不同种植模式对栝楼根际土壤微生物群落多样性的影响

【目的】分析不同种植模式对栝楼根际土壤理化性质和土壤微生物群落多样性的影响,为探索合理有效的栝楼连作障碍消减策略提供理论依据。【方法】设连作(对照)、连作—翻耕—种植新苗和栝楼—水稻轮作3种种植模式,测定不同种植模式下栝楼根际土壤理化性质及土壤微生物群落结构和多样性并对比其差异,采用典型相关分析探明土壤理化性质与微生物群落结构的相关性。【结果】栝楼—水稻轮作和连作—翻耕—种植新苗2种模式下,栝楼根际土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量显著高于对照(P<0.05,下同)。高通量测序结果表明,连作—翻耕—种植新苗模式能显著增加栝楼根际土壤细菌群落多样性和丰度,但真菌群落丰度和多样性与对照无显著差异(P>0.05),栝楼主要致病相关真菌属[壳多孢菌属(Stagonosporopsis)和炭疽菌属(Colletotrichum)]的相对丰度仍保持在较高水平;栝楼—水稻轮作模式可显著降低土壤真菌群落丰度和多样性,降低壳多孢菌属和炭疽菌属等有害真菌属相对丰度。典型相关分析结果表明,不同种植模式下土壤微生物群落存在明显差异,土壤有机碳含量、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾和速效磷含量能显著影响栝楼根际土壤细菌和真菌物种分布。【结论】栝楼—水稻轮作能提高土壤质量,降低土壤真菌群落丰度和多样性,降低有害真菌属相对丰度,该种植模式对栝楼连作障碍的缓解效果优于连作—翻耕—种植新苗模式。

水稻C2H2型锌指蛋白基因RZF71的克隆与表达分析

利用生物信息学和RT-PCR方法从水稻幼苗组织中分离了1个新的C2H2型锌指蛋白基因RZF71,该基因编码一条250个氨基酸残基的多肽,含有两个典型的C2H2型锌指结构。半定量RT-PCR分析表明:RZF71在根、茎、叶和幼穗中呈组成性表达,在根中的表达丰度略高;在高盐和PEG6000胁迫的水稻幼苗组织中,RZF71的表达显著增强,但低温和ABA处理对该基因的表达量影响不大。农杆菌介导的洋葱表皮细胞GFP瞬时表达实验表明:RZF71定位于细胞核内。讨论了RZF71可能作为一个转录调控因子在水稻耐高盐和渗透胁迫中的作用。

籼粳杂交F_1高效花药培养技术体系的建立

以黑壳子粳／苏御糯、铁杆青／苏御糯和薄稻／苏御糯3个籼粳杂交F1及其亲本和粳稻品种武运粳8号为试验材料，在Ms基本培养基中，加入不同浓度的植物激素类物质和有机营养物，建立籼粳杂交F1高效花药培养技术体系。结果表明：Ms＋2mg·L^-1 2，4-D＋1mg·L^-1NAA＋0．2mg·L^-1KT为最佳诱导培养基，籼粳杂交F1花约愈伤组织诱导率达4．1％～4．5％；在该培养基中添加水解酪蛋白或酵母提取物，能明显提高诱导率，增幅达20．5％-27．3％；Ms＋2．5mg·L^-1 6-BA＋0．5mg·L^-1 KT为最佳分化培养基，籼粳杂交F1的愈伤组织绿苗分化率达14．3％～25．0％。

转基因抗除草剂棉花的创制及产业化前景

除草剂是现代农业生产体系的重要组分,根据其作用机理,可分为3类:第1类除草剂影响生物合成过程中酶或蛋白质的合成,如草甘膦、草铵膦、磺酰脲类除草剂和咪唑啉酮除草剂;第2类除草剂抑制植物光合作用,如百草枯、溴苯腈、阿特拉津等;第3类除草剂是影响植物生长发育的植物生长调节剂,如2,4-D等。针对除草剂的分子作用机理创制转基因抗除草剂作物,是现代育种学家和生产者追逐的热点之一。近年来,已成功开发出了一大批抗/耐除草剂相关的基因,部分基因已赋予作物抗除草剂特性。本文阐述了棉田常用除草剂的作用机理,以及近年来克隆的抗除草剂基因及其在棉花分子育种中的应用,指出转基因抗除草剂棉花的使用可能会引起杂草对除草剂产生抗性。同时对转基因抗除草剂棉花的发展前景进行了预测。

