)GO和KEGG富集分析表明,富集程度最高的基因主要与细胞壁、表皮、气孔发育有关,尤其是与木质素合成途径相关;芽刺相关DEGs分析结果表明,木质素合成相关DEGs共20个,角质、木栓质和蜡质生物合成相关DEGs共29个,植物表皮发育和气孔复合体发育的相关DEGs相同共14个;结合文献分析推测,部分热头蛋白基因参与控制沙棘刺顶端分生组织消失,木质素合成相关基因则与刺硬化过程密切相关。(4)qRT-PCR分析验证显示,与芽相比,挑选的6个木质素合成相关DEGs中有3个分别上调了9.5倍、41.1倍和13.7倍,3个下调至5%、14%和24%;挑选的4个角质、木栓质和蜡质生物合成相关DEGs中有2个分别上调3.6倍和22.1倍,另外2个下调至3%和6%;挑选的4个表皮和气孔发育相关DEGs均下调至6%、13%、3%和4%;关键基因的相对表达水平与转录组测定的TPM值可相互印证,表明验证结果与转录组分析结果一致。研究发现,沙棘刺和芽具有明显的形态和组织差异,二者间的DEGs主要与木质素合成以及细胞壁、表皮和气孔发育有关。