禾本科植物ITPK基因的进化分析

1,3,4-三磷酸肌醇5/6-激酶(ITPK)是植物磷酸肌醇代谢过程中一种重要的蛋白激酶,在植物感受细胞外刺激和信号转导中起着重要作用。同源性搜索表明在禾本科植物水稻、二穗短柄草、高粱、谷子和玉米基因组中分别具有6、5、6、7和6个ITPK基因;系统发育分析发现5个禾本科物种的祖先中至少存在6个ITPK基因。对6个同源基因簇进行适应性进化分析后发现,有1个同源簇经历了适应性进化。研究结果为进一步研究ITPK基因在禾本科植物中的生物学功能提供了借鉴。     

日本百脉根γ-生育酚甲基转移酶基因的电子克隆及进化分析

根据物种间同源基因相对保守的特点,利用生物信息学方法,以拟南芥-γ生育酚甲基转移酶cDNA序列为信息探针,在GenBank的HTGs数据库中找到与之高度同源的日本百脉根基因组DNA序列——LjT44D21克隆。通过GENSCAN分析及序列拼接得到日本百脉根"γTMT基因的cDNA序列,GenBank的登陆号为DQ013360。用该序列对GenBank中的est-others进行相似性搜索,获得了44条日本百脉根的EST序列,经拼接后发现与基因组预测的基因序列一致,表明该基因是真实存在和表达的。该cDNA序列长为1 077 bp,具有完整的开放阅读框架(1～1 077 bp)。推测编码蛋白为358个氨基酸,该蛋白序列与大豆、水稻、小麦、拟南芥、油菜、苜蓿和衣藻等物种的-γTMT蛋白质序列进行了同源性比较分析,具有很高的同源性。     

甜杨葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因的电子克隆及其功能预测

［目的］对甜杨葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PDH）进行克隆及功能预测。［方法］采用电子克隆和RT-PCR相结合的方法首次从甜杨中分离了G6PDH基因,通过Blast和其他生物信息学软件进行功能预测。［结果］甜杨G6PDH基因的cDNA长1697bp,可编码510个氨基酸,cDNA序列及其推导的氨基酸序列均与其他植物G6PDH存在着较高的同源性,说明所获得的cDNA是甜杨G6PDH基因（PsG6PDH,AY445917）。同时,运用PCR扩增技术获得了甜杨G6PDH基因组序列,测序结果表明,基因组DNA长度为5 040bp,含有15个外显子和14个内含子。Southern杂交结果表明,G6PDH基因在甜杨的基因组中可能是单拷贝或者低拷贝。通过网络服务器平台进行PsG6DH的功能预测,结果显示,PsG6PDH为G6PDH的成员之一,含有NADP结合区和G6P结合区2个保守功能域,具有多个磷酸化位点和跨膜区域,但不含有信号肽,表明PsG6DH可能作为膜受体而起作用。另外,G6PDH的电子表达谱分析结果发现,G6PDH在多种组织和不同发育过程均表达,并涉及各种逆境胁迫应答反应,这也说明了G6PDH在植物生长反育中的重要地位。［结论］可为下一步研究PsG6PDH基因的分子功能提供参考。     

棉花GhFAD2-1基因5’UTR内含子的克隆与序列分析

【目的】对棉花~(Δ12)-油酸去饱和酶基因Gh FAD2-1 5'UTR区的内含子进行克隆和序列分析,为研究Gh FAD2-1的表达调控奠定基础。【方法】利用5'RACE技术,克隆Gh FAD2-1的5'UTR序列,结合棉花基因组序列,克隆Gh FAD2-1 5'UTR内含子,并利用PLACE等生物信息学软件对其顺式作用原件进行分析。【结果】棉花A、D基因组的Gh FAD2-1 5'UTR中各含一内含子序列,全长分别为1 103 bp、1 111 bp;Gh FAD2-1成熟mRNA的5'UTR为77bp,转录的起点碱基为T;5'UTR内含子两个剪切位点分别AA-GG、CA-GC。该内含子包括一些典型的与光响应相关的作用元件,以及与激素和胁迫因素相关的应答元件等。【结论】克隆获得了棉花A、D基因组的Gh FAD2-1基因5'UTR内含子序列;明确其转录的起点碱基及5'UTR内含子的剪切位点,为进一步在分子水平上研究Gh FAD2-1功能及其表达调控规律,为植物的遗传改良奠定了基础。     

