核桃JrOFP基因家族鉴定及其响应冷胁迫基因的转录表达分析

OFP(OVATE Family Protein)在植物调控响应逆境过程有重要作用。本研究基于核桃全基因组数据对其OPF基因家族成员进行筛选鉴定,并对其成员结构进行生物信息分析,同时对该家族成员进行时空转录水平分析。结果表明,核桃OFP基因家族包含21个成员,编码21条蛋白,均为亲水性蛋白;均含有典型的DUF623结构域;系统进化发现,该基因家族成员分为4个亚组。冷胁迫后经转录组分析,21个成员对冷胁迫均具有不同程度的响应,并在不同组织中存在特异性表达。本研究为进一步解析核桃OPF基因家族成员在响应冷胁迫过程中的分子机制提供了理论支撑。     

植物WRKY转录因子及其生物学功能研究进展

WRKY转录因子是一个大的植物转录因子家族。该转录因子家族最显著的特征是家族各成员至少包含一个WRKY结构域,该结构域的N-端有一个高度保守的WRKYGQK基序,C-端为一个锌指类似结构域(zinc-finger-like motif),一般组成为C-X_(4-5)-C-X_(22-23)-H-X-H。WRKY转录因子通过WRKY结构域与下游目标基因启动子区的W-box进行特异性结合从而调控目标基因的表达。研究表明,WRKY蛋白除了广泛参与植物种子萌发与休眠、叶片衰老、代谢、激素信号转导外,还参与生物和非生物胁迫等生理生化反应过程的调控等新功能。综述了国内外有关WRKY转录因子的研究进展,讨论了其在植物生长发育以及应对生物和非生物胁迫过程中发挥的调控功能,以期为全面研究WRKY转录因子家族的结构和功能提供新的观点。     

棉花铃叶比与红叶茎枯病发生的关系

 为了明确棉花库源比(铃叶比)变化对红叶茎枯病发生的影响,揭示红叶茎枯病的病因,本研究开展了多项试验。试验结果显示,棉株的病害严重度与其铃叶比呈高度正相关。早熟品种开花期早,铃叶比高,病害发生重;盛蕾期以前的气温对棉花生长和红叶茎枯病发生的作用大于土壤水分的作用。与常温处理相比,提高棉花3叶期至盛蕾期的气温,可促进棉花的营养生长,减小库源比,其发病盛期延后约45 d,病情指数平均减少72.9%,棉花生物学产量平均提高123.8%;去蕾和推迟打顶均可降低棉花铃叶比,减轻病情,以去全蕾处理的作用最为明显;叶面喷施甲哌鎓可提高棉花铃叶比,利于病害发生。因此,铃叶比失调是红叶茎枯病的主要病因;开花期以前棉花代谢源(叶)的生长量决定着病害发生的时间和严重度。     

(4-亚甲基-5-羰基-3-四氢呋喃基)-苯甲酸甲酯衍生物的合成及其杀菌活性

为了探索天然产物Cedarmycins衍生物的结构与活性关系,以α-亚甲基-β-羟甲基-γ-丁内酯为起始原料,经过与不同取代的羧酸缩合,合成了19个新的(4-亚甲基-5-羰基-3-四氢呋喃基)-苯甲酸甲酯衍生物。杀菌活性测定结果表明,该类衍生物具有广谱的杀菌活性,尤其对水稻纹枯病菌Rhizoctonia solani和辣椒疫霉Phytophthora capsici显示出很强的杀菌活性,其中化合物2e(R=2,4-2Cl)对这2种病菌的EC50值约为1.6 mg/L。     

基于图像特征提取与L-系统的植株模型重建研究

以水稻植株模型的重建为研究对象,为尽可能地保留植株原始形态特征,研究过程中充分运用图像处理技术对水稻植株叶片图像进行了特征信息提取,并应用于叶片器官模型重建;同时,结合L-系统建模方法在稻穗器官模型重建的基础上,将图像处理技术与L-系统建模机制相结合,较为形象、逼真地实现了对水稻植物模型的虚拟重建。实验仿真结果表明,该方法能够较好地保存植株原始形态特征,对相关领域研究具有一定的参考价值。     

不同施氮时期对陆地棉叶片光合特性及产量构成的影响

在已确定棉花施氮总量的基础上,2011年进一步进行了不同施氮时期对陆地棉叶片光合特性和产量构成因素的研究。研究结果表明：在播前施150 kg·hm^-2基肥和花铃期施150 kg·hm^-2追肥的N3处理功能叶片的SPAD值和净光合速率在花铃期以后均处于较高水平,而叶面积指数则表现为蕾期和花铃期各追施150 kg·hm^-2氮肥的N4处理自花铃期保持最高水平,其次为N3处理。N3处理抑制蕾铃的脱落,其蕾铃脱落率分别比N2、N4处理低48.98%和44.44%。各处理皮棉产量以N3处理最高,达1324.7 kg·hm^-2,比施肥各处理的平均产量高出14.9%。     

