赤霉素途径是植物开花调控中的一条重要途径。为了解赤霉素途径相关基因在萝卜开花调控中的作用,利用生物信息学方法对萝卜赤霉素生物合成和信号转导相关基因的结构、理化性质、染色体分布、启动子顺式作用元件和组织特异性表达进行了分析,并对不同开花期萝卜材料中这些基因的表达水平进行了实时荧光定量 PCR检测。结果表明,萝卜基因组含有46个赤霉素生物合成和信号转导相关基因,CPS、KS、KO、KAO、GA20OX、GA3OX、GA2OX、GAI、RGA、RGL、GID1、SKP2分别有2,1,2,2,9,5,12,1,1,4,3,4个,它们不均匀分布于9条染色体上,其编码蛋白质分子质量为21.32~127.80 ku,等电点为4.72~9.04;基因结构和保守结构域分析发现,这46个基因的外显子数为1~21个不等,且一些保守基序为大部分基因所共有。启动子顺式作用元件分析表明,这46个基因的启动子含有与光、赤霉素、生长素、ABA、SA、低温、干旱等响应的顺式作用元件。利用萝卜基因表达数据库分析发现,这46个基因在不同组织和不同发育时期的表达量不同;实时荧光定量PCR检测表明,这些基因在早开花材料心里美萝卜和晚开花材料野萝卜中的表达量有明显差异,暗示其可能与萝卜的生殖生长有较密切的关系。

为明确杜梨赤霉素受体(GID1)的生物学功能,以杜梨为试材,通过同源克隆方法得到PbGID1s基因,利用生物信息学分析软件构建基因结构并设计靶位点;利用酶切-连接方法将带有靶点的sgRNA表达盒构建至CRISPR/Cas9表达载体上;通过农杆菌介导方法,将CRISPR/Cas9表达载体转化至杜梨子叶中。结果表明,在杜梨基因组中克隆得到4个PbGID1s,分别命名为PbGID1b-1、PbGID1b-2、PbGID1c-1、PbGID1c-2,基因结构分析显示该家族基因均由2个外显子和1个内含子组成;氨基酸序列比对发现,PbGID1s均具有GID1家族所特有的HGG和GXSXG保守结构域;将含有5个靶位点的sgRNA表达盒成功构建至pYLCRISPR/Cas9P_35S-N植物表达载体上,可同时对该家族4个基因进行编辑;杜梨遗传转化试验结果表明,共计浸染595粒杜梨子叶,获得抗性芽176个,阳性植株33株,转化效率达到5.55%。成功构建了可以同时靶向杜梨PbGID1s家族基因的CRISPR/Cas9载体,通过农杆菌介导,成功将该载体转化至杜梨子叶,并获得阳性植株。

为了探究SBP1基因在植物自交不亲和方面的重要作用,以二倍体马铃薯野生种为材料,利用RT-PCR技术克隆获得马铃薯野生种 SpSBP1(登录号:MZ803088)的cDNA全长序列,并对其进行生物信息学分析及 CRISPR/Cas9载体构建。结果显示,SpSBP1基因的cDNA全长为1 176 bp,包含92 bp的5'非编码区和163 bp的3'非编码区,其最大开放阅读框为921 bp,编码306个氨基酸。蛋白结构域分析显示,SpSBP1蛋白包括Smc超家族结构域以及RING finger和Zinc finger结构域。蛋白同源序列比对及系统进化树分析显示,马铃薯野生种SpSBP1与马铃薯野生种ScSBP1的同源性最高,其次为花烟草。生物信息学分析显示,SpSBP1分子质量为34.731 44 ku,理论等电点pI为5.10,推测得出该蛋白为酸性不稳定亲水性蛋白。二级结构预测该蛋白主要由α螺旋和无规则卷曲所构成。同时该蛋白属于非分泌蛋白且不存在跨膜结构。从二倍体马铃薯野生种中克隆出了SpBP1基因,同时成功构建了CRISPR/Cas9载体,并进行了遗传转化试验。

为了探析GhERF105-like在棉花色素腺体发育或棉酚代谢中的功能,利用RT-PCR技术克隆了中棉所12的GhERF105-like基因,并进行了生物信息学分析及表达模式分析。结果显示,GhERF105-like编码区为711 bp,编码236个氨基酸。GhERF105-like蛋白分子质量为26.3 ku,理论等电点pI为 7.72;二级结构预测存在22.88%的α-螺旋、13.14%的延伸链、3.81%的β-转角和60.17%的无规则卷曲。GhERF105-like在第91—155位氨基酸处存在1个AP2结构域,预测有2个苏氨酸、1个酪氨酸和1个丝氨酸磷酸化位点位于AP2结构域内。系统进化分析表明,GhERF105-like及其同源蛋白基序组成在不同物种中保守程度较高,GhERF105-like与黄褐棉、达尔文氏棉、雷蒙德氏棉、海岛棉中同源蛋白的基序组成一致。GhERF105-like在有腺体棉中棉所12各个组织中的表达均显著或极显著高于无腺体棉中棉所12显性无腺体;GhERF105-like在不同有腺体棉品种/系叶片中的表达量不同,且均显著高于显性或隐性无腺体棉品种/系。GhERF105-like受ABA、BR诱导显著上调表达,但在MeJA、Eth、NaCl和PEG处理下显著或极显著下调表达。综上所述,GhERF105-like与棉花色素腺体发育密切相关,可能通过ABA、BR、Eth和JA通路调控腺体发育或棉酚代谢。

