稻瘟病菌CAAX蛋白酶MoRce1的功能研究

 蛋白质的翻译后异戊烯化修饰(CAAX修饰)能够介导真核生物中许多重要蛋白质的亚细胞定位以及蛋白与蛋白间的相互作用。稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引致的稻瘟病是水稻最重要病害之一,造成全球水稻严重减产。为深入了解稻瘟病菌致病机理,更好地防控稻瘟病,我们研究了异戊烯修饰是否影响稻瘟病菌的生长发育和致病性。首先从稻瘟病菌基因组数据库中鉴定到一个稻瘟病菌的异戊烯蛋白酶MoRce1,同源比对发现MoRce1保守结构域在各物种之间变化较大,猜测在不同物种中该蛋白可能出现了功能分化。经同源重组方法敲除MoRCE1基因,发现MoRCE1缺失突变体在胁迫培养条件下细胞壁完整性明显缺陷,但是对营养生长、产孢、萌发以及致病性没有明显影响,说明MoRce1蛋白可能通过参与稻瘟病菌细胞壁合成相关蛋白的异戊烯化修饰进而影响该菌细胞壁的完整性,其具体机制还有待深入研究。     

氮磷钾配比对长优2号产量和经济性状的影响

采用“3414”方案设计试验,研究氮磷钾不同配比施肥对长优2号产量及经济性状的影响,结果表明,氮、磷、钾对长优2号都有一定的增产效应,其中以氮的增产效应最为显著,磷与钾次之。初步得出本次试验最佳施肥量为“N”16.23㎏/667㎡、“P2O5”8.46㎏/667㎡、“K2O”16.06㎏/667㎡,NPK比接近“1：0.5：1”水平。     

利用KASP标记定位小麦群体中的无芒位点Awn-4A.1

芒是小麦穗部重要的光合器官之一，是小麦长期进化和适应环境的产物，对小麦产量和逆境适应具有重要影响。为了探究芒的发育及芒长的遗传机制，本研究利用小麦无芒品种中国春（Chinese Spring，CS）和有芒品系MK147构建的F₂分离群体与F₅代重组自交系（RIL）群体为材料，对无芒位点进行了标记和定位。遗传分析表明，群体中的无芒性状受半显性单基因控制；采用Wheat660K SNP芯片结合集群分离分析法（bulked segregate analysis，BSA）在F₂群体构建的无芒、有芒混池中检测到一个多态性SNP标记的富集区，初步将QTL定位于4A染色体上。在该QTL区间开发了58个KASP标记，并将定位区间缩小至KASP标记SNP-1537与SNP-4195之间，遗传距离为0.81 cM，对应中国春参考基因组（IWGSC.Ref.V1.0）4A染色体上9.23 Mb （100.56～109.79 Mb）的区间，将该位点命名为 Awn-4A.1。     

Agrobacterium-mediated transformation of the CrDAT gene and selection of transgenic periwinkle lines with a high vincristine accumulation

Catharanthus roseus contains vincristine and vinblastine, which are outstanding drugs for cancer. In the biosynthetic pathways of terpenoid indole alkaloids (TIAs) in C. roseus, deacetylvindoline 4-O-acetyltransferase (DAT) is a key enzyme that catalyses the last reaction of vindoline biosynthesis to form vinblastine and vincristine. In this study, the CrDAT transgene was transferred into the periwinkle by Agrobacterium-mediated transformation and generated transgenic periwinkle lines with an increase in vincristine accumulation. The C. roseus DAT gene was introduced into C. roseus plants and it was confirmed that CrDAT was successfully transferred into the genome of periwinkle plants and efficiently translated to synthesise recombinant DAT protein. Four transgenic periwinkle lines in T1 generation, T1-1, T1-3, T1-6, and T1-7, expressed recombinant DAT protein with the total protein content in the range of 2.86 μg.mg^?1 to 5.12 μg.mg^?1. Moreover, the vincristine contents of four transgenic lines increased by 1.63?2.48-fold compared to non-transgenic plants, ranging from 6.91 µg.g^?1 (fresh weight) to 10.53 µg.g^?1 (fresh weight). The T1-1 line had the highest vincristine content. Hence, the overexpression of the recombinant DAT protein can improve the vincristine accumulation of transgenic C. roseus plants.

