香蕉枯萎病菌4号生理小种cat1基因敲除与表型分析

前期蛋白质组学研究发现尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种(Foc4)中的过氧化氢酶1(cat1)基因受到巴西蕉诱导上调表达,为研究cat1基因在Foc4侵染香蕉过程中的作用,利用同源重组方法敲除Foc4的cat1基因,并对获得的敲除突变体开展表型分析和致病性测定。结果表明:cat1基因缺失对Foc4的菌丝、孢子形态、菌落生长、抗渗透压胁迫和细胞壁选择性压力等没有影响;但引起菌株抵抗外源氧胁迫、细胞壁穿透能力、纤维素利用能力减弱和对巴西蕉的致病性减弱。显示cat1基因的产物通过清除香蕉分泌的活性氧在Foc4对香蕉的致病过程中起作用,并参与病原菌对寄主纤维素成分的代谢。此结果为进一步深入研究香蕉枯萎病菌的致病机理奠定基础。     

种业“平台型公司”战略研究

阐述了种业"平台型公司"的内涵,论述了构建种业"平台型公司"的必要性,基于种业价值链,提出了种业"平台型公司"战略的内容,为种业企业的发展提出了一些建议,希望对我国种业企业的发展有所裨益。     

无耦合空间移动并联机构型综合

为解决利用一般型综合方法得到的并联机构具有强运动学耦合性的问题,基于驱动力螺旋理论提出了一种无耦合空间移动并联机构型综合的系统方法。首先建立了无耦合移动并联机构运动输入输出关系的数学模型;然后根据机构速度雅可比矩阵为对角阵的条件推导出分支运动链驱动力螺旋和主动运动螺旋的形式;再根据互易积原理建立了分支运动链非主动运动螺旋的确定方法,给出了分支运动链型综合准则和步骤;最后将所综合的3条分支运动链按照指定的配置方式将动平台和静平台连接起来即可得到具有预期运动特性的机构。本文共综合出60种具有对称结构的无耦合空间移动并联机构,其中非过约束机构有47种,含有惰性副的有29种。所得到的部分机构的雅可比矩阵为单位阵,且其条件数恒等于1。这些机构具有较好的运动和力学传递性能,进一步丰富和完善了并联机构的型综合理论。     

作物驯化和品种改良所选择的关键基因及其特点

近15~20年作物基因组学迅速发展,特别是第2代测序技术的普及,显著降低了测序成本,使单核苷酸多态性(SNP)分析和单元型区段(也称单倍型区段)分析渗透到生命科学的各个领域,对系统生物学、遗传学、种质资源学和育种学影响最为深刻,使其进入基因组学的全新时代。一批驯化选择基因的克隆,特别是对一些控制复杂性状形成的遗传基础及其调控机制的解析,更清晰地揭示了作物驯化和品种改良的历史,提升了人们对育种的认知,推动育种方法的改进。驯化和育种既有相似之处,也存在明显的差异。驯化选择常常发生在少数关键基因或位点,对基因的选择几乎是一步到位;而现代作物育种虽然只有100年左右的历史,但其对基因组影响更为强烈,是一些重要代谢途径不断优化的过程。随着生态环境或栽培条件的变化,育种选择目标基因(等位变异)会发生相应的变化或调整,因此对基因(等位变异)的选择是逐步的。此外,强烈的定向选择重塑了多倍体物种的基因组,使其亚基因组与供体种基因组明显不同。在群体水平上,系统分析驯化和育种在作物基因组和基因中留下的踪迹,凝炼其中的规律,将为品种改良和育种提供科学理论和指导,本文也简要介绍了"十三五"国家重点研发计划专项"主要农作物优异种质资源形成与演化规律"的基本研究思路。     

