普通小麦主要农艺性状的全基因组关联分析

为解析小麦复杂农艺性状的遗传机制,本研究以150份小麦品种(系)为自然群体,在4个环境条件下测定了9个主要农艺性状,利用小麦35K SNP芯片,结合5种关联模型(Q、PCA、K、PCA+K、Q+K),进行全基因组关联分析。结果表明,全基因组多态性信息量PIC的范围为0.0950～0.5000,最小等位基因频率MAF值为0.0500～0.5000;群体结构分析和PCA分析均表明参试材料可分为两个亚群;连锁不平衡分析发现A基因组、B基因组、D基因组和全基因组的LD衰减距离分别为4.7、8、11和6 Mb。9个性状共检测到652个显著的关联位点(P≤0.001),其中21个SNP在2个或2个以上的环境中被重复检测到,分布在1A(1)、1B(4)、2A(3)、2D(2)、3A(1)、5A(1)、5B(5)、6A(1)、6B(2)和7D(3)染色体上; 1个SNP标记的物理位置未知, 3个SNP标记同时与2个性状显著关联;单个SNP的表型贡献率为7.67%～18.79%。8个优势等位变异在供试群体中所占比例较低,筛选出14个可能与小麦农艺性状相关的候选基因,其中TraesCS5B02G237200、TraesCS7D02G129700和TraesCS1B02G426300可能在植物抵御生物与非生物胁迫中起作用,TraesCS5B02G010800和TraesCS7D02G436800可能与植物激素的合成和响应有关,TraesCS2A02G092200可能与植物细胞壁的增强有关, TraesCS5A02G438800可能参与叶绿体发育,另外7个候选基因的功能未知。     

乙酰羟酸合酶抑制剂类除草剂的植物抗性机制

乙酰羟酸合酶(AHAS)抑制剂类除草剂已被广泛用于农业生产,然而使用过程中可能对部分敏感农作物产生药害,因此创制对不同类别除草剂具有抗性的一系列作物新品种至关重要。本文将从AHAS抑制剂类除草剂的类别与特点、AHAS靶酶的特性及其在支链氨基酸合成中的作用、除草剂的靶标抗性与非靶标抗性机制等方面分析国内外研究现状与未来发展动态,以期为农作物除草剂抗性性状的遗传改良和开发应用提供参考。     

马疱疹病毒1型主要毒力基因分析及TK基因缺失载体的构建

为了解新疆马疱疹病毒1型（EHV-1）主要毒力基因遗传进化情况并构建TK基因缺失株，本研究以EHV-1 XJ2015株DNA为模板，对其主要毒力基因TK、gI和gE全长进行克隆、测序及生物信息学分析，并扩增TK基因左右重组臂TKL和TKR，构建质粒pUC-TKLR，将扩增后的增强绿色荧光蛋白（EGFP，含有CMV+polyA）插入pUC-TKLR质粒，构建TK基因缺失打靶质粒。TK、gI和gE基因同源性分析结果显示，XJ2015株与国外EHV-1分离株TK、gI和gE基因同源性均较高，分别为99.8%~100.0%、99.6%~100.0%和99.9%~100.0%；与EHV-3分离株同源性均最低，分别为72.9%、59.4%和62.1%；遗传进化分析显示，3个基因均与国外EHV-1同属于一个遗传进化分支，与EHV-9和EHV-4进化关系较近，但与EHV-3进化关系较远，表明XJ2015毒株与国外EHV-1毒株TK、gI、gE基因核苷酸上差异不明显，没有明显的地域性特征，功能基因保守且进化缓慢，同源基因功能相同或相近；经PCR扩增、酶切、测序及转染鉴定，本试验成功构建了用于TK基因缺失的打靶质粒pUC-TKLR-EGFP。通过对EHV-1主要毒力基因的分析及TK基因缺失打靶载体的构建，为新疆地区马鼻肺炎流行病学调查分析、TK基因缺失株的构建提供理论依据。     

The effects of various plant protection methods on the development of Zymoseptoria tritici and Cephalosporium gramineum,grain yield and protein profile

