NRL(NPH3/RPT2-Like)是植物所特有的一类光响应蛋白,在向光素信号途径中发挥重要作用。利用生物信息学手段结合qRT-PCR技术,在玉米基因组水平对该家族基因进行鉴定并对其编码蛋白的性质、结构、进化、生育期组织表达和逆境表达进行分析。结果鉴定了31个ZmNRL基因,不均匀地分布于玉米9条染色体上,编码的氨基酸序列长度在464~749个,预测具有叶绿体、细胞核和细胞质等亚细胞定位。依据蛋白保守性将ZmNRL家族划分为四大类,基因结构也具有一定的保守性,多数基因含有4个外显子。基因启动子存在大量脱落酸、茉莉酸、光响应和抗氧化等顺式元件分析,其中G-box和Sp1等两类光相关元件数量较多。ZmNRL家族基因在生育期组织部位表达具有一定的时空特异性,总体表达量不高,仅有ZmNRL2、ZmNRL4、ZmNRL24和ZmNRL29相对高表达。通过生育期组织表达数据共表达及其模块GO富集分析发现,6个ZmNRL基因可通过叶绿体等生物发生及组装生物过程,参与对叶片生长发育的调控。qRT-PCR结果表明,高温处理玉米幼苗ZmNRL12上调表达显著,干旱、盐和病原物接种处理ZmNRL5、ZmNRL7和ZmNRL19基因下调表达。综上,在玉米基因组鉴定出31个ZmNRL基因,该家族基因不仅具有明显的组织表达特异性,而且可参与玉米幼苗对生物和非生物逆境应答。

利用RT-PCR技术从延谷11号谷子中克隆SiPRR73基因,通过系统分析SiPRR73组织表达特异性,对不同光周期处理、不同光温组合处理以及5种非生物胁迫处理的响应特点,揭示光周期、温度对SiPRR73的调控模式及SiPRR73对非生物胁迫的应答模式。结果表明,从延谷11号克隆得到SiPRR73基因2 928 bp的cDNA序列,包含2 283 bp的CDS区,编码760个氨基酸;SiPRR73蛋白与C4家族作物糜子、哈氏黍、高粱、玉米PRR73蛋白具有较近的进化关系。 SiPRR73在顶端第2片叶中表达水平最高,在根、茎、穗部表达水平较低。短日照、长日照条件下该基因均表现光照期表达水平高于黑暗期的特点,且整个营养生长期短日照条件下表达水平明显低于长日照,SiPRR73受光诱导表达和光周期调控。温度决定SiPRR73表达峰的数目,光周期决定SiPRR73表达峰出现的时间,光周期和温度共同参与了SiPRR73的表达调控。PEG和低温胁迫总体上诱导SiPRR73表达,NaCl在胁迫早期诱导该基因表达,后期总体表现为抑制状态,Fe胁迫则早期抑制该基因表达,后期总体诱导其表达,SiPRR73对ABA胁迫的响应特点接近NaCl。以上研究表明,谷子SiPRR73表达具有光依赖性,光周期和温度以互作模式调控SiPRR73表达,推测SiPRR73参与了谷子对不同光温环境的适应性调节过程,并且在应对干旱、低温、ABA、NaCl、Fe胁迫过程中发挥了一定作用。

为探究大豆GmPP2C89基因在植物非生物胁迫响应和适应过程中的功能,利用转录组数据和荧光定量PCR方法检测GmPP2C89基因在NaCl、PEG和甘露醇处理下的表达模式;接着分析GmPP2C89基因启动子上响应非生物胁迫的顺式作用元件,并根据元件的分布克隆不同长度的启动子构建融合GUS载体,获得对应的转基因拟南芥,通过GUS染色分析启动子对NaCl、PEG和甘露醇处理的响应。构建GmPP2C89基因过表达的转基因拟南芥,在正常条件和NaCl处理条件下测定根长、叶片MDA含量和电解质渗透率以及盐胁迫相关基因(SOD、POD、CAT、RD26、RD29A和RD29B)的表达水平。结果显示,NaCl、PEG和甘露醇处理均导致大豆GmPP2C89基因表达水平显著上调;在其启动子区含有较多ABRE、DRE、G-box、MBS、MYB、MYC和TC-rich repeats等参与非生物胁迫响应的顺式作用元件,并且该启动子对NaCl处理具有更强的响应。此外,在盐处理条件下,转基因拟南芥GmPP2C89-OX根长显著大于WT,而MDA含量和电解质渗透率显著低于WT,耐盐性明显增强;抗氧化酶基因(SOD和POD)和ABA途径关键基因RD29B在GmPP2C89-OX中的表达水平显著高于WT。结果表明,大豆GmPP2C89基因受NaCl、PEG和甘露醇诱导表达上调,GmPP2C89过表达可通过激活抗氧化途径和ABA途径增强转基因拟南芥的耐盐性。

