大豆抗大豆花叶病毒SC7和SC15株系基因的全基因组关联分析

大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)引起的病害是危害大豆生产和品质的主要病害之一,解析大豆抗病遗传机制能为利用大豆抗病品种防治该病害奠定基础。本研究选用193份种质资源,分别接种大豆花叶病毒株系SC7和SC15后进行抗感表型鉴定,结合656977个SNP标记进行全基因组关联定位,结果表明与SC7抗性显著相关位点有一个,位于15号染色体;与SC15抗性显著相关位点有10个,分别位于2、3、4、5、9、12、14、17和19号染色体。这些位点均为新的抗病位点。此外,本研究参考Williams82.a2基因组找出每个抗病位点上下游各50 kb内的基因,利用基因组核苷酸多态性信息,将有SNP落点的基因作为最可能参与抗SMV的候选基因并进行qRT-PCR,分析发现,基因Glyma.02g163300、Glyma.19g027200和Glyma.19g057700可能参与了大豆对SC15的抗性。本研究结果将为大豆抗病种质培育提供重要的基因资源。

大豆GmHMGS基因的鉴定及表达模式分析

【目的】3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合酶(HMGS)是甲羟戊酸途径中的一个关键酶,在植物生长发育和萜类化合物的合成中起着重要作用。对GmHMGS基因进行生物信息学和表达模式分析,为探究GmHMGS基因的功能奠定基础。【方法】运用生物信息学方法对该基因进行鉴定和分析,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)对该基因表达模式进行分析。【结果】GmHMGS基因具有6个家族成员,命名为GmHMGS1-GmHMG6。理化性质和基因结构分析表明,GmHMGS3、GmHMG4、GmHMGS5、GmHMGS6为稳定的亲水性蛋白,GmHMGS都具有HMG-CoA合酶的保守结构域。启动子序列分析发现GmHMGS具有激素及逆境胁迫相关作用元件。组织表达模式分析发现,GmHMGS在根、茎、叶、花、籽粒、荚皮,根瘤中均有表达,GmHMGS1、GmHMG2、GmHMG3、GmHMG5、GmHMG6在叶片中的相对表达量较高,GmHMGS4在根中的相对表达量最高。非生物胁迫和不同外源激素诱导条件下表达分析表明,GmHMGS基因对PEG6000、NaCl、H_(2)O_(2)胁迫以及MeJA、ABA外源激素均有响应,且GmHMGS1和GmHMGS6在多种逆境胁迫下的相对表达量较高。【结论】GmHMGS基因家族可能参与大豆抗旱、耐盐和抗氧化胁迫的应答。

不同产地蒙古黄芪的非靶向代谢组学分析

黄芪(Astragalus membranaceus)是一种传统的道地药材,药用历史悠久,分布范围广,不同产地黄芪的药材品质和疗效相差甚远,次生代谢物的类型和含量是决定药材品质的物质基础。为了研究不同产地黄芪次级代谢物的差异,为解析黄芪品质形成提供重要依据,同时为优质黄芪的选育奠定基础,试验对来自山西浑源(S2-7)、山西五台(S2-9)、甘肃和政药园(S2-10)的3种蒙古黄芪根进行基于LC-MS/MS的非靶向代谢组学测定,利用主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)方法进行差异代谢物筛选,并通过KEGG数据库进行通路富集分析。结果显示,共鉴定出674种代谢产物,分为29类,主要包括萜类物质、黄酮类物质、苯丙素类物质和生物碱类物质。依据P<0.05、变量投影重要度(VIP)>1筛选差异代谢物,甘肃黄芪(S2-10)与山西黄芪组(S2-7、S2-9)间筛选出81种差异代谢物;山西五台(S2-9)和浑源(S2-7)2个产地黄芪间筛选出67种差异代谢物;这些代谢物在含量上存在显著差异。对通路进行富集分析可知,甘肃黄芪与山西黄芪组富集到3条差异显著的代谢通路:异喹啉生物碱生物合成、吲哚生物碱生物合成以及烟酸盐和烟酰胺代谢通路。综上可见,不同产地黄芪次级代谢物的类型和含量存在一定差异。

