苹果树腐烂病菌染色质重塑因子Vmles4的功能研究

染色质重塑因子INO80是一类由多亚基构成的遗传学调控因子，调控多种DNA代谢，在基因的表达中发挥着重要的调控功能。但其在苹果树腐烂病菌（Valsa mali）中是否存在及其生物学功能并不清楚，为此，本研究从病菌基因组中分析鉴定到INO80的一个亚基基因Vmles4，利用qRT-PCR技术分析了Vmles4在病菌侵染过程中的表达模式，利用Double-joint PCR技术和PEG介导的原生质体转化方法进行了基因敲除，然后对3个突变体的营养生长及致病力进行测定和分析，并对病菌的非核糖体肽合成酶基因VmNRPS12及VmNRPS14在突变体中的表达进行定量分析。结果表明：Vmles4在侵染初期的表达显著上调，接种后6 h上调表达6.2倍。敲除突变体的生长速率平均降低28%且菌丝生长稀疏，在富士苹果品种（Malus domestic cv. Fuji）叶片和枝条上的致病力分别降低到22.5%和27.5%，VmNRPS12及VmNRPS14基因在Vmles4突变体侵染苹果枝条24 h后的表达量分别下调86.5%和50%；综上所述，Vmles4正调控腐烂病菌的营养生长、致病力以及次级代谢合成酶基因VmNRPS12和VmNRPS14的表达。     

纽荷尔脐橙树体中黄龙病菌的分布规律及其对叶片组织结构和木质素合成的影响

为明确纽荷尔脐橙树体不同部位叶片在不同季节的黄龙病菌Candidatus Liberibacter asiaticus感染情况,利用实时荧光定量PCR技术检测采集自不同季节及树体不同部位叶片样品中的黄龙病菌,并对秋季采集的相同叶龄且黄龙病菌含量不同的叶片进行叶脉显微结构观察、木质素含量测定以及木质素合成相关基因表达模式分析。结果显示,夏季采集的 122 份叶片样品的阳性率为16.02%,秋季采集的486份叶片样品的阳性率为33.02%,后者的阳性率显著高于前者;其中178份采集自秋季枝条顶端的叶片样品阳性率最高,为36.88%,308份采集自秋季枝条底端的叶片样品阳性率为26.84%,二者均显著高于采集自夏季枝条的60份顶端叶片的阳性率（22.98%）和62份底端叶片的阳性率（8.96%）。对秋季不同含菌量叶片样品进行比较后发现,含菌量较高的叶片其韧皮部厚度较对照显著增加;叶片内木质素含量随着黄龙病菌含量的增加而增加,同时3个木质素合成相关基因Cs4g17860、orange1.1t02755和orange1.1t04489的表达量也随着黄龙病菌含量的增加而上调表达。表明感染黄龙病的纽荷尔脐橙在秋季时其枝条顶端的叶片的阳性率相较于底端叶片以及夏季叶片更高,且黄龙病菌入侵后叶片韧皮部厚度、木质素含量及部分木质素合成相关基因表达量均随着叶片中菌含量的升高而增加。     

核盘菌自噬相关基因SsATG5和SsATG8的功能分析

为探究自噬在核盘菌Sclerotinia sclerotiorum致病过程中的作用,利用酵母Saccharomyces自噬相关基因（autophagy-related gene,ATG）编码的蛋白序列比对核盘菌基因组,获得核盘菌假定ATG,并以核盘菌1980菌株为出发菌株,基于同源重组的原理对假定ATG进行敲除和回补,并测定不同突变体的生长表型和致病能力。结果表明,从核盘菌基因组中比对到2个ATG,分别命名为SsATG5和SsATG8,两者在核盘菌致病过程中均上调表达。SsATG5和SsATG8敲除突变体在菌丝生长、产草酸和侵染垫形成方面与野生型菌株无明显差异,但SsATG5敲除突变体在离体拟南芥Arabidopsis thaliana叶片上的致病力显著下降了约40%,在活体拟南芥植株上的致病力显著下降了约80%,同时SsATG5回补突变体恢复了正常的致病力。表明SsATG5参与了核盘菌的致病过程,证实自噬在核盘菌致病过程中发挥着重要作用。     

