豆科植物结瘤固氮及其分子调控机制的研究进展

作为人类重要的蛋白质和脂肪来源,以花生、大豆为代表的豆科植物是世界范围内农业生态系统的重要组成部分,而氮肥的合理施用是保证其稳产增产的主要因素.豆科植物能够通过与根瘤菌形成共生关系结瘤固氮,从而可以减少氮肥使用量.豆科植物的结瘤过程受到信号传递系统的调控.其中,硝酸盐信号作为信号分子来调控包括豆科植物结瘤自主调控和氮代...     

塔里木盆地豆科植物资源及其结瘤特性

2003年至2005年对塔里木盆地36个县(市)进行了豆科植物资源的调查及根瘤菌的采集工作,共采集到豆科植物30属66种,根瘤样品1160份;属内种间豆科植物根瘤的形状、大小、颜色及其在根上的着生位置相似,而属间植物根瘤特性差异明显。在调查采集到根瘤的豆科植物中,喀什黄华、矮沙冬青两种豆科植物在本研究之前未见到有结瘤固氮的报道。     

豆科植物根瘤茵结瘤因子的感知与信号转导

结瘤因子(脂壳寡糖,lipo-chito-oligosaccharides,LCOs)是根瘤菌在宿主植物根系分泌的类黄酮的作用下,合成并分泌的一类多糖信号分子,在根瘤菌与植物的共生结瘤过程中起重要作用。结瘤因子通过一定的机制感知,与某种特定受体(结瘤因子结合蛋白)结合,通过结瘤因子激活的信号转导途径如Ca2 介导的信号转导途径或磷酸类脂信号转导途径,诱导宿主植物的一系列反应,如根毛质膜去极化、皮层细胞分裂和结瘤素基因表达等。同时,结瘤因子的感知与信号转导也受一定基因和反馈机制调控。就豆科植物根瘤菌结瘤因子感知机制、信号转导途径及反馈调控等方面的研究进展进行了全面阐述。     

Ca~(2+)在豆科植物根瘤形成中的作用

豆科植物能够与根瘤菌建立共生关系而结瘤固氮,结瘤信号途径中Ca2+在根瘤以及根毛质膜去极化形成中起着重要的作用。就钙在结瘤形成中的最新研究进展进行综述,并对有待进一步研究的领域进行了分析讨论。     

非豆科植物的根瘤菌促生机制的研究进展

近年来,随着对根瘤菌与宿主植物的信号交流和结瘤机制研究的逐步深入,以及非豆科植物的基因改造技术的成熟,根瘤菌的宿主植物范围不断扩大,在非豆科植物中其促生作用不断增强。从非豆科植物中不同根瘤菌促生机制的角度,分别介绍了近年来该领域研究与应用的现状,并对根瘤菌在非豆科植物,尤其是禾本科植物中的应用前景进行展望。     

结瘤和非结瘤大豆同位基因系光合特性与叶片解剖结构的研究

结瘤大豆的叶片可溶性蛋白、叶绿素含量、子粒产量均高于非结瘤的,但叶片可溶性糖、淀粉含量及其与可溶性蛋白,叶绿素含量四种测定值的总和却低于非结瘤叶片。结瘤株的叶片发育较好,其叶内部空间体积、叶片厚度和含水量较高,但非结瘤株的叶片密度、叶肉密度和叶肉体积均高于结瘤株的叶片。这些解剖上的差异主要是由叶片中碳水化合物的积累所致。     

豆科植物中的抗营养因子

豆科植物中的抗营养因子霍贵成，杨丽杰（东北农业大学动物营养研究所哈尔滨１５００３０）豆种籽实一直是人和畜禽日粮氮的重要来源，其中经济价值最重要的豆科籽实包括大豆（ＧｌｃｉｎｅｍａｘＬ．）、豌豆（Ｐｉｓｕｍｓａｔｉｖｕｍ）、蚕豆（ＶｉｃｉａｆａｂａＬ．...     

