玉米纹枯病菌侵染的病理学观察及基因组甲基化敏感扩增多态性分析

植物基因组DNA甲基化的变化是调节基因功能的重要手段,是生物体应对各种胁迫的表观遗传反应.本研究对玉米(Zea mays)高耐纹枯病材料R15和高感纹枯病材料478进行人工接种纹枯病病菌(Rhizoctonia solani Kühn),利用扫描电镜及数码拍照技术观察病菌侵染自交系R15的病理学变化,结果显示,菌丝主要通过叶鞘部位气孔进行侵染,病斑大小的变化表明病菌对寄主的侵染具有一定的梯度性;利用基因组甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术,采用24对选择性扩增引物对两个抗性不同玉米材料接菌0、6、12和24 h的DNA甲基化模式进行分析,结果显示,两个材料中半甲基化水平均呈上升趋势,且R15变化幅度较大,全甲基化水平呈现先上升后下降的趋势.本研究表明,DNA甲基化与玉米纹枯病抗性反应密切相关,在抗性反应调节系统中可能起重要的作用.     

水稻苗期响应光强日变化的分子行为生态初探

本研究以常规优质稻"佳辐占"为材料,应用差异蛋白组学的方法研究福建省光照最强月份(7月份)水稻秧苗功能叶响应光强日变化的分子机制.结果表明:共有7个蛋白质发生表达丰度的日变化,经质谱分析与功能鉴定,预测了6个蛋白质,分另4是叶绿体光合系统Ⅰ反应中心亚基Ⅱ-类蛋白(蛋白点1)、核苷单磷酸激酶b(蛋白点2),含Lon保守区的蛋白酶类蛋白(蛋白点3)、推定的还原酶(蛋白点4)、分子伴侣(蛋白点5)和倍半萜环化酶1(蛋白点6),其中,除蛋白点2、3在午问表达丰度增强之外,其余均下降,揭示了水稻功能叶蛋白质响应光强日变化的分子行为生态学特性.     

玉米/大豆带状复合种植模式下减量施氮对系统产量的影响

2016年在兰州地区不同海拔条件下,研究了玉米/大豆种植模式(玉米单作、大豆单作和玉米/大豆间作)和氮肥水平(不施氮、传统施氮和减量施氮)对作物产量的影响。结果表明,不同种植模式下的传统施氮(CN)和减量施氮(RN)间产量差异不显著。在皋兰、榆中、永登3个试验点,单作玉米在传统施氮(CN)条件下产量较高,分别为13 478.49、12 974.21、11 073.12 kg/hm2;而间作玉米在减量施氮(RN)条件下产量较高,分别是12 387.02、11 994.41、10 879.27 kg/hm2;单作大豆和间作大豆均在减量施氮(RN)条件下产量最高;玉米/大豆间作系统的总产量均以减量施氮(RN)条件下最高,分别是14 024.07、13 533.68、12 306.86 kg/hm2。可见,减量施氮下的玉米/大豆复合种植模式的系统产量并未降低,而氮肥利用效率显著提高,适宜在该区域大面积推广。     

玉米叶绿体依赖NADPH硫氧还蛋白还原酶的原核表达及活性分析

叶绿体依赖烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH)的硫氧还蛋白还原酶含有还原酶结构域和硫氧还蛋白结构域,每个结构域含有两个催化的Cys残基.利用RT-PCR克隆了编码成熟的依赖NADPH硫氧还蛋白还原酶基因,分别将还原酶结构域以及硫氧还蛋白结构域活性中心两个催化的Cys残基定点突变成Ser残基,将野生型和突变型基因分别插入大肠杆菌(Escherichia coli)表达载体pET-28b,转化至大肠杆菌BL21(DE3),表达的重组蛋白N端含有组氨酸标签.电泳检测显示野生型硫氧还蛋白还原酶的可溶性表达水平受诱导温度和共表达分子伴侣GroEL、GroES和GrpE影响,而蛋白突变体主要表达为包涵体.纯化的重组野生型蛋白SDS-PAGE上显示亚基分子量为52kD,分别以DNTB(6,6′-Dinitro-3,3′-dithiodibenzoic acid)和胰岛素为底物,确定了硫氧还蛋白还原酶两个结构域的催化活性.本研究结果表明,玉米NTRC在大肠杆菌可溶性表达,纯化的重组蛋白具有硫氧还蛋白和硫氧还蛋白还原酶活性.     

