东北黑土nirS型反硝化细菌群落和网络结构对长期施用化肥的响应

【目的】探明长期施用氮磷钾化肥对东北黑土农田土壤nirS型反硝化细菌群落和网络结构的影响,为更加合理的肥料配施提供理论依据。【方法】基于农业农村部黑龙江耕地保育与农业环境科学观测实验站平台,选取不施肥(NoF)、氮肥(N)、磷肥(P)、钾肥(K)、氮钾肥(NK)、氮磷肥(NP)、磷钾肥(PK)、氮磷钾肥(NPK)8个施肥处理,借助荧光定量PCR、Illumina MiSeq高通量测序和分子生态网络技术,分析东北黑土nirS型反硝化细菌丰度、群落及网络结构,及影响反硝化细菌群落变异的主要环境因子。【结果】1)长期施用氮肥均在显著增加nirS基因拷贝数的同时,降低了nirS型反硝化细菌的群落多样性,而磷、钾肥对其影响并不显著。2)Proteobacteria是所有处理中的优势反硝化细菌门,相对丰度为16.96%~27.34%,且氮肥的施用促进了隶属于该菌门中Bradyrhizobium的生长。3)PCoA分析结果显示,8个施肥处理nirS型反硝化细菌群落主要分成施氮肥和不施氮肥两组,说明长期氮肥的施用显著改变了东北黑土反硝化细菌的群落结构。结合Mantel test的结果可知,土壤pH是影响nirS型反硝化细菌群落改变的主要因素。4)分别构建施氮肥和不施氮肥的反硝化细菌分子生态网络,发现施氮肥和不施氮肥网络结构存在很大差异,长期施用氮肥明显简化了nirS型反硝化细菌的网络结构,同时使其网络结构稳定性降低,易受外界环境扰动。【结论】尽管施用化学氮肥有利于土壤养分的增加,但其土壤nirS型反硝化细菌群落及网络结构发生了较大改变,而磷、钾肥的施用对反硝化细菌群落无显著影响。本试验结果为进一步研究东北黑土区农田土壤反硝化微生物对不同施肥管理的响应机制提供了重要科学依据。     

拟南芥乙烯应答基因HLS1的原核表达及多克隆抗体制备

【目的】制备乙烯应答基因HLS1多克隆抗体,在过表达植物中检测HLS1的积累,为深入研究HLS1响应乙烯信号通路的分子机制奠定基础。【方法】构建pET28a-HLS1c原核表达载体,转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导获得重组蛋白HLS1c-His;镍柱亲和纯化重组蛋白后免疫家兔获得抗HLS1血清,利用抗原亲和纯化抗血清获得高纯度的HLS1多克隆抗体;用HLS1抗体和GFP抗体,检测原生质体瞬时转化体系中GFP-HLS1c融合蛋白的表达;用农杆菌蘸花法获得过表达GFP-HLS1g的转基因植物,用HLS1抗体和GFP抗体检测GFP-HLS1g融合蛋白的表达。【结果】成功构建了原核表达载体pET28a-HLS1c,并在大肠杆菌系统中诱导获得重组蛋白HLS1c-His,且多以包涵体形式存在。纯化的HLS1c-His多克隆抗体,能清晰检测到约80 ng原核表达的HLS1抗原。纯化的HLS1抗体不仅能检测到原生质体中瞬时表达的GFP-HLS1c融合蛋白,也能检测到过表达转基因植物株系中的GFP-HLS1g融合蛋白,并且与标签蛋白GFP对应抗体所检测到的特异性条带大小一致。【结论】成功制备了拟南芥HLS1蛋白多克隆抗体,为HLS1蛋白在植物发育中的功能研究奠定了基础。     

围垦对滨海稻田土壤N2O还原潜力的影响

稻田湿地生态系统的N₂O还原消耗潜力对缓解大气温室气体效应具有重要意义，而滨海自然湿地围垦改造成稻田后耕层土壤的N₂O还原速率及其微生物机制却鲜有报道。选取崇明岛光滩湿地为对照（WK0），比较研究不同围垦年限（19、27、51、86 a）的围垦区稻田耕作层土壤N₂O还原速率演替规律及其微生物数量变异特征。结果表明，土壤总有机碳含量（TOC）随围垦年限增长而显著增加，而土壤pH值、SO₄^2-浓度和EC值则均随围垦年限增长而呈逐渐下降趋势。土壤N₂O还原速率随围垦年限增长而显著增加，其中围垦86 a稻田土壤达到25.5 μg N₂O·g^-1·d^-1，与光滩湿地相比增加了58.4%。定量PCR结果发现，功能基因nosZ Ⅰ和nosZ Ⅱ拷贝数也随着围垦年限增长而显著增加，其中围垦86 a的稻田土壤功能基因分别为1.72×10⁸ copies·g^-1和4.36×10⁸ copies· g^-1，比光滩湿地稻田高出一个数量级。相关性分析发现土壤N₂O还原速率与功能基因nosZ Ⅰ拷贝数呈显著正相关，而功能基因nosZ Ⅱ拷贝数随围垦年限的增加率远高于功能基因nosZ Ⅰ；N₂O还原速率、功能基因nosZ Ⅰ、nosZ Ⅱ拷贝数与3个土壤理化指标（pH、EC、SO₄^2-）均呈负相关。因此，围垦造田促进了滨海湿地土壤N₂O还原过程，而功能基因nosZ Ⅰ数量的大幅增加是N₂O还原速率增加的重要原因。     