黄芪根腐病病原菌的分离鉴定及对其抑制作用分析

黄芪(Astragalus membranaceus)是膜荚黄芪和蒙古黄芪的干燥根,根部受病原菌侵染会导致根腐病发生,根腐病会严重影响黄芪的药用价值及其产业的发展。黄酮和皂苷类物质属于黄芪的次级代谢物,也是黄芪的主要药用成分。为了明确黄芪根腐病致病菌类型以及黄芪黄酮和皂苷对病原菌的抑制作用,为防治该致病菌引起的根腐病以及研究黄芪次级代谢物参与黄芪抗病奠定基础,从山西省浑源县取回黄芪病株进行病原菌的分离鉴定,并研究黄芪根部总黄酮和总皂苷对病原菌生长的抑制作用;通过形态学观察、ITS序列分析和致病性鉴定,明确黄芪根腐病病原菌为腐皮镰刀菌HYFS-1。结果表明,30%的无水乙醇对腐皮镰刀菌菌落生长无影响,可作为总黄酮和总皂苷的稀释液;当总黄酮质量浓度为0.3 mg/mL时,对菌落生长具有显著抑制作用,平均抑制率为16.42%;当总皂苷质量浓度为0.5 mg/mL时,对菌落生长具有显著抑制作用,平均抑制率高达85.42%。

大豆品种郑97196对疫霉根腐病的抗性遗传分析及基因定位

由大豆疫霉引起的大豆疫霉根腐病是一种世界性大豆病害,对产量品质影响极大。利用抗病品种进行防治是目前最经济、有效的方法。大豆对疫霉菌株的抗性分为由单基因控制的完全抗性和由多基因控制的部分抗性两种。以对多个大豆疫霉生理小种具有抗性的大豆品种郑97196作为抗性亲本与大豆感病品系X242003杂交构建F_(2∶3)重组自交家系群体,用大豆疫霉菌株He N35对亲本及F_(2∶3)群体进行抗性遗传分析并利用SSR技术对郑97196的抗性基因进行定位。结果表明:郑97196对大豆疫霉抗性是由一对显性单基因控制的,抗病对感病表现为显性,再用9种毒力公式不同的疫霉菌株分别接种郑97196和14个国内外公认的含有单个抗病基因的大豆品种(鉴别寄主),观察并记录抗性反应类型,结果显示郑97196的抗性反应类型与14个鉴别寄主有所不同,推测其可能含有新的抗病基因,暂命名为Rps Zheng。通过SSR分子作图分析,该基因位于大豆分子遗传图谱N连锁群上satt485和satt584之间,与这两个标记之间的距离分别为2.1和3.7cM。

邯郸地区无偿献血者ALT影响因素多重线性回归分析

目的调查分析邯郸地区无偿献血者ALT的影响因素,探讨ALT单项阳性导致血液报废的应对策略。方法对邯郸市2009年3月～2010年2月18～55周岁20 560名献血者的个人信息及ALT、HBsAg、抗-HCV、抗-HIV、抗-TP5项检测结果行Epidata3.0双录入,采用Stepwise法进行多重线性回归筛选ALT的影响因素。结果lnALT与性别、年龄、职业、季节和献血次数有线性关系。其中季节影响最大,秋季ALT最高,其次为性别,男性ALT高;28～37岁组ALT高于其他年龄组;不同职业献血者学生的ALT值最低,公务员最高;多次献血者高于首次献血。学历对ALT的变化无影响。结论应进一步加强对献血者进行献血知识的宣传,加强采前征询,实施采前初筛,减少血液的报废。

激素和逆境胁迫对大豆维生素E和γ-TMT表达的影响

明确大豆维生素组分含量及合成相关基因γ-TMT对激素和逆境胁迫的响应,为维生素E参与逆境胁迫研究开辟新思路。以山西省主栽品种晋大88为试验材料,在激素、逆境胁迫条件下对不同组织的维生素E组分含量、生理指标、γ-TMT表达模式进行分析。结果表明,维生素E主要存在于叶中,茎中有少量,根中不存在。在激素及盐等胁迫条件下,叶和茎的总维生素E含量小于对照,但γ-生育酚含量在Na Cl、H_(2)O_(2)、ABA胁迫下含量高于对照。在激素和逆境胁迫环境下,大豆植株的生长被显著抑制,株高、鲜重、干重、SPAD值以及含水量皆小于对照。基因组数据挖掘到3个γ-TMT,启动子中均存在许多胁迫应答和激素响应元件,在激素和逆境胁迫下,γ-TMT1-γ-TMT3在根、叶中的表达均发生上调或下调。在NaCl胁迫条件下,大豆叶中γ-生育酚含量增加,而γ-TMT2、γ-TMT3的表达明显下调,推测γ-TMT2和γ-TMT3可能影响盐胁迫条件下维生素组分含量。激素和逆境胁迫显著抑制大豆茎和叶中维生素E的含量,进而抑制植株的生长,影响了大豆γ-TMT表达和维生素E组分。

