Wolbachia在灰飞虱群体中的传染

灰飞虱(Laodelphaxstriatellus)能传播水稻条纹叶枯病,是我国重要的水稻害虫。Wolbachia是存在于多种昆虫生殖器官的一类共生菌,它可通过在宿主群体中引起细胞质不亲和性(CI)而给宿主带来生殖优势。通过对灰飞虱体内Wolbachia感染率的测定,监测Wolbachia在灰飞虱群体中的扩散趋势从而为媒介昆虫-共生菌技术(Vector-Insect-SymbiontTech-nology,VIST)这一防治手段提供研究基础。     

普通玉米主要品质性状杂种优势研究

利用普通玉米的10个骨干自交系按不完全双列杂交法组配成45个组合,分析了10个自交系及其杂交一代的4个主要品质性状(粗淀粉、粗脂肪、粗蛋白、赖氨酸)的杂种优势及其亲子关系.结果表明:玉米4个品质性状的杂种优势以粗淀粉含量最强,其次是粗脂肪含量,而粗蛋白和赖氨酸含量呈现负的杂种优势,且各性状不同组合的杂种优势存在着较大差异;粗淀粉含量、粗脂肪含量和粗蛋白含量亲子相关性达到了显著或极显著水平,而赖氨酸含量亲子相关性极弱.     

玉米种质材料遗传多样性的ISSR分析（英文）

【目的】利用ISSR分子标记分析越南北部山区当地玉米种质材料的遗传多样性。【方法】采用ISSR技术和10个引物对从越南和老挝北部山区3个省收集的21份玉米种质材料即12份普通玉米和9份糯玉米的遗传多样性进行分析。【结果】在21份玉米种质材料中可以检测到108个ISSR片段,其多态性为100%。ISSR引物的多态性信息量值为0.10～0.39,每条引物平均为0.24;分辨力为14.29~0.48,平均每条为4.48。除ISSR-T1以外,所有ISSR引物在13份玉米材料中均产生特异性片段。根据聚类分析结果,使用70%的遗传相似性作为切割点,建立了玉米种质材料系统树,21份玉米种质材料被分为3大类。不同玉米材料的相似系数为0.52~0.90.【结论】ISSR标记可提供玉米种质遗传多样性信息,对越南玉米种质材料的收集、保护和育种具有重要作用。     

单头灰飞虱体内两种水稻病毒的双重一步法RT PCR检测

灰飞虱传播的水稻条纹病毒(Rice stripe virus, RSV)和水稻黑条矮缩病毒(Rice black streaked dwarf virus, RBSDV)是危害我国水稻生产最主要的2种病毒,建立灰飞虱体内RSV和RBSDV快速、可靠的检测方法是水稻生产中的重要问题。本研究根据RSV RNA3和RBSDV S10序列分别设计了2个病毒的特异性引物,通过退火温度和PCR循环数等条件的优化,建立了灰飞虱体内RSV和RBSDV快速鉴定的双重一步法RT PCR体系。对一步法和两步法RT PCR检测结果进行比较,表明2种方法均能准确有效鉴定灰飞虱体内的2种病毒,且两步法的检测效果略好于一步法。而灵敏度实验表明一步法RT PCR可以从0005 ng·μL-1的灰飞虱RNA初始模板中准确检测到病毒,完全满足单头灰飞虱体内病毒检测的需要。应用本研究建立的双重一步法RT PCR体系对200头获毒灰飞虱样品中的RSV和RBSDV进行了检测,结果进一步证实了此方法的稳定性和可靠性。     

农田杂草灰飞虱的空间格局与抽样技术

通过聚集度指标法测定和*m--X回归法分析,研究了浙江地区农田杂草越冬代灰飞虱成若虫的田间分布格局与抽样技术。结果表明,灰飞虱成虫、若虫和成若虫混合种群趋向于聚集分布,聚集强度随虫口密度增加而增强,抽样数量随虫口密度增加而递减,最适理论抽样模型为n2=105.95/-X 31.2,当灰飞虱虫口密度每样方2,5,10和20头以上时,分别抽查80,50,40和30样方。以棋盘式、五点式或Z字型等取样方法较宜。     

