谷子种子白发病菌带菌检测及种群多态性分析

为检测不同地区谷子种子携带白发病菌Sclerospora graminicola的情况以及种群多态性,以我国谷子不同主产区收集的95份代表性谷子品种种子为材料,提取种子基因组DNA并作模板,利用白发病菌28S rRNA序列设计特异性引物进行PCR扩增,将所获得的PCR产物测序后与白发病菌28S rRNA序列进行比对。结果表明,特异性引物Sg-28S-403-F/Sg-28S-1221-R对白发病菌具有高度的特异性,扩增出819 bp的特异性目标片段,有效检测灵敏度为0.125 ng/μL。在95份谷子种子中,26份种子检测出特异性扩增条带,所有扩增条带对应序列与白发病菌28S rRNA序列的相似性达98%以上,并且带菌种子全部来自春谷区。分析26份阳性样品的28S rRNA序列,得到58个变异位点和34种单倍型,其中单倍型SG2出现频率最高,内蒙古、陕西、山西、河北和辽宁省区的白发病菌都具有该单倍型,表明不同地理来源的白发病菌28S rRNA序列存在差异,SG2为优势单倍型。     

二点委夜蛾冬前田间调查及越冬虫态研究简报

2011年10月中旬至12月中旬,在河北省中南部地区,对二点委夜蛾越冬虫态及冬前幼虫的田间分布、虫龄、虫量进行了系统调查。结果显示,二点委夜蛾多以老熟幼虫作茧越冬。冬前幼虫主要栖息于有叶片遮蔽或落叶覆盖的地块,普遍为5～6龄。在甘薯地、大豆地、花生地和棉花地虫量较多;果园、蔬菜地、小麦地、玉米地等地块虫量少。幼虫生存与栖息地生态环境关系密切。但室内饲喂显示,幼虫为多食性,喜食多种作物、蔬菜及杂草,甚至可以枯叶为食存活。     

谷子线虫病品种抗性鉴定及拌种药剂筛选

谷子线虫病是谷子生产中的重要病害,严重发生时可导致绝产。对当前主要谷子生产品种的抗病性进行了鉴定,并对防治谷子线虫病的拌种药剂乙酰甲胺磷乳油和辛硫磷乳油进行了比较试验。结果表明：用种子量0.3%的辛硫磷拌种对谷子线虫病的防效可达到99.2%,辛硫磷可以作为甲基1605的替代药剂用于谷子线虫病的防治。     

不同光周期环境对谷子农艺性状的影响

本研究连续2年在短日照(海南)、中等日照(河南)、长日照(吉林)3个不同光周期环境调查160份谷子资源的抽穗期、株高、叶片数、穗长、穗粗、穗码数、码粒数、穗重、穗粒重、千粒重10个主要性状,利用SPSS19.0软件进行多因素方差分析及多重比较,揭示光周期对谷子各性状的影响,评价160份谷子资源对光周期的敏感性。结果表明,3个不同光周期环境间谷子株高、叶片数、穗长、穗码数、抽穗期、穗粗、穗重、穗粒重、码粒数9个性状均表现出极显著差异(P0.01),千粒重表现出显著差异(P0.05)。株高、叶片数、穗长、穗码数、抽穗期5个性状随着日照的延长呈现出递增趋势。品种对谷子的10个性状有极显著影响(P0.01),年份对千粒重以外的9个性状有极显著影响(P0.01)。光周期与品种互作效应对10个性状均有极显著影响(P0.01),光周期与年份互作效应对抽穗期以外的9个性状有极显著影响(P0.01),年份与品种互作效应对株高、叶片数、穗长、穗粗、穗重、穗粒重、穗码数、码粒数8个性状有极显著影响(P0.01)。160份谷子资源中对光周期表现中、低敏感性的材料没有明显的地域特性,而对光周期表现强敏感性的材料主要是来自春谷区的农家品种。筛选出光周期极不敏感材料小早谷和极端敏感材料呼和浩特大毛谷、然谷、红钙谷、茄谷、二白谷等,为选育谷子光周期钝感品种及开展光周期敏感性形成机理研究奠定了基础。     