萌发期大豆总蛋白提取及双向电泳体系的优化

蛋白质样品的制备和双向电泳条件是蛋白组学研究中很关键同时也是很棘手的问题。本文比较了TCA/丙酮法、酚抽提、苯酚/SDS法3种不同的蛋白提取方法,并对双向电泳的一些条件进行了优化,建立了适合萌发期大豆总蛋白的双向电泳体系,即采用17cm、p H4-7的IPG胶条,凝胶浓度为12%,蛋白质上样量为0.2mg。IEF程序为:250V 1h,500V 1h,3 000V 3h,8 000V 1h,10 000V 1h,10 000V 60 000Vh。本研究为萌发期大豆的蛋白组学研究提供了实验方法。

不同类型大豆萌发期维生素E组分及含量的比较

为了探究大豆萌发期维生素E的变化规律,本实验以8种栽培大豆为实验材料,采用高效液相色谱(HPLC)法测定大豆萌发期维生素E组分及含量,并统计萌发期大豆的发芽率、发芽势以及胚根长。结果表明:HPLC法测定的结果重现性和精密度良好,可以准确定量大豆维生素E组分的含量。3个黄皮黄仁大豆、2个黑皮黄仁大豆和1个绿皮黄仁大豆均表现为γ-生育酚含量大于α-和δ-生育酚含量,且萌发期间变化趋势大致相同;仅绿皮绿仁大豆和黑皮绿仁大豆各组分含量表现为α-生育酚>γ-生育酚>δ-生育酚。差异显著性分析表明,黄仁大豆在第7天的α-生育酚含量最高,绿仁大豆在第1天含量最高。大豆萌发期间黑皮绿仁大豆SZ910的α-生育酚含量显著高于其他材料,进一步分析表明萌发期绿仁大豆中α-生育酚含量显著高于黄仁大豆,表明萌发期绿仁大豆较黄仁大豆具有更高的营养保健作用。

氮素营养和根瘤菌接种对大豆结瘤固氮和生长的影响

为研究不同氮素水平下接种大豆根瘤菌对大豆生长和结瘤固氮的影响,以大豆品种Williams 82为试验材料,采用蛭石法种植,设置无氮、低氮和高氮3种浓度的硝酸盐处理,接种USDA110大豆根瘤菌,研究不同氮素水平对大豆结瘤及氮含量的影响。结果表明,不同施氮水平对根瘤数目、根瘤干质量和根干质量都有不同程度的影响,施加高氮营养液会抑制大豆结瘤,而无氮处理则促进了大豆结瘤;根干质量呈现相反的变化趋势,无氮处理的根干质量最小,高氮处理的根干质量最大。不同施氮水平下,大豆不同器官氮含量在接菌和不接菌间表现出不同的变化趋势;高氮处理下的氮素含量显著高于低氮、无氮处理,不同器官氮含量整体表现出叶>根>茎的现象;不同氮水平条件下,不同叶位叶绿素值(SPAD值)在接菌与不接菌间无明显差异。叶形态指标的测定结果显示,高氮处理下叶面积、叶周长、叶长和叶宽均显著高于无氮处理;无氮接菌后叶面积和叶周长显著大于无氮不接菌处理,表明接菌不仅促进了根生长,还刺激了叶片增大。由此可知,不同氮素水平下,接种根瘤菌对大豆幼苗的结瘤固氮和生长发育的变化规律不同,适当增施氮素营养、配合根瘤菌剂的使用可促进大豆生长发育及氮素利用吸收。

高效液相色谱法测定大豆维生素E方法的优化

为探究一种简单、高效、准确测定大豆维生素E的方法,试验采用高效液相色谱法测定大豆中维生素E组分含量,对其提取条件和测定方法进行优化,建立了维生素E组分含量提取和检测方法。结果表明,大豆维生素E提取的最优条件为:大豆粉0.1000 g,加入抗坏血酸0.125 g、70%乙醇提取液3 mL,超声提取20 min;色谱条件为:流动相为甲醇,柱温35℃,检测波长295 nm,流速1.0 mL/min;α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚的线性范围均良好,R2均大于0.9997,回收率范围为96.9%~101.2%。研究改进的检测方法线性关系、精密度、准确度、稳定性、灵敏度均较好,可为改进大豆中维生素E的检测方法提供参考。

