蔗糖水解酶注释基因XC0805与野油菜黄单胞菌8004菌株的蔗糖利用及致病相关

 野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)是造成十字花科植物减产的重要病原菌,其通过水孔或伤口进入植物体内并在维管束中快速繁殖。光合产物(蔗糖)的运输主要依靠植物维管组织,同时蔗糖也是维管组织重要的能量来源。本研究利用生物信息学和遗传学等方法对Xcc中参与蔗糖利用的基因进行了分析,并研究了这些基因与其致病力的关系。Xcc 8004菌株中注释的参与蔗糖分解蛋白的编码基因有XC1002、XC1642、 XC1645和XC0805。 XC1002和XC1642的编码产物属于糖苷水解酶GH97蛋白超家族,而XC1645和XC0805的编码产物则属于GH13家族。突变分析发现除XC0805外,其他3个都不影响Xcc的蔗糖利用能力。接种实验表明,XC0805参与Xcc的侵染或在植物体内的生长,其他3个不参与致病过程。另外,Xcc 8004中预测参与蔗糖转运的基因(XC0806和XC0807)突变并不影响细菌的蔗糖利用和致病力,表明其可能存在其他的蔗糖转运通路。上述结果说明XC0805可能是Xcc 8004主要的蔗糖水解酶基因,且在致病中起重要作用。     

小卷蛾斯氏线虫对辣椒烟粉虱的控制作用

本文研究了小卷蛾斯氏线虫Steinernema carpocapsae对烟粉虱Bemisia tabaci的侵染能力以及对田间辣椒烟粉虱的控制作用。结果表明，室温（28±2）℃，空气湿度（60±5）%，辣椒叶背面湿润的条件下，线虫约在4 h侵入烟粉虱若虫体内，2～3 d内致其死亡。不同浓度线虫对烟粉虱若虫的控制效果不同，小卷蛾斯氏线虫All品系22、16和13 IJs/mL对烟粉虱高龄（3龄和4龄）若虫的致死率分别为42.79%，34.74%，29.31%，对低龄（1龄和2龄）若虫的致死率分别为44.58%、41.66%、39.61%。助剂5% d-柠檬烯可溶液剂与线虫联合使用具有促进效果，线虫稀释22 IJs/mL，配合1000倍液5% d-柠檬烯可溶液剂时效果最佳，高龄若虫和低龄若虫的致死率分别达到60.61%和61.55%。田间辣椒叶片表面施水量对烟粉虱的防治效果存在明显的影响，在田间施水1.5、1、0.5 L/m²的条件下，高龄若虫校正死亡率分别为66.49%、66.50%、47.78%，低龄若虫校正防治效果分别为69.30%、58.52%、51.83%。综上，喷施小卷蛾斯氏线虫对烟粉虱有一定的控制效果，配合助剂5% d-柠檬烯可溶液剂有促进作用，保持辣椒叶片表面湿润可以提高对烟粉虱的防治效果。     

Projections of temperature extremes based on preferred CMIP5 models:a case study in the Kaidu-Kongqi River basin in Northwest China

The extreme temperature has more outstanding impact on ecology and water resources in arid regions than the average temperature. Using the downscaled daily temperature data from 21 Coupled Model Inter-comparison Project(CMIP) models of NASA Earth Exchange Global Daily Downscaled Projections(NEX-GDDP) and the observation data, this paper analyzed the changes in temporal and spatiotemporal variation of temperature extremes, i.e., the maximum temperature(Tmax) and minimum temperature(Tmin), in the Kaidu-Kongqi River basin in Northwest China over the period 2020–2050 based on the evaluation of preferred Multi-Model Ensemble(MME). Results showed that the Partial Least Square ensemble mean participated by Preferred Models(PM-PLS) was better representing the temporal change and spatial distribution of temperature extremes during 1961–2005 and was chosen to project the future change. In 2020–2050, the increasing rate of Tmax(Tmin) under RCP(Representative Concentration Pathway) 8.5 will be 2.0(1.6) times that under RCP4.5, and that of Tmin will be larger than that of Tmax under each corresponding RCP. Tmin will keep contributing more to global warming than Tmax. The spatial distribution characteristics of Tmax and Tmin under the two RCPs will overall the same; but compared to the baseline period(1986–2005), the increments of Tmax and Tmin in plain area will be larger than those in mountainous area. With the emission concentration increased, however, the response of Tmax in mountainous area will be more sensitive than that in plain area, and that of Tmin will be equivalently sensitive in mountainous area and plain area. The impacts induced by Tmin will be universal and farreaching. Results of spatiotemporal variation of temperature extremes indicate that large increases in the magnitude of warming in the basin may occur in the future. The projections can provide the scientific basis for water and land plan management and disaster prevention and mitigation in the inland river basin.     