植物V-H+-ATP酶的昼夜活性变化规律及其A亚基的同型(isoform)表达现象

在植物细胞内,V-H+-ATP酶通过将H+转移到液胞内形成跨膜的电化学势梯度来促进其它物质的跨膜运输交换.本研究首次就冰叶日中花(Mesembryanthemum crystallinum)、玉米(Zea mays)、芹菜(Aplum graveolens)和胡萝卜(Daucus carota)细胞中V-H+-ATP酶活性的昼夜变化规律及其A亚基的同型表达现象用生物化学方法进行了观察和研究.多次的重复实验观察结果证明,V-H+-ATP酶活性变化在冰叶日中花叶片液泡膜中呈现2个峰值,分别在3和18 h,而芹菜、胡萝卜和玉米中都出现单一峰值,芹菜和胡萝卜的峰值出现在15和12 h,玉米峰值出现在15～18 h.叶片组织中V-H+-ATP酶A亚基同型表达现象和冰叶日中花A亚基2个亚基表达稳定,不受盐胁迫和昼夜过程影响;玉米A亚基出现4个同型亚基,同型亚基表达多达4个,盐胁迫后A亚基同型亚基数量未发生变化,表达稳定;芹菜的昼夜样品中A亚基同型亚基数量没有变化,A亚基有3个亚基表达,盐胁迫下,A亚基出现1个同型亚基表达;胡萝卜的A亚基在昼夜过程中发生显著变化,在8 h,A亚基有2个同型亚基表达,18 h没有显示同型亚基表达,在盐胁迫下A亚基同型亚基数量没有变化.上述不同物种间的V-H+-ATP酶活性变化和同型亚基表达数目的不同是这些植物特有的现象,这对研究同型亚基的基因表达和沉默规律提供了直接的酶学和蛋白质学研究基础.     

玉米NAC转录因子基因ZmNAM的克隆及表达分析

为探究候选基因ZmNAM的功能,本研究从甜玉米自交系1132及其变异系704中克隆得到该基因。生物信息学分析表明,ZmNAM的c DNA长度为1 548 bp,开放阅读框(ORF)为1 302 bp,编码一个由433个氨基酸残基组成的蛋白,蛋白具有亲水性,N-末端具有保守的NAC结构域,定位于细胞核中,具有9个糖基化位点和35个磷酸化位点;与自交系1132相比,变异系在非编码区与编码区中的C-末端转录激活功能域对应核苷酸序列中存在差异,可导致多个氨基酸发生变异。系统进化分析结果表明,玉米ZmNAM蛋白属于NAC转录因子家族中的VND亚族,与拟南芥中的At VND3亲缘关系最近;时空特异性表达分析表明,不同发育时期内ZmNAM在根中的表达量明显高于其他器官,说明ZmNAM基因可能在调控玉米根部的生长发育过程中发挥着重要作用。变异系704中ZmNAM在各个发育时期和发育器官中表达水平基本都明显高于自交系1132,其中在根中的表达水平差异最明显。本研究结果为深入研究ZmNAM基因在玉米生长发育过程中的作用提供了理论支持。     

施氮对不同氮效率类型玉米自交系产量、干物质及氮素积累的影响

以前期筛选出的低氮高效型玉米自交系(PH6WC)和低氮低效型玉米自交系(ZY118)为试验材料,设置N0(0 kg/hm2)、N90(90 kg/hm2)、N180(180 kg/hm2)和N360(360 kg/hm2)4个氮处理,研究不同氮效率类型玉米自交系产量、干物质积累、氮素积累及氮素代谢相关酶活性对氮浓度的响...     

