蓟马为害对苜蓿叶茎显微结构的影响

为了揭示蓟马为害后紫花苜蓿（Medicago sativa L.）叶片和茎秆细胞组织结构的变化及其与苜蓿耐害性的关系，本研究选用抗、感蓟马苜蓿无性系R-1和I-1，比较蓟马为害后苜蓿叶片和茎秆的显微结构及叶片超微结构的变化。结果表明，受害后，R-1和I-1苜蓿的组织结构有明显改变：叶片上下表皮细胞锯齿边缘消失，细胞显著隆起，气孔缩小，单位面积细胞和气孔数显著增加。在茎秆中，维管束间距和直径变小，维管束细胞减少，厚角组织宽度下降；表皮细胞变短变窄，细胞和气孔数明显增加。叶片栅栏组织细胞收缩，液泡变小，叶绿体淀粉粒变小或减少，叶绿体片层基粒增加，嗜锇体增多。健康R-1叶片上下表皮单位面积细胞和气孔数均少于I-1。受害后，R-1叶片上下表皮单位面积细胞数分别增加1.75和1.51倍，细胞增加倍数、叶绿体片层和基粒均多于I-1。受蓟马为害后，R-1组织结构的变化较I-1更显著。     

Molecular identification of blast resistance genes in rice landraces from northeastern India

Rice blast disease caused by the fungus Magnaporthe oryzae is one of the most devastating diseases causing huge losses worldwide. In the present study, major blast resistance genes were investigated in landraces originating from northeastern India. Based on phenotypic evaluation, 288 landraces were classified into three distinct groups: resistant (75), moderately resistant (127) and susceptible (86). The genetic frequencies of the 18 major blast resistance genes were between 6.2% and 27.4%, with only two genotypes possessing a maximum of nine blast resistance genes. The cluster and population structure analysis grouped the landraces into two groups. Through principal coordinate analysis, the scatter plots partitioned the resistant and moderately resistant landraces into different groups. Analysis of molecular variance showed maximum (96%) diversity within populations and least (4%) diversity between populations. Association analysis identified six markers, CRG4_2, RM72, tk59-2, pi21_79-3, RM1233 and RM6648, that are significantly associated with blast disease and explained a phenotypic variance of 1.1–6.5%. The associated genes could be used in marker-assisted rice breeding programmes for gene pyramiding to develop rice varietal resistance against blast disease. The present study represents a valuable blast resistance genetic resource that could be used for identification of new R genes, donors for blast resistance, and genomic studies.     

Shikonin reverses HGF-induced resistance to gefitinib in lung cancer cells HCC827

AIM: To investigate the effect of shikonin on reversing hepatocyte growth factor(HGF)-induced resistance to gefitinib in lung cancer HCC827 cells, and to explore its possible mechanisms.METHODS: The gefitinib-resistant HCC827 cells induced by HGF were treated with shikonin and gefitinibthe alone or in combination. The inhibition rates of cell viability were determined by MTT assay. The invasive ability of HCC827 cells with HGF-induced resistance to gefitinib was determined by Transwell assay. The protein levels of epithelial-mesenchymal transition (EMT) and related signaling pathway in the HCC827 cells were detected by Western blot.RESULTS: The results of MTT assay showed that the cell activity of HCC827 cells was significantly inhibited by shikonin in a dose dependent manner. The IC₅₀ of shikonin in HCC827 cells was 3.06 μmol/L. And the IC₅₀ of gefitinib in HCC827 cells was 0.51 μmol/L. Under the condition of combined treatment with shikonin and gefitinib in the presence of HGF (20 μg/L), the IC₅₀ of gefitinib was 7.36 μmol/L, significantly lower than that treated with gefitinib alone (P<0.01), so did the result of the cell migration (P<0.01). HGF induced EMT, while shikonin reversed this effect. The protein expression level of p-AKT was significantly up-regulated by HGF, while markedly down-regulated treatment with shikonin and gefitinib compared with gefitinib alone (P<0.01).CONCLUSION: Shikonin reverses HGF-induced resistance to gefitinib in lung cancer HCC827 cells, and the mechanism may be likely related to the preventon of EMT and the inhibition of HGF-induced activation of p-AKT signaling pathway.     