为了探索马铃薯小G蛋白StRab5b与花青素合成之间的关系,利用农杆菌介导的遗传转化,将StRab5b基因在马铃薯中超表达后,研究StRab5b基因对马铃薯花青素含量和PAL 活性的影响。结果表明,超表达StRab5b基因显著增加了马铃薯叶片、茎段和薯块中的花青素含量。与对照相比,转基因马铃薯植株StRab5b-L2、StRab5b-L3和StRab5b-L5叶片花青素含量分别增加了42%,24%,54%,茎段中花青素含量分别增加了59%,37%,32%,薯块中花青素含量分别增加了118%,82%,105%;同时,StRab5b基因对植物花青素合成关键酶PAL活性也有促进作用,与对照相比,转基因马铃薯植株StRab5b-L2、StRab5b-L3和StRab5b-L5叶片PAL活性分别增加了88%,63%,66%,茎段中PAL活性分别增加了48%,38%,31%,薯块中PAL活性分别增加了98%,78%,64%。综上所述,小G蛋白StRab5b通过调控PAL活性,增加了马铃薯中花青素的含量。

为建立莴苣品种DNA分子快速鉴定技术体系,选择8个表型差异大、不同类型的莴苣品种,利用聚丙烯酰胺凝胶电泳从245对引物中初筛出81对引物,对初筛引物添加荧光标记,另选择90个有代表性的莴苣品种,利用毛细管电泳复筛出22对核心引物,依据扩增片段大小为各引物选择了相应的参照样品,采集了233个莴苣品种的DNA指纹数据。结果表明,22对核心引物在233个莴苣品种中共检测到269个等位基因,每对引物检测到等位基因为4~22个,平均为12.23个,PIC值为0.37~0.89,平均为0.73。聚类分析结果表明,233个供试品种主要划分为茎用和叶用两大类群,叶用类群中结球莴苣聚成一类,半结球莴苣趋于聚成一类,散叶莴苣难以聚成一类。对核心引物未能区分开的6组15个品种进行田间种植对比鉴定,3对品种表型性状无明显差异被判定为相同品种,表型性状有明显差异的品种大部分性状表达状态相同或相近,为近似品种,表明分子指纹聚类结果与基于表型的分类结果基本一致。此外,8组24个同名品种均能从分子上进行区分。利用筛选出的22对核心引物构建了233个莴苣品种的指纹数据库,建立了通用于茎用莴苣和叶用莴苣的品种鉴定技术体系,可用于莴苣品种和种质资源快速鉴定、遗传多样性分析和DUS测试辅助筛选近似品种等工作。

多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIPs)在植物抵御病原菌侵染的过程中具有重要的作用。从尖孢镰刀菌抗性百合野生种岷江百合中分离得到一个PGIP基因及其启动子。LrPGIP的开放阅读框长度为1 008 bp,编码一个含有335个氨基酸残基的蛋白质,并具有7个富含亮氨酸重复结构域。LrPGIP与油棕、椰子、林烟草的PGIP同源性较高,分别为91%,94%,86%,且与单子叶植物海枣、粗柄象腿蕉、油棕、椰子的PGIP蛋白亲缘关系更近。LrPGIP在根、茎、叶、花、鳞片中均有表达,在根中的表达量最高,在鳞片中的表达量最低。LrPGIP的表达水平受尖孢镰刀菌的诱导,在接种尖孢镰刀菌后72 h表达量最高。植物信号分子水杨酸、茉莉酸甲酯、乙烯利、过氧化氢均诱导LrPGIP表达。LrPGIP受乙烯利诱导后的表达量最高,茉莉酸甲酯次之。LrPGIP启动子片段的长度为706 bp,具有激素以及胁迫响应等多个顺式作用元件。将LrPGIP启动子驱动β-葡萄糖苷酸酶(GUS)基因的表达框转入烟草表达,GUS活性明显受尖孢镰刀菌、交链格孢侵染以及氯化汞、氯化钠胁迫的诱导,同时还响应茉莉酸、水杨酸等防卫相关植物激素。氯化汞处理后的GUS活性上调幅度最大,其次是交链格孢和乙烯利。可见,LrPGIP启动子活性受植物激素、生物及非生物胁迫的诱导。上述结果表明,LrPGIP可能是岷江百合抵御尖孢镰刀菌侵染的重要抗病基因。

为研究结缕草抗逆分子机制,报道了沟叶结缕草一个低温响应基因ZmCOR410的抗逆功能。基于转录组数据克隆获得了ZmCOR410 基因,采用实时定量PCR技术检测了其表达的低温响应模式,将其转化拟南芥中和酵母中鉴定了其抗逆功能。结果表明,ZmCOR410 基因编码区序列长927 bp,编码308个氨基酸,为酸性脱水素。在同源基因的系统进化树中ZmCOR410蛋白与耐旱性强的无芒隐子草和弯叶画眉草的同源基因亲缘关系最近。在基因组中,ZmCOR410基因编码区上游1 700 bp范围内有4个DRE顺式元件核心序列,其mRNA在低温胁迫下显著积累。转化了ZmCOR410基因的拟南芥,叶片抗冻能力增强,植株在干旱和高温胁迫下的存活率提高。转化了ZmCOR410基因的酵母细胞抗高温能力增强。结果说明,ZmCOR410 基因的表达产物在冷冻、高温和干旱胁迫下对细胞起保护作用,将有利于沟叶结缕草度过不良环境。

