拮抗细菌KRS022的鉴定及对大丽轮枝菌的抑制效果

【目的】明确拮抗细菌KRS022的分类地位及对多种病原真菌的抑制作用,重点研究对作物黄萎病的防治效果及其对病原大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)的抑制效果,为抗大丽轮枝菌生防制剂的研发提供资源。【方法】通过形态学、生理生化试验及16S rDNA与gyrB基因序列串联分析确定KRS022的分类地位;采用对峙培养法和对扣熏蒸法测试KRS022对多种真菌的抑制作用;采用发酵菌液平板法、涂布法以及对扣熏蒸法明确KRS022对大丽轮枝菌的平板抑制效果;通过无细胞上清共培养法与对扣熏蒸法明确KRS022对大丽轮枝菌孢子萌发及菌丝形态的影响;通过盆栽试验及大丽轮枝菌生物量测定明确KRS022对棉花和烟草黄萎病的防治效果;利用RT-qPCR法检测KRS022激发植物免疫相关基因的表达特性。【结果】拮抗菌株KRS022为革兰氏阴性细菌,鉴定为产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)。该菌株具有解磷、解钾、固氮功能,可产生嗜铁素,具有蛋白酶、淀粉酶、过氧化氢酶活性,属于好氧产碱型细菌,100μg·mL^(-1)氨苄青霉素可作为该菌株的天然抗性筛选条件。KRS022对多种病原真菌(大丽轮枝菌、尖镰孢、禾谷镰孢、稻瘟病菌、灰葡萄孢、胶孢炭疽菌、果生炭疽菌)均具有不同程度的抑菌活性,对峙和对扣培养对大丽轮枝菌Vd991的抑制率分别达75.19%和99.78%。发酵菌液平板法、涂布法以及对扣熏蒸法对大丽轮枝菌的抑制率分别为96.21%、99.72%和99.44%,均能显著抑制Vd991菌丝生长;KRS022无细胞上清液与大丽轮枝菌分生孢子共培养完全抑制孢子萌发,对扣熏蒸后Vd991菌丝发生膨大、变粗。室内盆栽试验结果表明KRS022能够显著抑制棉花和烟草黄萎病的发生,并发现对植株具有促生作用,与清水处理的烟草盆栽相比,施用KRS022菌液的烟草盆栽的叶维度及单叶面积增幅分别达65.7%和146.4%;施用KRS022菌液后大丽轮枝菌在植株中的生物量显著减少,棉花和烟草对照组(单独接种Vd991)中大丽轮枝菌的生物量分别是处理组(KRS022+Vd991)的1.75和2.57倍。同时KRS022能够激发植物防御反应相关基因的表达,经KRS022处理的棉花植株中水杨酸(SA)通路标记基因GhPR1、茉莉酸(JA)通路标记基因GhAOC4和乙烯(ET)通路标记基因GhEIN2均显著上调表达,上调倍数分别是清水处理的7.23、1.69和15.05倍;经KRS022菌液处理后再接种大丽轮枝菌的棉花植株,GhAOC4和GhEIN2被显著诱导表达,上调倍数分别是只接种大丽轮枝菌的68.09和11.87倍;经KRS022无细胞上清液注射处理后NbHSR203、NbHIN1、NbPR1、NbPR2、NbPR5、NbRbohA、NbRbohB上调表达倍数分别是空白LB处理的1.98、2.79、2.52、1.25、1.70、3.28、3.44倍,均显著上调表达。【结论】拮抗细菌KRS022鉴定为产碱假单胞菌,能够产生铁载体,具有解磷、解钾、固氮并促进植物生长的潜力。对多种病原真菌均具有抑制效果,能够抑制大丽轮枝菌菌丝生长及孢子萌发,具有防治黄萎病及激发植物免疫反应的作用,是一株具有开发前景的防治黄萎病等真菌病害的生防微生物资源。

