耐冷四环素降解菌筛选及其在低温猪粪四环素降解中的初步应用

四环素是畜牧业常用抗生素,其广谱性和难以代谢性导致药物普遍残留在畜禽粪便中。于严寒地区生产四环素兽药厂采集排污口污泥,采用富集筛选方法分离到1株四环素降解细菌。根据菌株显微形态特性、生理生化特征及分子生物学鉴定,将该菌株鉴定为Serratia sp.ZS-8。在10℃条件下,将其置于以四环素(50 mg·L^(-1))为唯一碳源的无机盐培养基中,培养7 d后,四环素降解率可达63.9%(降解速率0.190 mg·L^(-1)·h^(-1))。通过PlackettBurman(PB)设计筛选影响四环素降解的主要因素,再通过Box-Behnken Design优化主要因素,得到最佳降解条件为:温度18.0℃、pH 7.0、底物浓度50 mg·L^(-1),接种量4.4%。最佳降解率达到65.2%,较未优化前提高2.03%。在环境温度为10℃条件下,将该菌株接种至猪粪中,30 d猪粪中四环素残留量由11.4 mg·kg^(-1)降低至3.84 mg·kg^(-1),降解率为64.5%,显著高于对照组(22.9%)。

水稻耐冷性鉴定研究进展

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,低温会影响水稻的生长发育,严重时会导致粮食减产甚至绝收,已经成为水稻产量和品质下降的主要环境胁迫之一。采取农业防御技术来降低冷害不仅费时费力且效果不佳,因此在生产上种植耐冷水稻品种是解决这一问题的主要途径,而耐冷品种的选育依赖于科学、准确的耐冷鉴定评价体系以及重要耐冷基因的挖掘与利用。近年来,通过图位克隆、GWAS以及QTL等方法克隆了多个重要耐冷基因,并对其分子机理进行了解析。本文从水稻耐冷研究的鉴定方法和时期、评价体系、分子研究基础等方面进行了综述,提出在水稻生长的不同时期,应以不同的评价指标对水稻不同生长时期的耐冷性进行评价,同时提出在优异的水稻种质资源中对重要耐冷基因/QTL进行聚合,进一步通过创新利用,为探索水稻耐冷机制以及水稻耐冷新品种的选育提供参考。

应用近等基因系初步定位粳稻孕穗期的耐冷基因

在昆明低温冷害条件下对十和田×(十和田5/昆明小白谷BC4F5)的BC5F2群体进行了耐冷性状的遗传研究。结果显示,穗期耐冷性受贡献率较大的基因控制。用平均分布于12条染色体的164个SSR标记对十和田、昆明小白谷、近等基因系池(NILP)进行筛选,在第5染色体长臂末端有2个SSR标记的扩增产物在十和田与昆明小白谷、NILP间有多态性。用这2个多态性标记对群体进行分子标记定位,单向方差分析表明RM31与耐冷基因连锁。再在RM31附近合成12个SSR标记在轮回亲本(RP)、近等基因系(NIL)间进行多态性筛选,只有RM7452有多态性,单向方差分析表明该标记与耐冷基因连锁。耐冷基因与RM7452、RM31的遗传距离分别为4.8cM和8.0cM,主穗结实率能解释表型变异的10.50%;实粒数能解释表型变异的5.10%。暂将这个耐冷基因定名为Ctb(t)。

混合耐冷菌群的优化筛选及应用研究

从冬季时污水处理厂曝气池的活性污泥中分离出高生物活性的耐冷细菌和耐冷酵母菌,以低温生活污水为处理对象,分别测定单株菌及混合耐冷菌群有机污染物降解能力。结果表明,共分离出从属于黄杆菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属等的耐冷细菌6株;从属于毕赤酵母菌属、假丝酵母菌属、红酵母菌属等的耐冷酵母菌4株。耐冷菌在5℃条件下具有相对较短的世代时间：9.04～13.11 h。单株耐冷细菌F和耐冷酵母菌AH在5℃条件下的COD去除率分别为64%和83%。混合耐冷菌群经驯化后可较高地去除低温生活污水中的有机污染物,COD去除率可保持在83%～87%。

