小西葫芦黄花叶病毒dsRNA的原核表达及其对ZYMV的防治效果

【目的】小西葫芦黄花叶病毒(Zucchini yellow mosaic virus,ZYMV)是危害西瓜最为普遍的病毒,在西瓜上利用外源喷施病毒基因dsRNA的方法实现对ZYMV的预防和治疗。【方法】首先以实验室已有的ZYMV病毒序列为依据,针对其不同的基因片段,利用NCBI数据库找出与其相似的序列。随后利用软件DNAMAN8对序列进行多重比对分析,找出其保守区域,根据分析结果选择长度介于200—350 bp的ZYMV 3′UTR、6K2、HC-Pro、P3、NIb 5个基因片段,同时选择长度为190 bp的GUS基因片段作为对照。PCR扩增得到这6个片段后,利用同源重组的方法将它们插入到含有双T7启动子的L4440载体中,并利用RNAⅢ酶缺陷型大肠杆菌HT115建立原核表达系统生产dsRNA,采用超声波破碎的方法释放dsRNA,利用TE(10 mmol·L~(-1) Tris-HCl和1 mmol·L~(-1) EDTA)缓冲液溶解dsRNA,最后比较和分析IPTG使用浓度、诱导时间以及超声波破碎时间对dsRNA表达和释放的影响。在西瓜植株上采用喷施的方法施用dsRNA,设计先喷施dsRNA后接种病毒的预防试验和先接种病毒后喷施dsRNA的治疗试验,通过统计分析接种病毒后21 d发病率的方法评价dsRNA预防和治疗ZYMV的效果。【结果】针对ZYMV的3′UTR、6K2、HC-Pro、P3、NIb 5个基因片段以及GUS基因片段建立了能够高效稳定表达和释放dsRNA的生产体系。在IPTG诱导浓度为8 mmol·L~(-1),诱导时间为7 h,在宁波新芝牌超声波细胞破碎仪3?的档位和60%的输出功率条件下破碎15 min,细胞可以有效产生和释放dsRNA。在对ZYMV的预防试验中发现,喷施GUS基因片段的dsRNA以及TE缓冲液的西瓜植株发病率均为100%的情况下,对ZYMV防治效果最好的是HC-Pro基因片段,接种ZYMV 21 d后防治效果可达到95%,防治效果相对较差的是NIb基因片段,但也可达到80%。在此基础上对HC-Pro片段预防和治疗ZYMV的效果进行了深入分析,结果发现在喷施HC-Pro片段的dsRNA后第3、5、7天接种ZYMV,植株发病率分别为16%、63%、63%,在接种ZYMV后第1、3、5、7天分别喷施HC-Pro片段的dsRNA,无明显的治疗效果,仅起到延迟植株发病的效果。【结论】建立了针对ZYMV不同基因片段的dsRNA原核表达体系,并发现基于HC-Pro基因片段产生的dsRNA对ZYMV防治效果最好,可显著降低植株的发病率、延迟植株发病时间,具有应用潜力。     

棉花VIGS病毒载体的构建及其在抗病基因功能鉴定的应用

【目的】利用农杆菌介导的VIGS基因沉默技术,研究陆地棉抗病相关基因在棉花抗黄萎病中的功能。【方法】利用分子生物学技术构建VIGS病毒载体,建立VIGS病毒诱导沉默体系;利用此体系将棉花中的一个钙依赖蛋白(CDPK)基因,通过农杆菌介导在陆地棉中沉默,根据此基因沉默植株在病原菌环境下的发病情况研究该基因在棉花抗病中的功能。【结果】利用包含有GhCPK抗病基因片段的VIGS病毒载体的农杆菌侵染棉花子叶,病毒载体上的目的基因片段由RNA聚合酶识别并合成双链RNA(double stranded RNA,dsRNA),dsRNA由Dicer酶识别并于其它RNA形成RNA诱导的沉默复合体(RNA induced silencing complex, RISC),RISC对内源GhCPK mRNA进行识别和切割作用,内源GhCPK mRNA降解而发生基因沉默。GhCPK基因沉默导致棉苗对黄萎病敏感性增加,证明GhCPK基因参与调控棉花抗病功能。【结论】病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)能够快速有效的研究GhCPKs基因在棉花抗病中的功能。     