B型烟粉虱和温室白粉虱分别为害烟草后对烟草生长特性的影响

为比较B型烟粉虱和温室白粉虱分别取食烟草后对烟草生长特性的影响,明确2种粉虱取食诱导的烟草防御反应的差异和时间效应,探讨B型烟粉虱诱导的烟草防御反应在竞争取代温室白粉虱中的作用,采用直尺测量和烘箱烘干称重的方法,研究比较B型烟粉虱和温室白粉虱分别取食烟草不同时间后对烟草自身生长指标影响的差异。结果表明:在诱导寄主防御的虫口密度下,B型烟粉虱和温室白粉虱分别取食烟草不同时间后对烟草自身生长的影响存在显著差异,且具有时间效应。与对照烟草相比,B型烟粉虱取食烟草5天后对烟草生长没有明显的不利影响,但从取食10天开始出现显著不利影响,随着取食时间的延长对烟草的不利影响逐渐增加。烟粉虱取食15、20天后烟草株高分别降低了6.9、8.5 cm,平均节间距分别缩短了0.6、0.53 cm,叶片数量分别减少了2.1、2.6叶/株,系统叶叶面积明显增大,叶片变薄,单位面积干重分别降低了0.99、1.01 mg/cm2。温室白粉虱取食烟草不同时间后对烟草生长没有明显的不利影响。与温室白粉虱为害烟草后相比,B型烟粉虱为害烟草后产生了对烟草的特异性抑制反应,这可能与B型烟粉虱诱导烟草表达的特异性防御反应对自身资源的消耗有关。     

白菜型冬油菜叶片结构和光合特性对冬前低温的响应

为明确白菜型冬油菜在冬前低温下叶片结构特征、光合作用特性及其抗寒性,本研究在0℃和–7.6℃自然低温条件下,选用白菜型冬油菜品种陇油7号(超强抗寒)和天油4号(弱抗寒),测定并比较其叶片气孔性状、解剖结构和光合、荧光参数的日变化等指标。结果表明,随着冬前温度下降,2个白菜型冬油菜叶片气孔密度、气孔面积、气孔周长、栅栏组织和海绵组织厚度均变小,细胞间隙变大,叶片变薄;P_n日变化呈"单峰"型曲线,无光合"午休"现象;叶片的P_n、G_s、T_r和CE均降低,而C_i均升高,说明是非气孔限制引起P_n降低。白菜型冬油菜在冬前低温条件下发生了光抑制现象,表现为F_m和F_v/F_m下降,F_o上升。与超强抗寒品种陇油7号相比,弱抗寒品种天油4号叶片气孔密度和气孔面积均较大,气孔总周长较长,叶片较厚,P_n、F_m和F_v/F_m均较高,说明冬前低温条件下,天油4号光合能力较强,光抑制程度较弱。白菜型冬油菜在冬前低温条件下的叶片气孔密度越大、气孔面积越大、气孔周长越长、叶片及栅栏组织和海绵组织越厚,光合能力越强,地上部生长越旺盛,品种抗寒性越差。本研究为冬油菜抗寒种质创新和育种提供了部分理论支撑。     

海南气候条件对北方粳型水稻两用核不育系繁种的影响

两系不育系的繁种是两系杂交水稻生产研究的重要环节。通过4个北方粳型两用核不育系在海南不同年份间的育性表现,研究不同光温背景对不育系育性转换及表达的影响,结果表明,不育系育性转换受光周期和温度的共同作用,其中温度条件在一定程度上影响着育性恢复程度,在育性敏感期间,适时低温有利于不育系自交结实率提高,而高温对自交结实不利。针对海南地区的生态条件,选育临界温度适当、光温互补性强的不育系类型,以降低繁殖风险。     

