棉花独脚金内酯D27基因表达与功能分析

为探究D27基因在棉花纤维及植株发育过程中的生物学功能,本研究通过生物信息学方法鉴定得到棉属中18个D27基因成员,分析其理化性质、结构及进化关系,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术探究了海岛棉纤维中6个GbD27基因的表达特异性,通过同源重组的方法获得了6个陆地棉GhD27基因,构建GhD27基因的病毒诱导的基因沉默(VIGS)载体并转化至棉花,使用qRT-PCR技术检测其沉默效率及独脚金内酯(SLs)处理下的表达模式,并借助酶联免疫吸附(ELISA)技术测定了沉默植株的内源独脚金内酯含量。结果显示,棉花D27基因家族的开放阅读框(ORF)长度为726~816 bp,编码的D27蛋白含241~271个氨基酸;D27蛋白主要由α-螺旋与无规卷曲构成;进化分析结果显示D27基因高度同源。海岛棉材料新海21的GbD27基因在0~35 d的棉纤维中均存在表达,可能对棉纤维发育存在重要调节作用。陆地棉材料新农大棉4号的GhD27基因在叶片和根部均得到有效沉默,表明已获得GhD27基因沉默植株。在陆地棉GhD27基因的沉默植株中,GhD27基因对独脚金内酯处理均有不同程度的响应,内源性独脚金内酯含量与GhD27基因的表达水平有一定关联。本研究为进一步了解棉花D27基因的分子生物学功能奠定了基础。

283份陆地棉机采相关农艺性状的遗传多样性分析

为了探究283份陆地棉种质资源株型和产量相关性状的遗传多样性,筛选陆地棉机采株型优异品种,对283份来自国内外的陆地棉种质资源的11个农艺性状进行相关性分析、主成分分析和聚类分析,评价各性状的遗传变异情况,利用转录组数据和KEGG通路富集对果枝长度QTL定位区间基因进行表达量分析和基因筛选。结果表明,在陆地棉11个农艺性状中,遗传多样性指数以始节高最高,为2.01;变异系数以下部果枝长度最高,且各性状之间均存在遗传多样性。聚类分析表明,283份陆地棉资源分为五类,基于棉花株型、棉花产量等表型筛选出了高产材料1份,短果枝材料14份,始节高大于25 cm的材料4份,紧凑株型材料5份,同时在果枝长度QTL区间中筛选出2个可能影响果枝长度的候选基因。

磷胁迫对不同品种棉花苗期根系的影响

为了探究低磷胁迫下不同品种的棉花对磷的反应机理,本试验采用水培方法,对21个不同基因型的棉花品种进行高磷(KH_(2)PO_(4)1×10^(-3)mol/L)处理和低磷(KH_(2)PO_(4)1×10^(-5)mol/L)处理,通过主成分分析等统计方法,探讨了不同磷含量对棉花幼苗期根系形态的影响。结果表明,低磷处理后的棉花的根体积、根表面积均明显增加;随着磷含量的降低,棉花根系生长也会呈下降趋势。筛选得到1个磷高效棉花品种、2个磷中等棉花品种和18个磷低效棉花品种。棉苗总根长度、根面积、根表面积、根体积等指标在不同磷处理和各品种之间有明显差别,可以用来评价棉花品种的耐磷能力。

基于支撑剂破碎率预测裂缝导流能力的新方法

支撑剂裂缝导流能力是储层水力压裂设计的重要参数。对于同一种支撑剂而言,闭合压力越大其形变和破碎现象就越明显,也影响裂缝导流能力。基于不同闭合压力条件下的破碎率与导流能力实验结果,建立了依据破碎率预测裂缝导流能力的方法;考虑5种影响因素,设计了破碎率与导流能力的正交试验,得到了其主控因素;针对实验结果,利用Matlab软件进行多元回归分析,得到不同粒径支撑剂导流能力预测方程。结果表明:闭合压力对支撑剂的破碎率、导流能力的影响最大,其次为支撑剂粒径、铺砂浓度、温度、闭合时间;新的支撑剂裂缝导流能力预测方法结果与实际测试结果平均误差仅为3.06%,预测结果较好;利用该方法进行导流能力预测可进一步降低实验成本。研究结果可为现场压裂设计支撑剂优选、导流能力预测以及降本增效提供技术参考。