大丽轮枝菌(Verticillium dahliae VdLs.17)分泌组预测及分析

【目的】预测并分析大丽轮枝菌基因组范围内的分泌蛋白,为大丽轮枝菌分泌蛋白致病机理的研究奠定基础。【方法】利用已公布的大丽轮枝菌全基因组序列,组合使用生物信息学软件SignalP、TargetP、TMHMM、Big-pi和PROSITE,预测大丽轮枝菌基因组范围内所有分泌蛋白,定义为分泌组。统计分析分泌组中蛋白N-端信号肽特点;应用碳水化合物活性酶类数据库和病原菌-寄主互作蛋白数据库对分泌组蛋白进行注释,预测分泌组中潜在果胶酶、纤维素酶和病原菌寄主互作蛋白;利用真菌激发子的保守结构域,预测分泌组中潜在的激发子蛋白集;应用BLASTP程序比较分析大丽轮枝菌和黑白轮枝菌分泌组,获得大丽轮枝菌相对于黑白轮枝菌特异的分泌蛋白。【结果】大丽轮枝菌分泌组共有922个蛋白。信号肽分析表明,以19个氨基酸为信号肽的蛋白数目最多,非极性氨基酸丙氨酸的出现频率最高,而有带电侧链的氨基酸天冬氨酸和谷氨酸的出现频率最低,信号肽的-3和-1位置上的氨基酸相对保守。大丽轮枝菌分泌组含有158个潜在的碳水化合物活性酶类,其中,包括10个果胶水解酶和14个果胶裂解酶;190个潜在的病原菌-寄主互作蛋白、97个含有RxLx[EDQ]模体的蛋白和52个富含半胱氨酸的小分子量分泌蛋白;58个相对于黑白轮枝菌分泌组特异的蛋白。【结论】本文建立了预测大丽轮枝菌分泌组蛋白的方法。分泌组蛋白信号肽长度具有高度的变异性,氨基酸组成多为脂肪族氨基酸,序列在C-端结构域较为保守。分泌组中包含大量潜在的果胶降解酶、病原菌-寄主互作蛋白、RxLx[EDQ]模体蛋白和富含半胱氨酸的小分子量蛋白等致病相关蛋白。

新一代测序技术的发展和应用

DNA测序技术是人类探索生命秘密的重要研究手段。自第一代的Sanger测序技术诞生以来,DNA测序技术经历了三代变革,产生了第二代到第四代测序技术,统称为新一代测序技术。目前,新一代测序技术的数据产出能力呈指数增长,而且这一技术本身也从依赖DNA聚合酶的生化反应转变为面向物理学中纳米技术的新领域。新一代测序对生命科学领域具有里程碑意义,引领了科学研究模式革新和研究思维的转变。科研人员可利用新一代测序技术对基因组、转录组和表观组等诸多领域展深入的研究。分析了新一代测序技术的特点,并对其未来的发展方向以及应用进行了展望。

即时消息交换系统服务器设计与实现

即时消息传递(IM——Instant messaging)是Internet上日渐普及的一种通信方法。当前有许多被使用的IM协议,但它们之间的互通性比较差。为了推动IM的进一步发展,提出了一个针对企业级应用的即时消息交换系统模型,介绍了模型所用的通信协议,并详细讨论了消息服务器的设计和在Windows平台上的具体实现。通过理论分析和实际应用,证明了所做的研究是可行的。

即时消息传递系统的安全性

即时消息传递(IM——Instant messaging)是Internet上日渐普及的一种通信方法。在介绍IM系统工作方式的基础上,讨论了当前IM系统由于设计上的脆弱性而导致的各种潜在的安全威胁,对如何保障IM系统的安全提出了一些方法和建议。

基于网格索引的连续Skyline计算方法

考虑按任意顺序随机增删的数据流场景下连续Skyline计算问题,首先基于已有工作提出了一个基本算法BCSC;然后基于"影响区域"的观察,提出了一个基于网格索引数据结构的算法GICSC,其基本思想为:(1)将数据空间划分为若干大小相等的网格,采用网格索引方法对数据点进行组织和管理;(2)用网格将数据空间表示为自由区域和影响区域两部分,发生在自由区域中的数据变化可以从理论上保证不影响计算结果,因此仅需对落于影响区域的数据增删进行运算,从而降低数据规模;(3)算法的计算模块通过逐步扩展的方法,无需遍历全部数据便可获得初始的Skyline集合及影响区域,维护模块通过类似方法计算数据变化对Skyline集合的影响,同时动态更新影响区域的大小.由于没有对数据流特性进行假设限制,因此BCSC和GICSC算法具有更广泛的适应性.理论分析和实验结果均验证了上述方法的有效性.

一种新的一次性口令认证方案

口令安全是身份认证中的关键性因素 .文中提出了一种新的基于单向哈希函数的一次性口令认证方案 .同传统的认证方案相比 ,该方案具有安全性高。

从功能基因到生物学性状:大丽轮枝菌致病性形成的分子基础

大丽轮枝菌为典型的土传维管束病原真菌,针对其致病相关基因的挖掘与功能解析一直是植物病理学研究的热点。大丽轮枝菌具有定殖维管束、"毒素"致萎、形成微菌核、种群分化多元化等特征,这些性状最终支撑或决定了病原对寄主的致病性基础。从进化角度来说,功能基因决定生物学性状。截至目前,在大丽轮枝菌中已鉴定出上百个功能基因;但针对其与病原的重要生物学性状和致病性之间的关系尚未系统阐述。为此,本文概述了大丽轮枝菌功能基因鉴定的发展历程,并以功能基因决定生物学性状为逻辑线条,重点梳理了功能基因与大丽轮枝菌重要生物学性状形成的关系,厘清了大丽轮枝菌致病性与决定重要生物学性状功能基因的关系。这些观点将为系统建立大丽轮枝菌重要生物学性状形成的功能基因网络,以及从功能基因决定生物学性状角度阐明大丽轮枝菌致病形成的分子基础提供理论支撑。

