摘要:梅花（Prunus mume Siebold & Zucc.）品种丰富，花香香型多样，其中肉桂醇和乙酸肉桂酯是梅花粉色花品种特有的花香成分。在植物体内，肉桂醛在肉桂醇脱氢酶 （CAD） 的催化下还原生成肉桂醇，肉桂醇又在乙酰转移酶的催化下生成乙酸肉桂酯。因此，肉桂醇不仅是梅花重要的特征花香成分，还是合成乙酸肉桂酯的重要前体。本研究基于梅花二代基因组数据鉴定了56个PmCAD同源基因，发现梅花PmCAD家族成员可分为5个亚组，第I、II和III亚组的蛋白保守基序组成较相似，与第IV和V亚组的差别较大，推测它们之间可能存在功能分化。染色体片段复制和串联复制是PmCAD在基因组中复制进化的两种形式。梅花PmCAD基因启动子区域广泛存在脱落酸、茉莉酸甲酯、水杨酸响应元件和分生组织表达相关元件，推测PmCAD基因主要参与梅花的生长发育和抗逆响应。分析与多物种来源CAD蛋白共建树，结果表明位于第III亚组的3个PmCAD可能参与梅花花香合成过程。不同组织器官热图分析表明这3个PmCAD基因都在花器官中表达。基因相对表达量分析发现它们在花开放不同阶段的表达规律不同，在花开放后表达水平较高。体外酶活试验验证了这3个PmCAD都具有肉桂醇脱氢酶活性，因此认为它们共同参与梅花重要花香成分肉桂醇的合成。亚细胞定位分析发现它们在细胞内的分布存在差异，推测它们可能在细胞的不同部位发挥作用。本研究揭示了梅花PmCAD基因的进化和功能分化，为梅花重要花香成分的合成研究奠定了理论基础和为花香分子育种提供了理论依据。

摘要:由于工业发展以及生活废弃物污染的不断加剧，作物中的重金属浓度超标，严重威胁人体的健康。铝激活苹果酸转运体编码一类阴离子通道蛋白，在植物有机酸的跨膜转运中发挥重要的作用。为研究GmALMT33基因在大豆应对镉胁迫中的功能，本研究以大豆黑农48的叶片cDNA为模板，利用RT-PCR克隆得到GmALMT33基因。该基因CDS区全长1622 bp，编码553个氨基酸，含有1个ALMT结构域。qRT-PCR结果表明，GmALMT33在大豆根部的表达水平最高；镉胁迫后，该基因表达量呈现先升高后降低的趋势。构建植物表达载体pCPB-GmALMT33并对烟草、大豆毛状根进行遗传转化，转基因植株抗逆表型与生理指标分析表明，镉（66 μmol/L CdCl2）胁迫下，转基因烟草叶片黄化、褪绿，边缘褐化程度明显低于野生型烟草。转基因大豆毛状根复合体植株茎秆和叶脉呈现的红褐色毒害症状程度明显弱于转空载体植株。在镉胁迫处理7 d后，转基因烟草叶片的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性及可溶性糖含量均高于野生型对照，丙二醛含量均低于对照。在镉胁迫处理0 d、1 d、3 d后，转基因大豆毛状根复合体根和叶的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性、可溶性糖含量均高于转空载体对照，丙二醛含量均低于对照，表明GmALMT33基因提高了植株的耐镉能力。本研究为进一步探讨GmALMT33基因的作用机制提供了依据，并为大豆抗逆育种提供了新的基因。

摘要:大米镉超标问题严重威胁人体健康。水稻镉吸收转运基因OsNramp5的功能缺失可有效降低镉在稻米中的积累。为了快速创制镉低积累的水稻新种质，本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除三系杂交稻优质抗病恢复系川恢491（R491）中的镉吸收转运基因OsNramp5，获得了多种不同突变方式的编辑植株，并筛选出单靶点突变无转基因成份的两种纯合突变株系（KO1和KO2） 。在镉污染土壤中种植并测定野生型和敲除植株糙米的镉含量，结果显示，相比于野生型R491，敲除株系KO1和KO2糙米中的镉含量显著下降，均降低约90%左右。农艺性状调查结果发现，相比野生型R491，KO1突变株系的农艺性状没有显著差异，但KO2突变株系的株高、结实率和千粒重显著降低。因此，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除镉吸收转运基因OsNramp5可快速创制镉低积累的水稻新种质，本研究创制的新种质为加速培育可在镉污染区种植的安全水稻品种提供了新的遗传资源。

