小麦BES1转录因子全基因组鉴定与分析

为了解小麦中 BES1基因家族功能,根据已公布的小麦基因组信息(IWGSC v1.1),对小麦 BES1基因家族进行全基因组鉴定。根据已报道的 BES1基因,采用同源比对法检索小麦基因组中的 BES1家族基因,pfam鉴定并进行编号,通过ExPASy Proteomics Server预测小麦 BES1氨基酸序列的基本信息,利用Cell-PLoc进行亚细胞定位预测,采用MEGA 7软件构建进化树,利用R软件包pheatmap绘制启动子的热图和circlize绘制同源关系图谱。结果表明,小麦共有15个 BES1基因,被分为4组;小麦 BES1编码的蛋白质等电点为8.13～9.4,不稳定指数为50.78～69.99;小麦 BES1启动子区域一共含有838个顺式元件,471(56.2%)个与生长发育有关,201(24%)个与非生物/生物胁迫有关,166(19.8%)个与激素反应有关;与普通小麦相关的同源物共52对,有13对(25%)旁系同源物和39对(75%)直系同源物。表明小麦 BES1基因家族包括15个成员,全部为碱性蛋白质和不稳定蛋白质,小部分(13对25%)来源于自身的进化,大部分(39对75%)来源于3种亚基因组供体小麦。     

普通小麦-柔软滨麦草易位系M97抗条锈基因的遗传分析和分子作图

为了明确M97抗条锈性遗传规律,在苗期用7个小麦条锈菌系对M97与感病品种铭贤169的杂交后代F1、F2、F3和BC1代进行抗条锈性遗传分析,并对M97抗Sun11-4的抗条锈基因进行SSR分子标记。M97对Sun11-4和Sun11-11的抗病性均由1对显性基因控制,对CY29、CY30、CY33的抗病性由1显1隐2对基因共同控制,对CY31的抗病性由2对显性基因独立或重叠作用控制。以接种Sun11-4的F2代分离群体构建作图群体,筛选到Xwmc222、Xwmc147、Xbarc229和Xwmc339等4个与抗病基因连锁的SSR标记,其遗传距离分别为3.4、4.8、7.6和12.1 cM。将该抗病基因定位于小麦1DS染色体,且该基因不同于已知的抗条锈基因,暂命名为YrM97。用YrM97两侧遗传距离最近的2个标记Xwmc222和Xwmc147对42个黄淮麦区主栽小麦品种进行分子检测,仅有9.5%的品种具有与YrM97相同的标记位点。     

喜旱莲子草AP2/ERF基因家族的鉴定及其在除草剂胁迫下的表达模式

【背景】喜旱莲子草（Alternanthera philoxeroides）是一种极难防除的恶性入侵杂草，给我国生态环境造成了严重危害。AP2/ERF(APETALA2/ethylene responsive factor)家族是植物中最大的转录因子家族之一，不仅参与植物体内多种信号网络的调控，还在植物响应除草剂胁迫中发挥重要作用。【目的】系统分析喜旱莲子草ApAP2/ERF家族成员的基本特征，揭示其在除草剂胁迫下的表达模式，明确ApAP2/ERF潜在的生物功能，挖掘抗除草剂的潜在靶标基因，为精准、合理地选择除草剂提供依据。【方法】利用本地BLASTp从喜旱莲子草基因组数据库中对AP2/ERF家族成员进行鉴定，运用MEME、ExPASyServer10、Plant-mPLoc、SWISS-MODEL、NCBI SRA数据库和psRNA Target在线网站获取保守基序（Motif）、蛋白理化性质、亚细胞定位、三级结构、转录组、靶向miRNA信息。通过GFF3基因组注释文件获取基因结构信息。利用MEGA 11、TBtools和R语言绘制系统发育树、表达模式热图和miRNA靶向关系图等。采...     

小麦赤霉病菌拮抗菌的分离及鉴定

小麦赤霉病是由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)引发的真菌性病害,严重威胁我国小麦的安全生产和粮食安全。生物防治是一种绿色高效且相对安全的防治措施,契合农业可持续发展的要求,近年来逐渐受到重视。研究旨在从小麦内生菌中筛选出小麦赤霉病拮抗菌,为植物生防提供理论依据。试验采用平板对峙法从小麦根、茎、叶、穗中筛选对小麦赤霉菌具有高效拮抗作用的内生菌株。共得到7株小麦赤霉菌拮抗菌,其中从小麦叶部分离到的WY-3表现最强的拮抗能力,抑菌圈直径达到26.3 mm。通过生理生化特征以及16S rDNA序列分析,初步鉴定WY-3为暹罗芽孢杆菌(Bacillus siamensis)。WY-3对火龙果炭疽病菌(Colletotrichumgloeosporioides)、棉花立枯病菌(Rhizoctonia solani)、白绢病菌(Sclerotium rolfsii)、梨黑斑病菌(Alternariakikuchiana)也表现较好的拮抗活性。WY-3可被酪素、淀粉以及明胶所水解液化,表明其可降解。WY-3对氯霉素和氨苄西林钠均表现极强的耐药性。研究结果表明WY-3对小麦赤霉菌拮抗效果好且对环境友好,是开展生物防治的理想菌株。     