大麦条纹病侵染对大麦叶片蛋白组的影响

大麦条纹病由麦类核腔菌(Pyrenophora graminea)引起,是一种世界性病害.为进一步探索条纹病与大麦(Hordeum vulgare)的相互作用,以大麦品种甘啤6号和Issto为实验材料,在接种麦类核腔菌(代号DWC)7和21d后提取叶片蛋白,运用2-DE和质谱分析技术研究条纹病菌侵染后叶片蛋白质组学的变化.结果显示,与对照相比,甘啤6号和Isotta差异表达量在1.4倍以上的蛋白点28个,其中在甘啤6号中表达上调的蛋白点4个,下调的6个,诱导表达的2个,抑制表达的2个;在Isotta中,表达上调的蛋白点3个,下调的4个,诱导表达的4个,抑制表达的3个.质谱鉴定分析发现,表达上调的蛋白包括二磷酸核酮糖羧化酶A(2号蛋白点)、肌动蛋白(9号蛋白点)、核糖体再循环因子(ribosome-recycling factor,RRF)(10号蛋白点)、ATP合酶γ链(11和27号蛋白点)、琥珀酸脱氢酶(辅酶q)黄素蛋白亚基(15号蛋白点)和假定蛋白(26号蛋白点):表达下调的包括过氧化物还原蛋白(4号蛋白点)、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶大亚基(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunit,RuBisCo)(3、5、12、14、16和18号蛋白点)、ATP合酶CF1α亚基(13号蛋白点)、Ycf3蛋白(17号蛋白点)和α-1,4葡聚糖蛋白合酶(alpha-1,4-glucanprotein synthase,UTPG)(28号蛋白点);诱导表达蛋白包括假定蛋白(6号蛋白点)、脂氧合酶2(lipoxygenase 2,LOX2)(7号蛋白点)、捕光叶绿素a/b结合蛋白质(light harvesting chlorophyll a/b-binding protein,LHCP)(19号蛋白点)、3-磷酸甘油酸激酶(3-phosphoglycerate kinase,PGK)(20号蛋白点)、凝集素(21号蛋白点)和ATP合酶γ链(22号蛋白点);抑制表达的蛋白包括RuBisCo(1、8、24和25号蛋白点)和二磷酸核酮糖羧化酶小链(ribulose bisphosphate carboxylase small chain,RuBPCase)(23号蛋白点)等.按照其功能分类,这些差异表达蛋白点分别参与了光合作用、蛋白质生物合成、植物防卫反应、能量代谢和细胞信号转导、细胞结构和纤维素生物合成等生理功能.这些差异表达蛋白可能与大麦响应条纹菌侵染过程有关,研究结果有助于从蛋白质水平揭示不同抗性大麦品种抗条纹病的抗性机制.     

引进美国小麦种质资源抗病性及品质性状鉴定

为了挖掘新的种质资源，本研究对引自美国的442份小麦材料对白粉病和条锈病的抗病性、蛋白含量以及高分子量麦谷蛋白(HMW-GS)亚基组成进行了鉴定分析。抗病性鉴定结果显示，153份材料抗白粉病，27份抗条锈病，6份兼抗两种病害。蛋白质含量达到GB/T 17892-1999《优质小麦强筋小麦》一等(粗蛋白质含量≥15.0%)的样品有143份。高分子量麦谷蛋白检测发现，供试材料共含18种HMW-GS亚基和100种不同亚基组合类型，其中N,7+9,5+10出现次数最多，优质亚基1、2*、7^oe、17+18、5+10的材料分别占总材料数的25.6%、5.2%、27.8%、7.7%和25.6%，含7^oe,5+10亚基的有36份，含2*,5+10亚基的有1份，含2*,7^oe亚基的有7份。综合抗病性及品质分析结果显示，PI 17738等11份材料至少抗1种病害，且蛋白含量≥15.0%，湿面筋含量≥35.0%，同时含有稀有优质亚基。以上11份材料可作为我国优质、抗病小麦培育亲本，为我国小麦抗病和品质遗传改良提供优异基因源。     

陕A群、陕B群选育的玉米自交系氮效率评价

为阐明不同类型玉米自交系氮效率差异特征,筛选氮高效的玉米自交系,以陕A群、陕B群选育的33份玉米自交系为材料,以4份骨干自交系(‘郑58’、‘昌7-2’、‘PH6WC’和‘PH4CV’)为对照,调查了2种施肥条件下[0 kg(N)·hm?2、180 kg(N)·hm?2]玉米自交系的穗位叶SPAD值、叶面积、干物质积累量、叶片、茎秆和籽粒氮含量等生理指标。利用主成分分析和模糊隶属函数,采用逐步回归分析方法建立最优回归方程,筛选耐低氮性综合评价指标。结果表明:穗位叶SPAD值、吐丝期绿叶面积、吐丝期茎干重、吐丝期叶干重和籽粒氮含量,可作为玉米自交系耐低氮能力的第2性状筛选指标。以产量作为第1性状指标,可将37份玉米自交系划分为14份高产氮高效型,5份低产氮高效型,15份低产氮低效型和3份高产氮低效型。以耐低氮能力综合值D值筛选,将37份玉米自交系可分成3种类型,其中耐低氮能力较强的15份(D值≥0.5),耐低氮能力中等的15份(0.35≤D值0.5),耐低氮能力较差的7份(D值0.35)。综合分析,2种施氮条件下,‘KB215’、‘KB417’、‘KA225’、‘KB081’和‘L123098-2’5份玉米自交系具有吐丝期绿叶面积大,吐丝期茎叶干重、籽粒氮含量高和籽粒产量高,耐低氮能力强的特点。因此,强化育种环境的选择压力,实施低氮选择策略,可有效提高玉米种质对氮肥的利用效率。     

