科研产出
二倍体和四倍体马铃薯StGAox基因鉴定与比较分析
《生物技术通报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】赤霉素氧化酶GAox包括GA20氧化酶（GA20ox）、GA2氧化酶（GA2ox）和GA3氧化酶（GA3ox），是植物体内赤霉素GA生物合成的关键调控酶，与植物的生长发育及对胁迫的响应息息相关。从二倍体和四倍体马铃薯全基因组中鉴定StGAox基因家族成员，比较分析不同倍性的马铃薯中该基因家族的进化模式，为马铃薯StGAox的基因功能研究提供线索。【方法】基于3个二倍体和3个四倍体马铃薯全基因组信息，利用生物信息学方法对StGAox基因家族进行鉴定，比较分析不同倍性的马铃薯中该家族成员的系统发育关系、基因结构、染色体定位、共线性关系、基因复制模式、亚细胞定位、顺式作用元件、匍匐茎中的表达模式。【结果】二倍体马铃薯Solanum tuberosum group Phureja DM1-3 516 R44 (DM)、S. chacoense M6 (M6)和S. tuberosum group Tuberosum RH89-039-16 (RH)分别鉴定到35、26和56个GAox同源基因，四倍体马铃薯品种大西洋（cv. Atlantic,Atl）、合作88 (cv. Cooperation-88,C88)和cv. Otava (Ot)分别鉴定到99、133和105个同源基因，在12或24或48条染色体上呈不均匀分布，其编码蛋白主要定位于细胞核、细胞骨架及叶绿体中；通过对二倍体和四倍体马铃薯、番茄和拟南芥的比较进化分析将其分为3个亚族GA20ox、GA3ox和GA2ox，同一亚族具有相似的蛋白保守基序和基因结构；共线性分析发现6种马铃薯StGAox存在不同程度的易位；在基因复制方面，与二倍体马铃薯DM比较，四倍体马铃薯Atl、C88和Ot中分别有72、117、95个StGAox基因属于共线性基因，二倍体马铃薯M6和RH中分别有21和51个共线性基因；顺式元件分析表明，胁迫相关的CAAT-box、植物生长发育相关的TATA-box、植物激素相关的CGTCA-motif、ERE和TGACG-motif、光反应相关的Box 4和G-box的数量最多；StGAox在匍匐茎中表达模式不同，大多数StGAox基因TPM值均小于20,31个StGAox基因仅在膨大匍匐茎中有表达，12个基因在膨大匍匐茎中的表达量明显高于顶端弯钩状匍匐茎。【结论】二倍体和四倍体马铃薯中共鉴定到454个GAox基因，揭示了不同倍性的马铃薯GAox家族基因结构、基序组成、染色体分布、基因复制模式和匍匐茎中的表达谱。
关键词： 马铃薯 倍性 赤霉素氧化酶 生物信息学分析 基因复制
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化肥减量配施有机肥对春作马铃薯产量的影响
《作物研究 》 2025
摘要：配施有机肥是实现化肥减量增效的重要举措之一。为探究化肥减量配施有机肥对高海拔地区春作马铃薯产量的影响，2023年2—10月在云南省寻甸县六哨乡马铃薯产区，以青薯9号为试验材料，设置11种不同的施肥模式处理，以其中的常规施肥（25%马铃薯专用肥3 000 kg/hm2+农家肥15 000 kg/hm2）为对照，对不同施肥模式处理的马铃薯产量与经济效益进行比较分析。结果表明：化肥减量10%～40%配施有机肥处理的产量均高于常规施肥处理，其中推荐施肥（尿素522 kg/hm2、普钙1 125 kg/hm2、硫酸钾634.65 kg/hm2）+农家肥22 500 kg/hm2和推荐施肥+农家肥15 000 kg/hm2处理的产量和经济效益最佳，马铃薯产量分别比对照提高16.6%和16.2%,经济效益分别提高22.3%和24.0%;在农家肥施用量为22 500 kg/hm2时，推荐施肥减量10%处理的产量和经济效益分别较常规施肥对照高14.8%和20.6%。综合分析，减少化肥使用量10%并配合施用有机肥能够提升产量和经济效益，该施肥模式可在云南省高海拔区域春作马铃薯生产中推广应用。
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外源赤霉素与多效唑对不同光周期敏感型马铃薯生长及StGAox基因表达的影响