非生物胁迫如干旱、土壤盐碱化等严重影响着农作物的生长发育,农作物产量明显受限。大豆GmRPK2基因与拟南芥抗逆基因AtRPK1高度同源,为探究其抗逆功能和作用机理,构建了GmRPK2基因过表达载体并转化拟南芥筛选获得纯合体。抗逆性检测结果表明,在高盐、PEG和ABA处理下,GmRPK2过表达拟南芥种子的萌发率显著低于野生型,其幼苗阶段根的生长量也明显小于野生型。成株阶段抗逆性检测表明,盐、旱胁迫下过表达拟南芥的生长受抑现象更为明显。为探究其抗逆性降低的内在机理,对GmRPK2过表达拟南芥进行了生理指标检测。结果表明,高盐胁迫后其叶绿素含量明显低于野生型,其丙二醛和电导率则明显较高,DAB染色比野生型更深;旱胁迫后过表达拟南芥的脯氨酸和可溶性糖含量明显较低,失水率明显较高。荧光定量PCR检测发现,GmRPK2基因在拟南芥中过表达后明显抑制了SAD1、P5CS1和ADH1的表达。因此,GmRPK2基因可能通过抑制CDPK抗逆信号转导通路、降低脯氨酸积累和减弱ABA信号传导通路影响拟南芥的抗逆性。

糖基转移酶Ⅰ(GT Ⅰ)家族是糖基转移酶中的一类,其主要功能涉及黄酮类化合物糖基的转移、淀粉和蔗糖的合成等。为揭示GTⅠ基因家族在粳稻生长发育以及抗逆中的作用,为粳稻GTⅠ基因家族成员的功能研究提供基础,为水稻的品种改良和提高水稻耐高温提供思路,采用生物信息学方法鉴定出30个GTⅠ基因家族成员,并分析了粳稻GTⅠ基因家族成员的基因结构、蛋白质理化性质、染色体定位及基因进化、系统发育关系、保守结构域和蛋白质三维结构建模等。结果显示,粳稻的30个GT Ⅰ基因家族成员在水稻12条染色体上均有分布,其基因结构、保守基序和遗传进化相对保守,家族成员启动子均预测到脱落酸响应元件,家族蛋白质的三维结构保守含有6个β-折叠和7个α-螺旋。通过转录组数据与实时荧光定量分析,GTⅠ基因家族大部分成员对高温胁迫的响应出现在高温处理后第6小时,其中OS-GT29表达量呈持续高表达。GTⅠ基因家族在拟南芥和粳稻功能存在相似。

为了进一步分析粉红单端孢中TrPLD家族基因的生物学特性和在致病过程中的表达特性,通过对粉红单端孢全基因组测序得到的4个TrPLD基因,利用SMART、MEGA 7、ProtScale、SOPMA等软件对TrPLD基因家族进行生物信息学分析;应用RT-qPCR技术分析粉红单端孢在模拟侵染甜瓜果实过程中不同TrPLD基因的表达情况。系统发育树分析表明,TrPLD1与炭疽菌亲缘关系最近,同源性为63.89%;TrPLD2与淡紫拟青霉同源性为74.57%;TrPLD3和TrPLD4分别与禾谷镰刀菌和铜绿假单胞菌亲缘关系最近,同源性分别为65.38%和55.45%。生物信息学分析表明,TrPLD1、TrPLD2、TrPLD3和TrPLD4蛋白均具有PLD的2个保守结构域HKD基序,除HKD结构域外,TrPLD3还包含PX和PH结构域,且4种蛋白均属于亲水性不稳定蛋白,不含信号肽和跨膜结构,属于非分泌蛋白,4种蛋白包含不同数量的磷酸化位点,其中TrPLD3包含的数量最多;通过亚细胞定位预测发现,TrPLD1和TrPLD3主要定位于细胞核上,TrPLD2和TrPLD4主要定位于质膜上;RT-qPCR分析表明,在粉红单端孢模拟侵染甜瓜果实过程中,以CK表达量为对照,TrPLD1、TrPLD2、TrPLD3和TrPLD4的基因表达量随侵染过程的发生显著上调,其中TrPLD3基因表达量显著高于TrPLD1、TrPLD2和TrPLD4。综上表明,4个TrPLD具有不同的结构和生物学功能,其中,TrPLD3在粉红单端孢侵染甜瓜果实过程中发挥重要的调控作用。

