接种大豆孢囊线虫4号生理小种诱导GmHs1pro-1基因的表达分析

大豆孢囊线虫(Heterodera glycines,Soybean cyst nematode,SCN)是严重危害世界大豆生产的害虫,大豆对孢囊线虫的抗性由多个基因控制,发掘和利用抗病基因对于SCN抗病品种的有效选育至关重要。本研究以大豆(Glycine max)感病品种中黄13和抗病品系中品03-5373为研究材料,对包含线虫抗病基因相关结构域Hs1pro-1_N和Hs1pro-1_C的候选基因GmHs1pro-1的表达特征进行实时荧光定量PCR分析,以期明确该基因与SCN抗性之间的关系。研究发现接种SCN4号生理小种(SCN4)后1d该基因的相对表达量出现明显的上调,比对照样品高13.4倍,其后的各时间点其表达量仍然保持持续上调的趋势,在接种6d后其上调趋势有所减弱。方差分析表明,接种与未接种相对表达量之间的差异均达到显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)水平,说明SCN4侵染条件下,GmHs1pro1基因被诱导表达,该基因对SCN4具有一定的抗性作用。     

大豆孢囊线虫大豆和烟草群体的转录组比较分析

大豆孢囊线虫(Heterodera glycines,soybean cyst nematode,SCN)为植物专性内寄生线虫,主要危害大豆(Glycine max)等豆科植物,烟草(Nicotiana tabacum)是其非寄主。但近年来,本课题组在山东地区发现一个特殊的SCN群体(简称SCN_T),其可以寄生烟草,但对大豆的致病性很差。为揭示SCN_T与普通大豆孢囊线虫群体(SCN)对同一寄主致病性存在显著差异的分子机制,本研究采用Illumina平台Hi Seq~(TM)2500高通量测序技术对两个群体的2龄幼虫(second stage juvenile,J2)进行转录组测序和生物信息学分析,并采用q RT-PCR对转录组测序结果进行验证。结果表明,SCN和SCN_T共检测出1 628个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中1 347个基因在SCN_T中上调表达,281个下调表达。对DEGs进行基因本体(Gene Ontology,GO)分析发现,被注释到分子功能的核糖体结构组成的DEGs数目最多,高达284个;其次是生物学进程的翻译过程,为211个;京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析表明,639个DEGs定位到277个代谢途径分支,其中参与到核糖体和氧化磷酸化途径的差异基因最多。另外,与线虫生长发育和寄生相关的代谢途径以及一些编码食道腺细胞分泌蛋白的DEGs同样被显著富集。q RT-PCR分析数据与转录组测序结果相关性较好(R~2=0.98),说明转录组测序数据可靠。本研究首次研究了不同致病力群体SCN和SCN_T在转录水平上的差异,为进一步解析SCN致病性差异形成的分子机制提供科学依据。     

黄秋葵对南方根结线虫抗性的转录组分析

为了解黄秋葵抗南方根结线虫相关基因组学,利用Illumina Hi-seq TM2500高通量测序技术研究受南方根结线虫侵染后黄秋葵种质12C2转录组基因的差异表达。结果表明,接种南方根结线虫18 h后,从接种和未接种的黄秋葵种质12C2根尖中共获得71.49 Gb有效数据,Q30碱基百分比均达到94.0%以上。共获得2 318个差异表达基因(DEGs),包括1 156个上调基因,1 162个下调基因,其中功能注释基因2 202个。根据unigene库序列进行GO、KOG和KEGG注释,细胞壁代谢相关基因——内切葡聚糖酶基因家族、聚半乳糖醛酸酶基因家族、葡聚糖内-1,3-β葡糖苷酶基因家族和果胶裂解酶基因家族下调表达,植物激素代谢相关基因——生长素响应蛋白基因、生长素流入运输载体基因下调表达,茉莉酸合成酶基因上调表达,调控相关基因表达的WRKY和MYB转录因子基因家族上调表达,参与植物细胞的膜联蛋白基因家族上调表达,植物细胞周期蛋白基因家族下调表达。本研究结果为开展黄秋葵抗南方根结线虫基因组学和分子生物学研究奠定了基础。     

