小麦条锈菌萌发夏孢子cDNA文库中编码分泌蛋白的序列预测

【目的】植物与病原菌互作过程中,涉及许多可以与植物受体蛋白相互识别、引发植物防卫反应的病原菌激发子或其他致病因子,其中多数为分泌蛋白,深入研究分泌蛋白将有助于明确植物与病原微生物互作的分子机制。【方法】通过SignalP v3.0、TMHMM v2.0、TargetP v1.1、Protcomp v6.0 4个软件,对陕西省农业分子生物学重点实验室构建的小麦条锈菌萌发夏孢子cDNA文库中854条EST序列进行分泌蛋白预测。【结果】得到具有可溶性分泌信号肽的蛋白编码序列33条,占测定序列的3.86%,其中最小长度为196 bp,最大为1 096 bp,分泌信号肽切割位点基本位于15~42个氨基酸,平均为37个氨基酸。【结论】预测得到的分泌蛋白编码序列,可以作为小麦与条锈菌互作过程中的激发子和致病因子备选基因来进一步研究。     

利用cDNA-AFLP技术分析小麦成株抗条锈性差异基因表达特征

采用cDNA-AFLP技术,对成株抗条锈小麦品种兴资9104在成株期受条锈菌生理小种CY32侵染后5 d内9个时间点的基因表达谱进行了分析。共筛选64对引物,产生32 320个转录本(TDF);用37对引物检测到2 201个(6.81%)差异TDF,其中926个TDF诱导表达,1 275个下调表达。经大规模克隆、测序分析,最终获得330个差异TDF,聚类分析得到259个EST (unigenes),命名为aTaPST1至aTaPST259 (GenBank注册号：FL645754~FL646011和FL646262)。经BLASTX比对和功能分类分析,其中96条EST(37.07%)未找到同源性匹配,68条(26.25%)与未知功能蛋白同源性较高;其余95条ESTs主要涉及能量(11.20%)、基础代谢(4.63%)、转录调控(3.86%)、抗病与防御(3.86%)、蛋白质运输和储存(3.09%)、蛋白质合成和细胞生长(各2.32%)、以及信号转导(1.54%)等。选取抗病与防御、转录调控及信号转导类等相关的6个差异基因,qRT-PCR分析结果显示其表达模式符合cDNA-AFLP表达谱。小麦成株抗条锈性分子机制涉及植物多方面生理生化反应,包括抗病与防御、转录调控、蛋白质代谢、信号转导、以及非生物胁迫等多种途径相关基因的协同控制。     

ABI313Oxl全自动测序仪规模化测序的影响因素研究

[目的]提高利用ABI3130xl全自动测序仪对小麦与条锈菌互作的cDNA文库进行大规模测序的成功率,降低成本.[方法]将BigDye(BigDye(R) Tem1nator V3.1 Cycle Sequencing RR-100)分别稀释16,24和32倍设计测序的PCR反应体系,分析了EDTA溶液(125 mmol/L,pH 7.0)和醋酸钠溶液(3 mol/L,pH 5.2)以及不同模板类型等相关因素对测序结果的影响.[结果]BigDye稀释16倍的PCR反应体系的测序结果易出现染料峰,影响碱基正确读值;稀释32倍体系的测序结果中可用序列短,成功率低;稀释24倍体系测序结果的可用序列长且准确率高,为最佳反应体系.EDTA溶液和醋酸钠溶液可提高DNA纯化的质量,改善测序效果.以质粒DNA为模板测序较PCR产物直接测序效果好,通过控制模板质量可以提高测序成功率.[结论]利用优化体系共测得15 000条ESTs序列,其中有高读长序列13 080条,占87.2%,表明该优化体系简单有效,且可有效节约成本.     

太湖上游圩区氮磷管理的减污效益分析

太湖水体富营养化的重要驱动之一是流域上游区域的氮磷流失。圩区作为太湖上游平原区域的主要地理单元，具有复杂的水文与氮磷流失过程。针对圩区科学氮磷识别与高效管控是太湖治理的关键。本研究以太湖上游平原圩区为研究对象，采用氮动态模型（Nitrogen Dynamic model for lowland Polder systems，NDP）和磷动态模型（Phosphorus Dynamic model for lowland Polder systems，PDP）模拟圩区氮磷流失的动态过程，并基于圩区氮磷流失机制进行管理情景定量模拟与氮磷减污效益分析。结果表明：1）圩区氮磷的年平均流失强度分别为40和1.75 kg/ha/yr，高于太湖流域的平均氮磷流失水平；2）当圩区外部水质控制为Ⅳ类时，氮磷流失强度分别为37.54和1.58 kg/ha/yr，圩区截流氮磷量分别增加4.9%和9.9%，高氮磷流失级别的圩区数量分别减少26.2%和63.8%；3）如将圩区内5%的水田转化为水体，氮磷流失强度分别为36.73和1.72 kg/ha/yr，圩区截流氮磷量分别增加6.6%和1.7%，高氮磷流失级别的圩区数量分别减少46.2%和22.5%；4）圩区氮磷的流失机制具有明显不同，圩外水质目标对于圩内磷的流失影响较大，圩内的水体和坑塘等对于氮滞留和净化更加有优势。     

