番茄ShARPC5抗白粉病功能分析

【目的】白粉病（powdery mildew）是番茄生产上的重要病害,严重影响番茄的产量。番茄基因组测序工作的完成为抗病基因挖掘提供了重要的信息资源。ARP2/3（actin-related protein 2 and 3）复合体是肌动蛋白微丝骨架动力学的主要调控因子,能够参与包括响应外界胁迫等多种细胞学过程。本研究通过对番茄ARPC5（actin-related protein C5）进行克隆和抗病功能验证,为番茄基因组信息完善、抗病机制解析和分子育种等方面打下基础。【方法】从番茄LA1777（Solanum habrochaites）cDNA中PCR扩增ShARPC5,使用DNAMAN 6.0进行多序列比对;MEGA 6.0构建系统发育树;应用在线工具ProtComp v. 9.0进行亚细胞定位预测。利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）比较接种白粉菌（Oidium neolycopersici,On-Lz）后高感品种Moneymaker（MM）和高抗品种LA1777中番茄ARPC5的表达特征,分析白粉菌侵染与ARPC5表达的相关性。应用病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing,VIGS）技术进一步验证该基因在番茄中的抗病功能,观察沉默株和野生型株系接种后表型变化,利用台盼蓝和DAB染色法检测植株产生过敏性坏死和H₂O₂的能力,并检测ShARPC5沉默后一些与植物抗病相关标记基因的表达变化。采用农杆菌浸花法遗传转化拟南芥过表达ShARPC5植株,观察转基因和野生型株系接种后表型变化,并统计单病斑分生孢子数。【结果】从番茄品种LA1777中克隆到ShARPC5,编码132个氨基酸残基,包含一个保守的P16-Arc结构域。与番茄MM-白粉菌亲和互作相比,非亲和互作的番茄品种LA1777在接种白粉菌后,ShARPC5显著上调表达,尤其在接种后18 h。在番茄上沉默ShARPC5能够增加植株对白粉菌On-Lz的敏感性,防卫反应基因PR1b1显著下调表达。组织学观察显示与对照植株相比,ShARPC5沉默植株接种后诱导产生过敏性坏死和活性氧减少。在烟草上瞬时过表达ShARPC5能够诱导产生坏死斑。相反,在拟南芥上过表达ShARPC5能够增加植物的抗病性。【结论】ShARPC5是番茄响应白粉菌侵染的重要基因,可减轻番茄白粉病的发病程度,在番茄抗白粉病机理研究方面具有较大的应用价值,可作为番茄抗白粉病分子育种的一个候选基因。     

稀土微肥氯化镨调控马铃薯生长发育及抗旱的生理机制

为提高马铃薯抗旱性，选择增施适量的稀土微肥氯化镨水溶液，旨在探究氯化镨增强马铃薯抗旱性的生理机制。本试验以马铃薯品种“大西洋”为材料，以土壤质量含水量的32%~35%（Water-CK）、23%~25%（Water-1）和15%~18%（Water-2）为3个水分梯度，分别浇灌0、30、60、90、120 mg·L^-1和150 mg·L^-1 PrCl₃水溶液，测定了苗期叶片叶绿素含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、丙二醛含量、抗氧化酶活性等生理生化指标及成熟期株高、茎粗等生长指标。结果表明：随土壤质量含水量的减少，马铃薯幼苗叶片可溶性糖、脯氨酸、MDA含量、相对电导率及SOD、POD和CAT活性显著上升，Water-2处理下，上述各指标较Water-CK分别升高了33.81%、101.12%、136.28%、46.11%、145.37%、59.84%和63.13%；马铃薯成熟期株高、茎粗、地上及地下部分干重、地上分枝数、单株薯重显著降低，Water-2处理下，上述各指标较Water-CK分别降低了3.91%、12.36%、30.17%、38.05%、30.00%和36.40%。在Water-2处理下，当PrCl₃浓度为90 mg·L^-1时，马铃薯叶片叶绿素、可溶性糖及脯氨酸含量分别较未增施PrCl₃水溶液提高了162.35%、59.59%、154.45%，MDA 含量、O^{—[KG-1][JX*3]·[JX-*3]}₂产生速率及相对电导率分别降低了67.70%、25.29%、37.70%，抗氧化酶（SOD,POD,CAT）活性提高了38.35%、28.08%、66.00%，成熟期马铃薯株高、茎粗、地上及地下部分干重、地上分枝数、单株薯重分别增加了67.87%、21.68%、32.81%、49.05%、187.50%和63.91%。干旱胁迫下增施适量稀土微肥氯化镨可提高幼苗植株细胞内渗透调节物质含量，增强抗氧化酶活性，减少自由基的积累，缓解干旱胁迫对幼苗生长发育造成的损伤，提高植株生产力，增强抗旱性。     

