马铃薯StTCP7基因在干旱和盐胁迫下的表达分析

为了探究马铃薯（Solanum tuberosum L.）TCP7基因在干旱和盐胁迫下的表达模式,以耐旱品种‘Desiree’和干旱敏感品种‘Atlantic’为材料,通过自然干旱和200 mmol·L^-1 NaCl溶液对盆栽苗进行胁迫处理。采用PCR法克隆得到StTCP7基因,CDS区长741 bp,启动子区含有响应干旱诱导的作用元件,蛋白序列与窄刀薯TCP7相似度最高,同源性为98.2%,共编码1个含246个氨基酸的蛋白质;该蛋白含有1个TCP保守结构域,属于碱性蛋白,定位于细胞核上。利用qRT-PCR方法,对干旱和盐胁迫下StTCP7基因在‘Desiree’和‘Atlantic’中的表达量进行分析发现,StTCP7基因表达存在器官差异和品种间差异,在‘Desiree’中的表达量表现为根（1.02）>茎（0.33）>叶（0.29）,在‘Atlantic’中的表达量为叶（4.62）>茎（3.72）>根（1.00）。干旱胁迫下,StTCP7基因在‘Desiree’根和叶中的表达量随干旱胁迫程度的增加呈先上升后下降趋势,W3（土壤含水量为35%~45%）时达到峰值,其表达量分别为对照组的1.27倍和1.87倍;该基因在‘Atlantic’根部的表达量呈先上升后下降的趋势,W3（35%~45%）时达到峰值,其表达量为对照组的1.39倍,叶中表达量呈持续上升趋势,W4（15%~25%）时达到峰值,其表达量为对照组的2.52倍。盐处理下,随胁迫时间的增加,StTCP7基因在‘Desiree’根部的表达量呈先上升后下降的趋势,处理6 h时达到最高,为对照组的2.16倍;叶中表达量呈先上升后下降的趋势,处理3 h时达到最高,为对照组的4.54倍;该基因在‘Atlantic’根部的表达量呈现先上升后下降的趋势,胁迫3 h时达到最高,为对照组的2.12倍,叶中表达量呈上升趋势,在48 h时达到峰值,其表达量为对照组的4.04倍。综上所述,马铃薯StTCP7基因响应干旱与盐胁迫,且在根和叶不同器官中的表达存在差异,可为StTCP7基因在马铃薯非生物逆境响应中的功能研究提供基础。     

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。     

两个转W23基因小麦株系的抗旱性鉴定

以两个T₅代转W23基因小麦株系G19-X59、G19-X61为材料,在水培条件下采用PEG-6000人工模拟干旱胁迫措施对转基因小麦株系的根系发育特点、抗旱相关的光合生理等指标进行了测定。结果表明,干旱胁迫条件下各参试小麦的光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)均下降,转基因株系降幅较小,且其Pn和Tr值极显著高于受体品种;在正常供水和干旱胁迫两种水分处理下,转基因株系均比受体品种具有较发达的根系,其根总长、根总表面积、根总体积等参数极显著高于受体品种。这一结果说明,转W23基因小麦株系G19-X59、G19-X61在苗期依靠发达的根系维持较强的光合作用,提高其应对干旱胁迫的能力。     