内蒙古白绒山羊蛋白激酶B/AKT基因的克隆及表达模式分析

 【目的】克隆内蒙古白绒山羊AKT基因cDNA并分析其基本表达模式。【方法】RT-PCR克隆AKT基因 cDNA。通过在线软件BLAST进行核酸序列分析,用SMART与Psite进行氨基酸序列分析。半定量RT-PCR检测AKT基因在绒山羊组织中的表达特异性。Western blotting检测绒山羊胎儿成纤维细胞中AKT表达。【结果】克隆到的内蒙古白绒山羊AKT基因cDNA片段长 1 443 bp,包含了编码480个氨基酸残基的全长ORF,氨基酸序列与绵羊（NM_001161857.1）同源性为97%。SMART分析表明,ORF编码的蛋白包含了可与3-磷酸肌醇结合的PH结构域及具有丝氨酸/苏氨酸激酶催化活性的S_TKc结构域。Psite分析表明,含有1个cAMP-/cGMP-依赖性蛋白激酶磷酸化位点、6个蛋白激酶C磷酸化位点、10个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、2个蛋白激酶ATP结合区信号和1个丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性区域。PSORT程序预测其定位于细胞质中。AKT基因mRNA丰度在睾丸、脑和肾中较高,在脾、肝、肺及乳腺组织中相对低。绒山羊胎儿成纤维细胞中抑制mTOR活性,AKT表达量降低。【结论】内蒙古白绒山羊AKT基因cDNA全长ORF的核苷酸序列与绵羊的AKT基因具有很高的同源性,AKT基因在脾、睾丸、脑、肝、肺、乳腺及肾组织中均有表达,其AKT的表达受mTOR信号通路的调控。     

家蚕精氨酸激酶基因的克隆、基因结构与表达分析

【目的】克隆家蚕精氨酸激酶基因，分析其基因结构与表达特性,为揭示无脊椎动物体内能量代谢调节规律提供重要基础。【方法】通过分析家蚕EST、利用RACE法和基因组文库筛选法克隆了家蚕精氨酸激酶（BmAK, Bombyx mori arginine kinase）基因,并对其基因结构和表达特性进行了分析。【结果】克隆了BmAK基因, cDNA全长为1 268bp,编码355个氨基酸，具有精氨酸激酶典型的酶活性部位氨基酸序列，酶活性中心位点氨基酸和能形成离子偶结构氨基酸；该基因由2个外显子和1个内含子组成；5′调控序列存在BRCZ、E74A、FTZ等多个潜在转录因子结合位点，但没有TATA盒启动子序列；该基因的表达在不同组织和不同发育时期存在明显差异。【结论】BmAK具有精氨酸激酶的典型特征，BmAK基因表达随发育时期不同而发生变化，基因的表达可能受蜕皮激素调控。     

小麦-黑麦1BL/1RS易位系99/2439中蛋白激酶基因的克隆

[目的]克隆和分析小麦受体蛋白激酶基因片段。[方法]对经白粉菌诱导24 h的小麦-黑麦1BL/1RS易位系99/2439叶片中cDNA进行5′-RACE,获得小麦受体蛋白激酶基因的部分片段,并分析其蛋白质序列同源性。[结果]通过RACE获得了长度为1 708bp的小麦受体蛋白激酶基因片段。该片段的氨基酸序列(S1125)与基因Lrk19在641个氨基酸跨度内有86%相同,91%相似。S1125与小麦抗锈病基因Lrk10在636个氨基酸跨度内有84%相同,88%相似。S1125可能为丝氨酸-苏氨酸激酶。[结论]所克隆的小麦蛋白激酶基因片段与Lrk19基因和小麦抗锈病基因Lrk10具有较高的同源性。     

