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。     

沉淀／电解集成处理高盐冶金废水实验研究

通过沉淀／电解集成处理高盐冶金废水进行了实验，研究表明：以CaCl2作为沉淀剂，处理冶金萃取废水脱除SO4^2-离子，当原水SO4^2-离子浓度为103．0g／L，投加CaCl2 82．18g／L，出水SO4^2-最低880mg／L，去除率在99．15％；回收CaS04纯度95％～98％，经沉淀处理后的上清液在pH—11．2，极板间距为7mm，电解时间60min，获得氯离子浓度为3200mg／L，氢氧根浓度为40g／L的回用水，可完全满足回用要求。     

农村水环境治理与生态修复研究——以姜堰市马沟河为例

从马沟河河流概况、水环境恶化成因、水环境整治的条件和措施等方面进行了研究。通过采用厌氧＋好氧＋组合生态技术治理河流污染,有效地解决了农村生活污水与工业尾水处理的问题。实现了河流生态系统修复与河道整体景观的和谐统一,促进了生态环境的改善,推进了农村生态文明建设。     

小麦纹枯病抗性QTL遗传分析

以Niavt14和徐州25杂交的重组自交系遗传群体为材料,研究小麦纹枯病抗性QTL。通过3年表型数据分析,结合构建的重组自交系遗传图谱,共检测到3个与纹枯病抗性相关的QTL。其中,染色体2B上检测到2个,分别是Qses.jaas-2b1、Qses.jaas-2b2。Qses.jaas-2b1在连续2年田间接种鉴定中可解释5.46%和8.56%的表型变异,Qses.jaas-2b2在连续3年的田间纹枯病接种鉴定中可解释6.04%、8.10%、12.92%的表型变异。在染色体7D上检测到1个抗性QTL:Qses.jaas-7d,最高可解释11.25%的表型变异。说明与纹枯病抗性相关的QTLs有可能存在于小麦染色体2B和7D连锁群上。     

土壤重金属污染的植物效应

指出了土壤重金属污染对环境、农业生产及人的健康会造成危害，已引起环保部门的重视。我国对这方面的研究开展较迟，系统性较差，从土壤重金属来源、危害，特别是植物吸收、运转、伤害机理上进行了系统地分析。     

优质稻谷α-淀粉酶活性与降落数值相关性的探讨

比色法是GB/T5521-2008规定测定谷物及其制品中α-淀粉酶活性的化学方法。Hagberg-Perten法是GB/T10361-2008规定采用降落数值法对谷物中α-淀粉酶活性进行测定的物理方法,特别适用于麦类及其面粉。为了探索优质稻谷α-淀粉酶活性与降落数值的相关性,测定了不同储藏条件下优质稻谷α-淀粉酶活性和降落数值。结果表明:随着α-淀粉酶活性的降低,降落数值逐渐增大,两组数据呈极显著相关性,两者拟合方程为y=-0.0044x+2.3639。     

凡纳滨对虾P53亲水肽段原核表达及抗体制备

在哺乳动物细胞中,肿瘤抑制基因P53是目前研究最为广泛和系统的抑癌基因之一。P53参与了DNA损伤修复、细胞周期调控、细胞凋亡及抑制血管生成等过程,在甲壳动物中研究较少。对Lv P53的蛋白质全序列进行抗原性分析,将编码亲水肽段DNA连接到Pet32a表达载体上,转化原核表达菌株BL21,利用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(isopropylβ-D-thiogalactoside,简称IPTG)诱导融合蛋白质表达,经蛋白电泳分析表明,融合蛋白主要以包涵体形式存在。利用Ni柱亲和纯化发酵产物,得到较单一的蛋白,以制备多克隆抗体。     

小麦抗纹枯病种质资源的鉴定与评价

为了筛选小麦纹枯病稳定抗源,在对国内外小麦种质资源初选的基础上,采用人工病麦粒接种法对114份小麦品种纹枯病抗性进行了连续3年的鉴定.结果表明,在参试品种中未发现免疫或高抗纹枯病材料,大部分为中抗材料,共筛选出包括Niavt 14、剑子麦、新麦26在内的37份稳定抗和中抗纹枯病种质.在这些抗病材料中,13份为国内改良品种,7份为国内地方品种,17份为国外引进品种.其中国内改良品种农艺性状较好,可直接用于抗病育种,国内地方品种和国外品种农艺性状较差,需要进一步改良后用于抗病育种.