摘要:镉（Cd）胁迫严重限制植物生长，因此鉴定与植物镉胁迫耐受性相关的基因尤为重要。课题组前期通过转录组数据筛选获得番茄UDP-糖基转移酶基因（SlUDP）响应植株镉胁迫反应。本研究克隆SlUDP基因编码区全长序列，该基因在叶片和果实中表达量较高，受镉胁迫诱导上调表达。酵母耐镉性分析表明，转入SlUDP基因提高了酵母镉胁迫的耐受性。进一步获得SlUDP过表达拟南芥株系，CdCl2胁迫下（40、60、80 μmol/L），与野生型相比，过表达拟南芥株系的子叶失绿程度下降；发芽率、根长和种子存活率提高，而丙二醛含量下降，可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性增加，且金属离子转运蛋白基因ZIP1、IRT1、CSD1和COPT2的表达水平显著高于野生型。结果表明，SlUDP过表达株系通过调节抗氧化酶系统，提高植株清除活性氧能力，降低膜脂过氧化程度，提高金属离子转运等方面提高植株耐镉性。本研究为糖基转移酶基因在植物耐受镉胁迫中的作用研究提供一定的理论依据，并为园艺植物抗性分子育种提供了候选基因。

摘要:通过重离子诱变香型优质稻材料44-5，结合M1TDS技术，培育出OsNRAMP5基因突变镉低积累水稻韶香100。2021-2023年韶香100在湖南多地进行了试验示范，并参加国家镉低积累品种自主试验。OsNRAMP5基因突变降镉（Cd）的同时锰（Mn）的积累也显著降低，而Mn是植物生长必须的微量元素。本研究比较了韶香100及其原始品系44-5的籽粒镉积累特性、产量、品质及低温耐受性等。研究结果表明：韶香100在多地试验示范中表现出稳定的稻谷镉低积累特性，植株Mn的积累下降，但产量相比原始品系44-5无显著差异，除株高外，其他主要农艺性状也无明显差异。随着播期推迟，韶香100与原始品系44-5结实率均明显下降，相对耐冷系数和品种耐冷指数分别为0.75和0.75，47.2%和49.2%，孕穗期低温耐受性均为4级（敏冷）。韶香100相比原始品系44-5并未因OsNRAMP5基因突变引起植株Mn积累降低而造成低温耐受性下降，鉴定结果表明两者都是耐冷性一般的品种。鉴于此，韶香100在湖南、江西作为双季晚稻种植时，建议适时早播，避免生长后期因低温胁迫造成产量损失。

摘要:脱落酸（ABA）在植物应对非生物逆境胁迫的过程中起到重要作用，然而脱落酸调控油菜幼苗对镉（Cd）胁迫的分子机制仍有待阐明。本研究以甘蓝型油菜（Brassica napus L.）油肥一号为试验材料，在Hoagland液中添加10 μmol/L Cd模拟镉胁迫，分析外施5 μmol/L 对油菜镉胁迫下叶片光合速率、叶绿素和类胡萝卜素含量、幼苗地上/地下部Cd含量、转录组中差异表达基因的影响。结果显示，Cd胁迫3 d，油菜叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度显著上升，叶绿素和类胡萝卜含量降低，地上部和地下部镉含量显著增加，施用脱落酸能有效降低叶片蒸腾速率、气孔导度，以及地上部和地下部镉含量，明显提高叶绿素a、类胡萝卜素含量。通过转录组测序筛选差异表达基因，获得脱落酸调节油菜Cd胁迫特有上调基因514个，下调基因431个，并对其所富集的相关通路分析。KEGG代谢通路富集分析表明，差异表达基因被大量富集在蔗糖和淀粉代谢、次生代谢物生物合成、代谢途径、MAPK信号通路等。GO功能富集发现，差异表达基因被富集在半纤维素代谢、氧化还原酶活性、含苯化合物代谢、细胞壁大分子代谢过程、系统获得性抗性等分类条目中。qRT-PCR验证与转录组测序结果一致。进一步分析外源脱落酸对镉胁迫下油菜叶片木质素和半纤维素代谢相关基因XTH、BXL、PAL、C4H等的差异表达情况发现其在脱落酸处理后大部分呈现下调表达，研究结果为脱落酸调控油菜镉胁迫的生理机制和分子育种提供参考依据。

摘要:近些年来，我国农田镉、砷污染日益严重，导致稻米镉、砷超标事件时有发生。稻米是全球约一半人口的主粮，也是人体从食物中摄入镉和砷的主要来源，土壤中的镉和砷被水稻吸收后，通过食物链的富集作用在人体内积累，进而危害人体健康。因此，减少镉、砷在稻米中的积累成为保障我国粮食质量安全和促进水稻产业发展亟待解决的重要问题。研究水稻对镉和砷的累积机制，在此基础上培育镉、砷低积累水稻品种，是解决稻米镉和砷超标最经济的方法，对实现污染农田的稻米安全生产具有重要意义。本研究主要综述了农田镉和砷的存在形态及生物有效性，阐述了水稻吸收、转运镉和砷的分子机制，以及镉、砷耐受机制，概述了镉、砷低积累水稻育种进展，并对未来的发展方向进行了展望，旨在为减少水稻籽粒镉、砷含量的研究提供一些参考。

