色氨酰-tRNA合成酶基因WRS1调控水稻种子发育

【目的】氨酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetases, aaRSs）与遗传信息传递密切相关,已发现植物中aaRSs家族蛋白在维持翻译功能之余,还参与配子发生与胚发育、质体的早期发育以及免疫信号的感知与病害防御等生物学过程。本研究利用水稻胚乳发育缺陷突变体,分析水稻色氨酰-tRNA合成酶（WRS1）在胚乳发育中的作用,证明WRS1基因编码一个影响水稻胚乳发育的关键因子。【方法】本研究通过甲烷磺酸乙酯（ethyl methane sulfonate, EMS）诱变籼稻（Oryza sativa subsp. indica）品种N22,筛选到一个稳定遗传的水稻粉质胚乳突变体（wrs1）,图位克隆获得目标基因。对wrs1成熟种子进行形态学观察以及淀粉相关理化性质测定,利用细胞学切片分析wrs1发育中胚乳的结构,利用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR, qRT-PCR）和GUS活性染色分析基因表达模式,通过qRT-PCR比较野生型与突变体花后12 d胚乳中淀粉合成相关基因表达情况,免疫印迹检测野生型与突变体成熟种子中淀粉合成酶蛋白积累情况,使用全自动氨基酸分析仪测定游离氨基酸含量。【结果】 wrs1突变体幼苗表现出明显的发育滞后且逐渐蔫萎死亡,从杂合突变体（WRS1wrs1）中分离到的粉质籽粒呈现明显的腹部皱缩,粒厚、千粒重下降,同时总淀粉含量下降,糊化淀粉的峰值黏度和崩解值均低于野生型。wrs1突变体发育胚乳中复合淀粉颗粒变小,排列疏松。WRS1定位于第12染色体长臂约183 kb的区间内,测序发现编码色氨酰-tRNA合成酶（tryptophanyl-tRNA synthetase, WRS）基因的第6外显子上发生单碱基替换,导致一个保守位置上的甲硫氨酸被替换。wrs1突变体中大部分淀粉合成相关基因表达量下调,且野生型与突变体间基因表达的变化与相应蛋白积累的差异存在不一致的趋势。wrs1突变体籽粒中蛋白质积累降低,而游离氨基酸含量显著升高。【结论】 WRS1编码色氨酰-tRNA合成酶,该基因突变后通过影响氨基酸稳态和蛋白质合成,造成淀粉合成相关基因异常表达从而影响淀粉的合成与积累,导致种子发育缺陷。     

第三次全国农作物种质资源调查与收集行动湖南茶树专项总结报告

2015年10月至2018年12月,项目组参与第三次全国农作物种质资源调查与收集行动,对湖南省茶树种质资源进行普查、调查和征集、收集,共普查、调查和征集、收集茶树种质资源165份,涉及45个农业县(市、区),范围为东经109.176821°~114.005865°、北纬24.943720°~29.819774°、海拔31.33~1469.00m,并对湖南茶树种质资源的保护和合理开发利用提出了建议。     

中国不同春麦区小麦地方种质抗条锈病评价及抗性基因分析

为明确中国不同春麦区小麦地方种质对当前小麦生产上流行的条锈病菌Puccinia striiformis f.sp.tritic的抗性水平及其所含抗性基因,利用条锈病菌生理小种条中32（CYR32）和条中34（CYR34）及混合生理小种（致病类群）对来自5个春麦区的196份小麦地方种质进行苗期、成株期抗性鉴定,并通过6个已知条锈病抗性基因Yr9、Yr18、Yr26、Yr48、Yr65和Yr67对其所含重要抗性基因进行分子标记检测。结果显示,在苗期,有11份小麦地方种质对CYR32表现出抗性,有12份对CYR34表现出抗性,分别占供试种质总数的5.61%和6.12%;有6份对CYR32和CYR34均表现出抗性;在成株期,有59份小麦地方种质在5个田间诱导环境下表现出稳定的抗性。有119份小麦地方种质检测到含抗性基因,其中有3份携带Yr9,有50份携带Yr18,有43份携带Yr48,有54份携带Yr65,所有供试种质均未检测到Yr26和Yr67,抗性基因的组合分析发现,共有31份小麦地方种质携带4种抗性基因组合类型Yr9+Yr18、Yr18+Yr48、Yr18+Yr65和Yr48+Yr65。表明来自中国5个春麦区的小麦地方种质条锈病抗性表型呈多样性,且携带目前在小麦抗病育种和生产上有效的条锈病抗性基因（组合）,建议加大对小麦地方种质的保护和应用力度。     

