河北农业大学学报

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  • 2022年, 45卷, 第5期
    刊出日期：2022-09-15
      
  • 全选
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  • 小麦PR5Ks蛋白家族鉴定与分析
    马秋颖，耿怀民，崔钟池，申松松，王菲，王海燕，刘大群
    2022, 45(5): 1-9. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0071
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    类PR5受体蛋白激酶（PR5 receptor-like protein kinase,PR5Ks）包含病程相关蛋白5(PR5)和激酶结构域，为植物类受体蛋白激酶（Receptor-like protein kinase,RLK）家族的1个亚族，与植物的抗病防御反应相关。本研究从小麦基因组中鉴定了17个PR5Ks基因，对其理化性质、基因结构、保守基序和启动子进行分析。结果表明，17个PR5Ks蛋白家族成员均为疏水性蛋白，氨基酸数目在415～663个，分子量在44.60～73.52 kD，等电点介于5.61～8.4，蛋白结构以无规则卷曲和α螺旋为主。顺式作用元件分析显示，在小麦PR5Ks基因转录起始位点上游2 000 bp序列中存在多种响应元件，包括SA、MeJA、厌氧诱导、低温等响应元件。为了明确17个小麦PR5Ks成员是否具有抗病性，对小麦在赤霉菌（Fusarium graminearum）和条锈菌（Puccinia striiformisf. sp.tritici）侵染过程中PR5Ks基因的表达规律进行分析，发现TaPR5K-3、TaPR5K-5、TaPR5K-9和TaPR5K-11受赤霉菌和条锈菌的共同诱导。利用实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,qPCR)技术检测了接种叶锈菌的小麦中基因的表达模式，结果显示，TaPR5K-3、TaPR5K-5、TaPR5K-9和TaPR5K-11这4个基因均受叶锈菌诱导且在抗病植株中高表达，表明他们在小麦与叶锈菌的互作中发挥正向调控作用。综上所述，本研究初步筛选到4个与小麦抗病相关的PR5Ks基因，为进一步揭示PR5Ks蛋白家族参与小麦生长发育及抗病防御反应提供参考。
  • 黑龙江省黑土区玉米田氮肥减施效应及碳足迹估算
    郝小雨，孙磊，马星竹，王爽，周宝库，匡恩俊，李伟群
    2022, 45(5): 10-18. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0072
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    明确黑龙江省黑土区玉米田氮肥减施效应和碳足迹特征，对于本地区合理施肥、发展低碳农业和保障农业可持续发展具有积极作用。本研究基于玉米肥料田间试验，分析不同氮肥减施比例对玉米产量、氮素吸收利用及损失的影响，利用生命周期法估算农资投入和田间操作引起的直接或间接碳排放量，分析碳足迹变化。结果表明：与农民习惯施肥处理相比，在黑龙江省黑土区减施氮肥10%～20%(赵光农场施氮量127.2 kg/hm2、青冈县施氮量130.9 kg/hm2、双城区施氮量186.5 kg/hm2)不影响玉米产量及氮素吸收，可提高氮肥回收率和农学效率(增幅分别在9.5%～25.7%和9.9%～28.2%之间)，增加经济收益，减少土壤N2O排放、氨挥发和氮素淋溶损失，过量减施氮肥会导致玉米减产降效减收。合理减施氮肥显著降低玉米田单位产量碳足迹，降幅在4.2%～12.4%之间。综上，黑龙江省黑土区玉米田合理减施氮肥可稳产、增效、降损和增收，并可大幅度降低玉米田碳足迹。
  • 棉花主要早熟性状开花时间调控位点及机制研究进展
    阎媛媛，张子豪
    2022, 45(5): 19-28. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0073
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    早熟棉遗传基础狭窄已成为品种改良的主要障碍。通过常规育种手段实现高产、高抗、优质、早熟协同的难度大，改良现有品种早熟性，是快速实现早熟棉优质育种的有效途径。棉花早熟性调控机理是加速早熟棉遗传改良的重要基础。本文综述了国内外对棉花早熟性主要性状调控机理的研究进展，首次全面总结了熟性相关QTL位点，发现其在D03染色体大量富集，为早熟分子标记的开发与利用提供了依据。本文总结了棉花开花时间调控路径及开花时间调控子功能，阐述了棉花开花调控物种特异性，并对解析栽培棉适应性机理提出了研究方向。