水稻OsHOX6启动子的组织特异性表达

【目的】研究水稻HD-ZipⅠ转录因子家族的成员OsHOX6基因启动子的表达。【方法】通过构建水稻OsHOX6基因启动子与GUS基因融合表达载体,利用农杆菌(Agrobacterium)介导,以未成熟水稻胚作为试验材料,转化到水稻IR64,通过PCR检测和潮霉素抗性筛选出阳性的转基因植株,从不同组织取样品,进行X-Gluc染色并观察。【结果】转基因植株的叶、根、茎、花等器官经过X-Gluc染色后,主要在侧根、花粉以及组织损伤部分出现蓝色斑点,其它组织均未检测出蓝色斑点,观察根解剖结构,绿色斑点集中在根内皮层。【结论】 水稻OsHOX6基因启动子能够驱动GUS基因,在转基因水稻侧根和花粉上特异表达。     

纳米酶免疫层析试纸条法检测玉米褪绿斑驳病毒

【目的】建立纳米酶免疫层析试纸条(Nanozyme Immuno-chromatographic Strip Assay, NISA)检测玉米褪绿斑驳病毒方法。【方法】采用双抗夹心法,将纳米酶标记的鼠抗体IgG与McmV结合后,再与硝酸纤维素膜质控线上的鼠抗体结合,二氨基联苯胺(Diaminobenzidine, DAB)滴加显色。【结果】采用研制的NISA和反转录PCR法(RT-PCR)对玉米褪绿斑驳病毒梯度稀释的研磨液进行检测,灵敏度分别为10^-7和10^-5;用其他4种病毒作对照进行特异性实验,无交叉反应;用该试纸条对供试样品进行检测,并以RT-PCR方法及基因测序方法对检测结果进行验证,三者检测结果一致。【结论】该试纸条检测McmV的灵敏度高、特异性强,可用于科研、农业生产单位和口岸机构对McmV的检测。     

脱叶剂喷施时间对棉花产量品质及种子化学成分的影响

【目的】研究脱叶剂喷施时间对棉花产量、品质以及种子化学成分的影响。【方法】采用单因素随机区组小区试验,分析脱叶剂不同喷施时间对棉花产量、纤维品质、脱叶效果及种子成熟度的影响。【结果】吐絮率50%时喷施脱叶剂,脱叶效果最佳,喷施脱叶剂后20 d,脱叶率达到92%。脱叶剂喷施过早,植株未老化,叶柄处离层不易形成,脱叶剂喷施过晚,后期的低温未能最大限度发挥药剂作用。【结论】脱叶剂喷施越晚,棉花衣分与单铃重越大,但喷施过晚,会导致棉铃在采收时无法吐絮,并且脱叶效果差,造成采收时含杂过大;种子中蛋白质含量过高,脂肪含量不足,种子不饱满,影响种子的生活力。新疆北疆种子棉在吐絮率达到50%时喷施脱叶剂效果最佳。     

湖南省葫芦科作物小西葫芦黄花叶病毒的检测

根据已报道的小西葫芦黄花叶病毒(Zucchini yellow mosaic virus,ZYMV)保守序列设计了一对特异性引物,在58℃下退火30 s,建立了一种可靠、有效的ZYMV普通RT-PCR检测方法。通过该方法成功克隆出一条长度为621 bp的HC-Pro基因片段,并与杭州分离物的ZYMV辅助成分/蛋白酶(HC-Pro)基因核心区域(登录编号为AJ515911.1)的相似度达到99%。采用该方法对湖南省7个地区采集的疑似感病样品进行检测,结果显示:ZYMV平均阳性检出率达54.0%,说明ZYMV是侵染湖南省葫芦科作物的主要病毒之一。     