乙烯和水杨酸在大豆胞囊线虫与大豆间亲和性反应中的相互作用

乙烯(Ethylene,ET)和水杨酸(Salicylic Acid,SA)不仅是重要的植物生长调节物质,而且在调控植物与病原线虫互作中起着重要作用,但两者在感病大豆与大豆胞囊线虫(Soybean cyst nematode,SCN)间亲和性反应中的相互作用关系尚不清楚。转录组分析表明,SCN侵染24 h后明显激活ET合成途径,但SA途径变化不显著。0.5 m M乙烯利(Ethephon,ET供体)外源处理能显著增加感病大豆William 82对SCN的敏感性,喷施2 m M SA则明显降低SCN在大豆上的繁殖能力,但是该诱导作用能被乙烯利处理消除。qRT-PCR分析表明,乙烯利能抑制SA合成途径关键酶基因Gm ICS2表达,暗示ET和SA可能存在拮抗作用。进一步研究发现,SA的诱导抗性与上调下游防御基因Gm PR1和Gm PR2表达密切相关,而乙烯利处理进一步加剧了线虫对Gm PR2和Gm PR5表达的抑制作用。以上研究结果表明,ET在感病大豆与SCN间亲和性反应中起正调控作用,而ET与SA信号途径间可能存在的部分负向调节影响了寄主对SCN侵染的响应。     

基于高通量测序的青花菜早期发育小孢子转录组分析与基因功能注释

为探明青花菜小孢子胚胎发育的分子生物学机制,本研究利用Illumina Hi Seq TM 2000平台对在32.5℃环境下分别培养17 h和24 h以及25℃环境下分别培养0、1和6 d的小孢子进行转录组分析及基因功能注释。结果表明,共获得174 324条Unigenes,其中有144 194条注释到GO、COG、KEGG、NR、Swissprot和Pfam数据库。GO注释显示,小孢子差异表达基因在细胞部分、细胞和细胞器、结合和催化活性、代谢过程、细胞过程和单一生物过程功能亚类中所占比较最高;功能分类中一般功能预测(R)、复制、重组与修复(L)、转录(K)、信号转导机制(T)和翻译后修饰、蛋白质周转、分子伴侣(O)在COG同源分类所占比例最高;KEGG注释结果表明,热击后小孢子差异基因最显著富集通路为内质网蛋白加工代谢途径、植物病原互作及植物激素信号转导剪接体途径。本试验结果为进一步深入研究青花菜小孢子胚胎发生的生理生化和分子机制奠定了理论基础。     

珍珠粟对降低土壤中大豆胞囊线虫密度的作用

一年生草本珍珠粟是有价值的饲料作物,珍珠粟除了作为饲料外,在种植后还有减少多种植物寄生线虫在土壤中密度的作用,为了探讨珍珠粟对大豆胞囊线虫在土壤中密度的作用,2010年和2011年进行了哈尔滨和海伦2个地点的大豆连作田种植珍珠粟CFPM-101试验,以大豆为对照作物,在种植前和收获后采集耕层土壤,测定大豆胞囊线虫胞囊和卵密度。试验结果表明,珍珠粟种植后可很好地控制大豆胞囊线虫在土壤中的胞囊密度,在哈尔滨和海伦试验区对大豆胞囊线虫胞囊防治效果在31.1%~100%,而种植大豆后收获季节土壤中胞囊增加20.6%~97.5%。珍珠粟种植也可很好地控制大豆胞囊线虫在土壤中卵的密度,防治效果在53.2%~100%,而种植大豆后收获季节土壤中大豆胞囊线虫卵增加了23.5%~550%。研究结果证明了珍珠粟可有效地降低连作大豆田大豆胞囊线虫虫源密度。图8,表2,参21。     

防治大豆胞囊线虫病的土壤真菌的筛选

以辽宁省大豆田土壤中分离筛选获得的39株真菌菌株为研究对象,通过测定不同真菌菌株代谢产物浸出液在不同处理时间对大豆胞囊线虫二龄幼虫(J2)的抑制作用,评价不同菌株对大豆胞囊线虫的生防效果,从而进一步筛选出生防效果较好的菌株。结果表明,与对照相比不同菌株对大豆胞囊线虫的抑制作用具有显著差异。39株被测菌株中有7株表现出较强的抑制作用。其中真菌snf 2455-2的浸出液对大豆胞囊线虫有较强的致死作用。随着处理时间的延长,大多数菌株的抑制效果增强,同时具有抑制效果的菌株也增多。在处理72 h时,与对照相比有17株菌株抑制效果达到了显著水平。     

