花生栽野种间杂交异源多倍化早期世代基因表达变化分析

为了进一步认识花生种间杂交异源多倍体进化过程中的基因表达变化规律,采用cDNA-HFO-TAG技术,研究花生种间杂交组合(四倍体栽培种‘仲恺花4号’×二倍体野生种Arachis. diogio)杂种F_1和早期多倍体世代S0~S3的基因表达变化情况。14条HFO-TAG引物共扩增出121条cDNA片段,其中差异片段84个,主要包括三种类型:亲本转录物完全沉默(3个),双亲转录物在后代部分材料中沉默(59个)和新转录物激活(22个),上述变化在F1代即开始发生。筛选其中大小为500~2 000 bp的35个TDFs进行克隆测序,有27个和NCBI数据库中已录入的基因具有较高的相似性,包括抗逆相关基因(10条)、未知功能蛋白基因(8条)、能量与代谢相关基因(7条)和转录因子相关的基因(2条)。这些研究结果进一步表明在花生种间杂交异源多倍化早期发生着快速、剧烈的基因表达变化,从中获得的差异基因片段,有助于了解花生属种间杂交异源多倍化早期分子机制变化,这对有效利用野生花生种质优异基因具有重要意义。cDNA-HFO-TAG技术简单、有效且实用,完全适用于花生属基因表达变化研究,可以作为花生属及其它物种基因表达变化分析技术的有效补充。     

龟纹瓢虫对草地贪夜蛾卵和低龄幼虫的捕食作用

为明确龟纹瓢虫Propylaea japonica对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的控害潜力,在(25±1)℃、L∥D=16 h//8 h、RH (60±5)%的条件下研究了龟纹瓢虫雌、雄成虫和4龄幼虫对草地贪夜蛾卵、1龄和2龄幼虫的捕食能力。结果表明,龟纹瓢虫4龄幼虫和雌、雄成虫对草地贪夜蛾卵、1龄和2龄幼虫的捕食反应均符合HollingⅡ模型。龟纹瓢虫雌、雄成虫和4龄幼虫对草地贪夜蛾卵的日最大捕食量分别为204.6、110.9粒和124.7粒,瞬时攻击率分别为1.125、1.658和1.429,处理时间分别为0.004 9、0.009 0 d和0.008 0 d;对草地贪夜蛾1龄幼虫的日最大捕食量分别为242.4、265.5头和109.4头,瞬时攻击率分别为1.233、1.038和1.411,处理时间分别为0.004 1、0.003 8 d和0.009 1 d;对草地贪夜蛾2龄幼虫的日最大捕食量分别为41.2、40.3头和27.6头,瞬时攻击率分别为1.386、1.226和1.685,处理时间分别为0.024 3、0.024 8 d和0.036 2 d。雌、雄成虫和4龄幼虫对草地贪夜蛾卵和低龄幼虫的搜寻效应均随着猎物密度的增加而降低。龟纹瓢虫对草地贪夜蛾卵和1龄幼虫的捕食量高于2龄幼虫。结果表明龟纹瓢虫对草地贪夜蛾卵和低龄幼虫具有较好的控制作用,为利用龟纹瓢虫控制草地贪夜蛾提供了理论依据。     

Regional and temporal differentiation of virulence phenotypes of Puccinia triticina from common wheat in Russia during the period 2001–2018

Leaf rust, caused by the fungus Puccinia triticina, is one of the most damaging rust diseases of wheat in Russia. Populations of P. triticina were monitored in seven regions of Russia from 2001 to 2018, with a total of 5,191 single urediniospore isolates from bread wheat (Triticum aestivum) being analysed. Populations have changed significantly in all regions since 2012, after 2 years of drought (2010–2011). Regional collections of P. triticina were also significantly different between the two periods 2001–2009 and 2012–2018, with changes along two geographic gradients from West Siberia to the north-west and south-west (North Caucasia) of the European part of Russia. All tested isolates were avirulent to resistance gene Lr9 in 2001–2009 but, since 2010, virulence to Lr9 has occurred and annually increased in the Asian part of Russia (Ural and West Siberia) due to deployment of cultivars with the Lr9 gene. Virulence to Lr2a and Lr15 was considerably lower in Dagestan (6%–33%) and all European regions (35%–67%) than in Asian regions (84%–96%). During 2001–2009, virulence on Lr1 was also lower in Dagestan (33%) and the European regions (50%–77%) than in Asia (91%–96%); however, by 2012–2018, nearly all isolates were virulent on Lr1. Remarkable changes were observed in frequencies of P. triticina races defined by their virulence/avirulence to Lr1 and Lr2a genes. We postulate the P. triticina population in Dagestan is specific to that area and pathogen populations in European and Asian parts of Russia are distinct.     

