利用农杆菌介导的转化方法研究OsPK1过表达对水稻的影响。将CaMV 35S启动子驱动的OsPK1的全长CDS序列导入到日本晴基因组中。选择3个过表达转基因系作为代表进行鉴定和分析。结果显示,过表达植株在株高、分蘖数、穗长和千粒重四方面接近野生型水稻,结实率略下降,但每穗饱满种子数明显增加。通过定量RT-PCR分析,发现有4个代谢酶在过表达植株嫩叶中表达存在着上调或下调。用GC-MS方法检测糖含量,显示OsPK1过表达株系中葡萄糖、果糖、半乳糖和蔗糖的含量与野生型差异不大。总之,对OsPK1过表达株系的鉴定,有助于更好了解OsPK1的功能,并且每穗饱满种子数明显增加具潜在的应用价值。

Toll 样受体(TLRs)作为重要的模式识别受体，在动物的天然免疫中发挥重要作用，是机体抵抗感染的第一道屏障;TLRs 基因变异会改变机体对病原的抗性或易感性，本试验旨在探讨 TLR2、TLR4 基因突变与支原体肺炎感染的关系。试验以国外引进猪品种(长白、大白、皮特兰)、中国地方猪品种(梅山、二花脸、姜曲海、金华)以及江苏省培育猪品种(苏钟猪)为材料，通过 PCR-SSCP 技术检测实验猪群 TLR2、TLR4 基因 SNPs 分布，结合动物攻毒实验及文献报道，对其中部分 SNP 不同基因型猪的肺部巨噬细胞做 LPS 感染实验，借助 RT-PCR 跟踪不同时间点猪 TLR2、TLR4基因以及促炎性因子 TNF-α、IL-1β 的表达变化，揭示猪 Toll 样受体基因的变异与支原体肺炎感染的关系。结果表明，本实验猪群 TLR4 基因存在4 个 SNP 位点:T611A、G960A、G962A、C1027A，其中 G960A 为同义突变，其余为有义突变;位点 C1027A 在中、外猪品种间呈现明显的碱基分布差异。LPS 诱导下的猪肺部巨噬细胞 TLR2、TLR4 基因及促炎性因子 TNF-α、IL-1β 均表现不同程度的表达上调;其中，位点 C1027A 的 CC 型猪 TLR2、TLR4 基因表达水平及增速均显著高于 AC 型猪(P ＜0． 01)，TNF-α、IL-1β 的表达水平则显著低于 AC 型猪(P ＜0． 01)，提示 C 等位基因极可能是猪抗支原体肺炎感染的优势基因。

根据锤头状核酶的作用模式,设计、合成并克隆了特异性切割马铃薯卷叶病毒(Potato leaf roll virus,PLRV)中国分离株(PLRV-Ch)复制酶基因负链RNA的二价核酶序列。将该核酶基因克隆到pGEM-4Z中,构建成体外转录载体pGEM-4ZDR;同时将包含核酶切割识别位点的PLRV-Ch复制酶基因cDNA近5’端的874 bp片段反向插入到pGEM-4Z中,构建了体外转录载体pGEM-4ZR5。以线性化的重组质粒pGEM-4ZDR和pGEM-4ZR5为模板,在T7 RNA聚合酶的作用下,分别转录获得核酶RNA和PLRV-Ch复制酶基因5’端负链RNA底物片段。将以上2种RNA转录物混合并经37℃保温后,检测结果表明,所得核酶RNA对PLRV-Ch复制酶基因负链RNA在体外具有较强的特异切割活性。

在本实验室前期构建的非亲和互作的SSH文库基础上,从叶锈菌侵染的小麦叶片中发现在接种后8 h表现高表达量的CDPK2-EST。CDPKs即钙离子依赖蛋白激酶,是植物细胞应对各种生物和非生物胁迫过程中承接Ca2+流变化的重要因素。为进一步研究CDPK2在小麦与叶锈菌互作过程中的表达特性,采用RT-PCR和Western-Blotting技术分别在mRNA水平和蛋白质水平对小麦受叶锈菌侵染后不同亲和性组合中CDPK2的表达谱进行了检测。结果表明,小麦CDPK2基因受叶锈菌侵染诱导,不亲和组合在接种后4 h无论在mRNA水平还是蛋白质水平该基因均表现上调表达,而转录水平的表达量在接种后16 h降至对照水平;而在蛋白水平其表达量在接种16 h达到最大,之后又恢复至对照水平。亲和组合中该基因在接种后8 h在mRNA水平略有表达,在蛋白水平其表达量在接种后8 h和16 h有上调表达但其表达量低于不亲和组合,之后又趋于对照水平。这一结果表明,小麦CDPK2基因参与了小麦与叶锈菌的互作过程,并在该过程中对提高小麦抗叶锈能力有一定作用。这一结果为深入探讨小麦CDPK2基因在小麦抵抗叶锈菌侵染中的作用及作用机制奠定了基础。