外源SiNPs对盐胁迫下生姜幼苗生长和生理特性的影响

【目的】研究外源二氧化硅纳米颗粒（SiNPs）对盐胁迫下生姜幼苗生长和生理特性的影响,为SiNPs在生姜抗盐性中的应用提供理论依据与技术支撑。【方法】以竹根姜（Zingiber officinale Roscoe.cv.zhugen）盆栽苗为试材,设置用100 mg/L SiNPs溶液喷施全株5 d后再用蒸馏水浇灌植株根部的SiNP100处理、用蒸馏水喷施全株5 d后再用20 g/L NaCl溶液浇灌植株根部的NaCl处理以及用100 mg/L SiNPs溶液喷施全株5 d后再用20 g/L NaCl溶液浇灌植株根部的SiNP100+NaCl处理,以前后均用蒸馏水处理为对照（CK）。随机选取不同处理后的生姜幼苗,观测其生长形态、光合色素（叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chl b）、叶绿素a+b（Chl(a+b)）和类胡萝卜素（Car））含量、叶绿素荧光参数（最大光化学效率（F_v/F_m）、实际光量子效率（ΦPSⅡ）、光化学淬灭系数（qP）和非光化学淬灭系数（NPQ））、光合作用参数（净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）和气孔导度（G_s））、丙二醛（MDA）和H₂O₂含量以及抗氧化酶（超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT））活性。【结果】与CK相比,SiNP100处理生姜幼苗的根尖数显著增加,Chl a、Chl b和Chl(a+b)含量显著提高,NPQ显著下降,T_r显著增加,SOD和CAT活性显著升高,MDA和H₂O₂含量显著降低,其余指标均与CK差异不显著。在NaCl胁迫条件下,生姜幼苗根系生长受到抑制,叶片明显变黄,与CK相比,总根长、根系表面积、根尖数显著减少,4种光合色素含量均显著下降,F_v/F_m、ΦPSⅡ和qP显著降低,而NPQ显著升高,P_n、T_r和G_s显著降低,SOD、POD和CAT活性以及MDA和H₂O₂含量均显著升高。SiNP100预处理则可以缓解NaCl胁迫对生姜幼苗的损伤,总根长、根系表面积、根尖数较NaCl处理显著增加,叶片发黄症状也得到缓解;此外,与NaCl处理相比,SiNP100+NaCl处理生姜幼苗的Chl a、Chl b、Chl(a+b)含量和F_v/F_m、ΦPSⅡ、qP、P_n、T_r以及SOD、POD、CAT活性显著提高,而NPQ和MDA、H₂O₂含量显著下降,Car含量和G_s则与NaCl处理差异不显著。【结论】外源SiNPs预处理能通过促进植株根系生长、增加光合色素含量、提高光合作用效率、调节抗氧化酶活性、降低MDA和H₂O₂含量来缓解盐胁迫对生姜幼苗造成的生长抑制和氧化损伤,从而增强生姜植株的抗盐性。     

RXLR类效应分子PITG_21645.2的基因序列分析及功能验证

 马铃薯晚疫病黑龙江菌株效应分子PITG_21645.2在本氏烟(Nicotiana benthamiana)上可以抑制由INF1引起的过敏性细胞坏死(Hypersensitive response, HR)。为验证其为致病疫霉致病的重要效应分子,克隆了10个致病疫霉菌株以及3个同属卵菌菌株中的PITG_21645.2同源基因,它们在氨基酸序列上相似度为93%~100%。与INF1共表达的结果显示,仅有PITG_21645.2^MP903丧失了抑制HR的功能。其中PITG_21645.2^MP903的第31位氨基酸存在特异性,编码丝氨酸,其余同源基因在该位点均编码天冬酰胺。PITG_21645.2^MP903回复突变体(S31N)能够恢复该基因抑制INF1引起HR的功能,说明第31位氨基酸是影响抑制功能的关键位点。另外,PITG_21645.2还能抑制BAX、大豆疫霉PsojNIP和效应分子Avh238在本氏烟上激发的HR,而PITG_21645.2^MP903都丧失抑制功能。本氏烟上表达PITG_21645.2能够促进致病疫霉在寄主上的定殖,从而提示PITG_21645.2在致病疫霉的侵染中发挥致病性功能。     