玉米新型氧甲基转移酶基因的全基因组鉴定、进化与表达研究

利用生物信息学分析方法挖掘玉米(Zea mays)不同组织间差异表达的基因,揭示玉米生长发育过程的分子机理,本研究从NCBI数据库中下载获得玉米自交系Mo17和B73根和芽的转录组数据,发现了5个在根中高表达的氧甲基转移酶(O-methyltransferase,OMT)基因,在B73全基因组中鉴定到另外的23个拷贝.对玉米的28个氧甲基转移酶基因的结构、保守模体以及进化分析表明,其不同于咖啡酸氧甲基转移酶(caffeic acid O-methyltransferase,COMT)基因和咖啡酰辅酶A氧甲基转移酶(caffeoyl coenzyme A 3-O-methyltransferase,CCoAOMT)基因,是一类新型的氧甲基转移酶基因家族.这类基因家族含有5个进化分支,其中有两个进化分支分别包含苯并噁嗪类基因7(benzoxazinless 7,Bx7)和Bx10,参与苯并噁嗪类物质的生物合成,表明该类基因在玉米的抗病虫反应中发挥着重要作用.染色体结构与进化分析表明,这类新型氧甲基转移酶基因家族的扩增大多是通过串联重复和片段复制来实现的.对这些基因在玉米的巢式关联定位(nested association mapping,NAM)群体亲本中的表达模式分析表明,其表达模式十分复杂.该研究结果为进一步了解COMT基因的生物学功能及其利用提供了理论依据和参考,并对研究该基因家族的催化机制及其表达调控模式具有重要的指导意义.     

小麦穗突变体SDA1与野生型叶片蛋白差异分析

小麦(Triticum aestivum)穗突变体SDA1是由隐性多效性单基因小麦穗发育异常基因1(Triticum aestivum spike development atrophy 1,TaSDA1)控制的小麦突变体,表现为穗部发育萎缩不结实、叶片变窄、植株变矮等.为进一步了解TaSDA1基因发生突变的机制,本研究以小麦穗突变体SDA1与野生型为材料,进行主要农艺性状如抽穗期、株高、旗叶长宽、穗长、小穗数调查,并对小麦抽穗期叶片总蛋白进行双向电泳(two-dimensional electrophoresis,2-DE),对差异蛋白质点进行质谱分析和qRT-PCR验证.结果表明,SDA1的主要农艺性状存在显著性差异;利用PDQuest8.0.1软件分析得到27个差异蛋白,有23个质谱检测成功,其中有6个蛋白在SDA1中缺失,17个蛋白在SDA1中表达下调;qRT-PCR检测结果与差异蛋白质谱检测结果一致.在SDA1中,23个质谱成功的差异蛋白主要包括5个光合作用中核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,Rubisco)全酶的大小亚基,4个(SSP7101,SSP7110,SSP7112和SSP8418)表达下调,1个缺失(SSP213);参与能量代谢的叶绿体中的甘油醛-3-磷酸脱氢酶A(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase A,GAPA,SSP8000)表达下调;具有抗氧化能力的过氧化物氧化还原酶(peroxiredoxin,Prx,SSP7320)表达下调;1个RNA结合蛋白(SSP1309)表达下调,导致2个翻译延伸因子(translation elongation factor,eEF-Tu,SSP4614和SSP4802)表达下调,最终导致蛋白合成受阻;参与抗逆境胁迫的蛋白(SSP3738和SSP5209)表达下调,SSP3719蛋白缺失.qRT-PCR验证结果表明,核酮糖1,5二磷酸羧化酶大亚基蛋白(SSP7101)、叶绿体PtrTox结合蛋白(SSP7303)、翻译延伸因子(SSP4614)、磷酸丙糖异构酶(SSP5209)在转录水平与蛋白表达结果一致.SDA1变异表型可能与旗叶的光合作用能力下降、能量代谢紊乱、抗氧胁迫能力下降、抗胁迫能力下降、mRNA编辑过程以及蛋白合成过程受阻有关.本研究结果表明,TaSDA1基因具有多效复杂的调控功能.穗部和叶片的发育状况决定了小麦的产量,阐明SDA1的遗传机理将为小麦穗部和叶片性状的遗传改良奠定理论基础.     

