响应面优化早花忍冬组培苗增殖培养条件

本试验以早花忍冬组培苗的茎段为试验材料,采用Box-Behnken响应面设计法优化早花忍冬茎段继代培养的条件,为早花忍冬组培离体快繁体系建立提供了参考依据.通过单因素试验法确定激素的添加范围,通过响应面优化得到最佳的增殖培养基.结果表明:激素种类对早花忍冬组培苗茎段继代培养的影响顺序依次为:6-BA＞IAA＞IBA,并且在6-BA浓度为1.9 mg/L、IBA浓度为0.76 mg/L、IAA浓度为0.27 mg/L时,茎段继代培养的增殖系数为7.66,与方程预测值相接近.     

基于qPCR和LAMP技术的马铃薯晚疫病菌快速检测方法

马铃薯晚疫病菌（Phytophthora infestans）能侵染多种茄科植物,它引起的马铃薯晚疫病,是马铃薯生产中的第一大病害。为了开发能在田间快速检测马铃薯晚疫病病原的方法,利用P. infestans T30-4基因组测序数据的contig 1.18131,设计qPCR和LAMP引物,优化扩增条件后得到引物的特异性和灵敏度,最后通过检测田间收获薯块,比较形态学传统方法、qPCR及LAMP的差异。特异性检测结果发现,qPCR和LAMP仅在含有P. infestans DNA模板的体系有阳性扩增,在寄主和其他微生物DNA中均无扩增;在优化的条件下,qPCR和LAMP的检测下限可达1×10 ^-6ng/μL,在有寄主和其他微生物DNA存在的条件下,引物的灵敏度没有显著差异。利用两种快速方法对在大理、丽江及昆明3个地区田间收获薯块上检测发现,qPCR和LAMP方法得到的检出率差异极为不显著（P=0.420）,两种快速检测方法和形态学鉴定方法检出率差异极显著（P=0.009）。在大理、丽江及昆明3个地区的薯块中,两种分子检测方法检出率均比形态学方法高。其中,qPCR检测方法比形态学方法分别提高了12.00%、2.00%、8.70%;LAMP检测方法比形态学方法分别提高了11.30%、2.00%、8.70%。     

外源硅调控葡萄生理特性对低温胁迫的响应

本研究以大田葡萄品种‘梅鹿辄’为试材,采用大田喷施硅酸钾与室内低温处理相结合的方法,测定不同温度下葡萄叶片生理指标的变化,研究外源硅酸钾调控葡萄生理特性对低温胁迫的响应,探讨其提高葡萄抗寒性可能的作用机制。结果表明:低温胁迫下葡萄Inv活性被抑制,而其它指标则升高;喷施硅酸钾可显著降低低温胁迫下葡萄叶片的MDA含量,且当硅酸钾浓度为0.75%时对低温的损伤缓解作用最大;而脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量、Inv、SPS活性及SS净活性均随硅酸钾浓度的升高而显著提高,但是可溶性蛋白含量在硅酸钾浓度为0.50%时最大,其它指标均在浓度为0.75%时最大;通过葡萄叶片各抗寒指标的隶属度值与综合评价指标看出,始花期0.75%的硅酸钾处理后葡萄抗寒性最强。综合分析,喷施硅酸钾可提高低温胁迫下葡萄叶片渗透调节物质含量,加快蔗糖转运及代谢速率,缓解活性氧累积,增强其耐寒性。     

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。     

玉米秸秆消化率全基因组关联分析

48h体外干物质消化率（48h in vitro dry matter digestibility, 48h IVDMD）是衡量青贮玉米品质的重要指标。为了初步探究玉米秸秆消化率的分子遗传机理,以341份玉米自交系为材料,于2018年在沈阳和通辽种植,收获后测定秸秆48h IVDMD。利用全基因组重测序获得的6 276 612个高质量SNPs进行全基因组关联分析,共检测到153个与玉米秸秆消化率显著相关的SNPs位点（P<1.0×10^-6）,4个SNPs显著水平在P<1.0×10^-8以上;共找到38个秸秆消化率的候选基因,主要涉及细胞生长发育、防御反应和信号转导等生物学功能。     