新疆杨树/紫花苜蓿林草复合系统中根系分布特征及生产力

为了解杨树（Populus L.）/紫花苜蓿（Medicago sativa L.）林草复合系统中两种植物根系的分布及相互关系,利用WinRHIZOTM对3 a生紫花苜蓿和7 a生杨树在单作和间作条件下0~60 cm土层中的根长密度（RLD）、平均根直径（ARD）和比根长（SRL）的分布进行测定分析。结果表明：间作紫花苜蓿RLD降低了10.01%~54.29%,20~60 cm土壤中紫花苜蓿ARD降低了11.15%~37.30%, 间作苜蓿的SRL比单作苜蓿高10.52%~28.78%;间作增加了 0~40 cm土层中杨树ARD的20.36%~28.08%,增加了苜蓿种植区域0~20 cm土层中杨树RLD的15.51%~34.23%。杨树SRL受到的影响较小,仅在8月5日的0~20 cm 土层中测得单作和间作SRL存在差异,单作杨树SRL比间作杨树高14.46%。单作和间作苜蓿的最高产量均在第一次收获时期,间作降低了苜蓿的产量,在第一次、第二次和第三次收获中产量分别降低了24.7%、30.9% 和 43.7%,与单作苜蓿相比,杨树/紫花苜蓿林草复合系统中苜蓿的总产量减少了31.2%。通过计算土地当量比,发现杨树与紫花苜蓿复合经营为杨树林带增加了额外来自紫花苜蓿的收入,能够提高系统41%的生产力。综上所述,林草复合系统中紫花苜蓿根系分布及生长受到了不利影响,而杨树根系受到了有利的影响。相比单作种植,林草复合系统有较高的生产力和资源利用效率,具有提高新疆地区防护林带生态和经济回报率的潜能。     

山西南部苹果花期冻害时空分布特征及综合防御技术

利用1997—2016年山西南部苹果主产县(市、区)苹果花期逐日最低气温及日平均气温观测资料,根据苹果花期冻害等级划分指标,采用最小二乘法对花期冻害日数进行线性倾向估计,并用Mann-Kendall非参数检验方法对花期冻害日数的变化趋势进行显著性检验,分析山西南部苹果花期冻害的时空分布特征。结果表明: 山西省南部苹果产区发生花期冻害日数年均为3.1 d,各县花期均温介于13.0℃~13.8℃之间。运城地区4月中上旬易发生冻害,临汾地区吉县与隰县4月下旬易发生冻害;山西南部苹果花期冻害日数近20 a气候倾向率为-0.666 d·（10 a）^-1（P≤0.01）,花期极端最低气温气候倾向率为0.165 d·（10 a）^-1（P≤0.01）,花期极端最低气温与冻害日数具有极显著负相关关系。山西南部苹果花期冻害日数突变点在2008年,且在2015年之后苹果花期冻害日数突破α=0.05显著性水平下限。对于苹果花期冻害的综合防御措施,可采用“以防为主,抗补结合”策略。     

仙居县杨丰山优质稻米品种比较研究

为筛选出适合仙居杨丰山地区种植的优质高产水稻品种,笔者引进了11个杂交籼稻品种和3个籼粳交品种,在杨丰山村开展了品种比较试验,综合考察品种的产量、生育期和抗逆性。结果表明,中64优华占产量优势明显、综合性状表现较好,可作为当地大面积种植的备选品种;桃优香占的米质特优、产量适中,可用于高档稻米的订单生产。     

