雌雄栝楼的差异及其性别决定机制研究进展

为了解栝楼雌雄株的差异,从植株形态、生理、性别相关多态性标记等方面对雌、雄栝楼进行了比较,综述了其他雌雄异株植物性别决定机制的研究进展,为雌雄栝楼的性别鉴定和研究提供参考依据。     

菊科植物青蒿细胞色素P450基因家族分析

菊科植物青蒿由于体内含有青蒿素-目前世界公认的抗疟疾首选药物,而倍受科学家的关注.本研究从NCBI中下载到青蒿P450全部全长序列,经过一致性鉴定,共获得41个P450单加氧酶基因.根据P450标准命名规则,这41个基因分布在3个基因簇的11个家族中.与水稻、拟南芥P450比对发现,拟南芥中所特有的CYP82、CYP83和CYP716中有3个家族在青蒿中出现,而水稻特有的CYP92家族在双子叶植物青蒿中也存在.对青蒿P450蛋白的理化性质和结构特性进行了分析,次级结构分析表明,青蒿P450蛋白二级结构极其相似,其高级结构以α-螺旋为主.     

陆地棉水通道蛋白GhNIP6.1基因的克隆及表达分析

根据EST拼接的序列设计引物,利用RT-PCR技术,从陆地棉品种苏棉18中克隆获得了一个水通道蛋白基因GhNIP6.1。该基因开放阅读框包含903个核苷酸,编码300个氨基酸,分子量为30.97kD,理论等电点为8.99。GhNIP6.1蛋白的生物信息学分析表明:GhNIP6.1含有6个跨膜区,由5个环相连,其中环A、C和E在细胞膜外,环B、D和蛋白的N、C末端都位于细胞膜内,N末端79个氨基酸,C末端18个氨基酸,具有MIP家族典型的保守氨基酸序列;该蛋白的三级结构同拟南芥的AtNIP6.1非常相似,亚细胞定位也同AtNIP6.1一致,可能位于质膜中。进化分析发现,GhNIP6.1蛋白同拟南芥的AtNIP6.1蛋白相似性最高。进一步扩增棉花核基因组获得了2021bp的DNA序列,它包含5个外显子和4个内含子,所有外显子/内含子交接点都遵从gt/ag剪接规则。半定量分析表明,该基因在根、茎和叶中都有表达,其中真叶含量较高,子叶中没有表达。     

棉花EPSPS基因一个可变剪接体的克隆及功能分析

可变剪接是生物体基因在转录过程中存在的普遍现象,该现象是导致蛋白质功能多样性的重要原因之一,但是在棉花中关于功能基因可变剪接事件的报到相对较少。本文在克隆棉花EPSPS(5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase)基因的过程中,发现了该基因的一条可变剪接序列。运用生物信息学的方法研究发现,该序列比正常的EPSPS基因的c DNA序列少152 bp,这造成了终止密码子在该序列的提前出现;正常的EPSPS基因内含子的剪切都遵循常见的"GT-AG"剪切规律,而该可变剪接序列最后一个内含子的剪切是按照"AT-AC"规则进行;该可变剪接序列预测的三维结构模型同正常的EPSPS基因的三维结构存在显著差异。将该可变剪接序列插入到原核表达载体p ET32a,随后将构建好的原核表达重组载体转化入大肠杆菌菌株BL21(DE3)Δaro A,通过在M9基本培养基中的生长研究发现该可变剪接序列不具备正常EPSPS基因所具有的功能。本研究结果丰富了棉花EPSPS基因转录本存在的形式,为深入研究棉花EPSPS基因的转录机制打下了基础。     

1株抗草甘膦棉花突变体草甘膦抗性的初步鉴定

目的在于探明1株新的草甘膦抗性棉花突变体是否能用于发掘新的草甘膦抗性基因以及在农业生产中作为抗草甘膦种质的选育和利用的潜在价值。本文采用PCR的方法,在基因组和转录水平上排除了CP4-EPSPS基因对该突变棉株的污染;通过测定莽草酸含量,鉴定了该突变体草甘膦抗性的典型生理特征;通过盆栽试验研究了该突变体苗期对草甘膦抗性的表型。结果显示:不论草甘膦处理与否,突变棉株莽草酸的含量都没有显著的积累,在生理水平上显示出草甘膦抗性植株的显著特点;2叶期时草甘膦处理结果显示,突变棉株的草甘膦抗性表型同孟山都的品种对草甘膦的抗性表型基本一致。在基因组和转录水平的PCR检测结果都排除了突变棉株草甘膦抗性的获得是CP4-EPSPS基因污染造成的。结合对其他已报道的草甘膦抗性基因的类似排除,说明该抗性突变存在着自身特有的分子机理。     