云南省元阳县籼/粳型稻瘟病菌无毒基因Avr-Pia、Avr-Pita1和Avr-Pii多样性分析

为明确云南省元阳县籼/粳型稻瘟病菌中无毒基因的多样性及差异,采用接种鉴别品种方法和PCR技术对9株粳型菌株和21株籼型菌株中无毒基因Avr-Pia、Avr-Pita1和Avr-Pii的多样性进行分析。结果显示,30株稻瘟病菌菌株中无毒基因Avr-Pia、Avr-Pita1和Avr-Pii的平均出现频率分别为33.3%、76.7%和0,Avr-Pia、Avr-Pita1在籼型菌株和粳型菌株中的出现频率分别为4.8%和100.0%、66.7%和100.0%。Avr-Pia主要为存在/缺失的多样性,籼/粳型菌株对水稻品种Achiasahi(Pia)的致病率分别为100.0%和11.1%;Avr-Pita1可划分为3个类群,除菌株CH1195属于PO类群外,籼型菌株均属于J1类群,粳型菌株则属于J2/J3类群;籼/粳型菌株对水稻品种K1(Pita)的致病率分别为100.0%和0,且籼/粳型菌株Avr-Pita1蛋白序列在第83位和第192位氨基酸差异明显。Avr-Pii在30株稻瘟病菌菌株中均未检出,籼/粳型菌株对水稻品种Fujisaka No. 5(Pii)的致病率分别为100.0%和0。表明Avr-Pia和Avr-Pita1在粳型菌株中的出现频率高于籼型菌株且变异程度低,粳型菌株中可能存在其它无毒基因使其不能侵染Fujisaka No. 5。     

寄主植物中抑制十字花科黑腐病菌Ⅲ型分泌系统小分子化合物的鉴定

 寻找抑制植物病原菌III型分泌系统的植物源活性小分子化合物,是研发生物安全农药的重要途径之一。本研究采用水煮提取法从十字花科黑腐病菌寄主植物满身红萝卜中提取分离活性小分子化合物,利用高效液相-质谱联用解析出活性物质的单体结构。然后用荧光素酶基因luxAB构建融合报告系统以及定量PCR检测活性物质对十字花科黑腐病菌III型分泌系统的抑制效果,最后采用剪叶接种和压渗接种的方法研究活性小分子物质对十字花科黑腐病菌的生防作用。研究表明,植物鞘氨醇和二氢鞘氨醇对十字花科黑腐病菌III型分泌系统基因的转录表达有一定程度的抑制作用,但是对I、II、IV型分泌系统基因的表达没有明显的抑制作用。植物鞘氨醇在XCM1上影响菌的生长,而二氢鞘氨醇不影响菌的生长。同时,还发现这两种物质能显著降低Xcc在寄主植株满身红萝卜上的病害症状以及能够使Xcc在非寄主植物辣椒上引起过敏反应的能力丧失。该研究结果为深入研究小分子化合物对十字花科黑腐病菌III型分泌系统的作用机制及后续开发植物源抑制剂提供了一定的理论依据。     

Q型烟粉虱芳香基硫酸酯酶B基因的克隆及表达分析

为明确烟粉虱Bemisia tabaci取食感染番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV)的番茄植株后,其体内的芳香基硫酸酯酶B基因(arylsulfatase B,ARSB)是否能够做出应答反应,基于Q型烟粉虱基因组数据克隆得到ARSB基因cDNA全长,采用生物信息学方法分析其序列特征,并通过实时荧光定量PCR技术测定ARSB基因在Q型烟粉虱不同发育阶段、不同组织及携带TYLCV前后的表达量变化情况。结果显示:Q型烟粉虱ARSB基因的cDNA全长为1 731 bp,编码576个氨基酸,分子量为64.89 kD,具有ARSB的保守结构域。ARSB基因在Q型烟粉虱不同发育阶段均有表达,在卵期表达量最高,成虫期表达量最低;该基因在Q型烟粉虱头胸部的表达量显著高于腹部;Q型烟粉虱获取TYLCV 72 h后其体内ARSB基因表达量显著提高。表明ARSB基因在Q型烟粉虱不同龄期、不同组织内存在差异表达,并可能参与Q型烟粉虱对TYLCV的响应和传毒过程。