基于RNA-seq的木霉长链非编码RNA的生物信息学预测及其重寄生相关性分析

[目的]本研究旨在全基因组范围内识别木霉(Trichoderma guizhouense) NJAU 4742(NJAU 4742)的长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA),探究lncRNA在重寄生过程中可能参与的调控作用。[方法]用链特异性RNA-seq技术,对重寄生过程中与病原菌互作接触前、后以及独立培养的木霉菌进行转录组测序;构建生物信息学流程,识别lncRNA并用RSEM和DESeq2软件分析lncRNA在重寄生过程中的表达情况;对lncRNA的靶标预测和表达情况进行分析,探索lncRNA在重寄生过程中可能参与的调控作用。[结果]在木霉NJAU 4742中识别了1 676个lncRNA,其中包含1 049个基因间型lncRNA,590个反义型lncRNA,32个正义型lncRNA以及5个内含子型lncRNA。与编码基因相比,lncRNA的外显子数量偏少,序列长度偏短,表达量偏低,在基因组上的跨度偏短。靶标预测结果显示:1 496个lncRNA能够靶向2 269个蛋白编码基因,其中1 492个lncRNA以顺式作用形式靶向2 262个编码基因,4个lncRNA以反式作用形式靶向7个编码基因。GO功能分类结果显示:代谢过程(metabolic process)、催化活性(catalytic activity)和细胞过程(cellular process)是lncRNA靶标分布数量较多的3个类别。KEGG通路分析结果显示:信号转导(signal transduction)、转运与分解代谢(transport and catabolism)和碳水化合物代谢(carbohydrate metabolism)是lncRNA靶标分布数量较多的3类通路。进一步分析发现:147个lncRNA靶向编码碳水化合物活性酶和蛋白酶的基因以及次生代谢物合成相关的基因,其中30个lncRNA在重寄生过程中表达水平发生显著变化,有10个lncRNA的表达和靶标基因显著相关。[结论]木霉在NJAU 4742中存在长链非编码RNA,部分成员参与对病原菌重寄生过程的调控。     

生物有机肥对茄子青枯病的防治及其机理探讨

【目的】研究生物有机肥（BIO-36和BIO-23）对茄子青枯病的防治效果及其对植株体内酶活性、根际微生物数量的影响,并对其作用机理进行探讨。【方法】将枯草芽孢杆菌菌株（II-36和I-23）发酵后与腐熟有机肥（猪粪堆肥和氨基酸有机肥）混合进行二次发酵,获得了茄子专用生物有机肥料（BIO-36和BIO-23）,采用盆栽试验,对上述2种生物有机肥防治茄子青枯病的效果进行验证。【结果】2种肥料都能抑制茄子青枯病（防病效果分别为96%和91%）,植株叶片中CAT(过氧化氢酶)、POD（过氧化物酶）和SOD（超氧化物歧化酶）酶活性显著提高,而MDA（丙二醛）含量显著下降,叶片中CAT酶活性分别比对照增加了25.0%和23.7%,POD酶活性分别增加了99.5%和93.6%,SOD酶活性分别增加了32.7%和29.8%,MDA含量分别比对照降低了29.5%和26.3%。此外,根际土壤的真菌、放线菌数量显著提高,细菌数量增加幅度不大,青枯劳尔氏菌数量显著减少。【结论】生物有机肥对茄子青枯病的防治作用与诱导茄子系统抗性和调控土壤微生物群落结构有关。     

猪粪堆肥提取液对棉花生长和养分代谢的影响

为了研究猪粪堆肥提取液的促生效果,通过盆栽试验研究了分别浇施以0.5 mol·L-1硫酸钾和水为浸提剂提取的猪粪堆肥提取液(分别简称为K和W)对棉花生长的影响.结果表明:(1)施用K和W能显著增加棉花植株的株高、果枝数、蕾数、棉铃数.籽棉产量分别比清水对照(CK)增加了2.30倍和1.86倍,但是K和W两者之间差异不显著.(2)棉花现蕾期、花铃期和吐絮期的植株生物量分别比CK增加了71.4%和52.9%、114.2%和83.5%、106.1%和90.5%,氮磷钾累积量与CK比较显著增加.K处理的棉花在现蕾期和花铃期的植株干重显著高于W处理.(3)从现蕾期到吐絮期,棉花植株功能叶硝酸还原酶活性随之增加,而可溶性蛋白含量却随之降低.与CK比较,施用K和W能显著增加不同时期棉花植株功能叶片硝酸还原酶活性和可溶性蛋白含量.花铃期K处理的功能叶硝酸还原酶活性显著高于W处理.K处理和W处理的棉花功能叶可溶性蛋白含量分别比CK增加了1.24倍和3.01倍(现蕾期)、59.1%和40.0%(花铃期).(4)施用两种猪粪堆肥提取液,在一定程度上都能增加棉花叶片可溶性糖和淀粉含量,但各处理间差异不显著.上述结果表明,猪粪堆肥提取液能明显改善棉花植株的生长发育,显著增加棉花产量,可以作为优质有机液体肥料.     

