玉米蔗糖转运蛋白基因ZmSUT4克隆及其低温胁迫下的表达模式

[目的]克隆玉米蔗糖转运蛋白基因ZmSUT4,并明确其组织表达特性及在低温胁迫下的表达模式,为深入研究SUT4基因响应低温胁迫的作用机理提供理论依据.[方法]以玉米自交系黄早四幼苗为材料,采用RT-PCR克隆其ZmSUT4基因,分析其生物学信息,构建系统发育进化树,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测其组织表达特异性及低温胁迫(4℃)下不同组织中的表达模式.[结果]克隆获得的ZmSUT4基因(GenBank登录号MK541991)全长为1621 bp,开放阅读框(ORF)长度为1506 bp,编码501个氨基酸,编码蛋白的分子量53.36 kD,理论等电点(pI)8.84,具有12个跨膜结构,定位于细胞膜上,既属于易化扩散载体(MFS)家族成员,也属于蔗糖/H+共转运体(GPH)超家族成员,其中第25~447位氨基酸是MFS家族蛋白的保守结构域,第17~484位氨基酸是GPH超家族成员的蔗糖运转子保守结构域GPH-sucrose.ZmSUT4蛋白的氨基酸序列与单子叶植物SUT4蛋白同源性较高,为86%~96%,聚集在同一分支上;与双子叶植物SUT4蛋白同源性较低,为62%~65%,说明该类蛋白在不同物种间高度保守.ZmSUT4基因在玉米的根、茎和叶中均有表达,以根中的表达量最高,其次是叶,茎中的表达量最低.低温胁迫下,ZmSUT4基因在不同组织中表达量模式不同,根和叶中ZmSUT4基因表达量均在胁迫24 h达最大值,分别是低温胁迫前(0 h)表达量的2.21和2.62倍,茎中的ZmSUT4基因表达量在胁迫6 h达最大值,是低温胁迫前表达量的3.01倍.[结论]ZmSUT4基因受低温胁迫诱导表达,推测其是调控玉米响应低温胁迫的关键基因.     

生物质炭对草坪土壤微生物碳代谢群落结构的影响

【目的】探明不同用量生物质炭对草坪土壤微生物多样性特征的影响,为生物质在草坪土壤中的应用提供理论依据。【方法】以草坪土壤为研究对象,以不施用生物质碳为对照,设8、20、40和200 kg/m2共4个生物质炭用量处理,对照和4个处理分别标记为BC0、BC8、BC20、BC40和BC200。播种5个月后采集0~30 cm土壤,测定土壤有机碳、全氮、水溶性碳和微生物量碳含量及土壤微生物碳代谢群结构,分析不同用量生物质炭对草坪土壤微生物碳代谢群落的影响。【结果】与对照BC0相比,施用生物质炭处理的土壤全氮含量显著增加（P<0.05,下同）,BC40和BC200处理的土壤有机碳显著增加,BC200处理的水溶性碳显著增加,而土壤微生物量碳无显著变化（P>0.05）。BC20处理的土壤平均光密度（AWCD）值较对照BC0提高12.4%,BC200处理的AWCD值则较对照降低51.3%。BC20处理增加了生物群落结构AWCD值,利用胺类物质微生物活性显著提高;BC200处理降低了土壤微生物数量,对利用多聚物类物质微生物的负面影响最小。主成分分析结果表明,第一主成分可解释变异的86.06%,主要为代谢吐温40、吐温80、L-丝氨酸、D-半乳糖酸内脂、D,L-α-磷酸甘油和4-羟基苯甲酸等六种碳源物质引起的,能有效区分适量（BC8、BC20、BC40）和过量（BC200）施用生物质炭含量处理的草坪土壤。相关分析结果表明,土壤微生物量碳与i-赤藓糖醇的光密度值呈显著正相关;土壤有机碳和水溶性碳含量与L-精氨酸、L-丝氨酸等多种碳源的光密度值呈显著或极显著（P<0.01）负相关。【结论】适量施用生物质炭可提高草坪土壤的微生物数量和活性。施用生物质炭的草坪土壤利用L-精氨酸、L-天门冬酰胺的能力较强,但对利用L-苏氨酸、i-赤藓糖醇、D-木糖和2-羟基苯甲酸等碳源基质的利用能力较弱。建议在种植草坪草时,生物质炭的施用量控制在20 kg/m2以内。     

辽诱系列玉米单倍体诱导系的选育

采用多个测验种逐代跟踪测定诱导率的方法,利用俄罗斯引进的单倍体诱导系资源,经过5年7代选育出辽诱系列玉米单倍体诱导系辽诱1号、辽诱2号、辽诱3号和辽诱4号。对22个品种的诱导效果试验表明,辽诱1号、辽诱2号、辽诱3号和辽诱4号的综合诱导率分别为6.85%、7.53%、6.66%和6.03%,比对照高诱五号分别高出0.6倍、0.8倍、0.6倍和0.4倍。诱导基因检测结果表明,辽诱系列诱导系具有诱导率高、花粉量大、抗病、抗倒、易繁殖等优良特性,且存在和高诱五号共同的诱导基因GRMZM2G471240,是开展玉米单倍体育种的理想诱导系。     