刺槐根瘤菌结瘤因子的初步研究

以根毛变形试验为检测手段，对刺槐与刺槐根瘤菌共生过程中的信号识别作用进行了研究。结果表明，经刺槐种子浸提物诱导后，刺槐根瘤菌野生型菌株８７１１能够产生结瘤因子。该结瘤因子能诱导刺槐根毛发生变形，且变形情况与菌体正常侵染所引起的变化相同。因此，可以把刺槐根毛变形作为检测结瘤因子存在的依据。     

根瘤菌竞争结瘤的研究进展

近年来已通过自然选育或基因工程技术获得了不少具有高效固氮能力的菌株。并在人工控制的条件下证明它们能够使豆科作物显著增产。但由于人工接种剂与土著根瘤菌的竞争结瘤问题一直未得到很好解决，阻碍了这些高效固氮菌株田间应用效果的发挥。尽管人们对这一问题已进行了大量的研究。但也根瘤菌结瘤基因的研究相比。我们对根瘤菌的竞争结瘤机制的认识仍非常有限。已有的研究结果表明，影响根瘤菌竞争结瘤的因素主要包括根瘤菌与宿主植物的遗传基因和生态学因素两个方面。     

CRISPR/Cas9在豆科植物毛根转化中的应用及共生基因的编辑

将CRISPR/Cas9系统与毛根转化相结合,在豆科植物百脉根和大豆中对结瘤因子受体激酶基因NFR1进行多靶点敲除,旨在快速、便捷获得目的基因突变体。结果表明:在百脉根和大豆中均获得了目的基因敲除的突变体;其中,百脉根LjNFR1基因中靶位点1处的敲除效率为58.3%,在靶位点2处的敲除效率为0;大豆GmNFR1靶位点1处的敲除效率为33.3%,靶位点2处的敲除效率为41.7%。进一步测序分析发现,CRISPR/Cas9系统可同时敲除大豆基因组上编码NFR1的2个同源基因(GmNFR1和GmNFR1b),为研究植物体内基因的功能冗余提供了技术支持。同时,CRISPR/Cas9系统在毛根转化中的运用进一步地缩短了获得突变体的周期。     

低pH对苜蓿共生结瘤与生长的影响研究

研究了低pH条件对苜蓿生长和结瘤的影响。结果表明:与对照(pH6.5)相比,pH4.5处理极显著地抑制苜蓿初生根的伸长和根瘤菌Rhizobium meliloti的生长,进而抑制共生结瘤和苜蓿植株的生长。低pH并不直接影响苜蓿根毛变形,导致根毛变形率下降的根本原因在于根瘤菌受到低pH抑制。     

大豆根瘤菌的分离与分子鉴定

为进一步发掘新的根瘤菌资源,丰富和充实根瘤菌资源库,本研究采用平板分离的方法从大豆根瘤中分离纯化根瘤菌,获得的菌株进行盆栽回接试验,结果表明分离获得的5株根瘤菌代表菌株均可在大豆上结瘤,具有结瘤能力。根据已公布大豆根瘤菌共同结瘤基因nodA保守区域设计引物对其进行了分子鉴定均获得了nodA PCR扩增产物,从而在分子水平上实现了对根瘤菌的快速鉴定。     

许昌泡桐丛枝病植原体的分子鉴定

对采自河南许昌的表现丛枝症状的泡桐样品进行了病原鉴定,并通过序列同源性分析确定了其分类地位。采用16SrDNA基因的通用引物R16mF2/R16mR1、R16F2n/R16R2和延伸因子(EF-Tu)tuf基因的通用引物fTufu/rTufu,对样品总DNA进行PCR扩增,分别得到了约1.2kb和840bp的特异条带。经克隆测序,并在NCBI网站比对分析,确定所得序列分别为植原体特定的16SrDNA和tuf基因序列。将测得序列与已报道的翠菊黄化组植原体序列进行同源性比对,并构建系统进化树,显示河南许昌的泡桐丛枝病植原体属于16SrⅠ-D亚组。     