小麦抗条锈基因Yr52在品种改良中的应用

【目的】 评价小麦高温成株期（high temperature adult plant,HTAP）抗条锈病基因Yr52在生产中的应用价值,选育出农艺性状优良并高抗小麦条锈病品系,为充分利用现有高温成株期抗病资源、提高相关产量性状奠定基础。【方法】 通过回交和自交结合分子标记辅助选择育种方法,将小麦抗条锈病基因Yr52转育到轮选987（LX987）、百农矮抗58（AK58）和邯6172（H6172）中。在四川绵阳和陕西杨凌鉴定圃,用小麦条锈菌流行生理小种CYR32、CYR33和CYR34混合侵染,鉴定抗病基因载体品系和受体品种以及它们的高代家系的成株期抗病性。比对中国春参考基因组,结合Yr52两翼SSR分子标记Xcfa2040（6.8 cM-Yr52）和Xbarc182（1.2 cM-Yr52）,在目标基因物理区间内寻找35K SNP芯片标记,并开发成dCAPS和KASP分子标记,对BC₂F_5:6高代群体进行抗条锈病基因Yr52的检测。【结果】 抗病性鉴定和农艺性状评价表明,在19个具LX987背景的BC₂F_5:6家系中,抗条锈性表现为高抗（IT=0—3,DS=1%—20%）有11个,中抗（IT=4—6,DS=15%—30%）有8个,平均千粒重（TKW）、每穗穗粒数（KPS）、单株有效分蘖（PTN）、株高（PH）和穗长（SL）分别为45.33 g、46粒、7个、113.26 cm和10.05 cm。4个具AK58背景BC₂F_5:6家系全部表现高抗（IT=0—3,DS=5%—25%）;平均TKW、KPS、PTN、PH和SL分别为44.67 g、48粒、7个、96.54 cm和10.17 cm。5个具H6172背景的BC₂F_5:6家系全部表现高抗（IT=0—3,DS=5%—20%）;平均TKW、KPS、PTN、PH和SL分别为43.74 g、49粒、8个、109.72 cm和10.06 cm。分子标记检测结果表明,Yr52两翼连锁的分子标记Xbarc182、Xcfa2040和Xwmc557在后代群体中的检出率分别为78.57%、66.67%和66.67%,并成功开发出1个dCAPS标记Xdcaps-Yr52-1和1个KASP标记Xkasp-Yr52-1,两者在群体中的检出率分别为73.68%和41.67%。通过比较高抗（IT=0—3）与中抗（IT=4—6）水平家系的农艺性状,结果表明,IT在0—3的家系平均TKW（P>0.05）、PTN（P>0.05）和KPS（P<0.05）高于中抗水平的家系。结合各亲本抗病性和农艺性状筛选出PH为80—105 cm、PTN≥6个、KPS≥45粒、TKW≥42 g、SL≥8 cm的材料共5份。【结论】 Yr52仍对当前主要流行小种具有成株期抗性;将Yr52导入中国主栽感病小麦品种中,选育出综合抗病性和农艺性状良好的高代材料可用于培育多基因聚合的品种,丰富抗病基因的多样性,并实现持久利用。     

根系分泌物对土壤中多环芳烃降解及相关微生物的影响

根系分泌物可有效降解有机污染物，目前尚不清楚根系分泌物对土壤中多环芳烃(PAH)降解效果、降解基因及相关功能菌丰度的影响。本研究采用盆栽试验，探索不同浓度(10、20、40、80 mg/kg)人工根系分泌物、水稻根系分泌物对PAH(NAP、PHE、PYR)降解率、降解基因(nidA、nahAc、phe)丰度和细菌群落结构的影响。结果表明，添加10～80 mg/kg的人工和水稻根系分泌物处理皆可在一定程度提高土壤中NAP、PHE、PYR的降解率，且降解率随着根系分泌物浓度的增加呈先增加后降低趋势，整体以40 mg/kg效果较佳。qRT-PCR和16S rRNA高通量测序表明，与CK处理相比，根系分泌物处理下微生物群落丰度发生明显变化，且不同时间、不同浓度皆可影响群落结构特征。相关性分析结果表明，PAH降解效率、降解基因丰度、PAH功能菌三者间皆具有很强的相关性；人工根系分泌物处理下PAH降解率与nidA基因、诺卡氏菌属(Nocardioides)和分枝杆菌属(Mycobacterium)呈极显著正相关(P<0.01),水稻根系分泌物处理下PAH降解率与nahAc基因、假单胞菌属(P...