Dynamics of nitrogen translocation from mature leaves to new shoots and related gene expression during spring shoots development in tea plants (Camellia sinensis L.)

The contribution of N remobilization is crucial for new shoots growth and quality formation during spring tea shoots development. However, the translocation mechanism of N from source leaves to sink young shoots is not well understood. In the present study, ¹⁵N urea was applied to mature tea leaves one week before bud break to track N remobilization in a field experiment. The dynamic changes in plant ¹⁵N abundance, contents of amino acids, and the expression levels of genes related to N metabolism and translocation were followed during the 18‐d development of new spring shoots until three expanding young leaves. The results showed that during the growth of new shoots the amount of ¹⁵N in the shoots increased, whereas the N_dff (N derived from ¹⁵N‐urea) in mature leaves decreased, showing that the foliar‐applied N in mature leaves was readily exported to new shoots. This process was found to be accompanied by decline of chlorophylls. In the mature leaves, expression CsATG18a and CsSAG12 involved in autophagy was dramatically induced (> 4‐fold) at approximately nine days after the bud breaking. The genes involved in the transformation of amino acids, including primarily CsGDH2, CsGDH4, CsGLT3, CsGS1;3, and CsASN2 were upregulated by > 3‐fold after bud breaking. The expression levels of CsATG8A, CsATG9, CsSAG12, CsGS1;1, CsGDH1, and CsAAP6 correlated negatively with the N_dff in mature leaves, but positively with ¹⁵N amount and total N amount in new shoots, suggesting these genes played important roles in N export from mature leaves. In the new shoots, the expression of most genes showed two defined peaks, one on six days and one on 12 days after bud breaking. The expression of CsGS2, CsASN3, CsGLT1, and CsAAP4 positively correlated with the ¹⁵N amount and total N amount in new shoots. These genes might be involved in the transport and re‐assimilation of N from mature leaves. The overall results demonstrated that the translocation of ¹⁵N from mature leaves to new spring shoots was regulated by the genes involved in autophagy, protein degradation, amino acid transformation and transport.     

不同温度下TMV侵染枯斑三生烟的LncRNA差异表达

【目的】 筛选不同温度下烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus,TMV）侵染后枯斑三生烟（Nicotiana tabacum var. Samsun NN）差异表达的长链非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）,研究lncRNA在枯斑三生烟抗性反应中的作用。【方法】 N基因的温度敏感性使枯斑三生烟在25℃时具备对TMV的抗性、在31℃抗性丧失,在这两个温度条件下对枯斑三生烟接种TMV和磷酸盐缓冲盐水（phosphate buffered saline,PBS）,48 h后提取系统叶总RNA,构建链特异性文库后进行深度测序。对测序结果进行过滤后利用HTSeq将有效数据与近缘品种TN90（N. tabacum var. TN90）基因组比对,筛选得到lncRNA后利用FPKM法估计lncRNA的表达水平。通过edgeR筛选差异表达lncRNA（differentially expressed lncRNA,DElncRNA）,并利用qRT-PCR技术对这一结果进行验证。通过共定位及共表达分析预测DElncRNA的靶基因,通过参考基因组注释、GO和KEGG富集分析研究靶基因的功能。【结果】 4个处理共12个样本经lncRNA-seq各测得约8 000万条clean reads,共获得4 737条已知lncRNA、40 169条新lncRNA。其中64个lncRNA在不同温度条件下TMV侵染后存在差异表达,qRT-PCR测定结果显示这些lncRNA的测序正确率在80%左右,表明本研究所得测序数据具备较高的可信度。对DElncRNA进行靶基因预测,发现一些基因同时被25℃下调和31℃上调的DElncRNA靶向。靶基因注释功能丰富,主要参与植物抗病、激素和代谢等生理过程。部分可能与激素通路相关的lncRNA,在25℃下TMV侵染时呈现下调趋势,而在31℃下TMV侵染则呈现上调趋势。GO富集分析显示靶基因主要参与构成膜、囊泡等组分,具备钙、钾离子通道抑制剂活性等分子功能,使相应离子得以转运引发随后的反应,同时也参与发病、抗原加工和呈现、细胞分裂素代谢等生理过程。KEGG分析发现靶基因显著富集在植物激素信号转导通路,25℃下调和31℃上调的DElncRNA靶基因同时富集在激素信号传导、ABC运输蛋白、苯丙烷类生物合成等通路。【结论】 不同温度（25℃和31℃）条件下TMV侵染枯斑三生烟后,长链非编码RNA差异表达,DElncRNA通过作用于激素信号传导、物质转运等过程参与寄主系统获得性抗性反应。研究结果可为揭示植物系统获得性抗性中lncRNA的调控功能以及新型抗病毒技术开发提供依据。     

