稻田土壤厌氧氨氧化菌群落结构对长期不同施肥的响应

研究长期不同施肥稻田土壤厌氧氨氧化微生物丰度和群落结构组成,深入认识稻田厌氧氨氧化菌对不同施肥的响应机理,可为合理施肥和理解湿地生态系统厌氧氨氧化过程提供科学依据。设置不施肥(CK)、单施无机肥(NPK)、无机肥配施牛粪(NPKM)、无机肥加秸秆还田(NPKS)四个处理,采用荧光定量PCR和高通量测序对不同施肥模式下水稻土厌氧氨氧化细菌丰度和群落结构进行分析。结果发现,不同处理之间厌氧氨氧化细菌丰度具有显著差异(p0.05),表现为NPKMNPKSNPKCK,且与有机质、全氮和铵态氮含量具有显著相关性(p0.05)。高通量测序结果表明,不同施肥处理主要的厌氧氨氧化菌为Candidatus Brocadia、Candidatus Anammoxoglobus和Candidatus Scalindua,其中优势种群为Candidatus Brocadia。菌群的多样性分析表明,CK和NPKS处理的厌氧氨氧化菌群落结构多样性香农指数(Shannon index)、辛普森指数(Simpson index)和丰富度指数(Chao 1 index)显著高于NPKM和NPK处理(p0.05)。上述结果表明,长期施肥改变了厌氧氨氧化菌的数量和群落结构。有机无机肥配施更有利于提高厌氧氨氧化菌丰度。然而,不同施肥措施对厌氧氨氧化菌的多样性影响不同,无机肥加秸秆还田提高了厌氧氨氧化菌多样性,但单施无机肥和无机肥配牛粪降低了厌氧氨氧化菌多样性。厌氧氨氧化菌的数量和群落结构对不同施肥的响应不同。     

甘蔗独脚金内酯生物合成关键基因ScD27的克隆与表达分析

独脚金内酯(strigolactones,SLs)是一类新型植物激素,D27基因是独脚金内酯生物合成途径中最上游的调控基因,且该基因调控SLs的合成是一个可逆的过程。本研究根据水稻、玉米、高粱、二穗短柄草4种禾本科作物的D27基因核苷酸序列保守区域设计引物,以甘蔗品种ROC22的c DNA为模板,利用RT-PCR和RACE技术,从甘蔗中克隆出D27基因的c DNA全长序列,命名为Sc D27,Gen Bank登录号为KP987221.1。该基因序列全长1379 bp,包含一个867 bp的完整开放阅读框(ORF),编码288个氨基酸残基。Sc D27编码的蛋白质分子量为71.58 k D,理论等电点为5.04,是一种非分泌性蛋白,主要分布于叶绿体上,该蛋白的保守区可能具有2个锌指蛋白结构域(Zn F_TAZ和Zn F_A20),且不存在信号肽;该基因编码的氨基酸序列具有较高的保守性,与高粱、谷子、大麦、短穗二柄草等禾本科植物的D27氨基酸序列相似性在70%以上;Sc D27基因在甘蔗各组织部位均有表达,其中茎尖和腋芽中表达量较高,叶、茎和根中的表达较低。此外,Sc D27基因在甘蔗茎尖中的表达受PEG、盐胁迫、磷缺乏和营养缺乏的诱导,推测Sc D27基因是甘蔗独脚金内酯生物合成途径中响应非生物胁迫的关键基因。     

