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[期刊] 华北农学报
[作者]
朱凡 徐芷琪 段雨洁 李阳阳 宋有洪
为探究花丝对干旱胁迫的分子响应，以安农591和先玉335为材料，设置土壤含水量为80%田间持水量(CK)和60%田间持水量(DS)的2个处理，在玉米花丝伸长速增期取样，进行转录组测序。通过对比2个品种干旱组和对照组的基因表达差异，明确玉米花丝响应干旱的关键通路和相关候选基因。结果表明：苯丙烷类生物合成途径(ko00940)和淀粉和蔗糖代谢途径(ko00500)为玉米花丝响应干旱的关键通路。在苯丙烷类生物合成途径通路中编码4-香豆酸-辅酶A连接酶(4CL)、肉桂酰辅酶A还原酶(CCR)、肉桂醇脱氢酶(CAD)和过氧化物酶(POD)的基因在干旱的玉米花丝中低表达。相关分析表明，编码4CL、CCR、CAD和POD的基因下调与木质素含量降低有关。在淀粉和蔗糖代谢途径中转化酶和蔗糖合酶基因在干旱的玉米花丝中低表达；相关分析表明，转化酶和蔗糖合酶基因下调与蔗糖代谢有关。综上所述，本研究确定了参与蔗糖和木质素代谢的关键基因和代谢物，木质素合成可能与玉米花丝耐旱相关，4CL、CCR、CAD和POD是木质素合成通路中玉米花丝耐旱的候选基因；此外，淀粉和蔗糖代谢途径可能与花丝伸长和花丝耐旱有关，转化酶和蔗糖合酶可能是调控花丝耐旱的关键酶。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
刘怀华 王莉雯 刘楠 刘旭 马侠 宁丽华 张华 崔德周 姜川 陈化榜
【目的】分离授粉早期玉米花丝的总蛋白质,为从蛋白质组角度揭示玉米花粉与花丝早期的相互作用奠定基础。【方法】以玉米(ZeamaysL.)自交系Ga25为试材,采用三氯乙酸-丙酮法提取总蛋白质,运用双向电泳、质谱分析与检索技术,比较自交授粉后1h和2h的花丝蛋白质组的差异。【结果】与授粉1h的蛋白质组相比,在授粉2h后的蛋白质组中出现28个差异蛋白点,其中,6个蛋白质点特异表达,19个蛋白质点上调表达,3个蛋白质点下调表达;通过MALDI-TOF-MS质谱测序和MASCOT序列分析,注释了23个蛋白质点,其余5个为未知蛋白;功能分类表明,差异蛋白质分别参与细胞壁合成(21.4%)、防御/抗胁迫(1...
[期刊] 华北农学报
[作者]
李川 乔江方 黄璐 张美微 张盼盼 牛军 刘京宝
为了探明我国玉米主要推广品种郑单958、先玉335花粒期高温胁迫下基因表达及代谢物差异,挖掘玉米响应高温胁迫的关键基因及代谢物,利用Illumina HiSeq~(TM) 2500高通量测序技术分别对郑单958、先玉335高温胁迫7,14 d的穗位叶及对照叶进行高通量转录组测序,利用广泛靶向代谢组测序技术对样品进行高通量代谢物测序。转录组测序共获得214.81 Gb干净序列。郑单958高温胁迫7 d后检测到49个差异表达基因,其中24个为上调基因。继续高温胁迫14 d共检测到306个差异表达基因,其中130个为上调基因。高温胁迫7 d与高温胁迫14 d对比组中检测到1 462个差异表达基因,其中647个为上调基因。先玉335高温胁迫7 d后共检测到381个差异表达基因,164个上调基因。继续高温胁迫14 d后共检测到299个差异表达基因,226个为上调基因。高温胁迫7 d与高温胁迫14 d对比组中共检测到2 481个差异表达基因,其中1 275个上调基因。在郑单958、先玉335高温胁迫7 d后对比组中检测到6 646个差异表达基因,其中3 253个上调基因。在郑单958、先玉335高温胁迫14 d对比组中检测到5 958个差异表达基因,其中3 110个上调基因。代谢物测序共检测到654个代谢物,郑单958高温胁迫7 d后共检测出28个差异代谢物,共注释到5个代谢通路中。