大豆PHD家族蛋白的全基因组鉴定及表达特征分析

PHD（Plant Homeodomain Finger）基因家族编码一类锌指转录因子,广泛参与植物的生长发育和逆境应答过程。通过全基因组鉴定获得了95个大豆PHD家族蛋白。通过共线性分析、进化树构建、基因结构和功能结构域鉴定、GO注释分析、不同组织间和非生物胁迫下表达分析等,获得了大豆PHD家族基因复制、家族进化、保守结构域及基因表达等信息。结果表明,大豆PHD基因在家族进化、基因结构和保守结构域上存在较大变异,可能参与Zn ²⁺结合、DNA结合及表观遗传调控等分子过程,参与调控植物生长发育和逆境应答。这些结果为进一步研究大豆PHD家族在生长发育和逆境应答中的生物学功能提供重要线索。     

桃蚜电压门控钠离子通道基因cDNA克隆及其生物信息学分析

克隆获得桃蚜电压门控钠离子通道基因cDNA序列，明确钠离子通道的典型特征，为研究桃蚜抗性分子机理奠定基础。采用实验技术主要有RT-PCR和PCR，克隆桃蚜钠离子通道基因cDNA序列，利用相关软件对其序列进行生物信息学分析。克隆得到两段cDNA序列MpNa_v-1（NCBI登录号：MN124170）和MpNa_v-2（NCBI登录号：MN176136）。MpNa_v-1长度为2945 bp，包括2877 bp的完整开放阅读框，共编码958个氨基酸；MpNa_v-2长度为3546 bp，包括3486 bp的完整开放阅读框，共编码1161个氨基酸。MpNa_v-1和MpNa_v-2共同组成桃蚜的钠离子通道α亚基，MpNa_v-1包含同源结构域Ⅰ和同源结构域Ⅱ，MpNa_v-2包含同源结构域Ⅲ和同源结构域Ⅳ。同源比对发现，桃蚜与豌豆蚜和高粱蚜钠离子通道基因相似度分别高达97.67%和97.65%，所克隆序列包含昆虫钠离子通道α亚基典型特征，具有MFM模块，并含有蚜虫类钠通道特有模块DENS。成功地克隆桃蚜钠离子通道基因，为阐明其对拟除虫菊酯类药剂产生靶标抗性的分子机制奠定基础。     

长江流域生物资源及生态环境研究进展

以CNKI平台中的文献数据,利用文献计量学方法,对其文献的增长趋势及期刊分布进行分析,并基于作者和机构合作网络、关键词共现的聚类知识图谱及突变检测等方法,探究我国长江流域生物资源及生态环境主题的研究热点及其研究前沿。研究表明:研究文献总体上呈递增趋势,2016年开始呈现激增态势;作者、机构间的交流合作较少,作者间合作大部分局限在机构内部的研究者之间的合作,合作相对活跃的机构主要有长江科学院、长江流域水资源保护局及长江水利委员会等;其优势学科领域主要为环境科学、区域经济学、水利工程学、农业经济等。当前我国长江流域生物资源及生态环境的研究领域有5个方向:(1)开展长江经济带城市群生态环境评价与保护、城镇化与生态文明建设,以及绿色发展等研究;(2)开展长江三峡与三峡库区的生态环境监测与保护、森林资源养护、水土保持与流失、资源与生态补偿机制研究及其生态环境的可持续发展等研究;(3)开展长江流域自然保护区的生态环境保护与规划、生态保护红线及其生物资源养护与生物多样性保护等研究;(4)在长江大保护背景下,开展长江流域生态环境的保护与修复、流域综合治理,以及水生生物资源的合理开发利用的研究;(5)开展长江源区水电资源开发、水环境保护及其渔业生态环境保护等研究。为科学管理和保护长江流域的重要生物资源,提出建立基于科学设计的全流域生物资源和环境监测系统,建立全流域的生物资源及生态系统的生物数据模型,发展长江流域渔业资源养护与开发的风险评估决策系统,发展长江流域科学的渔业资源增殖放流技术体系,发展基于GIS的长江全流域的渔业资源与环境监测和管理决策信息服务系统等建议。     

