芹菜APX基因家族鉴定及其表达分析

抗坏血酸过氧化物酶（Ascorbate peroxidase, APX）是植物活性氧代谢中重要的抗氧化酶之一，在植物抵抗氧化胁迫方面发挥重要作用。利用生物信息学方法对芹菜基因组中的APX基因家族成员进行鉴定和分析，并通过实时荧光定量PCR（quantitative real\|time PCR, qRT-PCR）验证分析AgAPXs在高温胁迫下的表达情况，为开展芹菜APX基因参与高温胁迫调控机制提供依据。结果表明：芹菜基因组中共有9个APX基因，随机分布在5个染色体上，并出现了基因片段复制现象；大多数基因被定位在细胞质中。系统发育分析表明，AgAPX基因家族可分为3个亚族，同一亚族中的成员具有相似的基因结构和基序。启动子顺式元件分析表明，大多数AgAPX基因含有多种与生长发育、植物激素和逆境胁迫相关的顺式元件。高温胁迫下，芹菜APX活性提高。qRT-PCR分析表明，AgAPXs在不同时间的高温处理下表达具有显著差异，并与转录组表达丰度相一致，AgAPX2、AgAPX3、AgAPX4、AgAPX5、AgAPX7的表达量和APX活性具有显著相关性，推测AgAPXs可能参与了芹菜抵御高温的调控过程。本研究初步鉴定并提供了芹菜APX基因家族成员信息，为今后进一步探索芹菜APX基因功能提供了重要的研究基础。     

三种干旱指标在泾惠渠灌区的适用性分析

为了正确评价灌区的干旱状况,利用泾惠渠灌溉试验站1953—2011年的降水资料,分析了降水距平百分率、标准化降水指数SPI、降水Z指数三种干旱指标在灌区的适用性。结果表明,三种指标均能较好地体现降水的年际变化趋势,但SPI对于降水变化的反映比降水Z指数和降水距平百分率更准确。在干旱出现年份的判定方面,三种指标得到的结果一致;在干旱程度的判定上,在发生中旱及以上干旱的1969、1986、1993、2000年,SPI和降水Z指数比降水距平百分率判定准确,在发生重旱的1977、2000年,SPI的判定比Z指数更符合实际。分析泾惠渠灌区SPI变化趋势发现,灌区在1990年后干旱发生次数占研究期内总干旱次数的55.6%,干旱程度也有增加的趋势,采取合理措施抗旱将成为灌区未来发展的关键。     

棉铃虫ATP合酶亚基α对Cry2Ab毒理的影响

为探究棉铃虫Helicoverpa armigera ATP合酶亚基α（ATP synthase subunit α,ATPs-α）对Cry2Ab毒理的影响,采用实时荧光定量PCR技术检测了ATPs-α基因在棉铃虫幼虫不同发育阶段、不同组织及受Cry2Ab诱导后的表达量,并通过在昆虫细胞中过表达和干扰ATPs-α基因验证其在Cry2Ab毒理中的功能。结果显示：ATPs-α基因在棉铃虫各发育阶段和组织中普遍表达,其中在幼虫的1龄和2龄期,以及5龄的中肠、头部和表皮中表达较高。棉铃虫取食Cry2Ab 6 h后,ATPs-α基因表达量开始显著降低,一直持续到36 h;在Sf9细胞系中成功表达ATPs-α蛋白后,显著增强了Cry2Ab的细胞毒力;在美洲棉铃虫H.zea的中肠细胞中干扰ATPs-α基因后,显著降低了Cry2Ab的细胞毒力。表明棉铃虫ATPs-α参与Cry2Ab的毒理过程。     

