黄瓜叶酸合成关键基因克隆与分析

【目的】分析黄瓜基因组中与叶酸合成代谢相关的基因数量、定位以及表达特征,对关键酶基因进行生物信息学分析与克隆,旨在为黄瓜叶酸合成调控研究奠定基础。【方法】根据已报道的拟南芥叶酸合成相关基因,利用黄瓜基因组数据库中9930_V3版本进行BLAST比对。利用MapChart绘制黄瓜染色体物理图谱并对基因定位。利用qRT-PCR分析这些基因在黄瓜果实发育不同时期和不同材料中的表达量。通过MEGA、WebLOGO、ExPASy等工具对关键酶基因进行生物信息学分析。通过PCR扩增对关键酶基因进行克隆,并测序分析基因的序列差异。【结果】同源比对获得19个黄瓜叶酸代谢相关基因,这些基因不均匀分布在黄瓜7条染色体上,且以Chr.4和Chr.5上分布最多。通过对其中11个调控叶酸合成的基因在测序黄瓜9930果实发育不同时期以及果实叶酸含量高低差异显著的2份材料的表达量分析,发现CsFPGS、CsHPPK/CsDHPS和CsDHNA 3个基因与果实叶酸含量变化趋势完全一致;CsADCS、CsADCL、CsDHNA、CsHPPK/CsDHFS、CsFPGS、CsDHFS等基因的表达量在2份材料中具有显著差异。通过对2个调控叶酸合成限速步骤的关键酶基因CsGCHI和CsADCS的蛋白序列及蛋白结构域分析,发现各物种中CsGCHI的同源基因均具有2个GTP_cyclohydroI结构域;CsADCS的同源基因均具有2个GATase结构域、1个Anth_synt_I_N结构域和1个Chorismate_bind结构域。它们在不同物种中高度保守,进化树分析亲缘关系近的物种聚类到一起。分别扩增黄瓜果实低叶酸含量自交系65G和高叶酸含量自交系02245中CsGCHI和CsADCS的同源基因,序列分析表明CsaV3_1G041250全长为3 012 bp,CDS序列长度为1 413 bp,3个SNP位点的突变导致了氨基酸序列的变异;CsaV3_7G026240全长为3 047 bp,CDS长度1 407 bp,序列无变异;CsaV3_5G036360全长7 941 bp,CDS序列长度为2 706 bp,序列无变异。【结论】鉴定出19个不均匀分布在7条染色体上的黄瓜叶酸代谢相关基因,基因CsFPGS、CsHPPK/CsDHPS 、CsDHNA和CsADCS是影响黄瓜果实叶酸含量变化、导致叶酸含量高低显著差异的关键基因,调控叶酸合成限速步骤的关键酶基因GCHI及ADCS功能相对保守,CsGCHI在65G、02245中有3个SNP位点的突变导致了氨基酸序列的差异。     

生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N₂O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0（BC0,对照)、2.25（BCL,低量）、6.75（BCM,中量）和11.25 t·hm^-2（BCH,高量）4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR（qPCR）技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮（N₂O）排放、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸还原酶（nirK、nirS）、氧化亚氮还原酶（nosZ）基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm^-2,显著降低夏玉米生育期N₂O累积排放量,并以BCM处理减少N₂O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌（AOA）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌（AOB）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用（BCM、BCH处理）可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因（nirK、nirS、nosZ）拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N₂O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N₂O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量（6.75 t·hm^-2）施用效果最优。     

无机碳源对零价铁介导的自养脱氮序批式反应器处理高氨氮废水的影响

无机碳源作为自养微生物的能量来源,是影响自养脱氮细菌富集的重要因素。文章通过添加不同量的KHCO3作为ZVI介导的自养脱氮体系中无机碳源,研究反应体系的脱氮效果影响趋势以及适宜的无机碳源添加量。结果如下:1)KHCO3作为无机碳源可以显著提高NH^+4-N去除率,KHCO3添加量越多,其NH^+4-N去除率越高。KHCO3添加量分别为2 g,1 g,0.5 g的SBR反应器R2,R1,R0.5的NH^+4-N去除率分别为98.39%,65.18%,44.56%,相较不添加KHCO3的R0分别提高86.5%,53.29%,32.67%。ZVI的添加会降低KHCO3对NH^+4-N氧化的促进作用。2)KHCO3可明显提高TIN去除效果,促进总氮脱除的高低顺序是R1>R0.5>R2,SBR反应器R2,R1,R0.5的平均TIN去除率分别为19.01%,32.04%,27.62%,相较于空白组R0分别提高了10.60%,23.63%,19.21%。3)KHCO3可中和硝化反应产生的H^+,对反应体系具有缓冲作用,可使微生物处于较适宜的酸碱环境中,更有利于反应器的稳定运行。4)适量的无机碳源KHCO3可以促进氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌的活性。该研究探讨了无机碳源在零价铁脱氮体系中的影响趋势,为铁型脱氮技术提供了理论支撑。     

利用氦氖激光诱变提高枯草芽孢杆菌纤溶酶活力的研究

通过诱变筛选纤溶酶活性高的枯草芽孢杆菌菌株,得到突变株HDBF-N7HN5。使用氦氖激光诱变,设置不同的诱变时间,通过不同的蛋白平板处理,筛选高产突变株并检测纤溶酶活力。实验结果表明,在氦氖激光诱变处理45 min后,最高产突变株纤溶酶活力达到429.89±5.74 IU/mL。突变株经过10次传代培养后,保持稳定的高产纤溶酶特性。纤溶酶粗酶液处理血凝块的绝对溶解率可达到57.74±0.72%,10倍稀释液处理血凝块的绝对溶解率也能达到26.89±0.68%,菌株产生的纤溶酶具有良好的体外溶栓效果。本研究结果既提高了微生物纤溶酶活性,也为该菌株产纤溶酶的产业化提供了依据。     