不同氮效率水稻的生长特性

以氮高效水稻4007和氮低效水稻Elio为材料,在水培条件下设置高(5.72 mmol·L-1)、低(1.43 mmol·L-1)2个供氮处理,研究2个水稻品种的籽粒产量及不同生育期的干物重、吸氮量和根系形态以及功能叶片硝酸还原酶活性(NRA)、功能叶片和根系谷氨酰胺合成酶活性(GSA)的差异.结果表明:2个处理4007的籽粒产量均高于Elio.在分蘖期,Elio的地上、下部生物量及氮积累量均大于4007,至拔节期两者差距减小,齐穗期Elio的地上部氮积累量只有4007的86.4%,且差异显著.高氮条件下,在分蘖期4007的根系特征参数显著低于Elio,而在拔节期两品种却没有显著差异,在齐穗期4007的总根长、根表面积和根尖数已经显著高于Elio.高氮处理的叶片NRA、叶片和根系GSA均显著高于低氮处理;在拔节期和齐穗期,Elio叶片NRA极显著下降,而4007叶片则保持NRA的稳定;在齐穗期4007的GSA显著高于Elio.     

西瓜、水稻根分泌物及酚酸类物质对西瓜专化型尖孢镰刀菌的影响#br#

 【目的】探讨西瓜、水稻根分泌物及其中的酚酸类物质对西瓜专化型尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f. sp. niveum,FON)的影响,阐释西瓜枯萎病的发生和西瓜/旱作水稻间作系统改善西瓜连作枯萎病的机理。【方法】营养液培养法收集西瓜根分泌物(REW)和水稻根分泌物(RER),研究其对FON生长的影响;HPLC法分离鉴定REW和RER中的酚酸类物质,并通过外源添加法研究该类物质对FON生长的影响。【结果】REW能显著促进FON孢子萌发和产孢,与对照相比,1.0 mL和5.0 mL 的REW对FON孢子萌发的促进率分别为46.9%和59.2%;在0.1 mL至2.0 mL范围内,REW对FON产孢的促进率从10.8 %逐渐增加到84.6 %;而RER能显著抑制FON孢子萌发和产孢,1.0 mL和5.0 mL RER对FON孢子萌发抑制率分别为14.3 %和6.1 %;并在0.1 mL至2.0 mL范围内,对该菌产孢的抑制率由4.6%增至37.5%。在REW和RER中同时检测到水杨酸、对羟基苯甲酸和邻苯二甲酸,而阿魏酸和香豆酸分别单独存在于REW和RER中;且RER中以香豆酸含量最高(占总量的37.9%);其酚酸总量是REW的1.4倍。综合FON孢子萌发、产孢能力和菌丝生长三项测定指标,香豆酸的抑菌效果最显著,抑制率分别为9.1%—70.5%、24.1%—100.0%和2.5%—47.5%,其次是水杨酸;而阿魏酸、对羟基苯甲酸、邻苯二甲酸对FON孢子萌发、产孢有不同程度的促进作用,以阿魏酸最为突出,浓度为40—160 mg•L-1时促进率分别为28.6%—114.3%和17.7%—54.8%。【结论】西瓜根分泌物对FON有刺激作用而水稻根分泌物对FON却具有抑制作用,这为阐释西瓜/旱作水稻间作系统改善西瓜连作枯萎病提供了理论依据。     

水分胁迫和供氮形态耦合作用下分蘖期水稻的光合速率、水分与氮素利用

采用室内营养液培养及PEG模拟水分胁迫的方法,在3种供氮形态\[NH4+、NO3-、NH4+/NO3-(质量比)为50∶50\]下,主要研究分蘖期水稻在非水分胁迫及水分胁迫条件下的氮素利用效率及对不同形态氮素的消耗。在非水分胁迫条件下,分蘖期水稻在NH4+/NO3-为50∶50时生物量增量最大;而在水分胁迫条件下,单一供NH4+ N营养的水稻生物量增量最大。在两种水分条件下,当NH4+/NO3-为50∶50时,分蘖期水稻对营养液中NO3- N的消耗量明显大于NH4+ N;此外,在两种水分条件下,均以单一供NH4+ N营养水稻的光合速率、氮素利用率和水分利用率最高。     