棉花GhPAO3基因的CRISPR/Cas9表达载体的构建

【目的】研究棉花GhPAO3基因的功能,通过CRISPR/Cas9技术构建棉花GhPAO3基因的基因编辑载体。【方法】筛选合适的两个PAM位点设计引物,在引物中添加接头,重叠延伸PCR,将两个靶标片段连接在一起。通过限制性核酸内切酶BsaⅠ对pRGEB32-7载体进行单酶切,使用一步法连接重叠延伸产物与线性化的pRGEB32-7载体。【结果】使用电击转化法将构建好的棉花GhPAO3基因的基因编辑载体转入农杆菌LBA4404感受态,通过卡那霉素筛选阳性单克隆菌株。【结论】条带大小与预期一致,棉花GhPAO3基因的基因编辑载体构建成功。     

拱棚覆网对喀什地区复播甜瓜病毒病的防治效果

【目的】研究拱棚覆网对喀什地区复播甜瓜病毒病的防治效果,以及不同时期揭网对于坐果率、果品质量及商品率的影响,分析引起复播甜瓜病毒病的病原,评价育种材料抗性。【方法】统计不同时期揭去防虫网各小区病毒病病情指数,统计各小区的产量、品质等;利用RT-PCR鉴定复播甜瓜病毒病的感染病原;鉴定育种材料抗病性,为抗病育种打好材料基础。【结果】复播甜瓜揭去防虫网的最佳时间为8月1日前后,在该时间段揭去防虫网,处理小区的病情指数最低为25.79,平均单株结果数为3.1个,商品率为79.3%,果实中心平均含糖量为15.8%;侵染喀什地区复播甜瓜的主要病毒有WMV、CMV和ZYMV,且多为复合侵染,与正播甜瓜病毒病的病原一致;所选材料大多表现为感病,仅K-1表现较好,病情指数为7.22。【结论】小拱棚覆网技术能有效的预防喀什地区复播甜瓜病毒病,并且能保证甜瓜产量及品质;筛选得到一个耐病毒病的材料K-1,可用于抗性材料选育。     

高效靶向降解烟草花叶病毒核酸的dsRNA筛选与大量制备

【目的】筛选高效靶向降解烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus,TMV）的dsRNA,实现其大量制备,并探究其作用机制。【方法】以TMV编码的CP、MP、RdRP功能基因为靶序列,体外转录合成相应的dsRNA,浸润本氏烟（Nicotiana benthamiana）,24 h后接种TMV,于接毒后2、3 d取样提取总RNA和蛋白质,以CP基因mRNA水平和蛋白水平为指标,结合TMV病毒生物学症状,综合评价各dsRNA对TMV的抑制效果。同时结合侵染性克隆TMV-30B在本氏烟烟株上的荧光表达现象和TMV在三生烟（Nicotiana tabacum var. Samsun NN）上的过敏性坏死反应（hypersensitive necrosis reaction）,通过比较TMV基因组上6个靶序列相对应的dsRNA,筛选出高效抑制TMV的dsRNA片段。为了获取大量的dsRNA,将dsRNA对应的基因片段插入到原核表达载体L4440的双T7启动子之间,转化至RNase III缺陷型大肠杆菌（Escherichia coli）HT115（DE3）中,并对原核表达制备的dsRNA喷施烟草后生成的siRNA进行深度测序,比较外源施用dsRNA后,对TMV侵染的small RNA表达特征和富集带的影响。【结果】筛选出高效影响TMV CP基因表达的dsRNA RdRP1461-1774,并构建了可诱导形成目的dsRNA的原核表达载体L4440-dsRdRP1461-1774,可在DE3中大量制备RdRP1461-1774的dsRNA,菌液中提取的dsRNA喷施于烟草上对TMV的防治效果显著。TMV-30B侵染本氏烟时荧光数量减少,并能够延长叶片萎蔫时间,在三生烟上施用时叶片枯斑数量明显减少。小RNA测序结果显示TMV侵染引起的RNAi过程中正义链和反义链以大致相等的频率产生siRNA,而外源性dsRNA的浸润会引起靶向区域siRNA的富集,siRNA反义链累积量骤增,对应的正义链累积量骤减,外源dsRNA的施用能够引起siRNA表达丰度的变化。【结论】通过比较dsRNA介导植物靶向抗TMV侵染的效果来筛选抗烟草花叶病毒的dsRNA序列,最终选定TMV RdRP基因上一段长313 bp的高效作用片段,该片段dsRNA能够高效与靶基因结合,降低染病植株烟草花叶病毒的表达量。同时构建了RdRP1461-1774基因的dsRNA原核表达系统,实现其低成本的高效量产,为后续dsRNA在植物病毒方面的防治应用打下了基础。     