利用双向导入系和重组自交系定位和挖掘水稻苗期耐冷QTL和有利等位基因

苗期低温冷害常造成水稻生长发育受阻,影响形态建成最终导致减产。鉴定和挖掘优良的耐冷基因,选育耐冷水稻品种,是减少冷害造成水稻产量损失的有效措施。本研究以籼稻明恢63和粳稻02428为亲本构建的双向导入系及重组自交系群体为研究材料,通过人工气候室进行苗期耐冷性鉴定,考查枯萎度和冷害恢复生长后的存活率,结合重测序构建的Bin基因型数据,进行苗期耐冷性QTL定位,3个群体在1号、4号、5号、7号和12号染色体上共检测到13个与水稻苗期耐冷性相关的QTL,解释0.36%~13.63%的表型变异。未定位到不同遗传背景下稳定表达的QTL,但有5个同时影响枯萎度和存活率的QTL被检出,分别位于1号、5号、7号和12号染色体,其中位于1号染色体12,732,139~13,202,097 bp和14,445,778~14,585,009 bp及5号染色体14,658,891~15,684,510 bp的3个QTL的LOD值都高于25,被认为是可靠的主效QTL。结合基因注释、表达谱数据和3K种质资源的苗期耐冷表型数据分析,推测位于5号染色体区间内影响枯萎度和存活率的基因很可能是已克隆的耐冷基因OsWKRY45,而1号染色体2个区间的2个基因是新基因位点,其候选基因分别是LOC_Os01g25540和LOC_Os01g25560。单倍型分析结果表明,LOC_Os01g25540的Hap2、Hap4和Hap9,LOC_Os01g25560的Hap1、Hap8和Hap10为有利单倍型。研究结果将为水稻品种耐冷分子改良提供宝贵的耐冷资源和有利基因。

bHLH转录因子在植物耐冷基因工程中的应用进展

植物在生长发育过程中经常遭遇低温胁迫,影响其生长发育、地理分布,降低产量、品质。bHLH(Basic helix-loop-helix)是植物中第二大转录因子家族,在植物抵御低温胁迫反应中具有重要的调控作用。阐述了植物bHLH转录因子的基本结构,综述了类似MYC(Avian myelocytoma virus)的bHLH转录因子ICE[Inducer of CBF(C-repeat binding factor)expression]和其他bHLH转录因子在植物耐冷基因工程中的应用进展,以期为bHLH转录因子在植物耐冷遗传改良、育种中的应用提供参考。

青藏高原垫状点地梅耐冷纤维素分解菌株的筛选与鉴定

为获得垫状点地梅(Androsace tapete)垫状结构中的耐冷纤维素分解菌,以3个地区不同生存状态的垫状点地梅地上部分为材料,采用纯培养方法分离和纯化可培养微生物,并在4℃和15℃条件下分别用CMC固体培养基和CMC-刚果红固体培养基筛选出耐冷纤维素分解菌,对筛出的菌株进行16S rRNA和ITS区域序列的分子鉴定。结果表明,实验共获得52株14属32种耐冷纤维素分解菌,包括3种细菌、9种酵母菌和20种丝状真菌。耐冷纤维素分解菌的相对纤维素酶活性较高,代表菌株有楸子茎点霉(Didymella pomorum)、出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)、戈茨青霉(Penicillium goetzii)、灰玫瑰青霉(Penicillium griseoroseum)。来源于不同垫状点地梅个体之间以及叶际和内生的耐冷纤维素分解菌之间物种组成差别较大,但相对纤维素酶活性无显著差异。这些耐冷纤维素分解菌可以有效分解垫状结构中的凋落物,促进碳循环,在垫状点地梅适应极端环境并行使生态系统工程师功能中发挥重要作用,活性较高的菌株可以为寒冷地区生物降解纤维素的工业应用提供材料。

西瓜野生种质幼苗耐冷性的生理生化特性与遗传研究

西瓜野生耐冷材料PI4 82 32 2幼苗在偏低温 (12± 1)℃、光流密度 14 0 μE·m- 2 ·s- 1条件下表现出较强的耐冷性。在低温光照条件下 ,西瓜幼苗叶片内保护酶SOD ,CAT的活性均下降 ,但野生耐冷材料PI4 82 32 2较冷敏品种 9710 3的下降幅度小 ,体内活性氧的积累少 ,是其表现出耐冷性的主要生理原因。野生耐冷材料PI4 82 32

