一株耐盐溶磷真菌的筛选、鉴定及其生物肥料的应用效果

【目的】 从内蒙古种植向日葵的盐碱地中筛选高效溶磷真菌，为农业生产中增产节肥，开发耐盐、溶磷微生物肥料提供菌种资源。 【方法】 利用形态特征和ITS rDNA序列鉴定菌株；LC-MS技术测定菌株M2在液体培养基中分泌有机酸和植物激素含量，明确菌株M2的溶磷和促生机理。采用液体摇床培养试验测定了鉴定菌株的溶磷能力。试验处理包括:在磷酸三钙、磷酸铝和5个磷矿的磷矿粉制备的100 mL难溶磷磷源 (含5 g/L难溶磷) 中，接入1 mL灭菌培养液对照，和分别接种1 mL斜卧青霉菌P83和草酸青霉菌M2共15个处理。置于28℃、160 r/min摇床培养，分别于3、6和9 d，取菌液5 mL，在12000 r/min、4℃离心5 min，取上清液测定有效磷含量。采用含NaCl的固体培养基测定菌株的耐盐性。NaCl含量分别为0%、5%、7.5%、10%和12.5%的PDA平板中接入溶磷菌，置于28℃恒温培养箱中5 d，观察并记录菌丝的生长状况。采用盆栽试验方法检验了菌株的溶磷能力。以玉米种子 (郑单958) 为供试作物，以水稻土、黏性潮土、盐潮土和石灰性潮土为供试土壤，以Ca₃(PO₄)₂、AlPO₄ 和昆阳磷矿粉 (RP) 为供试磷源 (磷源用量为1.0 g/kg土壤)。设置只加入灭菌草炭和Pikovskaya培养液对照，分别接种溶磷菌P83、M2，共计38个处理，144盆。玉米播种40天后收获，测定植株鲜重、干重和玉米根际土壤有效磷含量。田间试验以花生为供试作物，设置只加灭菌草炭和Pikovskaya培养液对照和分别接种ATCC20851、P83、M2溶磷菌剂三个处理。花生生长155 d后收获，称量花生植株鲜重和干重、花生果实鲜重和干重，同时采集花生根部土壤测定有效磷含量。 【结果】 溶磷菌株M2鉴定为草酸青霉 (Penicillium oxalicum)。液体培养基摇床培养6 d后，接种菌株M2，以Ca₃(PO₄)₂为磷源的上清液中有效磷含量达972 mg/L，Ca₃(PO₄)₂溶解率为59.2%；以AlPO₄为磷源的有效磷含量达988 mg/L，溶解率为48.2%；以江苏锦屏、贵州开阳、云南晋宁、河北钒山和云南昆阳磷矿粉为磷源的有效磷释放量达21.0～556 mg/L。菌株M2在7.5%NaCl培养基中正常生长。盆栽试验结果发现，菌株M2对玉米植株促生效果显著，玉米植株鲜重比不接种菌剂 (CK) 提高26.4%～99.2%、干重增加20.0%～262.9%，土壤有效磷提高19.2～25.3 mg/kg。菌株M2与4种土壤的适配性均高于对照菌株P83。田间小区花生产量结果显示，接种溶磷菌剂M2增产效果最好，花生果实产量达4.50 t/hm2，比CK增加0.85 t/hm2，增产23.29%。菌株M2 在含有磷酸三钙、磷酸铝和开阳磷矿粉3种难溶磷培养液中经过6 d培养，均产生7种有机酸，其中草酸和柠檬酸含量最高，分别为653.46 mg/L和269.61 mg/L；培养液中均能检测到吲哚乙酸 (IAA) 和玉米素，IAA含量为32.38～66.17 mg/L，玉米素浓度为0.05～0.07 mg/L。 【结论】 获得了一株耐盐、高效溶解多种难溶磷的草酸青霉菌M2，可显著增加土壤有效磷，促进玉米生长和花生增产，与4种典型土壤适配性好，具有良好的农业应用前景。      

