《农业园区规划设计与管理》课程建设与实践

《农业园区规划设计与管理》课程是设施农业科学与工程专业的一门必修课,本课程多学科交叉,具有前沿性。为提升课程建设质量,课程组对课程的定位、教师团队建设、课程资源建设、课程教学方法等进行了分析和总结,并对课程建设存在的问题进行了分析,提出了解决方案,以期为同类课程建设提供借鉴。

甜瓜自毒作用相关MYB转录因子的克隆和表达分析

根据甜瓜自毒作用相关MYB转录因子核心区序列设计引物,采用RACE技术获得MYB c DNA全长。生物信息学分析表明,该转录因子全长1 164 bp,包括174 bp的5′非翻译区,105 bp的3′非翻译区,885 bp的开放阅读框,编码294个氨基酸,属于MYB类转录因子中R2R3-MYB类型,与黄瓜R2R3-MYB类转录因子的氨基酸序列的同源性达97.28%。实时荧光定量PCR结果表明,该基因在植株浸提液胁迫处理2 d时表达量最高,推测该转录因子可能参与了甜瓜自毒相关基因初期的诱导表达,使植株对自毒胁迫做出主动的系统性应答反应。

马铃薯HSP17.7基因的克隆及其对高温逆境的响应

热激蛋白和植物对高温的响应密切相关,同时在植物生长发育调控和逆境抵抗等方面具有重要作用。该研究克隆了马铃薯热激蛋白基因StHSP 17.7(GenBank登录号为XP_006350804.1),对其全长cDNA序列进行了相关生物信息学分析,并利用qRT-PCR分析StHSP17.7基因在高温胁迫下的差异表达特性。结果显示:(1)StHSP 17.7全长755 bp,包含465 bp开放阅读框,编码154个氨基酸。(2)StHSP17.7分子质量约为17.62 kD,等电点7.91,为亲水性蛋白,C端含有保守序列Ⅰ和Ⅱ组成的ACD结构域,属于典型的sHSPs家族成员。(3)系统进化分析发现马铃薯小分子热激蛋白归为12个亚家族,其中StHSP17.7与马铃薯HSP17.6蛋白亲缘关系较近,属于小分子热激蛋白C的Ⅰ类家族成员;基因结构分析显示,在马铃薯48个sHSP基因中,StHSP17.7基因不含内含子,含1个内含子的基因有23个,占47.9%。(4)qRT-PCR分析显示,高温能够快速诱导StHSP 17.7基因表达,且基因表达量呈爆发式变化,在24 h达到最高值。研究表明,StHSP 17.7基因明显参与了马铃薯对高温的响应。

西瓜抗病基因同源序列的克隆与分析

以植物丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶类（STK）抗病基因产物催化结构域l的保守氨基酸序列设计简并引物，以西瓜基因组DNA为模板进行PCR,扩增，得到大约500bp的目的条带。重组质粒经PCPo检测后进行测序，获得1个有效序列，可以编码完整的氨基酸序列。同源性分析表明其具有STK保守结构域，与已经克隆的Pto、LrlO和Lectin等基因在氨基酸水平上的同源性为40．O％～54．O％。

自毒胁迫对甜瓜种子萌发与幼苗保护酶活性和转录组的影响

甜瓜自毒作用是导致其栽培实践中连作障碍严重的关键原因之一。该实验以甜瓜植株水浸提液处理模拟甜瓜自毒胁迫,通过测定自毒条件下甜瓜种子萌发、幼苗根系保护酶活性和MDA含量的变化及转录组分析,以探讨甜瓜自毒作用机理。结果显示:(1)甜瓜自毒胁迫总体上抑制了甜瓜种子萌发和后续生长,胁迫处理的阈值为0.03 g/mL。(2)甜瓜植株水浸提液处理后其幼苗根系保护酶活性和MDA含量变化非常剧烈,SOD活性表现为降-升-降趋势,POD活性先降后升,CAT活性先升后降,MDA含量持续增加。(3)转录组分析结果共鉴定出2 599个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),胁迫2 d后共产生2 251个DEGs,显著多于胁迫4 d后的329个DEGs;且2 d与0 d对比有923个DEGs上调,1 328个DEGs下调,表明甜瓜幼苗在基因水平对自毒胁迫产生了积极响应。(4)相关生物信息学分析表明,自毒胁迫导致的DEGs主要与苯丙烷代谢、活性氧代谢、光合作用和植物激素信号转导有关,同时也涉及到渗透调节、膜和蛋白保护等过程;且这些DEGs主要富集于2 d与0 d,说明自毒胁迫条件下幼苗光合作用发生了改变,且这种变化主要发生在胁迫早期。(5)对6个甜瓜自毒胁迫密切相关DEGs(AP2-2、bZIP1、bZIP2、AP2-1、bHLH和HIS)的qRT-PCR分析显示,AP2-1、bHLH和HIS等3个基因在自毒胁迫2 d时表达量出现峰值,对照组AP2-2基因在2 d时表达量达到峰值,结果与转录组测序分析结果一致。研究表明,甜瓜自毒胁迫引起了其植物细胞的异常,进而会对生长和器官结构产生不良影响并诱发了大量与刺激或胁迫相关的基因差异表达,且甜瓜自毒胁迫下短期响应的基因或转录因子数量明显多于长期响应的数量,暗示甜瓜幼苗可以对自毒胁迫做出快速响应。