施氮水平和干旱锻炼后复水程度对小麦水分利用效率的影响

以‘XR4347’冬小麦品种为供试作物,在温室内开展盆栽试验。设置低氮（N0.5,74 mg ·kg^-1）,中氮（N1.5,223 mg·kg^-1）和高氮（N3,446 mg·kg^-1）3个氮素水平,各氮素水平下设置3种水分处理,分别为W85:干旱锻炼（40%土壤持水量（SWHC））后复水至85% SWHC;W60:干旱锻炼后复水至60% SWHC;W40:干旱锻炼后复旱至40% SWHC,研究氮素水平及干旱锻炼后复水程度对小麦生理特性及水分利用效率的影响。结果表明：干旱锻炼后复水能够改善植株水分状况,但中氮和低氮处理时,复水程度过高降低小麦根水势（RWP）。叶片气孔导度（g_s）受水力信号和脱落酸（ABA）信号的调控,叶片内在水分利用效率（WUE_int）与g_s呈显著负相关关系,因此降低复水程度或增施氮肥通过调控g_s提高WUE_int。干旱锻炼后复水程度高增加小麦叶面积（LA）、地上部干物质量（SDB）和植株耗水量（PWU）,促进氮素吸收,但降低根系生长。与复水程度相比,氮素水平对植株水分利用效率（WUE_p）的影响更显著,高氮处理在保证SDB积累的同时使PWU降低9.1%,WUE_p提高10.1%。植株叶片的碳同位素组成（δ¹³C）随着氮素水平的提高而增加,WUE_p与叶片δ¹³C呈显著正相关关系,表明叶片δ¹³C可以用来表征干旱锻炼条件下WUE_p的高低,增施氮肥通过增强叶片的光合能力或优化调控叶片的气孔开度提高WUE_p。在所有处理中,N3W85和N3W60处理在保证SDB积累的同时提高WUE_p,但N3W60处理的PWU显著降低10.4%且根冠比较高,相比之下更有利于小麦植株的生长且节约灌溉用水,为本试验的最优处理。因此,在干旱缺水地区,增加施氮量或干旱锻炼后适当复水,不仅可以显著降低PWU、节约灌溉用水、维持作物生长和养分吸收,还可以提高叶片和植株的WUE。     

辣椒PP2C家族基因鉴定与响应低温胁迫的表达分析

对辣椒PP2C基因家族成员进行全基因组鉴定和特征分析,并研究CaPP2Cs基因在低温胁迫下的表达模式,结果表明：在辣椒参考基因组共系统鉴定出99个CaPP2Cs基因家族成员,并不均匀地分布在12条染色体上,CaPP2Cs基因编码的氨基酸数介于99~1 572 aa,分子量介于10.94~178.40 Da,等电点介于4.08~9.51。系统进化树分析可将辣椒和拟南芥的PP2C基因分为13个亚族,每个亚族均含有辣椒PP2C基因,基因结构分析表明CaPP2Cs基因的外显子数量介于1~18;在CaPP2Cs基因的启动子中发现许多与光、低温和激素响应有关的顺式作用元件。转录组数据分析表明,CaPP2C31基因在叶片中的表达量显著高于其他基因,CaPP2C16则特异性地表达于授粉后50 d的胎座中。低温处理24 h时,CaPP2C97和CaPP2C3在叶片中呈现显著的下调表达;低温处理1 h时,CaPP2C36、CaPP2C5、CaPP2C53、CaPP2C43、CaPP2C99等基因在根中明显上调,CaPP2C19、CaPP2C23、CaPP2C44、CaPP2C95则显著下调,表明CaPP2Cs可能在辣椒响应低温胁迫中发挥作用。     

马铃薯气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN的克隆和功能分析

为了研究马铃薯EPFL9/StSTOMAGEN基因在气孔发育过程中的功能,从马铃薯品种大西洋中克隆得到气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN,将其通过农杆菌介导的遗传转化方法,在拟南芥中异位表达,对该基因的表达特性及功能进行分析。结果显示：StSTOMAGEN主要定位于细胞间隙和细胞核,并且它在顶端未展开叶中表达最多,表达量在1 d中呈现周期性变化,长日照条件下（16 h/8 h,光/暗）,在授时因子为20 h时表达量最高;聚乙二醇（PEG）模拟干旱胁迫处理4 h后其表达量达到最高,而脱落酸（ABA）和NaCl胁迫处理后,其表达水平呈现出持续降低的趋势。功能鉴定表明,过表达StSTOMAGEN基因的拟南芥（ST）相对于野生型（WT）气孔密度增大63%~83%,光合速率增大36%~42%。此外,ST植株离体叶片的水分散失速率增大24%~55%,离体叶片H₂O₂含量也显著升高,约为野生型的50%~100%。干旱胁迫下,ST株系的光合速率、F_v/F_m和瞬时水分利用效率都显著低于野生型,其中光合速率降低55%~66%,F_v/F_m降低22%~50%,瞬时水分利用效率降低11%~12%。综上结果可知,表皮模式因子StSTOMAGEN通过正调控气孔密度而降低植物的抗旱性,该结果为后期通过基因编辑技术降低StSTOMAGEN基因的表达,培育抗旱节水型马铃薯新品种奠定理论基础。     