《西南农业学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：[目的]研究长日照条件下,赤霉素(Gibberellic acid,GA)和多效唑(Paclobutrazol,PBZ)处理对不同光周期敏感型马铃薯的影响.[方法]以光周期不敏感且早熟品种云薯902(YS902)和光周期敏感且晚熟品种云薯108(YS108)为对象,喷施外源GA和PBZ处理后,比较分析2个品种不同时间点生长指标包括比叶质量、叶绿素相对含量、株高、茎粗、匍匐茎数量、原原种产量(数量和大小)以及10个赤霉素氧化酶基因(GA-oxidases,GAox)在叶片和匍匐茎中的表达特征.[结果]GA处理后,2个品种比叶质量和叶绿素相对含量降低,而株高、茎粗和匍匐茎数目增加;PBZ处理反之.原原种产量和数量方面,与对照相比,随处理时间推移,GA处理后,YS902原原种产量和数量先减少后增加;;而YS108原原种产量和数量,则先增加后减少.PBZ处理后,YS902原原种数量先增加后减少,但产量增加;而YS108原原种产量和数量都增加.2种处理后,YS902和YS108叶片及匍匐茎中,10个StGAox基因呈不同的时空表达模式.其中,3个赤霉素-20氧化酶基因StGA20ox-2、StGA20ox-3和StGA20ox-8表达模式较一致.另外,生长指标和StGAox基因表达的相关性分析表明,株高与叶绿素相对含量、原原种产量均呈负相关;StGA20ox-8和StGA2ox-19基因的表达与叶绿素相对含量的积累呈显著正相关,并且StGA2ox-19基因的表达与YS108产量的提高呈显著正相关.[结论]马铃薯原原种生长中,在非诱导条件下(如长日照条件),可根据马铃薯品种特性(光周期敏感性、生育期等),喷施合适浓度的赤霉素或赤霉素抑制剂以提高原原种产量.另外,赤霉素氧化酶基因在块茎形成中发挥着重要作用,除已报道的StGA20ox1、StGA20ox2、StGA3ox2和StGA2ox1外,发现StGA20ox-8和StGA2ox-19与马铃薯叶绿素含量增加及产量提高呈正相关.
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大麦与马铃薯间作模式下大麦农艺性状和产量综合分析
《麦类作物学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为探究不同种植模式对大麦农艺性状及产量的影响，筛选出与马铃薯间作种植优异的大麦品种，以64份云南大麦品种与紫色马铃薯间作，大麦单作为对照，分析不同种植模式下及不同棱形大麦农艺性状和产量的变异表现、遗传多样性和相关性，并对间作下64份大麦品种进行聚类分析及主成分分析，在主成分分析的基础上进行综合评价，筛选出与马铃薯间作综合表现较好的大麦品种。结果表明：(1) 64个大麦品种的农艺性状具有较高的遗传多样性，在两种种植模式下，单株粒重、单株穗重、单株秆重的遗传变异程度均较高，其中间作模式下株高、茎粗、旗叶长等性状具有较高的遗传多样性指数(>2.0);(2)单作和间作模式下，二棱大麦的有效穗数、穗长、结实率、穗密度和千粒重均高于多棱大麦，而多棱大麦的节间长度、茎粗、旗叶宽、单株秆重、单株穗重、单株粒重均高于二棱大麦；(3)与单作相比，大麦有效穗数、节间长度、茎粗、结实率、单株秆重、单株穗重、单株粒重、千粒重及产量在间作模式下均下降，但土地当量比(LER)大于1,说明大麦与马铃薯间作体系有优势，且多棱大麦与马铃薯的间作优势强于二棱大麦与马铃薯间作；(4)在两种种植模式下，大麦产量主要与单株穗重和单株粒重显著相关；(5)通过聚类分析可将间作模式下64份大麦品种可划分为矮秆中产、中秆低产、高秆低产、矮秆高产等四大类，其中矮秆高产类的性状特征较符合间作下高产优质大麦品种要求。经主成分分析，在64份大麦品种中，矮思82秆1、MF21-30、云稞1号、MF20-16和云饲麦16号的综合性状较优，可作为最适宜与马铃薯间作的优良大麦品种。
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马铃薯实生籽诱导加倍及倍性鉴定研究