滑动窗口数据流上多极值查询资源共享策略研究

为了提高在同一数据流上同时计算多个连续极值查询(MAX或MIN)时的处理能力,对查询间资源共享技术进行了研究.提出了一种称为"关键点集"的裁剪策略,系统仅需保存少量数据即可满足所有查询的需要.发掘多个查询间的相似性和可共享的计算存储资源,提出了一个多极值查询处理算法MCEQP.采用链表结构实现的该算法,当一个新数据到达时最多需要O(M+K)时间即可更新全部K个查询的结果,其中M为关键点集包含数据的个数.MCEQP采用触发器驱动的方式,只在某些特定时刻才需要计算因数据失效引起的查询结果变化,更新K个查询结果所需时间为O(K).理论分析和实验证明,对于滑动窗口数据流上的多个极值查询,MCEQP算法在降低存储开销和提高性能方面均优于现有的通用方法.

通过缺失大丽轮枝菌Vdku80构建其高效基因敲除受体菌株

【目的】验证大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)非同源末端连接途径关键基因Vdku80的功能,构建高效的大丽轮枝菌基因敲除受体菌株。【方法】利用常规基因敲除的方法,构建大丽轮枝菌Vdku80基因缺失的突变体菌株ΔVdku80。即将Vdku80的同源重组DNA片段(Vdku80的基因组上下游DNA片段之间连接潮霉素抗性基因)通过农杆菌介导的转化转入大丽轮枝菌,通过同源区段的重组,潮霉素抗性基因便会替换掉野生型Vdku80,从而获得突变体菌株ΔVdku80。对突变体菌株ΔVdku80的生物学表型,即生长速率、产孢量和对棉花的致病性进行测试。分别以大丽轮枝菌野生型菌株和ΔVdku80作为受体菌株,采用上述基因敲除方法测试2个几丁质合成酶编码基因ChsV和ChsVI的基因敲除效率。【结果】成功构建了Vdku80缺失突变体ΔVdku80。野生型和突变体菌株ΔVdku80在PDA培养基上的菌落形态相似,且培养8 d后菌落直径无明显差别。野生型和突变体菌株ΔVdku80产孢高峰均出现在摇瓶培养后第5天,且该时期产孢量亦无明显的变化。浓度为0.02%的MMS对野生型和突变体菌株ΔVdku80的生长均有明显的抑制作用,且抑制程度相同。接种野生型和突变体菌株ΔVdku80 4周后,棉株真叶均开始表现出萎蔫、褪绿等发病症状,野生型和突变体菌株ΔVdku80对棉花造成的病情指数分别为54.2±4.9和53.6±5.4,亦无明显变化。因此,突变体菌株ΔVdku80的生长速率、产孢量和致病性相对于野生型菌株均未发生明显变化。使用野生型菌株作为基因敲除的受体菌株,几丁质合成酶编码基因ChsV和ChsVI的基因敲除转化子在总转化子中的比例分别为44%和31%;而使用ΔVdku80作为基因敲除的受体菌株,几丁质合成酶编码基因ChsV和ChsVI基因敲除转化子在总转化子中的比例分别为94%和87%。【结论】Vdku80缺失的菌株ΔVdku80作为受体菌株可以提高其他基因的基因敲除效率,且Vdku80的缺失对大丽轮枝菌的生长速率、产孢量和致病性均无影响,因此不会干扰其他基因的敲除所带来的表型变化。Vdku80缺失的菌株ΔVdku80可作为高效的大丽轮枝菌基因敲除受体菌株。

更新数据流上的连续Skyline计算

本文考虑"更新数据流"场景下的连续Skyline计算问题。在该环境下,数据不再满足"先进先出"特性,使得传统基于滑动窗口数据流上的连续Skyline计算方法不再适用。在对问题进行了形式化描述后,本文提出了基本算法BUSM,在分析其不足的基础上提出了一种网格索引数据结构,基于该结构提出了GUSM算法。该算法利用了更新数据流中删除和添加操作成对同时出现的特性,以网格为单位表示影响区域并进行快速排除预处理。理论分析和实验结果证明了上述方法在更新数据流上连续计算Skyline的有效性。

