茴香轮作调控土壤细菌群落缓解三七连作障碍的效应及机制

三七是我国特有的中药材，但连作障碍严重制约了其产业发展，轮作是生产上最常用且有效的缓解措施。本研究在三七收获后的土壤上轮作茴香，通过测定轮作土壤水浸液对三七存苗的影响来评价轮作对三七连作障碍的缓解效果，并从轮作对土壤细菌群落的影响方面深入阐释轮作缓解连作障碍的机制。结果表明，茴香轮作后的土壤水浸液可以显著提高三七的存苗率。土壤细菌分析表明，茴香轮作后土壤细菌群落发生了明显改变。细菌的丰富度增加，相对丰度>1%的优势菌门变形菌门Proteobacteria和放线菌门Actinobacteria的相对丰度呈增加趋势。属水平上，轮作茴香使66个属的相对丰度显著增加，其中相对丰度>0.2%的优势菌属有14个；30个属的相对丰度显著降低，其中优势菌属有8个，总体上看相对丰度显著增加的属多于显著降低的属。在相对丰度显著增加的优势菌属中包含常见的拮抗菌属假单胞菌属Pseudomonas和芽孢杆菌属Bacillus细菌。本研究也分离到2株假单胞菌和1株芽孢杆菌对三七根腐病菌腐皮镰刀菌Fusarium solani和Monographella cucumerina具有明显的拮抗活性。因此，轮作茴香可以改善三七连作土壤细菌群落结构，增加土壤中拮抗细菌的丰度，提高三七的存苗率。生产上利用茴香与三七轮作对缓解连作障碍具有一定潜力。     

甜瓜种皮颜色控制基因CmSC1的精细定位及候选基因分析

【目的】通过对甜瓜种皮颜色进行遗传分析及基因精细定位,并推测其候选基因和开发特异分子标记,为下一步该基因的功能研究及合理利用奠定基础。【方法】利用白色种皮材料HP22和黄色种皮材料B8、B150分别配制杂交组合,获得后代遗传分离群体并进行种皮颜色的表型调查及遗传分析,通过基因图位克隆方法完成基因的精细定位。通过对定位区间内注释基因进行编码区序列和功能分析确定关键候选目的基因。【结果】甜瓜白色种皮对黄色种皮为显性,由单显性基因CmSC1控制并表现延迟遗传效应。利用368个黄色种皮F₂单株最终将CmSC1精细定位于第5号染色体分子标记S27和S28之间物理距离约95 kb区间内,共包含12个注释基因。其中一个为拟南芥AtTT8同源的编码bHLH转录因子蛋白的MELO3C014406,经序列变异位点分析,黄色种皮材料B8和B150分别在该基因ATG下游第47位碱基处插入碱基A以及在第260位碱基处缺失14 bp导致翻译蛋白提前终止,致使后面功能结构域完全缺失,进而通过开发特异分子标记YS及序列分析,发现65份黄色种皮材料均发生这两种突变形式中的一种,推测MELO3C014406即为控制种皮颜色CmSC1的目的基因。【结论】本研究将控制种皮颜色的CmSC1精细定位于第5染色体95 kb区间内,推测MELO3C014406为最终目的基因,并开发了特异分子标记YS。     

过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

作物叶面积测量的研究进展

对作物叶面积测量理论和方法进行梳理，综述了基于单叶叶面积、单株叶面积、群体叶面积3个维度进行叶面积测量的研究进展，提出作物叶面积测量的物理原理、数学建模原理、光学特征提取原理的理论分类，从精确度、有损和无损测量2个角度分析了叶面积测量的研究进展，并对叶面积测量技术发展趋势进行展望。     

Expression of Anti-Lipopolysaccharide Factor Isoform 3 in Chlamydomonas reinhardtii Showing High Antimicrobial Activity

Antimicrobial peptides are a class of proteins with antibacterial functions. In this study, the anti-lipopolysaccharide factor isoform 3 gene (ALFPm3), encoding an antimicrobial peptide from Penaeus monodon with a super activity was expressed in Chlamydomonas reinhardtii, which would develop a microalga strain that can be used for the antimicrobial peptide production. To construct the expression cluster, namely pH2A-Pm3, the codon optimized ALFPm3 gene was fused with the ble reporter by 2A peptide and inserted into pH124 vector. The glass-bead method was performed to transform pH2A-Pm3 into C. reinhardtii CC-849. In addition to 8 μg/mL zeocin resistance selection, the C. reinhardtii transformants were further confirmed by genomic PCR and RT-PCR. Western blot analysis showed that the C. reinhardtii-derived ALFPm3 (cALFPm3) was successfully expressed in C. reinhardtii transformants and accounted for 0.35% of the total soluble protein (TSP). Furthermore, the results of antibacterial assay revealed that the cALFPm3 could significantly inhibit the growth of a variety of bacteria, including both Gram-negative bacteria and Gram-positive bacteria at a concentration of 0.77 μM. Especially, the inhibition could last longer than 24 h, which performed better than ampicillin. Hence, this study successfully developed a transgenic C. reinhardtii strain, which can produce the active ALFPm3 driven from P. monodon, providing a potential strategy to use C. reinhardtii as the cell factory to produce antimicrobial peptides.     

