大豆共生固氮在农业减肥增效中的贡献及应用潜力

近年来,过度施用氮肥对农业生态环境造成了严重破坏。因此,有必要挖掘和寻求其它氮素来源。生物固氮是固氮微生物将空气中的分子态氮还原成氨的过程。其中,豆科植物-根瘤菌共生固氮占生物固氮量的60%以上,对农业生产具有重要的作用。大豆是我国主要的蛋白质和油料作物,也是农业生产中优良的轮作换茬和间套种作物。因此,充分发挥大豆的生物固氮作用,对减肥增效及发展环境友好型可持续生态农业意义重大。文章概述了生物固氮的生态效益、大豆生物固氮对农业生产的贡献潜力、以磷增氮机制及存在的问题等,以期为农业减肥增效及国内大豆产业提供一些可参考的途径和依据。     

有机管理模式对茶园土壤真菌群落结构及功能的影响

以两种不同管理方式（常规和有机种植）和3个坡位（上、中、下坡位）表层土壤（0~20 cm）为研究对象,通过野外调查、高通量测序、功能预测结合分子生态网络分析,研究管理方式和坡位对土壤真菌群落结构、功能特征和共发生网络的影响。研究结果表明,管理方式和坡位对土壤真菌α多样性指数影响不显著,且不存在交互作用。在门水平,管理方式及不同坡位样地的优势真菌均为子囊菌门、担子菌门和被孢霉门,管理方式没有改变土壤优势真菌的种类,但影响其相对丰度。主坐标分析（PCoA）显示,管理模式导致茶园土壤真菌群落组成发生明显改变,常规管理方式下不同坡位之间的土壤真菌群落结构有显著差异（P<0.05）,而有机种植下不同坡位之间无显著差异（P>0.05）。组间群落差异分析（LEfSe）表明,37个差异物种对管理方式非常敏感,不同管理方式富集了不同的真菌类群。共现性网络分析发现,有机茶园土壤真菌网络节点数、平均聚类系数、边数、网络中心性和网络密度均明显高于常规茶园,说明其生态网络结构更为复杂。不同处理茶园土壤真菌以腐生营养型为主（66.67%~70.18%）,有机茶园土壤中内生-垃圾腐生-土壤腐生-未定义腐生真菌、木材腐生真菌和动物病原-内生-植物病原-未定义腐生真菌的丰度显著高于常规茶园,而未定义腐生真菌、植物病原真菌和动物病原-植物病原-未定义腐生真菌的丰度则显著降低。相关性分析和冗余分析结果表明,土壤全磷、有效磷、全钾、有机质、阳离子交换量和pH值是影响茶园土壤真菌群落结构的主要因子。综上所述,有机管理方式对茶园土壤真菌群落结构产生显著影响,提高了土壤有益真菌的数量（被孢霉属）,增强了土壤真菌网络稳定性和抗干扰能力,降低了病原真菌的丰度（如拟盘多毛孢属和假拟盘多毛孢属等）,具有良好的生态环境效应。     

中国黄麻炭疽病病原菌的分离鉴定及系统发育分析

炭疽病是严重影响黄麻纤维产量和品质的主要真菌性病害,明确炭疽病病原菌种类并测定其致病力有助于黄麻抗病育种和优异抗病基因资源挖掘。本研究从福建省福州市、福建省漳州市、河南省信阳市、安徽省六安市、浙江省杭州市、广西省南宁市和湖南省长沙市等7个黄麻生产区采集黄麻炭疽病病原菌样本,分离纯化出92个菌株;rDNA-ITS区域的序列分析表明,其中11个为典型炭疽病病原菌。LSU区域的系统进化树和形态学特征鉴定显示,ZZ4、GX19等10个菌株为胶胞炭疽菌(Colletotrichumgloeosporioides),菌株CS3为黑线炭疽菌(Colletotrichum dematium)。人工接种的致病力测定表明,不同炭疽菌菌株致病力存在显著差异,其中胶胞炭疽菌菌株GX19致病力最强,表现为优势菌株。这些结果为黄麻炭疽病抗性基因位点挖掘和有效防治奠定了基础。     

