青稞HvnWAK基因的克隆及其在条纹病胁迫下的表达

为探索青稞（Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f）WAK类基因在青稞抗条纹病中的作用，以抗条纹病青稞品种昆仑14号和感病品种Z1141为材料，从叶片中克隆了HvnWAK基因。昆仑14号HvnWAK基因开放阅读框（ORF）为2 964 bp，Z1141的ORF为3 048 bp，分别编码988个氨基酸和1 016个氨基酸，两者氨基酸序列一致性为97.14%。启动子区域预测表明，该区段包含脱落酸、茉莉酸、赤霉素等与逆境胁迫相关的多个顺式作用元件。蛋白质序列分析表明，HvnWAK为亲水性的不稳定酸性蛋白，具有典型的细胞壁相关激酶结构特征，如细胞壁受体结构（GUB_WAK_bind）、胞内激酶结构域（intracellular kinase structural domain）和跨膜域、表皮生长因子结构域（epidermal growth factor，EGF），属于WAK家族。同源比对与系统进化分析表明，昆仑14号的HvnWAK蛋白与大麦、山羊草、硬直黑麦草的WAK蛋白序列相似性分别为97.24%、92.17%、80.80%;Z1141的HvnWAK蛋白与大麦、山羊草、硬直黑麦草等的WAK蛋白序列相似性分别为100%、92.17%、80.80%。青稞HvnWAK蛋白与大麦HvWAK蛋白的亲缘关系最近，与玉米和水稻的亲缘关系较远。蛋白互作预测结果表明，与WAK蛋白存在互作关系的有抗病蛋白同源物、解旋酶家族蛋白、苏氨酸蛋白激酶等。实时荧光定量（qRT-PCR）分析表明，该基因在感病后迅速表达，且在抗病材料昆仑14号中的表达峰值显著高于Z1141（P＜0.01），且高峰时期（8～9周）晚于在Z1141中的表达高峰时期（7～8周）。由此推测，HvnWAK基因在青稞抗条纹病的后期发挥重要的调控作用。     

青稞新基因HvMEL1 AGO的克隆和条纹病胁迫下的表达

为筛选与青稞条纹病相关的AGO类基因,本研究以青稞抗病品种昆仑14号和感病品种1141为材料,从感病和正常叶片的转录组测序结果中获得一个差异表达的AGO家族新基因,克隆验证了该基因为青稞HvMEL1 AGO。HvMEL1 AGO基因全长3462 bp,其中蛋白质编码区(CDS, coding domain sequence)在昆仑14号和1141品种中的一致性为100%,无内含子,全长3161 bp,包含一个3129 bp开放阅读框,编码1043个氨基酸,理论等电点为9.33,预测蛋白分子量为115,865.58Da。蛋白质序列分析表明,HvMEL1AGO为亲水性的不稳定酸性蛋白,具有高度保守的DUF1785、PAZ和PIWI结构域,属于AGO基因家族成员。进化树分析表明,HvMEL1AGO与大麦AGO家族中HvAGO12、HvAGO18、HvAGO1D、HvAGO1B在拟南芥AGO家族系统发育树上属于AGO1一类;与HvAGO12的亲缘关系最近。蛋白质互作预测结果表明,在水稻中与MEL1作用密切的已知蛋白为DCL类,分别为DCL1、DCL2A、DCL3A、DCL3B和DCL4。半定量...     

青稞早抽穗主效QTL cqHD2H-2的遗传定位及候选基因分析

抽穗期是决定青稞品种的种植区域范围和季节适应性的重要农艺性状,也是青稞成熟早晚的关键标志。在前期实验中,青稞早抽穗主效QTL cqHD2H-2被定位于青稞2H染色体上约84 Mb的区间内,为进一步验证该位点的有效稳定性,本研究对cqHD2H-2进行定位验证及候选基因分析。利用早抽穗青稞品种DZZ与晚抽穗青稞品种KL10构建F5群体,在cqHD2H-2区段内开发InDel标记,共筛选到3个与目标基因紧密连锁的分子标记,扫描F5群体中的25株极端早抽穗和25株极端晚抽穗单株,获得1个侧翼共显性标记,将cqHD2H-2进一步限定在标记PA22和Va07之间约40Mb的区间内。该区段通过与大麦及水稻同源共线性比对,筛选到水稻抽穗期基因DTH8在大麦中的同源基因HORVU2Hr1G087460 (HvNF-YB3)。比较HvNF-YB3基因全长,发现Hv2H.NF-YB3 (DZZ)与Hv2H.nf-yb3 (KL10)编码区由1个外显子组成,编码区为750bp,启动子区为2116bp,Hv2H.NF-YB3与Hv2H.nf-yb3启动子区存在3个SNPs。Hv2H.NF-YB3与Hv2H.nf...     