低温条件下相关关键酶活性对棉纤维比强度形成的影响

【目的】研究低温对纤维比强度形成的影响。【方法】通过设置大田分期播种试验,使相同果枝部位棉铃可以处于不同的温度条件下发育,研究低温对棉纤维发育关键酶活性及相关基因表达的影响。【结果】低温影响纤维素的累积速率并最终影响纤维比强度的形成,其原因是在不同水平上影响了纤维发育关键酶的活性。在生化水平上,低温（铃龄0～50 d日均温<23.0℃,铃龄25～50 d日均温<21.0℃）提高了纤维中β-1,3-葡聚糖酶的活性、降低了蔗糖合成酶的活性,且前者对温度更为敏感。在基因表达水平上,低温使Expansin、蔗糖合成酶基因的表达量增加,β-1,3-葡聚糖酶基因的表达与此相反,低温下Expansin到达表达峰值时间推后且维持高表达的时间延长,低温可导致15 d铃龄纤维β-1,3-葡聚糖酶基因表达量显著降低,而蔗糖合成酶基因表达量显著升高。【结论】在纤维品质形成上,低温导致棉纤维伸长期及伸长高峰推后,低温下纤维素累积量、纤维比强度的变化特征与纤维蔗糖合成酶活性及β-1,3-葡聚糖酶基因表达的变化特征高度一致,与β-1,3-葡聚糖酶活性及蔗糖合成酶基因表达受低温影响的规律相反。     

两个棉花品种纤维发育关键酶活性变化特征及其与纤维比强度的关系

选择棉纤维比强度差异明显的2个品种,研究了棉纤维发育关键酶(蔗糖合成酶和β-1,3-葡聚糖酶)活性的变化特征及其与纤维比强度的关系。结果表明,棉纤维发育过程中蔗糖合酶、β-1,3-葡聚糖酶活性变化特征在生化和mRNA转录水平上均存在明显的差异,影响纤维素的沉积特性及纤维比强度。高强纤维品种(科棉1号,平均比强度为35 cN·tex-1)的蔗糖合酶和β-1,3-葡聚糖酶活性及其基因表达量和维持高表达时间均高于低强纤维品种(德夏棉1号,平均比强度为26 cN·tex-1)。其中,高强纤维品种蔗糖合酶的基因表达量铃龄25 d时明显高于低强纤维品种,而β-1,3-葡聚糖酶的基因表达量则在铃龄10~25 d高于低强纤维品种。在纤维素形成过程中,高强纤维品种的纤维素累积平缓且纤维素累积持续期长于低强纤维品种,品种间差异程度受棉株果枝部位影响。在棉纤维发育过程中,Expansin、β-1,4-葡聚糖酶的基因表达量随铃龄的增加呈下降趋势(铃龄20 d时表达量显著下降),这与棉纤维形成过程(铃龄25 d前伸长较快,随后趋于停止)一致,且高强纤维品种维持高表达时间长与其纤维伸长期较长相吻合。     

甜叶菊叶斑病病原真菌的分离及分子生物学鉴定

为明确引起甜叶菊叶斑病的病原菌种类,2018年7月从江苏省东台市富安镇甜叶菊生产基地采集病样。采用组织分离法,获得4种病原真菌分离物,观察分离物的菌落形态及分生孢子形态特征并进行致病性测定,利用MEGA 7软件的邻接法(neighbor-joining,简称NJ)基于病原菌的rDNA-ITS、GAPDH、CHS-1区序列和GenBank中相关病原菌的相应序列构建系统进化树,确定病原菌的种类。因此,江苏省东台市富安镇甜叶菊生产基地甜叶菊叶斑病的致病菌鉴定结果为炭疽菌和链格孢菌。目前为止,我国关于甜叶菊病害病原物鉴定方面的报道还很少,本研究首次报道并分离鉴定由炭疽菌引起的甜叶菊叶斑病。     

抗草甘膦杂草的抗性机理研究进展

草甘膦因其独特而优异的理化特性,自上市起便受到广泛的关注,现在已经成为全世界应用最广的除草剂之一.但是随着草甘膦抗性杂草的不断出现,草甘膦的应用前景受到严峻的挑战.文章综述了草甘膦生产及应用现状、草甘膦作用机理和草甘膦抗性杂草的发展,重点阐述了草甘膦抗性杂草的抗性机理.最后对如何通过延缓草甘膦抗性杂草的出现,保护草甘膦提出建议.     

大豆"症青"植株生物量与养分累积及分配特征

通过在大田中取样"症青"植株和设置防虫网室内接虫和减荚试验验证,研究大豆"症青"植株生物量与养分累积及分配特征.结果表明,与正常植株相比,"症青"植株营养器官生物量增加31.2％～328.1％,而生殖器官生物量降低33.3％～73.5％.营养器官中碳含量降低3.8％～8.0％,而氮、磷等营养元素含量增加,其中氮含量增加64.3％～843.5％;生殖器官中碳、氮含量分别降低3.5％～22.9％ 和4.0％～38.5％,而钙、镁、铁、锌含量呈增加变化.相关分析表明,正常植株中碳含量与钙含量、氮镁含量与锌含量及磷与镁含量显著正相关,而"症青"植株中相关不显著;正常植株中氮磷钾镁与钙含量、碳钾与锌含量相关不显著,而"症青"植株中相关显著."症青"植株营养器官中碳、氮、磷、钾等累积量均显著增加而生殖器官中显著降低,营养器官中碳、氮累积量分别增加了0.2～3.1倍和1.8～31.5倍,而生殖器官中分别降低了35.4％～77.9％和36.3％～79.7％,养分经济系数均显著降低.综上,养分平衡关系和分配改变,增加了营养器官中养分累积而降低了生殖器官中的养分累积,是大豆"症青"植株营养器官生物量增加而生殖器官生物量降低的生理原因.