基于RNAi技术研究六点始叶螨转录因子Nrf2调控抗氧化酶的功能

转录因子Nrf2对脊椎动物抗氧化酶的调控起关键作用,然而当前Nrf2对害虫(螨)抗氧化酶调控功能的相关研究报道较少,本研究拟克隆六点始叶螨转录因子EsNrf2,并分析采用RNAi沉默EsNrf2对六点始叶螨取食感螨橡胶树种质'IAN2904'和抗螨橡胶树种质'IRCI12'后抗氧化酶EsSOD、EsCAT基因表达水平和...     

保护酶CAT在木薯种质抗螨中的功能初步研究

为验证保护酶CAT在木薯抗螨中的功能,测定分析了朱砂叶螨取食抗、感螨木薯种质后,CAT的表达量和酶活分别在木薯和朱砂叶螨中的变化情况。结果表明,一方面,朱砂叶螨取食1 d和8 d后,感螨木薯种质BRA900体内Me CAT1的表达量和CAT总酶活仅分别较为害前提高1.11倍、1.24倍和1.06倍、1.15倍,而在抗螨木薯种质C1115体内则分别较为害前提高2.75倍、2.62倍和2.36倍、2.38倍,均显著高于感螨木薯水平。另一方面,朱砂叶螨取食感螨种质BRA900 1 d和8 d后,保护酶Tc CAT的基因表达量和CAT酶活分别是为害前的1.13倍、0.98倍和1.02倍、0.99倍,而取食抗螨木薯种质C1115 1 d和8 d后分别降低至为害前的0.57倍、0.61倍和0.52倍、0.61倍,均显著低于取食感螨木薯水平。以上结果初步证实了保护酶CAT在木薯中被诱导能够缓解朱砂叶螨造成的氧化损伤,在朱砂叶螨中被抑制不利于取食为害,从而形成木薯抗螨性的功能。本研究为将CAT作为基因资源应用于抗螨木薯种质创制提供了理论基础。     

二斑叶螨为害前后抗、感木薯转录组分析及水杨酸、茉莉酸途径差异表达基因验证

本研究通过比较二斑叶螨为害前后抗、感螨木薯品种转录组差异,筛选差异表达基因,并采用qPCR验证水杨酸、茉莉酸信号途径基因的差异表达。转录组分析结果表明,与螨害前相比,螨害1、8 d后,抗螨木薯品种C1115的差异表达基因为589、587个,感螨木薯品种BRA900的差异表达基因为1271、930个,C1115相对于BRA900的差异表达基因分别为383、251个。GO和KEGG富集分析发现这些差异表达基因主要显著集中在次生代谢物质合成、苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成和氧化还原反应等过程。qPCR验证结果显示,二斑叶螨为害后,抗螨参照标准木薯品种C1115的水杨酸信号途径基因PAL2、4CL3、WRKY7和NPR3的表达量较为害前呈现先显著提高后降低的趋势,而感螨参照标准木薯品种BRA900中上述4个基因的表达始终维持在显著高于为害前的水平。受螨害后抗螨木薯C1115中茉莉酸信号途径基因JAR1、LOX2和OPR11的表达量也较为害前显著提高,而感螨木薯BRA900中这3个基因的表达量则降低至显著低于螨害前的水平,qPCR验证结果和转录组分析结果相一致。本研究结果表明,抗螨木薯品种C1115受螨害后能够同时激活水杨酸、茉莉酸信号途径以抵御二斑叶螨为害,为深入阐明木薯抗螨分子机理,选育和创制抗螨木薯品种提供了理论参考依据。     

木薯种质对朱砂叶螨的抗性评价

在建立切实可行的木薯抗螨性评级标准的基础上,对国家木薯种质资源圃227份核心木薯种质进行抗朱砂叶螨的抗性评价,并探讨抗、感性稳定的8份木薯种质对朱砂叶螨生长发育与繁殖的影响。结果表明:227份被评价的核心木薯种质中对朱砂叶螨高抗的种质2份,抗性种质4份,中抗种质116份,感性种质87份,高感种质18份;抗性木薯种质对朱砂叶螨的发育与繁殖具有显著的影响,取食高抗种质C1115和缅甸种叶片后朱砂叶螨雌雄成螨均不能存活,与取食高感种质ZM9066、CM1210-10、瑞士F21和BRA900相比,取食抗性种质哥伦比亚4D和PII167后,朱砂叶螨的发育历期显著延长,平均每雌螨产卵量显著减少,后代卵的孵化率显著降低,雌、雄成螨寿命均显著缩短。本研究结果为深入开展木薯抗螨性机理、抗螨种质的挖掘及其利用研究提供了理论基础。     