棉花SSR标记在红麻中的通用性

红麻与棉花属于锦葵科不同属的天然纤维作物,利用棉花SSR引物的通用性可以丰富红麻SSR标记。本研究从陆地棉每条染色体上随机均匀挑选10对SSR引物,共260对,对24份不同来源的红麻种质进行多态性分析。结果显示,139对(53.5%)引物扩增出了清晰的条带,128对(49.2%)引物表现出多态性,共扩增出292条带,平均每对引物扩增出2.1条带,平均多态信息量为0.5419。表明这些引物在红麻中的通用性和多态性好。位于陆地棉染色体A1、A5和D8上的SSR引物在红麻中扩增多态性较高。聚类分析表明,24份红麻种质可分为2个类群,进一步划分为4个亚群,与地理来源和系谱关系较一致。这些结果既证实了棉花SSR引物应用于红麻是可行的,又有助于红麻与棉花比较基因组学和遗传育种研究。     

珍珠粟WOX家族全基因组鉴定及表达

WOX转录因子作为植物特异性转录因子,在植物生长发育及非生物胁迫响应过程中发挥了重要作用,探究珍珠粟WOX家族基因的详细特征及功能有助于进一步解析其在珍珠粟生长发育各个环节中的调控过程.本研究在珍珠粟基因组中共鉴定得到15个WOX家族基因成员.利用生物信息学方法对蛋白理化性质、亚细胞定位分析表明,珍珠粟WOX家族蛋白成员大部分为不稳定酸性亲水蛋白,大多定位在细胞核中.对基因上游启动子区域分析表明,在WOX家族基因启动子区域存在大量与光响应、植物激素响应、抗逆性、生长发育相关的顺式作用元件.保守基序分析发现了2个构成WOX家族基因成员特有结构域的基序.为探究珍珠粟与其他物种的进化关系,构建珍珠粟、拟南芥、水稻、紫象草物种间系统发育进化树并将其分为古代支、中间支、现代支,同一分支下基因成员基序的个数、次序具有相似性.实时荧光定量PCR检测表明,珍珠粟WOX家族基因成员的表达模式具有明显的组织特异性.本研究为深入探讨珍珠粟WOX家族基因的功能提供了有价值的信息.     

大豆GmPIN2家族基因调控根系发育功能初探

生长素作为重要的植物激素之一。生长素的转运参与了植物各组织器官发育调控。在拟南芥中,生长素转运调控主要由PIN家族蛋白所介导,其中拟南芥AtPIN2主要通过介导生长素向基运输调控根的向重力性。大豆中PIN2家族蛋白及其功能研究尚未有报道。本研究通过构建系统进化树和蛋白质结构域分析发现,大豆GmPIN2a和GmPIN2b为AtPIN2的同源基因。组织表达分析研究发现, GmPIN2a和GmPIN2b在根、根瘤原基和根瘤等组织中高表达。GmPIN2a和GmPIN2b在根部主要表达在根尖表皮和外部皮层细胞,在根瘤中GmPIN2a、GmPIN2b均定位于根瘤基部维管束区,此外,GmPIN2a定位在根瘤顶部表皮及外皮层。利用基因编辑技术CRISPR/Cas9(Clustered RegularlyInterspersedShortPalindromicRepeats/CRISPRassociated9)同时敲除GmPIN2a和GmPIN2b后发现,Gmpin2ab突变体根具有明显的重力缺失表型。与野生型相比, Gmpin2ab和35S::GmPIN2b的根面积和侧根长度显著降低,Gmpin2ab...     

