《植物工厂植物光质生理及其调控》学术专著出版

简介:由中国照明学会农业照明专业委员会秘书长、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所刘文科研究员和查凌雁博士共同编著的设施园艺领域新书《植物工厂植物光质生理及其调控》于2019年5月由中国农业科学技术出版社出版。该书包括13章内容。     

过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

气相色谱-质谱联用测定奶牛血清中的β-羟丁酸

为了建立测定奶牛血清中代谢产物β-羟丁酸含量的气相色谱-质谱联用方法,为奶牛酮病的早期诊断提供新途径。将奶牛血清样品用甲醇除蛋白,上清液经氮气吹干,残渣进行硅烷化衍生后,用GC-MS仪全扫描方式进行检测。结果测定血清中β-羟丁酸的线性范围为0.05 mmol/L~8 mmol/L,相关系数R=0.9995,检测限为0.03 mmol/L,定量限为0.05mmol/L,相对标准偏差RSD=5.79%,样品加标回收率为95.10%~99.91%。表明该方法能简便、快速、有效地分离并定量检测血清中的β-羟丁酸,可以作为奶牛酮病的早期诊断依据。     

不同光质下外源锌对水培生菜生长和品质的影响

以'意大利耐抽薹'生菜(Lactuca sativa L.)为试材,采用水培法,设置不同光质(红蓝光比例为4∶1、1∶2和全红光、全蓝光)和外源锌浓度(0、0.5、1.0 mg·L-1 ZnSO4·7H2O),研究不同光质下外源锌对水培生菜生长和品质特性的调控效应,以期为植物工厂在不同光质下施加外源锌提高蔬菜产量和品质提供参考依据.结果 表明:高比例红光会促进生菜生物量、可溶性糖和还原糖的积累,并降低硝酸盐的含量,其中以红蓝光比例为4∶1的光质处理效果最好;高比例蓝光会促进光合色素和可溶性蛋白质含量的增加,其中以全蓝光处理效果最好,但全蓝光处理会对植株的生长产生抑制作用.从光质与Zn的互作效果看,光质对生菜生长和品质的影响起主导作用,外源Zn起调节作用.综合考虑,红蓝光比例为4∶1光质下根施0.5 mg·L-1 ZnSO4·7H2O处理对生菜的生长发育、产量提高以及品质改善的促进作用最佳.     

基于II型毒素–抗毒素系统构建ε–聚赖氨酸合成酶的链霉菌稳定表达载体

鉴于ε–聚赖氨酸収酵过程对抗生素压力条件的依赖,尝试基于Ⅱ型毒素–抗毒素系统(relBE2sca)构建无选择压力下稳定表达ε–聚赖氨酸的淀粉酶产色链霉菌表达系统:将抗毒素基因relB2sca与ε–聚赖氨酸合成酶基因pls克隆至表达载体,幵导入淀粉酶产色链霉菌pls缺失突变株,将毒素基因relE2sca整合至淀粉酶产色链霉菌的染色体(突变株YY3),获得包含ε–聚赖氨酸稳定表达的突变株YY1。经过多次传代,相比对照组,在不含抗生素压力条件下,突变株YY1依然能够稳定地合成ε–聚赖氨酸。毒素蛋白RelE2sca的表达会导致变铅青链霉菌、阿维链霉菌和链霉菌FR–008等常用链霉菌异源表达宿主的死亡,提示基于Ⅱ型毒素–抗毒素系统(relBE2sca)可作为一种通用的遗传标记。     

基于“一带一路”倡议的中泰渔业协作发展探索

在渔业方面，贯彻落实“一带一路”倡议，实施渔业“走出去，引进来”战略，促进我国水产养殖业和周边国家地区的交流合作，共同推动区域传统渔业向现代渔业转型升级，是现代渔业发展的必然方向。泰国作为“一带一路”之东盟国家，从泰国的渔业资源现状、渔业产业发展、渔业现阶段存在的优势和不足以及中泰渔业协作发展探索等多个方面进行阐述，通过研究泰国渔业现状及探索中泰渔业协作发展之路，提出技术支撑、资源引进、取长补短、共同进步等相对应的策略与建议，为中国-东盟国家在基于“一带一路”倡议的渔业层面战略发展提供样本。      

朝鲜族村落和龙市光东村景观规划设计

通过对和龙市光东村及其周边环境的调查分析,从人居环境绿化、建筑风格、公共空间、乡村基础设施、文化背景等多方面考虑,对当地主要道路及其周边绿地进行了规划设计。结合当地文化特色以及生态化的设计原则,以植物为核心,科学搭配植物种植,给周边居民和游览者打造一个优美的景观空间。