白菜型油菜BraSAUR基因家族鉴定及其表达分析

SAUR(Small auxin-up RNA)是生长素早期响应逆境胁迫的基因,本文研究白菜型油菜全基因组中SAUR家族的信息,分析了该家族成员的基本特征。以强抗寒性白菜型冬油菜品种陇油7号（L7）和弱抗寒性冬油菜品种陇Lenox（X）为试验材料,采用低温和干旱处理,应用荧光定量技术分析不同基因在不同品种中的表达特性,筛选差异表达基因,为研究生长素早期应答基因调控白菜型冬油菜生长点发育机理提供支撑。结果表明：白菜型油菜的BraSAUR基因共有142个,在10条染色体中不对称分布,主要分布在2、3号染色体上,基因长度较短,且大多数基因没有内含子。qRT-PCR结果表明,低温处理后,与CK相比,在两个品种的叶片中,Bra029452的表达量变化趋势不同,24 h时在L7中的表达量是X的24倍,在生长点中,Bra010501在L7中24 h时表达量达到CK的4倍,而在X中是先增加后降低的趋势。模拟干旱胁迫后,Bra029452在L7的叶片中的表达量均显著高于CK,在X中则是逐渐降低,在L7的生长点中1 h和24 h表达量均高于CK,但在X中则表现为先降低后升高。低温胁迫和干旱胁迫条件下,Bra029452基因表达量在强抗寒性油菜品种L7的叶片及生长点中均逐渐升高,可推断该基因同时参与白菜型冬油菜耐受低温、干旱的调控过程。     

不同品种(系)烟草叶片对注射接种烟草青枯病菌的反应

烟草细菌性青枯病菌(Pseudomonas solanacearum)注射接种烟草叶片,不同烟草品种对青枯菌不同菌株及对同一菌株不同浓度的接种反应具有明显差异。单育3号、金星6007和永定一号经注射接种后症状较重,而005-1和K326的症状较轻。接种不同浓度的青枯菌,烟草叶片的症状发展规律相似,但随接种浓度的增高,症状加重。相同条件下,离体叶片症状表现较重。菌株4-11引起的症状最重,其次为菌株1-1,菌株3-5引起的症状最轻。     

麦二叉蚜唾液蛋白基因Sg1655时空表达谱及其抑制小麦防御反应的功能

为进一步明确麦二叉蚜Schizaphis graminum唾液蛋白Sg1655在调控小麦防御反应中的作用,基于麦二叉蚜唾液腺转录组数据,利用PCR技术克隆获取Sg1655开放阅读框,利用生物信息学软件对其序列进行分析;通过实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR,RT-qPCR）技术检测Sg1655在麦二叉蚜不同组织及不同龄期中的表达;利用细菌III型分泌系统将Sg1655导入到小麦叶片内,检测其瞬时表达对小麦胼胝质积累的影响。结果表明,Sg1655开放阅读框全长375 bp,编码125个氨基酸残基,N端1~21位为信号肽序列,预测蛋白分子量为14.90 kD。麦二叉蚜Sg1655氨基酸序列与玉米蚜Rhopalosiphum maidis同源序列相致性最高,为89.52%;麦二叉蚜Sg1655与玉米蚜同源序列聚为一个分支,亲缘关系最近。Sg1655在麦二叉蚜各组织中均有表达,其中在唾液腺中表达量最高,Sg1655在麦二叉蚜各个龄期均有表达,且在不同龄期之间无显著差异。小麦叶片内Sg1655瞬时表达可显著抑制小麦胼胝质积累,表明该蛋白可作为潜在效应子参与抑制小麦防御反应。