Septoria leaf blotch progresses rapidly, leading to the development of Zymoseptoria titici forms resistant to fungicides. Cephalosporium stripe is caused by Cephalosporium gramineum. The aim of this study was to evaluate the effectiveness of selected pesticides in limiting the symptoms of both diseases on winter wheat leaves, and to determine their influence on grain yield and the content and composition of protein fractions in wheat kernels. Propiconazoles were most effective in inhibiting the development of Septoria leaf blotch (symptoms were reduced from 54.7% to 78.6%). Strobilurins were less effective due to the presence of isolates with the G143A mutation. Symptoms of Cephalosporium stripe were rarely observed, and protective treatments did not reduce their severity. The highest content of grain protein (14.81%) was found in plants most intensely protected with the fungicides containing fenpropimorph, pyraclostrobin and epoxiconazole. The principal component analysis revealed that the plant protection method influenced the grain protein profile. The accumulation of HMW glutenins and α/β gliadins was mutually interrelated and higher in high-input treatments; control grain was characterized by close relationships between ω-gliadins, LMW glutenins, albumins and globulins, whereas low-input treatments influenced mostly γ-gliadins.     

褪黑素诱导小豆抗锈病机理的初步研究

为明确外源褪黑素诱导小豆抗锈性的作用及机理,以感病小豆品种‘宝清红’为材料,采用叶面喷施不同浓度褪黑素激发处理小豆真叶,而后对真叶挑战接种锈菌夏孢子,结果表明,低浓度(11.61 mg/L)褪黑素可显著提升小豆对锈病的抗性。夏孢子萌发试验表明,褪黑素对夏孢子萌发及芽管生长无显著抑制作用,表明褪黑素无抑菌活性。进一步的基因表达分析发现,与对照相比,褪黑素激发诱导了水杨酸(SA)通路关键基因NPR1于接种后24 h显著上调表达,且病程相关蛋白PR1、几丁质酶(CHI)、β-1,3-葡聚糖酶(GLU)及PR5均于接种后24～120 h被显著诱导表达,说明褪黑素可能通过诱导NPR1表达,进而激活下游PR蛋白的高水平应答,使感锈病小豆品种获得对锈病的抗性。     

硅藻土对5种储粮害虫和不同磷化氢抗性水平杂拟谷盗防治效果的研究

为初步了解硅藻土对储粮害虫的防治效果以及与害虫磷化氢抗性发生发展的关系, 本研究采用直接拌粮法(设置剂量梯度为0?0.2?0.4?0.6 g/kg和 0.8 g/kg)测定硅藻土对赤拟谷盗?杂拟谷盗?锈赤扁谷盗?谷蠹?玉米象的防治效果, 以及磷化氢抗性杂拟谷盗(抗性倍数为 2.3~144.7)对硅藻土的敏感性差异; 除此之外, 本研究还分析了0.4 g/kg硅藻土在 4 种粮食(小麦?玉米?大豆?稻谷)中对赤拟谷盗的杀虫效果?研究结果表明:一定剂量(0.2~0.8 g/kg)的硅藻土均能够在一定时间内有效杀死上述 5种储粮害虫, 不同储粮害虫对硅藻土的敏感性存在显著差异(P<0.05), 其中杂拟谷盗对硅藻土的耐受性最强, 玉米象对硅藻土最为敏感?除个别品系外, 不同磷化氢抗性品系的杂拟谷盗对硅藻土的敏感性不存在显著差异(P>0.05), 且与磷化氢抗性无关; 硅藻土在不同粮食中对害虫的作用效果存在显著性差异(P<0.05)(处理 7 d后, 死亡率为 13%~98%), 其中在大豆中对赤拟谷盗的杀虫效果最强, 在玉米中对其作用效果不明显?因此本研究得出结论:硅藻土对主要储粮害虫均具有一定的防治作用, 且对抗磷化氢的杂拟谷盗具有良好的致死效果?因此, 硅藻土具备成为储粮害虫防治及其磷化氢抗性治理药剂的潜力?     

