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。     

稻瘟病菌CAAX蛋白酶MoRce1的功能研究

 蛋白质的翻译后异戊烯化修饰(CAAX修饰)能够介导真核生物中许多重要蛋白质的亚细胞定位以及蛋白与蛋白间的相互作用。稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引致的稻瘟病是水稻最重要病害之一,造成全球水稻严重减产。为深入了解稻瘟病菌致病机理,更好地防控稻瘟病,我们研究了异戊烯修饰是否影响稻瘟病菌的生长发育和致病性。首先从稻瘟病菌基因组数据库中鉴定到一个稻瘟病菌的异戊烯蛋白酶MoRce1,同源比对发现MoRce1保守结构域在各物种之间变化较大,猜测在不同物种中该蛋白可能出现了功能分化。经同源重组方法敲除MoRCE1基因,发现MoRCE1缺失突变体在胁迫培养条件下细胞壁完整性明显缺陷,但是对营养生长、产孢、萌发以及致病性没有明显影响,说明MoRce1蛋白可能通过参与稻瘟病菌细胞壁合成相关蛋白的异戊烯化修饰进而影响该菌细胞壁的完整性,其具体机制还有待深入研究。     

杉木第3代种子园多元素配方施肥效应研究

杉木种子园为培育高产稳产杉木良种提供重要保障,在林业生产中具有积极意义。通过试验研究,探究杉木3代种子园土壤养分丰缺情况、养分间的平衡规律,确定杉木种子园最佳肥料配比和施肥量,以期为闽北低山丘陵红壤分布区杉木种子园提供推荐施肥配方。采用“3414”配方施肥设计方案,对闽北第3代杉木种子园开展N、P、K、Ca、Mg、B、Mo等元素施肥试验。分别设计大量元素氮、磷、钾三因素施肥水平（并增设施用钼肥处理）、中微量元素钙、镁、硼三因素施肥水平,以球果数量（质量）、出籽率、种子产量、胸径等为评价指标,拟合肥料效应函数方程,研究各养分间的作用规律,并提出最佳施肥配比和施肥量。结果表明：种子园土壤N、P、K、Ca、Mg养分含量较低,B含量属于中等水平,而Mo含量较高;N、P、Mg以及N-K、Ca-B肥料联合对种子园产量的影响达到显著或极显著水平,而单施某一肥料效应较小,其中单施K、Ca、B几乎没有效果,而肥料联合施用效果较好。综合效应分析结果,得出种子园最大产量施肥量组合为：每株施尿素100 g+过磷酸钙897 g+氯化钾150 g+石灰150 g+硫酸镁105 g+硼砂75 g,并配施钼肥。N、P₂O₅、K₂O、CaO、Mg、B、Mo的用量依次为46.0、107.7、90.0、75.0、31.4、2.3、5.0 g,其配比为N:P₂O₅:K₂O:CaO:Mg:B:Mo=1.0:2.3:2.0:1.6:0.7:0.05:0.1。多元素配方施肥能很好地改善杉木种子园产量和质量,单株球果产量、球果单粒重、出籽率及种子园产量等指标均比不施肥的母树有大幅度提高。本研究施肥方案,理论上种子园产量可达45.99~95.65 g/株,大量元素施肥试验的产量达到理论产量的80%~86%,中微量元素施肥试验的产量为理论产量的70%左右。现实种子园平均产量大约是预测产量的40%,通过合理配方施肥有望大幅度提高杉木3代种子园产量。     