为进一步挖掘甲基丁香酚合成相关酶基因,解析北细辛次生代谢途径,根据北细辛转录组数据库信息,筛选和克隆了AhOMT1基因,并进行了相应的生物信息学分析及原核表达分析。结果表明,AhOMT1基因包含的开放阅读框为1 089 bp,编码362个氨基酸,理论分子质量为40.23 ku,等电点为5.34,AhOMT1蛋白为亲水性蛋白,无跨膜结构,无信号肽序列;AhOMT1基因具有二聚化结构域与甲基转移酶结构域,AhOMT1与催化类黄酮、丁香酚类化合物的O-甲基转移酶的同源性较高;构建pET-32b-AhOMT1原核表达载体,成功诱导表达约60 ku的重组蛋白;确定了最佳诱导条件是0.2 mmol/L IPTG,16 ℃诱导16 h,该诱导条件下的重组蛋白多以可溶性蛋白形式存在;使用Ni²⁺树脂分离纯化AhOMT1蛋白,以200 mmol/L咪唑洗脱可得到最大量的蛋白。该研究首次克隆了北细辛AhOMT1基因,构建原核表达载体,筛选出AhOMT1蛋白最佳诱导条件。

通过鉴定红麻全基因组中WRKY基因家族所有成员,并分析其在盐胁迫下的表达特征,从而为研究WRKY基因家族成员在红麻响应盐胁迫过程中的生物学功能奠定坚实基础。利用生物信息学的方法对红麻全基因组中的WRKY基因家族成员进行鉴定,并对WRKY基因家族各成员的理化性质、系统发育和保守功能域进行分析,同时利用实时荧光定量PCR技术分析盐胁迫下WRKY基因家族各成员的表达特征。结果表明,共鉴定出33个WRKY基因家族成员,且该基因家族成员不均匀地分布在12条染色体上,每个基因家族成员的理化性质如氨基酸数目、分子质量、理论等电点都存在一定的差异,且每个基因家族成员的氨基酸保守序列WRKYGQK没有发生变异。红麻和拟南芥的WRKY基因家族系统进化树分析表明,33个WRKY家族成员分成了3个类群,GroupⅠ、GroupⅡ、Group Ⅲ,其中Group Ⅲ包含了5个亚组。实时荧光定量PCR技术分析结果表明,盐胁迫诱导表达的WRKY家族成员有26个,其中23个具有正向调控作用,3个具有负向调控作用。共鉴定出红麻WRKY家族成员33个,其中26个WRKY家族成员参与了红麻盐胁迫响应过程。

为了筛选出适宜晋东南地区种植的最佳旱地番茄轮作作物,设置番茄轮作玉米(LVZm)、西葫芦(LVCp)、花生(LVAh)、葱(LVAf)、秋葵(LVAe)、黄瓜(LVCs)以及番茄连作(LLLe,CK)7种模式处理,测定后茬番茄品质指标(可溶性糖、有机酸、糖酸比、硝酸盐、Vc、可溶性蛋白、可溶性固形物、番茄红素)、产量指标(单果质量、产量)以及根际土壤真菌ITS1区域土壤微生物群落结构和多样性变化。结果表明,子囊菌是7个处理中的优势菌门,其余菌的种类与丰度存在较大差异;LVCs、LVZm、LVAh、LVAe这4种轮作模式可提高土壤真菌多样性指数,而LVCp轮作模式会降低土壤真菌多样性指数。LVZm轮作模式口感较佳;LVAe轮作模式、LLLe(CK)连作模式的Vc含量最高;可溶性蛋白含量没有显著差异;可溶性固形物含量以LLLe连作模式、LVCp轮作模式较高;LVCp轮作模式番茄红素含量最高;LVAe轮作模式硝酸盐含量最高。LVAe、LVCp轮作模式产量较LLLe(CK)显著提高,且LVCp轮作模式单果质量较LLLe(CK)显著增加。主成分分析(PCA)结果表明,不同作物轮作品质、产量综合得分从高到低为LVCp>LVAe> LLLe> LVAh>LVAf>LVZm>LVCs。综上所述,不同作物的轮作会改变土壤真菌群落结构,影响真菌多样性及后茬番茄品质与产量,综合各因素认为,西葫芦、秋葵是较为适宜晋东南地区番茄生长的优势轮作作物。

