玉米全基因组谷胱苷肽-S-转移酶基因家族的分析

谷胱苷肽转移酶(glutathione-S-transferase,GST)是植物生长发育过程中一类多功能酶,在植物的初级代谢和次级代谢以及调控植物的逆境胁迫和细胞信号转导等过程中具有重要作用。根据GST蛋白序列构建的隐马尔可夫模型(hidden markov model,HMM),鉴定玉米全基因组GST基因,并对GST基因数量、类型、染色体定位和进化关系进行分析。结果表明,玉米全基因组中共含有37个GST基因,在10条染色体上呈非随机分布,具有U型、F型和Z型3个亚族。与水稻比较,玉米未发现T亚族。该研究结果对深入了解GST基因家族的分子进化以及GST基因的克隆和功能验证提供了重要参考依据。     

甜瓜GRAS家族全基因组的鉴定与表达分析

为了研究甜瓜(Cucumis melo L.)GRAS基因家族的结构特征、进化模式和生长发育过程中的表达模式，对甜瓜GRAS全基因组的基本信息、染色体位置、共线性、系统发育树、基因结构、表达模式、顺式元件进行了全面分析。结果表明，从甜瓜中鉴定出37个GRAS基因；这些基因在甜瓜的11条染色体上呈不均匀分布，并在6、7、8号染色体上出现串联重复；甜瓜GRAS家族可分为HAM、LS、SCR、SCL3、DELLA、LISCL、SHR、PAT1 8个亚族；基因结构分析显示，含有1～3个内含子的基因有8个，没有内含子的基因有29个；启动子分析，鉴定到生长素、脱落酸、赤霉素、低温、干旱、光信号响应作用元件以及参与分生组织和胚乳表达的元件；表达模式分析结果表明，HAM、DELLA亚族的基因几乎在所有组织中都有表达，LS亚族在根和茎中表达含量较高，PAT1亚族在甜瓜的整个生长发育过程中发挥着重要作用。得出结论，甜瓜全基因组共获得GRAS基因37个，共可分为8个亚族，不同的亚族具有不同的基因结构、蛋白质结构和表达模式；不同亚族在甜瓜生长发育的不同阶段具有差异性表达，它们共同参与调控甜瓜的发育过程。     

玉米β-甘露聚糖酶基因家族的生物信息学分析

[目的]鉴定出玉米基因组中的β-甘露聚糖酶基因(MAN),并分析其进化机制和表达模式。[方法]利用拟南芥MAN蛋白序列在玉米基因组数据库以及NCBI非冗余蛋白质数据库中比对搜索,获取玉米MAN家族全部成员;通过检索植物基因组复制数据库查找玉米MAN基因的片段复制事件;利用GSDS 2.0服务器分析基因外显子/内含子结构;采用MEGA7软件极大似然法构建系统发育树;利用芯片数据分析基因在不同组织器官中的表达模式。[结果]玉米基因组中含有6个MAN基因,分布于5条染色体上。没有玉米MAN基因起源于片段复制或串联重复事件。系统发育分析将植物MAN蛋白分为3个亚族(I～Ⅲ),说明其序列已发生分化。玉米MAN基因结构较为保守,蛋白质均含有甘露聚糖酶的核心基序。玉米MAN基因具有不同的表达模式,部分基因在发育叶片中表达量较高,部分基因在减数分裂期雄穗中表达量较高,而其余基因在胚芽鞘、初生根、授粉前果穗、花丝和发育种子中表达量较高。[结论]该研究结果为进一步研究玉米MAN基因功能奠定了基础。     

玉米自交系B73全基因组cystatin抗虫基因家族分析

半胱氨酸蛋白酶抑制剂(cystatin)基因具有cystatin结构特征的蛋白结构域,广泛存在于植物或动物体内。此类基因在植物或动物蛋白质组中具有多个功能各异的家族成员,并在抗虫中扮演重要角色。通过利用玉米B73全基因组的基因表达序列数据,对12个cystatin基因的结构组成、染色体分布、系统进化等进行了分析。鉴定了该基因家族在蛋白序列间3个高度保守基序,构建了基因家族系统进化树,为该重要基因家族的进化提供了依据的同时也为克隆和分离该类抗虫基因提供参考。     

