糜子/绿豆间作模式下施氮量对绿豆叶片光合特性及产量的影响

探讨施氮量对间作条件下绿豆叶片光合特性、氮素特征及产量的影响,以期为西北旱区糜子//绿豆间作模式的合理施氮提供理论依据。试验于2018-2019年在陕西榆林采用裂区设计,主处理设糜子间作绿豆(PM)、绿豆单作(SM)2种种植模式,副处理设0(N0)、45(N1)、90(N2)和135 kg hm^-2(N3)4个氮肥水平。结果表明,施氮处理下间作绿豆叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(T_r)比不施氮平均增加10.5%~24.5%、15.2%~29.5%,提高了叶片光合特性;PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、PSII实际光化学效率(ΦPSII)平均增加2.9%~7.8%、11.7%~28.4%,PSII非光化学淬灭系数(non-photochemical quenching coefficient,NPQ)降低10.3%~17.4%,叶片叶绿素荧光参数得到改善,对弱光的截获和利用能力提高,叶片PSII反应中心活性增强。单株叶面积、单位干质量叶片氮含量(N_mass)和单位面积氮含量(N_area)均随施氮量增加表现为先升高后降低的趋势;Chl a、Chl b含量增加,光合氮利用效率(photosynthetic N-use efficiency,PNUE)则比不施氮有所降低;不同施氮量均显著增加间作绿豆干物质积累量和荚数,百粒重2年平均分别比不施氮增加1.1%~6.9%,产量增加9.3%~19.7%。2年试验间作各处理土地当量比(land equivalent ratio,LER)为1.63~2.07,表现为间作产量优势。由此可知,施氮可改善间作绿豆叶片光合物质生产能力,延缓衰老,有效调节了光合系统对遮阴的适应性反应,且间作叶片光合性能对氮肥的响应要大于单作。糜子/绿豆间作模式LER大于1,可作为西北旱作农业区推广种植模式,在90 kg hm^?2施氮量下间作绿豆叶片光合特性表现最好,产量最高,LER最大,是其适宜施氮水平。     

西藏小麦条锈菌群体结构与遗传多样性

为查明西藏小麦条锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici群体结构和遗传多样性,采用中国鉴别寄主和近等基因系鉴别寄主,以及竞争性等位基因特异性PCR-单核苷酸多态性（kompetitive al-lele specific PCR-single nucleotide polymorphism,KASP-SNP）分子标记对2017年采自西藏的150个小麦条锈菌菌系分别进行表型分析和基因型分析。表型分析结果显示,中国鉴别寄主将150个菌系区分为 12 个已知小种、6 个已知致病类型和 13 个未知致病类型,所有菌系均不能侵染中四和Triticum spelta album鉴别寄主。近等基因系鉴别寄主将150个菌系区分为88个毒性类型,这些毒性类型均不侵染携带抗性基因Yr5、Yr10或Yr15的品种。基因型分析结果显示,26对引物将150个菌系划分为73个基因型,表明西藏小麦条锈菌群体基因型丰富。基因流分析结果表明,波密县与洛扎县小麦条锈菌亚群体之间的基因流N_m最高,达5.86,米林县西部与波密县、洛扎县、巴宜县、米林县东部条锈菌亚群体之间的N_m较低,分别为0.25、0.34、0.42和0.67,表明西藏不同地区条锈菌群体之间基因交流强度差异较大。说明西藏作为我国小麦条锈病的独立流行区,条锈菌群体毒性结构复杂,遗传多样性高。     