水稻耐冷相关基因克隆研究进展

全球约有一半的人口以稻米为主食,然而,大多数栽培水稻品种(尤其是籼稻品种)的耐冷性不强,易受冷害(冰点以上低温危害)。采用分子育种方法培育耐冷水稻新品种是提高水稻耐冷性、减轻冷害的措施之一,对水稻耐冷相关基因进行定位与克隆是水稻耐冷分子育种的重要环节。介绍了以东乡野生稻为研究对象的耐冷相关基因定位以及以栽培稻为研究对象的OsDREB1A与OSISAP1等耐冷相关基因的克隆,并指出了今后该领域研究的重点。

低温胁迫对嫁接西瓜幼苗耐冷性和生理生化指标的影响

筛选出西瓜嫁接耐冷砧木2份。低温胁迫后嫁接苗叶片冷害指数小,电解质渗透率低;嫁接苗比自根苗叶片的水溶性糖和水溶性蛋白含量升高明显高;随着低温胁迫天数的增加,嫁接及实生西瓜幼苗叶片MDA含量均呈上升趋势,但随着低温时间的延长,SOD活性呈下降趋势;CAT活性总体呈下降趋势,嫁接苗下降幅度较小,且维持在一个较高水平;正常光温下生长的西瓜嫁接苗和自根苗的POD活性无明显差异,低温处理后POD活性总体呈上升趋势,嫁接苗上升幅度较快,可见,嫁接苗的耐冷能力强于自根苗。

粳稻孕穗期耐冷基因突变体02428c的遗传研究

孕穗期耐冷性极弱的广亲和粳稻 0 2 4 2 8种子经 30 0Gy的γ射线处理 ,在M2 代群体中选育出孕穗期耐冷基因突变体 ,经M3 ～M6多代种植性状均稳定 ,至M6命名为 0 2 4 2 8c ;0 2 4 2 8c的结实率比 0 2 4 2 8高 72 34% ,即孕穗期耐冷性较强。遗传分析表明 ,0 2 4 2 8c的孕穗期耐冷性受1对显性基因控制。

水稻穗期耐冷性近等基因系的选育及耐冷性遗传研究

通过系统选育法、人工诱变、回交法等途径,以云南已建立的自然条件、人工控温鉴定和反复鉴定选拔法相结合,培育出一批穗期耐冷性近等基因系(NILs);揭示了系选NIL云粳9号与西南175、回交NIL与十和田、02428与极强耐冷品种、滇农S-1与优异种质之间耐冷基因的遗传规律;选育出一批强穗数型中间母本和优异核心种质聚合系;农林20/冲腿的孕穗期耐冷性数量性状基因座位(QTL)主要分布在第1,3～8,10和第12染色体上.

水稻耐冷性机制研究进展

低温冷害是影响中国水稻(Oryza sativa L.)生产的一大限制因子。主要从低温冷害对水稻生长发育、开花结实、生理机制的影响等方面对水稻耐冷性机制进行了较全面的综述,并针对研究进展提出了今后耐冷性需要进一步探索的一些问题。

高山离子芥耐冷基因的挖掘

冰缘植物高山离子芥具有极强的抗寒能力,具葶离子芥为其同属近缘种,但抗寒性远不及高山离子芥。本试验以高山离子芥和具葶离子芥植株为材料,对这2种离子芥进行低温处理,并采用c DNA扩增片段长度多态性(c DNA-AFLP)技术对其进行耐冷相关基因筛选,共获得与耐冷相关的28条差异表达片段,其中7条来自具葶离子芥,21条来自高山离子芥,并对这28条差异表达的片段进行生物信息学分析。选取高山离子芥特有的5条差异表达片段(TDFs),采用Realtime RT-PCR进行低温诱导表达验证,结果表明确实是低温诱导的特异表达片段。本试验结果为高山离子芥特有耐冷基因的功能研究及其应用提供了依据。

水稻孕穗期耐冷研究展望

水稻对低温较为敏感,尤为孕穗期阶段,如遇低温冷害则导致产量显著降低。文章从水稻耐冷机制、孕穗期冷害鉴定方法和评价指标以及孕穗期QTL定位等三个方面总结分析孕穗期耐冷研究成果,明确国内外研究进展,并对今后水稻孕穗期耐冷性的研究提出了展望。