产香真菌GS-1挥发性物质特征分析及抑菌作用观察

产香真菌GS—1为分离自构树枯枝的一株丛赤壳Nectria cinnabarina，该菌株产生浓郁的香味，其挥发性物质对多种重要植物病原菌均有明显的熏蒸抑制作用。为明确菌株GS—1挥发性物质对植物病原菌的熏蒸抑菌机制、挥发性物质化学组分及菌株生长过程中的挥发性物质释放量的动态规律，利用扫描和透射电镜观察GS—1菌株挥发性物质对灰葡萄孢菌丝和细胞结构的影响，通过HS—SPME法萃取产香真菌GS—1挥发性物质，并通过GC—MS进行挥发性物质释放时间规律的测定和组分鉴定。结果表明，菌株GS—1挥发性物质处理后，灰葡萄孢菌丝出现皱缩、畸形、顶端尖细等现象，同时细胞质含量减少且空腔增多。菌株GS—1挥发性物质释放量随培养时间的延长总体呈先升高后略降低逐渐趋于平稳的趋势，在第12 d达到最大峰值。从菌株GS—1挥发性物质中分离到34个化学组分，鉴定了其中18个组分，主要组分为[3S—（3α，3aβ，5α）]—1，2，3，3a，4，5，6，7—八氢—α，α，3，8—四甲基—5—薁甲醇、表荜澄茄油烯醇和α—广藿香烯，分别占挥发性物质总量34.22%、10.70%和5.60%。这些结果为菌株GS—1挥发性物质在植物病害防控中的合理开发和高效利用提供了理论依据。     

马齿苋中草酸钙晶体形态及积累特征

马齿苋(Portulaca oleracea L.)是营养价值较高的常用野生蔬菜,含有丰富的矿质元素,但目前人们对其钙养分的存在状态还缺乏认识,因此本研究对马齿苋茎和叶进行了显微观察,以了解马齿苋是否含有固定钙的草酸钙晶体以及晶体的积累特征。结果表明,马齿苋积累的草酸钙晶体,属于簇晶类型,直径为25~50μm;分布于茎的髓部和叶的叶肉组织中,叶中晶体多,每1 mm²叶片约含有287个晶体,而茎中含晶体少,每1 mm²茎横切面上只含有26多个晶体。叶中的草酸总含量、可溶性草酸和不溶性草酸含量均高于茎中,草酸分布模式与草酸钙晶体分布模式一致。显然,由于草酸钙晶体的积累,马齿苋中的钙相当一部分以难溶状态存在。     

农业科研院所开展农民教育培育的优势与作用——以石家庄市农林科学研究院为例

以石家庄市农林科学研究院为例,重点分析了农业科研单位在农民教育培育中的科研基地优势、人才优势、科技服务优势,以及在新型职业农民队伍的培养、农业科研成果转化、农业技术推广、农民科技知识的更新等方面的作用.     

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。     

黑龙江省马铃薯晚疫病菌(Phytophthora infestans)群体动态分析

2019～2020年在黑龙江省11个市县采集并分离262株马铃薯晚疫病菌(Phytophthora infestans),并对其作甲霜灵抗药性、交配型、mtDNA单倍型和SSR基因型测定.交配型测定结果表明,A1型、A2型和SF型菌株分别占所分离菌株总数81.3％、11.1％和7.6％.甲霜灵抗药性测定结果显示,甲霜灵高抗性菌株、中抗性菌株和敏感性菌株占比分别为55％、27.1％和17.9％.线粒体DNA单倍型测定中,共检测出Ⅰa和Ⅱa两种mtDNA单倍型占比分别为9.2％、90.8％.利用11对引物对采集的马铃薯晚疫病菌作SSR基因型分析,共检测出39种SSR基因型,.其中H-11为优势基因型,分离频率为18.32％,其次为H-28,分离频率为13.74％.在11对SSR引物中,SSR2的Nei's基因多样性为0.4985,均高于其他等位基因Nei's基因多样性.2019年检测出28种SSR基因型,2020年检测出35种SSR基因型,基因型H-9、H-18、H-26、H-27为2019年特有SSR基因型,基因型H-29～H-39为2020年特有SSR基因型;望奎县检出7种基因型,较其他市县基因型丰富.     

模拟城市SO2污染对晚松生理特性的影响

以2年生晚松盆栽苗为供试材料,从抗大气环境中SO₂污染方面对晚松的抗逆能力进行了定量评价,为晚松的园林应用提供理论依据。研究表明,晚松叶绿素a、b对模拟SO₂污染反应敏感,叶绿素b所受伤害大于叶绿素a,类胡萝卜素较不敏感。过氧化物酶活性的提高有助于减轻膜脂过氧化造成的伤害,从而使其在SO₂污染胁迫较轻(10 mmol/L)时免受伤害。     

小麦干物质积累与分配规律研究进展

干物质的积累与分配是反映小麦群体生长状况的重要指标.本文阐述了小麦干物质积累与分配的一般规律及与产量之间的关系,并综述了基因型和播期、密度、水分、氮肥等栽培因子及光照、温度等生态因子对小麦干物质积累和分配的影响.在今后的研究中,应充分运用分子生物学等相关技术推动小麦种质资源的利用和新品种的选育;通过表型组学和作物模型等深入研究小麦干物质积累过程机理,实现对小麦群体的早期诊断和定量调控;应集成多项生产技术,实现小麦生产的可持续发展,以期为小麦群体生长状况的调控及我国小麦的高产稳产和优质提供理论参考.