提高种植密度目前仍是玉米增产的主要途径,但增加密度会影响群体光照,易导致叶片早衰,研究胺鲜酯(DA-6)与矮壮素(CCC)复配对密植下玉米叶片光合作用强度及时间的调控效应对玉米密植增产具有重要意义。2018-2019年,选用郑单958为大田试验材料,设置2个种植密度(6.75万,9.00万株/hm²)、2个复配剂喷施浓度(0 mg/L DA-6+0 g/L CCC和15 mg/L DA-6+2 g/L CCC),于玉米7片展叶期全株喷施,研究复配剂调控后不同种植密度下玉米群体的叶面积指数(LAI)、比叶质量(SLW)、叶片光合性能、抗氧化能力及产量差异,以期为化学调控剂在玉米密植增产中应用提供理论依据。结果表明,玉米密度由6.75万株/hm²升高到9.00万株/hm²后,玉米LAI升高,在吐丝后期SLW提高。喷施复配剂的低密度群体LAI降低,而高密度群体无明显变化,与喷施清水相比,复配剂处理提高叶片SLW,但差异不显著;密植后,穗位叶SPAD值和光合作用强度明显下降,叶绿素荧光参数受到负面影响;复配剂处理的密植群体穗位叶SPAD值提高,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度总体上显著升高,最大荧光、可变荧光和最大光量子效率增加,而初始荧光下降。密植后,叶片相对衰老速率增加,抗氧化酶活性降低,而活性氧和丙二醛过量积累,可溶性蛋白含量下降。复配剂处理的密植群体叶片相对衰老速率下降,超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性总体上显著升高,活性氧和丙二醛含量总体上显著降低,可溶性蛋白含量升高。密植对玉米雌穗农艺性状产生负面影响,但由于种植群体量升高,所以产量未受到显著影响,喷施复配剂后,玉米穗位叶的光合能力及时间得到提升,因此穗部性状得到改善,产量明显增加,2018,2019年复配剂处理的高密度群体比未处理群体产量分别提高14.61%和6.64%。综上,复配剂通过提高玉米群体光合能力和延长光合作用时间来提高物质积累量,从而增加玉米籽粒产量。

为探明多穗型与大穗型品种穗粒特征形成的规律,提高水稻产量,以多穗型品种岳优9113(Y9113)和大穗型品种天优华占(TYHZ)、五丰优T025(WT025)为试验材料,在常规大田试验条件下开展试验,探明多穗型与大穗型品种幼穗分化阶段主茎茎鞘、主茎功能叶和主茎幼穗各器官的碳氮代谢特征及产量构成差异。结果表明:大穗型品种的主茎茎鞘、功能叶和幼穗的碳代谢关键酶活性(SPS和AMS)、氮代谢关键酶活性(NR和GS)、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量在幼穗分化主要阶段均呈现出高于或显著高于多穗型品种的现象。其中在第2次枝梗及颖花原基分化期(粒数迅速增加),五丰优WT025的功能叶可溶性蛋白含量、幼穗的可溶性糖含量和GS活性较岳优9113分别显著高6.77%,35.07%,20.10%,天优华占的主茎茎鞘SPS活性和幼穗GS活性较岳优9113分别显著高46.72%和7.81%;在花粉母细胞减数分裂期(颖花易发生退化,粒数下降),五丰优T025的功能叶可溶性蛋白含量、主茎的可溶性糖含量和可溶性蛋白含量较岳优9113分别显著高9.88%,21.20%,16.20%,天优华占的主茎茎鞘可溶性糖含量和功能叶SPS活性较岳优9113分别显著高14.67%和28.55%。在该试验条件下得出,与多穗型品种相比,幼穗分化期较强的碳氮代谢水平是大穗型品种形成大穗的机制之一。

为了筛选鉴定适宜我国南方地区种植的早熟油菜新品种,利用AMMI 模型分析了国家油菜区域试验早熟组14份参试品种的丰产性并用GGE双标图方法探讨了这些品种在8个试验点的稳产性,同时还测定了代表性品种的越冬期生物学指标和光合参数,以期解释南方早熟油菜丰产性形成的气候和生理成因。试验结果表明,参试品种的丰产性差异较大,其中S0013的平均产量居第一位(2 191.021 kg/hm²),而282081的产量最低(1 328.512 kg/hm²),仅为前者的60%。联合方差分析结果显示,来源于环境(E)的平方和占主导地位(82.27%),而来源于基因型(G)的平方和占比最小(4.93%);来源于基因型与环境的互作(G×E)虽然偏小(10.17%)但仍然达到极显著水平。利用AMMI模型可解释G×E互作平方和的92.63%。品种的丰产性主要受降雨量影响,而品种的稳定性主要与气温有关。14个参试品种的稳定性从高到低依次为:黔杂ZW9001>黔杂J9002> C868>05V11>黔杂J9001> WB203>川杂09NH014> S0013>云油杂2号>杂1613>08SH60>282081>荣华906>131(CK);其中,S0013、C868和WB203产量最高,而282081的产量最低。各试点鉴别力依次为:玉溪>保山>吉安>南昌(宜春)>桂林>长沙>安顺。阳光131在桂林试验点的越冬期单株鲜质量最高,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO₂浓度(Ci)也较高并且与小区产量的相关系数较大,表明较强的光合作用可促进丰产性的形成。通过AMMI模型和GGE双标图对参试油菜品种和不同试点进行了较为全面的评估,为早熟油菜新品种选育及试点选择提供参考依据。