茎瘤芥BXL基因家族的全基因组鉴定及在瘤状茎膨大过程中的表达分析

为深入解析BXL家族基因在茎瘤芥发育中的功能，利用生物信息学方法从茎瘤芥全基因组鉴定出16个BjuBXL，并系统分析了BjuBXL家族蛋白的理化性质、基因结构、保守基序、染色体定位和在茎膨大过程中的表达。结果表明：16个BjuBXL基因分为7类，共2个亚族，其中BjuBXL1-1~ BjuBXL1-4与拟南芥中参与细胞壁代谢和植物发育的AtBXL1亲缘关系相近；7个BjuBXL定位于A亚基因组的5条染色体上，8个定位于B亚基因组的4条染色体上；荧光定量PCR分析表明BjuBXL1-1和BjuBXL1-2在茎膨大过程中均明显上调，而且在茎的内髓区（P2~P4）表达量均显著高于外髓区（P1），可能参与茎膨大过程中茎内髓区的细胞壁代谢。     

高粱生长素反应因子(ARF)基因的全基因组分析与进化研究

生长素在植物发育中的各个阶段都起着重要作用,而生长素反应因子(auxin response factors,ARF)特异性的调节生长素反应基因的表达,是植物细胞中重要的一类转录因子家族.在拟南芥、玉米、水稻等模式作物中先后克隆了一些ARF基因,但是高粱作为一种重要的经济作物,这方面的研究未见报道.随着高粱全基因组序列的公布,利用基因组序列分析ARF基因的数目、结构、进化具有重要的意义.利用公布的高粱全基因组数据,利用DNATOOLS、BLAST、MEGA4.0以及Genomepixelizer等生物信息学软件对高粱(Sorghum bicolor)生长素反应因子ARF基因的数量、物理位置、系统进化树、氨基酸序列及保守基序(motif)的保守性等进行分析. 结果表明, 在高粱全基因组中共有26个ARF基因,26个ARF基因根据其进化关系分为A、B、C 3类; 通过对全基因组内ARF基因进行物理位置和基因家族分析,发现高粱基因组中ARF基因存在明显的基因复制现象, 基因的复制对高粱基因组中ARF基因数量扩张起到了重要的作用.     

辣椒HD-Zip基因家族鉴定、系统进化及表达分析

【目的】鉴定辣椒HD-Zip基因家族,并利用生物信息学方法系统分析其在基因组中的分布、基因结构、进化分化特征及在不同组织中的时空表达特异性,解析该家族的进化特征及生物学功能。【方法】根据已报道及PlantTFDB数据库中的拟南芥HD-Zip序列,利用本地BLAST工具在我国辣椒测序品种‘遵辣1号’基因组中比对,并利用Pfam、SMART工具进一步验证。采用EMBOSS Programs、MEGA、GSDS、MEME、MCScanX、OrthoMCL、Circos等软件预测辣椒HD-Zip基因家族成员蛋白理化性质,构建系统进化树,定位染色体,分析基因结构、基因复制类型及直系、旁系同源基因。基于GEO数据库,运用R软件、本地perl语言及Cytoscape分析辣椒HD-Zip组织表达差异并绘制共表达网络。【结果】本研究在‘遵辣1号’基因组中鉴定获得42条辣椒HD-Zip,命名为CaHDZ01—CaHDZ42。CaHDZs长度跨度较大,70%CaHDZ蛋白的pI小于7.0。除CaHDZ42,其余基因不均匀地分布在12条染色体上,部分基因为片段复制。该基因家族可分为4个亚族,分别含有18、9、5、10个HD-Zip,基因结构及蛋白结构域差别显著。辣椒、番茄和拟南芥3个物种中的直系同源基因对数目大体相同,但同为茄科的辣椒和番茄之间的稍多;辣椒中的旁系同源基因少于番茄和拟南芥,说明辣椒基因组的倍增事件并没有使CaHDZs明显扩增。对无油樟、水稻、玉米、番茄、马铃薯、辣椒‘CM334’、辣椒‘Zunla-1’、毛果杨、葡萄以及拟南芥9个代表物种的HD-Zip进化特征分析结果表明,从被子植物开始,HD-Zip基因家族就稳定存在4个亚族。推测在形成4个亚族前,HD-Zip分为两组,其中一组分化成Ⅰ和Ⅱ亚族,而另一组则分化成为Ⅲ和Ⅳ亚族。CaHDZs在根、茎、叶、花芽、花和果实不同发育时期的表达模式分析结果显示,4个亚族具有不同程度的表达趋势。其中Ⅰ亚族基因在辣椒不同组织中的表达量均较高,且不同成员间表达模式不同,CaHDZ22在茎中的表达最高,表明该基因可能对辣椒茎的生长有重要作用。Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ亚族基因在不同组织中的表达量相对较低,但部分基因在特定组织中具有较大的表达量。如CaHDZ34在辣椒果实成熟后期具有较大高的表达量,CaHDZ02和CaHDZ28在果实膨大时表达较高,CaHDZ04在果实成熟前期具有较高的表达量。CaHDZs表达网络中有33对基因表达趋势的相关系数(PCC)大于0.8,6对大于0.9,表明CaHDZs协同调控了辣椒的生长发育,不同亚族之间也具有协同性。【结论】在‘遵辣1号’基因组中鉴定获得42条CaHDZs,可分为4个亚族,不同亚族的基因结构、蛋白保守结构域及表达模式不同。在进化过程中,辣椒HD-Zip保守性高,数目没有明显扩增,Ⅰ和Ⅱ亚族、Ⅲ和Ⅳ亚族关系更近。CaHDZs具有组织表达差异性,协同调控了辣椒的生长发育。     