酯酶功能和编码基因的多样性

酯酶(esterase)是催化酯键水解的一大类酶的总称,广泛存在于动物、植物和微生物中.它种类繁多,功能和所催化的底物多样.酯酶通过催化蛋白质的去磷酸化来调节酶、转运蛋白、转运因子和细胞信号转导通路中的蛋白活性参与生物体内的物质代谢和能量代谢,酯酶还直接催化细胞信号物质的合成和转化.酯酶大多由多基因家族编码,同一家族成员在不同种生物和同一生物不同亚种中存在差异,因此是进化关系分析和品种鉴定的重要靶酶.酯酶自身活性受酶蛋白的磷酸化和糖基化的调节.本研究扼要综述酯酶种类、功能、编码基因、基因进化和功能调节多样性方面的研究进展.     

基于SALF-seq的玉米抗大斑病基因QTL分析

利用SLAF-seq(Specific-Locus Amplified Fragment Sequencing)技术对玉米大斑病抗、感亲本A619 Ht2/辽3162的BC1遗传分离群体(2个亲本和50+50的混池)进行关联分析,SNP_index和ED(Euclidean distance)两种关联分析法共定位到2号染色体上,从201819690到205452750,大小为3.63Mb,其间定位到的基因有110个。该研究成果为进一步进行玉米大斑病抗病基因研究提供了理论和数据支撑。     

玉米大斑病感、抗近等基因系SNP基因芯片分析

通过SNP基因芯片（56 110个SNP）对A619感、A619Ht3抗玉米大斑病近等基因系进行分析,采用生物信息学和比较基因组学方法进行显著SNP位点候选基因筛查和功能预测。结果表明,发现10个热点区域,分别位于bin2.06、3.02/3.03、3.04、3.07、3.08、7.03和bin9.08,38个SNP被确定与大斑病抗性相关;挖掘出24个候选基因,通过注释发现,候选基因多与各种受体类酶活性、金属离子及能量的代谢和平衡等功能相关。     

玉米大斑病抗性机制及抗病育种研究进展

玉米大斑病是危害玉米叶部的主要病害之一,在世界玉米种植区域普遍发生.玉米对大斑病的抗性可分为质量性状和数量性状,前者包括9个显性基因(Ht1,Ht2,Ht3,Htm,HtP,HtNB,Htn1,NNc和St)和2个隐性基因(ht4和rt),后者包括许多数量抗性基因,遍布10条染色体.本研究从病原菌特征及发病影响因素、抗病种质资源筛选、抗性机制、抗性遗传、抗性基因挖掘与定位的角度阐述玉米抗大斑病的研究进展,旨在为玉米大斑病的抗病分子机制及分子辅助育种提供借鉴.     

粳型超级稻胚性细胞悬浮系的建立及植株再生

以北方粳型超级稻沈农265成熟胚为材料,对其胚性悬浮细胞系建立与植株再生进行了研究.结果表明,弱光下培养20 d,有利于成熟胚诱导出质量较好的愈伤组织,这些愈伤组织在添加2,4-D(3.0 mg/L)和脯氨酸(500 mg/L)的N<,6>固体培养基上进行状态调整后,可获得适于悬浮培养的胚性愈伤组织.悬浮培养时适宜的2,4-D浓度为2～3 mg/L;起始接种量以20 mg/mL的效果较好;最佳继代时间是7 d.悬浮细胞团先经固体继代培养获得愈伤组织小块,再将愈伤小块干燥处理2 h后进行分化,可显著提高植株再生率,愈伤组织绿点分化率和成苗率分别达58.6%和27.2%.     

四倍体青贮玉米染色体加倍及检测技术研究

以辽单527、辽单青贮178、辽原一号3个玉米品种为试验材料,通过6个浓度的秋水仙素溶液处理,进行染色体加倍,采用流式细胞仪检测加倍效果。结果表明,当秋水仙素浓度达0.1%时,3个品种加倍率均达到最高值,辽单527的加倍效果最好,最高可达36.3%。利用流式细胞仪能够快速准确检测染色体倍性,OTTO法制备悬浮液的检测效果较好。     

玉米大斑病抗性基因SNP基因芯片分析

利用SNP基因芯片(56 110个SNP)对3对玉米大斑病Ht3近等基因系进行检测分析。借助生物信息学和比较基因组学方法,确定了29个相关数量抗性候选基因,均分布于2、3、7、9号染色体;14个候选基因与各类酶活性、能源合成、金属离子、DNA合成修饰、抗逆等功能相关。其中,GRMZM2G058197位于7号染色体bin7.04区域166087520-166091392,与玉米大斑病质量抗性基因Ht3基因位置相吻合。