为明确内蒙古草原多根葱的抗旱性及抗旱机制。采用盆栽控水法,设置最大田间持水量的75%为对照(CK),25%土壤相对含水量干旱胁迫30 d为处理,在干旱胁迫下对不同来源多根葱根系形态、生理特性及叶片光合特征进行分析。结果表明,四子王旗多根葱在干旱胁迫下与赤峰、鄂尔多斯相比,保持相对较高的根系表面积、根系体积和直径为0~0.5 mm的根长,根系生长受到干旱胁迫的影响相对较小,叶绿体在干旱胁迫下的稳定性相对较好,抗旱性较强;干旱胁迫显著降低了赤峰、鄂尔多斯多根葱地上生物量、地下生物量和总生物量(P<0.05),但对四子王旗多根葱无显著影响(P>0.05)。干旱胁迫处理下多根葱叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO₂浓度和相对含水量显著下降,叶片细胞质膜相对透性显著上升;干旱胁迫促进了多根葱叶片气孔关闭,降低了蒸腾,减少水分的散失。不同样地多根葱根系特征、相对含水量、叶绿素和光合特性在相同处理下存在一定的差异;四子王旗多根葱受干旱胁迫的影响相对较小,耐旱性较强。

为了探讨华红、华月苹果经不同货架温度结合1-MCP处理在货架期间质地性状的差异和变化规律,以期确定苹果适宜的货架温度和时间,以华红和华月为试验材料,采用物性分析仪质地多面分析法(TPA)和穿刺试验,测定果肉弹性、胶黏性、咀嚼性、果肉硬度、破裂功、破裂力、破裂位移、屈服功、屈服力和屈服位移等10个质地性状,并对这些指标采用因子分析法,将原始指标降维,从而使用1个综合指标评价经1-MCP(1.0 μL/L)处理后,放置于5,10,15,20 ℃的货架温度下对华红和华月苹果质地性状的保持效果。结果表明,经1-MCP处理可延长华红、华月果实质地性状的货架期,尤其对华红果实效果更佳;相同处理温度下,经1-MCP处理的2个品种果实下降幅度显著小于未经处理组的降幅,可大约减少10%。相关性分析表明,苹果果实的质地指标之间均存在极显著正相关性,但紧密程度存在一定差异。经因子分析并基于特征值大于1的原则,提取了2个主因子,累计方差贡献率为91.194%,根据各主因子代表性指标,依次命名为穿刺因子F₁、TPA因子F₂,方差贡献率分别为79.870%,11.324%,根据主因子得分可知,未经处理的华红果实最适宜货架温度为5 ℃,经处理的果实温度为15 ℃;而华月果实未经处理最适宜的货架温度为10 ℃,经1-MCP处理果实的适宜货架温度为5,10 ℃。华红果实CK组在最适宜货架温度5 ℃下可存放8 d,处理组在货架温度15 ℃下可延长至16 d;华月果实CK组和处理组都可选择10 ℃的货架温度,均可存放16 d。

旨在探讨不同砧木对马瑟兰葡萄酿酒品质的影响,为酿酒葡萄栽培调控提供理论参考,以2018年不同砧木(SO4、5BB、3309M和101-14)嫁接的酿酒葡萄马瑟兰为试材,以扦插苗为对照,2020,2021年果实成熟时进行采收,对果穗性状和酿酒品质等进行检测。结果显示,2021年砧穗组合的果穗紧密度、果穗质量、平均果粒质量、果粒纵横径、最大果粒质量、萎蔫数量较2020年有所下降,但对照的果粒纵横径和平均果粒质量增加;砧木嫁接可提高马瑟兰葡萄的果粒纵横径、平均果粒质量、平均种子数量,但2 a的果粒质量变异系数差别不大。2020年M/SO4、M/5BB和M/3309M的果粒质量大多分布在1.01~1.25 g,M/101-14果粒质量大多分布在0.76~1.00 g;2021年M/5BB、M/3309M和M/101-14的果粒质量大多分布在0.76~1.00 g,M/SO4果粒质量大多分布在1.01~1.25 g。砧木可降低果实可溶性固形物、提高总酸质量浓度。经LCMS/MS法测定花色苷的组分和含量,结果显示,二甲花翠素含量最高,其次是花翠素,花葵素含量最少。与对照相比,M/5BB极显著提高了果皮总花色苷含量,比对照提高了26.62%;M/3309M和M/101-14提高了花色苷含量,但与对照间无显著差异;M/SO4极显著降低了花色苷含量,比对照降低了11.87%。