人溶菌酶密码子优化及其在牛乳腺细胞中高效表达

【目的】分析牛乳腺中7种主要乳蛋白基因密码子使用偏好性,筛选高频密码子和低频密码子,依据其对人溶菌酶基因进行密码子局部优化和全局优化,通过牛乳腺上皮细胞等多种细胞对优化效果进行分析评价,为提高重组人溶菌酶表达量,开发新型、高效、安全的重组人溶菌酶提供理论依据。【方法】利用CodonW和EMBOSS等软件对7种主要牛乳蛋白和人溶菌酶基因密码子偏好进行生物信息学分析,筛选牛乳蛋白基因高频、低频密码子并根据牛乳蛋白基因密码子使用偏好对人溶菌酶基因翻译起始区前22位密码子（LYZop22）和全局密码子(LYZop)分别进行优化。构建人溶菌酶-荧光素酶融合表达载体（pGL3-LYZcw/op22/op）和人溶菌酶过表达载体（pcDNA-LYZcw/op22/op）,将上述载体分别转染牛乳腺上皮细胞(BMEC)、牛成纤维细胞（BFFC）和C127小鼠乳腺上皮细胞等3种细胞,通过荧光素酶、实时荧光定量PCR及Western-blot等方法检测密码子优化对溶菌酶表达的影响。【结果】牛乳蛋白基因密码子偏好以GC结尾,GC3s平均含量为0.537±0.062,而人溶菌酶GC3s含量为0.407,偏好以AT结尾;聚类结果表明,牛乳中酪蛋白与乳清蛋白类基因在密码子使用偏好性上也存在一定差异。依据筛选获得的牛主要乳蛋白基因5个高频密码子（RSCU>1.5）和7个低频密码子（RSCU<0.5）对人溶菌酶基因密码子进行优化并转染多种细胞进行表达效果分析。荧光素酶分析发现,相比野生型溶菌酶密码子（LYZcw）,翻译起始区密码子优化类型LYZop22分别在BMEC、BFFC细胞中提高1.48倍（P<0.01）和1.30倍（P>0.05）;而全局密码子优化类型LYZop分别在BMEC、BFFC中提高2.2倍（P<0.01）和2.44倍（P<0.01）,说明密码子优化能明显提高人溶菌酶在多种细胞中表达量。实时荧光定量PCR结果表明,LYZop22相比LYZcw在BMEC和BFFC细胞中分别提高了2.08倍（P<0.05）和1.5倍（P>0.05）,而LYZop则分别提高了22倍（P<0.01）和17.8倍（P<0.01）,mRNA表达水平与密码子优化后的mRNA二级结构稳定性呈正相关。Western-blot结果也进一步表明,密码子优化后的LYZop22和LYZop能明显提高重组人溶菌酶在牛乳腺上皮细胞中的表达量。上述结果表明,根据牛乳腺中主要乳蛋白基因密码子使用偏好进行密码子优化,能显著提高人溶菌酶在牛乳腺上皮细胞及成纤维细胞中的表达量,且溶菌酶基因全局密码子优化效果优于翻译起始区密码子优化效果。【结论】通过生物信息学分析获得了牛乳蛋白基因使密码子使用偏好及高低频密码子;依据牛乳蛋白密码子使用偏好性对人溶菌酶密码子优化能显著提高重组人溶菌酶mRNA水平和蛋白水平的表达量,为今后利用生物反应器高效生产重组人溶菌酶奠定基础。     

生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N₂O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0（BC0,对照)、2.25（BCL,低量）、6.75（BCM,中量）和11.25 t·hm^-2（BCH,高量）4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR（qPCR）技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮（N₂O）排放、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸还原酶（nirK、nirS）、氧化亚氮还原酶（nosZ）基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm^-2,显著降低夏玉米生育期N₂O累积排放量,并以BCM处理减少N₂O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌（AOA）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌（AOB）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用（BCM、BCH处理）可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因（nirK、nirS、nosZ）拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N₂O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N₂O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量（6.75 t·hm^-2）施用效果最优。     

47份鲜食玉米对丝黑穗病和瘤黑粉病的抗性鉴定与评价

2018年通过田间人工接种对47份鲜食玉米杂交种进行了由丝孢堆黑粉菌(Sporisorium reilianum)引起的玉米丝黑穗病和玉蜀黍黑粉菌(Ustilago maydis)引起的玉米瘤黑粉病的抗性鉴定和评价。对丝黑穗病的鉴定结果表明,47份鲜食玉米杂交种中无高抗材料;4份材料表现抗病,分别是三禾甜加糯6号、金辉588、金辉895和黑甜糯520,占8.5%;1份材料盛彩甜3号表现中抗,占2.1%;14份材料表现感病,占29.8%;28份材料表现高感,占59.6%。对瘤黑粉病的鉴定结果表明,47份鲜食玉米杂交种中27份材料表现高抗,占57.4%;6份材料表现抗病,占12.8%;6份材料表现中抗,占12.8%;5份材料表现感病,占10.6%;3份材料表现高感,占6.4%。鲜食玉米新品种中抗丝黑穗病品种比较匮乏,抗瘤黑粉病品种比较丰富,但兼抗两种病害的品种严重缺乏。     