水稻对稻飞虱抵御机制研究

为更好地利用水稻自身抵御能力遏制稻飞虱为害,综述了水稻抵御稻飞虱的物理、生化效应和机制的研究现状。水稻抵御稻飞虱的物理机制包括宏观的水稻叶脉间距、宽度,钩毛和纤细毛密度、长度,硅含量和微观的粗纤维、胼胝质含量及叶绿体膜稳定性;生化机制涉及水分、可溶性糖、叶绿素、游离氨基、酶物质活性及挥发物的含量。国内外虽广泛涉及水稻自身固有的物理结构及体内生理生化物质对稻飞虱的抵御效应研究,但其分子机理研究较为匮乏,尚需深入系统的研究。     

狗头枣GSTU基因的克隆及其序列分析

为探索红枣GSTU类基因在红枣抗逆中的分子作用机制,本研究以狗头枣枣树叶片的DNA为模板,根据枣GSTU基因的序列(HM345954.1)设计引物,采用PCR方法获得GSTU基因序列,并利用生物信息学手段对其所对应蛋白的结构域、功能域、理化特性、跨膜区、二级结构及亚细胞定位等进行分析。结果表明:克隆到的DNA序列全长838 bp,具有2个外显子和1个内含子,内含子在292~460 bp碱基处,该序列与GenBank中枣的GSTU核苷酸序列和氨基酸序列的同源性分别为99.85%和100%,表明成功的克隆了狗头枣的GSTU基因。该序列编码222个氨基酸,分子量为25.268 kD,理论等电点(pI)为6.10;亲水性的平均数为-0.242,表明该蛋白是亲水性蛋白。二级结构主要以α-螺旋为主,其次是无规则卷曲,不存在信号肽,表明该蛋白可能为非分泌性蛋白,该蛋白可能位于内质网(膜)和质膜上。本研究获得的狗头枣GSTU基因在基因结构上含有1个内含子,在核酸序列及氨基酸序列上与GenBank中枣的GSTU基因同源性高,并对其理化性质、结构等进行了预测与分析,为进一步研究红枣抗逆分子机制提供理论基础,同时为红枣品种的选育提供理论支持。     

茶树几丁质酶基因的克隆及其在干旱胁迫下的表达分析在干旱胁迫下的表达分析

以铁观音茶树叶片为材料,利用逆转录PCR及RACE法,克隆了茶树几丁质酶基因CsChi(GenBank登录号为KR078345).CsChi基因的cDNA全长为1 192 bp,包含972 bp的开放阅读框(ORF),编码323个氨基酸.生物信息学分析结果表明,CsChi蛋白的分子量为34.33 ku;理论等电点pI为8.44;原子组成为C1519H2285N413O464S18,总原子数为4 699;蛋白质结构分析显示该蛋白有6个蛋白的跨膜区域,属于跨膜蛋白;存在于细胞外;没有卷曲螺旋结构存在;CsChi基因编码的蛋白属于糖苷水解酶19家族,含有保守的ChtBD1结构域,与溶菌酶的保守结构域类似,可能兼具几丁质酶活性和溶菌酶活性,qPCR定量分析结果显示在不同干旱胁迫处理下茶树的CsChi基因的表达量,与对照组相比有所增加.推测CsChi基因在茶树干旱等逆境胁迫中起重要作用.     

桃蚜电压门控钠离子通道基因cDNA克隆及其生物信息学分析

克隆获得桃蚜电压门控钠离子通道基因cDNA序列，明确钠离子通道的典型特征，为研究桃蚜抗性分子机理奠定基础。采用实验技术主要有RT-PCR和PCR，克隆桃蚜钠离子通道基因cDNA序列，利用相关软件对其序列进行生物信息学分析。克隆得到两段cDNA序列MpNa_v-1（NCBI登录号：MN124170）和MpNa_v-2（NCBI登录号：MN176136）。MpNa_v-1长度为2945 bp，包括2877 bp的完整开放阅读框，共编码958个氨基酸；MpNa_v-2长度为3546 bp，包括3486 bp的完整开放阅读框，共编码1161个氨基酸。MpNa_v-1和MpNa_v-2共同组成桃蚜的钠离子通道α亚基，MpNa_v-1包含同源结构域Ⅰ和同源结构域Ⅱ，MpNa_v-2包含同源结构域Ⅲ和同源结构域Ⅳ。同源比对发现，桃蚜与豌豆蚜和高粱蚜钠离子通道基因相似度分别高达97.67%和97.65%，所克隆序列包含昆虫钠离子通道α亚基典型特征，具有MFM模块，并含有蚜虫类钠通道特有模块DENS。成功地克隆桃蚜钠离子通道基因，为阐明其对拟除虫菊酯类药剂产生靶标抗性的分子机制奠定基础。