青稞酸性磷酸酶基因HvnACP2克隆和亚细胞定位研究

为了探索青稞酸性磷酸酶基因 HvnACP2的基因和蛋白结构特点，为青稞磷吸收利用机制研究提供基础。以青稞‘肚里黄’叶片为材料，根据植物基因组数据库Gramene中的大麦 HvACP2基因和启动子区域序列设计引物，通过PCR获得青稞 HvnACP2基因和启动子区域序列。采用生物信息学软件对 HvnACP2基因启动子区域元件以及蛋白理化性质、跨膜结构、磷酸化位点、信号肽、二级、三级结构进行分析。结果表明： HvnACP2有2个外显子和1个内含子，启动子区域有与分生组织、光响应、厌氧、茉莉酸和脱落酸相关的顺式作用元件。HvnACP2蛋白由454个氨基酸组成，分子质量为51 285.15 u,总原子数为7 058,亲水系数为-0.451,理论等电点为6.17,不稳定指数34.54,脂溶性指数为67.05。具有12个磷酸化位点和信号肽，不具有跨膜结构。 HvnACP2中α螺旋、延长链、β转角、无规则卷曲所占比例分别为18.72%、53.96%、23.57%、3.74%。 HvnACP2和其他物种的同源蛋白都有紫色酸性磷酸酶N末端结构域和金属酸性磷酸酶结构域，将 HvnACP2与其他植物的氨基酸序...     

PEG预处理对青稞种子萌发、幼苗生长和抗旱性的影响

以抗旱性弱的青稞品种''大麻青稞’为材料,研究不同质量分数(5%~30%)聚乙二醇(PEG)预处理对其种子萌发、幼苗生长和抗旱性的影响。结果表明,1)随着PEG预处理质量分数的增加,''大麻青稞’种子的发芽率和生根率,幼苗的根长、苗高和鲜重均呈先增加后降低的趋势;种子的发芽率、生根率、幼苗的根长和苗高均在10%的PEG处理下值最高,分别为对照的1.14、1.05、1.24和1.33倍,且除生根率外,其他指标均与对照差异极显著(P<0.01);叶片可溶性蛋白和叶绿素先增加后降低,而丙二醛含量和相对电导率则先降低后增加,并在15%PEG处理下最佳,分别为对照的1.38、1.84、0.65和0.71倍,且与对照差异极显著(P<0.01);2)当幼苗经30%PEG重度胁迫时,其叶片蛋白质和叶绿素含量分别比胁迫前下降42.11%和38.98%,而经15%PEG预处理的两者含量比胁迫对照组提高了42.80%和1.01倍;经30%PEG重度胁迫后相对电导率和丙二醛含量分别比胁迫前上升了28.24%和6.04%,而经15%PEG预处理的两者含量比胁迫对照组降低了28.64%和33.41%。表明低质量分数的PEG对青稞种子的萌发和幼苗的生长生理特性具有促进作用,高质量分数的PEG处理对植物的生长产生了抑制作用。     

不同施肥水平对青稞豌豆混作根际土壤真菌群落结构及多样性的影响

采用真菌ITS区的Illumina MiSeq高通量测序技术，并结合NMDS、RDA和Mantel test分析，探讨青稞单作(Q)、豌豆单作(W)、青稞豌豆混作(Q×W)3种模式在不施肥(0NP)、低氮磷(LNP)、高氮磷(HNP)3种施肥水平下根际土壤真菌群落结构组成及多样性的差异，同时测定其土壤理化性质，并与根际土壤真菌群落结构进行了相关性分析。结果表明：青稞、豌豆在3种种植模式下土壤均呈碱性，且在不同施肥水平下土壤理化性质差异显著。不同试验处理下共检测到18个真菌类群，子囊菌门(Ascomycota，63.5%~78.5%)、被孢霉门(Mortierellomycota，3.6%~14%)、担子菌门(Basidiomycota，1.1%~6.9%)为共有优势类群，在属水平上，Penicillium、Mortierella在青稞豌豆混作根际土壤中相对丰度最高，可能是驱动土壤有机氮、磷转化为无机氮、磷的主要真菌群落。Bipolaris、Blumeria、Fusarium、Cladosporium为土壤真菌群落丰度最高的4种潜在致病菌属，在青稞豌豆混作根际土壤中的相对丰度低于青稞单作和豌豆单作，混作模式在不同施肥水平下4种具有潜在致病性的真菌间相对丰度存在显著差异；在LNP、HNP水平下混作模式根际土壤中的真菌丰富度(ACE、Chao1)和多样性(Shannon、Simpson)指数均低于青稞单作，混作模式在LNP水平下丰富度(ACE、Chao1)指数显著低于0NP水平，但多样性(Shannon、Simpson)指数高于0NP水平；从不同试验处理属水平下真菌群落相对丰度来看，混作模式可显著增加根际土壤中有益菌群的相对丰度，通过根际土壤微生物优势种群及α多样性分析，青稞豌豆混作模式较青稞单作、豌豆单作可增加根际土壤中属水平下Penicillium、Mortierella等具有溶磷、氨化作用菌群的相对丰度，降低Bipolaris、Blumeria、Fusarium、Cladosporium等潜在致病菌群的相对丰度；相关分析表明，速效氮、速效磷、有机质是影响混作模式根际土壤真菌群落结构差异的主要驱动因子。