Relationships of Spectral Reflectance with Plant Tissue Mineral Elements of Common Bean (Phaseolus Vulgaris L.) Under Drought and Salinity Stresses

ABSTRACT

Salinity and drought stresses are critical for Phaseolus vulgaris L. growth and development. They affect plants in various ways, including tissue mineral element content. Micro- and macro-elements in leaves of Phaseolus vulgaris L. (cv. ‘Blue lake’ and cv. ‘Terli’) subjected to deficit irrigation and salinity treatments were investigated, both analytically and with regards to their effect on the leaves’ spectral reflectance. B (boron), K (potassium), Mn (manganese), Na (sodium), Si (silicon) and Zn (zinc) appeared to be influenced by stress factors, mainly responding to salinity increase. The leaf spectral reflectance of the plants appeared to be significantly correlated with most of the elements under investigation. Multivariate regression identified a relationship of the reflectance at particular regions of the spectrum with phosphorus and NDVI (normalized difference vegetation index) and indicated a significant correlation with B, Fe (iron), K, Mn, P (phosphorus) and Zn. Moreover, customized spectral indices, exhibiting significantly high correlation with B, Fe, K, Mg (magnesium), Mn, Na, P, Zn and N (nitrogen), were developed.     

玉米开花期相关的Indeterminate domain(IDD)蛋白家族基因的鉴定

开花期是影响玉米产量的重要因子之一。Indeterminate1 (ID1)编码玉米Indeterminate domain (IDD)家族蛋白,是玉米开花期的重要调控因子。然而,其他玉米IDD蛋白家族基因及其生物学功能有待深入研究。本文利用生物信息学技术在玉米基因组中鉴定并分离了37个IDD家族基因,记作ZmIDD。表达分析发现这些ZmIDD基因在8个玉米组织中显示出多种表达模式。为进一步探讨ZmIDD基因在调控玉米开花期上的作用,检测了37个ZmIDD在172个自交系中的遗传多样性,发现35个ZmIDD基因在自交系间具有多态性,平均每个基因具有37.8个多态性位点。关联分析鉴定到包含ID1在内的7个ZmIDD基因在多个环境下与开花期性状显著关联。对Zm00001d020683基因2 kb的启动子区和600 bp编码区重测序,共鉴定到64个多态性位点。候选基因关联分析鉴定到2个启动子区的插入缺失(In/Del)位点与开花期显著关联,其中2个位点分别插入3 bp和2 bp的单倍型为一种提早开花的基因型。研究结果为玉米开花期相关基因的分离和利用研究提供了候选基因和选择靶点。     

水稻OsUBA基因的表达及其在促进种子萌发和开花中的功能

自噬是将功能异常或不需要的胞内组分降解的细胞学过程,广泛参与真核生物的生长发育过程、对营养缺乏的响应及生物/非生物胁迫反应。NBR1 (Next to BRCA1 gene 1, NBR1)是在植物中发现的最重要的自噬受体,但有关植物NBR1类自噬受体的研究较少,水稻中此类蛋白的研究还是空白。本文通过RT-PCR方法,从水稻日本晴幼苗的cDNA中克隆到一个含有泛素相关结构域(Ubiquitinassociated,UBA)的基因,将其命名为OsUBA。OsUBA的开放阅读框长2538 bp,编码845个氨基酸残基。OsUBA属于水稻中的NBR1类蛋白。OsUBA的启动子区有多个与光、逆境胁迫及激素反应相关的元件; OsUBA基因在水稻花药、正在萌发的种子以及根中的表达量较高,在茎和叶中也有表达; 200μmol L~(–1) ABA处理显著抑制OsUBA的表达,100μmol L~(–1) GA处理后OsUBA的表达略有升高。对OsUBA过表达水稻株系的研究表明,转基因水稻种子的萌发比野生型更快, ABA (3μmol L~(–1))处理显著抑制OsUBA过表达水稻株系种子的萌发, GA (100μmol L~(–1))处理对OsUBA过表达水稻株系种子的萌发略有促进;OsUBA过表达水稻株系的开花时间较野生型明显提前。这些结果表明,水稻NBR1蛋白基因OsUBA的表达和功能可能与对开花时间和种子萌发的调控以及生物/非生物胁迫反应有关。     

