ICARDA小麦种质抗条锈资源筛选和抗病基因分析

为给中国小麦抗条锈病育种筛选有效抗源,对203份来自ICARDA的小麦种质,利用杨凌人工病圃和天水、江油自然诱发病圃进行成株期条锈病抗性鉴定,利用条锈菌当前流行小种条中32(CYR32)和条中34(CYR34)在温室进行苗期分小种鉴定,利用 Yr5、 Yr9、 Yr10、 Yr15、 Yr17、 Yr18、 Yr26等抗条锈病基因已开发的分子标记进行基因检测。结果表明,203份材料中107份具有稳定的成株期抗性,31份苗期表现为专化抗性。从这些具有稳定抗病性的材料中,检测到抗条锈病基因 Yr9(51份)、 Yr10(2份)、 Yr17(30份)和 Yr18(56份),未检测到 Yr5、 Yr15、 Yr26;有12份抗条锈表现良好的材料未检测到任何基因,推测其可能携带未开发分子标记的已知基因或新基因。因此,这107份具有稳定抗性的材料可用于中国小麦抗条锈病育种,其中12份可能含有未知基因的材料有待进一步的遗传研究。     

橡胶树多主棒孢病菌Cassiicolin基因条形码数据库构建及分子检测技术

多主棒孢（Corynespora cassiicola）是为害我国主要热带作物的植物病原真菌,其寄主范围广、形态差异显著、症状类型多样,且含有一种寄主专化性毒素Cassiicolin,存在6种毒素类型。本研究利用已公布的Cassiicolin毒素基因（Cas1~Cas6型）,构建了含287个菌株的国内橡胶树和部分热带作物多主棒孢Cassiicolin基因条形码数据库,建立了一套特异性强、灵敏度高的分子检测技术,可检测100 pg/μL的目标基因组DNA,系统分析了我国橡胶树、木薯、番木瓜、瓜菜等主要热带作物的919株多主棒孢的毒素类型,发现国内仅存在Cas2和Cas5这2种毒素类型,其中Cas5型的菌株占94.8%,为橡胶树多主棒孢的优势种群和特有毒素类型。而Cas2型是橡胶树和其他作物多主棒孢共有的毒素型。系统发育分析发现,不同毒素类型的多主棒孢菌株与寄主来源密切相关,但与地理来源没有明显的相关性,且Cas5型多主棒孢具有明显的寄主专化性。通过构建多主棒孢Cassiicolin基因条形码数据库,为明确我国主要热带作物多主棒孢病菌的种群结构和优势种群情况,发掘、保存多主棒孢菌种资源以及制定病害的防治策略上具有重要的指导意义。     

龙眼体胚发生过程中RNA甲基化相关基因全基因组鉴定及表达分析

为了解龙眼RNA甲基化相关基因的生物学功能,本研究基于基因组和转录组数据,采用生物信息学分析方法,进行龙眼基因组RNA甲基化相关基因成员鉴定,蛋白结构域及特性分析,分子进化树分析,体胚发生过程和组织器官基因表达水平分析以及ABA处理下的定量表达分析。结果显示：龙眼中有7个参与RNA甲基化过程中的关键基因,包括5个RNA甲基转移酶基因和2个去RNA甲基化酶基因;各成员内含子数量差别较大,为4~28个不等;进化树分析显示,龙眼RNA甲基转移酶和去甲基化酶蛋白与甜橙亲缘关系最近;蛋白结构域分析显示,RNA甲基化相关酶具有保守的蛋白结构域;龙眼RNA甲基化相关基因启动子区域中主要含有光响应功能元件、激素响应功能元件、胁迫响应功能元件和分生组织表达响应元件,推测RNA甲基化相关基因可能对植物的生长发育和适应不良环境有一定调节作用;RNA甲基化相关基因部分成员在龙眼体胚不同发生阶段和不同组织器官中的表达有明显区别,推测龙眼RNA甲基化相关基因可能参与不同体胚发育阶段和组织器官形态建成;不同浓度ABA处理下,龙眼EC中RNA甲基化相关基因的表达情况各异,其中DlVIR、DlALKBH10B和DlMTB的相对表达量受到一定的抑制作用,而DlFIP37则呈现上调表达,暗示龙眼RNA甲基化相关基因参与激素响应途径。本研究表明,龙眼RNA甲基化相关基因除了可能在叶的形成、花的发育和植株的形态建成等方面发挥重要的作用外,还可能参与调控胚胎发育和响应非生物胁迫,推测龙眼RNA甲基化相关基因成员在功能上具有差异性和多样性。     

不同品种茶树新梢响应"倒春寒"的转录组分析

为探究“倒春寒”冻害对不同品种茶树新梢转录水平的影响,本研究以茶园“倒春寒”发生时受冻害和未受冻害的龙井43和中茶126新梢为研究材料,对两组样品进行转录组分析,分别鉴定到1 012个和1 079个差异基因,以及284个共同差异基因。从中选取18个差异基因进行实时荧光定量PCR验证,结果与转录组测序结果基本一致,证明转录组数据可靠。利用GO和KEGG数据库,对差异基因进行代谢通路富集分析,发现两个品种的差异基因主要集中在光合作用、碳代谢和细胞色素P450等代谢进程,说明“倒春寒”对新梢生长发育相关的基础代谢造成了严重损伤,抑制了相关基因的正常表达;随后对284个共同差异基因进行表达聚类分析,结果表明,其中99个差异基因在两个茶树品种中的表达模式完全相反,涉及的生物过程包括MAPK信号通路、谷胱甘肽和苯丙烷代谢等,推测这些差异基因与龙井43和中茶126在受到低温胁迫后产生的不同信号传导模式有关。     