谷瘟病菌交配型基因克隆和不同地区交配型基因检测

为明确我国谷子产区谷瘟病菌交配型基因及其分布情况对谷瘟病菌群体结构分析的重要意义。根据已知稻瘟病菌交配型基因MAT1-1-1(Gen Bank登录号AB080672.2)和MAT1-2-1(Gen Bank登录号AB080673.2)的部分序列设计3对特异性引物,利用PCR技术对186株谷瘟病菌交配型基因进行扩增检测,比对分析谷瘟病菌和稻瘟病菌的交配型基因MAT1-1-1的alpha盒子部分氨基酸序列和MAT1-2-1高迁移率蛋白盒子氨基酸序列。结果显示,引物JPX1-1-S3/JPX1-1-A3对谷瘟病菌交配型基因MAT1-1-1的扩增效果较好,而JPX1-2-S1/JPX1-2-A1对谷瘟病菌交配型基因MAT1-2-1的扩增效果较好。序列比对发现谷瘟病菌与稻瘟病菌交配型基因极为相似,但并不完全相同。对2010-2016年采自河北、山东、山西、陕西、吉林、黑龙江、辽宁、内蒙古、新疆和海南等采集地点的共186株谷瘟病菌单胞菌株的交配型基因进行检测,发现夏谷区交配型为MAT1-1的谷瘟病菌占69.15%,而交配型为MAT1-2的菌株仅占26.60%,其余4.25%菌株为双交配型菌株。春谷区交配型为MAT1-1的谷瘟病菌占38.55%,而交配型为MAT1-2的菌株仅占56.63%,其余4.82%菌株为双交配型菌株。建立了谷瘟病菌交配型基因PCR检测体系,通过该方法检测多数谷子种植区存在MAT1-1与MAT1-2 2种交配型的谷瘟病菌菌株,且总体上2种交配型菌株比例接近1∶1。但不同地区交配型菌株所占比例有一定差异,并且自然界中存在谷瘟病菌两性菌株。快速检测谷瘟病菌的交配型等位基因和不同区域谷瘟病菌交配型基因分布对研究谷瘟病菌群体结构与遗传分析具有重要意义。     

谷子SiPRR37基因对光温、非生物胁迫的响应特点及其有利等位变异鉴定

从谷子品种延谷11号克隆生物钟基因SiPRR37,通过生物信息学分析、组织特异性表达分析、4种不同光温组合条件的昼夜表达模式分析以及对NaCl、ABA、PEG、低温、Fe 5种非生物胁迫的响应特点分析,揭示SiPRR37参与谷子光温互作调控以及应对非生物胁迫的作用机制;并对160份谷子材料重测序检测SiPRR37基因的突变位点进行单倍型分析,探究该基因对谷子主要农艺性状的影响。结果表明,SiPRR37基因蛋白质编码区(sequence coding for amino acids in protein,CDS)全长2247 bp,编码748个氨基酸,含有REC和CCT 2个结构域,基于PRR37蛋白的系统进化分析发现,谷子与糜子、高粱、玉米亲缘关系最近;启动子预测分析发现,SiPRR37启动子区存在光、温、生长素、赤霉素、脱落酸、茉莉酸甲酯、干旱和盐胁迫等多种应答元件。SiPRR37相对表达量从高到低依次为根、穗颈、穗、顶叶、次顶叶、茎秆;4个光温组合条件SiPRR37均只在光照期出现1个表达峰,无论高温(27℃)还是低温(22℃),短日照相比长日照表达峰均要提前,无论长日照还是短日照,低温(22℃)相比高温(27℃)表达峰均要提前;NaCl、低温(15℃)胁迫能够抑制SiPRR37表达,PEG模拟干旱胁迫和Fe胁迫能够诱导SiPRR37基因表达,SiPRR37参与了ABA信号传导过程。位于SiPRR37 CDS区的10个SNP将160份谷子材料分为19个单倍型,其中3个单倍型(Hap_7、Hap_10、Hap_19)是改善穗部性状的有利单倍型。谷子SiPRR37基因表达具有昼夜节律性,同时受光周期和温度调控,并且参与了谷子对盐胁迫、低温胁迫、干旱胁迫和铁胁迫的应答反应,同时SiPRR37与抽穗期和多个穗部性状相关,在开展谷子高产分子辅助选育中具有一定应用潜力。     