植物蔗糖转运基因家族功能分化的生物信息学分析

［目的］用生物信息学方法分析植物蔗糖转运基因家族的功能分化,并明确具有正选择作用的点突变在植物蔗糖转运基因进化过程中的作用。［方法］在基因组水平上对植物的蔗糖转运基因进行鉴别和分类,并利用DIVERGE和PAML软件分别进行功能分化和正选择替代分析。［结果］经基因组检测,发现蔗糖转运基因家族除在单细胞藻类植物中不存在外,在其他植物中均普遍存在;系统发育分析将植物中蔗糖转运基因分成了5个亚群,并发现亚群间存在Ⅰ型功能分化现象;此外,在3个亚群内检测出了显著的正选择效应。［结论］植物蔗糖转运基因家族在长期进化过程中形成了亚群间的功能分化,同时,具有正选择作用的点突变在该基因家族进化过程中起到重要作用。     

菠萝R2R3-MYB基因家族S20亚族的鉴定

【目的】鉴定菠萝R2R3-MYB基因家族S20亚族成员,分析其进化、结构与表达模式,为菠萝S20亚族的生物学功能研究奠定基础。【方法】以菠萝基因组数据库为基础,利用生物信息学方法对菠萝S20亚族基因进行鉴定,并对其系统进化、结构、保守基序和表达模式进行系统分析。同时,克隆并原核表达代表性基因AcMYB108a,利用Western blot进行杂交验证。【结果】在菠萝基因组上共鉴定到5个S20亚族基因,分布于5条染色体上。系统进化与保守基序分析发现,不同植物的S20蛋白具有较高的保守性且均具有motif3保守基序。顺式作用元件分析表明,菠萝S20亚族基因与植物逆境胁迫响应过程有关,且受乙烯诱导。基因表达分析结果显示,S20亚族基因的表达存在组织特异性,其中AcMYB108a在果实中的表达水平最高。利用pET原核表达系统成功表达了AcMYB108a重组蛋白,并通过了Western杂交验证。【结论】菠萝S20亚族基因与逆境胁迫响应相关,且受到乙烯诱导。     

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。     

Web2.0,以个人为中心的互联网时代的到来

本文介绍了Web2．0的知识和背景，对Web2．0出现的基础以及典型技术和应用作了阐述，同时对其作出了前景展望。     

盐胁迫对葡萄苗期多胺和激素代谢的影响

【目的】 研究盐胁迫条件下,葡萄叶片中多胺含量、多胺氧化酶、多胺合成酶活性以及激素的动态变化,研究不同盐胁迫强度对多胺类物质及激素代谢的影响。【方法】 采用盆栽基质培养模拟盐胁迫环境,设置4个NaCl处理梯度:0 (CK)、1、2和3 g/kg。多胺和激素含量的测定采用高效液相色谱法,多胺合成及分解酶活性的测定采用紫外分光光度计比色法。【结果】 盐胁迫处理后,葡萄叶片中多胺含量和脱落酸含量较对照而言显著增加,玉米素含量显著降低,随胁迫时间的延长,Put、Spm、Spd、ABA以及PAO、DAO、ADC、ODC、SAMDC活性均呈先上升后下降趋势,在10 d及10 d后达到峰值。ZT呈逐渐下降的趋势,并随胁迫强度增大而减小;进行显著性分析后,叶片中多胺含量与Put、Spm、Spd含量呈极显著正相关,DAO、ADC、ODC活性与Put含量呈显著正相关,PAO与SAMDC活性与Spm和Spd含量也呈极显著正相关。【结论】 3种多胺经酶的合成代谢后和激素共同缓解葡萄苗所遭受到的盐胁迫,期间主要发生作用的是多胺合成酶,盐胁迫下多胺与激素含量之间的变化关系也十分密切。     