为了探究陆地棉细胞色素P450基因GhP450-94C1在棉花黄萎病反应中的生物学功能,为棉花黄萎病抗性基因挖掘及抗病育种奠定基础,通过转录组筛选,克隆获得一个细胞色素P450基因GhP450-94C1,利用生物信息学的方法分析该基因的理化性质,通过荧光定量PCR技术分析GhP450-94C1在黄萎病侵染下的表达模式,利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术初步探究其在棉花抗黄萎病反应中的生物学功能。结果表明,克隆获得一个陆地棉细胞色素P450基因GhP450-94C1,其开放阅读框(ORF)为1 503 bp,编码一个含500个氨基酸的酸性、亲水、不稳定的跨膜蛋白,分子式为C₂₅₉₇H₄₀₂₅N₆₉₁O₇₂₅S₂₂,分子质量为57.23 ku,定位于内质网膜,含有一个P450结构域;有86.45%的概率存在信号肽;二级结构预测显示,该蛋白含有24个α-螺旋和8个β-折叠;该基因响应黄萎病菌侵染,抑制其表达后植株对黄萎病菌的敏感性增强。初步证明GhP450-94C1是棉花黄萎病抗性反应的一个正向调控因子。

AtTUF基因编码液泡膜H⁺-ATP 酶的E1亚基,与跨液泡膜的物质运输密切相关。为了探明拟南芥AtTUF基因的组织表达特征及基因表达调控的分子机制,为AtTUF基因启动子的利用及AtTUF基因表达调控特征的深入研究提供理论依据,以哥伦比亚野生型拟南芥为材料,通过PCR扩增AtTUF的启动子(pAtTUF)序列,利用网站PlantCARE和PLACE预测其顺式作用元件,构建由其驱动半乳糖苷酶基因(Glucuronidase,GUS)的植物表达载体pBI121-pAtTUF,转化拟南芥获得转基因株系,通过GUS染色分析AtTUF启动子的组织表达模式及其对激素与逆境胁迫的响应特征,并对AtTUF在不同组织中的表达进行定量分析。结果表明,成功克隆到AtTUF基因开放阅读框上游2 000 bp的启动子序列,其中含有多个响应光信号、脱落酸(ABA)、生长素、茉莉酸甲酯(MeJA)及干旱信号的顺式作用元件;转基因株系的GUS染色结果显示,AtTUF启动子驱动的GUS在拟南芥幼苗的叶与根中,成苗期的莲座叶、主茎、茎生叶、萼片、花瓣、花药、花粉粒、柱头、幼嫩角果及发育期种子中均有表达,而在幼苗期胚轴、成苗期的莲座叶侧枝、成熟期角果及种子中未检测到表达;且其表达受ABA、吲哚乙酸(IAA)、盐、暗处理及PEG的抑制,这与其含有多种光调控元件、激素调控元件及非生物胁迫响应元件相一致。实时荧光定量PCR结果显示,AtTUF在根、茎、叶、花、角果及种子中均有表达,尤以发育期角果中表达量最高,在花与干种子中表达量也较高,根中表达量最低。综上可知,AtTUF基因在植物各器官(尤其是生殖系统)的生长发育及响应ABA、IAA、盐、光及干旱信号的过程中均发挥着重要作用。

为了在表型和分子层面分析中国南瓜×印度南瓜种间杂种拓宽南瓜遗传背景的可能性,利用30个表型性状和20对SSR分子标记,同时对当前市售食用南瓜品种、宁波市农业科学研究院多年积累的骨干亲本、以及中印南瓜种间杂种自交系及其新配组合共53份南瓜材料进行遗传多样性分析。结果表明,骨干亲本和中印南瓜种间杂种后代在株型、生长势、果实皮色、果型等方面增加了南瓜品种多态性的丰富度。20个SSR标记在53份南瓜材料的多态性比例为90%。在主成分分析的基础上,表型聚类和分子聚类的结果吻合度提高。2种方法3次聚类的结果都将供试印度南瓜商品种及骨干亲本聚为一类,表明其相似度较高,同质化严重,不利于培育突破性品种。其次,聚类结果都将中印南瓜远缘杂交后代及组合单独聚为一类,与印度南瓜商品种、印度南瓜骨干亲本,以及中国南瓜材料显著分开。表明中印南瓜远缘杂交后代无论在分子层面还是表型层面都与供试南瓜品种和育种材料有显著差异,增加了南瓜的遗传多样性。通过种间杂种,可以为食用南瓜新品种选育提供异质基因。主成分分析获得的6个主成分因子,可简化食用南瓜性状调查指标。