基于无人机多光谱影像的棉花SPAD值及叶片含水量估测

利用多光谱快速准确获取棉花花铃期旱胁迫性状对棉花后期产量和纤维品质具有重要帮助。为实现棉花关键抗旱指标的快速检测,该研究以253份棉花品种为材料,设置干旱胁迫和正常灌溉2个处理,在花铃期通过大疆精灵4多光谱无人机获得图像,分析花铃期干旱胁迫和正常处理棉花的光谱反射率,结合地面调查叶绿素相对值(S_(PAD))和叶片含水量(L_(WC))数据,结合神经网络算法中的径向基函数进行模型的预测。结果显示:棉花干旱胁迫前后除红光反射值略上升,其余4个光谱均小于正常处理;通过径向基函数模型估测S_(PAD)和L_(WC)的最佳估测模型都为二次函数,决定系数R^(2)分别为0.8488和0.9366,均方根误差R_(MSE)分别为2.005和0.930,相对误差R_(E)分别为0.004和0.011;将2个模型应用于试验区影像,对S_(PAD)及L_(WC)预测值进行聚类分析,根据S_(PAD)聚类结果,试验棉花旱情等级划分为特旱、重旱、中旱、轻旱、无旱5类,根据LWC聚类结果,试验棉花旱情等级划分为特旱、重旱、中旱、干旱、轻旱、无旱6类。以上模型及分类效果良好且符合棉花干旱胁迫的特点,研究结果可为快速评价棉花抗旱性、挖掘棉花抗旱基因提供技术支持。

棉花枯萎病室内苗期抗病性鉴定方法及评价

【目的】采用优化苗期抗病性鉴定方法及评价,研究陆地棉种质资源对枯萎病尖孢镰刀菌萎蔫专化型(Fusarium oxysporum f.sp.Momordicae)7号生理小种的抗病性,为棉花抗病育种提供基础抗源。【方法】以265份陆地棉为材料,利用伤根灌菌液法于室内进行棉花苗期枯萎病抗性鉴定,以新疆材料军棉1号为感病对照品种,调查记录病级,以相对病情指数作为评价抗性类型指标。【结果】无免疫(I)枯萎病的品种(系),具有高抗(HR)特性的品种(系)5份,抗病(R)特性的品种(系)78份、耐病(T)特性的品种(系)130份、感病(S)特性的品种(系)材料52份,占枯萎病抗性鉴定品种(系)总数的百分比分别为1.9%、29.4%、49.1%和19.6%。【结论】耐枯萎病的品种(系)最多,具抗病性品种(系)次之。

陆地棉棉籽主要品质性状与农艺性状的遗传变异分析

为通过农艺性状、纤维性状预测棉籽品质,以27份陆地棉为试验材料,对其10个农艺性状、3个种子品质性状和5个纤维品质性状连续2年进行鉴定,利用方差分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析对农艺性状、纤维性状与种子品质性状间的关系进行解析。结果表明,油分含量与衣分呈极显著负相关,与果枝数呈极显著正相关;棉酚含量与叶面积呈显著负相关。主成分分析提取出6个主成分,累计贡献率为78.755%,其中第3主成分和第5主成分为棉籽副产品因子,贡献率为20.470%。综合分析得出果枝数、衣分和叶面积与棉籽副产品关系密切。以上结果为深入研究农艺性状与棉籽油分、蛋白质和棉酚的内在关系奠定了基础,为选育特种棉提供了理论参考。