大豆维生素E及组分含量特异种质发掘鉴定

为筛选维生素E及组分含量特异种质资源,研究以327份大豆种质资源为材料,采用改良的高效液相色谱法(HPLC),对大豆籽粒中的维生素E及其组分α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚的含量进行测定。结果表明,利用改良的高效液相色谱法(HPLC)测定大豆维生素E含量精密度高,可靠性好;大豆种质资源中,维生素E及各生育酚含量的变异系数均大于20%。α-生育酚、总维生素E的含量呈现正偏态分布,γ-生育酚、δ-生育酚的含量呈正态分布;α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚和总维生素E的含量之间都存在极显著相关关系。对种质资源各组分进行聚类分析,结果筛选出富含维生素E的大豆品种34个。热图分析表明,富含维生素E的不同种质各生育酚组分含量存在差异,筛选出α-生育酚含量较高的2份种质资源东北黑豆和山东平邑豆,γ-生育酚含量较高的3份种质资源SCS-9299、辽豆22和朔州平鲁双色豆,3种生育酚含量都较高的5份种质资源富黑2号、黑珍珠、于秀芝翠绿、特大粒黑皮绿豆、青仁黑一号。

固氮菌剂对黄芪生长、土壤养分及酶活性的影响

为研制黄芪种植专用的生物有机肥,试验将前期筛选的5株黄芪高效固氮菌(J1、J2、G4、t16、t21)制成混合固氮菌剂(简称菌Ⅴ),于黄芪播种前拌种,常规播种后连续2 a测定黄芪各项生长指标、主要药效成分含量、土壤氮磷钾含量以及土壤酶活性,为黄芪专用生物有机肥开发提供物质基础。结果表明,菌Ⅴ拌种处理后有效促进了黄芪的生长及药效成分的积累;与对照(蒸馏水拌种)相比,1年生和2年生黄芪的根长分别提高了10.44%、14.81%,根径分别提高了25.63%、15.94%,根干质量分别提高了82.61%、27.23%,株高分别提高了12.37%、14.76%;黄酮含量分别提高了32.32%、99.20%,皂苷含量分别提高了23.71%、54.70%,多糖含量分别提高了78.29%、18.75%。同时,黄芪经菌Ⅴ拌种处理后,其种植地土壤氮磷钾含量和主要酶的活性也有明显改善,与对照相比,1年生和2年生黄芪根际土壤全氮含量分别提高了33.96%、27.78%,全磷含量分别提高了38.46%、63.41%,碱解氮含量分别提高了71.68%、68.66%,速效磷含量分别提高了13.08%、5.30%,速效钾含量分别提高了7.84%、8.21%;土壤脲酶活性分别提高了71.58%、46.44%,碱性磷酸酶活性分别提高了15.79%、15.65%。综上表明,利用菌Ⅴ拌种后,不仅可促进黄芪的生长和药效成分含量的积累,而且能够改善土壤养分和土壤酶活性。

不同光质对黄芪抗氧化酶活性及产量和品质的影响

以山西道地药材黄芪1年生幼苗为试验材料,设置自然光、黄光、蓝光和红光4个不同处理,研究不同光质对黄芪生长、抗氧化系统和有效药效成分积累的影响。结果表明,与自然光相比,黄光和红光下超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)2种抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)含量和电导率升高,过氧化氢酶(CAT)活性维持在一定水平,脯氨酸含量有所降低;蓝光下,SOD和CAT活性上下波动,但与自然光间差异不显著,POD活性和MDA含量显著低于自然光;与自然光相比,黄光、蓝光和红光3种光质处理下黄芪地上、地下部生长量均有降低,但3种主要药效成分黄酮、皂苷、多糖含量以及单株经济产量均显著提高,尤以蓝光下促进效果最明显。蓝光下通过SOD、CAT和POD这3种酶之间的协调作用,可有效启动黄芪体内抗氧化系统和次生代谢途径,并通过减弱地上部分的生长,将营养物质优先运往根部,从而促进根产量及药材品质的提高,该结果可在黄芪次生代谢物定向培育中加以利用。

基于GBS简化基因组测序的不同黄芪种质资源遗传多样性分析

黄芪(Astragalus membranaceus)生态种植分布广、种质资源丰富,但有关不同黄芪种质间遗传多样性研究还比较少。本研究采用GBS简化基因组测序技术对来自8个省份的80份黄芪种质资源进行测序获得10 860个SNP标记,基于10 860个SNP标记进行遗传多样性分析、群体结构分析、主成分分析以及聚类分析。结果显示SNP位点变异数为2~4个,主要以转换为主;SNP标记的平均遗传多样性为0.16,平均多态性信息PIC为0.14,表明80份种质资源间遗传多样性较低。80份种质资源被分为2个亚群,分群结果显示分群类别与黄芪种质地理来源关系不大,但2个亚群遗传背景差异大,能为今后黄芪选育、种质开发与利用奠定基础。