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近日，我校麥類研究團(tuán)隊在青稞,、藜麥和小黑麥研究方面取得了一系列突破性研究成果,，相關(guān)研究成果相繼在《Plant physiology and biochemistry》《BMC plant biology》《Applied Soil Ecology》《PeerJ》《Genetic resources andcrop evolution》《作物學(xué)報》等國際國內(nèi)主流期刊上發(fā)表,。該系列研究成果圍繞青稞、藜麥和小黑麥在生長發(fā)育,、品質(zhì),、抗逆、遺傳多樣性,、栽培措施等面臨的問題,，重點(diǎn)開展控制作物性狀的關(guān)鍵基因及調(diào)控元件挖掘、種質(zhì)遺傳多樣性分析,、營養(yǎng)高效栽培種植模式建立等工作,。
刈割對青稞養(yǎng)分積累和代謝產(chǎn)物的影響
在作物生長發(fā)育研究方面——青稞青苗與秸稈可用于牲畜飼喂，刈割作為作物多元化利用的一種重要手段,，可拓寬其飼用化利用方式,。團(tuán)隊成員通過前期篩選出的最適刈割期和留茬高度，開展刈割后青稞莖稈再生恢復(fù)速率,、抗氧化酶活性,、lncRNAs、代謝物積累和刈割后內(nèi)激素響應(yīng)情況開展相關(guān)研究,，初次從農(nóng)藝,、理化、代謝和分子角度探明了青稞刈割后生長響應(yīng)機(jī)制,，為青稞的多元化利用和再生恢復(fù)機(jī)制的解析提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐,。相關(guān)研究結(jié)果以“Identification and Functional Analysis of Long Non-Coding RNA (lncRNA) and Metabolites Response to Mowing in Hulless Barley (Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f.)”“刈割對青稞恢復(fù)特性及籽粒和秸稈產(chǎn)量品質(zhì)特性的影響”為題分別發(fā)表于《BMC plant biology》(Q1，IF="4.3)和《作物學(xué)報》,。
HvANS和HvANT2調(diào)控花青素生物合成機(jī)制模式圖
在作物品質(zhì)研究方面——紫粒青稞果皮中富含花青素,，是營養(yǎng)功能產(chǎn)品和食品添加劑的理想原料，但彩色青稞中花青素的調(diào)控基因及作用機(jī)制并不明確,。課題組圍繞花青素合成途徑中經(jīng)典轉(zhuǎn)錄因子HvANT2和結(jié)構(gòu)基因HvANS,，開展其基因和蛋白表達(dá)特征分析，通過轉(zhuǎn)錄組/代謝組分析了HvANT2/HvANS影響花青素合成的轉(zhuǎn)錄/代謝調(diào)控途徑,，并利用酵母單/雙雜交實驗,，探究了HvANT2/HvANS調(diào)控青稞種子花青素合成的機(jī)理。相關(guān)研究結(jié)果以“Unveiling the mysteries of HvANS: a study on anthocyanin biosynthesis in qingke (hordeum vulgare L. var. Nudum hook. f.) seeds”“Investigating the regulatory role of HvANT2 in anthocyanin biosynthesis through protein–motif interaction in Qingke”為題分別發(fā)表于《BMC plant biology》(Q1,，IF="4.3)和《Peer J》(Q2,，IF="2.3)。
HvCNGC-HvCaM/CML-HvCRK模塊介導(dǎo)的調(diào)控青稞干旱脅迫響應(yīng)的分子機(jī)理假設(shè)模式圖
在作物抗逆性研究方面——青稞主產(chǎn)地屬于干旱,、半干旱氣候,，近年來干旱脅迫作為生產(chǎn)面臨的主要逆境因子，對青稞產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響。針對上述生產(chǎn)問題,，研究基于生物信息學(xué),、分子生物學(xué)和遺傳學(xué)，明確了HvGNGC3/16,，HvCML32和HvCDPK2/4干旱脅迫調(diào)控功能,，系統(tǒng)解析了HvCNGC-HvCaM/CML-HvCDPK模塊介導(dǎo)的調(diào)控青稞干旱脅迫響應(yīng)的分子機(jī)理。相關(guān)研究結(jié)果以“Genome-wide identification of the CNGC gene family and negative regulation of drought tolerance by HvCNGC3 and HvCNGC16 in transgenic Arabidopsis thaliana”“The CDPK-related protein kinase HvCRK2 and HvCRK4 interact with HvCML32 to negatively regulate drought tolerance in transgenic Arabidopsis thaliana”為題發(fā)表于《Plant physiology and biochemistry》(Q1,，IF="6.1),。
63份青稞主栽品種的群體結(jié)構(gòu)分析
在種質(zhì)遺傳多樣性研究方面——通過解析作物遺傳背景多樣性、建立DNA指紋圖譜對研究遺傳變異規(guī)律,、挖掘優(yōu)異基因型和新品種培育利用具有重要意義,。團(tuán)隊采用國內(nèi)63份青稞主栽品種和114份藜麥種質(zhì)資源開展基于表型和基因型的遺傳多樣性分析，并建立了DNA鑒定指紋圖譜,。相關(guān)研究結(jié)果以“Genetic diversity analysis and DNA fngerprinting of primary Qingke (Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f.) cultivars”“基于表型和基因型的藜麥種質(zhì)資源遺傳多樣性分析”為題發(fā)表于《Genetic?resources?and?crop?evolution》(Q2,，IF="1.7)和《西北農(nóng)業(yè)學(xué)報》。
青稞/豌豆在不同施肥條件下單作/混作體系種植模式圖
在作物營養(yǎng)高效栽培模式方面——青稞,、小黑麥作為糧飼兼做優(yōu)勢作物,，研究其適宜的混作、種植,、施肥模式,，可在優(yōu)化耕作制度、提升耕地質(zhì)量和推進(jìn)綠色增產(chǎn)中發(fā)揮積極作用,。課題組通過設(shè)置青稞,、小黑麥/豌豆單作和混作體系、不同施肥水平,、不同種植密度等栽培模式,，揭示了“根系-土壤微環(huán)境-養(yǎng)分-產(chǎn)量”生態(tài)系統(tǒng)互作的生產(chǎn)性能和飼用品質(zhì)權(quán)衡協(xié)調(diào)機(jī)理。相關(guān)研究結(jié)果以“Response of the rhizosphere soil microbial diversity to different nitrogen and phosphorus application rates in a hulless barley and pea mixed-cropping system”“施氮水平對青稞氮素吸收利用率,、根系形態(tài)和產(chǎn)量的影響”“不同種植密度與施肥量對青稞分蘗動態(tài)及群體結(jié)構(gòu)的影響”“基于15N示蹤的青稞氮素利用率和分蘗能力研究”為題發(fā)表于《Applied Soil Ecology》(Q1,，IF="4.8)《麥類作物學(xué)報》《西北農(nóng)業(yè)學(xué)報》和《核農(nóng)學(xué)報》。
上述研究工作的開展,，為后期基因編輯,、單倍體、分子標(biāo)記輔助選擇育種和高產(chǎn)高效栽培技術(shù)體系創(chuàng)新提供了技術(shù)支撐,，為推動我校麥類育種和栽培技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ),。
供稿：農(nóng)林科學(xué)院
【編輯：鄒林有 責(zé)任編輯：金萍】