为分析陆地棉一个低毒Bt基因转化事件的特点,采用特异引物对该Bt基因进行鉴定。结果表明,该Bt基因片段大小拟合美国 Bt 抗虫基因设计引物的特征片段长度 310 bp,显示该种质系所含的Bt基因为美国抗虫基因。利用该种质系与海岛棉胜利1号配置杂交组合,其杂交F₁中Bt基因呈显性表达,分离F₂群体中有Bt、无Bt基因个体数拟合3∶1的理论分离比例,结果显示,该Bt基因是受1对显性基因控制的质量性状,即该外源基因以单位点方式插入陆地棉受体。而后采用海陆杂交F₂群体,以SSR分子标记对低毒Bt基因进行染色体定位,结果显示,它位于棉花第10号染色体上,共有14对引物与目的基因相连锁,分别是SSR标记NAU5166、NAU3574、NAU456、BNL256、cgr6745、cgr5406、cgr6546、NAU7110、HAU3201、BNL1665、dPL0468、NAU5316、BNL2960、NAU3122。Bt基因位于分子标记NAU7110和HAU3201之间,其遗传距离分别为0.9,4.4 cM。

为了明确6个彩色马铃薯新品系NNCS-1、NNCS-5、NNCS-6、NNCS-7、NNCS-33和NNCS-37在细胞遗传学和DNA分子水平上的遗传差异,以马铃薯材料MIN-021为对照,采用染色体制片法和SSR标记技术,对其花粉育性、花粉母细胞减数分裂中期 Ⅰ 染色体构型和SSR进行了分析。结果表明,6个彩色马铃薯新品系的花粉育性依次分别为44.00%,66.78%,74.44%,60.70%,78.10%,80.22%,其染色体配对构型依次为8.45Ⅰ+6.09Ⅱ+7.35Ⅲ+1.33Ⅳ、6.91Ⅰ+7.13Ⅱ+5.73Ⅲ+2.41Ⅳ、5.19Ⅰ+9.16Ⅱ+4.51Ⅲ+2.74Ⅳ、6.55Ⅰ+8.35Ⅱ+4.97Ⅲ+2.46Ⅳ、4.02Ⅰ+10.15Ⅱ+3.40Ⅲ+3.37Ⅳ和3.31Ⅰ+10.42Ⅱ+2.99Ⅲ+3.72Ⅳ,表明在细胞学水平上各品系间有一定的差异。利用筛选出的10对SSR适宜引物,对各新品系及对照材料的基因组DNA进行扩增获得SSR多态性位点151个,多态性位点比率占86.78%,各材料间遗传差异较大。用筛选出的特异性引物C42建立了1张能识别出6个彩色马铃薯新品系及对照的SSR指纹图。以平均遗传距离(GD值)0.62为基准,将7个材料分为3类:新品系NNCS-37、NNCS-6、NNCS-7、NNCS-5和对照(MIN-021)为一类;新品系NNCS-33和NNCS-1各单独为一类。

玉米叶长和叶面积是重要的农艺性状,为解析玉米穗三叶叶长和叶面积的遗传机制,以郑58和D863F及其杂交构建的241个RIL家系为材料,在2018,2019年春播和夏播环境下分别进行QTL定位分析。结果表明:玉米穗三叶叶长和叶面积在RIL群体中表现出连续变异,呈正态分布,属于典型的数量性状,性状间呈极显著相关,且广义遗传力分别为88.04%,88.45%,87.86%,85.04%,85.27%和85.73%。2 a共检测到23个QTL,其中控制叶长的QTL 14个,控制叶面积的QTL 9个,分布于玉米的第1,2,4,5,6,8染色体上,单个QTL的表型贡献率为5.84%~17.81%。在春、夏播环境下同时检测到控制叶长的QTL 3个(qFirLL1-2、qFirLL5-1和qSecLL1-2),叶面积QTL 2个(qFirLA2-1和 qSecLA2-1),其余位点只能在春播或夏播环境下被单独检测到。在第2染色体(bnlg1316~bnlg1141)和第5染色体(umc1591~umc2298)区间内同时检测到影响穗下叶叶长、穗位叶叶长、穗上叶叶长、穗下叶叶面积、穗位叶叶面积和穗上叶叶面积等6个性状的QTL,贡献率为6.42%~17.81%,为主效QTL位点;这2个标记区间是调控玉米穗三叶叶长和叶面积的重要区段,可能包含调控叶片性状的关键基因。

为解析芝麻耐铝毒遗传机制,发掘和定位芝麻耐铝毒QTL,采用不同浓度铝离子对地方品种金黄麻和竹山白进行了芽期胁迫处理,确定芽期铝胁迫处理适宜浓度。利用耐铝毒芝麻种质金黄麻和铝敏感芝麻种质竹山白为亲本构建的一个含有180个家系的重组自交系群体,以铝胁迫下芝麻芽期相对根长(RRL)、相对芽长(RSL)和相对苗鲜质量(RSW)作为表型指标,结合通过重测序构建的一个含有1 354个bin标记的高密度遗传图谱,采用复合区间作图法,对芝麻芽期耐铝毒性状进行了QTL定位和候选基因筛选。3个性状在群体中呈显著正相关,共检测到7个QTL,分布于6条染色体上(2,4,6,10,11,13号染色体),其中3个与相对根长相关,2个与相对芽长相关,2个与相对苗鲜质量有关。其中位于2号染色体的2个分别控制相对根长和相对苗鲜质量的QTL区间部分重叠。候选基因分析的结果表明,15个预测基因可能与耐铝胁迫相关,主要参与金属转运、脱毒和金属离子的跨膜结合、GDSL基序酯酶、过氧化物酶体以及生物体内有毒物质的代谢与解毒等生理进程。