摘要:以100份澳洲坚果种质为研究材料，通过相关性分析、聚类分析和主成分分析等方法对12个果实数量性状进行综合评价分析。结果表明：12个数量性状变异系数介于9.66%~23.62%，单果重和果仁重的变异程度较大。相关性分析表明单果重与果仁重呈极显著正相关，是选育大果的重要参考。聚类分析分为2大类，Ⅰ类果实外观品质较差：果小、出种率与出仁率相对低，属于育苗种质资源类型；Ⅱ类果实实外观品质较好：果大、出种率与出仁率较高，符合市场及选育需求。主成分分析把12个果实数量性状分为4个主成分，累计贡献率为79.902%。主成分1特征值最大，为4.280，贡献率最高，为35.667%，主要与果实外观性状大小有关；主成分2的贡献率为20.177%，主要反映了果仁性状；主成分3的贡献率为13.026%，主要反映了出种率；主成分4的贡献率为11.032%，主要反映了出仁率。果实性状综合评价得分为-2.333~0.983，筛选出综合性状前10的优异种质：花纹、SS14、壮圆1号、临沧47号、桂热1号、南亚2号、A4、B2、临沧1号、贵3；并筛选出单果重最大的FS3、果仁最重的桂热1号、出种率最高的选育8号、出仁率最高的A4。通过这些综合评价数据及筛选出的种质，为后期选育或杂交提供重要参考。

摘要:为了丰富我国芸薹属资源中低镉资源的多样性，本研究对日本引进的 79 份白菜型资源在幼苗期进行较高（30 mg/L）和中度（10 mg/L）的镉胁迫处理，从而对其开展耐镉性和镉积累特性研究，相较于传统采用镉污染的土壤进行培养的方法，具有省时、省力、稳定性高等优点。结果显示，79 份资源的耐镉性变异丰富，较高（30 mg/L）和中度（10 mg/L）的镉胁迫处理下筛选到稳定耐镉和镉敏感的材料各 3 份。镉积累特性分析发现，稳定耐镉材料地上部和胚根的 Cd 含量均显著低于镉敏感材料，并且 D069 胚根和地上部的镉含量都显著低于其他材料，D125 的迁移系数相对较低，具有较高的育种利用价值。本研究筛选得到的 D069 和 D125 两份耐镉和低积累资源丰富了国内芸薹属资源中低积累镉的基因库，将极大促进芸薹属污染安全新品种培育进程，可有效推动镉污染农田的安全利用效率。

摘要:植物在重金属镉（Cd）胁迫环境下通过体内生理生化水平的改变来做出响应，其中一个重要的环节就是清除由重 金属胁迫诱导的活性氧过程。本研究利用玉米 Cd 耐性自交系 B73 与敏感自交系 Mo17 为材料，分析了玉米 ZmOPR5 基因在 Cd 胁迫处理后根系和茎叶中的表达差异，结合相对干物质产量、丙二醛（MDA）含量, 超氧自由基 O2-、H2O2，Cd2+含量和 Cd2+转移系数进行分析，以期揭示玉米 Cd 耐性差异的生理机制。结果表明：ZmOPR5 受 Cd 胁迫诱导，存在明显的基因型和 组织部位差异。ZmOPR5 相对表达量与 H2O2含量、MDA 含量、Cd2+转移系数和 Cd2+含量均呈高度正相关关系，在 Cd 耐性 自交系 B73 根系中与上述性状的相关系数分别为 0.778、0.879、0.893 和 0.822，已达显著或极显著水平，由此表明 ZmOPR5 可能参与了玉米由 Cd 胁迫引发的抗氧化胁迫反应过程。此外，其他 6 个性状也存在基因型和组织部位差异的特征，性状间的 相关系数在不同的材料和组织中表现不同。在 B73 根系中，ZmOPR5 相对表达量，MDA 含量，Cd2+转移系数和 Cd2+含量均保 持较高水平，因此推测，B73 根系能吸收较多的 Cd2+，并引发活性氧爆发，但高表达的 ZmOPR5 参与了活性氧自由基的清除 过程，同时，B73 根系中较高的 Cd2+转移系数能够迅速将 Cd2+转移至茎叶，并贮存于液泡中。以上研究结果对揭示自交系 B73 和 Mo17 具有 Cd 积累和耐性差异特征的生理机制具有一定的意义，同时也为进一步解析 ZmOPR5 参与了玉米根系应答 Cd 胁 迫响应的生理机制提供了一定的参考。