龙眼胚性愈伤组织ACC氧化酶基因的克隆及其在龙眼体胚发生过程中的表达分析

【目的】分离克隆龙眼(Dimocarpus longan Lour.)胚性愈伤组织乙烯合成关键酶ACO(1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase)基因,并分析该基因在龙眼体细胞胚胎(以下简称龙眼体胚)发生过程中的表达情况。【方法】采用RT-PCR结合RACE法,获得龙眼胚性愈伤组织ACO基因的cDNA全长序列和DNA序列,运用生物信息学方法对序列进行分析,并通过实时荧光定量PCR(q-PCR)法研究该基因在龙眼体胚发生过程中的表达【。结果】克隆得到龙眼胚性愈伤组织ACO基因1315bp的cDNA全长序列(GenBank登录号为FJ534854),该cDNA的开放阅读框推定的氨基酸序列(含315个氨基酸)与其它植物ACO具有86%-47%同源性,包含了5'非编码区为86bp,3'非编码区为281bp,3'poly(A)尾长13bp;该基因的DNA序列(GenBank登录号为GU123929)长为1660bp,包含3个内含子,内含子的剪切位点均符合真核生物"GT-AG"规则;该基因在龙眼体胚各阶段均有表达,整个变化趋势呈字母"M"状。【结论】确定所获得的序列是龙眼胚性愈伤组织ACO基因的cDNA序列和DNA全长序列;该基因在不完全胚性紧实结构和心形胚的表达量为两个峰值。     

Relationship between nitrifier and denitrifier community composition and abundance in predicting nitrous oxide emissions from ephemeral wetland soils

The link between differences in the community composition of nitrifiers and denitrifiers to differences in the emission of nitrous oxide (N₂O) from soils remains unclear. Nitrifier and denitrifier community composition, abundance and N₂O emission activity were determined for two common landscapes characteristic of the North American “prairie pothole region”: cultivated wetlands (CW) vs. uncultivated wetlands (UW). The hypotheses of this study were: (1) landscape selects for different nitrifier and denitrifier communities, (2) denitrification was the dominant N₂O emitting process, and (3) a relationship exists between nitrifier and denitrifier community composition, their abundance, and N₂O emission. Comparisons were made among soils from three CW and three UW at the St. Denis National Wildlife Area. Denaturing gradient gel electrophoresis was used to compare community composition, and quantitative polymerase chain reaction was used to estimate community size. Incubation experiments on re-packed soil cores with ¹⁵N-labeled nitrate were performed to assess the relative contributions of nitrification and denitrification to total N₂O emission. Results indicate: (1) nitrification was the primary source of N₂O emission, (2) cultivation increased nitrifier abundance but decreased nitrifier richness, (3) denitrifier abundance was not affected by cultivation but richness was increased by cultivation, and (4) differences in nitrifier and denitrifier communities composition and abundance between land-use and landform did not correspond to differences in N₂O emission.     

龙眼体胚发生过程中两个乙烯受体基因的定量表达分析

以龙眼体细胞胚胎发生8个不同发育阶段同步化胚性培养物为材料,采用荧光定量PCR方法,分析两个乙烯受体基因(DL-ETR1和DL-ERS1)的mRNA动态变化水平。试验结果表明:DL-ETR1表达量整体的变化趋势呈近似"W"状,松散型的胚性愈伤组织(Stage 1)的表达量最高,心形胚(Stage 6)阶段的表达量最低;龙眼体胚发生过程的8个阶段均有DL-ERS1基因的表达,子叶形胚(Stage 8)的表达量最高,其它7个阶段的表达量都很低,鱼雷形胚(Stage 7)的表达量极低,几乎不表达。DL-ETR1与DL-ERS1有着不同时期的表达模式,并且可能起到结合乙烯,调节龙眼体胚对乙烯敏感性的综合作用。     

MiR-143在山羊卵巢组织中的表达及功能分析

旨在分析miR-143在妊娠与非妊娠山羊卵巢组织中的表达情况,并探讨其在山羊卵巢功能发挥以及其他生物学过程中所起的作用。采用Solexa测序及荧光定量PCR技术在妊娠和非妊娠山羊卵巢组织中检测miR-143的表达水平,并对其进行靶基因预测和GO富集分析。Solexa测序在山羊卵巢中检测到miR-143的表达,共发现miR-143及其异构体1 074个,总拷贝数为109 523,平均拷贝数为102;定量结果显示miR-143在妊娠山羊卵巢中的表达量是非妊娠山羊的12倍且差异显著(P<0.05);GO分析表明miR-143广泛参与机体生殖发育、细胞增值分化等多个生物学过程。miR-143在妊娠山羊卵巢中的表达水平显著高于非妊娠山羊,而且其可能在卵巢激素分泌与作用应答、妊娠维持等生殖生物学过程中发挥潜在作用。     