风云二号静止气象卫星数据估算土壤表面水分方法研究

考虑到土壤水分会影响地表温度随太阳辐射变化的幅度,本文提出利用多时相热红外波段和可见光波段数据反演地表水分的算法,并利用第一代静止气象卫星——风云二号数据估算了2010年9月30日和10月20日西北地区范围的土壤表面水分,并与先进机械辐射扫描计(advanced mechanically scanned radiometer:AMSR)土壤水分产品进行比较验证。结果表明:该算法估算的土壤表面水分与AMSR土壤水分产品相关性为0.52,两者的均方根误差在0.025 g.cm 3以内,最大误差不超过0.07 g.cm 3。同时,利用该算法生成西北地区土壤表面水分空间分布图,与同期降水资料相比较,两者空间分布较为一致。此外,该算法可获得5 km×5 km空间尺度的土壤表面水分,提高了土壤水分遥感估算的空间分辨率。     

蚯蚓粪覆盖对土壤水分蒸发过程的影响

通过模拟试验研究蚯蚓粪覆盖对土壤水分蒸发过程的影响,以蚯蚓粪覆盖厚度和覆盖度为试验变量,试验处理设置如下:覆盖度90%时,4个处理分别为覆盖1 cm、2.5 cm、4 cm和裸土;覆盖厚度2 cm时,4个处理分别为覆盖度30%、60%、90%及裸土,均连续测定15 d的土壤日蒸发量和12 h的日变化量,以及蒸发前后蚯蚓粪和土壤的有机质含量。结果表明:在覆盖度一定的条件下,土壤蒸发量随蚯蚓粪覆盖厚度的增大而减少;当覆盖厚度一定时,覆盖度越大,对土壤蒸发的抑制作用越强,但覆盖度对土壤蒸发过程的影响小于覆盖厚度。因此,蚯蚓粪覆盖对土壤蒸发有一定的抑制作用,土壤蒸发量随着蚯蚓粪覆盖度和厚度的增加而减小。由于蚯蚓粪具有良好的保水性能,且能够有效增加土壤有机质含量,因而对提高土壤持水能力有促进作用。     

RXLR类效应分子PITG_21645.2的基因序列分析及功能验证

 马铃薯晚疫病黑龙江菌株效应分子PITG_21645.2在本氏烟(Nicotiana benthamiana)上可以抑制由INF1引起的过敏性细胞坏死(Hypersensitive response, HR)。为验证其为致病疫霉致病的重要效应分子,克隆了10个致病疫霉菌株以及3个同属卵菌菌株中的PITG_21645.2同源基因,它们在氨基酸序列上相似度为93%~100%。与INF1共表达的结果显示,仅有PITG_21645.2^MP903丧失了抑制HR的功能。其中PITG_21645.2^MP903的第31位氨基酸存在特异性,编码丝氨酸,其余同源基因在该位点均编码天冬酰胺。PITG_21645.2^MP903回复突变体(S31N)能够恢复该基因抑制INF1引起HR的功能,说明第31位氨基酸是影响抑制功能的关键位点。另外,PITG_21645.2还能抑制BAX、大豆疫霉PsojNIP和效应分子Avh238在本氏烟上激发的HR,而PITG_21645.2^MP903都丧失抑制功能。本氏烟上表达PITG_21645.2能够促进致病疫霉在寄主上的定殖,从而提示PITG_21645.2在致病疫霉的侵染中发挥致病性功能。     

5-氧代三酮类化感物质及其衍生物的合成和除草活性

为评价5-氧代三酮类化感物质AB5046A和AB5046B及其衍生物的除草活性,以均三酚为起始原料合成了天然化合物AB5046A和AB5046B,同时合成了13个2-脂肪酰基和2-芳香甲酰基衍生物,并采用小杯法和平皿法测定了它们及其衍生物对油菜和稗草的生物活性。结果表明：所建立的合成方法仅通过5步反应即可分别以36%和28%的较高收率合成AB5046A和AB5046B,包括：（1）均三酚通过部分氢化还原和酸性离子交换树脂以83%的产率转化为3-乙氧基-5羟基-环己烯酮;（2）通过对羟基氯甲基甲醚保护,以80%的产率得到酮,（3）经3 mol/L HCl去乙基,进一步在4-N,N-二甲基氨基吡啶（DMAP）/二环己基碳二亚胺（DCC）条件下与相应等量羧酸缩合,分别以77%和71%的产率得到二酮,（4）~（5）随后在三甲基碘硅烷/4A分子筛条件下反应,分别以83%和70%的产率完成AB5046A和AB5046B的合成。AB5046A和AB5046B及其衍生物具有明显的除草活性,油菜和稗草表现出白化和褪绿特征,其中在100 μg/mL浓度下,AB5046A和AB5046B对油菜的根长抑制率均为43.9%,对稗草的株高抑制率则为38.6%和53.2%。在合成的13个衍生物中,5-羟基保护的衍生物2-正辛酰基-3-羟基-5-氧甲氧基甲基-2-环己烯酮（TM-6）对油菜和稗草的抑制率分别达到70.2%和62.5%,除草活性较2个天然产物明显提高,可以作为除草剂先导结构进行优化。