甜菊醇糖苷生物合成途径关键酶基因KA13H的克隆及序列分析

本研究利用RT-PCR方法从甜叶菊叶片中分离了一个与甜菊醇糖苷生物合成密切相关的基因KA13H,对该基因的ORF、编码产物结构、同源性比对及次级结构等进行了生物信息学预测分析,同时初步分析该基因的组织表达和原核表达。经DNAMAN6.0软件分析,该基因编码一条分子量为54.476kD的由476个氨基酸残基组成的多肽,含有典型的细胞色素P450的血红素结合位点FXXGXXXCXG,TMPRED程序预测其C-端含有一个明显的跨膜区MIQVLTPILLFLIFFVFWKVY,是一个典型的细胞色素P450基因。推断的KA13H编码产物与其它生物合成相关细胞色素P450同源比对和系统发生分析表明,该蛋白与苜蓿(Medicago truncatula)CYP716A12和云杉(Sitka spruce)CYP720B1的一致性较高,分别为51%和46%,推测KA13H可能与CYP716A12和CYP720B1具有类似的功能。KA13H次级结构分析结果表明,KA13H与CYP74A2的一致性仅为15%,但是它们却有着类似的次级结构,都含有6个基质识别位点(SRSs)。半定量RT-PCR分析表明:KA13H在根、茎、叶和花中呈组成型表达,叶和花中的表达丰度较高;将该基因融合到原核表达载体pGEX-4T-1中,在原核中得到了成功表达。根据本研究结果,我们推测KA13H可能在甜菊醇糖苷生物合成过程中发挥着重要作用,该基因的克隆和表达分析为进一步深入了解甜菊醇的生物合成过程中相关酶和基因的功能奠定了基础。

江苏省栝楼产业发展现状及对策

栝楼是一种多年生葫芦科植物,其果实、种皮、种子和根均可入药,同时瓜蒌籽(栝楼的种子)又是一种极好的休闲食品。随着人们对栝楼认识的不断深入,以及栝楼籽和栝楼根的开发利用,这一作物越来越得到重视。笔者就近年来江苏省内栝楼生产情况、产业现状及存在问题进行了分析,并对栝楼产业的发展提出了建议和对策。

甜叶菊RNA分离方法研究

甜叶菊组织中酚类、萜类和多糖等代谢产物含量较高,RNA难分离,易降解,使用现有的方法提取甜叶菊组织RNA产率低、质量差,无法应用于实验操作。本文针对甜叶菊组织次生代谢物多的特点,以传统的CTAB法(cetyl trimethyl ammonium bromide)为基础,分别采用不同的方法进行RNA抽提和纯化。结果发现采用CTAB-LiCl法提取的RNA完整性好,且纯度高;传统的CTAB法提取的RNA完整性好,但有DNA和其它杂质的污染;高盐溶液法提取的RNA降解比较严重,同时还有杂质污染。结论说明CTAB-LiCl法适用于多糖类植物RNA的分离。

PQR转运体基因赋予大肠杆菌BL21百草枯抗性

前期研究中成功地分离了2个对百草枯具有高度抗性的土壤细菌SPQ03和SPQ14。本研究从这两个菌分别克隆了基因PnPQR和OaPQR,二者ORF全长均为1 233 bp,编码410个氨基酸残基,含有11个跨膜区(TMS),属于非典型的主要易化超家族(major facilitator superfamily,MFS)。立体结构分析表明,蛋白的N端和C端分别由5个和6个由α-螺旋组成的跨膜区。只有P151L和P154V两个氨基酸不同。将两个基因在大肠杆菌BL21菌株中异源表达,能提高大肠杆菌对百草枯的抗性,但不能提高其对过氧化氢的抗性。

细菌的氧化应激及基因表达调控

细菌受到氧化胁迫时,在细胞内形成氧化伤害并作为一种生理信号激活特定的调控子,诱导某些具有抗氧化作用的蛋白质从而保护自身。其中最为重要的是两种氧化还原应答转录因子SoxR和OxyR调控子。前者是MerR家族成员,含有铁硫中心,在细胞内以二聚体的形式存在,在感受到氧化剂刺激后激活SoxS基因的表达,形成SoxRS调控子,从而激活一系列抗氧化基因的表达;后者是LysR蛋白家族成员,在细胞内以四聚体的形式存在,含有一对半胱胺酸残基,能被H2O2氧化形成二硫键,激活下游基因的表达。