杧果PEPC基因家族全基因组鉴定及表达分析

PEPC家族蛋白在植物光合碳同化过程中起到重要作用，同时具有多种非光合生物学功能，目前杧果中尚未报道。本研究对杧果MiPEPCs进行了全基因组鉴定，并分析了它们在不同组织（包括成熟叶片、成熟树皮、种子、根、花、果肉和果皮）和两个品种（高糖品种‘台农1号’和低糖品种‘热农1号’）中的表达情况。结果获得4个杧果MiPEPC基因家族成员，其理化特征较为相似，且所有MiPEPCs蛋白亚细胞定位预测均存在与细胞质中。基因组定位发现杧果MiPEPCs分布于4条不同的染色体。联合拟南芥，水稻，菠萝的PEPCs进行系统进化分析显示可分为2个亚组，MiPEPCs分布在第I（PTPC）和II亚族（BTPC）。杧果植物型MiPEPCs和细菌型MiPEPCs分离时间早于单子叶植物和双子叶植物的分离时间，两者蛋白序列差异大，但仍具有一定的保守性。顺式作用元件分析显示，MiPEPCs含有数量较多的光响应元件和激素响应元件。转录组表达分析结合qPCR实验验证发现，MiPEPCs在不同杧果组织中的表达具有偏好性，可能参与杧果的多个生物学过程（包含光合和非光合过程），并初步推测MiPEPC1、MiPEPC3可能与杧果果实成熟过程。本研究为进一步探究MiPEPC家族在杧果中的生物学功能奠定了基础。     

福建省高素质农民发展跟踪分析

为反映福建省高素质农民的发展状况,探索高素质农民培育的更有效途径,采用比较分析方法,跟踪调查2015—2018年福建省高素质农民的总量、性别比例、年龄结构、文化程度等数据,并以此为基础,重点分析农业新型经营主体家庭农场经营者、农民合作社负责人等群体的发展情况,同时比较研究福建省高素质农民重点群体之间的发展特点。从文化程度、培育供求、产学矛盾、政策扶持等方面深入剖析当前高素质农民发展的制约因素,从加快推进福建省高素质农民培育工作、构建高素质农民终身学习体系、探索培育新型农业经营模式、推进线上线下融合培育、创设高素质农民扶持政策等方面提出相应的对策建议。     

不同释放期控释肥和水氮用量对冬小麦产量的综合影响

为揭示不同释放期控释肥及其水肥用量对冬小麦产量的影响，优化冬小麦水氮管理措施，采用裂区设计进行田间试验，以灌水量为主处理，施氮量和控释肥类型分别为副处理和次副处理，其中，灌水量设30、60和90 mm；施氮量设0、75、150和225 kg/hm2的施肥梯度；控释肥类型包括释放期分别为60、120 d的聚氨酯包膜尿素（PCU60，PCU120），以普通尿素作为对照（U）。结果表明：灌水量、施氮量、控释肥类型单一因素均对冬小麦有效穗数、千粒质量、干物质质量、籽粒产量有显著影响。各因素两两之间的交互作用对籽粒产量有显著影响。相较于U处理，增加灌水使PCU60产量平均提高308 kg/hm2，PCU120产量平均下降270 kg/hm2；增施氮肥刚好相反，使PCU60产量平均下降289 kg/hm2，PCU120产量平均提高118 kg/hm2。根据所构建3种肥料的水氮生产函数可知，在U处理取得最高理论产量6 823 kg/hm2时的水氮用量下，2种释放期的控释肥PCU120和PCU60可分别获得14.31%和12.08%的增产效果。利用水氮生产函数和频率分析法得到不同控释肥类型获得较高产量的水氮用量区间，以PCU120产量最高、所需灌水量最低，分别为7 744～7 826 kg/hm2、47.72～52.28 mm；PCU60所需施氮量最低，为145.42～187.91 kg/hm2。综合考虑增产节肥节水效果，推荐PCU120为冬小麦季适宜的控释肥类型，其适宜水氮用量区间分别为47.72～52.28 mm、159.23～199.47 kg/hm2。     

采用多元统计分析方法构建南极磷虾粉品质评价体系

南极磷虾是一种重要的战略性海洋生物资源，营养价值高，资源量大，开发利用前景广阔。为了构建南极磷虾粉品质评价体系，为南极磷虾粉品质的科学评价提供依据。通过检测15项南极磷虾粉品质指标，采用因子分析筛选品质评价指标，应用概率分布分级品质评价指标，通过层次分析确定品质评价指标权重，利用K-均值聚类分析和判别分析建立南极磷虾粉品质判别函数。结果表明：1）南极磷虾粉品质指标之间离散度有差异，变异系数在8.89%～84.46%；2）从15项指标中选择6项作为南极磷虾粉品评价指标（蛋白质、脂质、盐分、赖氨酸、生育酚、挥发性盐基氮）；3）建立了南极磷虾粉品质评价指标的分级标准和评分标准；4）建立了南极磷虾粉品质判别函数，判别率较高。该研究构建的南极磷虾粉品质评价体系为南极磷虾粉品质评价提供了科学依据，可以用于南极磷虾粉的品质定性判别和评价。