马铃薯是世界性粮蔬作物。致病疫霉引起的晚疫病则是马铃薯育种所面临的最严峻问题之一,因此,分离和利用马铃薯晚疫病抗性基因获得抗病新品种是马铃薯育种的重要目标。首先在连翘中发现的一类与木质素合成相关的Dirigent基因可能在植物抗病虫害过程中起重要作用。试验根据马铃薯的EST序列信息设计特异性引物,并通过RT-PCR和RACE技术获得了一条全长为729 bp的Dirigent基因cDNA序列,命名为StDIR1;该cDNA编码一个包含191个氨基酸的蛋白质多肽;系统进化分析表明,该多肽是一种Dirigent-like蛋白,属于DIR-b亚群,与陆地棉Di-rigent-like protein 1相似性高达76%,同一性为62%。利用半定量RT-PCR技术分析发现,致病疫霉、H2O2以及NO可以诱导该基因不同程度的上调表达。组织特异性分析表明,该基因在马铃薯根组织中表达量最高,而在茎、叶、花以及块茎组织中的表达量偏低。首次表明StDIR1基因与马铃薯对致病疫霉的侵染应答具有相关性。

为通过转基因植物等方法分析玉米ZmCBL2-2基因在耐逆性中的功能,运用RT-PCR(Reverse transcriptionPCR)方法克隆了该基因的编码区cDNA片段,并将其构建到植物表达载体p3301(pCAMBIA3301)上。同时,运用荧光实时定量PCR(Real-time quantitative PCR,RT-qPCR)技术对玉米幼苗期该基因在高盐、低温和养分缺乏等6种非生物胁迫下的表达动态进行了分析,发现其对于缺N、低K、低温、外源ABA(Abscisic acid)和水分胁迫均有显著的应答反应,而对于盐胁迫无明显的响应。

脂肪酸去饱和酶基因FAD8是控制亚油酸向亚麻酸转换的关键酶,对植物的膜脂不饱和度有重要影响,关系到植物的抗寒能力,在拟南芥中是低温诱导表达的。根据已发表的FAD8序列,设计简并引物,从低温处理条件下大白菜叶片cDNA中克隆到一段200 bp的中间序列,进一步利用cDNA末端快速扩增技术(Rapid Amplification of cD-NA ends,RACE),获得大白菜FAD8基因的5’和3’末端序列,经测序拼接获得1509 bp的目的序列,编码432个氨基酸。与已经报导的油菜FAD8基因氨基酸序列同源性较高,达98%。杂交结果显示,该基因是单拷贝序列。这项工作为进一步研究叶绿体脂肪酸去饱和酶奠定了一定的基础。

为研究Cm-ETR2基因在甜瓜果实发育成熟过程中的作用机理,根据已报道的甜瓜(Cucumis melo)品种Cantalupensis的Cm-ETR2基因序列,设计特异性引物,通过RT-PCR技术从甜瓜品种河套蜜瓜(Cucumis melo L.cvHetao)成熟果实中克隆得到了乙烯受体基因Cm-ETR2 cDNA,序列分析显示,序列长度为2 304 bp,编码767个氨基酸。利用实时荧光定量RT-PCR方法,对其在河套蜜瓜果实发育成熟过程中的表达特性进行了分析,Cm-ETR2基因在15DAP至30DAP表达基本没有变化,35DAP表达量开始上升,上升趋势一直持续至45DAP,且45DAP表达量为15DAP的9倍。

合成植物络合素(PCs)是高等植物减轻重金属毒害的重要机制。通过对镉超积累苋菜品种天星米植物络合素合成酶基因(PCS)的克隆及表达载体构建,旨在为植物修复镉污染土壤奠定基础。依据同源克隆原理,通过RT-PCR和RACE方法克隆苋菜PCS基因。序列分析表明:苋菜PCS基因cDNA全长1 770 bp,包含完整的阅读框,编码485个氨基酸;苋菜PCs合成酶与拟南芥、遏蓝菜、芥菜及油菜PCs合成酶相似性为91.96%～95.67%,其氨基酸序列N端有1个Pfam:Phytochelatin结构域(功能为催化合成植物络合素)、C端有1个Pfam:Phytochelatin_C结构域(功能为重金属离子感应器)。因此,推断苋菜PCS基因编码蛋白是PCS-like家族的新成员,具有催化合成植物络合素的功能,将它在GenBank注册,序列号为:JN979370,命名为AmPCS。在AmPCS基因的编码区加入BamH I和Sac I酶切位点,双酶切植物表达载体pBI-121和带有酶切位点的PCR产物,成功获得苋菜PCS基因正义表达载体pBI-PCS。

基于笔者前期进行的柱型苹果转录组测序(RNA-seq)结果,采用RT-PCR方法,从柱型苹果花芽中克隆了MADS-box基因家族的2个同源基因,分别命名为MdSOCla和MdSOClb。分析结果表明,MdSOCla开放阅读框长度为708 bp,编码235个氨基酸,蛋白质分子量为26.95 kDa,等电点为9.13;MdSOClb开放阅读框长度为717 bp,编码238个氨基酸,蛋白质分子量为27.49 kDa,等电点为9.61。MdSOCla和MdSOClb的编码区碱基序列相似性为83.49%,氨基酸的相似性为73.72%。MdSOCla和MdSOClb的第1～75个氨基酸为高度保守的MADS盒结构域,第105～170个为K盒结构域。在构建的SOC1系统进化树中,MdSOCla与MdSOClb与苹果SOC1关系最近,其次为橙SOC1,与拟南芥SOC1同源基因进化关系最远。苹果、橙、大岩桐关系较近而聚为一类,而大豆、豇豆、葡萄、拟南芥、草莓和玉兰聚为一类。蛋白质二级结构预测显示,MdSOCla蛋白有8个α-螺旋,5个β折叠区,13个β-转角;而MdSOClb蛋白有11个α-螺旋,7个β折叠区,11个β-转角。推测二者在花的发育中可能起不同的调控作用。

