对草地贪夜蛾高毒力的苏云金芽胞杆菌菌株筛选与杀虫活性研究

草地贪夜蛾是一种世界性重大农业害虫，给玉米等多种主要粮食和经济作物造成严重危害。为实现对草地贪夜蛾的高效、绿色、持续防控，亟需筛选高毒力苏云金芽胞杆菌菌株资源。本研究以前期实验室储备的对斜纹夜蛾、小地老虎具有杀虫活性的363株野生菌株库为候选菌株，基于菌株杀虫基因差异及进化关系，去除冗余菌株后获得172株候选菌株。通过培养获取这些菌株胞晶混合物，进行杀虫蛋白定量后，测定杀虫活性，获得27株对草地贪夜蛾初孵幼虫具有较高杀虫活性的菌株，其中菌株B14-D2的杀虫活性最高，LC₅₀为0.155 μg/g。克隆了该菌株中的cry1Ea3基因并在HD73^-无晶体突变株中表达，Cry1Ea3蛋白对草地贪夜蛾初孵幼虫LC₅₀为1.789 μg/g。本研究为新的Bt产品和杀虫基因的开发利用提供了丰富资源。     

稻曲病菌交配型基因MAT1-2-1和MAT1-2-8的特性分析

 有性生殖在真菌的生活史和进化过程中具有重要作用,而交配型基因是控制有性生殖的关键因子。前期研究发现稻曲病菌(Villosiclava virens)MAT1-2型菌株中包含MAT1-2-1和MAT1-2-8两个交配型基因,但是它们如何调控稻曲病菌有性生殖依然不清楚。本文研究了它们在不同侵染和生长发育时期的表达模式和编码的蛋白结构特性。研究表明MAT1-2-1在侵染不同阶段一直下调表达;而MAT1-2-8在侵染早期(5 dpi)上调表达,在侵染后期下调表达。与营养菌丝阶段比较,MAT1-2-1和MAT1-2-8在有性发育过程菌核形成、菌核萌发、子座原基形成和子座成熟4个阶段的表达量都是下降的,在菌核形成阶段表达量最低。生物信息学分析显示MAT1-2-1和MAT1-2-8具有磷酸化位点,为非分泌蛋白,无明显的跨膜结构域。蛋白同源比对分析表明MAT1-2-1与香柱菌(Epichloë typhina)的MAT1-2-1同源性最高,而MAT1-2-8与绿僵菌(Metarhizium)的MBR_08192蛋白同源性最高。进一步研究发现MAT1-2-1和MAT1-2-8能够互作,并分别主要定位在细胞核和细胞基质中。通过质谱技术鉴定到MAT1-2-1的一些候选互作蛋白,如假定Ran交换因子Prp20/Pim1(KDB12229.1)、假定rRNA处理蛋白Ebp2(KDB12923.1)及组蛋白H1(KDB12711.1)等。因此,以上结果为研究稻曲病菌交配型基因MAT1-2-1和MAT1-2-8调控有性生殖的生物学功能奠定了基础。     

自研型黑曲霉丸化种衣剂对高粱种子萌发及幼苗生长的影响

[目的]黑曲霉(Aspergillus niger)是一种广泛存在于自然界的腐生真菌,也是重要的工业发酵微生物,在工业酶制剂及有机酸发酵方面得以应用.因其具有强大的酶系统,可溶解土壤中的难溶盐分,促进植株生长,且具有抑菌性而在农业上被广泛应用.在黑曲霉作为丸粒化种衣剂的有效成分的条件下,探究了该制剂对高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)种子萌发及幼苗生长的影响,为新型高粱种衣剂的研发及其合理应用提供理论依据.[方法]以高粱种子及幼苗为研究对象,采用室内发芽和盆栽试验相结合的方法,采用自研型黑曲霉丸粒化种衣剂对高粱种子进行丸粒化包衣,播种后测定高粱种子的发芽势、发芽率、幼苗素质及对高粱幼苗叶斑病的防效,以评价黑曲霉丸化种衣剂对高粱种子萌发及幼苗生长发育的影响.[结果]黑曲霉的最佳的包衣浓度为5×108 cfu/g,当浓度为1×109 cfu/g黑曲霉丸化种衣剂对高粱种子萌发及幼苗生长有一定程度的抑制作用;适宜浓度的黑曲霉丸粒化种衣剂对高粱种子的发芽率及发芽势有促进作用,使发芽率提高3.3～10个百分点,出苗率提高11.6个百分点;可使高粱根长伸长11.2～34.8个百分点,株高矮化27.8～41.5个百分点,单株幼苗鲜质量提高21.9～162.8个百分点,根冠比增大6.7～46.7个百分点,根系活力提高4.6～20.2个百分点;对高粱叶斑病防治效果达63.37％～82.77％.[结论]将适宜浓度的黑曲霉引入到丸化种衣剂中,可促进高粱种子萌发,显著提高其幼苗根长、根冠比、根系活力及单株鲜质量,使株高矮化,提高其抗倒伏能力,并且对高粱叶斑病有一定的防效;但过量浓度的黑曲霉包衣高粱种子则降低高粱种子发芽势、根长及根系活力,对高粱种子萌发及幼苗生长有一定程度的抑制作用.适宜浓度的黑曲霉丸化种衣剂是保苗壮苗及安全生产的新型环保种衣剂.研究结果可对新型丸化种衣剂的研发提供科学参考、对黑曲霉的应用前景提供新的理论依据、对有机高粱的生产提供新的思路及保障高粱质量安全具有重要的意义.     