高温胁迫14 d后共检测出54个差异代谢物,共注释到13个代谢通路中,其中9个差异代谢物呈上调表达。先玉335高温胁迫7 d后检测出98个差异代谢物,共注释到24个代谢通路中,其中43个差异代谢物呈上调表达。先玉335高温胁迫14 d后共检测出38个差异代谢物,共注释到13个代谢通路中,其中14个上调表达。郑单958高温胁迫7 d与先玉335高温胁迫7 d对比组共检测出144个差异代谢物,共注释到36个代谢通路中,其中81个差异代谢物呈上调表达。郑单958高温胁迫14 d与先玉335高温胁迫14 d对比组共检测出158个差异代谢物,共注释到40个代谢通路中,其中81个差异代谢物呈上调表达。
[期刊] 华北农学报
[作者]
汤彬 耿存娟 曾强 郭欢乐 李涵 曹钟洋 邓力超 彭明 周虹 陈志辉
玉米籽粒发育时期对高温胁迫十分敏感，严重影响玉米的产量和品质。为研究不同耐高温玉米自交系籽粒响应高温胁迫的基因表达差异，在基因水平解析不同玉米种质响应高温胁迫的分子机制，以前期筛选的耐高温自交系XN202和敏感自交系CT110为材料，利用RNA-Seq技术挖掘正常和高温胁迫下授粉后15 d玉米籽粒的差异表达基因(DEG)。与对照相比，XN202和CT110分别检测到1 517,1 012个DEGs,共同的DEGs有142个，包含7个转录因子。不同耐高温玉米自交系的籽粒对高温胁迫的响应存在明显差异，通过基因本体(GO)功能注释和全基因组及代谢途径数据库(KEGG)信号通路富集分析筛选出DNA复制、核小体、微小染色体维持复合物、DNA引物酶-多聚酶α复合体、营养库活性、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等共同参与响应高温胁迫的应答过程。通过生物信息学分析，共有374个DEGs位于已报道的玉米耐高温相关性状QTL区间，其中42个DEGs为已报道的耐高温相关基因。综上所述，高温胁迫下玉米籽粒会形成复杂的细胞保护和防御系统，AP2/ERF、MYB、bHLH、NAC、HSF、HSP等耐高温相关的DEGs可能在分子调控网络中发挥重要作用。
[期刊] 华北农学报
[作者]
曹丽茹 马晨晨 庞芸芸 叶飞宇 王振华 鲁晓民
bZIP转录因子广泛存在于植物中，在调节植物生长发育和非生物胁迫应答中起着重要作用。为探究bZIP转录因子在玉米干旱胁迫响应中的功能，在玉米苗期干旱胁迫处理5 d和复水3 d时，利用转录组测序技术对转录因子基因的表达变化进行分析，筛选到一个响应干旱和复水处理的bZIP转录因子(ZmbZIP26),共表达网络分析发现，ZmbZIP26处于网络调节的核心节点位置。ZmbZIP26基因含有558 bp的开放阅读框，编码185个氨基酸，属于亲水性蛋白。蛋白质进化树及保守序列分析发现，ZmbZIP26蛋白与高粱和芒草同源蛋白的同源性较高，而且在同一氨基酸位置上的保守基序相同。启动子顺式作用元件分析表明，ATG上游2 000 bp区域内含有干旱响应元件、激素响应元件和光响应元件等。qRT-PCR分析发现，ZmbZIP26是组成型表达基因，在幼茎、雌穗和根中高表达，且ZmbZIP26基因积极响应干旱、高温、高盐、氮胁迫及恢复正常的过程，可能在植物的抗逆过程中发挥着重要作用。亚细胞定位分析发现，ZmbZIP26属于核蛋白，定位在细胞核上。蛋白质互作预测发现，ZmbZIP26可能与锌指蛋白、丝氨酸蛋白、钙依赖性蛋白、谷胱甘肽转移蛋白等互作构建了一张调控网络，协同调控玉米生长发育和胁迫应答过程。
[期刊] 华北农学报
[作者]
曹丽茹 叶飞宇 李伟亚 马晨晨 庞芸芸 梁小菡 张新 鲁晓民
