白叶枯病菌效应子XopN在拥有OsSWEET11同源基因的水稻品种上发挥毒性作用

【目的】黄单胞菌细胞外泌蛋白质(Xanthomonas outer proteins, Xops)是植物病原黄单胞菌高度保守的毒性效应子或毒性辅助组分,通过细菌Ⅲ型分泌系统分泌到细菌细胞外部,然后转入植物细胞而发挥病理作用。水稻黄单胞菌水稻致病变种即水稻白叶枯病菌的标准菌株PXO99^A分泌的XopN是一种毒性效应子,通过影响寄主免疫反应而使水稻发病。但是,XopN对病菌毒性的影响是否因水稻品种的不同而异,还有待研究。【方法】利用同源双交换技术,先敲除了PXO99^A的XopN基因,获得了∆XopN突变体,又经过遗传互补,得到了回补菌株∆XopN/XopN。通过营养肉汤液体培养,测定了XopN对病菌繁殖能力的影响;根据文献选用14个水稻品种,通过接种实验,测定了PXO99^A对这些品种的毒性与XopN敲除或回补的影响;在XopN发挥毒性作用的水稻品种上,测定了隐性抗病基因OsSWEET11/xa13与显性感病基因OsSWEET11/Xa13受病菌侵染而表达的情况,分析了XopN敲除或回补的影响。【结果】在营养肉汤液体培养过程中,病菌突变体菌株∆XopN的繁殖速度明显低于野生型PXO99^A。PXO99^A、∆XopN和∆XopN/XopN接种水稻后,根据其在水稻叶片组织内的繁殖量及随后产生的白叶枯病症状的严重程度,将供试的14个水稻品种分为两种情况。一是感病程度与病菌XopN是否敲除或回补无关,这有10个水稻品种（IRBB1、IRBB3、IRBB8、IRBB10、IRBB14、IR24、IRBB203、IRBB204、IRBB205和IRBB211）,PXO99^A、∆XopN和∆XopN/XopN对它们的毒性无明显差别。二是XopN对病菌毒性发挥作用的水稻品种,包括高度感病的3个品种（IRBB208、Asominori和日本晴）和低感品种IRBB13。与PXO99^A或∆XopN/XopN相比,∆XopN对这4个水稻品种的毒性大为降低。在IRBB13上,病菌侵染对隐性抗病基因OsSWEET11/xa13在叶片内的表达发生抑制作用,这一效应与XopN的毒性功能相关。相反,日本晴显性感病基因OsSWEET11/Xa13却受病菌侵染的诱导,在叶片内的表达水平大幅度提高。IRBB208和Asominori携带OsSWEET11/Xa13同源基因,该同源基因在叶片内的表达水平也因病菌侵染而大幅提高。在这4个水稻品种上,PXO99^A和∆XopN/XopN能够诱导OsSWEET11/Xa13或其同源基因表达,但∆XopN无此作用。另外,XopN对病菌在非寄主植物烟草上诱发过敏反应有量变贡献,相比PXO99^A或∆XopN/XopN,∆XopN引起过敏反应的程度有所降低。【结论】XopN是一个有限广谱性效应子,在拥有OsSWEET11同源基因的水稻品种上发挥毒性作用。XopN也是病菌繁殖所需要的,对病菌在非寄主植物上诱导过敏反应有一定贡献。     

腐植酸对甘薯吸收利用矿质元素的影响

为探讨腐植酸对甘薯吸收利用矿质元素的影响,并为研究甘薯植株及土壤中矿质元素含量的变化情况,在大田生产条件下施用腐植酸。结果表明：施用腐植酸以后,甘薯对各矿质营养元素的吸收积累量均显著增加,增幅为12.87%~29.84%;矿质元素吸收积累量增加与腐植酸提高了不同生长时期甘薯对矿质元素的吸收速率有关,生长后期的吸收速率增幅最大。同时,施用腐植酸提高了收获期土壤中有效P、Ca、Mg和K元素的含量;使N、K、Ca、S、B和Cu的块根生产效率显著提高。施用腐植酸可以改善甘薯的矿质营养条件、提高部分矿质元素的块根生产效率。     