玉米PDI基因cDNA的克隆及生物信息学分析

利用RT-PCR技术,从玉米花丝中克隆得到了玉米蛋白质二硫键异构酶(PDI)基因cDNA编码序列(GenBank登录号为EF532321)。生物信息学技术分析表明:该序列开放阅读框为1 542个碱基,编码513个氨基酸,组成的蛋白质分子式C2577H3980N648O771S11,分子量为56.7 kDa,等电点pI为5.01。基因进化树分析表明玉米中的PDI基因与水稻中的PDI基因具有较近的亲缘关系。亚细胞定位预测分析表明,该基因编码的蛋白定位于细胞的内质网。     

近零磁场下灰飞虱转录表达分析稳定性内参基因筛选

【背景】 地磁场（geomagnetic field,GMF）并不是稳定不变的,其随时间和空间时刻变化。目前,随着对动物磁生物学研究的日益深入,基于实时荧光定量PCR (qRT-PCR)技术开展的磁响应基因转录表达谱研究有力促进了磁响应通路的鉴定和磁感受机制的揭示。【目的】 筛选近零磁场（near-zero magnetic field,NZMF）下短翅型灰飞虱（Laodelphax striatellus）稳定表达的内参基因,使对目的基因的定量分析更加准确。【方法】 迁飞性昆虫灰飞虱采自江苏省农业科学院试验田并在室内使用TN1三叶期稻苗进行扩繁（温度：（25.0±1.0）℃,相对湿度：70%—90%,光周期：14L﹕10D）。采用亥姆霍兹线圈室内模拟近零磁场（NZMF;＜500 nT）和地磁场（GMF;~50 000 nT）,人工模拟磁场强度有效处理空间为直径30 cm的球形空间,试验过程中严格控制除磁场强度外的环境因子（温度：（25.0±1.0）℃,相对湿度：75%,光周期：14L﹕10D）并利用磁通门计每日对人工模拟磁场进行校准和监测,灰飞虱连同TN1三叶期稻苗均置于试管中进行暴露处理,每隔两日与对照磁场中稻苗对调以避免稻苗潜在磁响应对灰飞虱的影响。利用Trizol法分别提取初羽化灰飞虱雌、雄成虫总RNA,检测各生物学重复RNA质量并调至含量一致,反转录为cDNA,利用qRT-PCR技术并结合常用内参筛选分析软件geNorm、NormFinder、BestKeeper以及在线综合分析系统RefFinder对在NZMF和GMF两种磁场强度下灰飞虱体内的内参基因稳定性进行评估筛选,其中,待评估的11个常用内参基因包括Actin1、Tubulin（α1TUB和α2TUB）、Elongation factor 1 alpha（EF-1α）、Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase（GAPDH）、Ubiquitin（UBI）、Ribosomal protein S11（RPS11）、Ribosomal protein S15e（RPS15）、Ribosomal protein L8（RPL8）、Ribosomal protein L9（RPL9）和ADP ribosylation factor2（ARF2）。【结果】 不同磁场环境（NZMF vs. GMF）下,灰飞虱短翅雌成虫EF-1α和RPL9表达稳定性在geNorm和NormFinder两种评估方法中都居于前两位,与BestKeeper软件的结果略有差异,进而利用在线工具RefFinder对以上3种方法的评估结果进行稳定性综合排序,结果表明EF-1α稳定性最好,RPL9稳定性次之;灰飞虱短翅雄成虫中,基于geNorm、NormFinder和BestKeeper 3种评估方法,α2TUB和RPL9表达稳定性中均居于前两位,而Actin1表达稳定性虽在NormFinder和BestKeeper中处于前两位,但其在geNorm中稳定性较低,最后,通过在线工具RefFinder综合分析表明,α2TUB稳定性最好,RPL9稳定性次之。【结论】 明确了不同磁场强度（NZMF vs. GMF）下适用于灰飞虱短翅雌、雄成虫中稳定表达的内参基因,其中,若使用双内参系统,雌成虫中可使用EF-1α和RPL9搭配,雄成虫中可使用α2TUB和RPL9搭配,为稳定表达的内参基因系统。此外,RPL9在灰飞虱短翅型雌、雄成虫中均可作为稳定的单一内参基因使用。研究结果确保了对灰飞虱响应磁场强度变化研究中关键目的基因转录表达的准确定量,并为今后开展磁场强度变化下的转录表达谱分析提供了有力保障。     