拟小食螨瓢虫对木薯朱砂叶螨的行为反应与空间分布相关性

拟小食螨瓢虫对小薯上朱砂叶螨种群数量具有一定的控制作用.为研究利用拟小食螨瓢虫控制朱砂叶螨,在观察拟小食螨瓢虫成虫对朱砂叶螨成、若螨和卵的逐日捕食量基础上,测定拟小食螨瓢虫对不同密度朱砂叶螨+螨害木薯叶VS健康木薯叶的选择性,调查拟小食螨瓢虫和朱砂叶螨在木薯上的空间分布相关性.结果表明:①拟小食螨瓢虫羽化后第3天对朱砂叶螨成、若螨和卵的捕食量达最大值,并趋于稳定.②当朱砂叶螨若螨和成螨密度为30头/叶及40头/叶时,拟小食螨瓢虫显著地趋向朱砂叶螨+螨害木薯叶复合体;(③当朱砂叶螨若螨和成螨在木薯上的分布数量分别为41.90头和32.60头时,拟小食螨瓢虫在木薯上的分布数壁达最大;(④天敌拟小食螨瓢虫对木薯朱砂叶螨的行为选择与二者在木薯上的空间分布之间存在正相关关系.本研究结果可为探讨拟小食螨瓢虫对木薯朱砂叶螨的选择机制,以便更好地利用其控制木薯朱砂叶螨为害提供科学依据.     

基于生氰糖苷降解途径基因表达特性的木薯品种对二斑叶螨的抗性机制初探

为初步探究生氰糖苷降解途径2个基因α-HNL和β-glu在木薯品种对二斑叶螨抗性中的作用,本研究以抗螨木薯品种‘C1115’‘缅甸’‘SC9’和感螨木薯品种‘SC205’‘面包’‘BRA900’为材料,分析木薯生氰糖苷降解途径基因及其编码的生化酶在二斑叶螨取食木薯品种不同部位叶片（上部、中部和下部）不同时间后（1、4 d）的表达量及酶活性的变化情况。结果表明,α-HNL在感螨木薯品种上部和中部叶片中的表达量随螨害时间的延长而显著降低;在抗螨木薯品种的不同部位叶片中,α-HNL的表达量均随螨害时间的延长而显著升高,并且以中部和下部叶片的升高趋势更为显著。β-glu在抗、感螨木薯品种不同部位叶片中的表达量均很低,难以比较该基因的表达量在不同木薯品种、不同部位叶片受螨害后的变化情况,但在能检测到的少量样品当中,抗螨木薯品种的占比也多于感螨木薯品种。进一步进行酶活性分析结果表明,抗螨木薯品种受螨害后,随着时间的延长,降解途径基因α-HNL编码的α-HNL酶活性呈逐渐升高或维持不变的趋势,并且以中部和下部叶片的升高趋势更为显著,而在感螨木薯品种中,随着螨害时间的延长,α-HNL酶活性则呈逐渐降低或先升高后降低的趋势;β-glu基因编码的β-GLU酶活性在不同木薯品种中均呈较低的水平,这可能与其对应编码的基因表达量低有关,但总体而言,降解途径2个基因编码的降解酶α-HNL和β-GLU在抗螨木薯不同叶片组织中的活性总体上也显著高于感螨木薯。本研究初步揭示了不同木薯品种受螨害不同时间后,生氰糖苷降解基因和酶可能与木薯对二斑叶螨的抗性有关。     

木薯MeHDS2基因的克隆与分析

采用RT-PCR技术,从木薯SC124 cDNA中克隆得到一个具有完整阅读框的基因,命名为MeHDS2,该基因全长2 529 bp,编码842个氨基酸。蛋白质保守结构域分析结果表明,MeHDS2蛋白含有保守的1个HD结构域、1个b-zip结构域、1个START结构域和1个MEKHLA结构域;蛋白质空间结构预测显示其具有3个典型的α螺旋结构;亚细胞定位结果表明,MeHDS2蛋白在植物细胞核中特异表达,因此,推测其为HD-ZIP转录因子家族中的一员。基因表达分析结果表明,MeHDS2基因在木薯根、茎、叶中都有表达,但表达丰度不同。木薯干旱处理14 d后,自形态学顶端往下数第三、四片叶片的MeHDS2表达量显著高于根、茎及其他位置叶片组织。本研究为木薯抗旱分子育种提供了理论基础。     