以嘎拉苹果为试材,研究其果实细胞壁代谢及关键酶基因表达特性及受1-MCP、乙烯利和低温的影响效应。结果表明,常温下,嘎拉果实硬度变化与WSP显著正相关,与CSP和半纤维素显著负相关,与ISP的关系不大;1-MCP和低温处理显著抑制了WSP含量上升,减缓了CSP和半纤维素降解。嘎拉果实细胞壁酶中,β-Gal活性最高、增加最快,其基因表达亦迅速增加,α-L-Af活性和基因表达虽增加速率低于β-Gal,但二者变化规律相似,均显著受到1-MCP和0℃低温的抑制;PG和PME活性和基因表达量亦呈增加趋势,但未能完全被1-MCP处理和0℃低温所抑制;相关性分析表明,其细胞壁酶活性变化均与硬度呈显著负相关性,并显著受到1-MCP和低温的影响。但是,乙烯利处理虽对嘎拉果实软化有一定的促进作用,但效果不显著。

该研究以内蒙古阿尔巴斯型白绒山羊为研究对象,选择绒山羊催乳素(PRL)及其受体(PRLR)基因部分序列作为候选基因,采用PCR-SSCP分子标记技术和DNA测序技术研究其多态性,然后运用最小二乘方差分析方法,对各基因型间生产性状指标进行差异显著性检验,分析绒山羊PRL、PRLR基因的SNP与绒山羊产绒性状的关系,寻找可用于辅助选择的分子标记。结果表明:PRL基因P1和PRLR基因P3引物位点存在SSCP多态,在PRL基因Exon 5区域存在X76049:g.576 bp C-A突变,该突变导致第176个密码子CCC变成ACC,从而使脯氨酸变成苏氨酸(Pro-Thr)。方差分析表明,该位点多态与绒厚度存在极显著相关(P<0.01),CA基因型羊绒厚度比CC基因型长0.674cm;在PRLR基因Exon 10区域存在HQ266606:g.1076 bp T-C突变,该突变导致第359个密码子CTT变成CCT,从而使亮氨酸变成脯氨酸(Lue-Pro),该位点多态对绒山羊羊绒细度有显著影响(P<0.05),AA基因型羊绒细度比BB基因型细0.38μm。因此,在绒山羊羊绒厚度性状上,P1-CA基因型可以作为标记基因型;在羊绒细度性状上,P3-AA基因型可以作为标记基因型,作为绒山羊产绒性状的辅助选择分子标记位点。

为了了解H9N2亚型禽流感病毒安徽分离株CK/AH/1/10基因组的分子特征,本研究采用RT-PCR方法扩增了CK/AH/1/10分离株8个片段的基因,克隆测序后进行同源性比较及遗传进化分析。结果显示:分离株CK/AH/1/10 HA蛋白的裂解位点为低致病性禽流感病毒,参照Guan等^[4]对H9亚型禽流感病毒HA基因的分类标准,可将CK/AH/1/10株归属于欧亚系G9-like亚分支。

利用SRAP分子标记技术构建了22份高丹草品种的指纹图谱。该指纹图谱可以准确区分供试的所有22个高丹草品种,置信概率达到99.9 999%,为高丹草品种划分提供了基础。利用筛选出的19个多态性较好的SRAP引物组合对22个高丹草品种进行遗传多样性分析鉴定,共扩增出450个位点,其中多态性位点369个;平均每个引物组合产生23.6个位点和19.4个多态性位点,平均多态性水平为82.2%。通过采用UPGMA方法进行聚类分析,遗传相似系数在0.66～0.94之间,以遗传相似系数0.674为阈值,可将供试材料分为2个类群。

利用MSAP方法分析了小麦从四倍体到六倍体进化过程中甲基化水平和甲基化遗传模式的变化。结果表明,人工异源六倍体小麦SCA/SQ(AABBDD)及其四倍体母本SCAUP(AABB)、二倍体父本粗山羊草SQ523(DD)的总甲基化水平分别为28.21%,27.53%,24.11%。37对引物检测到1 087条差异的扩增片段,对这些位点的甲基化遗传模式进行分析,结果表明,在人工异源六倍体中发生过甲基化的比例为18.95%,高于去甲基化的比例(2.58%)。这些结果揭示了小麦从四倍体到六倍体的进化过程中,通过对一些功能基因的甲基化来减轻异源多倍化造成的影响。

为揭示Ghrelin在绵羊卵母细胞的表达情况,运用实时定量RT-PCR技术检测不同培养系统中绵羊卵母细胞Ghrelin mRNA的相对表达量。结果表明,以M199和血清为基础培养基添加不同激素后培养的卵母细胞GhrelinmRNA相对表达量均显著上升,仅以M199为基础培养基添加不同激素后培养的卵母细胞Ghrelin mRNA相对表达量均显著下降。在不同基础培养基中添加不同激素后,E2较FSH和LH有促进Ghrelin mRNA相对表达量升高的趋势。绵羊卵母细胞Ghrelin mRNA的表达以及在不同培养系统动力学变化,提示了这一新型分子在卵母细胞成熟过程中受激素潜在的调控作用。