马铃薯甲虫RNA干扰高效致死基因的筛选

【目的】基于备选基因RNA干扰后的致死效果评价,筛选出高效致死基因。【方法】通过在赤拟谷盗中已的报导和相似性搜索获得马铃薯甲虫致死基因Ldpp1alpha-96a、LdRpt3、Ldalpha snap、LdSrp54k、LdRpn6、LdRop、LdGawky、Ldshi、Ldcact、Ldinr-a,以及阳性对照基因LdATPaseA和LdATPaseE,构建dsRNA表达载体,经饲喂马铃薯甲虫二龄幼虫不同浓度的dsRNA,分析对幼虫的20%取食剂量AD₂₀、化蛹中量PD₅₀和幼虫7 d致死中量LD₅₀ ,经分析和评估,筛选出高效致死基因。【结果】12个基因的dsRNA对马铃薯甲虫幼虫的 AD₂₀ 在1.18±0.10(μg / mL)~ 61.07±10.17(μg / mL);PD₅₀ 在0.06 ±0.01(μg / mL)~ 31.20 ±1.89(μg / mL);LD₅₀ 在1.39±0.13(μg / mL)~ 228.13±6.72(μg / mL)。其中 AD₂₀ 最高与最低的基因分别为Ldinr-a、LdRpn6 ;PD₅₀ 最高与最低的基因分别为Ldinr-a、LdGawky;LD₀ 最高与最低的基因分别为Ldinr-a、Ldsrp54k。【结论】12个基因的dsRNA对马铃薯甲虫幼虫均有一定的抑制取食、抑制化蛹及致死活性。其致死活性随浓度增高而增大,表现出剂量依赖效应,与对照组存在显著差异。通过综合比较AD₂₀和LD₅₀,Ldalpha snap、LdRpn6、LdSrp54k、LdRpt3个基因的毒力较ATPaseE和ATPaseA更强,具有较高的生物活性。提出并推荐AD₂₀和LD₅₀是评价备选基因dsRNA对幼虫致死效果的关键指标。     

基于高通量测序的技术检测梨树病毒

【目的】 研究运用基于高通量测序的技术检测梨树病毒,为梨树病毒的检测提供新方法。【方法】 于2014年、2017年、2018年4月中旬采集库尔勒香梨花朵若干,分别进行转录组测序,将得到的序列经过转录本拼接、层次聚类和基因功能注释,筛选出注释为植物病毒的序列作为候选病毒序列。利用RT-PCR方法检测随机采集的香梨枝条样品,验证高通量测序结果的可靠性。【结果】 根据3组转录组测序数据的生物信息学分析结果,分别对注释为来源于植物病毒的66、202和921条基因序列进行分析。3种梨树中已报道的病毒,分别是苹果茎痘病毒、苹果茎沟病毒和苹果褪绿叶斑病毒,以及梨树中未报道的芸薹黄化病毒。采用设计的特异性引物,通过RT-PCR技术对筛选出的4种病毒进行扩增验证,结果扩增出苹果茎痘病毒和苹果茎沟病毒的目的片段。【结论】 高通量测序技术可作为检测梨树病毒的一种快速、有效手段。     

设施番茄病毒病病原鉴定

[目的]研究危害中国新疆和田地区洛浦县设施番茄的病毒种类,为该区域番茄病毒病的科学防治提供依据.[方法]2019年秋季,在洛浦县设施蔬菜产区采集8份番茄疑似感病样品.利用已报道侵染番茄的7种主要病毒的特异性引物对采集的番茄疑似感病样品进行RT-PCR检测,对番茄褪绿病毒阳性样品的CP基因进行克隆和测序,进行同源性、地理...     