Marker‐assisted introgression of rare allele of β‐carotene hydroxylase (crtRB1) gene into elite quality protein maize inbred for combining high lysine,tryptophan and provitamin A in maize

Vitamin A deficiency in humans is a widespread health problem. Quality protein maize (QPM) is a popular food rich in lysine and tryptophan, but poor in provitamin A (proA). Here, we report the improvement of an elite QPM inbred, HKI1128Q for proA using marker‐assisted introgression of crtRB1‐favourable allele. HKI1128 was one of the parental lines of three popular hybrids in India and was converted to QPM in our earlier programme. Severe segregation distortion for crtRB1 was observed in BC₁F₁, BC₂F₁ and BC₂F₂. Background selection by 100 SSRs revealed mean recovery of 91.07% recurrent parent genome varying from 88.78% to 93.88%. Across years, introgressed progenies possessed higher mean β‐carotene (BC: 9.22 µg/g), β‐cryptoxanthin (BCX: 3.05 µg/g) and provitamin A (proA: 10.75 µg/g) compared to HKI1128Q (BC: 2.26 µg/g, BCX: 2.26 µg/g and proA: 3.38 µg/g). High concentration of essential amino acids, viz. lysine (mean: 0.303%) and tryptophan (0.080%) in endosperm, was also retained. Multi‐year evaluation showed that introgressed progenies possessed similar grain yield (1,759–1,879 kg/ha) with HKI1128Q (1,778 kg/ha). Introgressed progenies with higher lysine, tryptophan and proA hold immense potential as donors and parents in developing biofortified hybrids.     

棉花中GhTFL1a和GhTFL1c基因的表达及启动子分析

从陆地棉中克隆了磷脂酰乙醇胺结合蛋白GhTFL1a和GhTFL1c基因,并对该基因进行表达分析、启动子预测和启动子活性研究。利用启动子分析软件PlantCARE预测得出,GhTFL1a启动子区域有脱落酸响应元件、干旱诱导的MYB结合位点和顶芽特异表达响应元件等;GhTFL1c启动子区域有乙烯响应元件、干旱诱导的MYB结合位点和水杨酸响应元件。因此,将pGhTFL1a和pGhTFL1c分别构建到启动子检测载体pBI121-GUS上形成融合表达载体,通过烟草瞬时转化检测得出这2个基因的启动子都具有活性。实时荧光定量PCR分析表明, GhTFL1a和GhTFL1c在光周期处理和不同材料的陆地棉(栽培种和半野生种)中表达模式呈相反趋势。GhTFL1a基因受脱落酸(abscisic acid, ABA)、水杨酸(salicylic acid, SA)和盐胁迫诱导,而GhTFL1c可以响应赤霉素(gibberellin, GA)、SA和ABA胁迫。研究结果初步表明,GhTFL1a和GhTFL1c可能参与了植物逆境胁迫脱落酸和水杨酸响应的调控,为在棉花中进一步阐明其功能奠定了基础。     