生长素响应因子(ARF)是一类具有B3结构域的转录因子，是调节生长素应答反应、控制基因表达的直接分子。前期通过分析转录组数据，在玉米中筛选到1个编码ARF蛋白并积极参与干旱-复水胁迫响应的基因ZmARF10。为进一步研究该基因调控玉米抗旱性的分子机制及抗旱分子育种提供新的思路，首先通过系列生物信息学分析软件对该基因进行生物信息学分析，之后利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测ZmARF10在玉米不同组织中的表达模式，分析在高温、干旱、高盐、ABA胁迫和解除胁迫处理下的表达情况，以及在不同玉米自交系间的表达差异，最后利用CRISPR/Cas9技术分析ZmARF10的功能。结果表明，ZmARF10位于玉米的第3号染色体，编码区全长2 127 bp,编码708个氨基酸，具有典型的B3结构域；该基因ATG上游2 kb区域内含有茉莉酸甲酯、生长素、脱落酸、低温响应等应答元件；系统发育树显示，ZmARF10基因编码的蛋白质与高粱同源蛋白的亲缘关系最近。qRT-PCR结果表明，ZmARF10是组成型表达基因，在玉米成熟根中的表达量最高；在高温、干旱、高盐以及ABA等4种胁迫处理下，ZmARF10基因的表达量均显著上调，干旱胁迫后上调倍数最高达8.2倍；干旱胁迫后，ZmARF10基因在抗旱自交系郑36中的表达量上升幅度显著高于干旱敏感自交系B73。观察拟南芥野生型与ARF10缺失型突变体发现，与野生型相比，干旱条件下突变体植株出现叶片萎蔫甚至干死的现象，根系发生卷曲，根系分支数减少，侧根生长发育受阻；测定生理生化指标发现，干旱胁迫后缺失型突变体的相对含水量、叶绿素含量、净光合速率显著低于野生型植株，说明敲除ARF10基因后拟南芥抗旱能力下降。
[期刊] 华北农学报
[作者]
黄缓缓 安洪周 李魁英 王延兵 谷亦 乔亚科 高增玉
玉米花丝颜色是玉米特异性和一致性判定的重要农艺性状。为解析玉米花丝花青苷显色性状的遗传机制，以绿色花丝自交系WL134和紫色花丝自交系D7杂交构建的213份DH系群体为研究材料，在2022年和2023年2 a环境下分别进行QTL定位分析。结果表明，花丝花青苷显色性状在不同家系、不同年份之间均存在显著差异，且广义遗传力为0.864。2 a的花丝颜色数据共检测到9个QTLs,分布于玉米的第2,3,5,6,8,9号染色体上，单个QTL的表型贡献率在4.83%～9.26%。在第5染色体上定位到一个稳定的在2 a数据中可重复检测到的位点qSC5,位于19.15～19.80 Mb, 2022年检测的LOD值为4.65,贡献率7.22%,2023年检测的LOD值为5.76,贡献率7.17%,为主效QTL位点。与前人的研究比对发现，该位点为调控花丝花青苷显色的新位点。基于qSC5两侧的SNP标记，DH群体中极端紫色花丝家系中90.91%的基因型为CCCC,而绿色花丝家系中该基因型仅占44.00%。该标记与玉米花丝颜色显著相关，可能与调控花丝花青苷显色性状的关键基因连锁。
关键词：
玉米 花丝颜色 QTL定位 SNP标记
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
宋有洪 吴菲 吴玉银 邓安 冯金枝 吴仁良 王志伟 陈翔 张梁
为高效利用玉米花丝(须)资源,探索开发高附加值的新型开发途径和利用手段,本研究主要分析2001—2018年有关玉米花丝化学成分、药理及保健和美容等功能的研究文献。结果表明,玉米花丝化学成分主要包括多糖类、多酚类、植物甾醇类、矿质元素和有机酸等。花丝提取物具有抗氧化、抗肿瘤和调节人体免疫功能等重要的药理价值,应用前景广泛。但目前其药理机制尚不清晰,产品开发利用缺乏深度。因此,现阶段的任务在于利用现代作物学与药理学研究手段,探明玉米花丝新型药用价值机理,加大玉米花丝的高附加值研发力度。
[期刊] 华北农学报
[作者]
林珊 张莉 吴巩 陈先敏 赵雪 申思 梁效贵 周顺利