为了探究种植密度对不同玉米品种籽粒含水率、脱水速率和机收质量的影响,阐明收获期不同密度下玉米籽粒的脱水规律和机收损失特征,为春玉米密植模式下确定适宜的机械粒收时间提供理论依据,以郑单958(ZD958)、先玉335(XY335)、粒收1号(LS1)、中农222(ZN222)和中农239(ZN239)5个玉米品种为试验材料,设6.0万,7.5万,9.0万株/hm²共3 个种植密度,分析不同密度处理对春玉米收获期籽粒含水率、脱水速率和破碎率的影响。结果表明, 9.0万株/hm²处理春玉米籽粒含水率显著低于7.5万,6.0万株/hm²,而两低密度处理之间籽粒含水率无显著差异;不同品种间籽粒含水率差异较大,连续2 a试验籽粒含水率从高到低均为ZD958>LS1>ZN222>XY335>ZN239;种植密度对籽粒脱水速率无显著影响,但品种对籽粒脱水速率影响极显著;随种植密度增加,籽粒含水率、破碎率呈降低趋势。综上,ZD958和XY335不适宜当地机械收获,LS1、ZN239和ZN222为适宜当地机收的品种,适宜密度为7.5万~9.0万株/hm²。

为解决农村年轻劳动力迁移减少和人口老年化所导致的对粮食作物生产积极性大幅度降低的问题,探究投入劳动力更少的水稻种植方式和与之相配套的高产品种的种植模式已迫在眉睫。通过2017—2019年的大田试验比较了当前常见且易于推广的2种种植方式,以及筛选了便于购买的早稻品种14个和晚稻品种12个,其种植方式为模拟机插秧和机直播,研究不同种植方式对不同早晚稻品种的生育期、产量、干物质积累量的影响。结果表明,直播能够比移栽缩短生育期,其中早稻直播平均生育期较移栽缩短7 d,晚稻平均缩短8 d,且直播的生育期比移栽的波动范围更小,表现更为稳定;每年全年年均产量均表现为直播显著高于移栽,其中2017年高出29.71%,2018年高出12.37%,2019年高出7.15%,并发现产量和不同时期的干物质积累量会受品种、种植方式和年度的极显著影响;通过线性回归协方差检验可知,产量与干物质积累量均存在正相关性,表现为产量随着干物质积累量增加而增加,其直播方式的线性回归的决定系数(R²)均高于移栽方式。综合比较得出,早晚稻种植方式中均以直播方式表现更佳,筛选出了与直播方式配套的稳定高产(3 a大田产量表现均较高)早稻品种株两优829(产量为6.02~10.90 t/hm²)、煜两优4156(6.49~10.22 t/hm²)和稳定高产晚稻品种五优308(10.43~12.65 t/hm²),筛选出的早晚稻品种生育期长短适中,能有效衔接实现早晚稻高产种植。

以华北平原南部两熟作物的搭配为研究对象,在玉米、大豆和花生3种前茬作物的磷常规施用水平基础上,同时设置不施磷肥的磷匮乏水平,同期检测收获后土壤的养分含量及后茬小麦产量及籽粒养分累积量,为华北平原一年两熟制的作物搭配提供理论依据。结果表明,对前茬作物收获后土壤养分而言,在不施磷肥情况下土壤全磷含量表现为大豆前茬处理较高,花生前茬处理与常规施肥处理含量相近;土壤速效磷含量整体表现为花生前茬处理较高;土壤硝态氮和铵态氮含量均表现为大豆前茬处理最高。对后茬小麦而言,小麦千粒质量和产量及小麦籽粒氮、磷累积量和氮肥偏生产力在不施磷肥下均表现为花生前茬处理较高,分别较玉米前茬处理提高0.60%,6.19%,15.46%,18.11%和6.21%,较大豆前茬处理提高2.18%,7.30%,17.66%,13.40%和7.30%。综上,在低磷水平下,为了保证土壤养分平衡,选择花生作为小麦前茬作物是华北平原南部两熟区作物搭配的较优模式。