南方型紫花苜蓿苗期叶片盐胁迫差异蛋白分析

以南方型紫花苜蓿(Medicago sativa ‘Millennium’)30 d苗龄的实生苗为实验材料,分析正常培养和250 mmol/L NaC1处理72 h后叶片中的蛋白表达变化,以期从蛋白质水平上揭示南方型紫花苜蓿适应盐胁迫的分子机制.采用同位素相对标记与绝对定量技术(isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)结合双向液相色谱与串联质谱(2-dimensional liquid chromatography-tandem mass spectrometry,2D-LC-MS/MS)定量蛋白质组技术鉴定南方型紫花苜蓿叶片响应盐胁迫的差异表达蛋白,对所获得差异蛋白进行生物信息学分析,筛选出可能的耐盐潜在靶标蛋白.结果表明,共鉴定3 712个定量蛋白,417个表达量有显著差异的蛋白质(变化倍数≥1.2,P≤0.05),其中包含291个表达上调的蛋白,126个表达下调的蛋白.按照基因本体(Gene Ontology,GO)分类体系,对差异蛋白归类分析,揭示其亚细胞定位和分子功能.京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路显著性富集于代谢途径、次生代谢产物生物合成、吞噬体、脂肪酸代谢和光合作用等(P＜0.05,错误发现率(false discovery rate,FDR)＜0.05).成功鉴定的差异蛋白分别涉及到光合作用(7％)、信号传递(3％)、防御(2％)、碳水化合物代谢(11％)、氨基酸代谢(7％)、脂类代谢(5％)、其它代谢(7％)、蛋白质合成、加工与降解(18％)、细胞结构、分裂和细胞骨架(3％)、抗氧化物(6％)、能量产生与转运(7％)、膜和胞内运输(7％)及未知功能蛋白类(16％).差异表达蛋白中与抗氧化物、能量产生与转运、防御和信号传递及代谢等相关的蛋白表达量总体上调,而与蛋白质合成、加工与降解和光合途径相关蛋白表达量总体下调.研究发现,细胞色素P450、PSⅡ放氧增强蛋白、磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C、果糖-1,6-二磷酸醛缩酶、甘露糖-6-磷酸还原酶、海藻糖-6-磷酸合酶、天冬氨酸转氨酶、E3泛素连接酶和H+-ATP酶C亚基蛋白等可能是紫花苜蓿耐盐潜在靶标蛋白.采用iTRAQ结合2D-LC-MS/MS技术,能有效地筛选出南方型紫花苜蓿叶片响应盐胁迫差异表达蛋白,这些差异表达蛋白可能在紫花苜蓿耐盐调控过程中发挥重要作用,该研究为深入认识紫花苜蓿盐胁迫的应答分子调控机制提供理论依据.     

龙眼成花逆转不同时期花芽差异蛋白的研究

利用2-DE差异显示和质谱分析研究了龙眼(Dimocarpus longan Lour.)成花逆转3个不同时期花芽的蛋白质组变化.在花穗叶片尚未展开期(Ⅰ期)共检测到1 012个蛋白点,花穗叶片展开但未转绿期(Ⅱ期)1 034个蛋白点,花穗叶片转绿期(Ⅲ期)1 098个蛋白点.发现19个差异表达的蛋白质,其中15个上调表达,4个下调表达.经MALDI-TOF-TOF/MS质谱分析和蛋白质数据库检索,有11个差异表达的蛋白质得到鉴定,分别为异黄酮还原酶相似蛋白(No.1)、二硫键异构酶前体相似蛋白(No.2)、拟南芥同源的某未知蛋白(No.3)、脱落胁迫成熟相似蛋白(No.4)、ATP合酶庋腔、真核翻译起始因子(No.9)、DNA结合蛋白MNB1B(No.10)、胞质磷酸甘油酸激酶(No.14)、过氧化物酶(No.16/17)和晚期胚胎丰富相似蛋白(No.19).这些蛋白分别在能量代谢、转录翻译、物质运输、信号转导以及胁迫生理等方面与龙眼成花逆转密切相关.     