为了探究接穗和砧木间的细胞如何相互作用而形成功能性嫁接体,利用自组装拆分的超折叠绿色荧光蛋白(sfGFP)系统来监测嫁接体接口处的细胞质融合发生事件。通过花侵染转化得到在细胞质中单独表达sfGFP1-10和mCherry-11的转基因拟南芥植株以及通过叶盘法转化得到在细胞质中单独表达sfGFP1-10和mCherry-11的转基因烟草植株。T1转基因拟南芥和T1转基因烟草在含相应抗生素的培养基中生长,培养8 d后选取生长健壮的幼苗用于嫁接,构建远缘嫁接体(At-1-10/Nb-11)、自体嫁接体(At-1-10/At-11、Nb-1-10/Nb-11)以及对照嫁接体(At-11/Nb-11、At-11/At-11、Nb-11/Nb-11)。嫁接后第4天,利用激光共聚焦显微镜观察接口处GFP信号并统计嫁接体接口处的GFP荧光强度。结果显示:在嫁接后第4天,远缘嫁接体和自体嫁接体接口处均监测到GFP信号,且远缘嫁接体的GFP荧光强度显著高于自体嫁接。在细胞质中单独表达sfGFP1-10和mCherry-11的转基因拟南芥未嫁接幼苗、细胞质中单独表达sfGFP1-10和mCherry-11的转基因烟草未嫁接幼苗以及对照嫁接体中均未检测到GFP信号。结果表明:嫁接体接口处细胞质在嫁接后第4天已经发生融合,拆分的sfGFP片段在砧穗的连接下重组并发出荧光,定位于细胞质中,且远缘嫁接体和自体嫁接体在细胞质融合上存在差异;自组装拆分的sfGFP系统可用于检测嫁接体接口处细胞质的融合,为研究嫁接体接口处细胞学事件发生提供了新的视角。

研究不同覆膜方式下,施氮量对春玉米产量、氮素积累和氮肥利用效率的影响,为贵州高海拔区春玉米覆膜种植高效施氮管理提供理论依据,于2018-2019年开展田间试验,采用裂区设计,主区为不同覆膜方式(宽膜和窄膜),副区为5个施氮水平 (0,80,160,240,320 kg/hm²),研究不同覆膜方式及施氮量对春玉米产量、氮素积累、转运特征及利用效率的影响。结果表明,覆膜方式和施氮量及其互作显著提高春玉米产量,宽膜覆盖使春玉米增产17.8%,且显著增加了氮素积累量,促进了吐丝前积累氮素的再转移,从而显著提高了籽粒氮素积累量,并使氮素利用效率(NUTE)、氮素吸收效率(NUPE)、氮肥农学效率(AEN)、氮肥偏生产力(NPFP)、氮肥利用率(NUE)分别增加4.9%,21.4%,23.5%,12.2%和4.23百分点。施氮实现了春玉米籽粒产量和植株氮素积累量的协同增长,且能够显著影响氮素吸收、积累和转运。增施氮肥能有效促进提高吐丝后氮素转运量及其对籽粒的贡献率,但降低了春玉米氮肥利用效率,NDGPE(氮素干物质生产率)、NHI(氮收获指数)、NUTE、NUPE、NUE、AEN、NPFP均随施氮量的增加而明显下降,达到极显著水平。通过回归分析不同覆膜方式下的最佳产量和施氮量,宽膜覆盖比窄膜覆盖处理减少施氮55 kg/hm²,产量增加12.3%。宽膜覆盖和适宜施氮量相结合,有利于植株氮素积累和吸收利用,从而实现高产和高氮肥生产力,达到节肥增产。综合考虑春玉米籽粒产量、氮素累积、转运及氮肥利用效率,贵州高海拔及类似生态区春玉米宽膜覆盖种植的合理施氮量为160 kg/hm²,其产量可达11 404.3 kg/hm²。

为了提高玉米产量、减少氮肥施用及提高氮肥利用效率,对氮高效玉米品种进行筛选和推广,研究氮肥管理对不同氮效率玉米品种氮吸收、利用和田间氮平衡的影响,探明氮肥运筹对不同氮效率玉米品种氮素吸收、利用及田间氮平衡的影响对于玉米的高效育种和栽培至关重要,因此,于2015-2016年在川中丘陵区开展了为期2 a的田间试验。结果表明:正红311(ZH311)在吐丝期和成熟期茎鞘和叶片氮分配比例均显著高于先玉508(XY508)。此外,ZH311花后籽粒氮积累量和花后氮籽粒贡献率显著高于XY508,而花前氮转运及花前氮转运贡献率显著低于XY508。氮高效品种ZH311营养器官中较高的氮分配比例使得其各阶段氮积累量均显著高于氮低效品种XY508,吐丝后氮素积累优势较吐丝前更明显。ZH311吐丝后氮的高效积累抑制了其吐丝前氮的转运,使得其吐丝前氮积累的转运率和对籽粒的贡献率均显著低于XY508,且ZH311的氮素吸收效率、氮素回收效率和氮素偏生产力均显著高于XY508。与XY508相比,ZH311根系能更有效地吸收和利用40~80 cm土层中的无机氮,减少氮沉降,显著减少表观氮损失,且2个品种氮素表观损失差异主要来自追肥后。综上所述,氮高效玉米品种ZH311较氮低效品种XY508不仅能提高单位面积产量,而且能减少氮损失,从而降低环境风险。

