辣椒HD-Zip基因家族鉴定、系统进化及表达分析

【目的】鉴定辣椒HD-Zip基因家族,并利用生物信息学方法系统分析其在基因组中的分布、基因结构、进化分化特征及在不同组织中的时空表达特异性,解析该家族的进化特征及生物学功能。【方法】根据已报道及PlantTFDB数据库中的拟南芥HD-Zip序列,利用本地BLAST工具在我国辣椒测序品种‘遵辣1号’基因组中比对,并利用Pfam、SMART工具进一步验证。采用EMBOSS Programs、MEGA、GSDS、MEME、MCScanX、OrthoMCL、Circos等软件预测辣椒HD-Zip基因家族成员蛋白理化性质,构建系统进化树,定位染色体,分析基因结构、基因复制类型及直系、旁系同源基因。基于GEO数据库,运用R软件、本地perl语言及Cytoscape分析辣椒HD-Zip组织表达差异并绘制共表达网络。【结果】本研究在‘遵辣1号’基因组中鉴定获得42条辣椒HD-Zip,命名为CaHDZ01—CaHDZ42。CaHDZs长度跨度较大,70% CaHDZ蛋白的pI小于7.0。除CaHDZ42,其余基因不均匀地分布在12条染色体上,部分基因为片段复制。该基因家族可分为4个亚族,分别含有18、9、5、10个HD-Zip,基因结构及蛋白结构域差别显著。辣椒、番茄和拟南芥3个物种中的直系同源基因对数目大体相同,但同为茄科的辣椒和番茄之间的稍多;辣椒中的旁系同源基因少于番茄和拟南芥,说明辣椒基因组的倍增事件并没有使CaHDZs明显扩增。对无油樟、水稻、玉米、番茄、马铃薯、辣椒‘CM334’、辣椒‘Zunla-1’、毛果杨、葡萄以及拟南芥9个代表物种的HD-Zip进化特征分析结果表明,从被子植物开始,HD-Zip基因家族就稳定存在4个亚族。推测在形成4个亚族前,HD-Zip分为两组,其中一组分化成I和II亚族,而另一组则分化成为III和IV亚族。CaHDZs在根、茎、叶、花芽、花和果实不同发育时期的表达模式分析结果显示,4个亚族具有不同程度的表达趋势。其中I亚族基因在辣椒不同组织中的表达量均较高,且不同成员间表达模式不同,CaHDZ22在茎中的表达最高,表明该基因可能对辣椒茎的生长有重要作用。II、III和IV亚族基因在不同组织中的表达量相对较低,但部分基因在特定组织中具有较大的表达量。如CaHDZ34在辣椒果实成熟后期具有较大高的表达量,CaHDZ02和CaHDZ28在果实膨大时表达较高,CaHDZ04在果实成熟前期具有较高的表达量。CaHDZs表达网络中有33对基因表达趋势的相关系数（PCC）大于0.8,6对大于0.9,表明CaHDZs协同调控了辣椒的生长发育,不同亚族之间也具有协同性。【结论】在‘遵辣1号’基因组中鉴定获得42条CaHDZs,可分为4个亚族,不同亚族的基因结构、蛋白保守结构域及表达模式不同。在进化过程中,辣椒HD-Zip保守性高,数目没有明显扩增,I和II亚族、III和IV亚族关系更近。CaHDZs具有组织表达差异性,协同调控了辣椒的生长发育。     