NaCl胁迫对甜瓜生理指标及相关基因表达的影响

以薄皮甜瓜(IVF05、IVF89)和厚皮甜瓜(IVF117、IVF303)为试材,研究Na Cl(150 mmol·L~(-1))处理对4个甜瓜品种发芽、幼苗生长及相关基因表达的影响。结果表明,在Na Cl胁迫下,薄皮甜瓜IVF89的生长指标受到的抑制作用最大,其发芽率、发芽指数、胚根长度和胚轴长度分别下降23百分点、76.24%、46.71%和39.27%;厚皮甜瓜IVF303的生长指标受到的抑制作用最小,其发芽率下降不明显,发芽指数、胚根长度和胚轴长度分别下降46.52%、34.86%和23.08%;Na Cl胁迫提高了甜瓜幼苗叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,增加了游离脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白的含量;4个甜瓜品种幼苗的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和SPAD值均显著降低,IVF05、IVF89、IVF117和IVF303的Pn分别下降了64.44%、69.62%、61.23%、60.00%;4个甜瓜品种的卡尔文循环(Calvin)关键酶基因1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶基因(CmRubisco)、3-磷酸甘油酸激酶基因(CmPGK)和叶绿体型果糖-1,6-二磷酸酶基因(Cm FBPase)表达均显著下调,核酮糖-5-磷酸激酶基因(Cm PRK)表达大多上调;甜瓜耐盐相关基因质膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因(Cm SOS1)、液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因(CmNHX1)、高亲和力K~+转运体基因(CmHKT1)和N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶基因(CmGnT)的表达均上调,其中IVF303的基因表达上调幅度最大。通过主成分分析、相关分析和聚类分析等综合分析方法,将4个甜瓜品种分为3类,IVF05和IVF89为盐敏感类型,IVF117为中耐盐类型,IVF303为强耐盐类型。     

干旱胁迫对锦灯笼种子萌发及幼苗生理特性的影响

以锦灯笼种子为试材,用3%、5%、8%和10%4个浓度的PEG-6000溶液模拟不同的干旱胁迫条件,研究锦灯笼种子萌发情况和幼苗生理特性,以期了解其抗旱性。结果表明:1)随着PEG-6000浓度的加大,锦灯笼种子的发芽率和发芽势先增加后减少,浓度为5%时最大,株高也是在胁迫浓度为5%时达到最高,这说明一定程度的干旱胁迫可以促进种子萌发及幼苗生长。2)丙二醛含量、可溶性糖含量和电导率随着PEG-6000浓度的增加表现为持续上升的趋势,过氧化物酶(POD)活性则呈现先上升后降低的趋势。     

芸乐收在油菜卓油1032高产栽培上的应用效果

为探索芸乐收在油菜"卓油1032"高产栽培中的最佳使用时期及施用次数,进行了芸乐收不同施用时间及施用次数研究。结果表明:施用芸乐收后油菜抽薹、初花、终花及成熟均有所延后,使用1次,全生育期增加2～3天,使用2次增加5天;施用芸乐收后油菜株高、根茎粗及经济性状均增加;产量增加17.58%～28.71%;产值增加2 936.07～4 794.84元/公顷。在油菜上以封行期施用1次的增产增收效果最好。     

添加物对木耳液体菌种老化的影响

以黑木耳品种‘黑威15’为试验材料,研究营养物质对木耳液体菌种生长及老化的影响,筛选抗老化及易老化培养基,研究其抗氧化酶活性、底物降解酶活性、抗氧化物质及膜质过氧化程度变化规律。结果表明,①与对照组相比,添加磷酸二氢钾及VB1可延缓菌丝老化,且促进菌丝生长。添加硫酸镁对菌丝老化有缓解作用,但抑制菌丝生长。添加过量氮源可促进菌丝生长且加速菌丝老化。②与对照及易老化培养基相比,抗老化培养基中菌丝总蛋白含量、过氧化物酶、超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶、淀粉酶活性显著提高。表明活性氧自由基清除系统相关酶活性的提高对延缓菌丝老化具有重要作用。③SOD活性随菌龄增加而逐渐减小,与菌龄呈显著负相关。在抗老化培养基中,丙二醛含量随菌龄增加而降低,两者间呈显著负相关。在对照及易老化培养基中,MDA含量随菌龄增加呈上升趋势,两者间呈显著正相关。研究对分析木耳菌丝老化机制及解决液体菌种老化问题具有理论价值。     

24-表油菜素内酯对杏果实贮藏品质的影响

以新疆赛买提杏为试验原料,选用0.9 mg/L的24-表油菜素内酯(24-epibrassionolide,EBR)对杏果实进行10 min的浸泡处理,将处理后的果实取出晾干后贮藏在温度为4℃、相对湿度(RH)90%~95%的冷库中,以蒸馏水处理为对照,定期测定相关指标,研究24-表油菜素内酯处理对杏果实贮藏品质的影响。结果表明,24-表油菜素内酯处理可以延缓杏果实贮藏期间可溶性固形物、可滴定酸、叶绿素和抗坏血酸含量的下降,有效降低杏果实的自然发病率,并能有效延缓呼吸速率和失重率的上升。