大豆RSC4抗病候选基因Glyma.14G204700的克隆及其生物信息学分析

为明确大豆抗大豆花叶病毒（soybean mosaic virus，SMV）SC4株系的基因位点R_SC4（resistance to SMV strain SC4，R_SC4）的候选基因Glyma.14G204700在大豆不同抗性品种中的序列结构特征和保守结构域，以齐黄1号、科丰1号、大白麻和南农1138-2共4个大豆品种为材料，通过基因克隆获得大豆Glyma.14G204700基因的cDNA全长序列，并采用生物信息学方法分析其序列特征和编码蛋白的理化特性及结构特征。结果表明，大豆Glyma.14G204700基因在4个大豆品种中的cDNA全长为4 719~4 776 bp，编码1 295~1 307个氨基酸，预测蛋白的分子量为148.38~149.33 kD，等电点为5.53~5.61，均为具较强亲水性的非分泌蛋白。Glyma.14G204700蛋白含有植物抗病基因家族蛋白的保守功能域——核苷酸结合域和富含亮氨酸重复结构域。该蛋白的二级结构主要由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链和β-折叠组成，所占比例分别为59.45%~61.08%、28.65%~30.15%、8.11%~8.88%和1.61%~2.16%。启动子序列分析发现该基因含有脱落酸、低温及干旱等多种逆境胁迫响应元件。表明大豆R_SC4抗病候选基因Glyma.14G204700在大豆不同抗性品种中具有不同的等位变异，优异等位变异的鉴定和开发可为抗SMV大豆育种提供基础材料。     

不同等级武夷水仙茶品质和矿质元素差异分析

为探明不同等级武夷水仙茶之间的差异，测定了茶多酚、茶氨酸、可溶性糖、游离氨基酸、水浸出物、咖啡碱、总黄酮、总儿茶素、5种儿茶素组分和14种矿质元素含量，分析了审评得分（等级）与茶叶内含物质含量和矿质元素含量之间的相关性。结果表明：等级高的武夷水仙总黄酮和水浸出物含量相对较高，儿茶素组分中表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）、表儿茶素没食子酸酯（epicatechin gallate，ECG）含量在SA级与其他等级武夷水仙之间差异显著。14种矿物元素中，除Ca、Mg、Mn、Al和B外，不同等级武夷水仙大多数矿质元素含量之间没有差异。热图分析结果进一步表明，武夷水仙SB、SC、SD 3个等级主要在茶氨酸、ECG和表没食子儿茶素（epigallocatechin，EGC）上积累，总黄酮在SA级茶中积累明显；SA级武夷水仙主要在Ca、Mn、K、P和N上有积累。主坐标分析表明品质指标对武夷水仙茶等级间差异的解释率为2798%；14种矿质元素对武夷水仙等级间的差异性解释率达到了30.89%，较好地区分了不同等级的武夷水仙。     

草莓FvYABBY5.1表达特性和功能分析

在森林草莓中鉴定到5个YABBY家族基因，与其他蔷薇科植物进行系统发育树分析发现，YABBY家族成员被划分成5个亚族（INO、YAB2、YAB3、CRC、YAB5）；各亚家族的外显子和内含子数量有所差异，但同一亚家族的数量相当；各蛋白基序之间离散程度差异较小，表明草莓YABBY家族成员生物学功能可能较为保守。组织特异性表达分析显示，FvYAB5.1在草莓匍匐茎的休眠芽与非休眠芽中表达水平差异显著。过量表达FvYAB5.1的转基因拟南芥叶片形态卷曲呈梭形，植株矮化，开花期推迟；茎尖分生组织（SAM）发育主效基因SHOOT MERISTEMLESS(STM)和KNAT2的表达水平受到显著抑制，生长素和细胞分裂素相关基因AtARF5、AtARR4、AtIPT7的转录表达水平明显升高，AtARR7和AtARR15的转录表达水平则受到了显著抑制。综合以上结果，推测FvYAB5.1可能通过调控细胞分裂素和生长素的拮抗关系，参与草莓匍匐茎节间SAM的发育过程，最终引起匍匐茎中休眠芽与非休眠芽的交替生长。