  • 陆地棉GhWDR基因的克隆和功能初步解析
    马丽梅，阎媛媛
    2022, 45(5): 29-36. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0074
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    WD40蛋白广泛存在于真核生物，在多种生物过程中发挥着重要作用，棉花中鲜有关于WD40蛋白的研究。本研究从陆地棉TM-1克隆了1个WD40基因GhWDR，并对该基因序列、转录及功能进行了研究。结果表明：GhWDR含有4个典型的WD40-repeat结构域，属于WD40超家族蛋白基因。在棉属中该基因高度保守，并且在葡萄、莲花等古老物种中同源序列相似度也较高，表明该基因功能保守，但其同源基因的功能均未见报导。转录分析表明GhWDR在各组织器官中广泛表达，且在迅速伸长的纤维中高水平转录，说明其可能在棉花生长发育及纤维伸长调控中发挥作用。利用模式植物拟南芥对GhWDR功能进行研究，发现其具有促进开花整合子FT和SOC1表达，加速开花的功能。此外，该基因响应冷胁迫下调表达，且启动子包含ABRE元件，推测GhWDR转录在冷胁迫下受ABA抑制。高温诱导GhWDR的表达，缩短营养生长期，使植物提早进入生殖生长，促进早熟。总之，GhWDR可能参与温度调控路径，促进开花，在棉花适应温度变暖和平衡抗寒与生长过程中发挥作用。
  • 水氮耦合对红小豆光合特性、干物质积累以及产量的影响
    刘超凡，王晓玲，柴春岭，梁素韬，刘宏权
    2022, 45(5): 37-43. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0075
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    为揭示水氮耦合对红小豆光合特性、干物质积累以及产量的影响，以‘保红947’作为材料开展大田试验，设置了4个灌水水平和4个施氮水平，以对照小区田持(75±2)%时进行灌水，灌到田持(95±2)%，灌水量记为I(W3),4个灌水水平分别为W3:100%I、W2:70%I、W1:40%I、W0:0,4个施氮水平为104、80、56、0 kg/hm2。结果表明：施氮量和灌水量均对红小豆生长发育有显著影响，二者的交互作用对红小豆的生长影响相对不显著；在正常灌溉(W3)条件下红小豆的光合特性、干物质积累量以及产量均在处理W3N2(100%田持95%,80 kg/hm2)表现最大值，其最大产量为2 642.96 kg/hm2；在控制灌溉条件(W2、W1、W0)下，W2N3(70%田持95%,104 kg/hm2)处理的产量最高，为2 401.50 kg/hm2，与W3N2处理相差不大，达到了“以肥调水”的作用；在该试验条件下W3N2(100%田持95%,80 kg/hm2)产量最高，为适宜的水氮方案，有利于红小豆的生长发育，比其他处理产量增加了9.14%～47.51%。
  • 花生AhbZIP4基因克隆及其在侧枝发育中的表达分析
    韦丽君，苗鹏慧，孙赛楠，李楚珩，杨鑫雷
    2022, 45(5): 44-50. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0076
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    花生侧枝发育决定株型的建成，但有关花生侧枝发育的基因尚知之甚少。为探究AhbZIP4基因序列特征及在2种株型花生品种的组织器官中的表达模式，本研究从侧枝直立型花生‘冀花5号’（JH5）中克隆获得AhbZIP4基因（Arahy.CS824N.1）序列，并对其进行序列特征分析、亚细胞定位和不同株型品种组织器官表达分析。序列分析表明，该基因编码序列全长1 182 bp，编码393个氨基酸，预测蛋白质分子质量为42.10 kD，蛋白质二、三级结构具典型的bZIP拉链，无跨膜域和信号肽；系统进化分析发现，AhbZIP4与大豆GBF2和GBF2A同源性最高；亚细胞定位显示，AhbZIP4位于细胞核和细胞膜中；表达量分析说明，JH5和匍匐型花生M130除在结荚期时的花中表达差异不显著，在其他生育期的不同组织中均呈现显著或极显著表达差异。其中，2个品种在侧枝发育的15～25 d之间，AhbZIP4表达差异极显著，推测该基因可能间接影响花生株型的分化。研究结果将为进一步揭示花生侧枝发育及株型建成的分子机制提供理论基础。