分别以2,3,5 d叶龄的栽培小麦京411、偏硬001和杂交F₁幼苗为材料,利用动态蛋白质组技术,对F₁及双亲的蛋白质变化做了比较分析,结果表明,在双亲及F₁中蛋白质差异表达现象被观察到,其中在5 d的叶子中最为明显。如在发育2 d和3 d的F₁叶子中,各有15个蛋白质斑点的含量产生变化,而在5 d叶龄的叶子中,这种有变化的蛋白质斑点达27个,在这些变化的蛋白质中,偏双亲和低于双亲的为多数,如5 d的叶子中分别占41%和44%,同时,在F₁叶片中观察到有蛋白质消失和新的蛋白质诱导现象产生。这些结果表明,杂种中存在蛋白质的差异表达现象,展开这方面的研究有助于对杂种优势形成机理的理解。

小麦苗期苗高和主根长是鉴定小麦苗期耐盐性的重要指标。利用小麦品种花培3号×豫麦57获得的DH群体168个株系,在去离子水(对照)以及50,100,200 mmol/L NaCl溶液处理下,进行苗高和主根长的数量性状基因(QTL)定位分析。利用完备区间作图法,共检测到影响苗高和主根长的25个QTL,单个QTL对表型的贡献率为4.19%～23.72%。位于3D染色体区间Xgdm72-Xbarc1119上影响主根长的QTL位点具有最大的遗传效应,贡献率为23.72%;在100 mmol/L和50 mmol/L NaCl处理下,在2D染色体Xwmc170.2-Xgwm539区段,同时检测到影响苗高的2个QTL位点,其贡献率分别为12.59%和8.40%;在100 mmol/L和200 mmol/L NaCl处理下,在4D染色体Xc-fa2173-Xcfe188区段,同时检测到影响主根长的2个QTL位点,其贡献率分别为8.77%和5.70%;在对照和100mmol/L NaCl溶液处理下,在5BL染色体Xgwm213-Xswes861.2区段,同时检测到影响苗高的QTL位点,其贡献率分别为17.49%和6.28%。另外,在50 mmol/L NaCl溶液处理下,4B染色体Xwmc657-Xwmc48区段还定位了1个影响苗高的QTL位点,其贡献率为12.59%;在染色体3A和染色体7D上各检测出与主根长有关的1个不同的QTL;在5A染色体Xbarc358.2-Xgwm186和Xcwem40-Xbarc358.2区间分别检测到1个影响苗高的QTL。这些主效QTL可用于苗高和主根长的分子标记辅助选择。

以普通玉米自交系8984与高油玉米自交系GY220为亲本组配得到284个F_2:3家系群体,利用185个SSR标记构建玉米遗传连锁图谱。通过包含母体效应的种子性状QTL作图方法对玉米籽粒淀粉含量进行QTL定位和效应分析,共检测到7个与淀粉含量相关的QTL,分别位于第5,8,10染色体上,除qSTA8-3的遗传作用方式表现为加性外,其余QTL作用方式为部分显性。单个QTL贡献率为5.87%～10.93%,累计贡献率为53.37%。所有QTL的增效基因均来自普通玉米亲本8984。淀粉含量QTL qSTA5-2贡献率较大,可以作为进一步精细定位的主要目标QTL。

扩增了自2006-2009年间从河南省不同地区分离的9株PRRSV株NSP2和GP5编码基因,并进行了序列测定和分析。结果显示,9株分离株NSP2全长2 850～2 937 bp,编码950～979个氨基酸,GP5基因全长603 bp,编码200个氨基酸,与CH-1a株比对,其中有7株分离株的NSP2基因均出现30个氨基酸的缺失。对9株分离株NSP2和GP5基因进行核苷酸序列分析并绘制进化树,结果表明,9株河南分离株都属于美洲型毒株,对9株PRRSV分离株NSP2和GP5基因同时进行序列分析,比较其变异结果是否一致,为进一步探寻PRRSV流行株遗传变异规律奠定了基础。

利用20个表型性状和51个SSR标记分析25份黑龙江省一积温带区域试验品系、20份21世纪推广品种和14份21世纪以前推广品种的的遗传多样性,共检测到92个表型变异和166个SSR等位基因,其中21世纪区试品系表型变异数和SSR等位基因数分别为64,142个(平均2.78个),21世纪推广品种表型变异数和等位基因数分别为78,126个(平均2.47个),21世纪以前推广品种表型变异数和等位基因数分别为82,127个(平均2.49个)。遗传变异主要存在于品种间(94%),群体之间(6%)差异较小。聚类分析将供试材料分为4类,21世纪区试品系形成了独立的类群,其SSR遗传多样性极显著高于21世纪以前和21世纪推广品种,但是黑龙江水稻遗传多样性相对于其他地区仍处于较低水平,应进一步拓宽遗传基础。