市级综合气象信息分析与管理系统的设计与实现

以抚顺地区3个国家基本站50余年气象资料为依托,采用Microsoft Excel工作表实现由气候和农业气候2部分构成的气象与农业综合信息处理系统的基本思路、方法、内容、用途和使用情况。为了实现气候分析及应用的科学化、客观化、系统化、规范化、程序化及连续化的业务目标,按业务流程设计与实现的,包括资料处理、气候趋势模拟、气候预测、气候鉴定、季节性信息化处理、农作物产量预报、气候生产潜力分析等一系列内容在内的系统建设。关键是解决了大量的计算问题,建立了区域性通用模式。     

Multi-variable grey model (MGM (1,n,q)) based on genetic algorithm and its application in urban water consumption

Urban water consumption has some characteristics of grey because it is influenced by economy, population, standard of living and so on. The multi-variable grey model （MGM（1,n））, as the expansion and complement of GM（1,1） model, reveals the relationship between restriction and stimulation among variables, and the genetic algorithm has the whole optimal and parallel characteristics. In this paper, the parameter q of MGM（1,n） model was optimized, and a multi-variable grey model （MGM（1 ,n,q）） was built by using the genetic algorithm. The model was validated by examining the urban water consumption from 1990 to 2003 in Dalian City. The result indicated that the multi-variable grey model （MGM（1,n,q）） based on genetic algorithm was better than MGM（1,n） model, and the MGM（1,n） model was better than MGM（1,1） model.     

Molecular detection of virulence genes in Campylobacter species isolated from livestock production systems in South Africa

Campylobacter species are a major cause of foodborne bacterial infections in both developed and developing countries worldwide. Campylobacter jejuni is responsible for the majority of infections. This study was conducted to identify virulenceassociated genes in Campylobacter species isolated from livestock production systems in South Africa. A total of 250 fecal samples consisting of cattle(n=50), chickens(n=50), goats(n=50), sheep(n=50) and pigs(n=50) were randomly collected from livestock in Eastern Cape and KwaZulu-Natal provinces of South Africa between April and October 2018. The samples were analyzed for the presence of virulence genes in Campylobacter species using molecular PCR-based methods. It was found that 77 and 23% of Campylobacter jejuni and Campylobacter coli respectively were isolated from all the livestock samples. There were positive significant(P0.05) correlations amongst all the virulence genes that were investigated. Chisquare and Fisher's exact tests were implemented to test for the effect of livestock species on the presence or absence of virulence genes. The study demonstrated that most of livestock species can potentially cause zoonotic infections and food poisoning due to the high prevalence of Campylobacter. The high prevalence of virulence genes highlights the significance of Campylobacter in livestock production systems in South Africa. This requires the implementation of one-health approaches to reduce the impact of foodborne and zoonotic diseases for the welfare of human and animal health.     

红苕饲粮中添加铜和/或喹乙醇对猪生产性能及某些血液生化指标的影响

选体重约38公斤的长白(♂)×成华(♀)杂交猪20头,随机分为四组,饲予四种不同的饲粮,研究饲粮中添加铜和/或喹乙醇对猪生产性能和某些血液生化指标的影响。结果表明:基础组、加铜组、加喹乙醇组和两者同时加组全期日增重分别为674、761、796、678克,日采食量分别为2.50、2.65、2.74、2.40公斤,饲料利用率分别为3.73、3.49,3.44、3.54,添加铜和/或喹乙醇对试验第65天血清铜兰蛋白、尿素氨及屠宰率、背膘厚和眼肌面积无显著影响(p>0.05);添加铜使65天血清碱性碱酸酶活性极显著增高(p<0.01),添加喹乙醇有使之升高的趋势,两者同时添加时,碱性酸磷酶活性降低。     