《江西农业大学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】马铃薯是全球最重要的块茎类粮食作物，栽培马铃薯是同源四倍体，且由于遗传背景狭窄，导致其杂交育种后代同质化明显。因此，以遗传背景更为丰富多样的二倍体为育种对象，是目前马铃薯育种的新趋势之一。其中，以二倍体马铃薯实生籽为对象，通过染色体加倍技术创制多倍体，是一种高效创制新种质资源的技术。【方法】以二倍体马铃薯实生籽为研究对象，基于秋水仙素可诱导染色体加倍的原理，采用液体浸泡法和固体培养基法，探索不同的处理方式、处理浓度、处理时间等对马铃薯实生籽的加倍效果，探究不同加倍方法的多倍体化效应。同时采用形态学和细胞学鉴定法对加倍前后的马铃薯材料进行表型鉴定，分析加倍后的植株特征。【结果】固体培养基法可高效获得加倍植株，部分基因型加倍率可高达91%，加倍后的植株茎秆粗壮、叶色加深，具有多倍体的特性。该方法直接作用于实生籽，通量高、操作简单且省时省力。相对于经典的秋水仙素浸种法，固体培养基法适用性广，可适用于多种马铃薯基因型。加倍后材料的农艺性状与原始二倍体材料相比，加倍后获得的四倍体在株高、茎粗、花粉大小等方面均有改善。【结论】该方法采用马铃薯的实生籽直接加倍，具有高效、高通量、操作简单、适用性广的特点，为马铃薯四倍体种质资源的创制和研究提供理论依据和技术支持。
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不同绿肥翻压对马铃薯产量及土壤肥力的影响
《西南农业学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】为解决化肥过量施用导致马铃薯土壤质量下降的问题,本试验探讨种植不同绿肥并就地翻压对马铃薯产量和土壤肥力的改良效果。【方法】依托为期5年的绿肥-马铃薯轮作大田定位试验,采用随机区组试验设计,设置4个处理组:CK(常规施肥)、CR(肥田萝ト+常规施肥)、CV(光叶苕子+常规施肥)和CL(黑麦草+常规施肥),通过测定不同绿肥模式下的土壤理化性质及马铃薯产质,同时采用相关性分析评价其对马铃薯产质和土壤肥力的影响。【结果】5年间马铃薯的平均产量依次为CR>CV>CK>CL,CR和CV5年的平均产量较CK分别提升10.96%、10.12%,各处理组之间差异显著。经过第1年绿肥翻压后,马铃薯大薯比例呈上升趋势,其中CR处理组的提升效果最明显,其次是CL。从5年的均值来看,与CK组相比,CV处理在提高土壤全氮、碱解氮、全磷方面效果较好,分别提高12.35%、18.67%、11.03%,而CR处理在提升土壤全钾、速效磷方面表现更佳,分别提高4.3%、13.44%。此外,施用绿肥的3组处理均不同程度地提高土壤有机质。相关性分析表明,马铃薯产量和土壤全磷、全氮、速效磷呈正相关,全氮和全钾、速效磷、速效钾呈正相关,全磷和速效磷呈正相关,碱解氮和有机质、pH呈正相关,有机质和pH呈正相关。【结论】肥田萝ト对马铃薯产量和品质的提升效果最佳,光叶苕子和肥田萝ト分别对土壤氮素及磷、钾养分的改善具有显著影响。因此,通过种植并翻压肥田萝ト可作为实现马铃薯稳产高产的有效种植方法。
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青枯病菌(Ralstonia solanacearum)对马铃薯根系分泌物的影响
《西南农业学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探索青枯病菌(Ralstonia solanacearum)胁迫下马铃薯根际分泌物种类和代谢途径的变化及其影响机制,明确根系分泌物与病原微生物,以及由根系分泌物介导的植物-病原微生物-微生态之间的关系.[方法]基于LC-MS技术,分析青枯病原菌胁迫对马铃薯根系分泌物组成的影响,通过PCA、PLS-DA、单因素方差分析多元统计方法,探究根系分泌物的差异及代谢通路.[结果]马铃薯根系分泌物在接种青枯病菌3 d后成分差异随侵染时间增加而逐渐增大,共鉴定差异代谢产物10类1619种;随接种时间增加,糖类、核酸类、次级代谢因子等38种化合物也随之增加;而抗生素类、酰胺类等12种化合物含量随青枯病菌接种时间的延长而减少;青枯病菌接种对ABC转运蛋白代谢、赖氨酸降解、色氨酸代谢这3种代谢通路的影响严重.[结论]青枯病菌侵染马铃薯后,随着侵染时间增加,马铃薯根系分泌物成分差异逐渐增大,差异代谢物种类也随之增多.青枯病菌侵染通过降低ABC转运蛋白通路下化合物合成影响其蛋白合成,促进赖氨酸降解,调节吲哚乙酸合成,从植物生长调控、抗逆性改变及次生代谢物合成等方面影响马铃薯抗病能力.