基于无人机多光谱遥感的冬小麦冠层叶绿素含量估测研究

为探讨利用无人机多光谱影像监测冬小麦叶绿素含量的可行性,基于北京市大兴区中国水科院试验基地的2019年冬小麦无人机多光谱影像和田间实测冠层叶绿素含量数据,选取16种光谱植被指数,确定对冬小麦冠层叶绿素含量显著相关的植被指数,采用一元二次线性回归和逐步回归分析方法建立各生育时期及全生育期的SPAD值估测模型,通过精度检验确定对冬小麦冠层叶绿素含量监测的最优模型。结果表明,两种分析方法中逐步回归建模效果最佳。拔节期选取4个植被指数(MSR、CARI、NGBDI、TVI)建模效果最好,模型率定的决定系数(r~2)为0.73,模型验证的r~2、相对误差(RE)和均方根误差(RMSE)分别为0.63、2.83%、1.68;抽穗期选取3个植被指数(GNDVI、GOSAVI、CARI)建模效果最好,模型率定的r~2为0.81,模型验证的r~2、RE、RMSE分别为0.63、2.83%、1.68;灌浆期选取2个植被指数(MSR、NGBDI)建模效果最好,模型率定的r~2为0.67,模型验证的r~2、RE、RMSE分别为0.65、2.83%、1.88。因此,无人机多光谱影像结合逐步回归模型可以很好地监测冬小麦SPAD值动态变化。     

Mouse melanoma cell exosomes promote expression of Rac1 protein in fibroblasts

AIM To investigate the effect of exosomes secreted by mouse melanoma cells on the expression of Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1 (Rac1) protein in fibroblasts. METHODS Ultracentrifugation was adopted to separete exosomes secreted by mouse melanoma B16-F10 cells. The morphological structure of exosomes was observed by negative-staining electron microscopy. The size distribution of exosomes was determined by nanoparticle tracking analysis (NTA). The exosomal markers, tumor susceptibility gene 101 (Tsg101) and tyrosinase-related protein 2 (Tyrp2), were identified by Western blot. Laser confocal microscopy was used to observe the process that mouse embryonic fibroblasts (MEF) took in exosomes during co-culture. Immunocytochemical staining and Western blot were used to detect the expression of Rac1 protein in MEF. RESULTS B16-F10 cell exosomes showed a typical tea tray-like structure, with a size range of 141~255 nm, and expressed protein markers Tsg101 and Tyrp2. The results of laser confocal microscopy showed that compared with co-culture at 0 h, a small number of exosomes appeared in the MEF at 12 h, and a large number of exosomes accumulated in the MEF after co-cultured for 24 and 36 h. Western blot analysis showed that compared with co-culture at 0 h, the expression of Rac1 protein in the MEF was significantly increased at 24 h and 36 h of co-culture (P<0.01). The results of immunocytochemical staining showed that compared with co-culture at 0 h, the positive expression level of Rac1 in the MEF cells was significantly increased at 12 h, 24 h and 36 h of co-culture (P<0.05 or P<0.01). CONCLUSION Intake of exosomes secreted by mouse melanoma cells promotes the expression of Rac1 protein in fibroblasts.     

不同光质照射下真姬菇的生长发育与光受体的响应表达

采用 5 种不同光质光源,分别对真姬菇（Hypsizygus marmoreus）的菌丝、原基和子实体进行照射,检测菌丝生长速度、原基形成数量、子实体菌柄长度、菌柄直径、菌盖直径以及产量等。结果显示：真姬菇菌丝在黑暗和红光下生长较快,在红绿蓝复合光下生长最慢;在蓝光下形成的原基数量最多,而在红光下原基数量最少;子实体阶段,黑暗下菌柄的长度及直径最大,绿光下菌柄长度及直径最小;而在蓝光和红绿蓝复合光下菌盖直径最大。相同培养时间,真姬菇在黑暗和蓝光下产量较高,在绿光下产量最低。进一步检测真姬菇光受体基因 WC1 和 WC2 在不同光质条件下的差异表达。结果表明,在菌柄中 WC1 在黑暗下表达量最高,WC2 在蓝光下表达量最高;而在菌盖中 WC1 和 WC2 均在蓝光下表达量最高。     

云南、广西三七黑斑病病原链格孢菌的鉴定

正黑斑病是三七栽培生产中常见的一大病害,叶片受害产生近圆形或不规则水浸状病斑,常导致成株落叶、幼苗生长点及茎秆顶端腐烂枯死。其病原一般认为是链格孢属真菌人参链格Alternaria panax Whetzel~([1,2]),也有相关研究证明黑斑病病原为细链格孢Alternaria tenuis Nees~([3]),后定名为链格孢Alternaria alternata Keissl~([4])。本研究利用ITS序列和histone 3部分编码序列的PCR鉴定,结合形态学鉴定,分析三七主产区黑斑病菌的组成和分布情况及几种病原菌的致病力差异,以期为三七黑斑病防治提供理论依据。