白背飞虱海藻糖合成酶基因调控几丁质合成的功能

【背景】 海藻糖合成酶（trehalose-6-phosphate synthase,TPS）在海藻糖合成中起着重要作用,其能够介导海藻糖代谢调控几丁质合成及昆虫发育。【目的】 本研究通过抑制白背飞虱（Sogatella furcifera）TPS的表达,检测RNAi沉默SfTPS效果,观察白背飞虱蜕皮状况,测定几丁质含量及几丁质合成酶（chitin synthase,CHS）基因的定量表达,探究SfTPS在白背飞虱几丁质合成中的潜在调控作用。【方法】 利用注射法RNAi技术,以实验室饲养多年的白背飞虱种群为试验材料,体外合成两个SfTPS（SfTPS1和SfTPS2）与GFP的双链RNA（dsRNA）后,分别注射到白背飞虱体内抑制TPS。首先,在dsRNA注射后48 h采用Trizol法提取白背飞虱的总RNA,反转录并合成第一链DNA后,采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术检测TPS表达沉默情况,以确定RNAi的效果;其次,测定dsRNA注射后48 h和72 h白背飞虱整体几丁质含量并对翅发育畸形虫体进行拍照;最后,采用qRT-PCR技术检测白背飞虱SfCHS在mRNA水平上的相对表达量变化,分析SfTPS1和SfTPS2在几丁质合成调控中的作用。【结果】 与注射dsGFP相比较,dsSfTPS1和dsSfTPS2的RNA注射后,能够促进SfCHS表达量上升,几丁质含量增加,白背飞虱成虫翅出现畸形。qRT-PCR结果显示,单个SfTPS dsRNA注射后本基因的表达能够被极显著抑制,与注射dsGFP相比,不足对照组表达量的30%,且单个SfTPS的dsRNA注射后,另外一个SfTPS表达同样显著下降;dsSfTPS1和dsSfTPS2注射后,白背飞虱成虫翅均为长翅,出现一定比例的翅卷曲等畸形情况,其后48 h和72 h产生一定的死亡率;几丁质含量检测发现,SfTPS1和SfTPS2的dsRNA注射后72 h,几丁质含量显著上升。与注射dsGFP对照组相比较,SfCHS1与SfCHS1a表达量在dsSfTPS1注射后72 h极显著上升,在dsSfTPS2注射后48 h和72 h时极显著上升,且dsSfTPS1和dsSfTPS2注射后SfCHS1b的表达极显著增加。【结论】 SfTPS能够通过调控白背飞虱几丁质合成酶基因的表达来控制几丁质的合成,研究结果有助于评价SfTPS在白背飞虱等昆虫中的调控作用并作为潜在控害靶标,为进一步开展和筛选有效的海藻糖合成酶抑制剂控制白背飞虱等害虫提供理论依据。     

不同类型杀菌剂对解淀粉欧文氏菌室内毒力测定

【目的】筛选抑制解淀粉欧文氏菌的药剂类型,为解淀粉欧文氏菌(Erwinia amylovora)引起病害的药剂防治提供科学依据。【方法】采用最低抑制浓度和抑菌圈的方法,测定5大类10种杀菌剂对解淀粉欧文氏菌的室内毒力。【结果】有机杂环类杀菌剂对解淀粉欧文氏菌的室内药效最强,对应药剂EC₅₀值为43.148 mg/L,其后按EC₅₀值由小到大的排序为抗生素类杀菌剂、噻唑类杀菌剂、微生物杀菌剂和铜制剂杀菌剂,对应药剂EC₅₀分别为87.82、469.50、4 397.20和4 782.00 mg/L。【结论】有机杂环类、抗生素类杀菌剂抑菌效果良好。     

陆地棉细胞色素P450超家族基因GhCYP85 A2-1的克隆与功能分析

[目的]研究细胞色素P450超家族CYP85A亚家族基因在棉花株高发育中的生物学功能,为陆地棉株高分子育种提供理论依据和基因资源.[方法]采用同源克隆方法,从陆地棉中克隆CYP85A家族基因GhC-YP85A2-1,利用烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus,TRV)诱导的基因沉默技术(Virus-in...