苹果MdGH3-2/12在盐胁迫下的功能分析

于2020年5月—2021年2月以苹果野生型WT植株和MdGH3-2/12的RNA干扰转基因植株（RNAi）为材料,采用水培试验方法测定了盐胁迫条件下苹果植株的表型、生长量、光合参数、叶绿素含量、抗氧化酶及活性氧（ROS）含量变化,初步解析了MdGH3-2/12在苹果响应盐胁迫中的功能。研究结果表明：（1）与WT植株相比,RNAi植株叶表面出现更多的褐斑和坏死,且根系活力显著降低,其3个株系（GR-1,GR-9,GR-10）根系活力分别为WT植株的93.8%、77.5%和90.0%;植株的生长和光合作用受到更大影响,P_n、C_i和G_s都显著降低,其中P_n值分别下降至WT植株的62.9%、77.41%和83.6%。最大光化学效率（F_v/F_m）也显著下降,3个株系分别为WT植株的97.0%、96.4%和97.5%;叶绿素含量分别显著下降至WT植株的90.7%、86.2%和81.9%,MDA含量分别为WT植株的1.15、1.25倍和1.16倍;REL含量分别为WT植株的1.23、1.39倍和1.48倍;叶片气孔开度在盐胁迫下也分别缩小了35.0%、39.0%、55.0%和46.2%。（2）与WT植株相比,RNAi植株株系体内Pro含量显著增加,3个株系分别为WT植株的7.1、10.3倍和6.3倍;叶片中ROS积累显著高于WT植株,H₂O₂含量分别为WT植株的1.6、1.8倍和1.8倍,而抗氧化酶活性显著下降,各材料（WT,GR-1,GR-9,GR-10）盐胁迫组的SOD酶活性分别为对照组的2.4、1.2、1.7倍和1.9倍,这表明与WT植株相比,盐胁迫下RNAi植株各株系不能有效清除ROS,对植株造成了更大伤害。（3）盐胁迫后各材料植株的Na⁺/K⁺比值分别为0.497、0.558、0.525和0.577,RNAi植株株系显著高于WT植株,但是相关离子转运基因的表达量显著低于WT植株,致使Na⁺不能及时外排,植株受到钠离子毒害,从而导致其耐盐性降低。以上结果表明,MdGH3-2/12在苹果植株应对盐胁迫方面发挥着重要的作用,将MdGH3-2/12[STBZ]基因干扰后苹果植株在盐胁迫下受到的伤害更大,植株对盐胁迫的抗性下降。     

转ATCIPK23基因烟草植株钾素营养效率研究

通过考察转ATCIPK23基因烟草植株在不同钾浓度下钾及干物质积累的能力,研究了外源基因的导入对转基因烟草植株钾吸收能力的影响。结果表明,在低钾环境下,转基因株系具有明显的生长优势,烟株发育较快、根系发达、生物量较大、植株的含钾率也有明显提高,随着供钾量的减少,这种差异幅度逐渐增大。当供钾浓度为0.1 mmol·L^-1时,对照品种K326植株的平均钾含量为17.7 g·kg^-1,而转基因品系KA12为23.3 g·kg^-1,KA16为24.6 g·kg^-1,KA21为22.1 g·kg^-1,分别较对照品种增加了31.6%、39.0%和27.7%。钾吸收动力学研究表明,转基因植株与对照品种植株的最大吸收效率（V_max）差别不大,而最低浓度（C_min）与米氏常数（K_M）的差别较为明显。     

转AtNHX1基因马铃薯田间盐胁迫下的生理反应及耐盐性的综合评价

以转AtNHX1基因的8个马铃薯株系(1、2、4、6、8、15、18、19)和未转基因的"甘农薯2号"(CK)为材料,在正常地以及全盐含量分别为0.56%、0.29%的高盐和中盐地上种植,分析其生长和生理指标的变化,通过隶属函数法、相关分析和聚类分析等方法综合评价耐盐性。结果表明:随着盐浓度的增加,转基因株系的株高、叶面积扩展率、单株产量、叶绿素的含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性以及脯氨酸含量的上升幅度均高于对照植株(为对照的1.17~3.96倍)。而丙二醛(MDA)、相对电导率显著低于对照植株,为对照的63.07%~78.4%和82.7%~86.35%。根据生长和生理指标综合评价各株系的耐盐性,筛选出1个强耐盐株系和3个较强耐盐株系,各株系耐盐性由强至弱为:19158418216CK,AtNHX1的导入显著提高了大田马铃薯植株的耐盐性,利用耐盐性综合评价方法有助于耐盐株系的筛选。     

低温胁迫下转ICE1基因水稻养分变化的研究

采用盆栽试验,选用转ICE1基因水稻T_4-8株系和T_4-9株系及未转基因水稻（Oryza sativa L.）品种垦鉴稻10号为试验材料,研究苗期低温胁迫对转基因水稻氮、磷、钾养分吸收的影响。结果表明,低温胁迫期间,转基因水稻幼苗丙二醛含量维持在较低水平,SOD活性维持在较高水平;地上部分氮、磷、钾含量变化不大,一直维持在较高水平;地下部分氮、磷、钾含量呈缓慢下降趋势,但降幅比非转基因水稻小,在胁迫第10天,T_4-8株系和T_4-9株系氮含量均高出对照13.86%,磷含量分别高出42.31%和50.00%,钾含量均高出85.71%。说明在低温胁迫条件下,ICE1基因过量表达可以增强水稻的抗寒性,减轻低温对水稻的伤害,保持根系较强的吸收养分能力。     