晚籼稻品种始穗期耐冷性鉴定

采用分期播插、控制日长等措施,始穗期用16℃人工低温处理5天,以结实率高低为定级标准来筛选鉴定1210份晚籼品种始穗期耐冷性,并对其中148份进行年度间重复鉴定,有23份在初鉴和重鉴中耐冷性都达Ⅱ级以上,初鉴、重鉴结实率的相关分析迭极显著水准,说明筛选鉴定结果较为可靠。

不同海拔来源云南地方稻种资源各生育时期耐冷性鉴定评价

本研究以不同海拔生态区来源的307份云南地方稻种资源为试验材料,进行了水稻发芽期、芽期、苗期、孕穗开花期等4个生育时期耐冷性的鉴定评价。鉴定结果表明,云南地方稻种的各生育时期耐冷性分级与其分布的生态区海拔高度均呈显著或极显著的负相关,即云南地方稻种的耐冷性与其来源生态区的海拔高度密切相关,分布在高海拔生态区的地方稻种各生育时期的耐冷性明显强于分布在低海拔生态区的地方稻种。各生育时期耐冷性间均表现显著或极显著的正相关,说明各生育时期耐冷性相互可作为耐冷性评价的间接指标。通过4个生育时期耐冷性的鉴定评价,筛选出发芽期和苗期耐冷性均达1级的冷水谷、茨中黄谷、接骨糯、陇川糯等极强耐冷地方稻种20份;筛选出发芽期和孕穗开花期耐冷性均达1级的小黑谷、齐头谷、云南谷等极强耐冷地方稻种9份;筛选出苗期和孕穗开花期耐冷性均达1级的八月糯、烂地谷、傲冷农等极强耐冷地方稻种18份;筛选出发芽期、苗期、孕穗开花期3个时期耐冷性均达1级的极强耐冷资源矮脚细。这些耐冷性极强的优异种质在针对多个生育时期耐冷性的育种改良和新基因发掘中具有重要利用价值,应在今后育种和新基因发掘研究中加以利用。

低温胁迫下西瓜嫁接苗的生理变化与耐冷性关系的研究

以自根苗为对照 ,研究了不同砧木对嫁接苗耐冷性的影响及生理机制。结果表明 ,与自根苗相比 ,嫁接苗的耐冷性明显提高。在低温胁迫下 ,嫁接苗冷害指数、电解质渗透率、丙二醛 (MDA)含量明显低于自根苗的 ;而叶绿素、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶 (SOD)、抗坏血酸过氧化物酶 (AsA POD)、脱氢抗坏血酸还原酶 (DR)活性明显高于自根苗。不同嫁接苗由于砧木的不同其耐冷性也有较大差异。耐冷性强的嫁接苗叶片中电解质渗透率、MDA含量低于耐冷性弱的嫁接苗 ;脯氨酸含量、SOD、AsA POD、DR活性高于耐冷性弱的嫁接苗。因此 ,耐冷性与在低温下植株具有较高的抗氧化能力和细胞膜稳定性有关。单一生理指标不能完全正确评价西瓜嫁接苗的耐冷性 。

云南稻核心种质孕穗期耐冷性状间的相关性与生态差异

以548份云南地方稻核心种质为材料在昆明自然低温平均18℃（冷害）和温室23℃条件下进行了孕穗期耐冷性状间的相关性及其生态差异分析。冷害条件下云南稻核心种质形态性状均与孕穗期耐冷性有关，耐冷指标性状每穗实粒数、穗颈长、每穗秕粒数、穗下节长、花药长及其体积、1～2节长与结实率呈较高的（≥0．549）极显著（n=548，R0．01=0．112）相关；相反，温室条件下仅有每穗实粒数、秕粒数与结实率相关系数较高。冷害条件下云南稻核心种质的每穗实粒数、花药体积、穗下节长、穗颈长与结实率大小在5个稻作区间的变化规律呈现一致性，这种差异既与株高、穗下节长、穗颈长和1～2节长等耐冷性状有关，又与地州或稻区间的气候和生态差异相联系；而温室条件下云南稻核心种质耐冷性状5个稻作区间差异不大，地州间结实率差异是每穗实粒数和秕粒数差异所致，而与耐冷性状关系不大。