青梗花椰菜和白梗花椰菜转录组分析

为探讨花椰菜花梗颜色的遗传基础,采用高通量测序技术(Illumina Hi Seq 4000)对青梗和白梗花椰菜进行转录组测序,共获得52 253 822个序列读取片段(reads),对测序的结果从头组装获得66 450个单基因(Unigene),N50为1 285 bp,平均长度为717.40 bp。转录物注释结果显示,45 390个基因有同源比对信息;21 060个基因无匹配序列信息,可能为花椰菜特异的基因序列。对所得差异基因(DEGS)进行不同数据库注释,GO注释到2 540个DEGS,分为细胞组分、分子功能及生物学过程3大类54个功能组;COG注释到的753个Unigene功能系统分为24类;以KEGG数据库为参考,将946个DEGS定位到119个代谢途径分支,注释到6个差异基因与类胡萝卜合成途径有关,9个DEGS与类黄酮生物合成途径有关,1个DEGS与叶绿素代谢相关,且与花椰菜的花梗颜色形成密切相关。16个差异基因通过qRT-PCR验证,结果与RNA-Seq测序结果一致。本研究结果进一步揭示花椰菜花梗颜色的形成机理,为花椰菜品种遗传改良奠定了一定的理论基础。     

甘薯茎线虫诱导抑制差减杂交cDNA文库的构建及表达序列标签分析

以甘薯(Ipomoea batatas(L.)Lam.)抗茎线虫病品种鲁薯3号为材料,利用抑制差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)技术,构建了甘薯茎线虫诱导的甘薯块根cDNA文库.从中筛选出1379个阳性克隆进行测序,用CAP3软件聚类拼接,得到185个unique EST.Blast2Go比对ESTs,并进行GO功能分类,结果发现151条非重复序列与已知基因同源性很高,占全部非重复序列的81.6%.已知功能的EST涉及植物的能量代谢、信号转导、抗病防卫、蛋白质合成等多方面.通过对已知功能的基因进行分析,推测促分裂原活化蛋白激酶、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、过氧化氢酶、几丁质酶、葡聚糖酶等可能参与甘薯接种茎线虫后相关的抗性反应.实时荧光定量PCR分析结果表明,与抗茎线虫病相关的4个基因在甘薯接种线虫后不同时间点具有不同的表达模式.     

应用Solexa测序技术分析棉花不同抗病品种的数字表达谱

棉花枯萎病是一种危害严重的世界性病害,构建棉花枯萎病不同抗病品种的基因表达谱将为进一步研究棉花抗枯萎病的分子调控机制及筛选抗枯萎病相关基因奠定基础.本研究选用高抗枯萎病的陆地棉品种中棉所12和高感枯萎病的陆地棉品种新陆早7号为材料,利用Solexa高通量测序技术分析棉花幼苗根部组织中的基因表达情况.Solexa高通量测序后构建了多达350万个reads的标签文库,根据已知序列信息,显著差异表达基因1 080个,其中上调基因302个,下调基因778个.基因功能分析表明,已注释的显著差异表达基因可划分为分子功能、生物过程和细胞组件3个功能注释本体,并进一步细分为37个功能类别.鉴定出112条代谢通路,注释了1 238个显著差异表达基因,共涉及氨基酸代谢、多糖的生物合成和代谢、脂类代谢、能量代谢及信号转导等方面.在植物激素信号转导通路分析中,涉及到26个已知功能基因,4个基因编码AP2/ERF转录因子,4个基因与LRR类受体丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶或蛋白激酶有关,5个基因与蛋白磷酸酶2C有关,而这些基因都参与植物的抗病反应.随机抽取5个基因进行实时荧光定量PCR验证,其结果与测序结果一致.本研究初步揭示了棉花枯萎病抗感品种在转录组水平上的表达差异,获得了大量差异表达基因.     