  • 高温胁迫下匍匐翦股颖酵母cDNA文库的构建与鉴定
    刘畅，董康挺，张雅晰，李静思，边秀举，李会彬，王丽宏，孙鑫博
    2022, 45(5): 51-55. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0077
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    为深入挖掘匍匐翦股颖高温胁迫相关基因，本研究以高温处理的匍匐翦股颖叶片为试验材料，用Trizol法提取其总RNA，再用SMART技术进行双链cDNA的合成及回收纯化，并与pDONR222/pGADT7-DEST载体相连接，完成匍匐翦股颖酵母cDNA文库的构建。通过试验构建了质量较好的匍匐翦股颖酵母cDNA文库，文库容量为1.36×107 CFU，所插入的匍匐翦股颖平均片段长度> 1 000 bp，选取的24个克隆经过PCR检测全部能够显示出条带，重组率为100%。通过使用SMART技术建立酵母cDNA文库的方法，获得了质量较高的匍匐翦股颖cDNA文库，为研究匍匐翦股颖相关基因的蛋白筛选试验做准备。
  • 河北省太行山北部地区大型真菌物种多样性
    史路瑶，郭耀宾，魏铁铮，李明，李守勉，李国杰
    2022, 45(5): 56-66. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0078
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    大型真菌具有重要的科学、生态和经济价值。为全面而准确了解河北太行山北部大型真菌物种多样性，本文使用踏查法对该地区进行标本采集。鉴定过程中使用形态学和分子系统学方法，并结合生态习性信息。结果显示本地区共有大型真菌241种，隶属于2门4纲15目55科100属，其中子囊菌门9种，担子菌门232种。河北省太行山北部地区含10种以上的优势科有红菇科Russulaceae、口蘑科Tricholomataceae、丝盖伞科Inocybaceae、蘑菇科Agaricaceae、多孔菌科Polyporaceae和丝膜菌科Cortinariaceae；含5种以上的优势属有红菇属Russula、丝盖伞属Inocybe、丝膜菌属Cortinarius、乳菇属Lactarius、蘑菇属Agaricus、粉褶菌属Entoloma、口蘑属Tricholoma、杯伞属Clitocybe、滑锈伞属Hebeloma和栓菌属Trametes；发现中国新记录种8个。研究表明河北省太行山北部地区大型真菌物种多样性较高，具有经济价值的共100种，其中食用菌41种，药用菌33种，药食兼用菌19种，毒菌26种，部分种类具有良好的应用前景，可为其保护和利用提供科学依据。
  • 不同外源物质对高温胁迫下平邑甜茶幼苗的缓解效应
    何晓龙，刘怀特，尚雨薇，张纪冉，徐继忠，梁博文
    2022, 45(5): 67-76. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0079
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    为探究不同外源物质对高温胁迫下苹果植株的影响，以2年生平邑甜茶(Malus hupehensis)实生苗为试验材料，采用叶片喷施的方法，研究了水杨酸(SA)、褪黑素(MT)和多巴胺(DA)3种外源物质对植株叶片相关生理特性以及关键基因表达的影响。结果表明：高温胁迫下，3种外源物质预处理均显著提高了平邑甜茶幼苗叶片叶绿素、可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量及光系统II的最大光量子产量(Fv/Fm)；降低了MDA、H2O2、相对电导率以及超氧阴离子产生速率；提高了SOD、POD和APX等抗氧化酶活性；同时还上调表达了MhSOD、MhPOD、MhcAPX等抗氧化酶相关基因，MhHSP17.3、MhHSP90-5、MhHSP70等热休克蛋白基因以及MhATG3a、MhATG5-1、MhATG18α等自噬相关基因。综上所述，施加SA、MT和DA能够通过延缓叶绿素降解、清除活性氧、提高抗氧化酶活性、上调热休克蛋白和自噬相关基因表达等途径缓解高温对平邑甜茶幼苗的伤害，其中以喷施100μmol/L的外源SA效果最佳。
  • 梅花HD-Zip Ⅲ转录因子Pm HB5克隆与表达模式分析
    郑唐春，李璐璐，王 佳，程堂仁，张启翔
    2022, 45(5): 77-85. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0080