烟草Hsc70-2的克隆及对马铃薯Y病毒侵染烟草的促进作用

【目的】马铃薯Y病毒（Potato virus Y,PVY）是危害烟草、马铃薯、番茄、辣椒等主要农作物的重要病毒,给农业生产带来巨大损失。论文旨在克隆Hsc70-2蛋白在本氏烟（Nicotiana benthamiana）中的基因序列并分析其生物学信息,研究NbHsc70-2蛋白对PVY侵染烟草的影响,为进一步解析PVY的侵染机制提供理论依据。【方法】以本氏烟为材料,克隆NbHsc70-2蛋白的基因编码序列（coding sequence,CDS）,利用MEGA 6.0 进行多序列比对并构建系统进化树;利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析NbHsc70-2在本氏烟各组织中的表达水平;采用在线软件BaCeILo和SignalP 4.0对NbHsc70-2进行生物信息学分析;构建NbHsc70-2-RFP融合蛋白确定该蛋白的亚细胞定位;研究PVY处理对本氏烟叶片中NbHsc70-2的影响;利用激光共聚焦观察PVY-GFP处理对NbHsc70-2-RFP定位的影响;构建NbHsc70-2 VIGS沉默体系及瞬时表达载体,采用qRT-PCR比较NbHsc70-2在沉默/过表达后对PVY表达的影响。【结果】NbHsc70-2编码649个氨基酸,系统进化树分析表明,NbHsc70-2与普通烟NaHsc70-2序列相似性最高,亲缘关系最近,属于热激蛋白家族,C端具有热激蛋白家族的高度保守基序结构;qRT-PCR分析表明,NbHsc70-2在叶中表达量最高,在根和茎中的表达量较低;BaCeILo预测及激光共聚焦显微镜观察均显示NbHsc70-2定位在细胞质中,并且PVY-GFP侵染本氏烟后NbHsc70-2-RFP部分转移至细胞核,与PVY-GFP共定位在细胞质及细胞核中;将NbHsc70-2基因沉默载体pTRV::NbHsc70-2导入本氏烟中7 d后相比于对照组,沉默组出现心叶皱缩及矮化现象;接种PVY-GFP 7 d后通过手持紫外灯观察到沉默组中无明显绿色荧光出现,而对照组中PVY-GFP系统侵染使得非接种叶片呈现荧光现象,沉默组荧光点数约为对照组28%;接种PVY后,利用qRT-PCR检测沉默NbHsc70-2后1、3、5 d的PVY CP基因积累量,结果表明沉默NbHsc70-2后PVY CP基因积累量下降,其中3 d和5 d与对照相比差异显著,基因表达水平分别为对照的14%和0.004%;将NbHsc70-2过表达载体pEarleyGate100::GWC::NbHsc70-2与PVY同时导入本氏烟后,结果表明相比于对照组,过表达组48 h和72 h 其PVY CP基因积累量显著上升,基因表达水平分别为对照组的2.31、2.56倍。【结论】PVY侵染会引起NbHsc70-2表达量上升;NbHsc70-2是PVY侵染本氏烟重要的组成成分,沉默该基因显著抑制PVY的表达,过表达NbHsc70-2则显著提高PVY的表达,即NbHsc70-2的表达水平与PVY复制呈正相关,NbHsc70-2蛋白促进PVY对烟草的侵染。     

生物炭对不同浇水条件下冬小麦产量及水分利用效率的影响

为了探讨生物炭施用量在不同浇水条件下对冬小麦的增产效果,2015-2017年通过大田试验设置0(B0,CK),20(B20),40(B40),60(B60) t/hm~2共4个生物炭施用量和不浇水(W0)、浇越冬水(W1)2个浇水处理,研究了生物炭施用量在不同浇水条件下对土壤含水量、土壤温度、土壤容重、冬小麦产量及构成因素以及水分利用效率的影响。结果表明,不浇水条件下,小麦产量及水分利用效率随生物炭施用量增加先增加后减少,当生物炭施用量为40 t/hm~2时产量和水分利用效率均最高,比B0(CK)处理分别增加8.0%和8.2%;浇水条件下,小麦产量和水分利用效率随生物炭施用量增加而增加,B40和B60处理比B0(CK)分别增加7.4%,12.2%和8.0%,16.3%。不浇水条件下,当土壤含水量低于15%时,B60和B40处理下土壤水分含量低于其他处理;浇水条件下,施用生物炭可增加土壤水分含量,施用生物炭增加土壤贮水量、减少小麦生育期耗水量、降低土壤容重,浇水比不浇水增加容重降低幅度。不浇水条件下,生物炭明显提高返青期前土壤日平均温度,浇水使生物炭对土壤温度的作用相反。返青期后,不浇水条件下土壤日平均地温在各处理间差异不大,浇水条件下表现为日均地温较低时高,较高时低的现象。综合而言,适宜生物炭添加量可以增加旱区土壤水分含量,提高小麦产量和水分利用效率。     

安徽省草鱼养殖群体遗传多样性及遗传结构分析

通过微卫星分子标记对来自安徽省4个草鱼养殖群体进行遗传分析。结果表明,7个微卫星位点均具有高度多态性(PIC=0.863～0.926),4个草鱼群体均显示出较高的遗传多样性(He=0.886 1～0.911 4)。AMOVA分析显示,大多数遗传变异存在于草鱼群体内(97.6%),群体间的遗传变异仅为2.4%。遗传分化和遗传距离分析显示,4个群体整体分化水平较低(Fst0.05),怀远和滁州群体遗传分化最小(Fst=0.013 7),遗传距离最近(Dn=0.269 8),池州和无为群体遗传分化最大(Fst=0.042 5),遗传距离最远(Dn=0.591 6)。系统进化树显示,怀远和滁州群体亲缘关系最近,与池州最远。此外,4个养殖场内部草鱼均存在近亲繁殖现象。建议4个养殖场及时更新亲本,增加繁殖亲本的数量,避免近交衰退带来的风险。     