异源表达玉米ZmC3H54基因增强水稻的耐旱性

CCCH锌指蛋白是一类重要的转录调控因子。从玉米中分离得到一个受干旱和ABA诱导表达的CCCH型锌指蛋白基因ZmC3H54，通过构建过量表达载体并转化水稻来进一步研究其功能。 与对照组相比，转基因植株在干旱胁迫处理下具有更高的相对含水量与存活率以及较低的相对电导率，表明过量表达ZmC3H54基因可以提高转基因水稻的耐旱性。此外，转基因水稻幼苗对外源ABA敏感性更高。以上结果表明玉米ZmC3H54基因可能是通过ABA信号通路调控植物对干旱的耐受性。     

漆酶LAC表达与鸭梨果心褐变的关系

【目的】探究在不同成熟度和降温贮藏方式下,LAC表达模式与鸭梨果心褐变的关系,为进一步解析鸭梨果心褐变机制提供理论依据。【方法】以鸭梨作为材料,通过对不同成熟度（早采、中采和晚采）的鸭梨进行急速降温（急降）和缓慢降温（缓降）处理,观察贮藏期间鸭梨果心褐变情况,测定漆酶（Laccase,LAC）活性及其基因LAC的相对表达量,研究LAC在鸭梨果心褐变过程中的参与作用。【结果】冷藏60 d时,晚采鸭梨出现褐变,晚采缓降处理的鸭梨果心褐变指数为0.32,是同期急速降温处理的2.56倍;在贮藏90 d时,中采缓降处理的褐变指数是0.24,中采急降处理的褐变指数仅为0.01。各个处理组在贮藏期间LAC活性多数表现为先逐渐升高后下降的趋势,晚采的果实在贮藏60 d时出现活性高峰,褐变发生;早采和中采鸭梨LAC活性高峰均在90 d时出现,褐变程度低于晚采鸭梨。在贮藏期间,缓慢降温处理的LAC活性高于急速降温处理。鸭梨LAC14和LAC7表达量呈先上升后下降的趋势,LAC6表现为先下降后上升再降低的变化趋势;中采、晚采鸭梨在贮藏60 d时,LAC14和LAC7表达量最高。【结论】与缓慢降温相比,急速降温处理减少了鸭梨果心褐变的发生。在整个贮藏期间,LAC活性呈先上升后下降然后又上升的趋势,其峰值时的活性高低次序为：晚采>中采>早采,这与果心褐变趋势一致;LAC在鸭梨果心褐变过程中上调表达。相比缓慢降温处理,急速降温处理具有较低的LAC7、LAC14和LAC6表达量。急速降温结合适时采收能够抑制LAC的上调表达,减少鸭梨果心褐变发生。     

不同饲粮粗蛋白质水平下黑水虻蛋白替代豆粕对蛋鸡生产性能、蛋清品质及血清蛋白质代谢指标的影响

本试验旨在探讨不同饲粮粗蛋白质水平下黑水虻蛋白替代豆粕对蛋鸡生产性能、蛋清品质及血清蛋白质代谢指标的影响。采用单因素随机试验设计,选用252只产蛋率相近的33周龄罗曼白蛋鸡,随机分为3组,每组7个重复,每重复12只鸡。各组分别饲喂标准回肠可消化氨基酸(SIDAA)平衡模式下配制的不同粗蛋白质水平(16.50%、14.85%、13.20%)的玉米-豆粕-黑水虻蛋白饲粮,各组黑水虻蛋白与豆粕提供等量的粗蛋白质。预试期2周,正试期12周。结果表明:1)与16.50%组相比,14.85组%和13.20%组的产蛋率和平均日采食量无显著影响(P>0.05),平均蛋重显著降低(P<0.05),料蛋比显著升高(P<0.05);13.20%组的产蛋量显著降低(P<0.05),14.85%组的产蛋量无显著差异(P>0.05)。2)与16.50%组相比,14.85%组的平均蛋重、蛋清重、浓蛋白重、蛋白高度、哈氏单位和蛋清比例均无显著差异(P>0.05);13.20%组的平均蛋重、浓蛋白重、蛋白高度显著降低(P<0.05),蛋清重和哈氏单位呈下降趋势(P=0.0513和P=0.0673)。3)各组血清谷草转氨酶、谷丙转氨酶活性及总蛋白、白蛋白、尿酸含量无显著差异(P>0.05)。16.50%和13.20%饲粮粗蛋白质水平对蛋鸡输卵管膨大部分泌功能有轻微不良影响。由此可见,在SIDAA模式下,以黑水虻蛋白替代豆粕并使饲粮粗蛋白质水平降低至14.85%时对鸡蛋蛋清品质无不良影响。     