甘薯矿质元素吸收与分配特性研究

在大田条件下,研究了甘薯品种北京553不同时期不同器官干物质的积累与分配规律,并分析其中各矿质元素含量的变化情况。结果表明,甘薯干物质前期积累少,中后期快速积累,并逐渐由地上部转移至块根中。各矿质元素在甘薯不同器官的积累量随植株生长而增加,但分配率不同,前期各元素集中于地上部,中后期逐渐转移至块根中。甘薯一生吸收最多的元素是氮、钾和钙,其中氮和钙主要在前中期积累且分布在地上部,钾则主要在中后期积累且分布于块根。微量元素中,甘薯对铁的需求较大,主要时期是生长中期并多分布于地上部。单位产量的需肥规律与矿质元素的吸收规律一致,可以根据需肥规律来指导生产,合理施肥。     

减源对超高产夏玉米物质积累及氮素利用的影响

通过不同减源处理,研究了在超高产条件下减源对夏玉米物质积累和氮素利用的影响。结果表明：在超高产条件下剪叶1／4和1／2后地上部生物量和籽粒产量未出现显著性下降;减源后玉米植株对氮素的积累量增加;超高产条件下剪叶1／4和1／2都可以提高氮素收获指数,且随剪叶程度加大,氮素收获指数呈现升高的趋势。选育高产条件下叶面积相对小的高产夏玉米品种,是解决高产条件下氮素利用率低的有效途径。     

苹果树水分指标日变化及水分利用效率的研究

本试验实地测量分析了美国8号苹果树水分指标的日变化。结果表明：茎干和叶片的水势早晨较大,中午前后较小,茎水势变化显著滞后于叶水势的变化;茎流量日变化呈“单峰”曲线,最高值出现在午后;蒸腾速率日变化为“双峰”曲线,有明显的“午休”现象;水分利用效率在一天中呈下降趋势,上午下降幅度较大,下午较小;茎流量与水势、蒸腾速率与温度、水分利用效率与光强等不同生理生态指标之间均存在极显著的相关性。     

普通小麦-长穗偃麦草杂种衍生后代SNTE0923形态学、细胞学和白粉病抗性鉴定

对长穗偃麦草(Thinopurum ponticum,2n=70)与普通小麦品种烟农15的杂种衍生后代SNTE0923进行形态学、细胞学和白粉病抗性鉴定,初步筛选出抗白粉病普通小麦-长穗偃麦草育种新材料,为抗白粉病基因遗传学研究和小麦抗白粉病品种改良提供新的种质资源。对杂种衍生后代材料SNTE0923进行考种,形态学观察,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ和根尖染色体有丝分裂中期观察并进行白粉病抗性鉴定,结果表明:杂种后代材料SNTE0923的株高介于亲本长穗偃麦草和普通小麦之间,穗较长,有芒,群体整齐度较好;体细胞染色体数目鉴定为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对情况表明,大部分单株染色体构型为21Ⅱ,极个别在后期Ⅰ发现一定数量的染色体桥和落后染色体;白粉病抗性鉴定表明SNTE0923对白粉病有较高的抗性。杂种衍生后代材料SNTE0923绝大部分单株在遗传上趋于稳定,并且高抗白粉病,通过选育,可以做为抗小麦白粉病育种新的种质资源。     

黄瓜硝酸还原酶基因(CsNR)序列分析及正反义表达载体的构建

为进一步研究CsNR的作用机制,从黄瓜幼叶中克隆获得硝酸还原酶基因编码区序列(CDS)全长和片段(CsNR;EC1.6.6.1),并运用生物学软件对该基因进行序列分析。其中CDS全长2 748 bp,编码915个氨基酸;CDS片段360 bp。CDS全长和p ROKⅡ经Kpn I单酶切和连接,构建了CsNR正义表达载体;CDS片段和p ROKⅡ经Kpn I和Sac I双酶切,构建了CsNR反义表达载体。通过与其他高等植物NR蛋白进行同源性比对分析,结果发现,CsNR基因的氨基酸序列与甜瓜、烟草、拟南芥、油菜NR基因编码的氨基酸序列高度同源,其中与甜瓜NR蛋白之间同源性最高,为98.25%。     