以团队教学结合临床技能为导向的心脏外科学实践教学探索

目的探讨以团队教学和以培养临床技能为导向相结合的心脏外科学临床系统化、规范化培训教学效果。方法组成临床教学团队,规划临床教学内容并具体分工,针对不同学习背景的学生实施临床分层带教,进行临床教学调控。结果临床学习目的明确,学生普遍提高了对本专业临床学习的兴趣,参与临床工作的积极性和主动性均明显提高;团队带教增加了临床工作和临床带教的灵活性,年轻临床带教老师的满意度明显提高。结论以团队教学和以培养临床技能为导向相结合的心脏外科学实践教学保证了教学内容和教学质量。     

大豆胞囊线虫胁迫下GmCHS基因表达及异黄酮含量变化分析

异黄酮作为植保素,在生物因素、非生物因素的胁迫下,都发挥着重要抗逆作用,而查尔酮合成酶(CHS)是异黄酮形成途径中的关键位点,为研究GmCHS在大豆胞囊线虫胁迫下的响应表达,以便进一步揭示大豆抗大豆胞囊线虫的分子机理,本研究选取抗病品种灰皮支黑豆和感病品种Williams 82,在大豆胞囊线虫3号生理小种胁迫后的不同时...     

喷灌技术在干旱风沙区的应用研究

喷灌在灌溉技术中具有独特的优势而得到广泛的应用,但因其受风的影响大、蒸发损失多,在风沙区的应用受到了极大的制约。通过对风沙区蒸发和风速分布规律的分析以及风沙区喷灌灌溉试验和喷灌在大田中应用的案例调查,给出了喷灌灌溉水利用效率与风速之间的关系,指出只要很好的利用风沙区蒸发和风速分布规律,避开高蒸发时段和高风速时区,在风沙区进行喷灌仍可获得较高的灌溉水利用效率和灌水均匀度,喷灌在风沙区仍有广阔的应用是前景。     

银川平原绿洲的稳定性与可持续发展

银川平原的人工绿洲依托于黄河,绿洲的稳定性与黄河引水量、地下水资源开采规模具有深层耦合关系。人类不合理的开发活动、黄河水量的波动性和递减趋势、绿洲内部的盐渍化和周边地区的荒漠化等,是影响银川平原人工绿洲稳定性的主要因素。针对以上分析,提出注重对黄河系统的研究、强化对地下水资源的管理、实施生态农业、加强对土壤盐渍化的防治、加强银川平原周边地区生态环境的建设等可持续发展对策。     

93份叶用枸杞农艺性状分析及综合评价

为客观评价叶用枸杞种质资源多样性和筛选综合性状优异种质,初步筛选出综合性状优异的叶用枸杞新品种。以93份叶用枸杞种质8个农艺性状,利用变异系数、模糊数学隶属函数和聚类分析方法进行分析。变异系数分析显示变异系数范围为5.25%～73.52%,其中变异系数最大的为单株产量, 最小的为叶鲜干比,Shannon多样性指数范围为1.77～5.73,其中Shannon多样性指数最大的为地径,最小的为茎鲜干比;相关性分析显示单株产量与叶面积、叶鲜干比、株高和地茎显著正相关（P ≤0.05）,与叶形指数、茎鲜干比和叶/茎显著负相关（P ≤0.05）;隶属函数分析显示筛选出综合性状优异的叶用枸杞新品种9份,即Z88、Z76、Z100、Z58、Z32、Z54、Z57、Z85和Z69;聚类分析将种质分为五类,第Ⅰ类材料的特征为单株产量最高,株高、地径和叶面积等较大,包含品系Z88和Z76等,第Ⅱ类材料特征为地径最大,株高、叶形指数和叶面积等较大,包含品系Z58和Z32等,第Ⅲ类材料特征为叶面积最大,株高、叶鲜干比等较大,包含品系Z57和Z85等,第Ⅳ类材料特征为叶鲜干比最大,叶形指数和单株产量等较大,第Ⅴ类材料特征为叶/茎最大,叶形指数、茎鲜干比和株高等较大。93份通过杂交获得的叶用枸杞种质资源较为丰富,单株产量、地径、叶面积、叶鲜干比和叶/茎性状是作为评价叶用枸杞种质的重要农艺性状指标,模糊数学隶属函数和聚类分析方法能够准确、可靠地综合评价叶用枸杞种质资源。     

井渠结合灌区水资源多目标优化配置模型与应用

将灌区的经济效益和生态环境效益结合在一起综合考虑,在灌区水资源配置时不仅只追求获得最大经济效益,同时尽量将地下水位控制在适宜范围内,以维持地下水资源的采补平衡,实现水资源的可持续利用。按此原则,建立了井渠结合灌区水资源多目标优化配置模型。实例计算表明：应用此模型指导井渠结合灌区的水资源配置可实现真正意义上的地表水和地下水联合运用,提高水资源利用效率。