赤眼鳟TRAF6基因的cDNA克隆及其应对GCRV的免疫表达特性

为研究赤眼鳟(Squaliobarbus curriculus)肿瘤坏死因子受体相关因子6基因的结构特性及其应对GCRV的免疫表达特性,采用RACE技术获得了赤眼鳟TRAF6基因的cDNA全长(共2 621 bp),其中包含5′端非编码区50 bp,开放阅读框1 629 bp,3′端非编码区942 bp;该基因编码542个氨基酸,推导的蛋白质相对分子质量为61670,理论等电点为6.01。SMART结构分析结果显示,TRAF6基因编码的蛋白包含1个RING结构域、2个锌指结构域、1个螺旋卷曲结构域和1个MATH结构域。系统进化树分析结果表明,赤眼鳟TRAF6与团头鲂TRAF6的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果显示,TRAF6在赤眼鳟的12种组织中均有表达,其中在肝脏中的表达量最高,在中肠中的表达量最低;经GCRV感染后,赤眼鳟脾脏和头肾中TRAF6均呈波动上调趋势,在24 h达到峰值,表明TRAF6参与了赤眼鳟抗GCRV的免疫应答反应。     

Molecular and cellular basis of cardiovascular gender differences

Cardiovascular diseases (CVDs), the major cause of morbidity and mortality for both men and women, occur uncommonly in premenopausal women, but their incidence rises sharply after the menopausal transition. Cardiovascular gender differences are apparent long before CVDs appear in men and women, and improved understanding of the biology underlying these differences has the potential to advance the diagnosis and treatment of CVDs in both sexes. This review considers gender differences in the molecular and cellular physiology of the heart and blood vessels in health and disease, highlighting understudied areas that can help resolve the current controversy regarding hormone replacement therapy and improve cardiovascular health in women.     

畜禽分子设计育种

分子设计育种是一个综合性的新兴研究领域,以基因组学和蛋白质组学等若干数据库为基础,以生物信息学为平台和有效手段,利用计算机对畜禽育种过程进行模拟,根据育种的具体目标来设计和构建品种,最终培育成符合育种要求的新品种.本文概述了畜禽分子设计育种研究的基础、现状及方向.     

LeWRKY2基因的克隆及功能分析

【目的】克隆番茄WRKY2转录因子,为研究番茄抗病反应的分子机理和分子育种奠定基础。【方法】根据克隆出的番茄LeWRKY2基因特异片段（GenBank登录号：EU755368.1）,运用cDNA末端快速扩增（rapid amplification of cNDA ends,RACE）技术克隆番茄LeWRKY2 cDNA全长,并用生物信息学的方法对其进行分析。用实时荧光定量PCR方法检测番茄经JA、番茄灰霉菌（Botrytis cinerea）、放线菌酮（cycloheximide）刺激时LeWRKY2基因的表达情况。【结果】①从番茄中克隆到一条全长为1 007 bp的cDNA序列,命名为LeWRKY2基因,阅读框471 bp,编码156个氨基酸。②LeWRKY2蛋白含有1个WRKY结构域和1个C2H2型锌指结构,可能具有转录、转录调控、信号传导功能。③100 μmol•L-1 茉莉酸（jasmonic acid,JA）刺激番茄幼苗0-60 min时,LeWRKY2基因的相对含量与JA刺激时间成正比;而刺激60-150 min时,LeWRKY2基因的相对含量与JA刺激时间成反比;④番茄灰霉菌可以诱导LeWRKY2基因的的表达,且在4 h时表达量达到最高;⑤LeWRKY2基因的转录产物的合成不依赖于蛋白质的从头合成。【结论】LeWRKY2是一种参与番茄防御反应的早期快速反应基因。