为探明南方双季稻区长期不同施肥处理下稻田不同耕层(0~10 cm和10~20 cm)土壤酸缓冲性能的变化特征,依托长期(36 a)施肥模式稻田(无肥(CK)、化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)和30%有机肥+70%化肥(OM)),系统分析长期不同施肥处理下双季稻田0~10 cm和10~20 cm土壤酸中和容量(ANC)、酸缓冲容量(ABC)、酸瞬时缓冲容量(IAC)、铵态氮和硝态氮含量变化特征,及其土壤酸缓冲性能与土壤理化性质之间的相关性。结果表明,MF、RF和OM处理均有利于增加双季稻田0~10 cm和10~20 cm土壤ANC、ABC和IAC,其大小顺序均表现为OM>RF>MF>CK。与CK处理相比,OM处理稻田0~10 cm和10~20 cm土壤ANC和ABC分别增加36.78%,33.18%,18.67%,17.84%,IAC分别增加15.22%,14.02%。稻田0~10 cm和10~20 cm,MF处理土壤铵态氮含量均显著高于OM、RF和CK处理,MF处理分别比CK处理增加48.15%,51.09%;OM处理土壤硝态氮含量均显著高于RF、MF和CK处理,OM处理分别比CK处理增加204.73%,161.94%。各施肥处理稻田0~10 cm土壤ANC、ABC、IAC、铵态氮和硝态氮含量均高于10~20 cm。土壤ANC、ABC、IAC与土壤有机碳、全氮含量、电导率均呈显著的正相关关系;土壤ANC、ABC、IAC与土壤pH值、阳离子交换量均呈极显著的正相关关系。因此,长期采取秸秆还田、30%有机肥配施化肥措施是增强南方双季稻田耕层土壤酸缓冲性能的有效措施。

通过探索河北山前平原区有机肥替代氮肥的配比,以期为该区小麦氮肥减量增效技术提供依据。在河北永年博远农场连续2 a进行大田试验,设置5个有机肥和无机肥组配处理。结果表明,有机肥替代20%和40%的化肥,可显著提高穗粒数和产量,较高氮处理和节氮处理产量提高4.0%以上,穗粒数增加3.6~5.6粒。籽粒品质指标大多为替代率20%和40%的处理和节氮处理较优,主要为稳定时间增加2.2~2.7 min,拉伸面积增大10.5~17.5 cm²,最大拉伸阻力增大28.0~75.5 EU。氮效率各项指标大多为替代率20%的处理较优,其中氮肥效率、氮素利用效率和氮收获指数较高氮处理分别提高109.3%,9.3%,11.3%,较节氮处理分别提高6.9%,8.5%,8.3%。有机肥不同比例替代化肥,0~20 cm土壤硝态氮均出现“表聚现象”,含量增加,较节氮处理高38.5%以上;20~40 cm土壤硝态氮则表现为节氮处理和高氮处理显著较高。20%有机肥替代氮肥小麦产量和品质俱佳,显著改善0~40 cm土壤硝态氮含量,提高小麦对氮素吸收利用,环境效益显著。

为了研究东北春麦区不同轮作模式下土壤中小麦赤霉菌的含量和真菌群落组成特点,以小麦-小麦-马铃薯轮作(T)、小麦-小麦-水飞蓟轮作(MT)、小麦-小麦-油菜轮作(R)、小麦-小麦-甜菜轮作(S)和小麦-小麦-小麦连作(W)为对象,利用MiSeq 高通量测序平台ITS2扩增子测序技术,测定土壤真菌群落组成、多样性及小麦赤霉菌相对丰度。数据显示,土壤中真菌OTUs数目在小麦连作,小麦与马铃薯、水飞蓟、油菜和甜菜轮作中分别为:389,362,390,471,438个。油菜和甜菜与小麦轮作模式中,Chao1指数较小麦连作分别增加了11.08%和8.59%。结果表明,水飞蓟、油菜和甜菜与小麦轮作增加了土壤真菌的丰富度。水飞蓟和小麦轮作模式的Shannon指数和Simpson指数在5种种植模式中最高,表明该处理的土壤真菌群落多样性更好。5种不同种植模式中土壤真菌群落结构相似性聚类分析显示,4种轮作模式聚为一支。4种轮作模式与连作相比,担子菌门丰度增加,接合菌门丰度降低。与小麦连作相比,油菜、甜菜和水飞蓟与小麦轮作模式中,玉蜀黍赤霉的相对丰度分别下降了16.67%,50.00%,83.33%,并且有益菌群明显富集。然而,马铃薯与小麦轮作模式中玉蜀黍赤霉丰度显著增加。综上所述,在东北春麦区建议选择水飞蓟、甜菜和油菜与小麦轮作以减轻小麦赤霉病的危害。