小麦品种天867抗条锈性评价和遗传分析

为明确冬小麦天867对国内当前流行条锈菌优势小种的抗性及遗传规律,并为在育种中对该品种的推广布局提供科学依据,本研究对其进行了田间混合和分小种接种、室内苗期接种和高温成株接种,并通过接种F2遗传群体,分析了天867对不同小种的抗性和遗传规律。结果表明,天867对CYR29、CYR30、CYR31、CYR33、Sun11-4和Sun11-11的抗性免疫到近免疫,其控制不同小种抗性的基因数目和互作方式不同,而对CYR32仅具有高温成株抗性。     

小偃54高温抗条锈病基因的遗传分析

【目的】研究小偃54抗条锈性的遗传规律,为小麦抗条锈病基因的利用奠定基础。【方法】在温室以小偃54和感病品种铭贤169的杂交后代F1、BC1、F2和F3群体为研究对象,采用我国目前小麦条锈菌流行小种Su-4、Su-11、CYR29、CYR30、CYR31、CYR32和CYR33 7个小种对供试群体进行温室苗期和成株期测试,并分析杂交后代抗病基因的遗传规律。【结果】在苗期和成株期,小偃54在常温(夜10℃/昼18℃)条件下对7个流行小种均表现感病,而在高温(夜18℃/昼25℃)条件下则表现出较好的抗条锈性;小偃54对CYR29的抗条锈基因由2对相互抑制的基因控制,对CYR30、CYR31和CYR32的抗条锈基因由2对隐性基因控制。【结论】小偃54是一个典型的高温抗条锈小麦品种,并明确了其对条锈菌流行小种表现高温抗病性的基因数、显隐性和遗传方式。     

两个小麦-簇毛麦易位系抗条锈基因的遗传分析和SSR标记检测

为明确普通小麦-簇毛麦易位系材料对不同条锈菌系的抗病水平、抗病基因组成和易位系间抗病基因关系,对V9125-3和V9125-4易位系进行了苗期抗条锈性遗传分析,并利用V9125-2抗条锈基因Yr WV的2个侧翼分子标记,分析了3个易位系抗病基因间的关系。结果表明,2个易位系对当前国内7个优势菌系均表现良好的抗病性,但对不同菌系抗病性的抗病基因遗传特点有所不同。V9125-3对CYR29、CYR30和CYR31的抗病性由2对显性基因独立控制,对CYR32、CYR33和Sun11-11的抗病性由1显1隐2对基因控制,对Sun11-4的抗病性由2对显性基因互补控制;V9125-4对CYR30、Sun11-4和Sun11-11的抗病性由2对显性基因独立控制,对CYR32和CYR33的抗病性由1显1隐2对基因控制,对CYR29和CYR31的抗病性由2对显性基因互补控制;V9125-3对CYR29的抗病基因其中之一可能是Yr WV,另一个为未知基因。     

外源硅对植物抗盐性影响的研究进展

盐胁迫是世界范围内影响作物产量和品质的主要非生物胁迫之一,如何提高作物的抗盐性已经引起全世界的关注。硅 (Si) 是地壳中含量仅次于氧的第二大丰富元素。在pH值低于9的介质中,硅通常以单硅酸[Si(OH)₄]的形式被高等植物吸收。尽管目前硅仍然未被认为是植物生长的必需元素,但是作为植物生长的“有益元素”,硅可以缓解各种生物胁迫和非生物胁迫对植物生长发育的抑制。大量的研究表明硅可参与调控植物抗盐的生理生化代谢过程,并与一些信号物质,如乙烯、水杨酸和多胺等存在互作。主要进展如下:1) 植物对硅的吸收存在主动、被动和拒绝吸收三种,硅转运蛋白在硅的吸收和转运中起到非常重要的作用,但是关于该蛋白的编码基因在更多物种中的克隆和功能研究有待于进一步开展。2) 硅可以调节盐胁迫下植物体内的离子平衡,降低植物根系对盐离子的吸收和向地上部的转运,并使盐离子更均匀的分布在根系中;改善盐胁迫下根系对钙、钾、氮等营养元素的吸收,缓解盐胁迫造成的营养失调。近期一些研究表明多胺可能参与硅对根系盐离子吸收的调控。3) 硅可以通过调节水通道蛋白的表达和渗透调节物质的积累提高根系对水分的吸收和向地上部的转运,改善植株的水分状况。4) 硅可通过调节抗氧化酶活性,降低活性氧的产生和积累,同时可以缓解盐胁迫对光合器官和光合色素造成的损伤,保证盐胁迫下植物光合作用的正常进行。5) 植物耐盐的分子机制非常复杂,涉及大量基因的表达和调控以及信号转导过程,包括蛋白质组学和转录组学在内的组学研究策略为从分子水平揭示硅缓解胁迫的机理提供了有力的技术手段。转录组和蛋白质组学的研究表明硅可以通过调控转录因子、激素等相关基因的表达及蛋白的翻译和修饰来调控植物对盐胁迫的快速响应,提高植物的抗盐能力。6) 硅吸收突变体的应用有助于我们更好的了解硅在调控植物生理生化代谢中所发挥的作用。