基于奥马哈系统护理模式在尿道下裂患儿中的应用效果

目的探讨在尿道下裂患儿中采取基于奥马哈系统护理的作用。方法回顾性分析2019年5月至2022年5月郑州大学附属儿童医院收治的92例尿道下裂患儿的临床资料,依照护理方式不同将其分为两组,各46例。对照组年龄(8.91±1.19)岁,采取常规护理;观察组年龄(8.95±1.23)岁,采取基于奥马哈系统护理,干预至患儿出院。对比两组术后康复情况、疼痛程度、并发症发生率和护理满意度。采用χ^(2)检验、t检验。结果观察组首次排便时间[(30.49±3.27)h]、尿管拔除时间[(8.64±2.06)d]、住院时间[(11.35±2.19)d]均短于对照组[(43.68±5.21)h、(10.52±2.13)d、(14.85±2.32)d],差异均有统计学意义(t=14.543、4.303、7.441,均P<0.001)。观察组干预后视觉模拟评分法(VAS)评分[(1.59±0.21)分]低于对照组[(2.79±0.24)分],差异有统计学意义(t=25.521,P<0.05)。观察组并发症发生率[4.35%(2/46)]低于对照组[17.39%(8/46)],差异有统计学意义(χ^(2)=4.039,P<0.05)。观察组护理满意度[95.65%(44/46)]高于对照组[82.61%(38/46)],差异有统计学意义(χ^(2)=4.039,P<0.05)。结论尿道下裂患儿经基于奥马哈系统护理模式干预后,能够促进患儿术后康复,降低术后疼痛程度,降低并发症发生风险,从而提升护理满意度。

早熟、优质棉花新品种——新棉145的选育及栽培技术

新棉145是2020年通过辽宁省农作物品种审定委员会审定的早熟、优质棉花新品种。本文介绍了新棉145的选育过程、特征特性及栽培技术要点。

优质抗病陆地棉新品种--新棉144的选育及栽培技术

介绍了新棉144的选育过程、特征特性、产量、纤维品质及栽培技术要点。

早熟优质陆地棉新品种——新农大棉4号的选育及栽培技术

新农大棉4号是2019年通过甘肃省农作物品种审定委员会审定的早熟、优质陆地棉新品种。本文介绍了新农大棉4号的选育过程、特征特性、产量、纤维品质及栽培技术要点。

陆地棉HRD转录因子基因原核表达与亚细胞定位分析

【目的】AP2/ERF家族基因在植物生长和逆境胁迫中起重要作用,GhHRD转录因子基因是该家族的一员。本试验首次克隆了GhHRD基因,为研究其功能提供理论依据。【方法】选用相对耐旱的新陆中36作为试验材料,通过反转录聚合酶链式反应的方法获得GhHRD基因,并通过生物信息学、原核表达、亚细胞定位和酵母杂交分析预测其结构和功能。【结果】GhHRD基因开放阅读框为555 bp,编码184个氨基酸,相对分子质量为19.539×10~3 Da,等电点为5,具有典型的AP2/ERF保守结构域。原核表达分析发现,pET-28a(+)-GhHRD可以被诱导表达,且在37℃、IPTG浓度1 mmol·L^(-1)条件下高效表达。与GFP融合的重组蛋白GhHRD-GFP定位在细胞核,且具有明显的转录自激活特征。【结论】推测GhHRD可能参与了棉花逆境胁迫应答反应,为进一步探索该转录因子的DNA结合位点和转录调控网络奠定了基础。

棉花果枝节间长短性状内源激素的差异以及外施激素对其影响

【目的】进行棉花果枝节间长度研究对于棉花株型的塑造具有重要意义。【方法】本研究通过对果枝节间长短不同的两个陆地棉中2549和中5081测定内源激素以及喷施不同的外源激素,探究棉花不同长度果枝节间的内源激素差异和喷施外源激素对棉花果枝节间长度的影响;同时对两个材料的果枝节间组织进行切片处理观察其细胞水平上的差异。【结果】果枝节间长的中2549内源激素IAA、GA_3和ABA的含量都明显高于果枝节间短的中5081;喷施外源激素IAA、GA_3和ABA都能使棉花果枝节间长度有一定程度的伸长;与中5081相比,中2549的果枝节间组织细胞明显较大,但细胞数量明显较少。【结论】本研究发现了不同棉花果枝节间长度材料在内源激素以及细胞水平上的差异,为棉花果枝节间长度分子机理探究奠定了基础。