非嗜食植物次生化合物对褐稻虱实验种群的控制作用

采用干扰作用控制指数(Interference index of population control,ⅡPC),研究了非嗜食植物乙醇提取物对褐稻虱(Nilaparvata lugens(Stal))实验种群的控制作用.结果表明,供试的26种植物乙醇提取物(1 gDW·100mL-1)中,大多数对褐稻虱种群有明显的产卵忌避作用和综合干扰控制作用.其中苍耳(Xanthium sibiricum Petr.et Widd)、甘草(Clycyrrhiza uralensis Fisch)、飞机草(Chromolaena odorata)3种植物乙醇提取物的产卵忌避率达90%以上;薇苷菊(Mikannia micrantha H.B)、飞机草、苍耳等14种植物乙醇抽提物1 gDW·100mL-1对褐稻虱的综合ⅡPC小于0.1,表明对褐稻虱种群的控制效果达90%以上;同时部分植物乙醇提取物具有一定的毒杀作用,如薇苷菊、马樱丹(Lantana camaraL.)等乙醇提取物对褐稻虱1～2龄若虫的ⅡPC达到0.32～0.45,薇苷菊、尾叶桉(Eucalyptus urophlyla S.T.Blakely)、飞机草对3～5龄若虫的ⅡPC分别为0.40～0.50,即对褐稻虱1～2、3～5龄若虫分别具有55%～68%和50%～60%的毒杀效果.这些植物乙醇提取物可作为组建水稻植物保护剂的成分.     

玉米GY220×1145组合粗缩病抗性的QTL定位分析

玉米粗缩病是近年严重影响中国玉米生产的病害,研究其QTL定位有助于利用分子标记辅助选择提高玉米粗缩病抗性育种效率。该研究调查了GY220×1145杂交衍生的重组自交系(RIL)群体109个家系(F10∶11)在2个环境下粗缩病的抗感表型值,结合该组合由272个DNA分子标记构建的遗传连锁图谱,分别采用基于多元回归模型的Win QTL Cartographer 2.5软件的复合区间作图法(CIM)和基于混合线性模型的QTL Network 2.0软件中CIM方法,检测了玉米粗缩病的抗性位点。结果表明:(1)运用Win QTL Cartographer 2.5软件中CIM法,检测到5个抗玉米粗缩病的QTL,解释表型变异的6.9%～17.6%,其中有3个QTL在2个环境下都检测到。5个QTL的加性效应变异幅度为-8.57～11.94。(2)用QTL Network 2.0软件中CIM法,检测到1个控制玉米粗缩病的位点MRDD2-22,解释表型变异的9.0%,加性效应为6.93。在第5连锁群与13连锁群之间存在1对非主效QTL间的互作,解释表型变异的7.4%,互作效应为-7.70。运用多元回归模型和混合线性模型都检测到的位点是MRDD2-22,位于第4染色体长臂g7M7806～n142标记区间,抗性等位基因来自自交系1145,平均加性效应为9.3。MRDD2-22位点可用于分子标记辅助选择进行玉米自交系粗缩病抗性的改良。     

玉米细胞质雄性不育性(CMS)的激素调控机制

在以前的研究中我们首次报道了玉米细胞质雄性不育(CMS)花药组织生长素亏损——细胞分裂素盈积现象。这种激素含量的异常在雄性不育性的表达与实现进程中起着重要的调节作用,但现有的研究资料尚不能揭示这种调节作用的机制。本文根据目前有关激素作用机制的几种认识以及玉米 CMS 分子生物学研究成果,结合作用对玉米 CMS 小孢子发育和败育过程中物质代谢系统、能量代谢系统、植物激素系统、生物物理系统、细胞学及超微结构等方面的研究结果,对认识 CMS 机制中有代表性的 Flavell 假说进行了评述,对激素调控玉米 CMS 的可能的分子机制提出了自己的看法。     