Response of Soybean (Glycine max (L.) Merr) to PS-Foundation 1-0-1 Biostimulant,Triple Super Phosphate,and Rhizobium Inoculant

ABSTRACT

Soybean yields in Ghana are low and stagnant in spite of the trio of recommendations: (1) improved seed, (2) rhizobium inoculant and (3) phosphorous fertilizer application being promoted by government to boost productivity. This study evaluates the response of soybean to Pro-soil biostimulant, triple super phosphate (TSP), and rhizobium inoculant in the interior savanna of Ghana. A treatment structure comprising two mainplot factors (biostimulant and conventional), and four subplots factors; TSP, inoculant, TSP+Inoculant and unamended control arranged in a split-plot design was used for this study. Apart from dry matter which increased by 42%, Pro-soil biostimulant as a stand-alone management practice did not significantly increase agronomic parameters measured in this study. Biostimulant did not have a significant effect on grain yield, nodule weight, nodule number, canopy diameter, and plant height. Application of TSP alone, and in combination with inoculant, significantly increased yield, plant dry matter, nodule weight, nodule number, and dry pod weight. Highest soybean yield was obtained from TSP + Inoculant treatment, averaging 3.6 t ha^?1 compared to 1.8 t ha^?1 for control. Biostimulant, TSP+Inoculant combination resulted in yields as high as 4 t ha^?1. Overall, the results indicate that neither PS-Foundation biostimulant nor rhizobia inoculation can be used as stand-alone management practices to increase soybean yield. However, an integrated application of PS-Foundation biostimulant, TSP, and inoculant could double current soybean yields in Ghana.     

铝对大豆叶片水势和生理特性的影响

以2个大豆{Glycine max(L.)Merrill}品种华春18,浙春3号为材料,设置不同的铝浓度进行土培试验,研究铝对大豆叶片水势和一些生理特性的影响。结果表明:高浓度的铝对大豆生长明显不利。随铝浓度的增加,大豆叶片水势略有下降;蛋白质含量在三叶期有所上升,然后在五叶期开始下降;叶绿素含量除三叶期外都有明显下降;二个大豆品种的SOD活性变化明显不相同。从种间差异性来看,浙春3号抗铝胁迫的能力大于华春18。     

大豆连作及其根茬腐解物对大豆根系分泌物中酚酸类物质的影响

通过收集正茬、重茬7年、重茬7年并经MB-生物制剂调控的大豆根系分泌物和加入根茬腐解物(20gkg-1土)的正茬、重茬、调控的大豆根系分泌物,采用高效液相色谱检测方法,以对羟基苯甲酸、香草酸、香草醛、苯甲酸、阿魏酸5种酚酸类物质作为标准物质,对根系分泌物进行了检测。结果表明在正茬、重茬、调控根系分泌物中分别检测到了3种、5种、3种上述各标准物质,并且检测到的各物质的量为重茬>调控>正茬。在加入根茬腐解物的条件下,正茬和调控处理的根系分泌物中酚酸的种类和数量均有所增加。在重茬加根茬处理的根系分泌物中同样检测到了上述5种酚酸物质,并且各物质的量也有一定程度的增加。     

Genetic Diversity of Soybean (Glycine Max (L.) Merrill)7S Globulin Protein Subunits

Out of 851 soybean accessions from Vietnam, China and Japan analyzed for 7S β-subunit variants, a new β-reduced subunit line with normal growth was collected from the Mekong Delta, Vietnam. Protein of the `β-reduced' line is composed of β-reduced and extremely low-β types. (α-null + β-reduced) type and β-null (or extremely low-β) type were screened in the progeny seeds of the Japanese mutant `(α + β) null' line. Therefore, recombination between α- and β-subunits was identified. By comparing the nucleotide sequence of the partial β-subunit gene of Enrei (standard), Mo-shi-dou Gong 503 (α + β low), β-5₃₃ seed (β-reduced), β-5₇ seed (extremely low-β), and (α + β)-null₁₆((α + β) null) seed, we found that the base `T' at 166 bp, in Enrei changed to `G' in Mo-shi-dou Gong 503, β-5₃₃ and β-5₇. Using the (α + β)-null₁₆ individual as template, a distinct 305 bp β-subunit gene fragment was identified, instead of a 285 bp fragment.     

