继代培养对玉米大斑病菌生长、发育和致病性的影响

经连续单孢分离和培养,获得玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)的22次继代培养菌株.前13代菌株没有明显的生长和发育变化,从第14代开始,继代培养对病菌的生长和发育存在显著影响.随继代次数增加,菌丝生长速度变慢,产孢量下降,分生孢子变小,致病性显著降低,表现出明显退化现象.随着继代培养,菌丝呈变粗趋势.     

氮饥饿对玉米大斑病菌生长和发育的影响

以改良Fries合成培养基为基础,观测氮饥饿胁迫条件下玉米大斑病菌菌株01-11和03-22在菌落生长速度、分生孢子产生时间和数量、菌落形态和颜色等方面的变化。结果发现,在缺氮条件下,培养6 d后菌落生长停滞,颜色变淡;菌丝稀疏,老化程度加快;分生孢子出现时间提前,但产孢数量减少。研究结果说明,氮元素对玉米大斑病菌的生长和发育有非常重要的作用。     

玉米灌浆期3种鳞翅目害虫的空间分布

采用网格式取样200株玉米,整株剖秆调查亚洲玉米螟、桃蛀螟和棉铃虫在玉米上的数量,用地统计学的方法分析和模拟它们在田间的水平分布;采用生态位理论分析3种害虫在玉米植株上的生态位和种间竞争。结果表明,亚洲玉米螟、桃蛀螟和3种鳞翅目害虫整体在玉米田中的水平分布分别适合球形、高斯、球形模型拟合,均属于聚集分布。Kriging插值模拟图显示,亚洲玉米螟和桃蛀螟为核心分布型;在垂直分布上,雌穗上3种害虫数量最多,占总虫量的69.82%。亚洲玉米螟的基础生态位宽度最大,在整株玉米上都可危害;桃蛀螟则主要在玉米中、上部;棉铃虫基础生态位最窄,只在雌穗附近危害。3种害虫在玉米茎秆上种间竞争激烈,异种害虫无法共存;雌穗上种间竞争程度小于茎秆,异种害虫可以共存。     

转小麦 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥植株的主要抗旱性研究

核氧还蛋白（nucleoredoxin,NRX）可通过还原目标蛋白的二硫键来调控其生物活性,在植物的生长发育和抗逆境胁迫中发挥着重要作用。蛋白质二硫键异构酶（protein disulfide isomerase,PDI）、h型硫氧还蛋白（h-type thioredoxin,TRXh）和蛋白磷酸酶2A催化亚基（protein phosphatase 2A catalytic subunit,PP2Ac）是小麦核氧还蛋白TaNRX1的互作蛋白。为了明确TaNRX1互作蛋白的抗旱性功能,本研究在拟南芥中过表达了小麦 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因,对野生型和转基因拟南芥的表型和抗旱相关生理指标进行了鉴定。结果表明,干旱胁迫处理后,转 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥的根长、存活率、脯氨酸含量均大于野生型,离体叶片失水率、丙二醛（MAD）含量均小于野生型。二氨基联苯胺（diaminobenzidine,DAB）对H₂O₂组织定位染色结果表明,干旱胁迫处理后,转 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥的H₂O₂含量均低于野生型。上述结果说明,TaNRX1的互作蛋白基因 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D增强了拟南芥对于干旱胁迫的抵抗能力。本研究可为小麦抗旱育种提供候选基因和理论基础。     

转基因生物新品种培育科技重大专项（2008ZX 080022003）；西北农林科技大学基本科研业务费专项资金（CX200903）；国家“863”计划项目（2011AA100501）。