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    梅花（Prunus mume）是我国特有早春木本观赏植物，因其花香清新、花型多样、树姿隽秀深受人们喜爱。梅花品种以直枝类为主，垂枝类和龙游类品种极少，因此株型是梅花育种的一个重要方向。植物HD-Zip Ⅲ转录因子作为调控分生组织形成和维持的重要转录因子，对枝条发育和株型建成具有重要调控作用。为揭示梅花株型性状形成的分子机理，本研究克隆了梅花PmHB5基因和启动子序列并进行了基因时空表达模式、启动子功能、激素应答和亚细胞定位分析。测序结果表明梅花PmHB5基因编码区长2 523 bp，编码840 aa，存在miR165/166的靶位点；PmHB5启动子存在大量的光响应元件、植物激素响应元件以及芽和分生组织特异性表达元件。qRT-PCR结果表明PmHB5基因在茎和叶芽中表达量较高，尤其是形成层和分化木质部组织中最高，且受赤霉素（GA3）、生长素（IAA）、玉米素（ZA）、激动素（KT）和油菜素内酯（BR）等诱导表达。梅花miR165和miR166在木质部、形成层和韧皮部中的表达量和PmHB5基因呈相反趋势。PmHB5启动子驱动GUS活性显示主要在转基因拟南芥花序分生组织、侧芽分生组织、茎和幼嫩叶片的维管组织等细胞分裂与分化活跃的部位表达较高。亚细胞定位表明PmHB5是在细胞核上形式功能的转录因子。本研究明确了梅花PmHB5基因的时空表达及激素应答模式，为深入研究PmHB5参与茎发育的分子机理提供了参考。

  • 基于高光谱成像和卷积神经网络的‘库尔勒’香梨黑斑病潜育期诊断研究
    胡泽轩，王文秀，张凡，赵丹阳，马倩云，孙剑锋
    2022, 45(5): 86-92. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0085
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    黑斑病是‘库尔勒’香梨贮藏期的易染病害之一，在潜育期外观无明显变化，很难直接通过肉眼进行准确识别。本研究结合高光谱成像和卷积神经网络（CNN），实现了‘库尔勒’香梨黑斑病潜育期的识别。获取健康和不同病害程度香梨样品的高光谱图像，提取感兴趣区域内光谱后，利用不同预处理方法对其进行处理，分别基于常规算法（最小二乘-支持向量机、K最邻近法、随机森林）和CNN建立病害识别模型。结果表明，与常规算法建模结果相比，CNN模型的识别效果最优。当卷积层数为3，全连接层数为3，学习率为0.000 5时，CNN模型的识别效果最佳，对样品的总体识别准确率为99.70%，对潜育期样品的识别准确率为99.76%，分别较常规算法提高了12和14个百分点。该结果证实CNN模型能够显著提高对‘库尔勒’香梨黑斑病潜育期识别的准确率，为‘库尔勒’香梨黑斑病的早期诊断防治提供了1种新的方法。
  • 灰葡萄孢致病基因BcPDR1与Gα亚基基因的关系研究
    魏雅迪，曹丽萍，刘英姿，刘晓颖，曹宏哲，张康，邢继红，董金皋
    2022, 45(5): 93-98. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0081
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    为了探究灰葡萄孢致病基因BcPDR1与病菌G蛋白α亚基基因之间的关系，利用qRT-PCR技术分析BcPDR1基因突变对Gα亚基基因BcBCG2和BcBCG3表达的影响以及BcBCG2、BcBCG3基因突变对BcPDR1基因表达的影响；在敲除突变体ΔBcpdr1的基础上，构建BcBCG2、BcBCG3基因过表达菌株ΔBcpdr1/BcBCG2-OE、ΔBcpdr1/BcBCG3-OE，对过表达菌株的表型和致病力进行分析。结果发现，BcPDR1基因的缺失突变体中BcBCG2、BcBCG3基因的表达水平显著升高，BcBCG2、BcBCG3基因沉默突变体中的BcPDR1基因的表达水平显著降低；BcBCG2、BcBCG3基因的过表达菌株的菌落形态、菌丝形态、生长速率、产孢量和致病力均与野生型BC22菌株基本一致，而与ΔBcpdr1突变体存在显著差异。结果表明，灰葡萄孢BcPDR1与Gα亚基基因BcBCG2、BcBCG3之间密切相关，BcPDR1负调控BcBCG2、BcBCG3基因的表达，BcBCG2、BcBCG3正调控BcPDR1基因的表达。研究结果为阐明灰葡萄孢致病基因BcPDR1调控病菌生长发育和致病力的机制奠定了基础。
  • 芪板青颗粒体外抗PRRSV效果研究
    刘斌，张帅，刘濮毓，赵云环，王荣申，范京惠，左玉柱
