亚硝基谷胱甘肽还原酶 GSNOR1正调控植物对疫霉菌的抗性

疫霉属（ Phytophthora）卵菌引致马铃薯晚疫病等作物灾难性病害，严重威胁作物的可持续生产。由于病菌毒性变异，导致品种抗病性丧失问题突出。因此，挖掘植物广谱和持久抗病基因，并探索其在抗病育种中的有效利用具有重要的科学意义。亚硝基谷胱甘肽还原酶1（GSNOR1）是植物氮信号通路中高度保守的关键还原酶，其参与调节r基因介导的植物抗性和非寄主抗性。然而， GSNOR1参与抗疫霉菌的免疫功能和作用机理尚不清楚。本研究中，借助拟南芥与寄生疫霉菌互作的模式体系，首先发现拟南芥T-DNA插入突变体 gsnor1-3对寄生疫霉菌呈现感病表型。进一步利用病毒诱导的基因沉默（VIGS）降低烟草叶片中 GSNOR1同源基因的表达量，在此基础上，通过抗病表型分析以及一系列抗性相关功能的检测，结果表明，沉默本氏烟草 GSNOR1同源基因能够在寄生疫霉菌侵染植物的过程中削弱植物体内的活性氧（ROS）迸发、病程相关基因（PR genes）的诱导表达以及MAPK信号转导，从而增强了植物对疫霉菌的感病性。本研究揭示了植物 GSNOR1对疫霉菌具有高度保守的抗性功能，并初步解析了 GSNOR1正调控植物抗疫霉菌的作用机理，为进一步探索 GSNOR1在马铃薯抗晚疫病中的功能及其在抗病育种中的有效利用奠定了重要的理论 基础。     

不同育成年份冬小麦苗期根冠生物量分配

为探讨品种更替过程中小麦苗期根冠生物量分配的演变趋势,以历年来黄淮海麦区大面积推广种植的22个冬小麦品种为研究对象,采用砂培的方法进行幼苗培养,分析小麦种子萌发后不同时间根、冠生长及生物量分配的变化规律。结果表明:冬小麦种子萌发后第3天幼苗根数在品种间无显著差异,第9天、第15天随着品种更替的进行呈现出显著下降的趋势,现代品种初生根数目显著低于早期品种。在第3天、第9天、第15天,小麦苗期幼苗生长随品种更替呈现不同的变化趋势,芽长显著下降,但根长无显著差异。可见,冬小麦苗期芽干质量在品种改良过程中未发生明显变化,而根干质量和根冠比呈现出显著下降的趋势,冬小麦苗期现代品种地上部分分配到更多的生物量。     

‘烟73’葡萄果皮花色苷合成、修饰与转运相关基因的表达

花色苷在内质网中合成，而在液泡中发挥生理学功能，因此花色苷液泡转运过程非常关键。研究葡萄果皮中花色苷合成，修饰与转运基因的表达模式，有助于解析花色苷从合成到转运的完整通路。以宁夏青铜峡地区红色酿酒葡萄品种‘烟73’为材料，在果实成熟过程中测定可溶性固形物、可滴定酸含量pH及果皮总酚、单宁、花色苷含量，利用实时荧光定量PCR检测葡萄果皮中花色苷合成，修饰与转运相关基因表达水平。结果表明，成熟期‘烟73’可溶性固形物、可滴定酸和pH分别为（23.50±0.30）%、（3.22±0.03） g·L^-1和3.59±0.10；果皮单宁、总酚及花色苷含量分别为（22.32±1.15） mg·g^-1（果皮干质量）、 （62.50±1.23） mg·g^-1和（52.49±1.10） mg·g^-1。定量PCR结果显示，在果实成熟过程中，‘烟73’葡萄果皮 VviUFGT、VviGST1、VviGST2、VviGST3及VviGST4基因表达趋势基本相同，呈先上升后下降趋势，且在花后10周表达量达最高值； VviOMT基因表达总体呈下降趋势，花后8周和10周同其他时期相比存在显著性差异； AM1与 AM3基因表达呈“M”型变化趋势，花后10周与14周表达较高。相关性分析显示，‘烟73’中VviGST1、VviGST2、VviGST3以及VviGST4基因的表达趋势与花色苷积累量显著正相关，VviGST1与 VviOMT显著正相关。综上所述，‘烟73’葡萄果实理化及多酚成熟度较好，4个GST家族基因均参与了花色苷的液泡转运，其中VviGST1可能参与了‘烟73’果皮中甲基化花色苷的转运。     