为了明确农杆菌侵染普通小麦大龄幼胚对幼苗再生及生长发育的影响,以普通小麦基因型小偃22、西农1376、西农889为主区,农杆菌菌液浓度(OD600值分别为0、0.5、1.0、1.5)为副区,采用裂区设计,对农杆菌侵染大龄幼胚后幼苗再生及生长发育相关性状进行了测定。结果表明,不同小麦基因型对农杆菌侵染的敏感程度不同。不同浓度农杆菌侵染小麦大龄幼胚后,初期幼苗再生成苗率、鲜重、株高和根长并未随菌液浓度变化而变化;在幼苗生长发育过程中,随着农杆菌菌液浓度的提高,小麦幼苗叶绿素含量和SOD活性呈下降趋势,而幼苗POD活性、CAT活性和MDA含量呈上升趋势,且当菌液浓度大于等于1.0(OD600)时与对照呈现显著差异。综合农杆菌对再生幼苗生理生化指标的影响,认为当农杆菌菌液浓度达到1.0(OD600值)以上时将对幼苗的生长发育造成严重伤害。     

普通小麦/山羊草属间杂交F_1的形态学及细胞遗传学研究

为了解普通小麦与山羊草属的杂交F1代的育性、细胞遗传学表现及育种利用潜力,以普通小麦7182和丰优1718为母本,分别以卵穗山羊草SY163和离果山羊草SY119为父本进行杂交,对杂交F1代的生育特性、染色体构型、田间条锈病抗性、F1自交和回交结实性等进行了分析。结果表明,F1代植株生长势较强,株型倾向母本,成熟期穗子易断,壳硬;杂交F1代高度不育,花粉可育率1.26%~3.54%,回交结实率2.08%~5.26%,仅普通小麦/卵穗山羊草自交结实,但结实率最高仅为0.25%。7182/SY163、7182/SY119、丰优1718/SY163、丰优1718/SY119杂交F1代花粉母细胞减数分裂中期I的染色体构型平均分别为31.11I+1.90II+0.03III、20.04I+7.45II+0.02III、30.08I+2.40II+0.04III、22.37I+6.30II+0.01III,说明普通小麦与2种山羊草杂交亲和性差,且可交配性主要由山羊草基因决定。田间条锈病抗性鉴定结果显示,F1代均对条锈菌混合小种高抗或免疫,这对于丰富小麦抗病基因资源有重要意义。     

小麦木瓜类半胱氨酸蛋白酶基因TaRD21的克隆及赤霉病菌诱导下的表达分析

木瓜类半胱氨酸蛋白酶（PLCPs）作为一类重要的蛋白水解酶,在植物生长发育以及胁迫应答过程中都发挥着重要作用。本研究从抗、感赤霉病小麦品种差异表达基因谱中获得1个注释为RD21 Cysteine proteases的EST（表达序列标签）,以此序列检索小麦最新基因组数据库并设计引物,从小麦中克隆到3个基因,分别命名为TaRD21-2A、TaRD21-2B和TaRD21-2D,属于PLCPs RD21家族。序列分析表明,3个基因的开放阅读框长度分别为1 410、1 428和1 419 bp,分别编码469、475和472个氨基酸。序列比对发现,3个基因的序列相似性为89.3％,所编码蛋白的氨基酸序列相似性为95.6％。系统进化分析表明,TaRD21-2A、TaRD21-2B和TaRD21-2D蛋白的同源性较高,且与乌拉尔图小麦TuRD21A蛋白聚为一类。qRT-PCR分析表明,3个TaRD21基因均受水杨酸(SA)、乙烯利(ETH)以及赤霉病菌诱导表达;感病品种中,TaRD21-2A对SA和赤霉病菌的响应更迅速,且表达量较高;抗病品种中,TaRD21-2B和TaRD21-2D基因对ETH的响应更迅速。     

芽胞杆菌对玉米幼苗生长及土壤酶活性和养分含量的影响

以解淀粉芽胞杆菌NECC10723(Bacillus amyloliquefaciens NECC10723,Bam723)和阿耶波多氏芽胞杆菌NECC10295(Bacillus aryabhattai NECC10295,Bar295)为试验材料,通过盆栽试验,探究接种不同芽胞杆菌对于玉米幼苗的生长指标、土壤酶活性和土壤养分含量的影响。结果表明,盐碱胁迫下接种不同芽胞杆菌均对玉米幼苗起到不同程度的促生作用,Bam723和Bar295均在1×10⁷cfu/mL浓度下促生效果最为显著,提高盐碱胁迫下玉米幼苗的株高、茎粗、地上部及地下部干重和根冠比。土壤中施加Bam723可显著提升盐碱胁迫下玉米幼苗种植土壤中的酶活和土壤养分含量,与对照处理相比,土壤中脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性分别提高19.31%、31.77%和45.78%;土壤全氮、速效磷、速效钾含量分别提高137.54%、295.49%和3.19%,增加幅度均大于Bar295处理。     

