Overproduction of reactive oxygen species involved in the pathogenicity of Fusarium in potato tubers

Differences in virulence between Fusarium sulphureum and Fusarium sambucinum were compared. Changes in reactive oxygen species production and metabolism in inoculated slices of potato tubers were also compared. The result showed that Fusarium infection induced significant production of ROS, lipid peroxidation and loss of cell membrane integrity, but low activity of superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX). Compared to F. sambucinum, F. sulphureum led larger lesion diameters on potato tubers and slices. It resulted in more superoxide anion ($O_2^{-}$) and earlier peak of hydrogen peroxide (H₂O₂), but lower activity of catalase (CAT) and APX, and accompanied with higher malondialdehyde (MDA) content and lower cell membrane integrity. These findings suggested that overproduction of ROS involved in the pathogenicity of Fusarium in potato tubers.     

两个海拔分布下红砂叶片对渗透胁迫的生理响应

探讨了2个海拔分布红砂叶片对渗透胁迫的生理响应的差别及其机制,结果表明,在渗透胁迫逐渐加强的条件下,山下的红砂叶片持水力较强,渗透调节物质含量较高,活性氧水平和脂质过氧化产物丙二醛含量较低,可见山下红砂叶片耐渗透胁迫的能力强于山上的红砂;渗透胁迫下红砂各项生理指标变化的相关性分析显示,叶片相对含水量、水势及自由水/束缚水均与MDA含量、O₂^-·产生速率显著负相关, SOD活性与O₂^-·产生速率呈显著正相关。可见,对于九州台山上和山下生长的2组材料,在PEG胁迫加深的条件下,山下的红砂叶片具有较强的渗透调节能力和抗氧化能力,脂质过氧化的水平也较低,产生这些生理响应差别的主要因素可能为2组材料水分状况的不同,即山下红砂叶片束缚水含量较高,在深度胁迫下的保水性较好,且在通常情况下山下红砂叶片较低的相对含水量和水势也可能是其抗渗透胁迫能力较强的重要原因。     

不同耕作方式下春小麦生育期土壤酶时空变化研究

通过设置在陇中黄土高原的保护性耕作长期定位试验,研究了不同耕作方式下土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性在春小麦不同生育时期和不同土层深度的动态变化。4种耕作方式包括:传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)、免耕秸秆覆盖(NTS)。结果表明,NTS可以显著提高耕层0~30 cm土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,春小麦整个生育期分别比T 增加了4.02%,8.74%,20.51%和31.45%;而NT和TS对土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性的效应有一定的阶段性。在空间分布上,NT和NTS 处理条件下4种土壤酶活性随着土层加深均呈下降趋势;T处理条件下4种土壤酶活性和TS处理条件下土壤脲酶和碱性磷酸酶活性随土层加深呈先增后减趋势,而TS处理条件下土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性随土层加深呈递减趋势。进一步研究发现,不同因子对土壤酶活性的影响效应各异,其中生育时期对脲酶影响最大,耕作方式和覆盖材料对蔗糖酶影响最大,交互作用对过氧化氢酶影响最大。     

不同耕作措施旱地小麦生产应对气候变化的效应分析

为探索气候变化对小麦产量影响的机制和规律,在田间试验的基础上通过调试APSIM模型参数,并对模型进行检验,然后用APSIM模型模拟温度和CO₂浓度两因素七水平小麦产量,分析了3种耕作措施下小麦产量对温度和CO₂浓度的响应及敏感性强度。结果表明,不同耕作措施条件下,小麦产量随CO₂浓度升高呈二次抛物线上升型变化,但会出现报酬递减,且免耕覆盖的增产效应大于传统耕作和免耕2种耕作措施;小麦产量随温度升高呈二次抛物线型变化,其中传统耕作和免耕呈二次抛物线递减型变化,并呈叠加递减效应,而免耕覆盖呈二次抛物线拐点型变化,拐点值为0.94℃时,小麦产量可达到2 818.3 kg/hm²。温度和CO₂浓度互作对小麦产量的敏感性分不敏感、正敏感和负敏感区域,且免耕覆盖的敏感性变化较小。在3种耕作措施中,免耕覆盖CO₂浓度升高小麦的增产效应可以补偿高温所导致的减产,并且温度和CO₂浓度具有更好的协同促进作用。免耕覆盖小麦生产具有较好应对温度和CO₂浓度变化的能力,可以缓减气候变化带来的负效应。     