玉米自交系生育阶段氮素积累的配合力分析

以6个在氮素积累方面具有差异的玉米自交系作为亲本,按照Griffing p(p-1)/2双列杂交方法配制15个杂交组合,对供试21个材料在苗期、拔节期、喇叭口期、吐丝期、灌浆期和成熟期取整株测其氮素积累量,进行配合力分析。结果表明,供试亲本材料WN2553、WN2499、WN2652、WN2541、WN2478、WN2501各生育阶段的氮素积累量配合力差异极显著;WN2553、WN2541在各生育阶段均表现正向一般配合力效应,WN2652、WN2501表现负向一般配合力效应;结合特殊配合力分析可看出,WN2541和WN2553在氮素高效积累方面具有研究和利用价值。     

辣椒根系分泌物的化感作用及其化感物质分析

 利用生物测定和GC-MS分析的方法，研究了辣椒根系分泌物各组分的化感作用及其优势组分的化感物质。结果表明：辣椒根系分泌物各组分对莴苣的化感作用不同，以乙醚洗脱组分的化感作用最强；对乙醚洗脱组分进行再分离，最后得出80%乙醚＋20％乙酸乙酯洗脱组分的化感作用最强；对80%乙醚＋20％乙酸乙酯洗脱组分进行GC-MS分析鉴定，确定辣椒根系分泌的主要化感物质为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸-丁基-环己烷基酯、邻苯二甲酸-丁基-异丁酯、邻苯二甲酸二叔丁酯、二苯胺、4,4’-叔丁基二苯酚、苯萘胺、邻苯二甲酸，其中，邻苯二甲酸二丁酯的含量最高。     

小麦BES1转录因子全基因组鉴定与分析

为了解小麦中 BES1基因家族功能,根据已公布的小麦基因组信息(IWGSC v1.1),对小麦 BES1基因家族进行全基因组鉴定。根据已报道的 BES1基因,采用同源比对法检索小麦基因组中的 BES1家族基因,pfam鉴定并进行编号,通过ExPASy Proteomics Server预测小麦 BES1氨基酸序列的基本信息,利用Cell-PLoc进行亚细胞定位预测,采用MEGA 7软件构建进化树,利用R软件包pheatmap绘制启动子的热图和circlize绘制同源关系图谱。结果表明,小麦共有15个 BES1基因,被分为4组;小麦 BES1编码的蛋白质等电点为8.13～9.4,不稳定指数为50.78～69.99;小麦 BES1启动子区域一共含有838个顺式元件,471(56.2%)个与生长发育有关,201(24%)个与非生物/生物胁迫有关,166(19.8%)个与激素反应有关;与普通小麦相关的同源物共52对,有13对(25%)旁系同源物和39对(75%)直系同源物。表明小麦 BES1基因家族包括15个成员,全部为碱性蛋白质和不稳定蛋白质,小部分(13对25%)来源于自身的进化,大部分(39对75%)来源于3种亚基因组供体小麦。     