基于"量-质-域-流"四维指标体系的水资源荷载状况评价——以黑河流域三地市为例

随着社会经济用水不断增加，水资源供需矛盾加剧，水资源系统出现荷载不均衡现象，制约了区域发展，危及生态环境良性循环。本文从水资源系统的负荷需求和承载能力出发，基于“量、质、域、流”四个维度构建水资源荷载均衡评价指标体系，采用指标规范化的正态云模型，评价2015年黑河流域张掖市、酒泉市、阿拉善盟水资源配置方案的荷载均衡状况，并依据负荷与承载能力评分二维坐标，分出低负荷-高承载能力、低负荷-低承载能力、高负荷-高承载能力和高负荷-低承载能力四个分区。评价结果表明：2015年三地水资源荷载状况均为Ⅳ级，张掖市综合评分为3.697，酒泉市为3.657，阿拉善盟为3.901，三地均处于高负荷-低承载能力区域；三地在水质维度上处于低负荷-高承载能力区间，水质维度评分均处于Ⅱ级，酒泉市水质评分优于张掖市，张掖市水质评分优于阿拉善盟；在水量、水域、水流维度上均处于高负荷-低承载能力区间，水量方面三地处于Ⅳ级，张掖市优于酒泉市，酒泉市优于阿拉善盟；水域方面张掖和阿拉善盟评分均处于Ⅴ级，酒泉评分处于Ⅳ级；水流方面三地均处于Ⅴ级。需要采取调控手段在水量、水域、水流方面上进行“增强承载”和“卸荷”。     

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。     

矾根主要品种的叶色表型性状分析

通过目测进行分类的方式很难准确界定矾根品种叶色。为建立一套更为科学的基于叶色表型的矾根品种分类体系,笔者利用色差仪对72个矾根品种共计432个样品的叶色进行测定,对获得的L、a、b 3个色度值进行聚类分析,将72个矾根品种分为褐色系、深绿色系、黄色系、灰绿色系、浅绿色系5类色系。对矾根品种各色系的L、a、b值进行相关性分析,发现叶片正面的L值与a值、a值与b值呈负相关,L值与b值呈正相关,但相关性不明显;叶片背面的L值与a值、a值与b值呈负相关,L值与b值呈显著正相关。从多重比较的结果中可以看出,矾根品种各色系之间的L、a、b色度值差异显著,尤其是各色系间叶正面的颜色差异较大,在矾根品种选育工作中,叶片正面的颜色将作为主要参考。     

The M43 domain-containing metalloprotease RcMEP1 in Rhizoctonia cerealis is a pathogenicity factor during the fungus infection to wheat

Wheat(Triticum aestivum L.) is an important staple crop for global human. The necrotrophic fungus Rhizoctonia cerealis is the causal pathogen of sharp eyespot, a devastating disease of wheat. Herein, we identified RcMEP1, a zinc metalloproteaseencoding gene from R. cerealis genomic sequences, and characterized its pathogenesis function. RcMEP1 expressed at markedly-high levels during R. cerealis infection process to wheat. The predicted protein RcMEP1 comprises of 287 amino acid residues and contains a signal peptide and a M43 metalloprotease domain harboring the active site motif(HEVGHWLGLYH). The assays of Agrobacterium tumefaciens-mediated transient expression in Nicotiana benthamiana leaves indicated that RcMEP1 is an apoplastic elicitor of cell death, and that the predicted signal peptide functions and is required for secretion and cell death-induction. The purified RcMEP1 protein and its M43 domain peptide were individually able to induce plant cell death and H2 O2 accumulation, and to inhibit expression of host chitinases when infiltrated into wheat and N. benthamiana leaves, while the M43 domain-deleting peptide and negative control lacked the capacity. Moreover, compared with the control pretreatment, the purified RcMEP1 protein or its M43-domain peptide resulted in enhanced pathogenesis in the inoculated wheat, whereas the M43 domain-deleting peptide failed. These results suggest that RcMEP1 acted as an important pathogenicity factor during R. cerealis infection to wheat and that its signal peptide and M43 domain are required for the secretion and pathogenesis of RcMEP1. This study provides insights into pathogenesis role of M43 domain-containing metalloproteases during R. cerealis infection to wheat.