为探明增密对玉米花丝受精结实能力及衰老进程的影响,以登海605(DH605)和郑单958(ZD958)为材料,比较研究了两个密度(52 500,112 500株/hm~2)下玉米果穗花丝受精结实能力及衰老动态。结果表明:增密使花丝生长速率降低,吐出苞叶的时间延迟,整个果穗的花丝可受精持续时间延长,但不影响花丝的衰老特性。与低密度相比,高密度下DH605和ZD958果穗花丝吐出苞叶的时间分别推迟3,1 d,可受精结实持续时间分别延长2 d和1～2 d。高密度下玉米果穗顶部花丝吐丝时间虽晚但仍然有正常受粉结实的潜力。利用分别套袋1～20 d每天统一授粉以及花丝衰老数据进行相关分析,发现果穗可受精花丝百分率与衰老花丝呈极显著相关关系(r~2=0.964~(***)),说明延迟授粉造成的花丝受精结实能力降低主要是由于早吐丝花丝的衰老造成的。总之,增密对吐出苞叶后的花丝衰老时间影响不显著,但显著延长整个果穗花丝衰老时间。
关键词：
玉米 花丝 生长与衰老 受精能力 密度
[期刊] 华北农学报
[作者]
李川 乔江方 朱卫红 代书桃 黄璐 张美微 刘京宝
为了探明玉米重要自交系花粒期高温胁迫下转录组基因的表达差异,发掘玉米响应高温胁迫的关键基因和蛋白质,明确高温胁迫引起玉米减产的机理,从而利用分子生物学技术手段提高玉米耐高温胁迫性。首先,利用Ampha~(TM)Z30花粉活性分析仪检测高温胁迫和正常生长条件下玉米自交系昌7-2、郑58的花粉活性。然后收集花粉提取总RNA,利用Illumina Hiseq2000~(TM)高通量测序技术分别对昌7-2、郑58花粒期高温胁迫材料和正常生长条件下的对照材料进行全转录组测序,序列结果分析后获得差异显著表达基因。通过差异基因维恩图(VENN图)重叠区域分析、GO功能分类和富集统计、KEGG pathway通路分类和富集分析以及转录因子分析,获得玉米花粒期高温胁迫相关的重要差异表达基因和蛋白质。花粉活性检测结果显示,高温胁迫后和正常生长条件下,昌7-2花粉活性分别为24. 37%,42. 89%,郑58花粉活性分别为35. 57%,64. 83%。高温胁迫后在昌7-2花粉转录组中共检测到4 176个显著差异表达基因,郑58花粉转录组中共检测到5 487个显著差异表达基因。KEGG pathway通路分类和富集分析结果显示,高温胁迫后郑58的花粉转录组中有2 062个差异表达基因富集到399个相关通路上,昌7-2的花粉转录组中有1 943个差异表达基因富集到352个相关通路上。转录因子分析结果表明,共获得55个转录因子家族,其中,有45个转录因子包含10个以上差异表达基因。研究表明,通过对玉米自交系花粒期高温胁迫后花粉转录组测序获得了大量的差异显著表达基因信息,昌7-2、郑58对高温胁迫响应机制存在明显差异,热激蛋白(Hsps)、热激转录因子(Hsfs)、生长素(IAA)基因和磷脂酰基醇-4,5-二磷酸基因家族(PIP2)在响应玉米花粒期高温胁迫过程中起着重要作用。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
朱永宁 张玉书 纪瑞鹏 车宇胜 高西宁
研究了不同土壤水分条件下玉米的光合作用,对光响应曲线进行拟合,比较3种不同拟合方法的优劣,优选出干旱胁迫下最优的光合作用光响应模型。利用玉米穗位叶光合数据,用直角双曲线模型、非直角双曲线模型以及直角双曲线修正模型对适宜土壤水分条件及中度干旱胁迫下玉米光响应进行拟合。从拟合的相关参数看,对照(CK)的拟合结果中,直角双曲线模型整体高于非直角双曲线模型,其中表观量子效率与最大净光合速率均提高33%,光补偿点提高10%,暗呼吸速率提高40%,直角双曲线修正模型得到的最大净光合速率低于非直角双曲线模型,其余参数差别很小。在对水分胁迫(MS)的拟合中,3种曲线所得参数的差异与CK一致。直角双曲线修正模型...