甘蓝型油菜WRI1基因cDNA的克隆与序列分析

通过RT–PCR方法克隆了甘蓝型油菜湘油15号5个WRI1基因cDNA。测序结果显示,BnWRI1–1大小为1 248 bp,BnWRI1–2和BnWRI1–3大小为1 254 bp,BnWRI1–4、BnWRI1–5大小为1 242 bp;聚类分析结果显示,所克隆WRI1基因cDNA在进化关系上属于AP2/ERF转录因子家族,同拟南芥AtWRI1(At3G54320)同处1个分支,并且所克隆基因cDNA来自甘蓝型油菜不同的基因组;通过核苷酸序列比对分析,得到所克隆WRI1基因cDNA单核苷酸变异位点40个;特异性酶切位点分析显示,来源于A基因组的BnWRI1–1、BnWRI1–2、BnWRI1–3第892位与来源于C基因组的BnWRI1–4和 BnWRI1–5第880位的核苷酸发生变异,导致Bcl I识别位点的变化;酶切试验结果表明,采用BclI酶可区分甘蓝型油菜的AtWRI1–like WRI1 基因的A或C 基因组来源。     

红麻6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6PDGH)基因克隆及RNAi载体构建

[目的]克隆红麻不育系和保持系6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6PDGH)基因,并构建其RNAi载体,为进一步研究其在红麻花药发育中的功能奠定基础.[方法]根据红麻花药转录组高通量测序数据结果和生物信息学方法获得6PDGH基因全长cDNA拼接序列,分别以红麻不育系(P3A)和保持系(P3B)的花药反转录cDNA及总DNA为模板克隆红麻6PGDH基因全长.依据RNAi载体设计原则,选取红麻6PGDH基因cDNA序列中段389bp的特异片段做为RNA干扰片段,构建红麻6PGDH因的RNAi载体.[结果]克隆获得的红麻不育系(P3A)和保持系(P3B)花药6PGDH基因全长均为1751 bp,均包含1458bp的开放阅读框,编码485个氨基酸残基,无内含子;其碱基序列在不育系和保持系中仅存在两个碱基差异.该基因氨基酸序列(GenBank登录号KF964027)与拟南芥、玉米、大豆、苜蓿、三角叶杨、蓖麻的6PDGH同源性分别为75.07%、84.57%、86.50%、87.24%、91.19%和92.01%.成功构建了红麻6PGDH基因的RNAi载体,获得了干扰表达载体pART27-pKANNIBAL-R1+2.[结论]成功克隆获得红麻6PGDH基因全长序列,构建的干扰表达载体可用于红麻6PGDH基因的功能研究.     

水稻CRE基因的克隆、分析及其高效表达载体的构建

基于GenBank中公布的水稻(Oryza sativa)基因组序列信息,设计特异引物,结合RT-PCR技术克隆水稻细胞分裂素受体(CTK response,CRE)基因的cDNA全长序列,并利用生物信息学工具进行初步分析。通过限制性内切酶将目的基因片段连接在载体pCAMBIA 1390-35S上,重组质粒分别通过PCR检测和酶切鉴定,成功获得水稻CRE基因的高效表达载体,可直接用于水稻的遗传转化研究。     