玉米耐旱自交系在干旱条件下的mRNA差异表达

用16%PEG-6000对玉米耐旱自交系“81565”进行模拟干旱处理,用DD-PCR技术研究干旱与正常浇水对照的mRNA差异表达,发现3个干旱条件下差异表达的特异片段MD1、MD2和MD3。MD1和MD2在干旱条件下减量表达,MD3为干旱诱导表达。序列分析和同源性比对表明,MD1与玉米叶绿体基因组中编码参与RNA转录本Ⅱ型内含子剪切的成熟酶的matK基因有93%的相似性,MD2与极端耐旱的Sporobolus stapfianus的丝氨酸/苏氨酸2C型蛋白磷酸酶基因PP2C的相似性达99%,MD3与属天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶类的水稻metacaspase基因有99%的相似性。根据各自序列相似同源基因的功能推测,MD1、MD2和MD3三个片段可能与“81565”的耐旱机制有关。     

一个玉米Pht1家族磷转运蛋白基因克隆和功能分析

从耐低磷玉米自交系178中分离和鉴定高亲和力磷转运蛋白质基因,为开展磷高效分子育种奠定理论基础。本研究以水稻和拟南芥中鉴定的磷转运蛋白基因为基础,运用生物信息学方法,对玉米进行全基因组预测及系统进化分析;并运用克隆、实时荧光定量PCR和亚细胞定位方法对其家族成员进行深入研究。结果表明,从玉米自交系B73全基因组序列中筛选出37个磷转运蛋白候选基因,并被聚类为五大家族。从耐低磷材料中扩增了一个属于Pht1家族成员ZmPht1;9的全长cDNA,该基因编码区长1620bp,编码539个氨基酸,含有典型的MFS超家族蛋白的保守结构域和12个跨膜结构;荧光定量PCR分析表明,在低磷胁迫下,该基因的相对表达量显著增加,且叶片中的表达量高于根系,同时在基因型之间也存在差异;原生质体转化的亚细胞定位结果显示,ZmPht1;9表达蛋白主要分布于细胞膜上。ZmPht1;9编码位于细胞膜上的高亲和力磷转运蛋白,对调节磷素的动态平衡起重要作用。     

玉米对尿素减量与复合氮肥增效剂配施的响应

用15N-尿素进行盆栽和田间试验(盆栽试验尿素标准用量为120mg/盆,田间试验尿素标准用量为157.5kg/hm2),研究了复合氮肥增效剂用量、尿素减量与复合氮肥增效剂配施对玉米生长、籽粒产量和氮素吸收利用的影响。结果表明,适量(施氮量的20%~60%)的复合氮肥增效剂能显著促进玉米幼苗生长发育。氮素减量5%~15%时配施复合氮肥增效剂对玉米生长和含氮量影响不显著,15N和吸氮总量与不施增效剂的处理相当或有所提高。除尿素减量30%处理外,其余各尿素减量配施复合氮肥增效剂的处理,玉米氮素利用率比不施增效剂的处理提高5.6%~7.3%,尿素减量5%~50%配施复合氮肥增效剂,玉米氮素表观利用率提高7.7%~17.0%。在大田条件下,尿素氮减少5%~15%(即减少施氮7.8~23.7kg/hm2)配施复合氮肥增效剂不影响玉米的单季产量,玉米植株吸氮总量、氮素净吸收量、氮肥生理效率和农学效率与不施增效剂的处理相当或增加,氮素表观利用率提高14.8%~15.2%。尿素减量达30%时,配施复合氮肥增效剂对玉米植株生长和氮素吸收利用明显不利。尿素与20%施氮量的复合氮肥增效剂配施,不影响玉米植株生长和单季产量,能提高玉米氮素利用率,节省氮肥投入达15%。     