通过GbF3’H基因单独沉默及其与GbCHI和GbDFR基因共沉默研究其在海岛棉中抗枯萎病功能

【目的】通过沉默海岛棉GbF3’H基因及共沉默GbF3’H、GbCHI和Gb DFR基因,研究其在海岛棉抗枯萎病中的作用。【方法】以海岛棉抗病材料06-146为研究对象,GhCLA1基因为阳性对照,空载体为阴性对照,构建海岛棉TRV2-Gb F3’H沉默载体,协同课题组前期构建的TRV2-CHI和TRV2-DFR载体,利用病毒诱导的基因沉默技术(Virus-induced gene silencing,VIGS)分别进行Gb F3’H基因单独沉默以及GbF3’H、GbCHI和Gb DFR这3种基因共沉默试验。通过实时荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real time-polymerase chain reaction,q RT-PCR)分析各处理样品中基因沉默情况;设置室内接种枯萎病菌试验测定病情指数,分析各沉默材料对枯萎病的抗性差异。【结果】q RT-PCR结果显示,海岛棉GbF3’H基因沉默后其在海岛棉根、茎和叶中的表达量比空载体对照低,Gb F3’H、GbCHI和GbDFR这3种基因共沉默后其在海岛棉根、茎和叶中的表达量均比空载体对照低。病情指数调查结果显示,野生型<空载体对照<GbF3’H单基因沉默组<3种基因共沉默组,说明共沉默材料对枯萎病的抗性明显低于单基因沉默材料,单基因沉默材料明显低于空载体对照和野生型。【结论】初步确定GbF3’H基因对提高海岛棉枯萎病抗性有一定作用,且可与Gb CHI、GbDFR基因协同作用增强抗病性,这可为海岛棉功能基因组学研究提供参考。

海岛棉GbTCP10基因的克隆与表达分析

为阐明海岛棉GbTCP10基因在棉纤维发育过程中的功能,以海岛棉品种新海21号为试验材料,克隆获得海岛棉GbTCP10基因,并利用酵母单杂交体系进行转录激活活性分析以及利用实时荧光定量PCR分析GbTCP10在棉花纤维不同时期的表达模式。结果表明,GbTCP10编码的蛋白与其他植物中的TCP蛋白具有较高的一致性;GbTCP10基因在开花后5 d纤维中表达量最高;GbTCP10不具有转录激活活性,推测GbTCP10可能参与棉花纤维的发育,是1个转录抑制子,本研究为了解棉花纤维发育机制提供了依据。

旱、盐胁迫下棉花3个转录因子基因的表达与生理指标相关性分析

土壤干旱及盐渍化对植物生长发育具有重要影响,筛选棉花抗旱性和耐盐性的基因资源十分重要。以2个抗旱耐盐和2个敏旱敏盐棉花品种为材料,通过qRT-PCR检测3个转录因子GhHsfA7、GhbZIP15和GhNAC2在转录水平的表达差异,同时分析5个常用抗旱、耐盐性鉴定生理指标变化及这3个基因表达与生理指标间的相关性。结果表明,PEG胁迫6 h及NaCl胁迫3 h下,3个转录因子基因GhHsfA7、GhbZIP15和GhNAC2优势表达,且在敏感型棉花中的相对表达量显著低于耐受型品种。旱、盐胁迫下,棉花生理指标与对照之间存在显著或极显著差异,并且耐受型棉花品种中Pro、SOD及POD相对变化均大于敏感型品种,而MDA和EL相对变化均小于敏感型品种。相关性分析表明,GhHsfA7、GhbZIP15、GhNAC2与生理指标MDA、Pro、SOD、POD、EL间具有显著或极显著的相关性,因此可将转录因子GhHsfA7、GhbZIP15和GhNAC2的表达作为棉花抗旱耐盐性鉴定的分子指标,为棉花抗旱耐盐性研究奠定基础。

