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。     

对草地贪夜蛾高毒力的苏云金芽胞杆菌菌株筛选与杀虫活性研究

草地贪夜蛾是一种世界性重大农业害虫，给玉米等多种主要粮食和经济作物造成严重危害。为实现对草地贪夜蛾的高效、绿色、持续防控，亟需筛选高毒力苏云金芽胞杆菌菌株资源。本研究以前期实验室储备的对斜纹夜蛾、小地老虎具有杀虫活性的363株野生菌株库为候选菌株，基于菌株杀虫基因差异及进化关系，去除冗余菌株后获得172株候选菌株。通过培养获取这些菌株胞晶混合物，进行杀虫蛋白定量后，测定杀虫活性，获得27株对草地贪夜蛾初孵幼虫具有较高杀虫活性的菌株，其中菌株B14-D2的杀虫活性最高，LC₅₀为0.155 μg/g。克隆了该菌株中的cry1Ea3基因并在HD73^-无晶体突变株中表达，Cry1Ea3蛋白对草地贪夜蛾初孵幼虫LC₅₀为1.789 μg/g。本研究为新的Bt产品和杀虫基因的开发利用提供了丰富资源。     

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。     

温室春季摘心整枝处理对三个菜豆品种产量影响的试验研究

对三个菜豆品种在植株主蔓长到120cm进行摘心整枝,主蔓长到温室高度(200cm)时进行二次摘心,对照主蔓长到温室高度(200cm)时进行摘心.探讨二次摘心对菜豆早期产量、总产量的影响;以及二次摘心对不同品种菜豆早期产量、总产量的影响的差异性.为吉林省菜豆春季温室生产提供新的栽培模式,提高种植户经济效益.     

宋元时期中国疫灾空间格局与环境耦合研究

基于疫灾史料和环境资料,运用数理分析法和计量史学法对960-1368年疫灾地理格局与环境机理进行分析。结果发现:1)宋元(960-1368年)疫灾区域差异显著,疫灾严重程度呈现由东南向西北递减的格局,南方地区疫灾重于北方地区,疫灾重心位于长江水系的庐江县与巢湖市交界(31°28′42″N,117°22′41″E),形成了以杭州、开封、北京3个京都所在地为核心的三大疫灾城市群;疫灾聚集分布明显,空间上呈沿海∩型趋势。2)疫灾的地理格局是自然因素和社会因素共同作用的结果。宋元(960-1368年)疫灾具有平原指向性、亲水性、距离衰减性,地理条件为病原体的生长、繁殖提供了适宜的环境;自然灾害是催化剂,为疫灾发生和传播提供了条件;人口密度越大、人口流动性越强、交通可达性越高,越易诱发疫灾,人口作为传染源和易感人群是根本所在,交通条件是疫灾流行的加速器。3)环境因素对疫灾发生、传播、流行的影响并非完全一致。宋元(960-1368年)对疫灾流行作用强度最大的是灾害类因子(震灾、战争、旱灾、饥荒、水灾)。     

修剪控形对赣南油茶生长及产量的影响

研究了圆头形、圆锥形及平头形等3种冠形对油茶生长及产量的影响,以期促进赣南油茶增产。结果表明,3种冠形对油茶的生长及增产都有积极作用,其中以圆头形最为理想。     

不同施肥处理对马铃薯农田土壤理化性状及产量的影响

为了探究不同施肥处理对马铃薯农田土壤理化性状及产量的影响,试验地采用马铃薯连作模式,设置3个施肥处理,即：单施化肥(T)、有机肥配施化肥(YTF 1/2)、全量有机肥(YTF)。结果表明：在不同施肥处理下马铃薯农田土壤的理化性质和马铃薯产量发生了变化,其中变化最为明显的土壤指标有土壤容重、孔隙度、饱和导水率、有效磷。YTF处理较T处理可分别显著(P<0.05)降低土壤容重16.8%,增加土壤孔隙度12.7%,提升饱和导水率25.3%。YTF处理可显著提升土壤有效磷含量43.0%,但各处理间土壤pH、有机碳、全氮、全磷、碱解氮、速效钾之间差异并未达到显著水平。同时,较之T处理,YTF处理亦可显著提升土壤团聚体含量。YTF和YTF 1/2处理可分别较T处理提升马铃薯产量24.6%和12.8%。因此,施用有机肥不仅可以改善土壤结构,改良土壤物理性状,亦能促产增收。     

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。     

不同谷子品种氮素吸收与利用差异的研究

通过盆栽试验和大田栽培试验相结合的方法,对赤峰主栽谷子品种在低氮胁迫下氮素吸收及利用效率的差异进行了系统研究.盆栽试验结果表明:赤谷6号、赤谷8号、赤谷9号低氮胁迫下根长较施氮处理显著增长;赤谷5号、赤谷6号、赤谷9号耐低氮胁迫能力较强;赤谷10号氮利用率最为稳定;赤谷5号、赤谷6号耐低氮指数大.赤谷5号在农艺性状和氮累积量及耐低氮指数均表现出较好的耐低氮胁迫能力.大田栽培试验表明:赤谷6号和赤谷8号耐低氮胁迫能力较强.谷子出苗至抽穗期受低氮胁迫的影响较抽穗至成熟期更为敏感.谷子全生育期中,低氮胁迫对拔节期株高的影响较大;抽穗期、灌浆期、成熟期的干物质累积量对低氮胁迫影响较大.穗部相关农艺性状较其他农艺性状而言较易受到低氮胁迫影响.穗部性状中,穗长相对于其他性状对低氮胁迫影响较为迟钝,其他性状较为敏感;对低氮胁迫敏感的指标可作为谷子耐低氮能力评价指标.综合盆栽试验与大田栽培试验结果表明,赤谷5号、赤谷6号、赤谷8号这3个品种耐低氮能力强,适于在赤峰地区相对贫瘠的土壤种植.