由羽衣草单囊壳菌引起的草莓白粉病是保护地草莓发病面积较大、发病频率较高的草莓病害之一,从苗期到结果期都能发生危害。建立快速、简便、高效的草莓白粉病病原菌检测技术对于该病的有效诊断和防控尤为重要。以羽衣草单囊壳菌ITS基因保守序列为靶基因,设计了1组包括F3/B3、FIP/BIP和LF/LB的环介导等温扩增(LAMP)特异性引物,通过实时荧光曲线和荧光显色双重判定方法,对体系中影响检测效率的主要因素dNTPs、MgSO₄、BstDNA聚合酶、甜菜碱及温度进行优化,并对优化后的方法进行特异性、灵敏性检测及田间样本检测效果评估。结果表明,建立了草莓白粉病菌LAMP检测体系后,其优化的dNTPs终浓度为1.6 mmol/L,MgSO₄终浓度为8 mmol/L,BstDNA聚合酶终浓度为320 U/moL,甜菜碱终浓度为1.2 mmol/L,反应最佳温度为65 ℃。该方法能够特异性地检测出草莓白粉病病原菌,检测灵敏度达到3.2×10^-4 ng/μL,最低检测浓度可在1 h内完成,效率是普通PCR的100倍。通过LAMP荧光显色法进行草莓白粉病田间样品检测,可有效地检测草莓白粉病发病症状不明显的初侵染样本。该方法具有检测时间短、肉眼直接观察结果、对操作人员要求低、检测成本低等优点,对于草莓白粉病早期诊断、监测,提早预防、确定最佳防治时间具有重要的指导意义。

鉴定抗病基因并培育抗病棉花品种是目前根治棉花黄萎病的最好方法。利用MEGA 5.2等相关软件,构建棉花抗病相关基因WRKY7与拟南芥和水稻中抗病相关WRKY基因编码蛋白系统进化树。通过亚细胞定位技术、病毒诱导基因沉默技术、qPCR及GUS报告系统分析等技术,阐明GhWRKY7基因对大丽轮枝菌的诱导响应及其机制。结果表明:GhWRKY7和AtWKRY7高度同源,同属于Ⅱ类;GhWRKY7定位于植物细胞核内,其在棉花叶和根器官中的相对表达量显著高于茎;GhWRKY7基因表达受到大丽轮枝菌浸染诱导,在浸染24 h后呈显著上调。沉默GhWRKY7基因棉花对大丽轮枝菌抗性下降;和对照植株(表达TRV空载体植株)相比,接菌后沉默植株中GhPR1、GhPR3、GhPR4、GhPR5、GhPDF1.2、GhPAL1和GhCYP71B36等抗病相关基因的表达水平也显著下调,暗示GhWRKY7通过调控抗病相关基因的表达来提高植株的抗病性。构建GUS报告载体在烟草细胞中瞬时表达分析,揭示GhWRKY7基因能特异地结合GhCYP71B36启动子顺式元件,转录激活下游GhCYP71B36表达,从而提高棉花的抗病性。综上所述,GhWRKY7作为一个正调控棉花抗黄萎病的转录因子,参与如植保素Camalexin合成等下游抗病相关基因的表达,从而提高植株的抗病性。因此,GhWRKY7可以作为棉花抗病育种的候选基因,为棉花生产提供安全保障。

旨在制备禽白血病病毒p27蛋白多克隆抗体和建立一种简便准确的禽白血病病毒的检测方法,通过扩增禽白血病病毒p27目的基因,构建pGEX-6p-1-p27、pET-32a-p27蛋白原核表达载体。将蛋白分别免疫BALB/c小鼠和新西兰白兔,制备鼠源多克隆抗体和兔源多克隆抗体,制备鼠源多克隆抗体偶联荧光微球,利用三维喷点平台将鼠源多克隆抗体IgG喷涂到样品垫;用划膜仪将纯化后的兔源多克隆抗体IgG和山羊抗兔抗体稀释液划到NC膜上,作为T线和C线,进行试纸条的组装,初步建立了即时检验荧光微球免疫层析检测ALV试纸法,并用POCT试纸条检测临床阳性样本。结果表明:成功构建pGEX-6p-1-p27、pET-32a-p27蛋白原核载体并诱导p27重组蛋白表达。将纯化后的p27融合蛋白与佐剂等容量混合后作为免疫原免疫BALB/c小鼠和新西兰白兔,成功制备出p27蛋白的鼠源和兔源多克隆抗体,通过血清效价以及Western Blot鉴定显示多抗的免疫原反应良好。荧光微球偶联鼠源多克隆抗体的最适pH值为6.2。POCT试纸条检测结果显示,ALV的阳性样品与荧光微球包被的鼠源多克隆抗体结合良好,T/C数据比其他样本高,且仅有阳性样本和荧光微球包被的鼠源多克隆抗体结合后,在紫外灯的照射下,C线(质控线)和T线(检测线)才均会有荧光条带,与临床诊断结果相符。试验建立的POCT荧光微球免疫层析检测ALV的方法,可为禽白血病病毒的检测提供一种更为简便的方法,为基层兽医临床检测提供便利。