大豆连作及其根茬腐解物对大豆根系分泌物中异黄酮类物质—黄豆甙元(daidzein)的影响

本试验通过收集正茬、重茬7年、重茬7年并经MB-生物制剂调控和加入根茬腐解物(20g kg-1土)的正茬、重茬、调控的大豆根系分泌物,采用高效液相色谱检测方法,对根系分泌物中的大豆异黄酮—黄豆甙元(daidze in)进行了检测。结果在正茬根系分泌物中没有检测到该物质,在重茬、调控根系分泌物中检测到了该物质,其检测出的量为重茬>调控。在加入根茬腐解物的各处理的根系分泌物中均检测到了大豆异黄酮,其检测出的量为重茬>正茬>调控。加入根茬腐解物的处理与不加根茬腐解物的相应的处理相比,在其根系分泌物中检测到的大豆异黄酮的量均有显著提高。     

北方地区大豆根瘤菌的生物学特性

对北方地区大豆根瘤菌的生物学特性进行了较为系统的研究,结果表明,黑、辽地区分离、纯化的17株根瘤菌均具有典型的根瘤菌的个体形态和菌落特征,生理生化指标接近,可与辽豆15共生结瘤,分为快生菌和慢生菌。所有根瘤菌均可不同程度地利用供试的5种碳源。耐酸碱度、耐盐性及温度敏感实验表明,菌株HS3可在pH6.0~9.0生长,菌株HH4可耐受1.5%氯化钠,菌株HH4,HH2可在13℃~39℃生长。     

春大豆植株钾素积累与转运的研究

钾是大豆植株的重要营养元素之一,对大豆的产量形成有重要作用。试验以小金黄、绥农14和秣食豆为试验材料,对大豆不同生育时期不同器官的钾素含量动态变化和钾素积累分配与转运规律进行研究。结果表明:(1)大豆各营养器官中钾的百分含量以苗期最高,随着生长发育进程的推进,大豆各营养器官中钾百分含量的变化均呈下降趋势;(2)在整个生育期内,大豆植株钾素积累量呈现逐渐升高的趋势,其中营养器官呈现先升高后降低的趋势,荚果钾素积累量一直升高;(3)出苗至始花期(R1)、始花期(R1)至始粒期(R5)、始粒期(R5)至成熟期(R8)的钾素积累量占总积累量的比例3个供试品种平均为29.15%±5.47%、49.44%±5.66%、21.41%±6.86%;(4)在大豆生育前期叶片为钾素积累中心,其次为茎部,而到生育后期积累中心转移至荚果,成熟期荚果的钾素积累量占植株的钾素积累量的85.49%±1.67%;(5)荚果中的钾素63.49%±1.45%来自营养器官的转入,其中,来自叶片、叶柄、茎、根转移的比例分别为24.07%±1.02%、11.14%±1.32%、22.51%±1.03%、5.78%±1.30%。     

大豆新品种陇豆3号选育报告

为改良大豆种质,提高其产量和品质,甘肃省农业科学院作物研究所以广适、丰产、抗逆性强的品种中品661为母本、吉育88为父本,经人工有性杂交采用系谱法选育出了大豆新品种陇豆3号。2019 — 2020年参加甘肃省大豆区域试验,2 a平均折合产量 2 771.25 kg/hm2,较对照品种陇豆2号增产8.00%。2021年参加甘肃省大豆生产试验,平均折合产量 2 677.20 kg/hm2,较对照品种陇豆2号增产 9.94%。该品种丰产性好,抗花叶病毒病,抗灰斑病,籽粒粗蛋白含量 381.8 g/kg,粗脂肪含量 208.2 g/kg。适宜甘肃省陇东、天水、沿黄和河西灌区春播,陇南地区夏播。     

不同基因型大豆氮效率的研究

通过对不同基因型大豆新大豆1号和黑农40的试验研究,结果表明,施氮对新大豆1号的增产作用不明显,但对黑农40有较好的增产作用;花期黑农40和新大豆1号上、中、下层叶片氮含量都随着施氮量的增加而增加,黑农40叶片氮含量与施氮量的相关系数都达到极显著相关,但新大豆1号没有达到显著水平;施氮对新大豆1号的生物固氮抑制程度高于黑农40,使新大豆1号生物固氮降低36. 3% ~85. 2%。