武鸣县木薯朱砂叶螨发生规律初探

2009～2010年,在广西区武鸣县开展不同木薯品种、不同栽培方式、不同间套种作物的朱砂叶螨（红蜘蛛）发生规律研究。结果表明：木薯朱砂叶螨有2个发生高峰期,第1次高峰期在7～8月份,第2次高峰期在11月份;耐朱砂叶螨危害的木薯品种是华南8号;起畦覆盖地膜和间套种短期作物,可减轻木薯上朱砂叶螨的危害。     

朱砂叶螨为害对木薯光合特性的影响

为了探讨朱砂叶螨(Tetranychus cinnabarinus Boisduval)为害损失理论基础,从叶绿素含量与光合特性相关的保护酶活性2个层次探讨朱砂叶螨为害对木薯光合特性的影响,以期为深入开展木薯螨害损失机理和及时监测与防控提供理论依据.结果表明:朱砂叶螨为害显著降低木薯叶片的叶绿素含量,但对不同的光合特性保护酶活性的影响不同.木薯叶片多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性随着为害程度(每叶接螨数量)的增加和为害时间的延长呈显著上升趋势,但当每叶接45、55头朱砂叶螨时,其活性随着为害程度(每叶接螨数量)的增加和为害时间的延长先显著上升后显著下降;朱砂叶螨为害显著降低了木薯叶片抗坏血酸过氧化物酶(AsA-POD)和酯酶(α-NA EST/B-NA EST)的活性,但对木薯叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性无显著影响.上述结果为及时有效防控朱砂叶螨的发生、为害及为害损失机理的深入探讨奠定了基础.     

朱砂叶螨为害前后抗、感木薯品种叶组织中无色花青素还原酶活性差异分析

为了解木薯单宁酸合成关键酶无色花青素还原酶(leucoanthocyanidin reductase,LAR)在木薯抗螨中的功能与作用,本研究分析朱砂叶螨为害前后抗、感木薯品种不同叶龄组织LAR酶活性变化差异。结果表明:朱砂叶螨为害1、8 d时,高感木薯品种BRA900的未展开叶、展开幼嫩叶、顶芽下第3叶、中下部叶片的LAR酶活性分别为螨害前的1.38倍和1.44倍、1.33倍和1.48倍、1.42倍和1.43倍、0.82倍和0.50倍,除了中下部叶片螨害8 d的LAR酶活性显著降低外,其余叶片LAR酶活性在螨害前后均无显著差异(p<0.05);朱砂叶螨为害1、8 d时,高抗木薯品种C1115的未展开叶、展开幼嫩叶、顶芽下第3叶、中下部叶片的LAR酶活性则分别比螨害前显著提高2.13倍和2.41倍、2.02倍和2.09倍、2.02倍和2.04倍、2.01倍和2.03倍(p<0.05)。上述结果为阐明LAR酶活性显著提高与木薯品种抗螨能力的相关性及田间朱砂叶螨主要为害木薯中下部叶片提供了初步证据。      

木薯MeNAC29、MeNAC30基因的克隆及表达分析

NAC(NAM/ATAF/CUC)基因家族是广泛分布于陆生植物的一类转录因子,在植物生长发育和胁迫应答的调控中发挥重要作用。本文对该基因家族在木薯抗细菌性萎蔫病方面的作用机制进行了初步研究。采用RT-PCR技术从木薯cDNA中克隆了MeNAC29和MeNAC30基因,并采用qRT-PCR技术对抗、感种质受木薯萎蔫病菌(Xanthomonas axonopodispv.manihotis,Xam)侵染后2个基因的表达变化进行了定量分析。结果表明,2个基因均含有3个外显子和2个内含子,且均有保守的NAM结构域。MeNAC29基因的开放阅读框全长888 nt,编码295 aa。MeNAC30基因的开放阅读框全长870 nt,编码289 aa。接种木薯萎蔫病菌后,抗病种质中MeNAC29和MeNAC30基因的表达量显著高于感病品种,表明这2个基因参与了木薯对细菌性萎蔫病菌的抗性反应。     

木薯MYB转录因子MeMYB2特性及功能分析

MYB转录因子是植物最大的转录因子家族之一,其部分成员在植物非生物胁迫响应过程中发挥着重要的调控作用.通过转录组数据分析,筛选到了多个木薯干旱胁迫相关的MYB类基因,本研究针对其中的1个MYB转录因子MeMYB2展开研究.MeMYB2蛋白N末端与AtMYB60蛋白的N末端氨基酸序列具有95％以上的相似度,但其C末端氨基...     