基于iTRAQ质谱分析技术筛选南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白

为了从蛋白质水平上揭示南方型紫花苜蓿(Medicago sativa ‘Millennium’)适应盐胁迫的分子机制,本研究以30 d苗龄的南方型紫花苜蓿实生苗为材料,分析正常培养和250 mmol/L NaCl处理72 h后根中的蛋白表达变化,采用同位素相对标记与绝对定量技术(isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)结合双向液相色谱与串联质谱(2-dimensional liquid chromatography-tandem mass spectrometry,2D-LC-MS/MS)定量蛋白质组技术鉴定南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白,对所获得差异蛋白进行生物信息学分析,筛选出可能耐盐潜在靶标蛋白.同时,选择5个差异表达蛋白进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证.结果表明,共鉴定3 857种定量蛋白,534种差异蛋白(变化倍数≥1.2,P＜0.05),其中表达上调的281种,表达下调的253种.基因本体(Gene Ontology,GO)分子功能提示这些差异性蛋白主要参与转运活性、催化活性和酶调控活性.京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路显著性富集于代谢途径、次生代谢产物生物合成、苯丙氨酸代谢和核糖体等(P＜ 0.05,错误发现率(false discovery rate,FDR)＜ 0.05).成功鉴定的差异蛋白分别涉及到信号传递(8.99％)、抗氧化物(7.68％)、防御(5.61％)、蛋白质合成、加工和降解(14.79％)、能量产生与转运(5.81％)、代谢(26.97％)、膜与胞内运输(5.62％)和细胞结构、分裂和细胞骨架(2.06％)等.差异表达蛋白中与信号传递、抗氧化物和防御等相关的蛋白表达量总体上调,而与代谢和能量产生与转运相关蛋白表达量总体下调.qRT-PCR实验发现,mRNA与蛋白质表达水平并不一致.研究发现组氨酸磷酸转移蛋白、丝裂原活化蛋白激酶、h类硫氧还蛋白、蛋氨酸亚砜还原酶基因、鸟苷二磷酸(guanosine diphosphate, GDP)解离抑制因子、脂质转移蛋白、β-1,2-木糖基转移酶和H2A/H2B/H3/H4核心组蛋白等可能是紫花苜蓿耐盐潜在靶标蛋白.本研究采用iTRAQ结合2D-LC-MS/MS技术,有效地筛选出南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白,为深入认识紫花苜蓿盐胁迫的应答分子调控机制奠定了坚实的基础.     

拟南芥Alpha-dioxygenase2(AtDOX2)在毕赤酵母中的表达、纯化及活性鉴定

为了获得具有生物活性的拟南芥(Arabidopsis thaliana)alpha-dioxygenase2(AtDOX2),将其对应基因AtDOX2编码区克隆到酵母表达载体pPIC9k中,获得重组表达载体pPIC9k-AtDOX2,将线性化的重组载体电击转化入毕赤酵母(Pichia pastoris)表达菌株GS115,经G418筛选、PCR鉴定和甲醇诱导时间优化,获得重组AtDOX2的高效表达菌株GS115/pPIC9k-AtDOX2。SDS-PAGE分析结果显示,0.5%甲醇诱导96h重组蛋白表达量最高,其表达量占胞外总蛋白的15%。重组AtDOX2的表观分子量约为70kD,经Ni-NTA柱亲和层析可获得纯度大于80%的重组蛋白。2,2′-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)(ABTS)法测定结果表明重组蛋白具有过氧化物酶活性,且其活性受Ca2+和Mg2+激活,受EDTA、咪唑和Mn2+抑制;2,4-二硝基苯肼(2,4-DNP)法测定结果显示,重组AtDOX2具有双加氧酶活性,Ca2+对其双加氧酶活性也有激活作用。结果说明利用酵母表达系统获得...     

(英文)

对来源于美、中、俄及埃塞阿比亚等22个国家的142份硬粒小麦材料的种子贮藏蛋白位点及遗传变异进行了研究。供试的硬粒小麦(Triticum durum Desf )材料共检测出37条醇溶蛋白条带，无1条带纹为所有材料共有，多态性达到100％，说明硬粒小麦具有丰富的醇溶蛋白等位变异。聚类分析将142份供试材料分为3个大类，材料间遗传差异大小在不同的国家有所不同，表明醇溶蛋白带型与地理来源有一定关系。高分子量谷蛋白电泳共分离出14种亚基和15种亚基组合，但是优质亚基所占比例不高，这可能是因为硬粒小麦加工用途的特殊性，使得多年的育种并未太多改变硬粒小麦高分子量谷蛋白亚基等位变异的频率，促成优质亚基的累计。