胡麻株高QTL定位与候选基因功能分析

胡麻(Linum usitatissimum L.)是我国主要油料作物之一，具有较强的耐旱、耐寒、耐贫瘠特性，株高不仅影响胡麻产量，同时与植株倒伏性相关，对胡麻籽品质也有一定影响。以加拿大油用亚麻品种Macbeth和中国纤用亚麻品种黑亚14号为亲本构建的包含155个株系的重组自交系群体为试验材料，统计了该群体在甘肃兰州和景泰、云南元谋及河北廊坊四点的株高性状，挑选在四个环境株高表现一致的高、低单株构建混合池进行QTL-seq。将分析结果和QTL定位结果进行比较分析后确认了QTL候选区段，锁定了一个胡麻株高候选基因LuCWINV1-1，其属于酸性转化酶中的细胞壁转化酶，包含保守的结构域NDPNG、RDP和MWECP。亲本中LuCWINV1-1基因组序列发生突变，导致Macbeth中第21位谷氨酸和第523位异亮氨酸在黑亚14中分别为甘氨酸和丙氨酸。通过转化拟南芥发现，两个亲本的等位基因对株高起着不同的效应作用，LuCWINV1-1Mac转基因株系的株高变低，LuCWINV1-1Hei转基因株系变高，表明该基因在胡麻中控制株高。上述结果为解析胡麻株高机制奠定了基础，同时，也探索出在小基因组作物中利用QTL-seq快速能有效克隆QTL候选基因，为后续鉴定克隆控制胡麻重要农艺性状的基因提供技术支撑。     

一种快速有效油用亚麻转基因体系的建立

油用亚麻(俗称胡麻)是我国重要的油料作物之一,也是干旱和半干旱地区的主要经济作物。近年来随着国家经济的发展和人们生活质量的提高,人们对油用亚麻的需求逐渐提升。建立一种快速高效便捷的油用亚麻遗传转化体系对油用亚麻分子育种具有重要意义。本实验以油用亚麻子叶节作为遗传转化的外植体,以草铵膦作为转基因植株筛选剂,通过农杆菌介导法转化油用亚麻,通过对各生长时期生长调节剂的配比筛选,优化出一套转化体系。该体系与传统的以下胚轴为外植体的转化方法相比,成苗时间能缩短至两个月,且阳性植株鉴定方法简便高效。该体系的开发为加快油用亚麻的分子育种与基因相关研究提供了有利条件。     

虱螨脲对棉铃虫叶酸一碳库代谢途径的影响

为了探究虱螨脲对棉铃虫的作用机理,用虱螨脲(200 mg/L)处理棉铃虫3龄幼虫,通过转录组测序、叶酸含量测定、叶酸饲喂试验和分子对接技术分析了虱螨脲对棉铃虫叶酸一碳库代谢途径的影响。结果表明,棉铃虫幼虫差异基因数量随虱螨脲处理后时间的延长而增多,主要富集在叶酸一碳库、氧化还原活性、几丁质结合、氨基酸合成、嘌呤合成与代谢以及离子跨膜运输等途径上,其中叶酸一碳库代谢通路在处理后0.5 h极显著富集(P=6.35×10^-5)。棉铃虫幼虫的叶酸含量随着虱螨脲处理后时间的延长而显著降低,处理后24 h叶酸含量为4.53μg/100 g,约为对照组的1/2;用含叶酸的饲料饲喂虱螨脲处理的棉铃虫幼虫,能够明显降低其中毒症状。分子对接结果表明,胞质10-甲酰基四氢叶酸脱氢酶(cytosolic 10-formyltetrahydrofolate dehydrogenase)与虱螨脲共形成12个氢键和6个卤键,具有最低的结合能(-10.4 kcal/mol),推测其是虱螨脲的潜在作用靶标之一。研究结果进一步丰富了虱螨脲的作用机理,为以叶酸途径为靶标的杀虫剂开发提供了理论指导。     

2022年度全球转基因作物产业化发展现状及趋势分析

自1996年转基因作物开始商业化种植以来，全球转基因产业化应用迅猛发展，种植面积和作物种类逐年增加，经济效益与社会效益日益显著。分析了2022年全球转基因作物种植概况及主要转基因作物种植国家和地区的发展态势，2022年转基因作物种植面积约占总耕地面积的12%，同比增长3.3%，批准种植转基因作物的国家数量增至29个，批准转基因产品商业化应用的国家和地区已达71个。从转基因作物种植面积来看，转基因玉米和大豆占据主导地位，同时复合性状转基因作物的种植面积也在不断扩大。随着生物育种技术的迭代升级，转基因作物的应用范围和效果必将持续提高，转基因生物育种产业将成为农业生产和经济发展的新动能。