甘蓝型油菜种子萌发期耐铝毒特性综合评价及其种质筛选

种子萌发是油菜植株形态建成的重要阶段,铝毒是酸性土壤中影响其种子萌发的主要因素之一,因此筛选出种子萌发过程中耐铝毒种质对油菜生产及研究具有重要意义。本研究利用5份甘蓝型油菜品种(系)筛选出油菜萌发期耐铝毒种质资源处理的适宜胁迫浓度为90μg mL~(-1)。并以该浓度处理148份甘蓝型油菜品种(系)种子,于萌发期测定其发芽势、发芽率、鲜重、干重、根长和芽长等指标,通过铝毒胁迫耐性综合评价值(A值)、平均隶属函数值(ASF值)、对铝毒加权耐性系数(WAC值)、相关性、频数、主成分、灰色关联度、聚类和逐步回归分析等鉴定萌发期耐铝性,建立萌发期对铝毒耐性综合评价模型并筛选出适宜的评价鉴定指标。结果表明, 148份甘蓝型油菜的萌发期各指标在品种(系)间存在显著差异;筛选出萌发期耐铝毒甘蓝型油菜品种(系) 01188、WH-20、A109、甲预31棚等。根据灰色关联度及回归分析结果认为,在油菜萌发期测定其根长、芽长、鲜重、发芽率和发芽势,通过回归方程估算其A值,可以初步判断甘蓝型油菜种质的耐铝毒特性。     

大白菜TPS基因家族鉴定及其在高温胁迫下的表达分析

为明确大白菜TPS(BrTPS)家族成员信息及对高温胁迫信号的响应,本研究利用生物信息学方法,在大白菜基因组数据库中鉴定了BrTPS基因家族成员,并对其理化性质、进化特征、蛋白结构及在高温胁迫下的表达模式进行分析。结果表明,大白菜全基因组含有15个TPS基因家族成员,分布于8条染色体上。除BrTPS14和BrTPS15外,其余成员各含有1个TPS和1个TPP结构域,并且所含motif的排列顺序也完全一致。理化性质分析发现,15个成员的氨基酸长度介于129~1459 aa之间,分子量大小在14.73~165.83 kD之间,大部分BrTPS蛋白为酸性蛋白和亲水蛋白,以无规则卷曲作为二级结构主要构成元件。进化分析表明,大白菜TPS基因家族成员可分为2类,其中ClassⅠ包含5个成员,ClassⅡ包含10个成员。本研究对高温胁迫前后不同组织和持续高温胁迫下叶片中的表达分析,发现大部分的BrTPS基因可对高温胁迫产生响应,但在表达规律上存在差异。这些研究结果为后续研究大白菜TPS基因提供一定参考。     

龙脑型阴香可蒸生物量预测模型研究

龙脑型阴香（Cinnamomum burmannii chvar. borneol）矮林经营中，企业和农户需预估可蒸 生物量，以便根据加工能力合理安排采收面积。研究以 3~5 年生龙脑型阴香矮林为对象，按照企业收 购标准，统一以 120 cm 为截顶高度、下部枝条全部保留的方法开展采收测定，在同一试验林中，分 别在 3.5 a 生林龄生长期为 1 a 时和 5.5 a 生林龄生长期为 2 a 时测定树高、胸径、冠幅、分枝数和可蒸 生物量 5 个性状。以线性和非线性的方法拟合单株可蒸生物量模型，用 R2、RMSE、AIC、BIC 等指 标评价并筛选出最佳模型，筛选结果是 2 a 生长期最优线性和非线性模型分别 DB=0.625H+0.076HDD， DB=0.091HDD+0.000 017 8HDD2 ，1 a 生长期的分别是 DB=-1.646H-2.734D+4.134C+1.252HD，DB=-1.356 H+0.907H2。4 个模型在实际应用中估算的相对误差分别是 16.680%、14.107%、2.036% 和 20.543%。企业 可依模型估算可蒸生物量，合理安排采收面积。     

