利用CRISPR/CAS9技术编辑水稻香味基因Badh2

【目的】香稻作为一类特殊的水稻群体,以其清香可口的品质特性备受消费者的欢迎。到目前为止,水稻中的香味主要受第8染色体上编码甜菜碱醛脱氢酶基因Badh2控制。【方法】通过CRISPR/CAS9技术对中花11的香味基因Badh2进行编辑。【结果】获得转基因T_0代植株并对其所衍生的T_1代20个单株进行了鉴定分析,获得了一个剔除了载体骨架且第1外显子上插入一个碱基T的突变体材料。该材料中Badh2 RNA水平显著下调;利用GC-MS技术测定野生型及突变体材料籽粒2-乙酰-1-吡咯啉含量,结果表明突变体材料中的香味物质显著增加;此外,我们还对野生型及T_2代香型植株水稻产量及稻米蒸煮食味品质进行了考查及测定分析,发现除分蘖数及结实率呈现出显著差异外(P0.05),其余各项指标在两组材料间都无显著差异。【结论】通过CRISPR/CAS9技术成功地对水稻香味基因进行了编辑,可为香稻育种提供丰富的理论指导,加快香稻的育种进程。     

大豆PAL2-3基因的克隆及转化研究

大豆异黄酮是苯丙氨酸代谢途径中合成的一类次级代谢产物,在苯丙氨酸代谢途径中,苯丙氨酸解氨酶(PAL)是关键酶和限速酶。本课题组前期研究发现PAL基因的相对表达量与大豆异黄酮含量具有明显的协同增减趋势,并且在PAL基因家族成员时空表达模式分析中发现,PAL2-3(XM_003542493)是PAL基因家族中相对表达量较高的主要表达成员之一。本试验首先通过克隆大豆中PAL2-3基因;然后构建pCAMBIA3301-GmPAL2-3植物过表达载体,将构建好的pCAMBIA3301-GmPAL2-3表达载体重组质粒转化到根癌农杆菌EHA105中;采用农杆菌介导的大豆子叶节转化体系获得转化植株,并对T1代转化植株进行PPT检测,外源标记基因Bar检测以及荧光定量PCR检测,对转基因阳性植株进行大豆籽粒异黄酮含量的测定。结果表明T_1代转基因植株中PAL2-3基因的表达量是对照的5.11~11.24倍,总异黄酮含量最高的(2 587.63μg·g~(-1))是对照(1 616.90μg·g~(-1))的1.6倍。因此在大豆中过量表达PAL2-3基因可以提高大豆籽粒中异黄酮含量。     

天山云杉林冠层结构对草本物种多样性的影响

为研究天山云杉林冠层特征与林下草本物种多样性的相互关系，以新疆天格尔森林公园天山云杉林的4个龄级的林分（幼林龄、中林龄、近熟林、成熟林）为研究对象，以冠层分析仪获得的冠层结构特征和林下光环境指数等野外实际调查数据为依据，通过计算 α 多样性指数分析4个龄级的草本物种多样性，利用多元统计方法研究冠层结构对草本多样性的影响。结果表明，各个指标在不同龄级间均有一定的差异，且随着林分的生长和更新，天山云杉林呈现林冠开度逐渐减小、叶面积指数增大、林下光辐射均减弱、物种多样性指数均减小的趋势；典型模型表明林冠开度对冠层结构起到主要作用（呈极显著正相关P<0.01），叶面积指数次之（呈极显著负相关P<0.01）；在林下辐射中，林下总辐射对林内光环境起主要作用；相比冠层结构，林下光照对草本层物种多样性的作用更大，其中林冠开度和丰富度指数之间呈显著正相关，林下总辐射、林下直射辐射和多样性指数、均匀度指数之间均呈显著正相关。     