NaCl胁迫对玉米耐盐系与盐敏感系萌发和幼苗生长的影响

不同NaCl浓度梯度,对玉米耐盐系8723、81162和盐敏感系P138的种子萌发和幼苗生长2个阶段进行胁迫处理。结果表明,在种子萌发阶段,随NaCl浓度的增加,与盐敏感系相比,玉米耐盐系的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚芽长度较高,盐害指数较低,且变化幅度小。对幼苗生长阶段指标的测定表明,随着NaCl浓度的增加,耐盐系和盐敏感系株高、根长、鲜质量逐渐降低,但是耐盐系各个指标的测量值较盐敏感系高,且变化幅度小。对玉米耐盐系和盐敏感系在不同浓度盐胁迫下生理变化的研究结果表明,与盐敏感系相比, 玉米耐盐系相对含水量高、组织外渗液的相对电导率低, 且变化幅度小。综合所有指标的测定结果,耐盐系8723比81162有较强的耐盐性。     

大麦遗传多样性及连锁不平衡分析

为了合理评价引进种质资源,为大麦基因发掘及育种组合配置提供依据,选用分布于全基因组的64个SSR标记,对221份大麦材料进行了基因型分析。共检测到192个等位变异,变幅为2~7个;基因频率变异范围为0.0090~0.9729,平均0.3333;全部位点的基因多样性变化范围在0.0528~0.7807,平均0.4813;多态性信息含量(PIC)变异范围在0.0514~0.7464,平均0.4113。供试材料间遗传相似系数变幅为0.4844~0.9792,平均0.7023。221份材料被划分成两大群7个亚群,国内地方品种与1份北京品种为一大群,国内育种品种与所有国外引进品种为另一群。遗传结构分析与聚类结果基本一致,两大类群间的遗传距离为0.3358,且第二大群多样性比第一大群丰富。2016个SSR位点成对组合中,不论共线性组合还是非共线性组合,都存在一定程度的连锁不平衡(LD)。D′统计概率(P<0.01)支持的LD成对位点830个,占全部位点组合的41.2%,D′平均值为0.4,整体LD水平较高。栽培品种的LD水平高于地方品种,且现代遗传改良的目标性状集中于2H、4H、6H和7H染色体。     

马铃薯干腐病菌侵染过程中切片组织细胞壁降解酶的变化

【目的】探讨干腐病菌(Fusarium sulphureum Schlechlendahl)侵染过程中马铃薯切片组织主要细胞壁降解酶(cell wall degrading enzymes, CWDEs)活性的动态变化。【方法】陇薯3号马铃薯块茎组织切片接种F. sulphureum后,不同培养天数取样测定并比较分析主要CWDEs活性变化。【结果】F. sulphureum侵染的组织均能产生多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲基半乳糖醛酸酶(PMG)、纤维素酶(Cx)、β-葡萄糖苷酶、多聚半乳糖醛酸反式消除酶(PGTE)、果胶甲基反式消除酶(PMTE)、果胶甲基酯酶(PME)、果胶裂解酶(PML),但PG、PMG、Cx、β-葡萄糖苷酶活性显著高于其它酶。在侵染前期(1-3 d) PMG和Cx出现高峰,PG在后期(4-6 d)活性增高,而β-葡萄糖苷酶在整个侵染过程中活性一直呈上升趋势。【结论】CWDEs是F. sulphureum侵染和扩展过程中主要的致病因子,且各种CWDEs在致病中发挥作用的时期不同。     