实时荧光定量PCR检测转基因玉米Bt176测量不确定度分析

应用实时定量PCR方法测定样品中转基因玉米Bt176的含量,并从多个方面来分析测量的不确定度。结果显示,A类不确定度为0.0003,B类不确定度为0.0007,合成不确定度为0.001,有效自由度veff为272,包含概率P为95%,扩展不确定度U=0.002,测量结果为(0.8±0.2)%。不确定度评估结果表明,测量不确定度的主要来源是微量液体转移量的偏差。     

玉米GY220×1145组合RIL群体粗缩病抗性性状的遗传分析

调查玉米GY220×1145组合的RIL群体109个家系(F10;11)及其亲本在2个环境下粗缩病抗性的表型值,运用RIL群体的主基因多基因模型进行遗传分析,探讨玉米粗缩病抗性遗传规律。结果表明:①2008年GY220/1145组合的RILs粗缩病抗性性状的最佳遗传模型为E-1-5模型,即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因混合遗传;2009年最佳遗传模型为G-0模型,即3对加性-上位性主基因+加性-上位性多基因模型混合遗传。②各主基因效应值不同。③上位性总效应小于主基因总效应。④有单个上位性效应大于单个主基因效应的情形出现。⑤主基因遗传为主,多基因遗传为辅。     

Discovery of leaf region and time point related modules and genes in maize (Zea mays L.) leaves by Weighted Gene Co-expression Network analysis (WGCNA) of gene expression profiles of carbon metabolism

Maize (Zea mays L.) yield depends not only on the conversion and accumulation of carbohydrates in kernels, but also on the supply of carbohydrates by leaves. However, the carbon metabolism process in leaves can vary across different leaf regions and during the day and night. Hence, we used Weighted Gene Co-expression Network analysis (WGCNA) with the gene expression profiles of carbon metabolism to identify the modules and genes that may associate with particular regions in a leaf and time of day. There were a total of 45 samples of maize leaves that were taken from three different regions of a growing maize leaf at five time points. Robust Multi-array Average analysis was used to pre-process the raw data of GSE85963 (accession number), and quality control of data was based on Pearson correlation coefficients. We obtained eight co-expression network modules. The modules with the highest significance of association with LeafRegion and TimePoint were selected. Functional enrichment and gene-gene interaction analyses were conducted to acquire the hub genes and pathways in these significant modules. These results can support the findings of similar studies by providing evidence of potential module genes and enriched pathways associated with leaf development in maize.     

褐飞虱长短翅型成虫不同组织内Wolbachia的密度

以褐飞虱海南三亚种群为试验材料,运用实时荧光定量PCR方法对感染Wolbachia品系的长翅雌虫、长翅雄虫、短翅雌虫和短翅雄虫体内Wolbachia的密度进行测定。研究结果表明:雌虫中Wolbachia的密度一般都高于雄虫,短翅雌虫中Wolbachia的密度要显著高于长翅型雌虫。进一步对虫体头部、胸部、腹部和足4个组织的Wolbachia含量进行了测定,研究其在寄主各个组织中含量分布的差异。4个组织中,由于褐飞虱的生殖组织在腹部,而Wolbachia主要集中于寄主的生殖细胞中,所以腹部的Wolbachia含量最高;在非生殖组织中,同样存在Wolbachia,胸部含量比头部和足的含量都要高。     

农杆菌介导bar基因转化玉米幼胚的研究

通过农杆菌介导法,采用抗除草剂基因(bar)转化3个玉米自交系的幼胚,并对遗传转化影响因素进行优化。结果表明,2,4-D浓度为2 mg·L-1时,胚性愈伤组织诱导率较高;农杆菌最佳的侵染时间为20 min;乙酰丁香酮(AS)明显提高了幼胚的GUS瞬时表达频率,适宜浓度为200μmol·L-1;温和选择方法适于幼胚转化,不定芽诱导培养基、芽伸长培养基和生根培养基中潮霉素的浓度分别为8、6、2 mg.L-1;获得7株PCR检测以及除草剂抗性试验阳性植株。     