红富士苹果芽变系DNA甲基化研究

以35份富士苹果(Malus×domestica Borkh.‘Fuji’)芽变材料为试材,利用甲基化敏感扩增多态性(Methylation Sensitive Amplified Polymorphism,MSAP)分析和UPGMA聚类方法,对其基因组甲基化修饰水平、变异模式以及表观遗传变异关系进行研究。结果表明:(1)不同富士系得到不同的MSAP扩增,总DNA甲基化水平27.90%～36.16%,平均32.87%,双链全甲基化为主要甲基化方式;(2)富士芽变材料绝大多数位点保持了原有甲基化模式;(3)绝大多数芽变(68.57%)检测到全部的甲基化变异模式(12种),去甲基化频率极显著高于甲基化频率(P 0.01),且CG去甲基化极显著高于CHG;(4)36份种质遗传相似系数平均值0.89(0.79～0.92),在聚类图上,富士原种分布在芽变系集中区外,新近发生的芽变系更倾向于聚在一起,着色系片红型和条红型芽变呈分散排布状态。总的来看,富士芽变的甲基化变异模式丰富,超甲基化和去甲基化相伴发生,但以去甲基化为主;‘富士’着色芽变与其最原始品种富士,以及芽变之间发生了较大表观遗传变异;片红和条红型芽变聚类未表现明显偏好性。本研究将为进一步开展富士着色系芽变机理研究提供指导,可以CG去甲基化为切入点展开深入研究。     

Cryptic species and population genetic structure of Plasmopara viticola in São Paulo State,Brazil

Downy mildew (Plasmopara viticola) is one of the most important diseases in grape-growing areas worldwide, including Brazil. To examine pathogen population biology and structure, P. viticola was sampled during the 2015/16 growing season from 516 lesions on nine grape cultivars in 11 locations in subtropical areas of São Paulo State, Brazil. For identification of cryptic species, a subsample of 130 isolates was subjected to cleaved amplified polymorphic sequence (CAPS) analysis, and for 91 of these isolates the ITS1 region was sequenced. These analyses suggest that the population of P. viticola in São Paulo State consists of a single cryptic species, P. viticola clade aestivalis. Seven microsatellite markers were used to determine the genetic structure of all 516 P. viticola isolates, identifying 23 alleles and 55 multilocus genotypes (MLGs). Among these MLGs, 34.5% were clonal and represented 93% of the isolates sampled. Four dominant genotypes were present in at least five different locations, corresponding to 65.7% of the isolates sampled. Genotypic diversity (Ĝ = 0.21–0.89) and clonal fraction (0.58–0.96) varied among locations (populations). Most populations showed significant deviation from Hardy–Weinberg expectations; in addition, excess of heterozygosity was verified for many loci. However, principal coordinate analysis revealed no clusters among locations and no significant isolation by distance was found, suggesting high levels of migration. The results indicate that downy mildew epidemics result from multiple clonal infections caused by a few genotypes of P. viticola, and reproduction of P. viticola in São Paulo State is predominantly asexual.     

粉红香水月季花香成分分析及在城市园林中的应用

粉红香水月季为著名的古老藤本月季,前期引种发现,粉红香水月季在上海具有良好的适应性。为进一步开发利用,本研究主要对其芳香性开展研究。采用搅拌子吸附萃取脱附结合气相色谱质谱技术提取和分析鲜花花瓣中的香气成分。结果显示,粉红香水月季的主要香气成分为3,5-二甲氧基甲苯,其次为3-乙酸叶醇酯、石竹烯、香叶醇等。香气类型为以3,5-二甲氧基甲苯为代表的茶香型,香气偏清韵。同时,3,5-二甲氧基甲苯具有独特的镇定安神效果。粉红香水月季在观赏园林和保健园林的景观营造中具广阔应用前景。