大麦条纹病侵染对大麦叶片蛋白组的影响

大麦条纹病由麦类核腔菌(Pyrenophora graminea)引起,是一种世界性病害.为进一步探索条纹病与大麦(Hordeum vulgare)的相互作用,以大麦品种甘啤6号和Issto为实验材料,在接种麦类核腔菌(代号DWC)7和21d后提取叶片蛋白,运用2-DE和质谱分析技术研究条纹病菌侵染后叶片蛋白质组学的变化.结果显示,与对照相比,甘啤6号和Isotta差异表达量在1.4倍以上的蛋白点28个,其中在甘啤6号中表达上调的蛋白点4个,下调的6个,诱导表达的2个,抑制表达的2个;在Isotta中,表达上调的蛋白点3个,下调的4个,诱导表达的4个,抑制表达的3个.质谱鉴定分析发现,表达上调的蛋白包括二磷酸核酮糖羧化酶A(2号蛋白点)、肌动蛋白(9号蛋白点)、核糖体再循环因子(ribosome-recycling factor,RRF)(10号蛋白点)、ATP合酶γ链(11和27号蛋白点)、琥珀酸脱氢酶(辅酶q)黄素蛋白亚基(15号蛋白点)和假定蛋白(26号蛋白点):表达下调的包括过氧化物还原蛋白(4号蛋白点)、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶大亚基(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunit,RuBisCo)(3、5、12、14、16和18号蛋白点)、ATP合酶CF1α亚基(13号蛋白点)、Ycf3蛋白(17号蛋白点)和α-1,4葡聚糖蛋白合酶(alpha-1,4-glucanprotein synthase,UTPG)(28号蛋白点);诱导表达蛋白包括假定蛋白(6号蛋白点)、脂氧合酶2(lipoxygenase 2,LOX2)(7号蛋白点)、捕光叶绿素a/b结合蛋白质(light harvesting chlorophyll a/b-binding protein,LHCP)(19号蛋白点)、3-磷酸甘油酸激酶(3-phosphoglycerate kinase,PGK)(20号蛋白点)、凝集素(21号蛋白点)和ATP合酶γ链(22号蛋白点);抑制表达的蛋白包括RuBisCo(1、8、24和25号蛋白点)和二磷酸核酮糖羧化酶小链(ribulose bisphosphate carboxylase small chain,RuBPCase)(23号蛋白点)等.按照其功能分类,这些差异表达蛋白点分别参与了光合作用、蛋白质生物合成、植物防卫反应、能量代谢和细胞信号转导、细胞结构和纤维素生物合成等生理功能.这些差异表达蛋白可能与大麦响应条纹菌侵染过程有关,研究结果有助于从蛋白质水平揭示不同抗性大麦品种抗条纹病的抗性机制.     

青稞遗传多样性及其农艺性状与SSR标记的关联分析

利用92个SSR标记对108份青稞亲本材料进行多态性扫描,分析其遗传多样性,旨在寻找与农艺性状相关联的分子标记,为青稞杂交组合的配制及分子标记辅助育种提供依据。挑选48个多态性标记进行群体遗传结构分析,在此基础上采用Tassel 2.1 GLM (general linear model)和MLM (mixed linear model)方法进行标记与农艺性状的关联分析。共检测出156个等位变异,每个位点2~6个等位变异。供试群体的Shannon指数为0.6727~1.1368,材料间遗传相似系数为0.2250~1.0000,平均0.7585。通过群体遗传结构分析将供试材料划分成4个亚群。以GLM分析,发现12个与株高、穗长、穗粒数和分蘖数相关联的标记,对表型变异的解释率分别为11.5%~17.6%、19.4%~45.4%、15.4%~22.1%和29.2%;以MLM分析,发现8个与株高、分蘖数和小穗数相关的标记,各标记对表型变异的解释率分别为31.7%~49.8%、28.1%~37.2%、22.7%~32.7%。关联标记分布在基因组全部6个连锁群上。     