大豆籽粒不同发育时期的转录组分析

为了从分子水平上研究大豆籽粒不同发育时期的油脂合成与累积机理,对大豆开花20 d(DD20)、30 d(DD30)、40 d(DD40)、50 d(DD50)的籽粒进行了转录组测序。通过对转录组测序数据的分析,共得到原始数据461 566 988条,经过滤获得开花后20,30,40和50 d的clean reads,分别为107 548 920,111 670 776,109 339 672和108 884 270条。DD20/DD30、DD30/DD40、DD40/DD50比较组中的差异表达基因分别为4 759,6 245和13 763个,其中上调基因分别为1 801,2 941和5 695个。差异表达基因的KEGG pathway分析中,分别得到134,133和136条代谢通路,筛选到8个与油脂合成相关的差异表达基因,ACC、FATB、GPAT、DGAT1、G3PDH、KASI、SAD和FAD2。研究结果对深入研究大豆籽粒脂质合成的调控机理及大豆高油育种具有重要参考价值。     

基于转录组分析的哈茨木霉thga3基因功能研究

哈茨木霉Trichoderma harzianum Th-33的Ⅲ型Gα亚基Thga3可能参与调控木霉菌的生长、产孢、几丁质酶活性、疏水性等生物学过程。为进一步明确其功能,本研究采用Hiseq2500（Illumina）测序平台,对野生菌Th-33和thga3基因敲除突变株△thga3进行转录组测序,分析其G蛋白信号系统、细胞壁降解酶类和产孢相关基因的差异表达。与野生菌相比,△thga3有3个G蛋白偶联受体基因发生下调表达,3个几丁质酶基因以及产孢调控基因brlA下调表达,1个G蛋白信号调控蛋白RGS1上调表达。推测thga3可能通过调控brlA的表达正调控产孢;通过调控疏水蛋白基因Tha_09745的表达调控菌丝疏水性。此外,通过调控几丁质酶基因的表达、G蛋白信号网络中其他蛋白的表达,影响菌株的拮抗和重寄生能力以及其他生物学特性。本研究为进一步探索G蛋白信号途径调控木霉菌生防特性及其机制奠定了基础。     

Traits-related QTLs and genes and their potential applications in rice improvement under low phosphorus condition

The genetic improvement of rice over past decades has led to the loss of several genes which are responsible for nutrient acquisition and soil-related stresses. Phosphorus (P) is a non-renewable resource and inevitable element of metabolic functions in plants. By pedogenesis process, organic matter contributes to renewing soil P in lesser extent. Therefore, improvement of the P use efficiency is one of the most imperative traits in rice breeding program, which is governed by quantitative trait loci (QTLs). QTLs controlling low P associated morphological and physiological traits in rice were investigated mostly during last one and half decade by using diverse mapping populations. Comprehensive and meticulous survey from literature, we found that to date 133 P associated QTLs of morpho-physiological traits were reported to be distributed on twelve chromosomes and majority of these QTLs localized on chromosome 1, 2 and 12. For the first time, a complete figure is presented in this review on chromosome wise with respective QTLs associated with low P for easy understanding and selecting markers for future prospect. Further, it is necessary to understand the molecular mechanisms and regulation of genes and traits associated with low P to develop tolerant rice cultivars using functional marker-assisted selection.     

草地早熟禾荧光定量PCR分析中内参基因的筛选

为筛选出草地早熟禾实时荧光定量中的最适内参基因,利用实时荧光定量PCR技术,分析检测6个传统内参基因ACT、GAPDH、UBQ、EF-1α、18s rRNA和β-tublin在草地早熟禾不同组织器官、叶片不同发育期、非生物胁迫和不同激素诱导下mRNA的表达差异情况。利用geNorm、NormFinder和BestKeeper软件综合评价6个候选内参基因的表达稳定性。结果表明,在不同组织、叶片不同发育期、激素诱导和非生物胁迫下,候选内参基因的表达稳定性存在差异。GAPDH在草地早熟禾不同组织器官中表达最为稳定;EF-1α在非生物胁迫下表达最为稳定;不同激素下首选β-tublin;在叶片不同发育期ACT表达最为稳定。综上所述,通过筛选出不同条件下适宜的内参基因不仅有助于提高草地早熟禾基因表达分析的准确性,也为早熟禾属植物其他内参基因的开发提供了理论参考。     

Effects of Verticillium dahliae on tomato root morphology considering plant growth response and defence

The soilborne pathogen Verticillium dahliae invades its host via the root, and spreads systemically throughout the plant. Although a functional root system of appropriate size is essential for water and nutrient uptake, to date, effects of pathogens on root morphology have not been frequently investigated. Therefore, this study aims to improve knowledge of how V. dahliae infection impairs root morphological characteristics of tomato, considering plant growth and physiological responses, particularly those involved in defence in roots and leaves over a growing period of up to 28 days post‐inoculation. Verticillium dahliae infection suppressed the growth of both shoot and root. Diseased plants developed a smaller leaf area, and exhibited a reduction in the rate of photosynthesis and stomatal conductance. An early response to pathogen invasion in the host root was the up‐regulation of several defence‐related genes, such as proteinase inhibitor II (Pin2), β‐1,3‐glucanase A (GluA) and two pathogenesis‐related genes (PR‐1a, PR‐1b). However, this response did not prevent colonization of the roots by the pathogen. Although a high variability in pathogen density was found within the root system, a significant increase of both the specific root length and surface area was observed in response to pathogen invasion; these traits correlated with water use efficiency. Morphological changes of the root may represent an adaptive response evolved to sustain the supply of both water and nutrients in the presence of the pathogen.