    2022, 45(5): 99-104. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0082
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    为了检验芪板青颗粒体外抗猪繁殖与呼吸综合征病毒效果，降低养猪场因感染猪繁殖与呼吸综合征病毒带来的损失，本试验通过调整芪板青颗粒溶液与猪繁殖与呼吸综合征病毒液加到Marc-145细胞中的不同顺序，分别检验芪板青颗粒对猪繁殖与呼吸综合征病毒的抑制、杀灭和阻断作用。结果显示：芪板青颗粒对猪繁殖与呼吸综合征病毒有一定的抑制、杀灭和阻断作用，在芪板青溶液浓度为24.4～3 125.0 mg/L时，有显著的抑制和杀灭猪繁殖与呼吸综合征病毒作用，在浓度195.3～3 125.0 mg/L时，有显著的阻断猪繁殖与呼吸综合征病毒作用。结果表明：芪板青颗粒可用于体外抗猪繁殖与呼吸综合征病毒，本试验为芪板青颗粒的应用提供了依据，为猪繁殖与呼吸综合征的防治提供了帮助。
  • NDV基因Ⅶ型与基因Ⅱ型感染CEF后microRNA表达谱分析
    薄一丹，庞洪泽，赵款，雷白时，蒋文明，袁万哲，张武超，刘聚祥
    2022, 45(5): 105-112. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0083
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    本研究旨在探究新城疫病毒（Newcastle disease virus,NDV）流行株HB株（基因Ⅶ型）与疫苗株La Sota株（基因Ⅱ型）在感染鸡胚成纤维细胞（Chicken embryo fibroblasts,CEF）36 h后宿主细胞microRNA(miRNA)表达谱变化情况。通过高通量测序技术分别对La Sota株与HB株感染CEF后36 h后的样本与参考鸡源基因组进行系统比对，筛选差异表达miRNA并对其靶基因进行GO功能注释以及KEGG通路富集。最后随机筛选5条miRNA通过实时荧光定量PCR(Real-time quantification PCR,RT-qPCR)进行验证。结果表明，La Sota与HB感染组中已知miRNA分别为56.9%和47.8%;La Sota与HB感染组通过差异性比较后共筛选出10条差异表达miRNA；通过对差异表达基因的靶基因进行GO与KEGG富集发现，其主要在细胞代谢、生物合成以及应激信号传导等通路上出现显著富集；RT-qPCR结果与RNA-seq结果趋势一致，证明了测序结果的可靠性。为进一步揭示不同NDV毒株感染CEF以及在感染过程中miRNA发挥的调控作用提供了研究基础。
  • 靶向甲型流感病毒血凝素的人源单克隆抗体研究进展
    王春颖，李延柏，尹哲，霍珊珊，于飞
    2022, 45(5): 113-121. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0084
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    甲型流感病毒感染性强，宿主广泛，主要感染禽类，其次为哺乳动物。当跨物种传染事件发生时，有可能造成流感大流行，因此，对病毒实施及时有效的监控，以及研发抗流感病毒药物刻不容缓。流感病毒表面的糖蛋白血凝素在病毒入侵宿主细胞的过程中发挥了关键的作用，可作为单克隆抗体药物的主要靶点。针对血凝素的单克隆抗体能够有效抑制病毒传播，保护宿主。因此，本文综述了目前报道的针对甲型流感病毒血凝素糖蛋白的人单克隆抗体，为后续抗流感药物的研发提供新的思路和展望。
  • 基于深度视觉和蚁群避障算法的果园精准喷施路径规划方法
    梁娟，肖珂，张艳
    2022, 45(5): 122-130. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0086
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    为了实现对Y-shaped果树的精准喷施，本文融合了彩色及深度视觉图像，提出了1种基于蚁群避障算法的果园最优行驶路径的规划方法。首先，对彩色图像进行图像分割处理，划分道路及果树树墙障碍区域，得出喷施设备的可行驶区域，提出了喷施行驶范围检测算法；然后，通过对深度图像和彩色图像融合的处理，将Y-shaped果树树冠边缘轮廓精准拟合形成栅格地图，并与蚁群避障算法相结合，提出了最优行驶路径规划算法。最后，对拟合曲线和Y-shaped果树树冠边缘轮廓进行检验，验证算法的拟合程度。实验结果证明，本文提出的路径规划算法可以准确地检测出果树区域，并实现对行驶路径的精准规划。