饲粮精料水平和蛋氨酸铬添加剂量对舍饲滩羊生长性能、屠宰性能、肉品质和脂肪沉积的影响

本试验旨在探究饲粮精料水平和蛋氨酸铬(Cr-Met)添加剂量对舍饲滩羊生长性能、屠宰性能、肉品质和脂肪沉积的影响。采用2×3双因素试验设计,2个因素分别为饲粮精料水平和Cr-Met添加剂量,其中饲粮精料水平分别设为35%(低精料饲粮,饲粮精粗比为35∶65)和55%(高精料饲粮,饲粮精粗比为55∶45),Cr-Met添加剂量分别设为0、0.75和1.50 g/(d·只)。将60只雄性滩羊羔羊[平均体重为(21±1)kg]随机分配到6个试验组,每组10只。试验期为80 d,其中预试期15 d,正试期65 d。结果显示:1)与低精料饲粮组相比,高精料饲粮组滩羊的平均日增重、屠宰率、背膘厚度、肌内脂肪含量和后腿肉比重显著增加(P<0.05),但料重比与肌肉蒸煮损失、剪切力、pH、亮度(L*)值、红度(a*)值和黄度(b*)值则显著降低(P<0.05)。2)低精料饲粮组滩羊背膘厚度、皮下脂肪厚度、肌内脂肪含量和后腿肉比重随Cr-Met添加剂量的增加而线性降低(P<0.05),但肌肉pH则线性升高(P<0.05)。3)高精料饲粮组滩羊肋肉比重、腰肉比重以及肌肉剪切力和pH随Cr-Met添加剂量的增加而线性升高(P<0.05),而肌内脂肪含量和肌肉a*值则线性降低(P<0.05)。综合本试验测定指标,建议在滩羊养殖中选择精粗比为55∶45的高精料饲粮,Cr-Met的适宜添加剂量为1.50 g/(d·只),且不建议在精粗比为35∶65的低精料饲粮中添加Cr-Met。     

Plant species identification using fecal DNAs from red-eared slider and Reeves’ pond turtle in agricultural canals for rural ecosystem conservation

Fecal DNA samples from the red-eared slider and Reeves’ pond turtle, suspected pests of lotus root paddies, were used to identify the plant species eaten by these turtles in order to develop a strategy for rural ecosystem conservation. The fecal samples were obtained from young and adult individuals (mostly female) of both species living in agricultural canals surrounding lotus root paddies in Tokushima Prefecture, Japan. The samples were screened for the presence or absence of DNA from nine plant species using PCR and plant species-specific primers for the rbcL gene of chloroplast DNA. In the red-eared slider, our analysis identified seven plant species in the fecal DNA samples of adults and three plant species in those of young individuals. In Reeves’ pond turtle, our analysis identified two plant species from adult fecal samples and one species from those of young individuals. Thus, adult red-eared sliders consume a greater range of plants than young red-eared sliders or Reeves’ pond turtles. Both turtle species, independently of age, consumed lotus plants and were likely to cause feeding damage to lotus roots. Considering the plant species detected in adult red-eared sliders and these plant habitats, we suggest that this adult turtle is likely to travel between the agricultural canals and the lotus root paddies. These findings will help the development of strategies for preventing damage to lotus roots by these turtles; furthermore, they indicate that fecal DNA analysis will be applicable to investigation of the feeding habits of other animal species.     

连栽木麻黄根际微生物群落结构和功能特征

以不同栽培代数的木麻黄(第1代FCP、第2代SCP、第3代TCP)根际土壤为试验材料,运用BIOLOG微平板和磷脂脂肪酸(PLFA)技术分析根际土壤微生物群落结构和功能多样性对多代连栽响应。结果表明,不同代数的土壤微生物对各类碳源的利用程度存在显著差异,连栽后木麻黄根际土壤微生物对碳源利用率显著下降。在6类碳源中,除胺类外,其他5种碳源均呈现FCP>SCP>TCP。PLFA分析共检测到11种PLFA生物标记,FCP土壤微生物PLFA生物标记总量明显高于SCP和TCP,3个代数土壤中含量最高的PLFA生物标记是i16:0、a15:0和18:1ω9c。土壤中特征微生物含量差异明显,细菌分布量最大,其次是真菌和放线菌。随栽植代数增加,细菌含量减少,真菌含量增加。土壤微生物群落多样性指数均呈现FCP>TCP>SCP,与土壤理化性质变化密切相关。可见木麻黄连栽显著影响其根际土壤微生物群落结构与功能,因此根际土壤微生态失衡可能是导致木麻黄连栽障碍的重要因素。     