谷瘟病菌无毒基因PWL家族检测及变异分析

为了确定不同地区谷瘟病菌群体中无毒基因PWL家族的分布和变异情况,从全国谷子主产区的不同区域采集分离了252株谷瘟病菌单孢菌株,提取基因组DNA,参考目前已知稻瘟病菌中无毒基因PWL家族的核苷酸序列开发合成了5对引物,通过PCR扩增对252株谷瘟病菌进行PWL家族基因检测,并对扩增片段进行测序分析。结果表明,252个谷瘟病菌菌株都不包含PWL1基因,65个菌株包含出PWL2基因,扩增率25.8%,252个菌株都包含PWL3与PWL4基因,扩增率100%。谷瘟病菌PWL3基因与稻瘟病菌中同源基因相比,在基因编码区存在849 bp的碱基插入,插入片段与non-LTR retrotransposon:MGL的相似度为96.7%,利用此差异可通过PCR技术快速区分谷瘟病菌与稻瘟病菌。谷瘟病菌PWL2基因存在多处单核苷酸变异,通过分析将其划分14个单倍型,分别为P1～P14。单倍型P1占绝对优势包含46个菌株,以此为基础衍生出其他主要单倍型,其次为单倍型P12包含7个菌株,并且多地区都存在特异性单倍型,说明我国谷瘟病菌种群具有较高的遗传多样性。谷瘟病菌中不存在PWL1无毒基因,PWL2无毒基因仅...     

谷子十里香抗锈抑制消减杂交文库构建及初步分析

为了研究十里香抗锈分子机理及其调控机制。以谷子抗锈十里香接种12,24,48,72,96 h叶片为材料,利用抑制差减杂交技术,构建了谷锈菌诱导的SSH文库,筛选十里香接种与未接种锈菌差异表达的基因片段,通过Gen-Bank进行同源比对,对差异表达基因进行功能注释,并利用荧光定量PCR技术对部分差异表达片段进行表达分析。随机挑取差减文库中阳性克隆测序,共获得368个EST序列,插入片段大小为200~750 bp,通过网上GenBank非冗余数据库比对分析,发现其中32个EST与抗病相关。对与抗病相关的EST分析,推测WRKY转录因子、MAPK信号途径、钙信号途径、谷胱甘肽-S-转移酶、细胞色素P450、病程相关蛋白等可能参与了十里香与谷锈菌非亲和互作。进一步利用荧光定量PCR技术对SSH文库中4个基因做了表达分析,结果表明这些基因均受锈菌诱导表达。通过构建十里香受锈菌诱导的SSH文库,初步明确了十里香参与抗锈相关的基因,为下步谷子抗锈分子育种奠定基础。     

冬小麦田间杂草分布现状与绿色防控技术研究

基于当前小麦恶性杂草日益严重,化学防控用药量大、防效差及药害频发的问题,在河北省馆陶县冬小麦—夏玉米常年连作种植区进行了麦田杂草分布现状普查,结果表明,共调查到杂草种类9种,数量最多的为节节麦,占比49.5%,为小麦田间杂草种群中优势种群。播娘蒿和节节麦2种杂草发生面积最大,为主要防治对象。雀麦、灰绿藜、麦瓶草、猪殃殃、荠菜5种杂草为局部区域发生。     

谷瘟病菌无毒基因AVR1-CO39序列变异及遗传多样性分析

 谷瘟病是谷子上毁灭性病害之一,为了探讨不同地区谷瘟病菌群体的遗传多样性,对我国11个省(自治区)171株谷瘟病菌的无毒基因AVR1-CO39进行扩增测序,并利用ClustalX2.0和DnaSP5.0软件对测序结果进行分析。结果表明,171株谷瘟病菌单孢菌株AVR1-CO39的CDS编码区共有40个多态性位点,依据序列之间的核苷酸差异划分为37个单倍型,H1型为绝对优势单倍型。我国11个省份谷瘟病菌群体的AVR1-CO39具有较高的遗传多态性,由于存在较为频繁的基因交流,种群之间没有明显的遗传分化。种群内部的遗传分化是谷瘟病菌遗传分化的主要方式,错配分布检测结果显示进化过程中可能出现群体扩张,并且谷瘟病菌的聚类与地理来源没有显著的关系。研究结果表明,谷瘟病菌无毒基因AVR1-CO39具有较高的变异性,以H1为核心单倍型在不断地变异衍生出新的等位基因类型,并且这种变异衍生趋势并不受地理隔离的影响。研究结果可为谷子抗病品种选育,揭示谷瘟病菌无毒基因与谷子抗病基因之间的互作机制提供理论支持。