以9个不同的玉米自交系为亲本,按照Griffing I双列杂交模式组配72个杂交组合,研究其淀粉黏度性状的遗传效应。结果表明:沉降值和回落值存在超中亲优势,其他性状存在超低亲优势。杂交组合的峰值黏度、谷值黏度、终值黏度、回落值与父本的相关系数大于母本;除糊化时间和糊化温度外,其他性状的广义遗传力均较高。峰值黏度、谷值黏度和终值黏度的狭义遗传力均达到了较高水平。谷值黏度和终值黏度的遗传变异主要以加性为主,沉降值的遗传变异主要以显性为主,其他性状的遗传变异加性和显性共同作用。

比较了卵母细胞级别对体外成熟率的影响,以及促卵泡素(FSH)处理山羊对卵母细胞采集的数量和质量的影响。结果表明:卵母细胞级别对体外成熟率有显著影响,不论是来源于FSH处理卵巢还是屠宰场卵巢,均是A、B级卵母细胞的成熟率高于C级卵母细胞,差异极显著(P<0.01)。但是A、B级卵母细胞之间差异不显著;卵巢来源对卵母细胞采集的数量和质量有显著影响,A、B级卵母细胞在获卵总数中所占的比例,平均每个卵巢获卵母细胞数及A、B级卵母细胞数,均是FSH处理卵巢高于屠宰场卵巢,差异显著(P<0.05);卵巢来源对卵母细胞体外成熟率有显著影响,来自于FSH处理卵巢的卵母细胞体外成熟率高于屠宰场卵巢(81.6%比67.6%),差异极显著(P<0.01)。

利用群体改良方法,充分挖掘地方优异种质的遗传潜力是玉米种质改良与创新的一个重要途径。本研究以黄金群5个轮次改良群体为材料,通过1年2点产量比较试验,分析了混合选择和相互半姊妹轮回选择方法对黄金群产量及穗部性状的改良效果。结果表明,两种选择方法对群体产量改良是有效的,随着改良轮次的增加,黄金群的单株产量逐轮提高,平均每轮提高3.78%,其中,混合选择改良的3轮群体平均每轮提高4.27%,相互半姊妹轮回选择的改良群体提高2.07%;虽然群体产量的变异系数从15.43%下降到12.80%,但群体内仍有较丰富的变异。通过改良群体穗部性状比较发现,穗长和行粒数改良效果显著,分别提高14.71%和17.62%,说明它们的提高是群体单株产量提高的主要因素。

采用风味类型不同的4个甜瓜品种为试材,测定果实发育过程中的可溶性糖、可滴定酸、Vc、可溶性固形物和芳香物质等风味品质。结果表明:日本甜宝(TB)在果实发育过程中的可溶性糖含量最高,其次是雪奶香(XNX),泽甜十里香(ZT)第三,风味4号(FW)最低;但FW中有机酸含量显著高于其他品种,成熟期XNX的Vc含量最为丰富;在花后25/35 d时FW的芳香物质以6和9碳醛类为主,其他3个品种则以醇类为主,尤其是9碳醇,随着果实的成熟,芳香物质总量均有较大提高,特别是乙酸酯类,FW的酸类和含苯化合物增加显著。在36/46 d时芳香物质的总含量为XNX最高,其次为ZT,TB第三,FW最低,品种间差异极显著(P<0.01)。不同品种的糖酸比、芳香物质的组分与含量,及其特有芳香物质的差异共同导致了品种间风味品质的差异。

为了研究大白菜CMS96不育系花药败育机理,采用透射和扫描电镜,观察大白菜CMS96不育系和保持系的花药发育过程、花药和花粉表面结构。透射电镜结果表明,与保持系相比,在减数分裂期,大白菜CMS96不育系绒毡层与花药壁中层分开,不育系花粉母细胞皱缩,形状不规则,空隙较大,严重影响减数分裂正常进行;在单核小孢子时期,小孢子开始液泡化,直至成熟花粉期完全液泡化为空细胞,细胞壁严重萎缩,堆积在一起,最终花粉失去功能,导致败育。扫描电镜结果表明,大白菜CMS96不育系药室内的花粉畸形,花粉粒空瘪,表现为凹陷、扁平等形状,表面纹饰也呈多种不规则形状。花粉囊不开裂,没有花粉散出。初步认为,大白菜CMS96不育系花粉的败育从减数分裂开始到成熟花粉,伴随花粉发育整个过程。大白菜CMS96不育系药室内花粉粒虽具有花粉壁的结构,但扁平、空瘪,重叠堆积在药室壁上,失去了活力,无法散开。

以无核白鸡心葡萄为试材,设置3个水平的水分处理和3个肥料配比,使用CARIS-1便携式光合仪和常规的试验方法研究水分胁迫下肥料配比对无核白鸡心葡萄光合速率、蒸腾速率、叶片脯氨酸含量以及丙二醛含量的影响。结果表明:生长前期,水分为田间持水量的55%～60%、施肥配比为N∶P∶K=2∶5∶3的水肥处理能促进新梢生长,有效提高光合速率,降低蒸腾速率,从而提高水分利用效率。生长后期维持正常含水量和适当增施钾肥可提高光合速率。随着水分胁迫程度的加剧,脯氨酸和丙二醛含量呈梯度增加;中度胁迫水平下,磷钾肥的增加可导致脯氨酸和丙二醛含量的增加,从而提高植株对水分胁迫的抵抗能力。