茄子反向温敏雄性不育系可溶性糖含量及相关基因表达分析

为揭示茄子反向温敏核雄性不育(rTGMS)发生与糖类代谢的关系,以茄子rTGMS系‘05ms’及温度不敏感系‘S63’为试材,对不育期和可育期的叶片及花蕾的可溶性糖含量进行比较,结果表明,‘05ms’在不育和可育时期叶片和花蕾中的可溶性糖含量均显著低于‘S63’;进一步对‘05ms’花蕾进行转录组测序及对其糖类代谢相关途径进行分析,发现差异表达基因主要富集在3个通路:淀粉和蔗糖代谢、糖酵解/糖异生和氨基糖和核苷酸糖代谢,其中淀粉和蔗糖代谢通路的差异基因最多且大部分在低温条件表达下调,主要影响了葡萄糖和半乳糖醛酸的合成。此结果初步揭示了茄子反向温敏雄性不育系中糖类代谢响应温度变化的特点,为茄子雄性不育杂交育种提供理论依据。     

旱垂柳转录组测序及赤霉素在垂枝形成中的作用

垂枝作为特殊的林木形态结构,因形态优美在全世界被广泛用于绿化和园林景观而成为研究热点。国内外对垂枝植物的研究表明赤霉素在垂枝形成中起作用,但是垂枝形成的分子背景研究仍比较缺乏。本研究以旱垂柳(Salix matsudana var. pseudo-matsudana)的垂枝为研究对象,通过对旱垂柳在不同生长发育时期的叶片、茎尖和茎基部进行了转录组和数字表达谱测序研究,共获得71 474个Unigenes序列。将Unigenes与COG和KEEG数据库比对,与转录和信号转导机制相关的基因在旱垂柳中高度富集,最终确定8 359个差异表达的基因,其中427个基因与激素相关。进一步分析赤霉素相关基因得出,主要参与2条赤霉素合成途径,具有生物活性的GA4是合成途径中的主要产物,而且GA4在枝条中的含量显著高于GA1和GA3。参与赤霉素信号转导途径中的GID1B在旱垂柳中上调表达,以及在G1和G4生长期的表达量高于其他时期,而DELLA蛋白GAI在G2生长期以后下调表达,GID1B和GAI在旱垂柳的垂枝生长过程中可能起非常重要的作用。这些研究结果将有助于探索赤霉素在旱垂柳垂枝形成中的分子作用,可为林木形态的遗传改良提供基础理论依据。     

采用胚挽救获得Ogura CMS甘蓝与甘蓝型油菜的种间杂种

为将甘蓝型油菜细胞质雄性不育系(Ogura CMS)的恢复基因转至甘蓝Ogura CMS材料上,以6份甘蓝Ogura CMS材料为母本,以含恢复基因的甘蓝型油菜为父本,人工杂交结合胚挽救培养,研究取材时期、培养基成分和杂交组合对胚珠成苗的影响,同时对胚挽救培养获得的植株是否为真实F1杂种进行鉴定。结果发现,胚珠培养以剥蕾授粉后16d取材时胚珠成苗数最多,成苗率为4.56%;培养基以MS+GA 0.1 mg·L~(-1)+NAA 0.1 mg·L~(-1)+0.5%水解酪蛋白(CH)+0.5%活性炭(AC)成苗效果最好,成苗率高达6.24%;M09CMS×RFO-46组合成苗数最多,成苗率为5.96%。67株胚挽救培养得到的植株经流式细胞仪、SSR分子标记和形态学鉴定,得出65株为真杂种,真杂种率高达97%。     