苹果黑腐皮壳菌CAP超家族蛋白基因鉴定及毒性功能分析

【目的】CAP（Cysteine-rich secretory protein,Antigen 5 and Pathogenesis related protein 1）超家族蛋白广泛存在于真菌、细菌、动植物等物种,并且参与病原菌的致病过程。本研究旨在鉴定苹果树腐烂病致病菌——苹果黑腐皮壳菌（Valsa mali）的CAP超家族基因并明确CAP超家族基因在病菌致病方面的作用。【方法】通过BLASTP在苹果黑腐皮壳菌全基因组中检索具有CAP保守结构域的基因;利用特异性引物对鉴定到的CAP基因进行PCR扩增和凝胶电泳检测;使用生物信息学软件和在线数据库进行蛋白序列特征和系统发育分析;利用RT-qPCR分析基因在病菌侵染过程中的表达模式;使用特异性引物扩增CAP基因上、下游片段并从PDL2质粒上扩增筛选标记基因;利用Double-joint PCR构建基因敲除盒并通过PEG介导的原生质转化技术进行基因敲除和基因回补;以遗传霉素（G418）抗性为筛选标记并利用4对引物PCR检测获得基因敲除突变体;以潮霉素（HPH）抗性为筛选标记获得基因回补菌株;通过对菌株进行培养皿内生长试验明确基因对病菌营养生长的影响;通过离体苹果枝条接种试验分析该病菌CAP超家族基因的毒性功能。【结果】在苹果黑腐皮壳菌中鉴定到3个具有CAP保守结构域的基因,分别命名为VmPR1a、VmPR1b和VmPR1c。序列特征分析发现,3个CAP蛋白均包含4个保守区：N端信号肽、N端延伸区（NTE）、CAP保守功能域和C端延伸区（CTE）。系统发育分析显示,3个CAP蛋白聚于不同的进化支,VmPR1a聚于clade2进化支并与粗糙链孢霉（Neurospora crassa）CAP蛋白进化关系较近;VmPR1b聚于clade3且与镰孢菌属（Fusarium spp.）CAP蛋白的进化关系更近;VmPR1c聚于clade1,并且也与粗糙链孢霉的CAP蛋白进化关系较近。RT-qPCR分析结果显示,VmPR1a、VmPR1b和VmPR1c在病菌侵染早期（6 h和12 h）均显著上调表达。利用PEG遗传转化技术获得VmPR1a、VmPR1b和VmPR1c敲除突变体（ΔVmPR1a-7/23、ΔVmPR1b-20/31和ΔVmPR1c-26/40）;营养生长观察发现,所有敲除突变体生长表型与野生型菌株03-8均无明显差异;致病力检测发现,ΔVmPR1b-20/31致病力较野生型无明显变化,而ΔVmPR1a-7/23和ΔVmPR1c-26/40致病力较野生型显著下降。将VmPR1a和VmPR1c分别回补至ΔVmPR1a和ΔVmPR1c,回补菌株（VmPR1a/C和VmPR1c/C）致病力恢复至野生型水平。【结论】苹果黑腐皮壳菌中存在3个CAP超家族基因（VmPR1a、VmPR1b和VmPR1c）,其中VmPR1a和VmPR1c是苹果黑腐皮壳菌重要的毒性因子。     

苹果树腐烂病菌小G蛋白VmRab7基因的功能分析

苹果树腐烂病菌（Valsa mali）引起的真菌病害严重制约着苹果经济产业的发展,深入研究其致病机制,对该病害的防控十分重要。初步鉴定了小G蛋白VmRab7的功能,为解析苹果树腐烂病菌的致病机理和病害防控提供理论依据。采用同源重组的方法对VmRAB7进行基因敲除,获得ΔVmrab7敲除突变体;通过菌落直径的测量,分析VmRab7对菌丝生长速率的影响;通过离体枝条和叶片接种,分析VmRab7对致病力的影响;通过透射电镜观察,分析ΔVmrab7突变体的自噬体及液泡形态。研究发现,VmRAB7基因的缺失使菌丝生长速率降低了约40%,致病力降低了约50%,突变体丧失了产孢能力;ΔVmrab7敲除突变体具有小且多的碎片化液泡,液泡中无球状的自噬体结构。因此,VmRab7调控着苹果树腐烂病菌的营养生长、产孢、致病力、液泡融合和细胞自噬过程。     

小麦TaMlo8基因的克隆及表达分析

【目的】克隆小麦Mlo基因家族新成员,分析其编码蛋白的结构、进化地位以及其在小麦根、茎、叶组织和生物胁迫下的表达模式。【方法】采用电子克隆、RT-PCR技术,从小麦品种"水源11"中分离出1个Mlo的cD-NA序列基因,对其进行克隆和序列分析;利用InterProScan、TMpred、SignalP等在线分析工具,预测TaMlo蛋白的保守结构域、跨膜结构、信号肽、细胞定位等特征;采用DNASTAR软件分别进行氨基酸序列同源性比对和进化树分析,并利用qRT-PCR技术对其表达谱进行分析。【结果】以玉米ZmMlo8基因为种子序列,克隆了小麦新基因TaMlo8(暂命名)cDNA序列,该序列长1 897bp,ORF为1 497bp,编码499个氨基酸;InterProScan和SignalP预测结果显示,其为Mlo家族成员,含信号肽和7个跨膜区;BLASTX结果显示,TaMlo8与玉米ZmMlo8蛋白的相似性达78%;系统进化树显示,TaMlo8与玉米ZmMlo8处于同一分支下,而与小麦其他Mlo家族成员处于不同的分支上,进一步说明TaMlo8为小麦Mlo家族的新成员;表达谱分析表明,TaMlo8是组成型低表达,在小麦根、茎、叶组织中的表达量基本一致,在小麦与条锈菌互作的非亲和体系中诱导表达,在小麦与白粉菌的感病反应中诱导表达。【结论】克隆到1个小麦Mlo基因新成员TaMlo8,其在小麦与条锈菌的抗性反应和小麦与白粉菌的感病反应中起一定作用,说明TaMlo8基因对条锈菌和白粉菌的抗病路径可能不同,为进一步研究其在小麦生物胁迫反应中的潜在功能奠定了基础。     