玉米瘤黑粉菌SG200效应蛋白PEP1表达及生物信息学分析

运用生物信息学手段分析pep1基因结构,并根据GenBank中玉米瘤黑粉菌pep1 DNA序列设计引物,从玉米瘤黑粉菌SG200的基因组中扩增得到了pep1基因全长,构建了pET–28a–pep1重组表达质粒,选用大肠埃希菌BL21(DE3)作为宿主菌,以1 mmol/L IPTG诱导表达。SDS–PAGE检测结果表明,诱导表达产物大小与理论值(20 800)一致,说明pET–28a–pep1能够在大肠埃希菌BL21(DE3)中高效表达。     

银杏ERF转录因子家族的全基因组学鉴定及表达模式分析

以银杏基因组数据库为基础，通过序列比对，并经过鉴定筛选，共获得112个ERF转录因子家族成员，对其进行生物信息学及表达模式分析。结果显示：银杏112个ERF成员在系统进化树上分为10个亚家族；基因结构分析表明，大部分ERF家族基因结构简单，仅少量基因含有1～4个内含子；基因表达分析显示，39个ERF基因在雄蕊中表达量较高，20个基因在幼苗中表达量较高，40个基因在胚中表达量较高；部分基因在雄蕊、胚和幼苗中具有相同的表达模式，说明其可能具有类似的功能。     

长期继代培养的转基因苹果外源基因遗传及表达稳定性分析

为研究长期继代培养的转基因苹果组培苗中外源基因的遗传及表达稳定性，以继代培养9年的7个转GFP(绿色荧光蛋白)基因苹果株系组培苗为试材，分析转基因株系对Kan(卡那霉素)的抗性、DNA水平、转录水平和转录后水平GFP基因的遗传及表达稳定性。结果表明，在7个苹果转基因株系组培苗中均可检测出GFP特异基因片段，并且均可在含有50 mg/L卡那霉素的培养基上正常生长；绝对定量qRT-PCR检测发现，各转化株系GFP基因拷贝数并不相同；利用相对定量qRT-PCR法检测发现7个株系中GFP基因 mRNA表达量有明显差异，同时荧光显微镜下观察各转化株系叶片，绿色荧光强度有明显差异，利用SPSS软件对7个转基因株系中GFP基因拷贝数与GFP mRNA表达量相关性分析结果呈无显著相关性。以上结果表明，外源基因可以在长期继代培养的转基因苹果组培苗中保持其遗传稳定性，但不同转化株系中外源基因的表达量有显著差异，其表达量与拷贝数无显著相关，可能与外源基因在植物基因组中的插入位点有关。     

绵羊Izumo1基因多态性及其与产羔数关联分析

为研究Izumo1基因多态性及与产羔数关系,本研究利用PCR和直接测序法对小尾寒羊和苏尼特羊的Izumo1基因DNA序列进行扩增、测序和BLAST分析,并和本课题组前期绵羊重测序数据进行比对,筛选出Izumo1基因SNP位点。同时,采用Sequenom MassARRAY~?技术进行基因分型,并对其SNP位点的基因型和等位基因频率在各群体中的分布进行研究。结果表明:小尾寒羊Izumo1基因DNA全长序列3 385 bp,苏尼特羊Izumo1基因DNA全长序列3 382 bp;筛选出8个Izumo1基因SNP位点,经过初步筛选,将在小尾寒羊、苏尼特羊、滩羊、萨福克羊、杜泊羊、草原藏羊这6个绵羊品种中位点分布没有差异的SNP位点排除,最终筛选获得的g.54412135AG和g.54412107CA 2个位点。Izumo1基因g.54412135AG位点在多羔和单羔绵羊品种中存在GG、GA和AA 3种基因型,G基因为优势等位基因;g.54412107CA在多羔品种中存在CC和CA 2种基因型,而在单羔品种中存在CC、CA和AA 3种基因型,C基因为优势等位基因,其基因型频率和基因频率在单、多羔绵羊群体间的分布差异均极显著(P0.01);群体遗传学分析得出g.54412135AG多态位点在6个品种中的多态信息含量(PIC)都属于低度多态(PIC0.25);g.54412107CA多态位点在杜泊羊中属于中度多态(0.25PIC0.5),在其他5个品种中都属于低度多态(PIC0.25),然而,关联分析发现Izumo1基因g.54412135AG和g.54412107CA位点的不同基因型与小尾寒羊不同胎次产羔数之间不存在显著关联(P0.05)。