甜瓜自毒作用的生理生化机制研究

通过甜瓜植株水浸提液和根系分泌物处理甜瓜幼苗,测定部分相关生理生化指标,探讨甜瓜自毒作用的生理生化机制。结果表明,随着植株水浸提液和根系分泌物浓度的升高,根系活力呈明显下降趋势;自由水含量下降,束缚水含量上升;叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量下降;活性氧上升;脯氨酸含量先降后升;可溶性糖和可溶性蛋白含量先升后降;抗坏血酸含量随根系分泌物处理浓度增加而持续下降,水浸提液处理时无明显变化;水浸提液处理后谷胱甘肽整体呈下升趋势,根系分泌物处理呈上升趋势,但无明显规律性。

甜瓜自毒作用相关基因CmTIP的克隆和分析

以甜瓜品种‘新银辉’为试验材料,利用cDNA-AFLP技术分离并获取了甜瓜自毒作用相关水通道蛋白基因片段序列,利用RACE技术获得该基因全长cDNA序列,包含750bp的完整阅读框,编码250个氨基酸,具有6个跨膜区,2个高度保守的水孔蛋白基序NPA以及MIP特征序列,命名为:CmTIP(GenBank登录号:KF134811)。Blastn分析显示该基因与黄瓜CsTIP1;1基因同源性较高;荧光定量PCR分析结果显示该基因在根系分泌物胁迫处理6d时表达量最高,这与cDNA-AFLP分析结果一致。

甜瓜根分泌物介导自毒作用差异基因表达分析

以甜瓜品种"新银辉"为试验材料,利用甜瓜根系分泌物胁迫处理甜瓜幼苗,通过cDNA-AFLP技术分析甜瓜自毒作用相关基因及其表达情况。结果表明,利用63对引物组合获得约1200条TDFs(Transcription-derived fragments),平均每对引物组合扩增出15-30条TDF,长度在50-700bp之间。相关基因的表达模式可分为上调、下调、瞬时和持续表达4类。选取表达差异明显片段进行回收、测序、比对,获得42条同源性高的TDFs序列。甜瓜根系分泌物介导的自毒作用相关差异表达基因涉及能量代谢、物质合成与运输、逆境诱导和基因调控及信号传导等过程,分子调控机制较为复杂。

新农科背景下“四融合三结合”课程教学创新——以设施环境与调控课程为例

针对教学团队学科交叉不强、教材内容滞后、自主学习和实践操作能力弱、爱农知农意识培养不强等问题,以建设教学团队和课程内涵、改革传统教学模式、提升学生学习能力和培养高素质应用型人才为目标,在以学生为中心、新农科、培养应用型人才等先进教育理念的指导下,依托省高水平应用型立项建设专业群、省一流本科专业建设和省“十三五”重点实验室等平台,构建“四融合三结合”教学模式。该成果在落实立德树人根本任务、提高教学水平等方面有重大贡献,为培养“学农爱农为农”的应用型人才提供系统的教学方法改革方案。

外源水杨酸诱导的部分甜瓜自毒作用相关基因的表达分析

以甜瓜(Cucumis melo)品种‘新银辉’为材料,采取根灌法,以水杨酸(10μmol/L)处理甜瓜幼苗,通过Real-Time PCR对叶片中部分自毒作用相关基因的表达量进行定量分析,以探究外源水杨酸诱导对甜瓜自毒作用的影响。结果显示,经外源水杨酸诱导后:(1)在催化苯丙烷类代谢途径的3个初始反应的蛋白酶编码基因中,PAL和C4H随处理后时间增加,呈逐渐上调趋势,但PAL比C4H更快响应胁迫,而4CL转录水平没有显著变化;(2)在类黄酮生物合成的3个关键酶的基因中,CHI、F3H均显示出不同程度的下调,CHS于处理后1 d略微上调,然后恢复至处理前水平;(3)两个转录因子基因WD40、R2R3-MYB分别在不同处理时间后显著下调;(4)WD40与CHI的表达相关性较高。据上述结果 ,水杨酸诱导后:(Ⅰ)CHI表达可能与转录因子WD40蛋白相关;(Ⅱ)WD40、R2R3-MYB与PAL、C4H、4CL、CHS间不存在简单、明确的调控关系;(Ⅲ)柚皮苷、表儿茶素、芦丁等甜瓜主要化感物质合成减少。