146份甘蓝型油菜种质芽期耐盐性筛选及评价

利用6份甘蓝型油菜种质筛选出油菜芽期耐盐性鉴定的适宜浓度为230mmol·L~(-1)。以该浓度对146份甘蓝型油菜品系进行芽期耐盐性鉴定,测定发芽势、发芽率、根长、芽长等指标,通过相关性、主成分、隶属函数以及聚类分析对油菜种质资源进行耐盐性综合评价。结果表明:盐胁迫下,油菜的发芽势、发芽率、根长、芽长、相对芽长、相对根长相互之间成极显著正相关,而与相对盐害率呈极显著负相关;主成分分析将7个耐盐相关指标分为2个主成分,累计贡献率达91.6%;结合隶属函数分析和耐盐性综合评价,将146份甘蓝型油菜耐盐性分为4个等级,其中耐盐材料6份、中度耐盐材料11份、低耐盐材料64份和敏盐材料65份。这些材料将为甘蓝型油菜种质耐盐性评价和筛选提供参考。     

播期、播量和施氮水平对‘西农109’小麦生长及产量的影响

对在陕西省和安徽省审定的冬小麦品种西农109进行栽培技术措施探索,为其在关中地区乃至黄淮南片冬麦区的推广提供技术支撑。试验于2018-2020年在陕西省宝鸡市陇县的西北农林科技大学旱地农作物试验示范基地开展,通过探索不同播期、播量以及氮肥水平处理条件下对冬小麦西农109农艺性状和产量及品质的调控影响,综合分析得出：10月10日播种、157.5 kg/hm²的播量与144～168 kg/hm²氮肥水平栽培措施更适宜西农109小麦增产提质。     

宁夏引黄灌区玉豆间作和带状轮作模式对玉米水氮利用及产量的影响

探索间作及带状轮作模式对玉米水氮利用及产量的影响,提出适合宁夏灌区的种植模式。试验于2019—2020年,在宁夏王团旱作节水高效农业试验站开展,设置玉米/大豆间作(IMS)、玉米-大豆带状轮作(RMS)、单作玉米(MM)、单作大豆(SS)4种种植模式。结果表明,与单作玉米相比,带状轮作处理使玉米拔节期至成熟期干物质积累量增加9.58%～11.45%,且与间作相比,干物质积累量增加4.29%～7.53%。带状轮作种植模式下玉米对氮素的积累量、转运量及籽粒贡献率比间作提高2.19%、30.44%和19.86%。带状轮作和间作处理土壤含水量比单作分别提高5.64%和3.98%,且主要分布于0～140 cm土层,带状轮作处理玉米水分利用效率较单作增加38.00%,且比间作增加15.61%。与单作玉米相比,间作处理提高玉米产量11.3%,降低大豆产量51.39%;玉豆带状轮作处理弱化了种间竞争力,使玉米产量提高21.98%,大豆产量下降22.91%。因此,带状轮作种植模式在水分利用效率、干物质积累、氮素转运及产量方面优势明显,可作为宁夏引黄灌区的一种有效替代种植模式。     

甘蓝型油菜BnWRKY41的理化性质分析及BnWRKY41-2 在花青素合成中的功能解析

甘蓝型油菜BnWRKY41-1通过负调控花青素合成相关基因的表达而显著抑制拟南芥叶片花青素的积累。为[JP2]深入了解同源拷贝BnWRKY41-2在花青素合成过程中的作用,对BnWRKY41-1和BnWRKY41-2进行生物信息学分析,并从甘蓝型油菜品种‘中双11’中成功克隆BnWRKY41-2 的全长编码序列,分别转化烟草和拟南芥 wrky41-2 突变体,对其亚细胞定位和在花青素合成中的调控作用进行分析。结果表明,BnWRKY41两个拷贝均具有典型WRKY结构域,N端不含跨膜结构和信号肽,二级结构主要由无规则卷曲组成,蛋白质修饰以磷酸化为主。BnWRKY41-2 定位在细胞核中,在拟南芥 wrky41-2 突变体背景下异源表达 BnWRKY41-2 基因使突变体叶片中的花青素含量恢复到野生型水平,而且可显著调控花青素积累相关基因的表达。这些结果表明BnWRKY41-2 与BnWRKY41-1在蛋白质结构及理化性质方面相似,并且在调控拟南芥叶片花青素积累方面发挥类似的生物学功能,起负调控作用。