小球藻遗传转化技术研究进展

小球藻( Chlorella )是一种单细胞真核藻类,属绿藻门、绿藻纲、绿球藻目、小球藻科、小球藻属 [1] 。作为最早开发的真核微藻之一,具有高营养价值、生长快速、结构简单、易工业化集成等显著优点。其细胞形态为球形或椭圆形,直径3~12 μm,呈单生或聚集成群状生长 [2] ,分布广泛,多见于淡水、咸水和土壤中。作为地球上最早的生命之一,小球藻基因比较稳定,至今未见有关其基因自发突变的报道。因其富含蛋白质、脂质、维生素、活性代谢产物等多种营养物质而被公认为具有高附加值和医疗保健作用,已经被广泛应用于保健食品 [3] 、水产养殖 [4] 、生物能源 [5] 等方面,关于小球藻生物技术的研究主要集中在基因组学 [6] 、分子遗传学 [7] 、代谢机理 [8] 、大规模培养 [9] 等方向。     

类固醇激素合成急性调节蛋白(StAR)的研究进展

类固醇激素合成过程中,需要急性调节蛋白(StAR)将细胞质中的胆固醇转运到线粒体中,而StAR基因的表达及相关反应物通过调节细胞中的StAR水平,来调控类固醇激素的合成过程.本文结合大量相关文献资料,首先综述了当前研究者对急性调节蛋白(StAR)的分子结构、编码基因及同源性的研究成果,包括StAR的分子质量、分类类型和同源蛋白转运作用等.随后综述了StAR表达的各种影响因素,包括cAMP-蛋白激酶A(PKA)信号通路、蛋白激酶C(PKC)、调节因子StAR基因及其他因素.一些影响因素是StAR基因转录或转录后表达修饰的参与成分,在影响类固醇激素合成上存在直接、间接作用,在影响作用上存在正向、负向的调节,在影响目标上存在维持稳定、快速增强和抑制降低等类型.最后,探讨了StAR调节类固醇激素合成的作用及其机制,包括跨膜转运胆固醇、StAR对类固醇激素合成的促进作用、巨噬细胞影响StAR调节类固醇生物合成作用.这些作用都可能与机体细胞合成和分泌类固醇激素的水平紧密相关,对动物和人类的生殖内分泌产生很大影响.     

黑胫病菌（Leptosphaeria biglobosa）在油菜叶片和茎中的侵染过程观察

为明确黑胫病菌（Leptosphaeria biglobosa）在甘蓝型油菜叶片和茎中的侵染及扩展过程，利用绿色荧光蛋 白（GFP）标记的黑胫病菌株接菌油菜叶片，利用激光共聚焦显微镜观察菌株在油菜叶片和茎中的侵染过程。结果 表明，接种油菜叶片7 h后，分生孢子萌发并长出芽管；17 h后，芽管侵入气孔；24 h后，分生孢子全部萌发；36 h后萌 发的芽管形成菌丝；120 h后，菌丝在叶片表皮细胞间隙蔓延，并侵入叶肉细胞。13 d后，菌丝侵入茎部皮层组织； 15 d后，菌丝在皮层细胞间隙蔓延，并侵染至茎表皮；21 d后，菌丝侵染至维管组织；23 d后，菌丝侵染至茎韧皮部； 25 d后，茎导管被侵染，并向木质部扩展。本研究发现的L. biglobosa 在油菜叶片和茎中的侵染过程，可为油菜与黑 胫病菌互作的研究、黑胫病致病机理及防治提供参考。     