程序性细胞死亡因子10抑制Ⅰ型干扰素表达并促进FMDV复制

旨在探究宿主蛋白程序性细胞死亡因子10（programmed cell death factor 10，PDCD10）通过抑制Ⅰ型干扰素表达进而促进口蹄疫病毒（foot-and-mouth disease virus，FMDV）的复制。首先，本研究验证了过表达和沉默PDCD10对FMDV复制的影响，接着利用双荧光素酶报告系统探究PDCD10对Ⅰ型干扰素信号通路活化的影响，最后，利用实时荧光定量PCR探究PDCD10对Ⅰ型干扰素通路下游刺激基因（IFN-stimulated genes，ISGs）转录的影响。结果表明，过表达PDCD10显著促进FMDV的复制，沉默PDCD10显著抑制FMDV的复制。与对照相比，过表达PDCD10后感染仙台病毒（Sendai virus，SeV）的细胞培养液上清液显著促进FMDV复制，进一步，PDCD10显著抑制SeV诱导的IFN-β启动子以及NF-κB的激活且呈剂量依赖性，并且PDCD10负调控Ⅰ型干扰素通路信号分子转录，最后还发现PDCD10负调控Ⅰ型干扰素下游ISGs转录。本研究结果为深入探究PDCD10在抗病毒天然免疫中的作用积累了资料。     

京西稻的百年传承与发展

京西稻是清康熙、雍正、乾隆等亲自选育的优良品种,在与紫禁城并重的“三山五园”政治中心内外种植,具有多重价值属性,属于皇家御稻。从2000年起,基于北京水资源匮乏等原因,京西稻种植面积大幅度降至134 hm²左右,处于濒危状态。在保护传承过程中,京西稻入选中国重要农业文化遗产目录。在新修订的《北京历史文化名城保护条例》中,又将京西稻列入遗产保护目录。在海淀区,京西稻已经深入公园、学校、社区、酒店等地,在教育文化中发挥着农业以外的作用。     

锡林郭勒盟生态系统格局演变及驱动因素分析

在自然因素和人类活动的共同作用下，生态系统格局和质量都发生变化，而生态系统格局和质量的变化直接影响生态系统服务和人类福祉。锡林郭勒盟位于内蒙古中部地区，是京津冀地区的重要生态安全屏障，也是主要的畜产品供应地，研究锡林郭勒盟生态格局演变及驱动因素对于构建内蒙古北方生态安全屏障有重要意义。本研究利用遥感影像，通过分析2000和2015年生态系统类型和质量的变化，探讨资源开发、城市化发展、政策实施等多重因素对生态系统格局演变的作用。研究结果表明： 2000-2015年间锡林郭勒盟生态系统质量整体好转，草地生态系统质量中东部地区提高最为明显；草地、灌丛、城镇、裸地、湿地、森林、矿区面积有所增加，农田、沙地、水域面积有所减少；锡林郭勒盟生态系统格局和质量受到人为和自然因素的共同影响，其中，与降水正相关，与温度负相关。GDP与采矿用地显著正相关，退耕还草政策促使农田向草原转移。     

马尾松叶表微生物多样性

为发掘对林木生长发育有利的优良微生物资源,并筛选适合叶表微生物的收集方法,以马尾松针叶为试验材料,分别用悬摇法和超声波法收集马尾松叶表微生物,用扩增子高通量测序技术、MUSCLE和Qiime软件研究马尾松叶表微生物的多样性。结果表明:扫描电镜观测结果显示,马尾松针叶表面定殖有大量微生物,包括真菌(菌丝及孢子)和细菌。扩增子高通量测序结果表明,马尾松叶表微生物物种丰富,包含细菌运算分类单位(OTUs)490个,真菌OTUs 1273个。马尾松叶表细菌以未分类的蓝细菌属(unidentified_Cyanobacteria)(36.53%)、未分类的拜叶林克氏菌属(unidentified_Beijerinckia)(28.60%)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)(2.35%)为优势属;叶表真菌以枝孢属(Cladosporium)(2.45%)、拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis)(0.92%)、无头孢菌属(Capnobotryella)(0.91%)为优势属。针对叶表细菌多样性的研究表明,悬摇法和超声波法均有较高的物种检出度;在叶表真菌多样性的研究中超声波法优于悬摇法,但超声波法样品间数据变异性较大,测定结果不稳定。