甘蔗△^1-吡咯啉-5-羧酸合成酶（ScP5CS）基因分离及其分析

以甘蔗品种ROC22为材料,待甘蔗生长至4～5叶期直接以25％PEG6000淋灌根部模拟水分胁迫。采用同源克隆与RT-PCR法从甘蔗叶片中得到甘蔗△^1-吡咯啉-5-羧酸合成酶（Saccharum officinarum L．△^1-pyrroline-5-carboxy late synthetase,ScP5CS）基因的编码区cDNA序列,其长度为2151bp,为一个完整的ORF,编码716个氨基酸,GenBank注册号为EU005373。核苷酸序列与前人已注册的甘蔗P5CS（EF155655）相比,同源率达到98％,但推断编码的氨基酸同源率仅为92％。该基因具有P5CS共有的结构域与结合位点：Putative ATP-binding site;Putative leucine domains;Glu-5-kinase domain;Putative NADPH—binding domain;Conserved GSA—DH domain保守区,脯氨酸反馈抑制作用位点。与前人已注册的甘蔗P5CS基因氨基酸序列（ABM30223）比较,在γ-GK保守域（Glu-5-kinase domain）内氨基酸变化较大,而与水稻、小麦的相比,其变化较小。因此,推断为甘蔗P5CS基因家族中的一个新成员。     

三种噻二唑衍生物对小麦幼苗生理特性的影响

用不同浓度(0、6、8、10、12、14 mg/L)的3种新合成的噻二唑衍生物(5-对氯苯基-2-邻氯苯甲酰胺基-1,3,4-噻二唑、5-对氯苯基-2-邻硝基苯甲酰胺基-1,3,4-噻二唑、5-对硝基苯基-2-对甲基苯甲酰胺基-1,3,4-噻二唑)对小麦幼苗进行处理,研究了它们对小麦幼苗部分生理特性的影响.结果表明,经3种噻二唑衍生物处理后小麦幼苗叶片的可溶性蛋白质及叶绿素含量比对照显著增加,叶片的硝酸还原酶活性以及根系活力也显著提高.表明噻二唑衍生物处理对小麦幼苗生理活性具有明显的促进效应,3种噻二唑衍生物中以5-对氯苯基-2-邻硝基苯甲酰胺基-1,3,4-噻二唑的促进效应较为明显.     

水稻地膜覆盖栽培的抗旱节水效应

田间试验结果表明 ,覆膜旱作条件下 ,全生育期土壤含水量是露地旱作的 1 1 3倍 ,水稻单产比对照增加 3 3 6% ;覆膜湿润栽培条件下 ,与常规淹水栽培相比 ,其节水率达 78 3 % ,单产增加 3 3 9% ,灌溉水生产效率达 1 4 5kg/m3 ,是常规淹水栽培的 6 1 7倍。     

中籼稻皖稻57的选育及主要栽培技术

采用杂交育种与γ-射线辐射相结合，育成中籼稻皖稻57。该品种参加2a省区试，平均产量7087.9kg/ha，较对照密阳23平均增产12．5％，1a省生产试验，平均产量7141．2kg／ha，较对照桂朝2号增产5．9％。株型较紧凑，茎秆坚韧，分蘖力强，稳粒结构协调。米质优良，市场商品性好。抗至中抗白叶枯病，抗稻瘟病，中抗至高抗白背飞虱，抗至高抗褐稻虱。为优质、高产、多抗、早熟中籼品种。     

不同类型水稻种植下稻田根际土壤活性有机碳含量的差异

研究田间试验条件下水稻收获后不同类型稻田根际土壤溶解性有机碳、微生物生物量碳、易氧化态碳和颗粒态碳含量的差异。结果表明,种植常规稻的根际土壤中上述4种形态有机碳的含量分别为68．36～97．85 mg·kg^－1、292．00～434．24mg·kg^－1、4．32～6．72g·kg^－1、21．55～32．28g·kg^－1;种植杂交稻的根际土壤中其含量分别为80．06～98．28 mg·kg^－1,362．62～521．64 mg·kg^－1,4．71～6．82g·kg^－1,25．59～34．81 g·kg^－1;种植杂交稻的根际土壤中上述4种有机碳含量均显著高于种植常规稻的土壤。种植的水稻类型及品种间土壤溶解性有机碳、微生物生物量碳、易氧化态碳及颗粒态碳含量的差异受水稻品种和环境因素的影响,其机理涉及土壤-作物系统碳的输入与输出,与土壤-作物系统中碳分配和土壤生物碳利用的差异有关,需对此做深入研究。     