啤酒大麦品种甘啤4号成熟胚再生体系的建立

建立啤酒大麦品种甘啤4号成熟胚再生体系可为其遗传转化奠定基础。本研究以甘啤4号成熟胚为材料,研究不同诱导培养基对其愈伤组织诱导及分化的影响,并通过添加不同浓度梯度的Ag NO3(0,2.5 mg/L,5.0 mg/L,7.5 mg/L,10.0 mg/L,15.0 mg/L)和ABA(0,0.1 mg/L,0.3 mg/L,0.5 mg/L,0.7 mg/L,1.0 mg/L),观察其愈伤组织形态变化,统计出愈率、绿点率,探索适宜甘啤4号成熟胚组织培养的条件。同时在0、7 d、14 d、21 d和二叶期分别测定成熟胚再生过程中SOD、POD、CAT活性、MAD、可溶性蛋白及内源激素(IAA,ABA,GA3)的含量,为优化成熟胚再生体系准备条件。研究结果表明:培养基NMB较适宜甘啤4号成熟胚再生培养,发现添加适量Ag NO3和ABA有助于愈伤组织的诱导及分化,但Ag NO3处理的效果较ABA明显,其诱导甘啤4号愈伤组织的最适浓度分别为7.5 mg/L和0.5 mg/L;观察到不同时期酶活性大致均呈现先上升后下降的趋势,内源激素含量也随着培养时期的不同有所差异。研究结果可为添加外源激素、进一步优化培养条件奠定了基础。     

大麦SSR标记遗传多样性及群体遗传结构分析

为了确定大麦亲本材料间的亲缘关系,为后期关联分析奠定基础,本研究利用71个SSR标记对不同来源的99份大麦材料进行了遗传多样性及群体遗传结构分析。结果表明,71个SSR标记共检测到184个等位变异,变幅为2-5个,平均每个标记有2.6个。Shannon指数变幅为0.0565~1.2241,平均值为0.6086。标记多态性信息含量(PIC)的变幅介于0.0200~0.6633之间,平均值为0.3729。聚类结果表明,试验品种的遗传相似系数(GS)的变异范围为0.5109~0.9511,平均值为0.7202。GS值在0.7100水平上分为5大类,分别包括5、4、3、6和79份材料;主坐标分析将材料分为5个亚群,分别包括5、10、12、24和26份材料。群体遗传结构分析将材料分为5个亚群,分别包含24、18、6、22、29份材料。     

外源水杨酸诱导大麦对条纹病的抗性研究

 条纹病是影响大麦生产的主要病害之一,降低大麦条纹病的发生对大麦稳产具有重要意义。水杨酸作为植物内源激素,可以通过激活植物过敏反应和调节植物病程相关蛋白基因表达从而诱导植物产生系统性抗性。本研究以感病大麦品种Alexis为材料,分别采用0、5、10、15和20 mmol·L^-1浓度的水杨酸浸种后接种大麦条纹病菌(Pyrenophora graminea),三叶期调查Alexis的发病率、病情指数及生长状况;以10 mmol·L^-1浓度的水杨酸处理Alexis种子后人工接种P. graminea,测定不同侵染时间Alexis胚芽的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)及苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,并检测侵染8 d后Alexis抗病相关基因的相对表达量,旨在明确不同水杨酸浓度对Alexis抗病性的影响及水杨酸诱导Alexis产生抗性的机制。结果表明:0、5、10、15和20 mmol·L^-1的水杨酸处理下,Alexis的发病率呈先下降后上升的趋势,病情指数与发病率的变化趋势一致;10 mmol·L^-1的水杨酸处理下Alexis的发病率及病情指数较其他浓度处理显著降低;10 mmol·L^-1的水杨酸处理下,Alexis的株高、根长、鲜质量及干质量变化显著,分别是0 mmol·L^-1水杨酸处理的1.27、1.33、1.27和1.47倍;Alexis萌发2~8 d内,接菌后Alexis胚芽的POD、CAT及SOD活性均高于不接菌处理,PAL活性于第2、4和8 d 时高于不接菌处理;水杨酸接菌处理下Alexis胚芽的POD、CAT、SOD及PAL活性均高于接菌处理;第8 d 水杨酸接菌处理下Alexis抗病相关基因HORVU2Hr1G116090(TGA)和HORVU2Hr1G033620(PR)的相对表达量较接菌处理显著升高,可能参与了Alexis对条纹病菌抗病调控。研究结果可为应用水杨酸防治大麦条纹病提供理论依据。     