马铃薯块茎花色素苷合成相关R2R3 MYB蛋白基因的克隆和功能 分析

植物花色素苷的合成代谢受转录因子的调控, 其中R2R3 MYB为最主要的转录调控因子。本研究以彩色四倍体马铃薯为试材, 克隆了R2R3 MYB基因家族里调控马铃薯块茎花色素苷合成R2R3 MYB-StAN1的3个同源基因, 并利用生物信息学分析、稳定烟草遗传转化、qPCR等方法对这3个同源基因的结构和功能进行分析和鉴定, 结果表明, 这3个同源基因均含有R2和R3保守结构域, 其主要差别在于C端由10个氨基酸序列组成的重复结构(R)数目不同, 根据R数目将其分别命名为StAN1-R0、StAN1-R1和StAN1-R3, 其蛋白分子量分别为28 047.91、29 458.35和31 527.60 Da, 等电点(pI)分别为6.14、6.90和8.39, 均为亲水蛋白。通过转化烟草发现, 转入StAN1-R0、StAN1-R1和StAN1-R3后, 烟草叶片叶色变化明显, 其中转StAN1-R1烟草叶色呈深红色, 其叶片花色素苷含量最高。进一步利用qPCR分析表明, 外源StAN1使烟草叶片花色素苷合成代谢途径的关键基因(NtCHS、NtCHI、NtF3H、NtF3’H、NtDFR、NtANS、NtUFGT)上调表达, 同时烟草内源NtbHLH基因的表达显著上升; StAN1-R1可以高效地调控烟草内源NtbHLH基因和结构基因NtDFR和NtANS的表达。结果表明, StAN1的3个同源蛋白均可以调控花色素苷的合成, 而只含一个重复序列R的StAN1调控花色素苷合成的能力最强。     

转AtNHX1基因马铃薯田间盐胁迫下的生理反应及耐盐性的综合评价

以转AtNHX1基因的8个马铃薯株系(1、2、4、6、8、15、18、19)和未转基因的"甘农薯2号"(CK)为材料,在正常地以及全盐含量分别为0.56%、0.29%的高盐和中盐地上种植,分析其生长和生理指标的变化,通过隶属函数法、相关分析和聚类分析等方法综合评价耐盐性。结果表明:随着盐浓度的增加,转基因株系的株高、叶面积扩展率、单株产量、叶绿素的含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性以及脯氨酸含量的上升幅度均高于对照植株(为对照的1.17~3.96倍)。而丙二醛(MDA)、相对电导率显著低于对照植株,为对照的63.07%~78.4%和82.7%~86.35%。根据生长和生理指标综合评价各株系的耐盐性,筛选出1个强耐盐株系和3个较强耐盐株系,各株系耐盐性由强至弱为:19158418216CK,AtNHX1的导入显著提高了大田马铃薯植株的耐盐性,利用耐盐性综合评价方法有助于耐盐株系的筛选。     

小麦-小黑麦抗条锈病杂交后代种质农艺性状及细胞分子遗传学分析

黑麦具有优良的遗传多样性,是改良小麦品质、产量和抗性的重要亲本之一,是丰富小麦种质资源的一条重要途径。在远缘杂交的基础上对16份普通小麦与小黑麦的杂交品系进行条锈病抗性鉴定、农艺性状分析、细胞分子遗传学鉴定及相关品质分析,并对可能导入小麦中的外源染色体(片段)进行了多方面定位。鉴定出9个小麦×小黑麦1BL/1RS易位系、1个代换系和2个1BL/1RS易位系/代换系;抗病鉴定结果表明9个杂交品系在苗期和成株期对条锈病均表现为高抗,可为小麦抗条锈病育种提供抗源;高分子量麦谷蛋白亚基组成分析显示16个品系中,HMW-GS组成类型以最常见的Null、7+8、2+12出现的频率最高,其中P174在16份材料中的综合得分最高,符合小麦种一级麦的标准;田间农艺性状和品质测定结果表明12个小麦品系的容重达到一级麦标准,赖氨酸含量的变化范围为2.8~4.4 g/kg。通过该结果以期鉴定出一批田间抗性优良和有价值的中间材料,为抗条锈病育种工作提供新的种质资源。