真核生物转录调控进化的研究进展

转录调控进化在真核生物的表型进化中发挥了重要作用。首先介绍了基因转录调控元件,包括基因上游调控序列和转录因子的进化特点,然后阐述了转录调控进化在生物体进化中所起的作用,最后提出了当前研究转录调控进化所面临的问题和挑战。

分布式数据流上低通信开销的连续极值查询方法研究

数据流本质上是分布的,很多时候必须考虑通信开销.基于滑动窗口模型,考虑分布式数据流上的精确连续极值查询问题,对降低通信开销的策略进行了研究.分析了滑动窗口和极值查询的特性,提出了一种数据裁剪策略,系统只需保存少量数据即可满足极值查询的需求,并从理论上证明了该裁剪是存储最优的.远程节点在保证全局结果正确性的前提下尽量延迟数据传递,从而尽可能对局部数据流进行裁剪过滤,达到降低通信量的目的.理论分析和实验结果证明了上述方法的有效性.

钝顶螺旋藻基因组质粒文库的构建及其在获得功能基因上的应用

利用改良的SDS法提取钝顶螺旋藻基因组DNA，经Sau3AI酶切，回收1～2kb大小的片段，与BamHI（Sau3AI的同尾酶）酶切并去磷酸化后的pBR322质粒载体相连接，转入大肠杆菌（Escherichia coli）Top10细胞，构建了螺旋藻基因组质粒文库。根据pBR322载体上多克隆位点两侧序列设计锚定引物，根据丝状蓝藻丝氨酸／苏氨酸激酶（STK）保守序列设计简并引物，以螺旋藻质粒文库为模板，“巢式”扩增出了STK基因部分序列。螺旋藻基因组质粒文库的构建为功能基因研究提供了极大方便。

基于IMEP的塔台辅助指挥系统

为了将即时消息传递技术引入塔台指挥,提出了一个即时消息交换系统模型和基于该模型的通信协议,设计了一个基于IMEP的塔台指挥系统框架,最后讨论了一些有关实现的具体问题.

数据流上连续动态skyline查询研究

skyline查询能够从大规模数据集上计算满足多个标准的最优点.数据流上的skyline计算是数据流上最基本的查询操作之一,对于很多在线应用具有非常重要的意义,尤其在移动计算环境、网络监控、通信网络以及传感器网络等领域.不同于大部分传统的skyline研究,主要研究数据流上约束skyline和动态skyline计算问题.采用网格索引存储元组,提出了GBDS算法用于计算和维护动态skyline.通过为每个查询定义影响区域,使得在元组到达和失效时需要处理的元组个数最小化.理论分析和实验结果证明了提出方法的有效性.

存在级不确定数据上的概率Skyline计算

概率Skyline计算是在不确定对象集合中找出Skyline概率大于给定阈值的对象,在多目标决策应用中有重要价值.现有的存在级不确定数据上的概率Skyline算法均需要预先建立索引,在数据量很大、维度很高或数据频繁更新时,建立索引往往不可行或者不会带来性能的提升,因此有必要设计通用的非索引算法.提出了存在级不确定数据上概率Skyline的首个非索引算法,用已扫描的数据动态地维护一个概率约束空间,未来落入该空间的对象可以被安全地裁剪.在标准的模拟数据集上维度不超过4时裁剪比率超过99.8%,相比不用裁剪规则的基本算法,查询时间节省50%以上.

数据流突发检测研究与进展

数据流是不断变化且难以预测的。因此,在数据流中进行突发检测,是数据流内在的,固有的问题之一。所谓突发,指的是特定时间段内的数据量显著异常于其它时间段。如何实时地相对精确地检测出数据流中的突发并良好地呈现给用户,国内外已展开相关研究,并成为数据流挖掘领域的热点问题之一。论文综述国内外数据流突发检测的研究现状,归纳与分析现有研究工作的适用场景,并给出研究的焦点及热点,最后展望了该领域的前景。

可计算大容量知识库系统设计

对AI应用系统中大容量知识库系统建设涉及的知识表示和组织存储这两个相关联的核心问题进行了研究,提出了基于广义规则的知识表示模式、森林状的逻辑组织结构以及统一的数据存储结构,初步形成了一种大容量知识库系统的设计方案,在此基础上进行了相关实验和分析。

基于类标号扩展的半监督特征选择算法

特征选择是数据挖掘、机器学习等领域的重要内容,在缺乏已标记样本的情况下,如何有效选择特征是一个非常值得研究的问题。基于集合间相关度与自相关度的定义,提出了一种新颖的半监督特征选择方法,从原始、少量、且已标记的训练样本出发,通过扩展类标号得到最终的聚类效果,采用复合的评价方法作为衡量特征子集的标准。大量实验结果表明,该算法是有效的。