基于变分法的FY-3C土壤水分产品适用性分析

FY-3C作为我国风云三号首颗业务卫星,其上搭载的微波成像仪(MWRI)可提供全天候土壤水分数据。【目的】获取高质量土壤水分数据可以对合理利用土壤水资源提供参考,为农田干旱监控和预报提供基础参数。【方法】选取山东省农业气象站土壤水分数据对FY-3C土壤水分产品进行检验,为获取更高质量FY-3C土壤水分产品,选用变分订正方法对FY-3C土壤水分产品进行偏差订正。【结果】FY-3C升降轨土壤水分产品与地面站土壤水分相关系数R分别为0.481 6和0.408 2,RMSE分别为0.099 6和0.091 0 cm~3/cm~3。订正后FY-3C升降轨土壤水分产品与地面站土壤水分R分别为0.701 4和0.892 4,RMSE分别为0.021 7和0.011 cm~3/cm~3。对2016年3—4月山东省干旱过程订正前、后FY-3C土壤水分变化情况进行对比,订正后FY-3C土壤水分更准确地反映出此次干旱过程。【结论】FY-3C土壤水分产品可以准确反映土壤水分随时间的变化趋势,订正后FY-3C土壤水分产品与地面站土壤水分间误差减小、相关性提高。     

玉米轴色突变体698-3R的遗传鉴定

以辐射诱变获得的玉米红轴突变体698-3R为材料,通过遗传交配设计分析轴色的遗传规律,利用SSR-BSA法初步定位轴色基因,并对候选基因进行克隆和表达分析。结果表明:(1)突变体698-3R的红轴对白轴性状表现为显性遗传,受一对核基因控制,初步定位在第一染色体上的SSR标记phi095与umc1452之间,与phi095相距3.9cM,与umc1452相距7.1cM,将该基因暂定名为C(t);(2)以轴色基因 P1的cDNA为模板克隆C(t),发现698-3R有3个C(t)转录本,而野生型698-3中至少有2个;预测氨基酸序列比对发现,698-3R中3个C(t)蛋白的氨基酸序列与已知P_1-wr蛋白一致,突变使其获得完整的MYB结构域和酸性激活域,而野生型698-3中698-3-P-1蛋白由于编码序列缺失导致移码突变,不具有该功能结构域;(3)对C(t)基因qRT-PCR分析发现,除25DAP外,其余4个时期在698-3R中表达水平均显著或极显著高于698-3;以 A1和 C2基因表达验证分析发现,C(t)与验证基因表达模式一致,说明C(t)可能具有 P1激活调控 A1和 C2基因表达的功能。推测该红轴基因C(t)可能为一个 P_1-wr基因。     

奶牛乳脂性状候选基因EEF1D突变位点功能分析

提高乳脂含量、提升奶质已成为当前奶牛业研究的重点方向之一。前期经GWAS方法研究发现,EEF1D基因5'非翻译区(5'-UTR)的G/A突变与乳脂率极显著相关,为了进一步对候选基因EEF1D的突变位点进行功能分析,首先通过人工合成获得了EEF1D基因突变型与野生型片段,并在细胞水平上对其开展了功能验证实验。研究发现,EEF1D基因5'-UTR的G/A突变引起Sp3转录起始位点后移33 bp,并且突变型的活性大约是野生型的3倍。研究结果表明,该突变可改变转录因子的转录起始位点,从而使EEF1D的表达上调。     