Abbreviation: CrDAT - Catharanthus roseus Deacetylvindoline-4-O-Acetyl Transferase; D4H - Deacetoxyvindoline 4-hydroxylase; ELISA - Enzyme-Linked Immunosorbent Assay Monoterpene indole alkaloid; T0, T1 - Generations of transgenic plants; TIAs - Terpenoid indole alkaloids; WT- The wild-type tobacco plants (non transgenic plant); 35S - Cauliflower mosaic virus 35S promoter     

稻曲病菌交配型基因MAT1-2-1和MAT1-2-8的特性分析

 有性生殖在真菌的生活史和进化过程中具有重要作用,而交配型基因是控制有性生殖的关键因子。前期研究发现稻曲病菌(Villosiclava virens)MAT1-2型菌株中包含MAT1-2-1和MAT1-2-8两个交配型基因,但是它们如何调控稻曲病菌有性生殖依然不清楚。本文研究了它们在不同侵染和生长发育时期的表达模式和编码的蛋白结构特性。研究表明MAT1-2-1在侵染不同阶段一直下调表达;而MAT1-2-8在侵染早期(5 dpi)上调表达,在侵染后期下调表达。与营养菌丝阶段比较,MAT1-2-1和MAT1-2-8在有性发育过程菌核形成、菌核萌发、子座原基形成和子座成熟4个阶段的表达量都是下降的,在菌核形成阶段表达量最低。生物信息学分析显示MAT1-2-1和MAT1-2-8具有磷酸化位点,为非分泌蛋白,无明显的跨膜结构域。蛋白同源比对分析表明MAT1-2-1与香柱菌(Epichloë typhina)的MAT1-2-1同源性最高,而MAT1-2-8与绿僵菌(Metarhizium)的MBR_08192蛋白同源性最高。进一步研究发现MAT1-2-1和MAT1-2-8能够互作,并分别主要定位在细胞核和细胞基质中。通过质谱技术鉴定到MAT1-2-1的一些候选互作蛋白,如假定Ran交换因子Prp20/Pim1(KDB12229.1)、假定rRNA处理蛋白Ebp2(KDB12923.1)及组蛋白H1(KDB12711.1)等。因此,以上结果为研究稻曲病菌交配型基因MAT1-2-1和MAT1-2-8调控有性生殖的生物学功能奠定了基础。     

天津春稻和麦茬稻品质特性比较

以天津市培育的优质小站稻品种津川1号和隆优619为供试材料,分析了春稻和麦茬稻品质特性的差异。结果表明,津川1号作麦茬稻的整精米率明显低于作春稻,而垩白粒率显著高于春稻;津川1号麦茬稻的蛋白质含量明显偏高,食味值显著低于春稻;隆优619作春稻和麦茬稻无论在外观、加工、食味还是营养品质方面均无显著差异,是较理想的麦茬连作品种。     

马铃薯枯萎病和干腐病药剂防治筛选试验报告

马铃薯产业是宁夏“1+4”特色优势产业,是西吉县所有农作物中种植面积最大、涉及农户最多、比较效益最高的农民脱贫致富的主导产业。近年来西吉县马铃薯产业由商品薯种植大县向种薯繁育大县的转变,推动了农业增效,农民增收的快速发展。但各类土传性病害的发生影响了马铃薯产业的发展,同时磋商了农民种植的积极性。为了测定筛选出对马铃薯枯萎病和干腐病防治效果好、成本较低药剂,为大田防治提供科学依据。     

过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

Exogenous application of allelopathic water extracts helps improving tolerance against terminal heat and drought stresses in bread wheat (Triticum aestivum L. Em. Thell.)

The allelopathic water extracts (AWEs) may help improve the tolerance of crop plants against abiotic stresses owing to the presence of the secondary metabolites (i.e., allelochemicals). We conducted four independent experiments to evaluate the influence of exogenous application of AWEs (applied through seed priming or foliage spray) in improving the terminal heat and drought tolerance in bread wheat. In all the experiments, two wheat cultivars, viz. Mairaj‐2008 (drought and heat tolerant) and Faisalabad‐2008 (drought and heat sensitive), were raised in pots. Both wheat cultivars were raised under ambient conditions in the wire house till leaf boot stage (booting) by maintaining the pots at 75% water‐holding capacity (WHC). Then, managed drought and heat stresses were imposed by maintaining the pots at 35% WHC, or shifting the pots inside the glass canopies (at 75% WHC), at booting, anthesis and the grain filling stages. Drought stress reduced the grain yield of wheat by 39%–49%. Foliar application of AWEs improved the grain yield of wheat by 26%–31%, while seed priming with AWEs improved the grain yield by 18%–26%, respectively, than drought stress. Terminal heat stress reduced the grain yield of wheat by 38%. Seed priming with AWEs improved the grain yield by 21%–27%; while foliar application of AWEs improved the grain yield by 25%–29% than the heat stress treatment. In conclusion, the exogenous application of AWEs improved the stay green, accumulation of proline, soluble phenolics and glycine betaine, which helped to stabilize the biological membranes and improved the tolerance against terminal drought and heat stresses.