利用小麦秸秆生产木霉分生孢子及其生物有机肥对黄瓜的促生效果

【目的】木霉是重要的植物根际促生功能菌,然而木霉类生物肥料生产的应用基础研究很薄弱。本研究以小麦秸秆为发酵基质,探究哈茨木霉T-E5产分生孢子的固体发酵工艺条件,并验证发酵物作为生物有机肥的促生效果。【方法】在实验室条件下,以小麦秸秆为固体发酵基质,研究固体发酵的不同发酵方式,温度、酸浓度、酸种类、接种量、含水量、外加碳源和氮源等单因子条件下的产孢量;再利用正交试验设计,研究温度、酸浓度、含水量、接种量、外加氮源和碳源的发酵条件优化。利用两季温室盆栽试验测定包括施用化肥、有机肥、发酵物和不同肥料组合的5个不同施肥处理的黄瓜地上部生物量、株高和叶面积。采用稀释涂布法测定黄瓜盆栽根际土中总真菌数量和木霉菌数量。【结果】单因素条件优化:基质用稀硝酸 (0.1 mol/L) 调节酸度值后接种3%(v/w) 的1 × 107个/mL的T-E5孢子液,调节水分使初始含水量达到75%;在此条件下,添加尿素和玉米粉,在28℃下发酵培养8天,最大产孢量可达到8.87 × 109个/g。通过正交优化,每10 g小麦秸秆,加入调节酸度值的0.05 mol/L硝酸18.3 mL,含水量70%(湿基),接种量9%,添加尿素的量为1%,30℃浅盘培养8天,产孢量达到1.1 × 1010个/g。第1季盆栽试验结果表明,与单施化肥处理 (CCK) 相比,发酵产物与化肥配施 (CT) 使黄瓜的地上部分生物量、株高和叶面积分别提高14.97%、16.75%和14.64%;与单施有机肥处理 (OCK) 相比,发酵产物与有机肥配施 (OT) 使黄瓜的地上部分生物量、株高和叶面积分别提高10.62%、26.06%和9.53%。第2季盆栽也有类似的促生效果,与CCK相比,CT使上述指标分别提高12.83%、11.49%和26.93%;与OCK相比,OT使上述指标分别提高5.96%、34.29%和18.01%。两季盆栽添加木霉发酵物的处理中根际土总真菌数和木霉菌数量相比CCK、OCK和不施肥照 (CK) 均增加1个数量级以上。【结论】以小麦秸秆为主要原料,采用固体发酵工艺可生产高分生孢子含量的哈茨木霉菌剂及其生物有机肥,表明利用农业废弃物生产高附加值的木霉菌剂及其生物有机肥具有可行性。但木霉孢子数量主要受发酵条件影响,今后应在中试和工厂化生产水平进一步研究木霉孢子固体发酵的工艺参数。     

水稻氮素高效吸收利用机理研究进展

基于经济效益和环境保护的考虑, 近年来水稻的氮素利用效率引起了大家的重视.不同基因型水稻对氮素利用效率存在明显差异.氮素利用效率可分为吸收和生理利用效率两部分,它们对氮素利用效率的贡献率受到水稻生育期和供氮水平两方面的影响.从水稻根系特征、库容量、齐穗后的碳与氮的转运、光合作用和增硝营养等与水稻氮素利用效率关系密切的生理生化机制进行了阐述,最后对该领域今后的重点研究方向进行了展望.     

不同配方叶面肥对蕹菜产量和品质的影响

通过田间小区试验,研究了不同配方叶面肥对蕹菜产量和品质的影响。结果表明：1）与对照（喷清水）相比,各个配方的叶面肥均能显著提高蕹菜的产量,其中以在氮、钾、镁固定的基础上,叶面肥中添加活性物质2和1／4浓度微量元素的配方增产效果最好,增产幅度达52．5％,且该处理蕹菜的维生素C含量也最高;2）就蕹菜的可溶性糖含量和叶片叶绿素含量而言,以在氮、钾、镁一定的基础上,叶面肥中添加活性物质1和1／4微量元素与添加活性物质2和1／4微量元素的2个配方的效果最好,但二者之间差异不显著;3）在氮、钾、镁一定的基础上,叶面肥中添加活性物质1和1／2微量元素与添加活性物质2和1／2微量元素的2个配方对提高蕹菜可溶性蛋白含量的效果最好,但二者之间差异不显著。研究还发现,活性物质2比活性物质1对提高蕹菜可溶性糖含量和维生素C含量效果更好。     

氮素形态及水分胁迫对水稻根系生理特性的影响

采用室内营养液培养、聚乙二醇（PEG6000）模拟水分胁迫的方法,在3种供氮形态下（NO3^- -N、NH4^＋ -N和NO3^- -N与NH4^＋ -N等体积混合）,研究了在非水分胁迫及模拟水分胁迫（添加10％PEG,约相当于-0．15MPa）下,苗期水稻根系的生长状况、水分吸收状况及木质部汁液特性。结果表明,水分胁迫抑制了供NO3^- -N营养水稻根系的生长,而对供NH4^＋ -N水稻根系的生长没有影响;水分胁迫提高了NH4^＋ -N营养水稻木质部汁液pH值,并增加其渗透势。提示：水分胁迫条件下,NH4^＋ -N营养对根系生长及木质部汁液调节可能是氮素增强水稻抗旱性的原因之一。