乌拉尔图小麦WOX基因的克隆与表达分析

WOX基因家族是一类植物特有的转录因子基因家族,在植物的生长发育过程发挥重要作用。本研究通过同源克隆的方法,得到乌拉尔图小麦(Triticum urartu)WOX基因家族的6个成员: TuWOX1、 TuWOX2、 TuWOX3、 TuWOX4、 TuWOX5和 TuWOX3a。生物信息学分析表明, TuWOX2、 TuWOX3和 TuWOX3a属于WUS支/进化支, TuWOX4属于古老支, TuWOX5属于中间支。除这三个分支外, TuWOX1自成一支,说明在乌拉尔图小麦中可能出现了不同功能的WOX家族基因。利用qRT-PCR技术对得到的WOX基因在乌拉尔图小麦不同组织的表达模式以及幼苗在不同非生物胁迫处理下的表达情况进行了分析,结果表明,WOX基因在乌拉尔图小麦各组织中均有表达,但在不同组织中的表达量差异较大,说明WOX基因在不同的组织中发挥作用;非生物胁迫条件下WOX基因表达水平发生了变化,表明其可以响应外界的胁迫。     

Salvadora persica, a potential species for industrial oil production in semiarid saline and alkali soils

Salinity and alkalinity are the two most important factors limiting agricultural productivity in arid and semiarid regions. Reclaiming these lands for commercial crops is too costly for most countries to afford. Faced with a declining base of arable farmland and increasing demand for food, fiber and energy, this warrants the need for utilization of naturally salt tolerant species (halophytes) in irrigated and non-irrigated agriculture. Salvadora persica, a facultative halophyte appears to be a potentially valuable oilseed crop for saline and alkali soils, since the seed contains 40–45% of oil rich in industrially important lauric (C₁₂) and myrestic (C₁₄) acids. Attempts were made to assess the performance of the species on saline and alkali soils. From the results it was evident that the species can be grown on both soil types, however height, spread and seed yield were significantly higher for plants grown on saline soils as compared to plants cultivated on alkali soils. No significant difference was observed in oil content between seed obtained from plants grown on saline and alkali soils. The study indicated that S. persica can be cultivated as a source of industrial oil on both saline and alkali soils for economic and ecological benefits, otherwise not suitable for conventional arable farming.     

顶孢霉菌代谢产物对玉米圆斑病菌生长和发育的影响

利用菌丝生长速率法和孢子萌发法研究顶孢霉代谢产物对玉米圆斑病菌生长的抑制能力。结果表明,顶孢霉发酵液对玉米圆斑病菌分生孢子萌发和菌丝生长均有抑制作用。菌丝生长速率测定表明,含有顶孢霉菌代谢产物的培养基（D+P）圆斑病菌菌丝的生长速率低于含有玉米圆斑病菌代谢产物的培养基（Y+P）和空白对照PDA的生长速率,菌丝生长速率分别为65.0、86.5、87.5 mm/d;以Y+P和PDA为对照,D+P对玉米圆斑病菌在第1天和第2天时抑制率最高,均达58%以上;在1 mL PDA体系中,顶孢霉发酵液添加量为0.5 mL时,抑制率可达100%,不同浓度处理间及其与对照处理间顶孢霉发酵液抑制率差异显著（P=0.05）;同一处理不同培养天数顶孢霉发酵液抑制率也有显著差异（P=0.05）。孢子萌发实验表明,经顶孢霉发酵液处理后的玉米圆斑孢子萌发率降低,在发酵液浓度为0.9 mL/mL时,萌发率仅为24%,抑制率可达66.67%, EC50约为68 mL/100 mL,且孢子经发酵液处理后产生畸形,不能正常发育。     