花铃期干旱胁迫对棉花陆海RIL群体光合的影响

以陆地棉材料(中07)和海岛棉材料(新海20)构建的F 2∶6陆海RIL群体为试验材料,在花铃期采用田间干旱胁迫方法对群体材料进行干旱胁迫处理,通过测定群体材料的光合性状,采用主成分分析、聚类分析和综合抗旱评价体系相结合的方式,对陆海RIL群体材料进行抗旱性鉴定及评价。结果表明:不同棉花材料在花铃期受到干旱胁迫后,各指标反应程度不同,其中A、E、WUE的变化较为明显。通过D值聚类分析,将棉花材料分为4个类群,第Ⅰ类群为强抗旱型,有21份材料;第Ⅱ类群为抗旱型,有7份材料;第Ⅲ类群为干旱敏感型,有26份材料;第Ⅳ类群为干旱极敏感型,有16份材料;并得到群体中比亲本中07抗旱性更强的材料和比亲本新海20抗旱性更敏感的材料。

海岛棉GbGSTU7的克隆及其对枯萎病菌侵染的应答

该研究基于前期转录组测序数据分析,采用RT-PCR方法从海岛棉06-146中克隆得到参与海岛棉抗枯萎病调控的候选基因谷胱甘肽转移酶基因(GbGSTU7),对其序列进行生物信息学分析,并对GbGSTU7基因在病菌侵染下不同组织的表达特性进行分析,以探讨GbGSTU7基因与棉花抗枯萎病的关系。结果显示:(1)GbGSTU7基因CDS全长711 bp,编码236个氨基酸,属于GST家族tau类,二级结构由5个β折叠和9个α螺旋构成,三级结构呈球状。(2)枯萎病菌侵染后,GbGSTU7基因表达量在抗枯萎病品种06-146的根中呈下降趋势,48 h达到最低,茎和叶中呈先升高再降低的趋势,在茎中12 h达到最高,在叶中24 h达到最高;在感枯萎病品种‘新海14’的根中呈先下降再上升趋势,且在8 h达到最低,在茎和叶中的趋势无明显规律,但在茎中8 h达到最高,在叶中4 h达到最高;且两个材料中均表现为GbGSTU7基因在根中的表达量最低时,茎的表达量升到最高。研究表明,GbGSTU7基因在海岛棉抗、感病材料的各组织中均可响应枯萎病菌的诱导表达,且均具有明显的组织特异性;推测GbGSTU7基因可能与棉花抗枯萎病有着密切的关系,可能在棉花抵御病菌侵染的过程中发挥重要的调控作用。