裸果木渗透调节物质和抗氧化酶活性对干旱的响应

裸果木(Gymnocarpos przewalskii)起源于古地中海,为荒漠区少有的第三纪孑遗植物种。本文采用2017年6月、7月和8月采集于甘肃安西自然保护区内的裸果木中龄和老龄植株叶片,分析自然干旱影响下叶片渗透调节物质及抗氧化酶活性的变化。结果表明:随着干旱程度的增加,裸果木叶片的可溶性蛋白(SP)显著积累,发挥着重要的渗透调节作用,中龄植株叶片的可溶性糖(SS)含量和老龄植株叶片的脯氨酸(Pro)含量先增加后显著降低,渗透调节作用有限。干旱加剧时,中龄植株叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性呈明显的先增后降。严重干旱时,过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性明显增强,说明其通过4种酶的协同作用清除过剩的活性氧,减轻过氧化伤害;老龄植株叶片的CAT活性持续增强,APX活性明显的先升后降,POD活性在重度干旱时显著增强,主要通过这3种酶减轻膜系统伤害。丙二醛(MDA)含量则随干旱程度增大显著增加,膜脂过氧化程度不断加深。在相同的降雨条件下,裸果木中、老龄植株的Pro、SS、SP含量、POD和CAT活性、MDA含量对干旱的响应程度存在显著差异,隶属度函数评价法表明,老龄植株的抗旱能力大于中龄植株,表明裸果木的抗旱性随年龄的增大而提高。     

种植密度对2个青稞品种抗倒伏及秸秆饲用特性的影响

种植密度是影响青稞抗倒伏和秸秆饲用特性的重要因子。以抗倒伏品种昆仑14号和倒伏品种门源亮蓝为试验材料,比较研究种植密度对这2个品种生长发育、抗倒伏特性和秸秆饲用特性的影响。结果表明,种植密度对2个品种的抗倒伏和秸秆饲用特性的影响存在差异。随着种植密度的增加,昆仑14号根长、根体积、根数和根干重先增后降,茎粗和壁厚依次下降;门源亮蓝根系和茎秆相关指标则随种植密度增大而下降。昆仑14号抗倒伏相关指标先增后降,但整个生育期未发生倒伏;门源亮蓝各指标均显著降低,诱发倒伏现象提前发生,致使倒伏率增大、倒伏程度加剧。昆仑14号茎秆中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、半纤维素、纤维素和木质素等化学成分含量随密度增加先增后降,门源亮蓝各成分含量呈下降趋势,相对饲喂价值随密度增加呈现增高的趋势。综合抗倒伏特性与秸秆饲用特性,昆仑14号最佳种植密度为375×104株hm~(-2),门源亮蓝粮饲兼用时适宜密度为300×104～375×104株hm~(-2)。     

不同类型水稻品种产量和氮素吸收利用对大气CO2浓度升高响应的差异

目的 探明不同类型水稻品种产量和氮素吸收利用对FACE(大气CO₂浓度增高)响应的差异。方法 以常规粳稻、杂交籼稻、常规籼稻共6个品种为供试材料,研究FACE对不同类型水稻产量、氮素吸收利用的影响。结果 1）FACE处理极显著提高了水稻产量,平均增加24.17%, 常规籼稻增幅最大,FACE和对照均以杂交籼稻最高;2）FACE处理显著增加了单位面积穗数,常规粳稻增幅最大,并显著增加了杂交籼稻和常规籼稻每穗粒数;3）FACE处理显著提高了成熟期吸氮量和氮素籽粒生产效率,成熟期吸氮量平均增加21.23%,杂交籼稻增幅最大, FACE和对照均以常规籼稻最高;氮素籽粒生产效率平均增加7.33%,杂交籼稻增幅最大,FACE和对照均以杂交籼稻最高。成熟期吸氮量对产量促进作用略大于成熟期氮素籽粒生产效率;4）FACE处理降低了植株含氮率,成熟期平均下降0.105个百分点,常规粳稻降幅最大。FACE处理极显著提高植株干物质量,成熟期平均增加23.95%,常规籼稻增幅最大;FACE处理显著提高常规籼稻和杂交籼稻成熟期单穗吸氮量,分别增加10.79%、13.93%,但常规粳稻下降了9.60%;FACE处理显著提高了成熟期群体吸氮强度,平均增加22.29%,杂交籼稻增幅最大。FACE处理对水稻全生育期天数无显著影响;FACE处理显著提高茎鞘、叶片、穗各器官吸氮量,叶片增幅最大,平均增加51.86%,杂交籼稻增幅最大;FACE处理显著提高了不同生育阶段吸氮量,抽穗-成熟阶段增幅最大,平均增加108.90%,杂交籼稻增幅最大;5）植株干物质量、单穗吸氮量、吸氮强度、穗吸氮量、抽穗-成熟阶段吸氮量对成熟期总吸氮量的促进作用分别大于植株含氮率、单位面积穗数、生育天数、茎鞘叶吸氮量、移栽-分蘖和分蘖-抽穗阶段吸氮量;6）FACE处理显著提高了氮肥偏生产力,降低了每百千克籽粒需氮量,前者平均增加24.16%,常规籼稻增加最多;后者平均降低4.7%,常规籼稻降幅最大。结论 FACE处理可显著提高水稻产量和氮素吸收利用效率,但品种间差异较大。     