试验于2009-2010年在吉林省中国农科院公主岭试验站进行。以耐密玉米品种郑单958(ZD)和先玉335(XY)为材料,采用2种密度(52500株/hm²(LD)和82500株/hm²(HD))研究了不同处理单株和群体形态和生理指标的变化动态,通过田间根系挖掘的方法研究了根系性状在不同土层的分布状况和根冠比例关系。结果表明,随着密度增高单株性状变劣而群体质量提高,群体的叶面积和干物量显著增加。与低密度相比,高密度下根系分布呈现"横向紧缩、纵向扩展"的趋势。高密度下根长密度(RLD)显著增加,对各土层的水肥资源利用能力增强。根冠比是品种的特征性状,在同一时期不随密度改变而改变,不同品种有其适合的密度,先玉335的耐密性优于郑单958。根据研究结果,将东北春玉米从目前的52500株/hm²提高到82500株/hm²是可行的。研究阐明了高密度下高产玉米的生理基础,并对高产玉米栽培具有重要意义。

探讨砷胁迫对超级稻抗氧化能力的响应机理。在盆栽条件下,以沈农265超级稻品种为供试试材,研究砷对超级稻根系活性氧代谢和渗透调节程度的影响。结果显示,随着砷浓度的提高,超级稻根系超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性呈先上升后下降的趋势,膜脂过氧化产物(MDA)含量增加,相对电导率增大,可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸都呈现出先升高后降低的趋势。超级稻在分蘖期、孕穗期和灌浆期均表现出同样的趋势。在低浓度砷胁迫下,水稻自身会出现自我保护的现象,高浓度砷对超级稻表现出伤害效应。

为探讨西芹鲜根及根际区物化感物质成分,利用柱层析法及GC-MS对西芹鲜根及根际区物不同浸提液二次层析后化感效应最佳流分进行分离鉴定。结果表明,西芹鲜根与根际区物乙醇浸提液二次层析后化感效应最佳流分的主要化感成分均为4-二甲氨基-2-甲基-1-苯基-丁-2-醇、8-十八烯酸甲酯、棕榈酸甲酯、十八烷二烯酸甲酯;西芹鲜根与根际区物丙酮浸提液二次层析后化感效应最佳流分的主要化感成分为2-丙烯酸十五烷基酯;西芹鲜根与根际区物水浸提液二次层析后化感效应最佳流分的主要化感成分为十六烷基二甲基叔胺、14-甲基十五烷酸甲酯、六甲基环三硅氧烷、(E)-9-十八烯酸甲酯、蓖麻油酸甲酯、16-甲基十七烷酸甲酯。

研究大气CO₂浓度升高对大豆生化指标的影响,有助于人们了解未来气候变化引起的大豆生理的变化。本研究利用FACE(Free Air CO₂Enrichment)系统,在大田条件进行了夏大豆叶片中可溶性糖含量,蛋白质含量和SOD、POD活性变化受CO₂浓度升高影响的试验。研究表明:大气CO₂浓度升高后,夏大豆叶片中可溶性糖含量没有显著变化。蛋白含量和SOD、POD活性不同品种间有所差异。中黄13在开花期蛋白含量增加44.20%,中黄35在鼓粒期蛋白含量增加49.31%;中黄13在开花期SOD、POD活性分别降低17.35%,27.26%,在结荚期SOD活性下降22.38%,中黄35在鼓粒期SOD、POD活性分别降低50.85%,47.47%。这些结果说明,在大气CO₂浓度升高下夏大豆叶片蛋白质代谢能力可能提高,但抗性降低,中黄35抗性下降幅度较中黄13大。

通过测定夏枯草生殖生长期各阶段不同器官的总黄酮含量,揭示夏枯草各器官总黄酮的积累规律。采用70%乙醇超声波提取,后用等体积的乙酸乙酯、正丁醇和水萃取,得到乙酸乙酯、正丁醇和水提取物,以BHT为对照,研究不同溶剂提取物的抗氧化活性。结果表明:夏枯草根、茎、叶中的黄酮含量随着生长进程而升高,至终花期达到最高;花穗中的黄酮含量在花盛期最高;各器官相比,叶中黄酮含量最高。夏枯草不同溶剂提取物及对照BHT清除DPPH.的能力高低次序为:乙酸乙酯提取物>正丁醇提取物>BHT>水提物,清除.OH的能力高低次序为:BHT>乙酸乙酯提取物>正丁醇提取物>水提物,并且不同溶剂提取物的抗氧化活性与其总黄酮含量呈较显著的相关性。夏枯草总黄酮具有良好的抗氧化活性,可在夏枯草花终期或果穗干枯期采集叶或全草提炼加工。

以烤烟云烟97为材料,采用田间试验研究了成熟期短时渍水处理对烤烟碳氮代谢关键酶活性及主要碳、氮化合物含量的影响。结果表明,在烤烟成熟期渍水处理3 d,中部叶片硝酸还原酶活性低于对照,降幅为20.39%;转化酶和淀粉酶活性高于对照,增幅分别为33.14%,56.70%;烟叶淀粉、总氮和烟碱含量有降低趋势,分别下降了2.9,0.74,0.77个百分点,而总糖和还原糖含量有增加趋势,分别上升了1.33,0.46个百分点。说明渍水胁迫使叶片生理代谢紊乱,氮代谢减弱,碳水化合物积累减少。研究结果有助于从生理生化角度揭示成熟期渍水胁迫对烤烟生长和品质形成影响的机制。