调理剂及农艺措施对污染稻田中水稻吸收镉的影响

【目的】探究水分管理、调理剂措施和组合措施对污染稻田稻米降Cd效果,旨在探索出不显著降低水稻产量前提下,能更高效降低土壤Cd生物有效性和稻米中Cd含量的方法。【方法】在湖南省株洲市选择中度Cd污染稻田开展田间小区水稻试验。试验中水稻种植两季,早稻品种为中嘉早17,晚稻为泰优390。试验分为6组,分别为水分管理（T2）处理、施用硅肥（T3）处理、施用竹炭处理（T4）、施用硅肥结合水分管理（T5）处理、施用竹炭结合水分管理（T6）处理和1个试验对照（T1）,重复3次。【结果】试验各处理对稻田土壤有效态Cd含量均有降低,竹炭结合水分管理（T6）处理对两季水稻土壤均有显著降低,硅肥结合水分管理（T5）处理对晚稻土壤有效态Cd降低幅度最大。试验各处理对水稻各部位Cd含量均有降低效果,在糙米Cd含量方面,5个试验处理中对糙米Cd含量降低幅度以组合措施修复技术效果最好,即硅肥结合水分管理（T5）和竹炭结合水分管理（T6）处理。在水分管理修复技术(T2)中降Cd效果最高为29.23%;在施用调理剂修复技术中,硅肥处理（T3）和竹炭处理（T4）对稻壳和糙米中Cd含量均有显著降低（P＜0.05）作用,其中硅肥处理（T3）糙米最高降Cd幅度为49.23%,竹炭处理（T4）糙米最高降Cd幅度为47.69%;在组合措施中均能显著降低水稻糙米Cd含量,其中硅肥结合水分管理（T5）处理糙米降Cd幅度为60.34%—78.46%,竹炭结合水分管理（T6）糙米降Cd幅度为56.90%—67.69%。同时,本文对土壤有效态Cd含量与水稻各部位Cd含量相关性进行分析,发现水稻籽粒（稻壳与糙米）中Cd含量与土壤有效态Cd含量存在极显著正相关（P＜0.01）,且两个水稻品种规律一致。各处理对水稻各部位富集系数亦有降低效果,以硅肥结合水分管理（T5）处理和竹炭结合水分管理（T6）效果最好。对于水稻各部位向籽粒转运系数降低效果各部位规律不一致,但茎鞘和叶片两个部位向籽粒（稻壳和糙米）转运系数均显著降低,水分管理（T2）处理除外。在水稻产量方面,仅水分管理（T2）处理对中嘉早17有显著降低,其他处理降低幅度不显著,各处理对泰优390处理没有显著影响。【结论】组合措施优于单一水分管理或单一调理剂处理,且在水稻产量没有显著降低情况下对稻米Cd污染稻田稻米降Cd幅度最高达到78.46%,可以进一步确保Cd污染农田安全利用。     

Effects of temperature and solar radiation on yield of good eating-quality rice in the lower reaches of the Huai River Basin,China

We studied the effects of temperature and solar radiation on rice yield with the aim of understanding the temperature and solar radiation requirements for high yield rice production in the lower reaches of the Huai River, China. Field experiments were conducted with two medium-maturing japonica rice(MMJR) varieties and four late-maturing japonica rice(LMJR) varieties in 2017 and 2018. Seeds were sown on May 10(T1), May 17(T2), May 24(T3), May 31(T4), June 7(T5), June 14(T6), and June 21(T7). The whole growth duration(WGD) of rice was shortened when sowing date was delayed, especially for the duration from sowing to heading(S–H). The effective accumulated temperature(EAT), mean daily temperature(T_(mean)), cumulative solar radiation(CSR), and mean daily solar radiation(R_(mean)) over the WGD decreased when sowing date was delayed. Compared with T1, yields in T2, T3, T4, T5, T6, and T7 decreased by 0.12–0.35, 0.45–0.89, 0.74–1.56, 1.41–2.24, 2.16–2.90, and 2.69–3.64 t ha-1, respectively. There was a significant positive correlation between rice yield and EAT in different growth stages. Temperature was the main factor that affected the yield of good eating-quality rice in the lower reaches of the Huai River. We found that a relatively high yield can be obtained when the optimal T_(mean) for medium-maturing japonica rice(MMJR) and late-maturing japonica rice(LMJR) was 25.8–27.0℃ and 26.6–27.1℃ in the stages from sowing to heading(S–H), and 20.3–23.3℃ and 20.3–22.1℃ in the stages from heading to maturity(H–M), respectively. The optimal sowing dates for MMJR and LMJR in the lower reaches of the Huai River were May 15–31 and May 15–18, respectively.     