碱胁迫下榆叶梅差异基因表达分析

为了解榆叶梅(Prumus triloba Lindl.)在短期碱胁迫下的分子响应机制,本研究采用Illumina HiSeq^TM2500高通量测序技术对其在0、1、3、6、12 h碱胁迫下的叶片进行了de novo转录组测序,以此鉴定与碱胁迫相关的差异表达基因(DEGs)。结果表明,从5 960万条raw reads中获得了约5 300万条高质量clean reads,经从头组装后获得了124 786条榆叶梅unigenes。基于8 948个 unigenes差异表达(DEGs), GO富集分析发现,其中有28个基因可能在早期碱胁迫响应机制中起着重要作用; KEGG富集分析发现,不同碱处理时间下的KEGG途径(pathways)具有显著差异。对7个碱性胁迫反应相关基因进行RT-qPCR验证,所得基因的表达模式与RNA-Seq数据结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性。本研究首次对碱胁迫下的榆叶梅叶片进行了转录组分析,获得的序列数据极大地丰富了榆叶梅可利用的基因资源,深入了解了榆叶梅碱胁迫的分子响应机制,同时为研究以榆叶梅为砧木的中国李(Prunus salicina)在碱胁迫下的适应机制奠定了分子研究基础。     

温度胁迫对幼体大海马基因转录表达的影响

为探究大海马幼体在高温和低温胁迫条件下基因表达水平的变化规律,采用Illumina平台的PE150测序功能对大海马幼体肝脏进行了转录组测序。对照组、高温胁迫组和低温胁迫组测序数据组装后获得22 513个单基因簇(Unigene),N50为2 223 bp,平均长度为1 122.71 bp。与对照组相比,高温胁迫组共获得14 009个差异表达基因,其中5 543个差异表达基因上调,8 466个差异表达基因下调;低温胁迫组共获得20 030个差异基因,14 016个差异表达基因上调,6 014个差异表达基因下调。差异表达基因经KEGG数据库富集发现,高/低温胁迫均导致大海马体内抗氧化途径相关基因表达(HSP70、HSP90、SOD等)发生显著改变;另外,高温胁迫还造成大海马免疫系统相关基因(PIK3R、Akt、IL-10、TLR等)以及细胞凋亡相关基因(CYCS、CASP9、CASP3等)表达显著改变;低温胁迫造成DNA损伤修复(MSH、DDB2、XRCC2、RAD52、Ogg1、PMS2等)、脂肪酸代谢(StARD7、ApoA4、CYP51、Fadsd6等)和细胞凋亡(P21、P53、BAX等)相关基因显著上调。选择HSP70、Fadsd 6与IL-10等13个差异基因验证,RT-qPCR结果与RNA-Seq测序结果基本一致。本研究结果为深入探究大海马温度应激的调控机制奠定了一定的理论基础,而且有助于预防极端温度对大海马造成损伤。     

新疆库尔勒地区羊源产志贺毒素大肠杆菌及其耐药性分析

为了解新疆库尔勒地区羊源产志贺毒素大肠杆菌（Shiga toxin-producing Escherichia coli，STEC）毒力基因的分布情况及其耐药性，对新疆库尔勒地区羊肉生产环节（养殖场、定点屠宰场和市场）的282份样品进行STEC的分离鉴定，并检测毒力基因的编码情况，进一步检测了17种常用抗生素的耐药情况。结果表明：羊肉生产环节样品中检出72株STEC，检出率为25.5%。72株STEC中编码毒力基因stx1+stx2、stx1、stx2、rfbE、eae、hly的数量分别为22、45、2、0、4、51个。其中，羊养殖场中存在较多的非O157 STEC，检出率为37.3%；stx以stx1为主，检出率达到了652%。72株STEC中以β-内酰胺类、氨基糖苷类、大环内酯类抗生素耐药为主，STEC菌株的多重耐药比较严重，最多可耐9种抗生素，多重耐药情况主要是耐1种和耐2种抗生素。研究表明，羊肉生产环节中羊养殖场存在大量的非O157 STEC菌株，且耐药情况比较严重，务必预防源头污染。