采用叶面喷施调吡脲(N-(2-chloro-4-pyridyl)-N’-phenylurea,CPPU)处理,分析干旱胁迫下CPPU对小麦幼苗叶片蛋白质及各种生理生化指标的影响,以探讨CPPU提高小麦抗旱性的分子机制。以小麦品种河农822为材料,用聚丙烯酰胺凝胶电泳法(SDS-PAGE)研究喷施CPPU后幼苗叶片中蛋白质组变化情况;用常规方法检测过氧化物酶(POD)活性、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和丙二醛(MDA)含量的变化。结果表明,经SDS-PAGE电泳技术发现,与对照相比,干旱胁迫下喷施CPPU后出现分子量为125,80,55,40,35,33,25 kDa等7条特异性条带,消失了30 kDa的电泳条带。与干旱对照相比,喷施CPPU后叶片中蛋白条带中多了40 kDa特异性条带,消失了30 kDa的电泳条带;并且在干旱胁迫下,喷施100 mg CPPU后使幼苗体内的POD活性提高37.06%,可溶性蛋白含量增加63.50%,可溶性糖含量增加87.51%,脯氨酸含量增加109.57%,MDA含量降低46.06%。与干旱对照相比,喷施CPPU的幼苗叶片中出现了一条特异性条带,消失了一条特异性条带,且在70 kDa和大约20 kDa处的蛋白含量明显高于2个对照,在32kDa和大约25 kDa处的蛋白含量下降。100 mg CPPU可促进干旱胁迫下幼苗体内的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量显著增加,POD活性显著提高,MDA含量降低。说明叶面喷施CPPU能够增强幼苗对干旱胁迫的适应性。

以胡卢巴幼苗为试验材料,研究NaCl胁迫下胡卢巴幼苗叶和根中抗氧化酶SOD、POD、CAT活性及丙二醛(MDA)含量的变化。结果表明:随着NaCl处理浓度的升高,SOD、POD、CAT活性总体呈现先上升后下降的趋势,MDA含量则呈上升趋势。叶片中抗氧化酶活性在NaCl浓度为1.0%时达到峰值,根中抗氧化酶活性在NaCl浓度为0.5%时达到峰值。在0.5%的NaCl浓度处理下,随着处理时间的延长,3种抗氧化酶协同作用,使MDA含量减少并控制在较稳定的阶段。可见,盐胁迫下胡卢幼苗可通过提高抗氧化酶活性,降低膜质过氧化水平,减缓盐胁迫对植株的伤害,从而增强其耐盐性。

我国北方设施蔬菜生产中存在着不合理灌溉施肥的现象,严重影响着设施农业的可持续发展。本试验在种植季节外填闲期间,以休闲田地为对照,采用填闲作物种植和溴深层示踪技术研究了夏季填闲作物对土壤提氮作用。试验结果表明:夏季种植填闲作物可显著降低根区土壤中无机氮素的含量,尤其是土壤表层的无机氮含量。休闲处理,土壤(0～180 cm)各层的无机氮含量均有增加。但在干旱条件处理下种植填闲作物后,土壤(0～120 cm)各层的无机氮含量均出现下降。夏季降雨量是造成土壤氮素淋洗的主要因素,且土壤中无机氮含量越高,氮素淋洗量越大。种植填闲作物可以有效地吸收土壤中氮养分,在模拟干旱年份和正常年份降雨量的处理中,种植糯玉米从土壤中吸收氮量分别为172.6,146.6 kg/hm2。溴标记试验进一步证明了填闲作物的提氮能力,下层土壤中溴均出现向上运移的现象。本研究证实了种植填闲作物糯玉米具有有效利用菜田土壤残留氮与阻控氮淋洗风险的作用,为北方日光温室典型种植模式氮素优化管理提供了科学参考。

通过田间试验,研究了农民习惯施肥、优化施肥以及普通尿素和控释尿素在不同配比条件下对冬小麦茎蘖动态、冬小麦产量、土壤硝态氮动态和氮素平衡等影响。试验共设7个处理,分别是对照(CK)、农民习惯施肥(Ncon)、优化施肥(Nopt)、控释尿素(100%)(CRU1)、普通尿素(33.3%)+控释尿素(66.7%)(CRU2)、普通尿素(66.7%)+控释尿素(33.3%)(CRU3)和普通尿素(100%)(CRU4)。试验结果表明:2个生长季内,各施肥处理之间冬小麦群体动态没有显著差异,施用控释肥也并没有显著降低土壤硝态氮含量。尽管施氮处理之间冬小麦产量没有显著差异,但CRU2处理的产量、氮肥利用效率(RE)、农学效率(AE)和偏生产力(PP)略优于其他处理。因此,控释尿素和普通尿素配合施用(比例为2∶1)仍然是一种较佳的施肥方法。