转Cry抗虫基因玉米对家蚕的安全性评价

家蚕可能通过取食漂移到桑叶上的玉米花粉从而受到转基因玉米中表达的Cry蛋白的影响。实验采用室内生物测试的方法评价了转cry1Ab和cry2Ab基因玉米GAB-3花粉对家蚕可能产生的影响,并采用在饲料中掺入蛋白的方式检测了转基因玉米中广泛使用的6种Cry杀虫蛋白对家蚕的毒性。当桑叶上GAB-3花粉密度为50粒·cm^-2时,对家蚕幼虫存活率无显著影响,达500粒·cm^-2时,家蚕14 d存活率为0;以10粒·cm^-2的GAB-3花粉饲喂家蚕幼虫7 d对其体重无显著不利影响,但延长饲喂时间或者当GAB-3花粉密度为50粒·cm^-2时,家蚕的体重显著低于对照组;转基因和非转基因玉米花粉处理14 d或更长时间的家蚕体重均低于无花粉处理组。与非转基因对照处理组相比,低于100粒·cm^-2的转基因玉米GAB-3花粉处理组家蚕的化蛹率、茧重、茧壳重和蛹重无显著差异,转基因玉米和非转基因玉米花粉处理均会延长家蚕幼虫的发育历期。GAB-3花粉对家蚕7 d的LC₅₀为261.18粒·cm^-2,随着处理时间延长,LC₅₀下降。测试的6种Bt杀虫蛋白对家蚕的毒性依次为Cry1C>Cry1Fa>Cry1B>Cry2A>Cry1Ab>Cry1Ac。目前,在中国接近商业化的转基因玉米中多采用的Bt杀虫蛋白为Cry1Ab和Cry2A,二者对家蚕的毒性较低,并且在实际生产中,家蚕接触到的转基因玉米花粉密度较低,因此转Cry抗虫基因玉米对家蚕的风险较低。     

TRMM降水数据在长江流域的降尺度分析与校正

在充分考虑2001−2019年TRMM 3B43降水量数据在长江流域适用性的基础上，基于地理加权回归模型（GWR），结合归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数（EVI）、高程、坡度、坡向数据，选取不同组合对19a内TRMM降水量数据进行降尺度，并对优选的降尺度数据分别进行GDA、GRA校正，最后在年、季、月尺度下进行精度评价与结果分析。结果表明：（1）降尺度数据与站点实测数据的R²、BIAS、RMSE满足精度要求的同时，空间分辨率由0.25°提高至1km，且TRMMNDVI数据精度优于TRMMEVI数据。（2）GDA校正结果优于GRA校正结果，且数据稳定性更好，更适于长江流域TRMM数据校正。（3）数据与站点实测数据R²在年（0.91～0.986）、季（0.704～0.88）、月（0.625～0.89）尺度上均有较高精度，细节特征较TRMM数据表现更好。（4）降水量越大的月份降尺度及校正效果越好。降尺度及校正后的TRMM数据能更好地反映长江流域真实降水信息，为农业生产、水资源优化配置、防洪减灾等提供可靠的数据支持。     

黑龙江地区鲤疱疹病毒3型的流行病学调查及其主要囊膜蛋白的抗原表位预测

2015-2016年对来自黑龙江地区46个养殖场送检的鲤鱼进行锦鲤疱疹病毒(Koi herpes virus,KHV)的分离鉴定,并应用DNAStar等软件对检出的阳性样本的主要囊膜蛋白(Major envelop protein,MEP)基因进行生物信息学分析。结果显示,KHV的检出率约为6.5%,3株阳性样本具有相同的MEP基因序列,称之为KHV-HLJ1516。MEP基因开放阅读框为771 bp,编码256个氨基酸,相对分子质量为28 280.58,等电点为8.40。对KHV-HLJ1516的MEP基因序列同源性分析表明,其与KHV-GZ11分离株仅有1个碱基不同,但并未导致氨基酸发生改变,碱基相似性为99%;而与HZ419分离株相比,KHV-HLJ1516的MEP基因有3个碱基发生突变,相应的氨基酸由Asn变为IIe。聚类分析结果显示,KHV-HLJ1516与KHV-GZ11处于同一分支,而HZ419位于另一分支。B细胞抗原表位预测结果显示,KHV-HLJ1516的MEP的抗原表位主要位于4~11,24~40,42~63,82~110,209~218,238~249氨基酸区段。