马铃薯通用应激蛋白StUSP基因家族的鉴定及逆境表达模式分析

在全基因组和转录组水平系统鉴定马铃薯USP通用应激蛋白基因家族,并对该家族成员的基本特征及其在不同逆境胁迫下的表达模式进行分析。同时以马铃薯干旱耐受型品种‘陇薯10号’（L）和干旱敏感型品种‘大西洋’（D）为试验材料,利用高通量测序全面分析StUSP家族成员在干旱胁迫下的表达特性,筛选干旱胁迫关键差异表达基因。结果表明：马铃薯基因组中共有42个基因编码含有USP结构域的蛋白质,在11条染色体上不对称分布,且主要分布在1~6号染色体上。绝大多数StUSPs含有多个内含子。胁迫表达分析显示StUSPs能够响应多种非生物胁迫,且在干旱耐受性不同的马铃薯品种中差异表达。同时,利用qRT-PCR分析了12个成员干旱胁迫下表达模式,除StUSP12、StUSP22下调表达外,其余10个基因均正响应干旱胁迫。     

转cry2Ah-vp基因玉米的抗虫性鉴定

为获得新型抗虫转基因玉米,将通过群体筛选获得的具有抗虫性的转cry2Ah-vp基因玉米VP1-5采用PCR、Southern blot、实时荧光定量PCR(qPCR)、酶联免疫吸附测定(ELISA)等方法进行阳性植株鉴定、拷贝数分析、转录水平和翻译水平分析,同时通过室内和田间生物活性测定鉴定转基因玉米VP1-5对东方黏虫Mythimna separata和亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis的抗性。结果表明,在转基因玉米VP1-5中cry2Ah-vp基因已整合到玉米基因组,以单拷贝的形式插入;cry2Ah-vp基因在转基因玉米VP1-5不同部位组织中均可以正常转录,在灌浆期叶片中的mRNA表达量最高,相对表达量为32.67,在灌浆期穗轴中的mRNA表达量最低,相对表达量为3.74;Cry2Ah-vp蛋白在转基因玉米VP1-5的6叶期各组织中表达量均较高,其中在叶片中的表达量达到2 155.18 ng/g FW,在抽雄期花丝中的表达量最高,达到2 165.86 ng/g FW;且转基因玉米VP1-5对东方黏虫有很高的杀虫活性,接虫3 d后幼虫死亡率达到100.00%;对亚洲玉米螟幼虫也有明显的生长抑制作用。表明转基因玉米VP1-5可作为玉米抗虫育种和害虫防治的种质资源。     

转CarNAC1基因可提高棉花的抗旱性

以15份稳定遗传的转CarNAC1基因棉花及受体材料K62进行田间和室内试验,通过加权隶属函数法、主成分分析法及聚类分析等方法比较棉花光合指标、农艺性状、产量性状、纤维品质和生理指标的变化情况。结果表明:干旱胁迫后,转基因棉花品系气孔导度下降趋势及净光合速率显著高于受体材料K62;转基因棉花品系平均单铃重高于受体材料0.363~0.657 g;除丙二醛含量为转基因棉花品系低于受体材料K62外,转基因棉花品系的脯氨酸、可溶性糖含量及过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶活力均高于受体材料。基于农艺性状和产量性状指标主成分分析结果,将16个品系的9个指标综合为2个相互独立的综合指标,结合D值及聚类分析结果筛选出干旱胁迫后仍能保持相对较高产量的品系:ZK62-10、ZK62-6、ZK62-1。基于纤维品质指标主成分分析结果,将16个品系的7个指标综合为3个相互独立的综合指标,结合D值及聚类分析结果筛选出干旱胁迫后仍能保持相对较高纤维品质水平的品系:ZK62-6、ZK62-12、ZK62-15。可以得出以下结论:干旱胁迫下,转CarNAC1基因棉花品系的产量及品质均优于受体材料K62;转CarNAC1基因棉花品系可能通过降低气孔导度、增强渗透条件等方法提高棉花抗旱能力;筛选出综合抗旱能力最优的棉花品系ZK62-6。     