甜叶菊葡糖基转移酶基因UGT76G2的克隆及生物信息学分析

本研究利用RT-PCR方法从甜叶菊(Stevia rebaudian)叶片中分离了与甜叶菊UGT76G1高度同源的UGT76G2基因,该基因编码一条分子量为52.029kD的由458个氨基酸残基组成的多肽,含有C-端所特有的高度保守的信号序列PSPG基序和N-端膜结合序列,属于植物中特有PSPG基序的UGT家族成员。半定量RT-PCR分析表明:UGT76G2在甜叶菊根、茎、叶、花不同组织中具有组织表达特异性,在叶组织中的表达丰度略高,在根中不表达而在茎中表达较低。推断的UGT76G2编码产物与其它参与植物次级代谢产物的糖基转移相关酶同源比对和系统发生分析表明该蛋白与康乃馨(Dianthus caryophyllus)DicGT4、棉花(Gossypi-um hirsutum)GhUGT1、甜叶菊(Stevia rebaudian)UGT76H1及玉米(Zea mays)BX8的一致性较高,分别为41%、35%、35%和32%。对UGT76G2和UGT76G1的次级结构和立体结构分析发现,苜蓿(Medicago sativa)UGT71G1与二者的一致性皆为23%,它们有类似的次级结构。在C-端的PSPG信号区内具有10个相同的基质结合位点。但在UGT76G2和UGT76G1之间也有个别位置氨基酸存在差异。它们的N-端含有保守的组氨酸H25和天冬氨酸D124残基,可能与受体的结合有关。

硝化还原假单胞菌SPQ03 PnSoxRS调控子的克隆和功能初步分析

从对百草枯具有高度抗性的硝化还原假单胞菌(Pseudomonas nitroreducens)菌株SPQ03中分离了PnSoxR和PnSoxS调控子。ScanProsite程序分析结果表明,SoxR氨基端含有一个MerR家族特有的DNA结合域,羧基端含有4个半胱氨酸残基,是MerR家族成员之一;SoxS是AraC家族成员,含有2个典型的AraC-HTH保守域;PnSoxR所编码的氨基酸与大肠杆菌SoxR的一致性为98%,而与同属的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginos)SoxR的一致性仅为56%,PnSoxR与大肠杆菌SoxS的一致性为100%,铜绿假单胞菌中没有发现SoxR基因存在。将PnSoxR和PnSoxS分别转化E.coliBL21,发现PnSoxS能赋予BL21百草枯(Paraquat)抗性。

菊科植物青蒿细胞色素P450基因家族分析

从NCBI中下载了青蒿P450全部全长序列,经过一致性鉴定,共获得41个P450单加氧酶基因。根据P450标准命名规则,这41个基因分布在3个基因簇的11个家族中。与水稻、拟南芥P450氨基酸序列比对发现,拟南芥中所特有的CYP82、CYP83和CYP716 3个家族在青蒿中出现,而水稻特有的CYP92家族在双子叶植物青蒿中也存在。对青蒿P450蛋白质的理化性质和结构特性进行了分析,二级结构分析结果表明,青蒿P450蛋白质的二级结构以α-螺旋为主。

甜叶菊生产中新发生的一种有害植物——列当

本文首例报道甜叶菊田中新发生的有害植物列当,文章从列当的形态特征、生长发育环境、对寄主作物甜叶菊的危害以及防治方法做以详细介绍,以期为菊农在生产中提供参考。

Bioinformatics Analysis of Cytochrome P450 Monooxygenase Family from Artemisia

Artemisinin, a sesquiterpene lactone endoperoxide derived from Artemisia annua L, forms the basis of the most important medicines for treating malaria in use today. In the study, a total of 41 full genes coded cytochrome P450 monooxygenases were identified from NCBI. These genes were classified into 11 families in 3 gene clans according to sequence similarity. One of the first interesting features in sequence alignment was that the CYP82, CYP83 and CYP716 families specific in Arabidopsis genome were present in Artemisia, and the CYP92 specific in rice was also present in Artemisia. The physical and chemical properties and structure characteristics of the identified P450s were studied. The results showed their secondary structures were very similar and their senior structures mainly contained α-helix.