辣椒PP2C家族基因鉴定与响应低温胁迫的表达分析

对辣椒PP2C基因家族成员进行全基因组鉴定和特征分析,并研究CaPP2Cs基因在低温胁迫下的表达模式,结果表明：在辣椒参考基因组共系统鉴定出99个CaPP2Cs基因家族成员,并不均匀地分布在12条染色体上,CaPP2Cs基因编码的氨基酸数介于99~1 572 aa,分子量介于10.94~178.40 Da,等电点介于4.08~9.51。系统进化树分析可将辣椒和拟南芥的PP2C基因分为13个亚族,每个亚族均含有辣椒PP2C基因,基因结构分析表明CaPP2Cs基因的外显子数量介于1~18;在CaPP2Cs基因的启动子中发现许多与光、低温和激素响应有关的顺式作用元件。转录组数据分析表明,CaPP2C31基因在叶片中的表达量显著高于其他基因,CaPP2C16则特异性地表达于授粉后50 d的胎座中。低温处理24 h时,CaPP2C97和CaPP2C3在叶片中呈现显著的下调表达;低温处理1 h时,CaPP2C36、CaPP2C5、CaPP2C53、CaPP2C43、CaPP2C99等基因在根中明显上调,CaPP2C19、CaPP2C23、CaPP2C44、CaPP2C95则显著下调,表明CaPP2Cs可能在辣椒响应低温胁迫中发挥作用。     

小麦矮秆基因Rht-8对株高和其它农艺性状的遗传效应

分析矮秆基因Rht-8的遗传力及其对小麦株高及相关农艺性状的影响。利用三个小麦品种晋麦47、西峰20、丰产3号分别与Rht-8的供体亲本济宁13杂交,以其F₂分离群体分析Rht-8的遗传效应。结果表明,丰产3号和济宁13后代的遗传力最高（74.32％）,西峰20、晋麦47与济宁13后代的遗传力分别为69.49%、67.60%。Rht-8在西峰20和济宁13的F₂中具有较强的效应,株高和穗下节分别降低了30.26％和19.20％。在丰产3号和晋麦47与济宁13的F₂中,株高和穗下节分别降低了27.14%和26.15%、14.86 %和14.59%。Rht-8减少了有效分蘖个数,对其他性状则无明显的不利影响。相关性分析表明株高与分蘖数显著正相关（r为0.415,0.355,0.489）,与穗下节显著正相关（r为0.408,0.450,0.500）;株高与穗长、每穗小穗数、穗粒数没有显著相关性。     

两个转W23基因小麦株系的抗旱性鉴定

以两个T₅代转W23基因小麦株系G19-X59、G19-X61为材料,在水培条件下采用PEG-6000人工模拟干旱胁迫措施对转基因小麦株系的根系发育特点、抗旱相关的光合生理等指标进行了测定。结果表明,干旱胁迫条件下各参试小麦的光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)均下降,转基因株系降幅较小,且其Pn和Tr值极显著高于受体品种;在正常供水和干旱胁迫两种水分处理下,转基因株系均比受体品种具有较发达的根系,其根总长、根总表面积、根总体积等参数极显著高于受体品种。这一结果说明,转W23基因小麦株系G19-X59、G19-X61在苗期依靠发达的根系维持较强的光合作用,提高其应对干旱胁迫的能力。     

两种产卵引诱物质刺激下橘小实蝇雌成虫的转录组分析

为阐明橘小实蝇Bactrocera dorsalis感受2种气味物质γ-辛内酯和β-石竹烯的分子机制,于室内测定记录其已交配雌成虫的触角电位（electroantennogram,EAG）反应和行为,利用RNA-Seq测序技术测定其已交配雌成虫在2种气味物质刺激下的头部组织转录组并进行比较分析,应用实时荧光定量PCR对部分化学感受基因进行验证。结果表明,橘小实蝇已交配雌成虫对γ-辛内酯和β-石竹烯2种气味物质均有浓度依赖性反应,随着浓度增大,EAG反应值有增大趋势,且2种气味物质均对橘小实蝇已交配雌成虫具有明显的引诱作用。γ-辛内酯刺激后橘小实蝇已交配雌成虫的头部转录组中共有851个差异表达基因,包括20个化学感受基因,其中有261个基因上调表达,590个基因下调表达;而β-石竹烯刺激后共有523个差异表达基因,包括15个化学感受基因,其中162个基因上调表达,361个基因下调表达。实时荧光定量PCR检测结果证实,分别有4个和6个化学感受基因可能与橘小实蝇雌成虫对γ-辛内酯和β-石竹烯的感受相关。表明橘小实蝇雌成虫感受γ-辛内酯和β-石竹烯的分子机制可能是由多种化学感受基因共同参与完成。     