不同LED光质对紫甘蓝幼苗生长的影响

以紫甘蓝品种‘紫辉甘蓝’为试材,在南方塑料大棚内密闭式光照植物培养架中,采用新型LED光源研究了不同光质对紫甘蓝幼苗生长的影响,试验共设置6个处理:R(红)、B(蓝)、8R2B(红光∶蓝光=8∶2)、5R5B(红光∶蓝光=5∶5)、2R8B(红光∶蓝光=2∶8)和荧光灯(对照CK)。结果表明:(1)在8R2B处理下,紫甘蓝幼苗地下部鲜重、地上部鲜重、单株鲜重、株高、根体积、根总表面积和根投影面积均最大;(2)与CK相比,不同光质处理均提高了幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量,以2R8B处理最高;(3)与CK相比,除R处理的幼苗可溶性蛋白质含量降低外,其它处理均有助于幼苗可溶性蛋白质含量的积累,以8R2B处理最高;(4)可溶性糖含量以R处理最高;(5)与CK相比,各光质处理均显著降低了幼苗MDA含量,以B处理效果最显著,8R2B和5R5B次之;(6)各光质处理对紫甘蓝幼苗叶片脯氨酸含量的影响与CK相比无显著性差异。     

果蔬型甜玉米新品种京科甜191的选育

京科甜191是以超甜玉米自交系T68为母本,自交系T6302为父本,通过杂交选育而成的果蔬型甜玉米品种。果穗筒型,穗长19.0 cm,穗粗5.3 cm,穗行数16~18行,行粒数36~38粒,粒行整齐。籽粒亮黄色,外观漂亮。平均每667 m2鲜果穗产量900 kg左右,出籽率约67.4%。鲜籽粒含粗蛋白2.98%,粗脂肪1.37%,总糖6.7%,口感甜脆清爽,皮薄无渣。播种至采收平均85.4 d(天),适宜京津冀及类似生态区种植。     

种植年限对设施蔬菜土壤养分和环境的影响

为了给设施蔬菜地合理施肥提供依据,研究了不同种植年限设施蔬菜地土壤理化性质、微生物数量及酶活性变化,以露地土壤为对照(CK),采集种植1 a(年)、3 a、5 a、7 a、9 a、11 a、13 a、15 a、17 a、20 a以及20 a以上的0~20 cm设施蔬菜土壤样品,采用常规土壤理化性质检测方法测定了土壤理化性质和酶活性,采用平板计数法,分析土壤微生物数量。结果表明,设施菜地种植年限与土壤容重呈正相关,与土壤孔隙度呈负相关;设施菜地土壤pH值随种植年限的增加逐年降低,两者呈显著的负相关性;土壤EC值、土壤有机质和速效磷含量都随种植年限的增加而逐年增高,并与种植年限呈显著的正相关性;与CK相比,种植13 a的蔬菜样地土壤全氮和速效钾含量均显著地增加;连续种植20 a以上,设施蔬菜土壤含盐量比对照土壤显著地增加了486.49%。土壤细菌和放线菌数量、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性呈现出先增加后减少的趋势,且都在种植年限为11~13 a时达到最大;真菌数量随着种植年限的增加而增加,而土壤脲酶活性则随种植年限的增加呈下降趋势;转化酶活性随着种植年限的增加保持不变。土壤微生物数量与酶活性之间存在一定程度的相关关系,其中土壤真菌数量与土壤酶活性之间的相关性最为显著。综上所述,种植年限不同的设施菜地,土壤养分失衡,呈现酸化趋势,盐分含量逐年增加,土传真菌病害潜在发生,对设施蔬菜生产不利。     

生物炭对Bt Cry1Ac蛋白抗紫外能力影响

为了研究生物炭对紫外线的防护作用，以豆壳烧制的生物炭作为载体，研究生物炭对Bt Cry1Ac蛋白的吸附行为以及生物炭对Cry1Ac蛋白的紫外保护作用。使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线粉末衍射以及傅立叶红外光谱等手段对生物炭的形貌和结构进行表征。结果表明，生物炭是典型的多孔结构材料，表面具有丰富的官能团。Cry1Ac蛋白与生物炭吸附平衡时间为50 min，最合适的吸附浓度比（生物炭：蛋白）为1：100，二者吸附符合准二级动力学模型和Langmuir模型。在UVB紫外照射4 h后，生物炭与Cry1Ac蛋白复合物对棉铃虫的生物活性是单纯蛋白的4.93倍，显示生物炭具有较好的紫外抵抗效果。研究结果初步表明，制备得到的生物炭能够显著提高Cry1Ac蛋白的抗紫外能力，为后续研发耐受紫外线的农药剂型提供新材料。