Growth, gas exchange, water relations, and ion composition of Phaseolus species grown under saline conditions

We examined the effects of salinity on four wild (Phaseolus angustissimus, Phaseolus filiformis, P. microcarpus, and P. vulgaris) and two cultivated (P. acutifolius and P. vulgaris L.) Phaseolus species. Relative growth rate (RGR, g g⁻¹ per day), unit leaf rate (ULR, g m⁻² per day), leaf area ratio (LAR, m² g⁻¹), specific leaf area (SLA, m² g⁻¹), leaf weight ratio (LWR, g leaf g⁻¹), and rate of ion uptake were calculated for the period between 10 and 20 days after planting. Salinity significantly reduced RGR, ULR, LAR, and SLA whereas LWR showed no definite trend. In all species, except in P. filiformis, ULR, but not LAR, was significantly correlated with RGR, indicating that ULR was an important factor underlying the salinity-induced differences in RGR among species. In P. filiformis, high salinity reduced SLA, and consequently LAR. The significant correlation of SLA and LAR with RGR suggested that growth components affecting leaf area expansion were the primary factors explaining the inhibition of growth in this species. Increasing salinity progressively decreased leaf water vapor conductance. The rate of CO₂ assimilation decreased gradually with salinity, showing significant reductions only at the highest salt level (80 mM NaCl). Approximately two-thirds of the reduction in CO₂ assimilation rate at high salinity was attributable to reduced stomatal conductance. In P. filiformis, however, neither stomatal conductance nor CO₂ assimilation were affected by salt stress. Leaf water and osmotic potentials declined significantly as stress intensified. However, osmotic adjustment permitted the maintenance of positive turgor throughout the growth period. Salinity had a significant effect on tissue concentrations of Na⁺, K⁺, Ca²⁺, and Cl⁻ and on the uptake rate of Na⁺, K⁺, Ca²⁺, and Cl⁻. Thus, in addition to the toxic effects of high concentrations of Na⁺ and Cl⁻ in plant tissue, saline-induced changes in mineral nutrient uptake likely contributed to the reduction of plant growth. It appears that salt tolerance in P. filiformis is associated with Na⁺ exclusion and organ Na⁺ compartmentation in roots and stems as well as sustained K⁺ concentration in leaves and better stomatal control through osmotic adjustment. All other Phaseolus species are Na⁺ excluders, and maintained turgor-driven extension growth by accumulating Cl⁻ (osmotic adjustment), but subsequent weight gain reductions suggest that this led to ion toxicity.     

节节麦pbf基因的克隆、序列分析及原核表达

醇溶蛋白盒结合因子(prolamin-box binding factor,PBF)通过调控籽粒蛋白的表达效率进而影响面粉的加工品质。为给深入研究小麦籽粒PBF对籽粒蛋白质表达调控的分子基础提供参考依据,进而为小麦面粉加工品质的改良提供候选基因资源,利用特异引物组合pbfF1/pbf R1分别从两份节节麦(AS90、AS2386)中克隆出pbf基因后进行序列分析,并进一步构建pbf基因的原核表达体系。结果表明,从两份节节麦中克隆得到了2个不同类型的pbf基因(GenBank登录号分别为KJ544771和KJ544772),其中来源于AS2386的KJ544772与来源于普通六倍体小麦的1个pbf基因序列完全相同。推导的氨基酸序列分析表明,KJ544771和KJ544772所编码的蛋白质均为弱碱性的亲水蛋白,具有典型的DOF蛋白结构域。与其他远缘物种来源的PBF比对结果表明,该类蛋白在NLS核心、DOF结构域及Ser铰链区相对保守,而在C-端调控区变异较大,说明PBF蛋白具有种属特异性。同时,系统演化树显示,来源于节节麦AS2386的pbf基因与迄今已知的全部普通小麦的pbf基因具有高度的相似性,因此推测该种类型的节节麦很可能参与了最初的普通六倍体小麦的形成。此外,本研究成功构建了pbf基因的原核表达体系,可为后续功能验证的开展奠定基础。     