取食马铃薯块茎和叶片的马铃薯块茎蛾肠道内可培养细菌的多样性

为明确取食马铃薯块茎和叶片的马铃薯块茎蛾Phthorimaea operculella幼虫肠道可培养细菌种类组成的多样性及其差异,分别对取食马铃薯块茎和叶片的马铃薯块茎蛾4龄幼虫的肠道细菌进行分离培养,根据菌落形态和生理生化特征及16S rDNA序列分析对菌株进行分类鉴定。结果表明,从取食马铃薯块茎的马铃薯块茎蛾肠道内共分离获得细菌有4门8科10属15种,其中褪色沙雷氏菌Serratia marcescen和乙酸钙不动杆菌Acinetobacter calcoaceticus为优势种,其相对多度分别为17.20%和16.06%。从取食马铃薯叶片的马铃薯块茎蛾肠道内共分离获得细菌有4门10科10属16种,其中琥珀葡萄球菌Staphylococcus succinus和乙酸钙不动杆菌为优势种,其相对多度分别为11.86%和15.07%。取食马铃薯块茎和叶片的马铃薯块茎蛾肠道内相同的可培养细菌有4属5种,分别为褪色沙雷氏菌、深红沙雷氏菌Serratia rubidaea、阿氏肠杆菌Enterobacter asburiae、乙酸钙不动杆菌和琥珀葡萄球菌。表明取食马铃薯块茎和叶片的马铃薯块茎蛾...     

26份芸芥种质的耐盐性评价

为了明确26份芸芥种质的耐盐性差异,本试验采用6个不同浓度盐溶液,包括0, 0.2%, 0.4%, 0.6%, 0.8% 和 1.0% NaCl处理芽期芸芥,测定了发芽率、胚根长等指标;筛选出0.6%、0.8% NaCl溶液处理苗期芸芥,测定了幼苗生长及耐盐生理相关指标,并采用模糊数学隶属函数法评价不同芸芥材料的耐盐性。 结果表明：(1) 0.6%盐胁迫所造成的芸芥萌发抑制率接近50%,0.8%盐胁迫基本造成了生长的停滞(发芽率8%),因此认为这两个浓度是盐胁迫抑制芸芥生长的阈值。(2) 随着盐浓度的增加,正常种苗率变小,其均值变化为57.62%～34.45%;苗高、根长、根鲜重、苗鲜重均下降,其中各指标的变幅分别为0.99～0.77 cm,0.69～0.44 cm,0.0034～0.0023 g,0.0244～0.0176 g。(3) 根据隶属函数总平均值大小将参试材料进行耐盐性分类：耐盐性较强的材料（0.6133≤隶属值总平均值≤0.7261）,包括08武芸3-1等;耐盐性中等的材料（0.4274≤隶属值总平均值≤0.5911）,包括临洮芸芥等;耐盐性较弱的材料（0.3894≤隶属值总平均值≤0.0280）,包括13芸芥68-3等。(4) 耐盐材料中游离脯氨酸和可溶性糖含量均显著高于耐盐性较差的材料。总之,26份芸芥种质材料对NaCl溶液胁迫的耐受性存在明显差异,通过模糊数学隶属函数法综合苗期各指标筛选出的耐盐材料,可进一步用于耐盐育种与耐盐基因挖掘。     

黄瓜嫁接苗与接种哈茨木霉菌黄瓜直根苗对根腐病防效及根系生理响应

为探明黄瓜嫁接栽培与木霉菌使用提高黄瓜幼苗抗根腐病的能力及生理调节的差异,利用哈茨木霉菌DQ002和根腐病病原菌孢子悬浮液对黄瓜直根苗根部接种与根腐病病原菌孢子悬浮液对黄瓜嫁接苗进行根部接种处理,测定黄瓜直根苗和黄瓜嫁接苗病害发生率及根系生理变化。结果表明：哈茨木霉菌DQ002通过激发黄瓜直根苗根系中POD、PPO、SOD活性而抑制了H₂O₂积累和O^-₂的产生速率,并促进了黄瓜直根苗根系PAL、几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶活性以及类黄酮含量升高,提高了抗病性;接种根腐病菌,黄瓜嫁接(T2)提高了根系中POD活性、培养前期PPO活性及培养后期SOD的活性,降低了H₂O₂的积累和O^-₂产生速率,促进了PAL、几丁质酶及培养后期的β-1,3-葡聚糖酶活性,但H₂O₂的积累和O^-₂产生速率显著高于哈茨木霉菌DQ002处理的黄瓜直根苗,而PAL、几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶活性以及类黄酮含量明显低于木霉菌处理的直根苗;T3(先接种病原菌后接种木霉菌)和T4(先接种木霉菌后接种病原菌)处理的黄瓜直根苗根腐病的发病率分别为22.39%和17.87%,病情指数分别为23.03%和14.33%,明显低于CK1(清水处理直根苗)和T1（单独病原菌处理直根苗）处理的发病率(35.82%和57.39%)和病情指数(37.10%和46.97%),以及黄瓜嫁接苗(T2)的发病率(42.90%)和病情指数(40.47%),但哈茨木霉菌使用时间不同则效果有异。黄瓜嫁接和哈茨木霉菌DQ002处理直根苗能提高黄瓜苗对根腐病的抗性,但是二者对黄瓜苗根系生理的调节作用存在差异,可能是导致根腐病发生存在差异的生理原因之一。     