为探索TNNI1、TNNI3在麦洼牦牛横纹肌中的表达模式,选取不同年龄麦洼牦牛臀肌、心肌组织,观察其形态学变化,开展了不同年龄麦洼牦牛TNNI1基因在臀肌组织中的表达趋势及与肌纤维性状的关联分析,同时对TNNI1、TNNI3在心肌中的mRNA和蛋白差异表达及蛋白定位进行了相关性分析。结果表明,随着牦牛年龄增长,肌纤维直径及密度存在一定特征性变化,其中肌纤维直径随年龄的增长显著增加,肌纤维密度则发生相反的变化。成年牦牛TNNI1基因在臀肌组织中的mRNA表达水平显著高于犊牛及断奶犊牛,变化趋势具体为成年牛>犊牛>断奶犊牛;且臀肌中TNNI1 mRNA表达水平与肌纤维直径极显著正相关,与肌纤维密度显著负相关。TNNI1 在心肌中的mRNA表达水平随牦牛年龄的增大而降低,而TNNI3则表现为先升高后降低的趋势,且TNNI1在犊牛期mRNA表达水平最高,TNNI3则随年龄增长呈上调趋势。TNNI1、TNNI3蛋白在心肌组织中的表达量随牦牛年龄的增长逐渐减小,且TNNI3 mRNA表达量随牦牛年龄的增长逐渐降低,与蛋白表达趋势一致。TNNI1、TNNI3对不同年龄麦洼牦牛肌肉组织的生长发育具有显著调控作用,且在不同年龄牦牛肌肉组织中的表达水平存在差异。

旨在克隆牦牛驱动蛋白家族成员2A基因 (KIF2A),探究其在牦牛不同组织中的表达模式,以及在卵泡发育和卵母细胞成熟过程中的表达规律,以3~4岁健康、未妊娠母牦牛心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、胃、子宫和卵巢组织(n=5)为研究材料,使用RT-PCR技术获得KIF2A基因的编码区序列(CDS),运用MEGA 7.0、SWISS-MODEL等软件分析其生物学特性。使用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,RT-qPCR)检测KIF2A在牦牛各组织中的表达水平;采用免疫组织化学技术分析KIF2A在牦牛不同直径卵泡中的表达模式及定位。将卵泡按照直径的大小分为3组:小(1.0~2.9 mm)、中(3.0~5.9 mm)、大(6.0~9.0 mm)卵泡;RT-qPCR检测KIF2A基因在不同发育时期卵泡中颗粒细胞、卵母细胞减数分裂3个关键时期的表达特性。结果显示,KIF2A基因序列长为1 964 bp,其中CDS为1 530 bp,编码509个氨基酸,KIF2A蛋白总体带负电,属于疏水性蛋白。KIF2A基因在牦牛各组织中广泛表达,牦牛KIF2A蛋白主要定位于颗粒细胞,且伴随着卵泡的生长发育其在不同直径大小卵泡颗粒细胞中mRNA表达量呈上升趋势。在牦牛卵母细胞成熟过程中,KIF2A基因的表达具有时序特征,其mRNA的表达量呈下降趋势,GⅤ期显著高于MⅠ期和MⅡ期。综上所述,KIF2A可能参与调控牦牛卵泡发育和卵母细胞的成熟过程。

旨在分析不同比例花椒籽替代部分玉米饲喂三元杂交育肥猪不同组织FABP2的差异表达,寻找肌内脂肪沉积的关键基因;同时克隆三元杂交育肥猪FABP2编码区序列,并用生物信息学方法对其进行分析。选取288头90日龄杜×长×大三元杂交育肥猪(33 kg),随机分为4组,每组4个重复,每个重复18头猪;对照组饲喂基础日粮,试验组分别用花椒籽代替饲粮中2.5%(试验Ⅰ组),5.0%(试验Ⅱ组),7.5%(试验Ⅲ组)的玉米,预试验7 d,正试期100 d。采用qRT-PCR检测试验组不同组织中FABP2的相对表达量,同时克隆三元杂交育肥猪FABP2编码区,利用生物信息学分析软件,预测FABP2蛋白理化性质、结构域和磷酸化激酶位点等。结果表明:FABP2在各组织中均有不同程度表达,其中空肠和肝脏中FABP2显著高表达。与对照组相比,各试验组心脏、肺脏、肾脏、十二指肠、空肠和盲肠组织中FABP2显著下调表达;试验Ⅱ组和试验Ⅲ组脾脏和回肠组织中FABP2显著上调表达;试验Ⅰ组肝脏、结肠、直肠和背肌组织中FABP2显著上调表达,说明饲粮中添加花椒籽对三元杂交育肥猪FABP2基因的表达谱具有显著影响。成功克隆并鉴定出三元杂交育肥猪FABP2编码区全长(399 bp),编码132个氨基酸,存在2处错义突变;FABP2蛋白是一种酸性稳定的非分泌蛋白,二级结构主要由延伸链和无规则卷曲构成,含有一个Lipocalin-FABP2超家族保守结构域和3个无序化区域。