采用形态学和现代分子生物学方法,对河南省豫西地区农田土壤镰孢菌种群多样性进行了分析。通过鉴定,共得到了9个种的镰孢菌,分别为尖孢镰孢菌、半裸镰孢菌、轮枝镰孢菌、禾谷镰孢菌、层生镰孢菌、锐顶镰孢菌、黄色镰孢菌、木贼镰孢菌和茄腐镰孢菌。系统发育学分析结果表明:镰孢菌属真菌18S rDNA-ITS和EF-1α基因序列均具有一定的同源性和丰富的遗传多态性,其中李瑟组镰孢菌轮枝镰孢菌、层生镰孢菌、黄色镰孢菌种间18S rDNA-ITS基因序列存在着较高的同源性,不能正确地表现镰孢菌属种一级分类单元的特征;而延伸因子EF-1α基因序列却较好地表现出了供试菌株种一级的关系,说明镰孢菌延伸因子EF-1α基因序列较18S rDNA-ITS基因序列存在更丰富的种间多态性,可以较好地表现镰孢菌种一级的关系。

通过对酶活性的分析,研究证实苹果树腐烂病菌在活体外和寄主体内均能分泌一系列的细胞壁降解酶:多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲基半乳糖醛酸酶(PMG)、纤维素酶(Cx)、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶。不同碳源培养条件下,腐烂病菌产生细胞壁降解酶的活性及达到酶活性高峰的时间存在显著差异;诱导酶液对苹果愈伤组织具有明显的浸解作用,其中木聚糖为碳源产生的细胞壁降解酶,破坏能力最强。此外,研究发现,腐烂病菌在寄主体内产生细胞壁降解酶的活性变化规律不同,PMG和木聚糖酶在接种后最先被检测到活性显著升高,PMG酶活性于接种后第13天达到高峰,随后活性降低,而木聚糖酶和其他3种酶活性则随接种天数的增加活性不断增强;5种细胞壁降解酶中,Cx最大酶活性最低,而木聚糖酶活性最高,是其他酶最大活性的1.74～7.44倍。

以田间患枣疯病树表型健康叶片、花变叶以及疯小叶为材料,健康树叶片为对照,测定了不同生长期各种叶片的叶绿素、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量及3种保护酶活性,以期揭示植原体对枣树生理代谢的影响。结果表明,患病后叶片叶绿素、可溶性蛋白含量均显著降低,过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及MDA含量升高,多酚氧化酶(PPO)活性差异不显著,不同患病程度的叶片中花变叶变化最显著。这些结果均表明枣疯病植原体侵染枣树后,树体的光合作用和保护酶系统受到明显影响。

培育多个抗病基因聚合的水稻品种是提高其抗病广谱性和持久性的有效途径之一。利用水稻抗稻瘟病基因Pi40、Pib的特异PCR标记,对含有Pi40、Pib的水稻品系复合杂交F250个植株进行检测,从中选择到Pi40、Pib双基因聚合的抗病植株28个,为持久、广谱抗病水稻育种奠定了基础。

为筛选对兰花枯萎病病原菌尖孢镰刀菌具有拮抗作用的芽孢细菌,从各地采集的土样中分离获得的237株芽孢杆菌进行初筛、复筛,最终从衡水饶阳县棉田的土样中筛选出的芽孢杆菌3A3-15,对病原菌有较强的抑菌活性,且抑菌谱广。结合形态学观察、生理生化试验,根据16S rDNA序列相似性分析,此菌株与Bacillus velezensis标准菌株CR-502的16S rDNA序列相似度达99.92%,因此,鉴定拮抗菌株3A3-15为Bacillus velezensis。

对绵山天幕毛虫雌蛾性信息素分泌腺进行了扫描电镜和透射电镜观察,结果表明:绵山天幕毛虫性信息素分泌腺位于腹部末端8～9间节间膜上,是一个可外翻的环状结构,腺体细胞为柱状,表皮分为2层:外表皮和内表皮。质膜上分布着微绒毛,并与内表皮连接。细胞质中含有液泡、线粒体、脂质粒、光面内质网。了解绵山天幕毛虫性信息素分泌腺位置、形态结构,对了解性信息素的合成和释放几率、改进性信息素的提取分离鉴定有重要意义。

大豆霜霉病菌是引起大豆病害的重要病原之一,采用真菌18～28 S间的内转录间隔区(Internal transcribed spacer,ITS)通用引物ITS1和ITS4扩增大豆霜霉病菌和其他外群真菌的基因组DNA,扩增出约500 bp的片段;通过克隆测序大豆霜霉病菌的ITS全序列并与GenBank中霜霉菌属其他种的ITS序列比对,设计出大豆霜霉病菌的特异性引物PM1和PM2。用此特异引物可以从大豆霜霉菌株中扩增出380 bp的特异性片段,而其余9个参试菌株和大豆组织的PCR反应结果为阴性,灵敏度试验证明,可以检测到目标DNA的浓度为0.1 pg。该方法可用于快速、准确和灵敏地检测大豆霜霉病菌,为快速监测组织中霜霉病菌潜伏侵染并及早采取防治措施提供积极的指导作用。

为明确2株生防细菌的分类地位,采用传统形态学方法结合Biolog微生物自动分析系统,鉴定了大豆根腐病的2株生防细菌。结果表明,菌株B021a与塔式弧菌相似度值为0.634,可能性是86%,遗传距离为4.00。菌株B04b与海藻巴斯德菌相似度值为0.610,可能性是75%,遗传距离为2.77。综合形态学和Biolog鉴定结果,认为菌株B021a是塔式弧菌,菌株B04b是海藻巴斯德菌。