为探索豫北潮土地区适宜的耕作模式,在2016-2019年小麦季设置3 a一周期的5种耕作模式组合,即连续旋耕(RT-RT-RT)、深耕-旋耕-旋耕(DT-RT-RT)、深耕-旋耕-条旋耕(DT-RT-SRT)、深耕-条旋耕-条旋耕(DT-SRT-SRT)和深耕-条旋耕-旋耕(DT-SRT-RT),测定并分析不同耕作模式下小麦生育期光合特性、土壤速效养分含量及籽粒产量。结果表明,与RT-RT-RT相比,轮耕处理的小麦光合特性有所改善,净光合速率、气孔导度以DT-SRT-RT处理较佳,平均增幅分别为10.85%,7.83%;DT-SRT-RT叶绿素含量的增加随生育期的推进逐渐明显,在灌浆期较RT-RT-RT 显著提高16.52%;与RT-RT-RT相比,轮耕处理提高了0~50 cm土层土壤速效氮、磷、钾含量。此外,DT-SRT-RT小麦穗数、穗粒数、千粒质量和产量均高于RT-RT-RT,较RT-RT-RT增产14.64%。相关分析表明,小麦净光合速率与小麦产量呈正相关,在开花期达极显著水平;表层土壤硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾含量总体上均与小麦产量呈显著正相关。总的来说,在豫北潮土地区,实施轮耕可提高小麦生育期光合速率、土壤速效养分含量和产量及其构成因素,其中以DT-SRT-RT效果最佳。

为了探讨玉米对灰斑病胁迫的生理生化响应,采用田间自然接种法,以2个自交系K365(抗)和K169(感)以及2个杂交种正红431(抗)和正红532(感)为试验材料,研究灰斑病对不同抗性玉米自交系及杂交种叶片光合作用、活性氧含量、抗氧化酶活性以及内源激素含量的影响。灰斑病胁迫导致玉米叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO₂浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)均下降,其中除Ci以外,抗病材料的3项光合指标下降程度未达显著水平,具体为K365的Pn、Gs和Tr分别下降24.41%,25.00%,4.20%,正红431的Pn、Gs和Tr分别下降11.53%,21.43%,0.06%,而感病材料的3项光合指标下降程度达显著水平,具体为K169的Pn、Gs和Tr分别下降59.32%,95.28%,80.18%,正红532的Pn、Gs和Tr分别下降85.39%,69.60%,56.77%;同时灰斑病胁迫可使玉米叶片的过氧化氢(H₂O₂)含量、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、水杨酸(SA)含量、茉莉酸(JA)含量均上升,其中抗病材料能激发更高的POD、SOD和CAT活性,维持相对稳定的H₂O₂含量,更合理的调节SA和JA含量,能够保持内源激素的平衡。抗病材料可能通过合理积累SA、JA等信号分子来调控抗氧化系统,使其在感病后期体内仍维持较高水平的防御酶活性来更有效清除多余的H₂O₂,同时调节叶片的内源激素平衡使其适应灰斑病带来的影响,从而增强玉米的抗病性。

为了探索施氮肥对大豆孢囊线虫病的控制效果,进行了不同施肥水平的盆栽试验和田间试验,以分析氮肥对大豆孢囊线虫卵孵化和繁殖的影响,及其对大豆生长和产量的影响。盆栽试验设置了0.016,0.032,0.048,0.064 g/kg土壤4个施氮水平,分析土壤淋溶液和根系浸出液对卵孵化及线虫繁殖的影响;田间试验设置了22.50,56.25,67.50,78.75 kg/hm² 4个施氮水平,分析不同氮肥水平对孢囊减退率的影响,盆栽试验和田间试验均以不施用氮肥作为空白对照。室内盆栽试验结果表明,施氮肥后的土壤淋溶液和根系浸出液都可以显著提高卵孵化抑制率,0.032,0.064 g/kg土的土壤淋溶液中大豆孢囊线虫卵孵化抑制率较高,分别为34.21%,29.31%;0.064 g/kg土的根系浸出液中大豆孢囊线虫卵孵化抑制率最高,达55.09%,与对照相比有显著差异。田间试验表明,适量施用氮肥可以显著提高孢囊减退率,增加大豆产量。使用56.25 kg/hm²氮肥处理对线虫的防治效果最好且增产率最高,孢囊减退率达25.29%,增产率可达14.75%;而对照区孢囊数量增加了30.77%。因此,适当增施氮肥对大豆孢囊线虫病具有较好的抑制作用,可提高大豆产量和品质,该方法是一种防治大豆孢囊线虫经济安全的方法。

针对甘薯生产上发生为害严重的甘薯RNA病毒-甘薯羽状斑驳病毒(SPFMV)、甘薯褪绿矮化病毒(SPCSV)、甘薯G病毒(SPVG)和甘薯C病毒(SPVC),建立了多重RT-PCR检测方法。首先根据GenBank中收录的这些病毒的外壳蛋白(CP)基因的保守序列,利用Premier 5.0 软件分别设计并合成了上述4种病毒的特异性引物;以4种病毒的下游特异性引物合成的cDNA为模板,在同一体系中同时加入上述4种甘薯病毒引物进行PCR扩增,初步建立这4种甘薯RNA病毒的最佳多重RT-PCR体系;通过对该多重RT-PCR体系的退火温度、延伸时间、dNTPs量、模板量、引物浓度等条件的优化,建立了能够同时检测这4种甘薯RNA病毒的最优四重RT-PCR检测体系,并对优化的多重RT-PCR体系进行了挑战测试和灵敏度测试。试验结果显示,优化的多重RT-PCR体系,各病毒引物之间不会出现交叉干扰,所扩增的4条目的条带清晰,能够明确区分上述4种甘薯病毒;挑战检测和灵敏度测试显示,此检测体系特异性强且灵敏度高。所建立的上述4种甘薯RNA病毒的多重RT-PCR检测方法能同时检测4种甘薯病毒,不仅准确灵敏,而且降低了检测成本,提高了病毒检测效率。