“挂壁”法筛选常温稻秆腐解菌及其降解能力研究

采用"挂壁"法对稻秆高效腐解菌群进行富集,并以稻秆粉为唯一碳源筛选到生长能力强的腐解菌12株,进一步复筛从中获得腐解能力较强的细菌2株和真菌2株,通过16S rDNA、ITS序列分析及菌株形态学观察,初步鉴定菌株GS2-3、ZJA-6分别为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)和类芽孢杆菌(Paenibacillus pabuli),菌株ZJB-5、ZJC-1分别为哈茨木霉(Trichoderma harzianum)和拟康宁木霉(Trichoderma koningiopsis).细菌GS2-3、ZJA-6和真菌ZJB-5、ZJC-1均具有较高的纤维素酶和半纤维素酶活性,纤维素酶活力分别达到21.85、13.20、106.48、187.13 U·mL^-1,半纤维素酶活力分别达到960.70、1 879.67、100.64、6 727.30 U·mL^-1;液体培养7 d后,菌株GS2-3、ZJA-6、ZJB-5和ZJC-1对稻秆的相对降解率分别为22.78%、34.25%、33.32%和27.99%,显著高于其他降解菌;土培降解试验表明,4株腐解菌均有较强的腐解稻秆能力,处理28 d后菌株ZJC-1、GS2-3、ZJA-6、ZJB-5的腐解率分别达到23.2%、19.2%、17.8%、14.7%.这表明采用"挂壁"法进行优势菌群的富集,为针对性地获得稻秆还田腐解菌提供了新的思路.     

利用糯米淀粉废水制备微生物絮凝剂研究

[目的]研究絮凝剂产生菌A-6利用糯米淀粉废水制备微生物絮凝剂的絮凝特性,为絮凝剂的低成本生产提供材料和糯米淀粉的清洁生产奠定基础。[方法]以絮凝剂产生菌A-6为试验菌种,探索絮凝剂合成的最佳条件。[结果]A-6菌最佳培养条件为COD4 000 mg/L,NaNO31.0 g/L,培养48 h,培养温度38℃;最佳絮凝条件为在1 L高岭土水中投加1～5 ml微生物絮凝剂,pH值为5时,絮凝率达95%;由A-6菌株合成的微生物絮凝剂对造纸废水和糯米废水COD的去除率最高分别可达93%和70%。[结论]利用糯米淀粉废水制备微生物絮凝剂大大降低了絮凝剂的生产成本。     

水稻线粒体基因atp6超表达载体的构建及遗传转化

[目的]克隆水稻线粒体基因atp6,构建转基因表达载体,获得35S∷Rf1b5'∷atp6转基因水稻植株。[方法]设计目的基因的特异引物,采用TRIzol法提取水稻叶片总RNA,借助Toyobo反转录试剂盒反转录为cDNA,通过PCR扩增得到atp6全序列;将atp6连接到含线粒体信号肽(Rf1b5')的pCAMBIA1302双元表达载体上,采用农杆菌介导的愈伤组织侵染法进行水稻的遗传转化。[结果]利用目的基因atp6成功构建了35S∷Rf1b5'∷atp6植物表达载体,并获得了转atp6基因的阳性植株。[结论]为探讨水稻中超表达atp6对水稻生长的影响奠定基础。