香蕉TGA转录因子家族的鉴定及枯萎病菌胁迫下的表达分析

尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f. sp. Cubense, Foc）引起的香蕉枯萎病是我国香蕉的主要病害之一,严重影响香蕉的产量和品质。TGA防御反应基因在香蕉应对尖孢镰刀菌胁迫的应答转录调控过程中至关重要。本研究以拟南芥TGA转录因子家族成员蛋白为查询序列,在香蕉基因组数据库中Blast筛选出TGA转录因子家族成员,并对该家族成员进行生物信息学分析。共鉴定得到9个香蕉TGA家族成员,分别命名为MaTGA1~MaTGA9;香蕉TGA家族蛋白富含酸性氨基酸,大部分蛋白以α螺旋为主;亚细胞定位主要在细胞核内。进化树分析表明,香蕉MaTGA转录因子家族的9个成员可分为Class Ⅰ和Class Ⅱ两类,基因结构及功能结构域的分布情况也呈现出高度一致。进一步通过RT-qPCR分析发现,MaTGA2、MaTGA3和MaTGA8在香蕉枯萎病菌侵染后的‘威廉斯’（易感病）及‘南天黄’（抗病）中均显著下调表达,MaTGA1、MaTGA6、MaTGA7和MaTGA9均呈现先下降后上升的趋势;然而MaTGA4和MaTGA5仅在‘威廉斯’中上调表达,以上结果表明MaTGA2、MaTGA3和MaTGA8在香蕉抗枯萎病中发挥重要的生物学功能。本研究结果为香蕉TGA转录因子功能挖掘奠定理论基础。     

不同木薯品种对木瓜秀粉蚧抗氧化酶活性的影响

为了深入探讨木瓜秀粉蚧（Paracoccus marginatus）对木薯的选择性机理,本研究采用紫外分光光度法测定分析了木瓜秀粉蚧取食不同木薯品种1、2、4 d后体内超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、过氧化氢酶（catalase, CAT）、过氧化物酶（peroxidase, POD）和多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）的活性差异。结果表明,木瓜秀粉蚧取食不同木薯品种后抗氧化酶活性存在显著差异,取食‘C1115’后其体内SOD活性最低,取食‘SC8002’后其体内CAT活性最低,取食‘SC8’后其体内POD和PPO活性最低。木瓜秀粉蚧取食木薯品种‘J1301’‘SC11’‘SC8002’‘东莞红尾’‘SC8’‘缅甸种’和‘C1115’后其体内SOD、CAT、POD和PPO活性在任一测定时间内和对照相比均显著降低。研究表明,上述木薯品种被木瓜秀粉蚧取食后能够通过抑制木瓜秀粉蚧体内抗氧化酶活性,干扰其正常活性氧代谢,可能对木瓜秀粉蚧具有抗性潜力。     

基于CRISPR/Cas9技术创制木薯MeSTP7和MeSTP15双基因突变体

木薯(Manihot esculenta Crantz)是一种热带、亚热带重要的粮食与能源作物,提高木薯的产量对木薯产业发展至关重要.木薯块根的发育直接影响其产量情况,而不同逆境胁迫会影响木薯块根的发育情况.因此解析木薯块根的发育机制有助于通过分子育种手段实现木薯高产,以及获得具备一定抗逆品质的优良种质,增强木薯的适应...     

逆境信号下木薯MeMYC2转录因子表达及功能分析

MYC2是茉莉酸信号途径中的关键节点基因,在植物生长发育及逆境信号响应过程中发挥重要作用。本研究基于木薯基因组数据库序列,以木薯‘cv. 60444’品种为材料,采用RT-PCR方法同源克隆得到MYC2基因（数据库No. Manes.17G016000）,命名为MeMYC2.1。MeMYC2.1基因开放阅读框（ORF）全长2055 bp,无内含子,氨基酸序列中包含典型的bHLH保守结构域;序列比对分析发现MeMYC2与蓖麻MYC2具有较高同源性。外源施加植物激素水杨酸（SA）、茉莉酸甲酯（MeJA）、过氧化氢（H₂O₂）以及低温胁迫下,木薯叶片中MeMYC2.1的表达被显著诱导。进一步克隆获得MeMYC2.1基因上游1500 bp启动子序列,利用在线数据库PlantCare分析发现,MeMYC2.1启动子序列中不仅含有响应茉莉酸的顺式元件CGTCA/TGACG,还含有低温响应元件LTR及ABA响应元件ABRE。以上研究结果表明,MeMYC2.1可能是植物激素茉莉酸（JA）、脱落酸（ABA）响应低温物胁迫分子网络中的一个节点基因,对其功能的深入研究将有助于探讨JAs在植物低温胁迫应答中的作用机制。