营养生长期持续高温处理对玉米叶片转录组及生化指标的影响

以玉米杂交种郑单958和登海605为材料,通过转录组测序分析玉米营养生长期叶片受热胁迫后基因差异表达、基因功能富集和KEGG通路富集,使用微量法和HPLC法分析叶片中相关生化指标的变化。结果表明,高温胁迫会降低光合作用关键酶二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)和三羧酸循环限速酶柠檬酸合酶(CS)的活力,升高丙二醛(MDA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA₃)的含量,降低水杨酸(SA)的含量。与常温对照比,玉米营养生长期叶片受热胁迫后,两个品种4个比较组合累计检测到16 996个差异表达的基因,共同差异表达的基因有1 160个。光合作用、细胞代谢、叶绿体膜和质体膜等相关基因的表达会响应热胁迫。     

大豆开花期性状QTL定位和候选基因挖掘

大豆对光周期极为敏感,单一品种的适应范围狭窄。大豆品种在不同纬度间的适应性与开花期密切相关。为了获得更多的大豆开花期相关QTL,了解在豆适应机制,利用开花主效位点E1~E4基因型均相同的滑皮豆和齐黄26（E1e2asE3-HaE4）杂交衍生的重组自交系群体及前期基于特异长度扩增片段测序（Specific Length Amplified Fragment-sequencing, SLAF-seq）构建的高密度遗传图谱,对大豆开花期性状进行了QTL定位。共获得了分布在7条染色体上的11个QTL位点,其中4个位点（qFT8,qFT20-2,qFT14和qFT16）为本研究新发现的QTL。同时,研究发现6个QTL（qFT6-1,qFT8,qFT11-1,qFT19,qFT20-1和qFT20-2）在2013年和2014年两个环境中稳定存在。对稳定QTL位点间的基因进行生物信息学分析,筛选出4个可能参与开花期调控的候选基因。本研究结果能够为阐明大豆适应性分子机制和广适性分子育种提供一定的理论基础。     

矮秆基因在中国不同麦区小麦品种中的分布及其对赤霉病抗性的影响

为研究矮秆基因在中国不同麦区的分布,以及株高和小穗密度与赤霉病抗性的相关性,本研究通过分析3个矮秆基因 Rht1、 Rht2和 Rht8在211份不同麦区小麦自然群体中的分布,并结合其在不同环境下株高、小穗密度以及赤霉病抗性的调查数据,分析矮秆基因 Rht1、 Rht2和 Rht8对赤霉病抗性的影响。结果表明：（1）不同麦区矮秆基因的分布频率差异较大, Rht1主要分布在长江中下游麦区, Rht2和 Rht8主要分布在黄淮麦区;（2）与野生型品种相比,携带 Rht1、 Rht2和 Rht8的小麦品种,株高均显著或极显著降低;（3）携带 Rht2和 Rht8的小麦品种,赤霉病抗性均极显著低于野生型品种,而携带 Rht1的小麦品种,赤霉病抗性则极显著高于野生型品种;（4）携带 Rht2和 Rht8的小麦品种,小穗密度显著大于野生型品种,而携带 Rht1的小麦品种,小穗密度则显著降低。因此,不同矮秆基因对小穗密度性状的遗传差异可能是导致小麦赤霉病抗性和不同麦区矮秆基因选择利用差异的部分原因。     

奇兰秋季红茶加工过程主要生化成分变化及相关酶基因表达

以武夷名丛奇兰秋季鲜叶为原料,按传统红茶加工工艺制成红茶,并探明其加工过程中主要生化成分含量、多酚氧化酶（PPO）活性及相关酶基因表达的变化规律,以期为秋季红茶品质改良和工艺改进提供一定参考。结果表明：从鲜叶（XY）至发酵结束（FJ8）,茶多酚、儿茶素、水浸出物、咖啡碱分别下降6.13%、15.66%、10.64%、0.10%;黄酮、茶黄素、茶红素、茶褐素、游离氨基酸分别上升4.98 mg/g、7.45 mg/g、2.03%、5.58%、0.14%,其中咖啡碱变化幅度最小。茶黄素、茶红素、茶褐素与儿茶素呈极显著负相关,相关系数分别为：-0.991、-0.969、-0.972。PPO活性呈波动变化,萎凋阶段先上升后下降,揉捻时达到峰值,为458.83 U/g,约为XY的1.67倍;发酵阶段快速下降,FJ8时,PPO酶活显著低于XY,约为XY的0.89。多酚氧化酶基因CsPPO1、CsPPO2表达变化规律一致：先上升后下降,相对表达量在萎凋15 h（WD15）最高,分别为XY的11.2、12.8倍,揉捻时开始下降,发酵阶段表达量与鲜叶无显著差异。儿茶素类代谢相关酶基因PAL、CHS、C4H、CHI、F3H、F3°5°H、FLS、DFR、LAR、ANR的表达在加工过程中均受不同程度抑制,相对表达量显著低于XY,除与CG（儿茶素没食子酸酯）呈负相关外,与儿茶素其他组分均呈正相关,但不显著,相关系数在0.130~0.750之间。     

Ecogeographic adaptation and genetic variation in wild barley, Application of molecular markers targeted to environmentally regulated genes