马铃薯气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN的克隆和功能分析

为了研究马铃薯EPFL9/StSTOMAGEN基因在气孔发育过程中的功能，从马铃薯品种大西洋中克隆得到气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN，将其通过农杆菌介导的遗传转化方法，在拟南芥中异位表达，对该基因的表达特性及功能进行分析。结果显示：StSTOMAGEN主要定位于细胞间隙和细胞核，并且它在顶端未展开叶中表达最多，表达量在1 d中呈现周期性变化，长日照条件下（16 h/8 h，光/暗），在授时因子为20 h时表达量最高；聚乙二醇（PEG）模拟干旱胁迫处理4 h后其表达量达到最高，而脱落酸（ABA）和NaCl胁迫处理后，其表达水平呈现出持续降低的趋势。功能鉴定表明，过表达StSTOMAGEN基因的拟南芥（ST）相对于野生型（WT）气孔密度增大63%~83%，光合速率增大36%~42%。此外，ST植株离体叶片的水分散失速率增大24%~55%，离体叶片H₂O₂含量也显著升高，约为野生型的50%~100%。干旱胁迫下，ST株系的光合速率、F_v/F_m和瞬时水分利用效率都显著低于野生型，其中光合速率降低55%~66%，F_v/F_m降低22%~50%，瞬时水分利用效率降低11%~12%。综上结果可知，表皮模式因子StSTOMAGEN通过正调控气孔密度而降低植物的抗旱性，该结果为后期通过基因编辑技术降低StSTOMAGEN基因的表达，培育抗旱节水型马铃薯新品种奠定理论基础。     

苹果树腐烂病菌染色质重塑因子Vmles4的功能研究

染色质重塑因子INO80是一类由多亚基构成的遗传学调控因子，调控多种DNA代谢，在基因的表达中发挥着重要的调控功能。但其在苹果树腐烂病菌（Valsa mali）中是否存在及其生物学功能并不清楚，为此，本研究从病菌基因组中分析鉴定到INO80的一个亚基基因Vmles4，利用qRT-PCR技术分析了Vmles4在病菌侵染过程中的表达模式，利用Double-joint PCR技术和PEG介导的原生质体转化方法进行了基因敲除，然后对3个突变体的营养生长及致病力进行测定和分析，并对病菌的非核糖体肽合成酶基因VmNRPS12及VmNRPS14在突变体中的表达进行定量分析。结果表明：Vmles4在侵染初期的表达显著上调，接种后6 h上调表达6.2倍。敲除突变体的生长速率平均降低28%且菌丝生长稀疏，在富士苹果品种（Malus domestic cv. Fuji）叶片和枝条上的致病力分别降低到22.5%和27.5%，VmNRPS12及VmNRPS14基因在Vmles4突变体侵染苹果枝条24 h后的表达量分别下调86.5%和50%；综上所述，Vmles4正调控腐烂病菌的营养生长、致病力以及次级代谢合成酶基因VmNRPS12和VmNRPS14的表达。     

基于简单气象因子的干旱指数计算及其适用性分析

为建立可对短期干旱进行合理监测表征的气象干旱指数，从气象干旱发生的机制——水分供需矛盾（主要为降水量与蒸散量两大因素）出发，以旬尺度的蒸散缺水量占需水量的比值定义一个气象干旱指数——缺水度指数(WSI)，潜在蒸散量(PET)采用气温(T，℃)及相对湿度(RH，%)两大极易获取的气象因子计算，同时利用陕西省30个气象站点2000—2020年的逐日气象观测资料分析WSI的适用性特征。结果表明：在不考虑风和大气压的影响条件下，相对于Penman-Monteith方程，基于T和RH估算PET误差较小，均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)均值分别为1.17 mm和0.82 mm，但62.1%的数据计算结果偏小，部分站点80%以上数据偏小。对陕西省不同区域近年来旱情发展变化的研究表明，WSI能够识别出陕西省旱情易发区域及时段，同时对于短期干旱事件具有较强的识别能力，较MCI指数能够更快地捕捉旱情发生，同时更加灵活简便，可以应用于气象干旱的监测预报和评估。