不同施肥水平对木薯氮磷钾养分积累、分配及其产量的影响

 【目的】通过比较不同施肥水平下木薯氮磷钾养分积累、分配和产量的差异,探讨粤北坡岗地优质高产木薯氮磷钾养分的最佳用量。【方法】以木薯品种南美119为材料,采用“3414”方案,在粤北翁源进行大田试验。试验共设14个处理。【结果】施肥处理的氮素主要分配到地上部,不施肥处理的氮素则主要分配到根部;不同施肥处理的磷素均主要分配到地上部;不施肥处理和不施钾处理的钾素主要分配到根部,不施氮处理的钾素在根、冠间分配较均衡。在木薯不同生长阶段,植株氮磷钾含量均呈下降趋势,但施氮、磷、钾化学肥料处理植株氮磷钾含量的下降速度小于不施氮、磷、钾化学肥料的处理。处理N2P2K2的氮、磷、钾含量和积累量在各生育期均为最大,不施肥处理（N0P0K0）的氮、磷、钾含量和积累量在各生育期均为最小（P＜0.05）。产量最高的是N2P3K2处理,为22 694.06 kg·hm-2,其次是N2P2K2处理,为21 417.87 kg·hm-2。【结论】木薯产量、氮磷钾养分积累及其在根冠间的分配,对施肥水平高度敏感, 适当比例的氮磷钾肥配合施用既可以显著增加木薯植株的氮磷钾含量和积累量,又可以提高产量。在粤北坡岗地木薯生产中,氮素最重要,在氮素得到满足的条件下,磷素较钾素更重要。在本试验条件下,氮磷钾养分最佳用量为358.80 kgN·hm-2、89.10 kg P2O5·hm-2和187.50 kg K2O·hm-2。     

Current progress on genetic interactions of rice with rice blast and sheath blight fungi

Analysis of genetic interactions between rice and its pathogenic fungi Magnaporthe oryzae and Rhizoctonia solani should lead to a better understanding of molecular mechanisms of host resistance, and the improvement of strategies to manage rice blast and sheath blight diseases. Currently, dozens of rice resistance (R) genes against specific races of the blast fungus have been described. Among them, ten were molecularly characterized and some were widely used for breeding for genetic resistance. The Pi-ta gene was one of the best characterized rice R genes. Following the elucidation of its molecular structure, interaction, distribution, and evolution, user friendly DNA markers were developed from portions of the cloned genes to facilitate the incorporations of the Pi-ta mediated resistance into improved rice varieties using marker assisted selection (MAS). However, rice blast is still a major threat for stable rice production because of race change mutations occurring in rice fields, which often overcome added resistance based on single R genes, and these virulent races of M. oryzae pose a continued challenge for blast control. For sheath blight, progress has been made on the exploration of novel sources of resistance from wild rice relatives and indica rice cultivars. A major quantitative trait locus (QTL), named qSB9-2, was recently verified in several mapping populations with different phenotyping methods, including greenhouse methods. The ability to identify qSB9-2 using greenhouse methods should accelerate the efforts on the qSB9-2 fine mapping and positional cloning.     

不同蔬菜对潮褐土镉铅锌复合污染的吸收效应研究

在潮褐土Cd、Pb、Zn污染区，采集不同蔬菜和土壤样品，对其中所含的Cd、Pb、Zn的含量进行了测定。结果表明，胡萝卜、茄子、芥菜、丝瓜、番茄、辣椒属低度累积型；白萝卜、菜花、莴苣、大葱、小白菜、韭菜为中度累积型；芹菜、茴香、香菜、圆白菜、蓬蒿属重度累积型；白菜、油菜可归为极重度累积型。     

我国不同地区稻种资源的铁、锌、钙、硒四种元素的含量初析

分析测定了产自北京、吉林、云南、广西的115个水稻品种(品系)的糙米及其中12个品种的精米的 Fe,Zn,Ca,Se 四种元素的含量。结果表明:①115份糙米的上述四种元素的平均含量(μg·g~(-1))分别为21.31,42.12,205.91,0.0621不同品种间四种元素的含量差异常很大;②不同种皮颜色的糙米间各元素含量的差异多数不显著;③产自不同地区的糙米间四种元素含量的差异极显著,广西米的各元素含量最高,北京米其次;④糙米中四种元素的含量高于相应的精米的含量;⑤稻米中 Ca,Zn 含量呈极显著的正相关关系。