Long primer PCR (LP-PCR) markers specifically targeted to sequences involved in the response to abiotic stress were utilised to analyse genetic variation within and among wild barley populations from Israel.Populations were sampled in locations reflecting a wide range of habitats and the potential correlation between genetic variation and ecogeographic parameters was examined. A high level of polymorphism was observed. Most of the variability was due to differences within populations, however a substantial portion of genetic variation (36%) could be attributed to differences among populations, indicating local adaptation of genotypes to microclimatic conditions. Moreover, clustering and ordination techniques showed that genotypes grouped together according to their area of origin and were separated on thebasis of ecogeography, chiefly by a combination of temperature, altitude and rainfall variables. Finally, 28% of the polymorphic PCR fragments were significantly correlated with ecogeographic parameters. Our results demonstrate the effectiveness of PCR-based molecular markers targeted to environmentally regulated genes in detecting useful variation andthus in monitoring the impact exerted by adaptation to the environment ongenetic differentiation.     

甘蓝型油菜白花基因InDel连锁标记开发

碱基插入/缺失(InDel)是基因组上广泛分布的遗传变异形式。但甘蓝型油菜白花基因InDel连锁标记还未见有关研究报道。本研究以甘蓝型油菜双单倍体(doubledhaploid,DH)纯系黄花Y05和甘蓝型油菜纯系白花W01杂交构建F2群体。在F2群体中选取30株极端纯白花和30株极端纯黄花构建叶片DNA子代池,对亲本和DNA子代池进行30×重测序。以法国甘蓝型油菜Darmor-bzh为参考序列, QTL-seq流程和PoPoolation2流程相互结合鉴定白花基因候选区间, 2种方法均将白花基因定位于法国甘蓝型油菜Darmor-bzh C03染色体52～54 Mb区间。利用IGV软件可视化白花基因候选区间插入缺失(InDel)变异位点,依据候选区间序列信息设计InDel引物,聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选到8个与白花基因连锁共分离的InDel标记。上述研究为甘蓝型油菜白花基因精细定位和分子标记辅助选育以及白花基因功能标记开发奠定了研究基础和工作思路。     

大薸对奶牛场废水中耐药基因的去除效果和驱动因子分析

为探究大薸对奶牛场废水的净化效果,该研究选用温室模拟培养结合高通量测序方法,研究大薸对奶牛场废水中耐药基因（Antibiotic Resistance Genes,ARGs）的去除效果及驱动因子。结果显示：对于奶牛场3种实际废水（原水、厌氧池和氧化塘废水）,大薸整体呈现良好的净化效果,废水中大部分ARGs的绝对丰度呈现正去除效果,在原水、氧化塘废水和低浓度厌氧池废水中,大薸处理后ARGs绝对丰度（lg值）分别下降0.25（ermA 和fexA）～3.66（blaOXA-1）、0.08（blaTEM-1）～3.51（strB）和0.09（fexA）～4.07（strB）,而对高浓度厌氧池废水,则仅有9/16的ARGs呈现正去除。经过大薸处理后,不同废水中的微生物多样性和丰度均升高,废水中优势菌种Proteobacteria和Firmicutes相对丰度下降,而Bacteroidetes 和Actinobacteriota相对丰度上升,相较于无植物处理组中微生物群落差异较大。RDA分析结果表明,优势菌属（Hydrogenophaga、Flavobacterium、Bacillus和Gemmobacter）结合环境因子对ARGs变化的解释率分别为77.67%和78.57%,网络分析结果亦表明,ARGs变化与微生物和环境因子密切相关。因此,大薸对ARGs的去除是通过微生物变化和环境因子改变等多种作用共同驱动的。研究结果可为畜禽污水中ARGs污染防控提供理论依据,有助于推动植物生态处理技术的绿色可持续发展。     

飞蝗前肠最适内参基因筛选

为了筛选在不同发育天数的飞蝗5龄若虫前肠中及其前肠不同部位能够稳定表达的最适内参基因,选用β-肌动蛋白(β-actin)、延伸因子1-α(EF-1α)、3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)、核糖体蛋白49(RP49)和α-微管蛋白(α-tubulin)5个基因作为候选内参基因,利用实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)分析各候选内参基因的相对表达量,采用geNorm、NormFinder和Bestkeeper软件相结合,筛选出5龄飞蝗前肠不同部位和不同发育天数若虫前肠中的最适内参基因。结果表明,β-actin和α-tubulin为前肠不同部位最适内参基因组合,β-actin、α-tubulin和GAPDH为不同发育天数若虫前肠中最适内参基因组合。本文为飞蝗肠道关键靶基因分子特性及进一步生物学功能研究提供重要理论基础。     

棉花耐旱耐盐碱生理和分子机制研究进展

耐旱耐盐碱等抗逆性状新型棉花材料的培育是当前棉花遗传改良的研究热点。综述了干旱和盐碱对棉花的影响,棉花对干旱、盐碱胁迫的形态适应性及生理调节机制,耐旱、耐盐碱基因的克隆及其分子机制,转基因耐旱、耐盐碱棉花材料的抗逆性及应用研究进展,旨在为棉花的耐旱、耐盐碱研究提供理论支持。