小麦品种中梁16的抗条锈性研究

小麦条锈病是小麦生产上最严重的世界性病害之一。小麦品种中梁16具有抗逆性强、高产、抗条锈性强等优良特性。为明确其抗条锈性遗传规律,利用条锈菌小种CYR30对中梁16与感病品种铭贤169及其杂交后代进行苗期抗条锈性遗传分析。结果表明,中梁16对CYR30小种具有良好的抗性,由1对显性基因控制,暂命名为Yr Zhong16。通过分子标记分析,获得了与Yr Zhong16连锁的4个SSR标记Xwmc696、Xgwm644、Xbarc95和Xgwm131。其中与Yr Zhong16最近的侧翼位点为Xgwm644和Xbarc95,其遗传距离分别是2.3和3.5 c M。根据SSR标记的定位结果,将Yr Zhong16定位在小麦染色体7BL上。这些与Yr Zhong16连锁的分子标记为利用中梁16抗条锈病基因进行抗病基因聚合和分子标记辅助育种奠定了基础。     

不同地理种群麦长管蚜3种次级共生菌检测与系统发育分析

【目的】次级共生菌Serratic symbiotica(PASS)、Hamiltonella defensa(PABS)、Regiella insecticola(PAUS)广泛存在于蚜虫体内。研究其在我国麦长管蚜(Sitobion avenae(Fabricius))体内的感染情况及遗传多样性,为进一步研究感染次级共生菌对麦长管蚜的生态学和生物学影响奠定基础。【方法】利用16SrDNA特异引物,对陕西杨凌、安徽滁州、陕西五丁关、河南郑州、山西太谷和新疆石河子6个地理种群麦长管蚜体内PASS、PABS和PAUS共生菌进行了Long-PCR检测、测序和系统发育分析。【结果】(1)所有6个地理种群均感染PASS和PAUS(感染率均为100%),而陕西杨凌、安徽滁州、新疆石河子3个地理种群感染PABS(感染率15%~70%),其余3个地理种群均未感染PABS。(2)16SrDNA序列的比对分析表明,感染PASS、PABS和PAUS的6个地理种群的株系均具有高度一致的序列。(3)基于16SrDNA序列构建的系统发育树表明,我国麦长管蚜体内感染的这3种次级共生菌中,PASS和PABS共生菌的亲缘关系较近。【结论】PASS和PAUS广泛存在于中国不同地理种群麦长管蚜体内,且具有较低的遗传多样性。     

西藏青稞和小麦品种的条锈病抗性鉴定

为明确西藏青稞、小麦品种的条锈病抗性水平,以合理利用抗病品种防控条锈病,采用常规接种法,利用当前西藏大麦条锈菌的流行菌系PSH1和PSH2、小麦条锈菌的流行小种CYR33和CYR32,分别对供试的15个青稞、26个小麦品种在温室进行苗期、成株期抗条锈病鉴定,并分析其抗性水平与抗性类型。结果发现,15个供试青稞品种中,仅喜马拉21号对大麦条锈菌菌系PSH1、PSH2兼具苗期和成株期抗性,15个均对小麦条锈菌小种CYR33、CYR32表现抗病。26个供试小麦品种中,19个对小麦条锈菌小种CYR33和CYR32兼具苗期抗性和成株期抗性,所有供试小麦对大麦条锈菌菌系PSH1、PSH2均表现抗病。     

Constructing the wolfberry (Lycium spp.) genetic linkage map using AFLP and SSR markers

Genetic linkage maps are important for quantitative trait locus (QTL) and marker-assisted selection breeding. The wolfberry (Lycium spp.) is an important food and traditional medicine in China. However, few construction genetic linkage maps have been reported because of the lack of genomic and genetic resources. In this study, a population of 89 F₁ seedings was derived from a cross between two heterozygous parents, L. chinense var. potaninii ‘BF-01’ (female) and L. barbarum var. auranticarpum ‘NH-01’ (male), in order to construct a genetic linkage map using simple sequence repeat (SSR) and amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers based on the double pseudo-test cross mapping strategy. The resulting genetic map consisted of 165 markers (74 AFLPs and 91 SSRs) distributed across 12 linkage groups and spanned a total length of 557.6 cM with an average distance of 3.38 cM between adjacent markers. The 12 linkage groups contained 3 to 21 markers and ranged in length from 8.6 to 58.3 cM. Twenty-nine segregated markers distributed in the map were mainly located on LG4 and LG9 linkage groups at P<0.05. This is the first linkage map of Lycium species using SSR and AFLP markers, which can serve as basis for improving genes and selective breeding of the genome assembly.