甜叶菊新品种江甜2号不同移栽密度比较试验

为了比较甜叶菊新品种江甜2号在不同移栽密度下生长发育情况及产量水平,以明确江甜2号最佳移栽密度,2015年进行了甜叶菊新品种江甜2号不同移栽密度比较试验。结果表明,在3月中旬采用地膜覆盖栽培,以7 000株/667 m2左右的移栽密度较为适宜,不仅地上部总量大,而且叶茎比高,最终干叶水平最高。

盐胁迫对作物根系的影响及基因工程改良

近年来土壤盐渍化已成为现代农业面临的主要问题之一,盐胁迫影响植物的生长发育。根系是摄取养分与水分的主要载体,直接与土壤接触,最先受到盐胁迫等逆境的影响,进而引起地上部生长发育受抑制。但由于根系生长环境的特殊性和自身遗传的复杂性,根系改良的难度较大。本文综述了盐胁迫对根系形态和生理的影响以及通过基因工程改良盐胁迫下根系性状的相关进展,以期为作物根部耐盐机制的解析和盐胁迫下作物根系的改良提供参考。

油菜素内酯对NaCl胁迫下棉花幼苗生理特性的影响

该试验采用水培方法,探讨外施油菜素内酯对NaCl胁迫下棉花幼苗叶片光合速率、根系活力、叶片和根系抗氧化酶活性等生理指标的影响。结果显示:NaCl胁迫下棉花幼苗叶片光合速率下降、MDA含量上升、抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性降低,外施油菜素内酯可提高NaCl胁迫下棉花叶片中抗氧化酶活性、降低MDA含量、增强叶片光合能力;NaCl胁迫下棉花根系活力降低、MDA含量上升、SOD和CAT活性升高,外施油菜素内酯对根系活力、MDA含量、内源保护酶活性则影响较小。表明,油菜素内酯通过提高叶片抗氧化酶活性,减轻叶片膜脂过氧化程度,提高叶片光合性能,从而有效缓解盐胁迫对棉花叶片的伤害。

陆地棉GhNIP5.1基因的电子克隆及生物信息学分析

水通道蛋白（Aquaporin，AQP）是古老的通道蛋白MIP（Membrane intrinsic protein）家族成员之一，是广泛存在于动植物和微生物中，负责转运水分子和某些小分子物质的一类膜嵌入式蛋白。1992年，第一个植物水通道蛋白从拟南芥中分离获得，由于其定位在液泡膜，因此被命名为液泡膜内在蛋白（TIP）。

西红花CCD家族基因序列分析及表达特性

西红花苷属于脱辅基类胡萝卜素化合物,是中国传统珍贵药材西红花(藏红花)的主要活性成分。CCDs(类胡萝卜素裂解双加氧酶)是催化玉米黄质形成西红花苷等脱辅基类胡萝卜素的重要酶,为了解西红花CCD家族基因的差异,本研究从NCBI数据库中检索获得11个西红花CCD家族基因,对基因序列及表达特性进行分析。结果表明,西红花CsCCD家族基因包括CCD1、CCD4、CCD7、CCD8 4个亚基因家族,各个亚家族的基因序列较为保守、编码的蛋白质三维结构存在差异。通过表达分析发现不同CsCCD基因在不同花器官中的表达特性存在明显差异,这一结果与通过转录组测序得到的CsCCD基因表达水平相符。推测不同CsCCD基因在西红花苷合成过程中的功能存在差异。

1株抗草甘膦棉花突变体草甘膦抗性的初步鉴定

目的在于探明1株新的草甘膦抗性棉花突变体是否能用于发掘新的草甘膦抗性基因以及在农业生产中作为抗草甘膦种质的选育和利用的潜在价值。本文采用PCR的方法,在基因组和转录水平上排除了CP4-EPSPS基因对该突变棉株的污染;通过测定莽草酸含量,鉴定了该突变体草甘膦抗性的典型生理特征;通过盆栽试验研究了该突变体苗期对草甘膦抗性的表型。结果显示:不论草甘膦处理与否,突变棉株莽草酸的含量都没有显著的积累,在生理水平上显示出草甘膦抗性植株的显著特点;2叶期时草甘膦处理结果显示,突变棉株的草甘膦抗性表型同孟山都的品种对草甘膦的抗性表型基本一致。在基因组和转录水平的PCR检测结果都排除了突变棉株草甘膦抗性的获得是CP4-EPSPS基因污染造成的。结合对其他已报道的草甘膦抗性基因的类似排除,说明该抗性突变存在着自身特有的分子机理。