玉蜀黍尾孢菌CzVelB基因功能分析

以获得的野生型和CzVelB敲除突变体菌株为供试菌株,分别对其进行生物学及致病力测定,在此基础上分析毒素和细胞壁降解酶的活性。结果表明,与野生型相比,敲除CzVelB后菌丝生长速率及颜色无明显差异,但产孢量下降56.6%,且孢子萌发率下降,萌发过程滞后1 h。致病性分析发现,敲除CzVelB后菌株致病性明显下降,病情指数、病斑大小,突变体均低于野生型。分析毒素对叶片的致病性发现,突变体所产生的毒素低于野生型产生的毒素。敲除突变体菌株ΔCzVelB及野生型菌株在活体内外均能产生5种细胞壁降解酶,其中敲除CzVelB后,5种离体病原菌细胞壁降解酶活性明显下降。分析侵染过程中5种细胞壁降解酶发现,CzVelB主要通过影响CX和PMG在接种前期12 h内起重要作用;在接种后期(72～96 h),CzVelB主要通过影响PGTE的活性调控玉蜀黍尾孢菌致病力。     

抗条锈病小麦-滨麦衍生后代的分子细胞遗传学鉴定

为了有效挖掘滨麦优异的基因资源,利用形态学、细胞学、荧光原位杂交(FISH)、基因组原位杂交(GISH)和分子标记等技术,对小麦-滨麦衍生后代M13063-3-3进行了鉴定。结果表明,M13063-3-3的染色体构型为2n=44=22Ⅱ。以滨麦基因组DNA为探针的原位杂交结果显示,二条染色体有杂交信号,且能配对,表明两条外源染色体是滨麦的一对同源染色体。SSR、EST和PLUG标记分析表明,M13063-3-3附加的滨麦染色体归属于第6部分同源群染色体。A-PAGE电泳分析表明,M13063-3-3在α区具有滨麦染色体特征带,进一步验证了附加的滨麦染色体与小麦第6部分同源群染色体有部分同源关系。田间条锈病调查结果表明,M13063-3-3对条锈菌生理小种条中31号、条中32号和条中33号混合菌种表现高抗。因此,M13063-3-3是一个附加了一对滨麦第6部分同源群染色体的抗条锈病的普通小麦材料,为小麦抗病育种提供了新的种质资源。     

玉米Opaque-2基因在毕赤酵母中的表达

从玉米自交系辽2345授粉后18 d的胚乳中提取总RNA,经反转录后得到第一链cDNA,利用Opaque-2基因的特异引物克隆出该基因的全编码区,将该编码区的全序列以正确的阅读框架利用Infusion同源重组的方法亚克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9的α因子下游,并置于AOXⅠ启动子控制下,利用pPIC9表达载体上的特异引物进行PCR鉴定,鉴定后的重组质粒用Bgl Ⅱ酶切线性化后,电转化导入甲醇型毕赤酵母菌株GS₁15中,利用MM、MD和菌落PCR的方法筛选出Mut⁺表型,得到的重组子以甲醇诱导表达蛋白。经SDS-PAGE结果显示,Opaque-2蛋白得到表达,其相对分子质量（Mr）约为47 KD。     

立枯丝核菌RsCAT基因的克隆及在菌核形成中的表达分析

在玉米纹枯病菌Rhizoctonia solani AG-1-IA中克隆CAT基因,利用生物信息学软件推测其理化性质、结构域、二级结构并构建该蛋白的三维模型,分析过氧化氢酶(CAT)在立枯丝核菌菌核形成中的作用。系统进化树分析表明,该蛋白与Laccaria bicolor同源性最高。利用real-time qPCR分析RsCAT在正常情况下和H_2O_2胁迫条件下的表达差异,结果表明,RsCAT在菌核形成过程中表达量持续升高,在第6天时表达量最高然后开始下降。在H_2O_2胁迫条件下,处理组CAT基因的表达量、菌丝生长速率均高于对照组,表明H_2O_2在菌核形成过程中作为一种信号分子促进了CAT基因的表达。初步判断RsCAT参与了玉米纹枯病菌菌核的形成,并且起到清除H_2O_2等自由基的作用。     