大麦条纹病病菌对大麦叶片防御酶活性的影响

为探究大麦对条纹病菌侵染的生理响应机制,以高感品种Alexis为试验材料,测定接种大麦条纹病病菌后0、3、6、9和12 d不同时间点的大麦叶片内防御酶及叶绿素相对含量的变化。结果表明:随着侵染时间的延长,超氧化物歧化酶活性、脯氨酸含量和过氧化氢酶的活性先上升后下降,与对照相比,平均增幅分别为27.58%、70.55%、32.71%;过氧化物酶在接种后第6天略有下降,但整体呈上升趋势,平均增幅为39.38%;丙二醛和叶绿素相对含量呈下降趋势,且均低于对照,平均降幅为11.21%、46.39%,病害越重,叶绿素下降的幅度越大,最大降幅为84.34%。综上所述,高感品种Alexis在不同时间段应答大麦条纹病病菌胁迫的生理生化反应不同。     

小麦中miR164的靶基因鉴定及其在衰老过程中的表达

miR164是植物中一种重要的非编码RNA,对植物的生长发育具有重要作用。为了解miR164靶基因与小麦衰老的关系,本研究通过在线软件对小麦中miR164家族成员进行了鉴定并对其进行生物信息学和表达分析。结果表明,从小麦中共鉴定出13个miR164家族成员,其不均匀分布在9条染色体上。系统进化分析表明,13个小麦miR164与同属于禾本科单子叶植物的水稻亲缘关系较近。13个Tae-miR164均能形成稳定的二级结构,成熟序列碱基具有高保守性,仅有3个Tae-miR164成员在第21位存在差异,成熟序列产生于前体中具有碱基高保守性的第1～21位。Tae-miR164的靶基因中,有18个为NAC转录因子,占所有靶基因总数的75%,表明Tae-miR164的主要靶基因为NAC转录因子。Tae-miR164家族成员在小麦叶片中的表达量明显高于其他组织;在小麦叶片衰老过程中,与其他Tae-miR164靶基因相比,有3个Tae-miR164靶基因表达差异显著,其ID分别为TraesCS4A02G225100、TraesCS5B02G054800和TraesCS5A02G04910,其中TraesC...     

低磷胁迫下外源褪黑素对大麦幼苗根系发育的调控作用

为探究低磷胁迫下外源褪黑素（Melatonin,MT）对大麦幼苗根系生长发育调控作用，以磷敏感型大麦品种GN42为试验材料，设置正常磷（CK）、低磷和低磷添加MT 3个处理，比较分析了不同处理间大麦幼苗根系表型特征、解剖构造和相关基因表达量的差异。结果表明，低磷胁迫后大麦幼苗根系生长受到抑制，表现为根系总长度、表面积和体积均不同程度下降，且根冠厚度减少，活性氧(ROS)过量积累，花青素含量增加，根系磷转运蛋白相关基因Hvpht1;1上调表达，花青素合成基因Hvant和MT合成基因Hvcomt均下调表达。低磷胁迫下添加外源MT后，幼苗根系生长受抑制程度缓解，根系总长、表面积和体积均显著增加，根冠厚度也显著增加，ROS积累量明显变少，且3种基因都不同程度上调表达。由此说明，外源MT可以有效缓解低磷胁迫对大麦幼苗生长发育的不利影响，提高植株对低磷胁迫的适应性。     

甘肃省大麦条纹病菌遗传多样性及致病力差异

为了解甘肃省大麦条纹病病原菌Pyrenophora graminea的遗传多样性及致病力差异,运用RAPD分子标记技术对大麦条纹病菌不同菌株进行遗传多样性分析,并采用三明治法进行菌株致病力差异研究。结果表明:17个RAPD标记从45个菌株中扩增出126条带,平均每个标记7.41条带,遗传相似系数范围为0.468 3～0.984 1,平均值为0.830 8,当遗传相似系数为0.723 6时,可将供试菌株划分为4个类群,分别包含41、2、1和1个菌株;致病力测定结果显示菌株QWC较菌株QQ致病力强,两菌株除在品种‘甘啤2号’和‘GP-3’上无致病力外,在其他供试品种上致病力均存在差异。表明大麦条纹病菌不同菌株间存在遗传差异,且菌株QWC和菌株QQ存在致病力差异。