地膜覆盖免放苗栽培技术在高梁上的应用研究

为丰富平凉高粱品种资源并大面积推广应用地膜覆盖免放苗栽培技术,以吉杂127露地栽培为对照,对引进的7个酿造高粱品种进行地膜覆盖免放苗栽培技术配套种植,系统研究了8个品种的物候期、主要农艺性状及产量.结果表明,川糯梁1号表现为植株高、穗子长、穗柄长、穗粒重大、耐倒伏、植株生长整齐、生育期适宜、抗病虫危害、穗粒优势大等特点,产量可达9800.49 kg/hm2,极显著高于其他参试品种,较对照产量增加64.48％,应作为地膜覆盖免放苗栽培技术的主配品种在域内种植推广;通杂139、吉杂224-2和吉杂237具有幼苗生长快、茎秆粗壮、耐倒伏、成熟较早、籽粒性状优良的特性,产量分别达到了8333.75、8108.74和7775.39 kg/hm2,较对照品种分别增产39.86％、36.08％和30.49％,可作为地膜覆盖免放苗栽培技术的搭配品种进行种植;其他3个品种虽然在一些农艺性状上有较好的表现,但增产水平偏低,不建议作为该技术的配套品种.进一步分析试验结果得出,吉杂224-2和吉杂237的株高、茎粗、穗部性状、成熟期等与机械收获高粱品种的性状指标要求相吻合,产量水平较高,应作为地膜覆盖免放苗栽培机械化收获配套品种在域内种植推广.     

鱼肉蛋白水解物随着水产养殖量的增加而受到重视

预计在进入21世纪中叶之前,人类人口将快速增长。研究报告称,到2050年,全球人口有可能超过97亿。为了满足不断增长的人口的营养和食物需求,食物的供应量也必须增加近25%~70%。在这种情况下,鱼类是最重要的食物来源之一,预计将为维持全球食品供应和人类营养做出巨大贡献。鱼是多种微量元素和营养素的宝贵来源,如必需的氨基酸、优质蛋白质、促进健康的3-3酸或LC-PUFA(n-3长链多不饱和脂肪酸)、必需的矿物质(如铁、碘、锌、磷、钙、硒)、维生素(A、B和D)等,鱼类已迅速成为全球各种饮食的核心成分。     

甘蔗热带种金属硫蛋白家族基因的克隆及响应重金属胁迫的表达分析

金属硫蛋白是一类富含巯基的低分子量蛋白,在植物的重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面起重要的作用。本研究以甘蔗热带种Badila组培苗为材料,分别测定了其在CdCl2、ZnSO4和CuCl2水溶液培养条件下地上部和地下部的重金属含量,结果显示其对上述3种重金属有较强的耐受与富集能力。继而克隆了ScMT1(登录号为KJ504373)、ScMT2-1-5(登录号为MH191346)和ScMT3(登录号为KJ5043704)3个金属硫蛋白家族基因,它们分别属于植物MT亚家族中的MT1、MT2和MT3型基因。ScMT1含有1个内含子和2个外显子,开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)长228 bp,编码75个氨基酸;ScMT2-1-5含有2个内含子和3个外显子,ORF长246 bp,编码81个氨基酸;ScMT3含有1个内含子和2个外显子,ORF长198 bp,编码65个氨基酸。RT-qPCR显示,Cd2+胁迫下,在甘蔗地上部和地下部,ScMT2-1-5均连续显著上调表达,而ScMT1的上调应答出现延迟。ScMT3在地上部的上调应答出现延迟,在地下部呈“扬-抑”趋势,提示甘蔗响应Cd^2+胁迫过程中ScMT2-1-5起更积极的作用,ScMT1参与胁迫后期的分子响应,而ScMT3不起主导作用。Cu^2+胁迫下,地上部ScMT1连续显著上调表达,ScMT2-1-5和ScMT3呈总体上调的表达趋势;地下部,ScMT1和ScMT2-1-5的上调表答均出现延迟,仅在胁迫后期显著上调表达,而ScMT3仅在胁迫前期显著上调表达。该结果提示了ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在Cu2+胁迫响应过程中的协作关系,三者共同参与了地上部的胁迫响应,其中ScMT1起更积极的作用;此外三者还先后参与了地下部对Cu^2+胁迫的分子响应。Zn^2+胁迫下,ScMT1和ScMT3分别仅在地上部和地下部显著上调表达;ScMT2-1-5在地上部和地下部均呈“扬-抑”的应答趋势;提示了在甘蔗响应Cd^2+胁迫应答过程中ScMT1和ScMT3分别在地上部和地下部起主要作用,ScMT2-1-5参与了胁迫前期的分子响应。ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在甘蔗不同组织中及在重金属(Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+)不同累积水平下呈现出相似或互补的应答特性,提示上述甘蔗MT家族不同成员在重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面产生了功能分化,且三者在应对过量Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+对甘蔗组织造成伤害的过程中存在时空上的协同作用。该研究为深入理解多倍体植物甘蔗中MT家族各成员基因在重金属耐受过程中的协同作用机制奠定了基础。