牦牛瘤胃微生物抗生素抗性基因对3种外源性刺激因子的响应

通过给牦牛投喂硫酸头孢喹肟(CEF)、盐酸二氟沙星(DIF)和黄曲霉毒素B1(AFB1),并进行瘤胃微生物宏基因组测序,旨在揭示这3种外源性刺激因子对抗生素抗性基因(ARGs)种类、抗性类型、抗性机制等的影响,对于深入研究微生物抗性组特征和抗性机制具有重要价值。选取15头牦牛,随机分5组。Cef组和Dif组分别根据说明书推荐剂量按体重计算、灌服CEF 1 mg·kg^-1和DIF 1 mL·kg^-1;E1组和E2组分别按采食量投喂AFB120、60μg·kg^-1;C组为对照组。处理7 d后,采集瘤胃液,提取DNA,Illumina HiSeq测序,对reads counts进行标准化得到TPM值,并进行方差分析。结果显示,对照组共获得132种ARGs,分属30种抗性类型,其中,四环素类tetQ和tetW基因丰度较高;Cef组tetW基因丰度增加(P<0.05),Dif组tetQ丰度增加(P<0.05);Cef组四环素类和头孢菌素类抗性基因丰度增加(P<0.05),Dif组四环素类和氨基香豆素类抗性基因丰度增加(P<0.05),E1组氨基香豆素和青霉烯类抗性基因丰度增加(P<0.05),E2组青霉烯类、头孢菌素类等9类抗性基因丰度均增多(P<0.05);Dif组Erm基因23S核糖体RNA甲基转移酶丰度增加(P<0.05),E2组中ATP结合盒超家族等3种抗性机制相关基因的丰度增加(P<0.05);3种因子均显著增加四环素类ARGs宿主的种类。结论:瘤胃是蕴含丰富ARGs的储藏库,其中,四环素类抗生素抗性基因tetQ和tetW是主要的ARGs。不仅CEF和DIF使部分ARGs的种类、抗性类型以及耐药机制相关酶等的丰度升高,增加瘤胃微生物的耐药性,而且AFB1也具有类似作用,且高剂量AFB1对抗性类型的影响范围较抗生素大。这3种因子还导致携带四环素类ARGs宿主微生物的种类数量增加,从而强化横向转移机制,加快ARGs传播,增强微生物对四环素类的耐药性。     

70份国外小麦品种(系)的苗期和成株期抗叶锈病鉴定

小麦叶锈病是小麦生产中的重要病害之一,培育持久抗病品种是最经济、有效和环保的方法。本研究用19个不同毒力的叶锈菌小种苗期接种70份国外引进小麦品种(系)及36个已知抗叶锈病基因的载体品种进行抗性鉴定,同时在2016—2017年度分别于河北保定和河南周口对70份国外引进品种进行田间抗叶锈性鉴定。为进一步检测材料中所携带的苗期和成株抗叶锈病基因,利用12个与已知基因紧密连锁的分子标记进行检测,综合基因推导、系谱分析和分子标记检测的结果,在33份材料中鉴定出15个抗叶锈病基因,包括Lr1、Lr2a、Lr26、Lr3ka、Lr11、Lr17、Lr30、Lr10、Lr14a、Lr2b、Lr13、Lr15、Lr21、Lr44和Lr45,田间鉴定筛选出39份品种表现慢锈性。苗期和田间表现表明,国外品种中含有丰富的对我国叶锈菌小种有效的苗期和成株期抗叶锈病基因,可作为小麦抗叶锈病抗源在抗病育种中加以利用。     

耐盐抗旱优质高产棉花新品种‘衡棉1670’的选育研究

抗逆优质丰产棉花新品种的培育及应用是当前棉花生产节水提质增效的关键。‘衡棉1670’是河北省农林科学院旱作农业研究所以中早熟陆地棉品种资源材料‘衡棉210’为母本,以‘衡棉4号’为父本杂交,后代多年南繁北育,经旱棚盐池鉴定选择,在枯黄萎病混生重病地、不防治棉铃虫的高压胁迫下,经过多年连续定向选择育成。其突出表现为抗枯黄萎病、丰产优质、耐盐抗旱节水,适宜在河北省及黄河流域同类生态春播棉区推广种植,2019年8月通过河北省农作物品种审定委员会审定（审定编号为冀审棉20190013）。