木霉分生孢子和厚垣孢子对黄瓜幼苗生理特性及枯萎病防效的影响

采用前期筛选出的对黄瓜枯萎病菌有较好拮抗作用的3株木霉菌,即哈茨木霉Trichoderma harzianum 809、拟康氏木霉Trichoderma pseudokoningii 886和棘孢木霉Trichoderma asperellum 525,利用盆栽试验,测定了木霉菌孢子不同类型施用对黄瓜幼苗生长、生理特性...     

苏云金芽胞杆菌在马铃薯甲虫防治上的研究进展

马铃薯甲虫是重要的入侵害虫,严重威胁着我国粮食作物马铃薯的生产。苏云金芽胞杆菌是重要的农业害虫生防细菌,对马铃薯甲虫有良好的防治效果。本文围绕苏云金芽胞杆菌在马铃薯甲虫防治上的研究进展与应用进行综述。主要从马铃薯甲虫的入侵与防治手段、苏云金芽胞杆菌的晶体蛋白结构与杀虫机制、对马铃薯甲虫有活性的Bt毒蛋白研究进展、Bt毒蛋白对马铃薯甲虫的作用机制以及马铃薯甲虫对Bt毒蛋白的抗性机制等方面进行了综述。最后,从Bt新基因的挖掘和杀虫机理方面对苏云金芽胞杆菌在马铃薯甲虫防治上的研究进行了展望。     

盐、碱胁迫对燕麦幼苗光合作用的影响

以砂培‘定莜6号’燕麦幼苗为材料,研究不同浓度Na Cl和Na HCO3(0,50,100,150,200 mmol·L-1)胁迫对光合色素含量、气体交换、叶绿素荧光参数和叶黄素循环的影响。结果表明:(1)在Na Cl胁迫下,随着处理浓度增加,燕麦叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭(q P)和Hill反应活力明显下降,非光化学猝灭(NPQ)、调节性能量耗散Y(NPQ)、非调节性能量耗散Y(NO)、激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)、叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)显著提高,类胡萝卜素含量和气孔限制值(Ls)先升后降,胞间CO2浓度(Ci)先降后升。(2)在Na HCO3胁迫下,随着处理浓度增加,燕麦叶片叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、Ls、Fv/Fm、ΦPSⅡ、q P和Hill反应活力显著下降,Ci、NPQ、Y(NPQ)、Y(NQ)、(β/α-1)、(A+Z)/(V+A+Z)明显增大,类胡萝卜素先升后降。(3)在相同Na+浓度下,Na HCO3胁迫的燕麦幼苗叶片叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、ΦPSⅡ、q P和Hill反应活力下降及NPQ、Y(NPQ)、Y(NO)、(β/α-1)、(A+Z)/(V+A+Z)增加的幅度大于Na Cl胁迫。表明盐、碱胁迫均对燕麦幼苗光合系统造成了伤害,但碱胁迫的伤害程度大于盐胁迫。     

不同磷水平下摩西球囊霉对小麦幼苗生长的影响

在沙培条件下采用双因素正交设计,单孢子接种、套袋密闭培养方法,探究了在低磷(1 μmol/L)和高磷(400 μmol/L)条件下小麦幼苗根系接种球囊霉属的摩西球囊霉孢子后,对小麦农艺形态、生理指标及干物质累积的影响.结果表明:在低磷条件下接种摩西球囊霉后,小麦株高比对照增加13％,根系干重增加26％,地上部增加29％...