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马铃薯晚疫病数量抗性相关基因的SNP位点检测与抗病育种值分析
《植物遗传资源学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：马铃薯晚疫病数量抗性受微效多基因控制，通过表型评价选择效率低下。为创制马铃薯数量抗性种质资源，本研究选用8个亲本材料杂交构建了9个杂交群体，在基于离体叶片抗性鉴定评价晚疫病抗性的基础上，结合SNP位点检测进行分子辅助选择。基于数量抗性基因PCR产物测序，检测了60个抗、感杂交后代材料8个数量抗性基因的19个单核苷酸多态性（SNP）位点，结果表明StAOS2-SNP691、StAOS2-SNP692、StGP28-SNP794、PLOX1-SNP8344有利等位基因与抗性存在正向关联，杂交后代群体中抗病材料的有利等位基因纯合基因型占比为9.56%，高于后代群体中的感病材料（5.65%），同时高于亲本材料（7.89%），联合8个基因19个SNP标记的系统发育分析可将60份材料聚类为3个抗病分支和3个感病分支。结合表型、育种系谱和数量抗性基因分子标记计算与抗晚疫病相关的育种值，筛选出育种值高且具有有利等位基因纯合基因型的PC2312-3、PC2312-15、PC2313-19等优异单株，为马铃薯数量抗性群体遗传改良提供了材料。
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中国马铃薯晚疫病菌对新型杀菌剂氰霜唑的敏感性及抑菌表型研究
《西南农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】监测中国马铃薯晚疫病菌群体对新型高效杀菌剂氰霜唑的抗药性水平，探究氰霜唑的抑菌作用，为晚疫病的绿色防控和杀菌剂合理使用提供科学依据。【方法】采用含药平板法测定2015—2020年分离自中国四大马铃薯优势区域的马铃薯晚疫病菌对氰霜唑的敏感性，计算EC50、抗性倍数和抗性指数，评估我国马铃薯晚疫病菌对氰霜唑的抗药性水平。离体法测定氰霜唑对晚疫病菌不同生长发育阶段的抑制表型及其对病原菌致病性的影响。【结果】中国4个马铃薯优势区域160株晚疫病菌对氰霜唑敏感性的频率分布表现为连续单峰曲线，近似正态分布；EC50值处于0.0666～3.8498μg/mL,平均EC50值为（0.5286±0.5394）μg/mL;马铃薯晚疫病菌对氰霜唑较敏感，且敏感菌株在群体中的比例为89.0%,为优势群体，同时检测到低抗菌株，未检测到中抗和高抗菌株。抗药性水平表明，4个优势区域晚疫病菌对氰霜唑的平均EC50值和平均抗性倍数无显著性差异，北方一作区和西南混作区的低抗菌株频率超过10%。氰霜唑对晚疫病菌菌丝生长、孢子囊产生、孢子囊萌发、游动孢子释放、休止孢萌发等生长发育阶段有显著抑制，严重削弱了其致病性。【结论】中国马铃薯晚疫病菌对氰霜唑较为敏感，4个优势区域的晚疫病菌对氰霜唑的抗性指数相近且极低，抗药性风险较低，仍是目前晚疫病绿色防控的理想药剂。氰霜唑抑制了晚疫病菌的生长发育，从而削弱了其对寄主的致病性。
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