[期刊] 西南农业学报
[作者]
尹丽兴
【目的】探究盐碱胁迫对玉米中木质素、叶绿素含量的变化，以及其生物合成途径上关键酶基因表达水平的变化，为揭示玉米响应盐碱胁迫的分子机制、培育抗盐碱玉米新品种提供理论基础。【方法】对玉米苗期进行盐碱胁迫处理，并进行高通量转录组测序、叶绿素和木质素含量测定。【结果】转录组测序共获得39 722个基因，其中差异表达基因12 432个。KEGG注释分析表明，差异基因主要富集在碳代谢、苯丙烷生物合成通路、淀粉和蔗糖代谢通路。生化分析表明，盐碱胁迫下玉米叶绿素含量和总木质素含量分别降低30.45%和31.26%，其中H和S型木质素单体含量降低，而G型木质素单体含量升高。对基因表达水平和成分含量之间的关系分析表明，叶绿素合成酶基因的下调和叶绿素b还原酶基因的上调导致了叶绿素含量的降低，苯丙素生物合成途径中的161个差异表达基因导致木质素和木质素单体含量的变化。【结论】盐碱胁迫抑制玉米木质素的生成，且主要抑制H和S型木质素单体的生成；盐碱胁迫通过调控叶绿素合成酶基因的下调和叶绿素b还原酶基因的上调，致使叶绿素的生成量减少。本研究为采用基因工程进行分子育种提高玉米耐盐碱性和调控玉米木质素含量提供了理论依据。
关键词：
玉米 盐碱胁迫 转录组 木质素
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
王月英 黄广学 孟利前 肖海峻
蒙古冰草(Agropyron mongolicum Keng)是禾本科冰草属多年生草本植物,对干旱、寒冷及风沙具有很强的抵抗力,是干旱草原和荒漠地带的重要牧草。iTRAQ(isobaric tags for relative and absolute quantification)技术即同位素相对标记与绝对定量技术,是近年来最新开发的一种新的蛋白质组学定量研究技术,具有分离能力强、定量结果可靠、灵敏度高、可检测出低丰度蛋白等特点。以蒙古冰草为材料进行干旱处理12d后复水处理,分别在处理0,4,8,12,16d取样,利用iTRAQ技术分析蒙古冰草叶片在干旱胁迫及复水处理下蛋白质组学的变化,并进行生物信息学分析,研究结果表明:在干旱情况下持续上调的蛋白15个,持续下调的蛋白6个,在干旱复水处理中发现有1个基因(Q40001)是在干旱处理中处于下调状态,但是在复水处理后处于上调状态,通过查询蛋白的注释信息发现,该蛋白是一种镁离子螯合酶,其含量的变化与叶绿素的变化趋势相符。
关键词：
蒙古冰草 蛋白组学 ITRAQ技术
[期刊] 中国农业科学
[作者]
于涛 李耕 刘鹏 董树亭 张吉旺 赵斌
【目的】从蛋白质组学的层面探讨玉米籽粒发育过程中胁迫相关蛋白的表达特性,分析其功能,揭示籽粒自身防御系统的分子调控机理。【方法】大田条件下,以玉米品种登海661(DH661)为供试材料,67 500株/hm2密度下种植,开花期人工饱和授粉后第3、5、10、15、20、30、40和50天(DAP)取果穗中部籽粒。TCA-丙酮沉淀法提取籽粒总蛋白,用同位素标记相对定量(i TRAQ)技术进行蛋白质组学分析。通过匹配Uniprot玉米蛋白数据库鉴定籽粒总蛋白,并且用基因本论(GO)注释按照生物过程、分子功能及细
[期刊] 西南农业学报
[作者]
施关正 赵致 张卫星 袁玉清
在抗旱防雨棚内采用盆栽试验,设置正常供水和中度干旱胁迫对5个玉米自交系的11个主要农艺性状进行了遗传相关分析和通径分析。结果表明:正常供水环境下,玉米自交系的单穗粒重与功能叶叶面积、行粒数、穗长之间的遗传相关关系达到极显著水平,行粒数与单穗粒重的直接通径系数最大,其次是功能叶叶面积;中度干旱胁迫环境下,玉米自交系的单穗粒重与功能叶叶面积之间的遗传相关关系达到极显著水平,与株高、行粒数之间达到显著水平,其中穗位高与单穗粒重的直接通径系数最大,其次为功能叶叶面积、百粒重、行粒数。在育种实践中,加强对功能叶叶面积、行粒数等农艺性状的选择易获得高产优良自交系,在抗旱育种方面,除对这两个性状的选择外,还...
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