小麦阿拉伯木聚糖阿魏酸酰基转移酶基因的克隆与功能标记开发

【目的】克隆小麦阿拉伯木聚糖阿魏酸酰基转移酶(arabinoxylan feruloyl transferase,AFT)基因,开发与FAX含量紧密连锁的功能标记,提高对FAX含量预测的准确性,为小麦加工品质的改良提供依据。【方法】应用FR846233为探针,通过同源克隆的方法获得小麦FAX含量基因gDNA全序列,使用DNAMAN软件比较高、低FAX含量品种间的序列差异性;基于序列差异使用Primer5.0软件设计特异性引物,开发与FAX含量紧密连锁的功能标记并利用一套中国春缺体-四体系和3AL、3AS双端体系进行染色体物理定位;同时结合PCR验证的方法,利用253份来自于中国主要冬麦区的小麦品种(系)对功能标记的实用性进行验证,采用IBM SPSS statistics 19.0软件进行FAX含量与基因型间的相关性分析等数据统计分析。【结果】2对特异性引物B1、B2最终扩增出长度分别为800 bp及710 bp的片段,B1和B2扩增的PCR片段有80 bp重叠,将片段拼接得到位于3A染色体上AFT基因TaBahd-A1。TaBahd-A1序列由1 429个碱基对组成,得到等位变异TaBahd-A1a和TaBahd-A1b,2个等位变异都拥有一个1 266 bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),都具有2个外显子和1个内含子,内含子符合典型GT-AG结构,等位变异序列之间相似度为98.08%,具有24个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)位点和3个插入缺失(insertion-deletion,InDel)InDel位点,可编码421个氨基酸残基,预测分子量为45.2 kD。基于107 bp SNP处开发了2个互补显性标记AFTA2和AFTB2。AFTA2在TaBahd-A1a材料中能扩增出692 bp片段,与高FAX含量相关,在具有TaBahd-A1b等位变异的材料中未能扩增出片段。AFTB2则只能在TaBahd-A1b等位变异类型的材料中扩增出438 bp片段,并与低FAX含量相关,在TaBahd-A1a等位变异类型的材料中未能扩增出片段。同时利用一套中国春缺体-四体系和双端体材料将AFTA2和AFTB2定位在小麦3AL染色体。用功能标记AFTA2和AFTB2检测253份中国冬小麦材料,结果表明,不同基因型的FAX含量差异达到显著水平(P<0.05)。从不同麦区来看表现各有不同,其中在北部冬麦区不同基因型的FAX含量在北部冬麦区材料间差异不显著;而在黄淮麦区,含有TaBahd-A1a的品种FAX含量显著高于含有TaBahd-A1b的品种(P<0.05)。TaBahd-A1等位变异分布频率表明,TaBahd-A1a是与高FAX含量相关优异等位变异,且北部冬麦区TaBahd-A1a的频率(71.3%)显著高于黄淮冬麦区(60.2%)。【结论】基于TaBahd-A1序列成功开发1对显性互补标记AFTA2/AFTB2并定位于3AL染色体,标记与FAX含量相关可用于FAX含量的遗传改良。

拟南芥agl16突变体的创制及功能鉴定

AGL16是调控拟南芥气孔密度和ABA含量的重要负调控转录因子,在拟南芥抗旱反应过程中发挥重要的作用。为了获取拟南芥agl16突变体材料,采用棉花叶皱缩病毒(CLCrV)介导的VIGE系统筛选靶向敲除拟南芥AGL 16的sgRNA,同时利用农杆菌介导的浸花法将完整编辑载体转化野生型拟南芥,创制了拟南芥agl16突变体并进行抗旱性鉴定。结果表明:(1)利用CLCrV介导的VIGE系统筛选获得2个能靶向敲除AGL 16基因的sgRNA,同时构建AtU6-26∷AtAGL 16-sgRNA1-35S∷Cas9-Ter-p1300编辑载体转化野生型拟南芥Col-0,筛选获得靶位点缺失4 bp的agl16纯合突变体(AGL 16:-4)。(2)抗旱表型性鉴定结果显示,干旱处理18 d后,大部分野生型植株干枯死亡,而突变体植株受胁迫的表型相对较轻;复水后,野生型和突变体植株的存活率分别为34.5%(10/29)和75%(27/36)。(3)与野生型相比,干旱胁迫下AGL 16:-4纯合突变体植株叶片单位面积气孔数量减少、离体叶片失水率显著降低,但二者的单株种子量并没有发生明显的改变。研究认为,AGL 16:-4纯合突变体的抗旱性较野生型明显增强,且种子量与野生型基本一致,表明AGL 16基因可作为作物抗旱育种理想的候选靶基因;所获得的agl16突变体为后期从农作物中克隆的AGL 16同源基因进行功能回补验证提供了有利的转基因受体材料。