猕猴桃细菌性溃疡病研究进展

笔者总结了近年来国内外学者对猕猴桃细菌性溃疡病的研究和发现，详细介绍了猕猴桃细菌性溃疡病的症状、危害和传播途径以及致病菌Pseudomonas syringae pv. actinidiae的特征、分类和起源，分析了其可能的致病机理并总结了猕猴桃的抗病性研究。基于目前对猕猴桃细菌性溃疡病的防治方法和相关研究发现，展望了猕猴桃细菌性溃疡病的研究方向和防治措施，提出采取预防致病菌传入、增强树势和药剂防治相结合的防治措施，为以后的研究和生产实践提供了理论依据。     

猪链球菌2型灭活疫苗对小鼠的免疫效果评价

在前期筛选出2株毒力强、抗原性好、遗传稳定的猪链球菌2型(SS2)疫苗菌株(HF2、HF3株)并分别制成灭活疫苗(采用ISA 201 VG矿物油佐剂)的基础上,进一步与SS2商品化灭活疫苗(HA9801株,铝胶佐剂)同步免疫小鼠,利用间接ELISA、流式细胞术、免疫攻毒试验、细菌定植试验和病理组织学观察等方法测定小鼠血清中IgG抗体效价,细胞因子含量(IL-4、IL-10、IFN-γ、TNF-β、MCP-1),外周血中CD4⁺/CD3⁺、CD8⁺/CD3⁺ T细胞亚群含量,攻毒保护率,组织荷菌数和病理组织变化等指标。结果显示,二免7 d后,HF2、HF3灭活疫苗组和HA9801商品化灭活疫苗组的血清IgG抗体效价分别为1:25 600、1:12 800、1:25 600;HF2灭活疫苗组的IL-4、IL-10含量显著高于HF3灭活疫苗组和HA9801商品化灭活疫苗组,IFN-γ、TNF-β含量显著高于HF3灭活疫苗组,但MCP-1含量显著低于HF3灭活疫苗组;HF2和HF3灭活疫苗组的CD4⁺/CD3⁺ T细胞比率均显著低于HA9801商品化灭活疫苗组,但CD8⁺/CD3⁺ T细胞比率差异不显著;HF2、HF3灭活疫苗和HA9801商品化灭活疫苗对小鼠的攻毒保护率均为100%;HF2灭活疫苗组小鼠的肺、脾脏组织荷菌数显著低于HF3灭活疫苗组;HF2灭活疫苗组小鼠的肺、肾、脾脏病理变化较HF3灭活疫苗组和HA9801商品化灭活疫苗组轻微。综合结果表明,由SS2(HF2株)制备的ISA 201 VG佐剂灭活疫苗免疫小鼠后不仅可产生较强的免疫应答,还可完全抵抗强毒株的攻击。