为了制备出马铃薯卷叶病毒(PLRV)与S病毒(PVS)重组双CP多克隆抗体并用于PLRV与PVS这2种病毒的间接与DAS-ELISA检测,构建了PLRV与PVS融合双CP基因的原核表达载体pET22b-LRCP/SCP,用超声破碎法代替溶菌酶法裂解重组菌BL21(pET22b-LRCP/SCP)并提取菌体蛋白,用镍离子亲和层析纯化获得了分子质量为51.2 ku的高纯度的重组双CP。用该重组双CP作抗原免疫家兔获得了高效价(1∶128 k)抗血清。纯化的重组双CP多克隆抗体与PLRV或PVS阳性标准物特异性结合,与另外4种马铃薯主要病毒(PVX、PVY、PVA与PVM)无交叉反应。间接ELISA反应中,稀释度为1∶3 200的重组双CP多克隆抗体与PLRV或PVS阳性物都呈现阳性反应;在DAS-ELISA反应中,稀释度均为1∶100的重组双CP多克隆抗体及其碱性磷酸酶标记物与PLRV或PVS的阳性标准物也分别呈现阳性反应。结果表明,制备的重组双CP抗体既可用于PLRV与PVS这2种病毒的间接ELISA检测,也可用于DAS-ELISA检测。

旨在分析滩羊与杜泊羊和小尾寒羊肉品质变化和肌肉内基因的表达情况,初步揭示它们肉质性状差异的分子机理,为其他绵羊品种选育与改良提供理论依据。通过对8月龄杜泊羊、滩羊和小尾寒羊的肉品质分析比较,并采用Illumina HiSeq^TM 4000平台对背最长肌组织进行转录组测序和分析,挖掘它们肉质性状差异的相关调控基因。结果显示:共筛选出820个差异表达基因,其中杜泊羊与滩羊之间99个,杜泊羊与小尾寒羊之间436个,滩羊与小尾寒羊之间552个。对差异基因进行GO功能富集分析结果显示,各比较组分别显著富集在224,517,657个GO条目中;KEGG通路富集分析表明,DEGs富集在cAMP、MAPK、AMPK、嘌呤代谢、甘油磷脂代谢、氨基酸和脂肪酸代谢以及糖酵解/异生等信号通路,进一步筛选出FOS、PLA2G4E、LPIN1、AMPD1、AMPD3、NT5C1A、GPI、PFKM和PKM等与肉品质调控和风味物质代谢有关的候选基因。对随机挑选的几个差异基因进行实时荧光定量PCR验证,结果显示,与转录组测序结果表达趋势一致,说明测序结果可靠,研究获得的这些差异基因可作为宁夏优质肉羊新品种(系)培育的基础资料。

为筛选猪总产仔数和产活仔数性状关键SNP分子标记或候选基因,采用Illumina porcine 50K芯片对同一猪场186头加系大白猪能繁母猪开展了全基因组SNP扫描,后又对扫描结果进行了质量控制、Beagle填充和SNP基因型分型,结合这些试验猪的表型性状测定和群体结构分析结果,进行全基因组关联分析(GWAS)。群体结构分析结果表明,试验所用的加系大白猪样本未出现群体分层现象;在18对(36条)常染色体上一共得到36 867个有效SNP标记,用于试验猪的GWAS分析。GWAS结果表明,这些加系大白猪所有胎次总产仔数共显著关联到2个SNP,分别为seq-rs323899658和seq-rs329781338,其中seq-rs329781338 SNP又注释到3个基因,分别为SSBP1、WEE2和KIAA1147。产活仔数共显著关联到7个SNP,分别为seq-rs81238474、seq-rs321377412、seq-rs340736313、seq-rs80782154、seq-rs81244816、seq-rs81467772和seq-rs329781338,这7个SNP中有5个SNP有基因注释,共注释到22个基因,分别为EphA1、TAS2R60、FAM131B、CLCN1、CASP2、TMEM139、TRBV21OR9-2、PRSS2、TRBV19、TRBV24-1、U6、SSBP1、WEE2、KIAA1147、NKX2-8、ALKBH3、HSD17B12、U6、HOMER2、WHAMM、FSD2和SCARNA15。候选基因GO功能和KEGG通路分析结果表明,这些基因GO功能中最显著的生物学过程为多生物过程的调控、分子功能为非跨膜/跨膜蛋白酪氨酸激酶活性,KEGG通路为错配修复。结合GWAS和基因功能注释结果,WEE2和EphA1基因可作为提高加系大白猪总产仔数和产活仔数的关键候选基因。