昆虫病原线虫共生菌对小麦根腐病菌和小麦赤霉病菌的抑菌活性

为探索小麦根腐病和小麦赤霉病可持续控制的有效生防途径,以小麦根腐病菌和小麦赤霉病菌作为供试真菌,评价了昆虫病原线虫共生菌及其毒素的抑菌活性,并对高毒力菌株抗逆性进行了初探。结果表明,供试的28个昆虫病原线虫共生菌发酵液和毒素均有一定的抑菌活性,其中,高毒力共生菌菌株SY5发酵液和毒素对小麦根腐病菌的抑菌率分别为56.05%和67.41%,对小麦赤霉病菌的抑菌率分别为82.41%和83.32%;菌株SY5发酵液经50℃处理60 min及18 W紫外灯照射120 min后对小麦根腐病菌的抑菌率无明显变化,但对小麦赤霉病菌的抑菌率有所下降;常温保存150 d,抑菌活性略有下降。说明共生菌菌株SY5对小麦根腐病菌和小麦赤霉病菌抑菌活性显著,且具有一定的抗逆性,极具应用潜力。     

砂生槐根瘤内抗小麦纹枯病生防菌株的筛选及其鉴定

为了筛选对小麦纹枯病菌具有生防作用的菌株,从西藏米林县采集的砂生槐根瘤中分离到45株内生细菌,采用平板对峙法、菌丝生长速率法进行拮抗菌株筛选,用显微观察法研究受抑制病原菌菌丝变化;通过摇瓶培养法测定所筛选拮抗菌株的溶磷、固氮及分泌IAA功能,并对其进行盆栽接种防效试验;依据形态观察、生理生化反应及16S rDNA序列同源性分析确定所筛选菌株系统发育地位。结果表明,经过初筛和复筛,45株内生菌中,菌株R4对小麦纹枯病菌的拮抗效果较明显,对其抑菌圈直径达20.5 mm,抑菌率达98.2%,显著推迟菌核的萌发。受R4作用的小麦纹枯病菌菌丝末端分枝增多、部分原生质浓缩、形成瘤状结。菌株R4抗菌谱广,具有溶磷、固氮和分泌IAA活性。盆栽防效试验中,经菌株R4发酵液处理后,小麦纹枯病发病率和病情指数均显著降低,防治效果最高达73.82%。通过形态、生理生化特性及16S rDNA基因序列同源性比对分析,该菌株被鉴定为土地类芽孢杆菌Paenibacillus terrae。     

小麦LEAsm基因及其启动子的克隆与功能研究

胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)是一个小的高亲水性的蛋白家族,该蛋白家族在逆境胁迫下大量积累,保护植物免受逆境胁迫。LEA蛋白可分为7组,其中重复的11-氨基酸基序是第3组LEA蛋白的特征。为深入分析第3组LEA蛋白在小麦响应逆境胁迫中的作用机制,利用芯片技术从小麦表达谱中筛选出一个渗透胁迫诱导表达的第3组LEA蛋白基因TaLEAsm,然后根据该基因序列设计引物筛选石麦15的BAC文库,获得1个含有该基因的BAC单克隆,以该BAC单克隆质粒为模板,通过BAC延伸测序克隆了TaLEAsm基因及其启动子序列,并对TaLEAsm序列特征、表达模式和启动子功能进行了初步分析。结果表明,TaLEAsm基因序列仅含有1个105bp的内含子,其开放读码框长675bp,编码224个氨基酸。TaLEAsm含有10个11-氨基酸重复序列,属于第3组LEA蛋白。低温、高盐和渗透胁迫均诱导TaLEAsm基因上调表达,但在根和叶中表达模式不同。在TaLEAsm基因起始密码子上游1 500bp序列中,预测含有14个逆境响应顺式元件。在拟南芥中,TaLEAsm基因启动子能够启动GUS基因表达,渗透胁迫诱导GUS基因明显上调表达。以上结果表明,TaLEAsm为小麦脱水响应基因,其启动子为渗透胁迫诱导启动子。