基于两个相关群体的玉米花期相关性状QTL定位

【目的】利用具有共同亲本黄早四的2个F2﹕3群体,定位控制玉米的抽雄期(DTT)、散粉期(DTP)、吐丝期(DTS)以及散粉-吐丝间隔期(ASI)的QTL,为玉米分子育种与相关基础研究提供参考和依据。【方法】以自交系齐319和掖478分别与黄早四杂交构建的230个和235个F2﹕3家系为定位群体(分别写作Q/H和Y/H),利用完备区间作图方法,对在不同生态环境下(2007-北京、2008-北京、2007-河南、2008-河南、2007-新疆以及2008-新疆)玉米花期相关性状进行QTL定位。同时利用基于混合线性模型的QTL Network-2.0软件进行基因×环境互作及上位性的分析。【结果】尽管4个花期相关性状的表现在2个群体中存在明显差异,但它们之间均呈现高度的相关性。在6个环境下对2个群体的4个性状进行了QTL检测,Q/H群体共定位到了85个QTLs,分布在玉米的10条连锁群上;Y/H群体共检测到了30个QTLs,呈现成簇分布。在Q/H群体中检测到2个重要的与多个性状相关且在不同环境条件下同时表达的QTL区域,分别位于第8染色体的umc1562—bnlg1651和第10染色体的phi062—umc1115区段;在Y/H群体中也检测到了1个与多性状相关且在多环境表达的QTL区域,位于第3染色体的nc030—umc2166区域。进一步分析发现,贡献率较大的QTL同时控制着多个性状。对比2个群体的定位结果,共检测到4个在不同遗传背景下的"一致性"QTLs。【结论】玉米花期相关性状的遗传机制较为复杂,而在不同环境及不同遗传背景下能够稳定存在的QTL可为这类性状的生产应用以及精细定位与图位克隆提供有价值的参考。     

Introduction of herbicide resistant gene （bar） into maize （Zea mays L.） via pollen tube pathway

The pollen tube pathway method of transformation has been reported to be successful in most crops,but less successfu in maize.DNA can be transferred by cutting the stigma following pollination and applying the DNA solution in a suitable period DNA presumably reaches the ovary by flowing down the pollen tube and then integrates into the just fertilized but undivided zygotic cells.To provide the molecular evidence for this procedure,the plasmids pGBIRC carrying a CaMV35S promoter-PPT acetyle transferase(bar)gene-nos terminator gene fusion construct were used.Total 3 276 seeds were produced from the ears treated with DNA.It was found that 35 seedlings were GUS assay positive,but less intense than that of the positive controls,of which 17 were PCR amplification positive.But,only 13 of the seeds from the plants treated with DNA containing the bar gene were found to be resistant compared with the negative control.Less than 1.07% of progeny seedlings tested expressed a herbicide positive reaction and polymerase chain reaction(PCR)with seedling DNA did detect the bar gene.Morphological variation was observed in six plants.We succeed in obtain PPT-resistant maize inbred lines via pollen tube pathway.     

从玉米传粉子房培养出单倍体植株

比较了授粉时间长短和授粉季节对玉米单倍体诱导的影响.结果表明,当授粉时间控制在15-22h,授粉子房均有可能诱导出单倍体植株.春秋季授粉诱导单倍体的效果比夏季好.从26400个子房中共获得281棵再生植株,经根尖压片检查发现其中24棵为单倍体植株,证明利用玉米传粉子房来诱导单倍体植株是可行的.     

灰飞虱传水稻病毒病控害减灾技术的研究

近10多年来,水稻条纹叶枯病、黑条矮缩病相继在江苏盐城流行,为此,我们较全面、系统、深入调查研究了水稻条纹叶枯病、黑条矮缩病的灾变规律和防控技术。摸清了灰飞虱发生、传毒和病毒病的流行致灾规律,明确了一些水稻品种的抗耐病性,以及防虫网阻隔、适当迟播、耕翻灭茬等农业、物理措施在控制灰飞虱发生和传毒的作用,筛选出一批化学农药品种,为有效防治灰飞虱、预防病毒病提供了高效、低毒的对路药剂。集成一套适合本地现行种植方式,易于操作,可持续的灰飞虱传水稻病毒控害减灾技术,供各地借鉴参考。