姜瘟病菌拮抗放线茵的筛选与鉴定

从山东各地区姜田随机采集土样30份,利用稀释分离法分离到放线菌菌株621株.采用琼脂移块法测定这些菌株对姜瘟病菌(Ralstonia solanacearum)的拮抗作用,共筛选出具有拮抗作用的放线菌菌株53株.选择抑菌活性最强的菌株Y7进行进一步研究.菌株Y7孢子丝顶端呈小螺旋形或钩状,孢子椭圆形至圆柱形.在5种供试培养基中,菌株Y7只在燕麦培养基上产生黄色色素.该菌株能利用麦芽糖、葡萄糖、果糖、L(+)树胶醛糖、半乳糖和山梨糖,不能利用蔗糖、木糖、肌醇、纤维二糖和山梨醇.形态特征、生理生化特征和16S rDNA序列分析结果表明,Y7为淡紫灰链霉菌(Streptomycetes lavendulae).正交实验结果表明其最佳发酵条件是小米培养基pH 7.0,28℃,培养14 d.     

割苗对夏玉米生长发育、产量及抗倒伏性能的影响

倒伏严重影响夏玉米的高产稳产,本研究旨在探讨割苗对夏玉米生长发育、产量和抗倒伏性能的影响。本试验2016年分别选用郑单958和DH618于三叶期(V3)割苗、登海618于拔节期(V6)割苗,2017年选用浚单20和登海605分别在V3和5叶期(V5)割苗。结果表明:与对照相比,割苗处理夏玉米的生育进程推迟2～8天;穗粒数和千粒重显著降低;V3割苗比对照产量降低0.7%～6.8%,V5割苗比对照产量降低18.9%～32.4%,割苗越晚产量降低越严重。割苗后夏玉米抗倒伏性能显著提高,并且V5割苗处理提升最显著:与对照相比株高降低6.9%～10.6%,穗位高降低16.5%～19.6%;基部第三节间茎秆穿刺强度提高30.1%～34.2%,节间长降低56.2%～58.6%;茎秆小维管束数、皮层厚度和硬皮组织厚度显著提高,并且V5割苗对其影响大于V3割苗。结论:割苗显著改善夏玉米茎秆形态学特征和力学特征,进而提高夏玉米抗倒伏能力;但是由于割苗后夏玉米生育期内光合产物减少,导致夏玉米产量显著降低,并且割苗越晚产量降低越严重,因此不宜在夏玉米生产中应用。     

水分胁迫对夏玉米干物质积累与分配的影响

采用盆栽方法,通过设置不同的水分处理,研究水分胁迫对夏玉米生长发育的影响.从根、茎秆、叶、叶鞘、雌穗等器官水平上考察水分胁迫对夏玉米物质积累、分配等的影响,以及不同水分处理下各器官对夏玉米干物质积累的贡献率.分析发现,不同水分条件下,叶片、茎秆和叶鞘三者是干物质积累的重要来源,在灌浆期以前,叶片是最主要的干物质积累器官.在灌浆前后期,叶片所占的比重分别为22%,21%;茎秆也是夏玉米干物质积累的来源之一,在抽雄初期,T_3茎秆占总重的26%,在抽雄后期T_4茎秆比重为30%.茎秆在吐丝期和灌浆后期的比重分别为24%和23%,而水分胁迫(T_8)的叶鞘比重分别为21%和18%;在生殖生长阶段,植株对水分胁迫非常敏感;水分胁迫下有利于干物质的快速积累,即缩短灌浆期.