应用基因芯片分析红蚰麦白粉菌胁迫条件下的基因表达谱

小麦农家品种红蚰麦携带1对显性抗白粉病新基因，暂命名为Pmhym。为了深入了解该品种抗病的分子机制，用豫麦13/红蚰麦的F₃代纯合抗病株系构建抗池，并对白粉菌接种后24 h的基因表达谱，采用Affymetrix小麦基因芯片进行分析，以白粉菌接种0 h为对照。在61 127基因微矩阵点中，有效差异表达Ratio值≥2或≤0.5的基因共5 282个，其中上调基因2 553个，下调2 729个。对上调序列的分类表明，功能明确的序列中39.81%与抗病/防御相关；下调表达基因中以能量代谢和抗病/防御相关基因比例最高，分别占26.71%和19.65%。上调表达在8倍以上的序列中81个的功能已知，其中包括病程相关基因、防卫反应基因、生成或清除活性氧的基因，以及抗病信号转导基因等。选取上调和下调表达8倍以上的共13个探针序列进行实时定量PCR验证，表明基因芯片数据具有良好的重复性。     

龙眼胚性愈伤组织ACC合成酶基因（DL-ACS1）的克隆及表达分析

以龙眼(Dimocarpus longan Lour.)胚性愈伤组织为材料,采用同源克隆和RACE方法分离得到龙眼胚性愈伤组织乙烯合成限速酶DL-ACS1(1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase)基因的cDNA全长序列(GenBank,FJ617537),共1 817 bp,包含了5’非编码区(73 bp),开放阅读框(1 437 bp),3’非编码区(307 bp)。该cDNA开放阅读框的氨基酸序列(含478个氨基酸)与其它植物ACS具有77%～63%同源性,属于ACC Synthase家族。实时荧光定量PCR分析表明,该基因在龙眼体细胞胚胎(以下简称龙眼体胚)各阶段的表达量存在较大的时期差异,其中,球形胚(Stage 5)的表达量最高,鱼雷形胚(Stage 7)的表达量最低。     

硫红霉素菌渣有机肥对大豆土壤中耐药菌及相关抗性基因的影响

【目的】研究硫红霉素菌渣有机肥施用后对大豆农田土壤中耐药菌及相关抗性基因丰度的影响，为硫红霉素菌渣有机肥施用生物安全性评价提供科学依据。【方法】检测不同菌渣有机肥施用量下，大豆不同生长时期土壤中耐药细菌的数量和种类，并采用荧光定量PCR方法检测相关抗性基因(ARGs)污染水平，分析菌渣有机肥施用对耐药菌及相关抗性基因的影响。【结果】大豆苗期土壤中各类细菌数量大于结果期，苗期样品中土壤细菌总数、硫红霉素抗性菌数显著高于对照组，而青霉素、头孢拉定抗性菌株数与对照组差异不显著。在结果期样品中，施加了硫红霉素药渣有机肥的土壤中各类菌落总数与对照组差异不显著。所获得14株硫红霉素耐药菌菌株分布于11个菌属，其中假节杆菌属、芽胞杆菌属、类谷氨酸杆菌属菌株数占总菌株数的比例最高，25株青霉素耐药菌菌株分布于7个菌属，其中链霉菌属菌株数最高。12株头孢拉定耐药菌分布于5个菌属，其中假单胞菌属菌株数占比例达到50.00%。施用硫红霉素菌渣有机肥对土壤中常见ARGs的绝对丰度和相对丰度有一定的影响，但影响不显著。【结论】硫红霉素菌渣有机肥施用后对作物土壤中ARGs水平没有显著影响。