植物生长调节剂复配对甘薯薯苗生长及产量的影响

为研究不同植物生长调节剂复配组合对甘薯生长增产的效果,以‘烟薯25’为试验材料,开展甘薯苗期与田间药效试验。苗期试验中,167 mg/kg的0.02%二氢卟吩铁SP分别与50 mg/kg的NAA、IBA和IAA进行复配处理,3个复配处理组甘薯的发根数及根鲜重高于清水对照,其中0.02%二氢卟吩铁SP与NAA复配表现最佳,发根数与清水对照呈显著性差异。田间试验中,各植物生长调节剂复配处理的甘薯产量均高于清水对照,其中0.02%二氢卟吩铁SP分别和IBA、NAA的复配处理小区平均产量高于对照药剂(50 mg/kg 60%氯化胆碱AS),与清水对照相比产量增幅分别为12.2%和21.3%。各植物生长调节剂复配处理后,甘薯的大薯率和中薯率均高于清水对照,植物生长调节的施用加快了薯块膨大速度,这可能是甘薯产量提升的重要原因之一。田间施用各处理药剂均无药害发生,各处理裂薯率为5.3%~6.7%,各处理间无显著性差异。167 mg/kg的0.02%二氢卟吩铁SP与50 mg/kg的NAA复配对甘薯的生长增产促进效果最佳。

甘薯茎线虫病抗扩展性遗传特性分析与QTL定位

甘薯茎线虫病由马铃薯腐烂线虫引起,是严重影响甘薯产量和品质的检疫性病害。挖掘抗茎线虫病基因并通过分子设计育种培育抗病品种是防控茎线虫病的有效途径。本研究前期以抗茎线虫病甘薯品种美国红为父本,感病品种徐紫薯8号为母本,通过控制授粉有性杂交方式构建了包含274个F1子代的分离群体。以该F1群体为材料,利用室内人工接种法对F_(1)子代的茎线虫病抗扩展性进行鉴定,结果表明,甘薯茎线虫病抗扩展性呈连续性偏峰态分布,甘薯茎线虫病发病体积比与扩展直径和扩展长度呈极显著正相关,与薯块直径、薯块长度和薯块长宽比无相关性,说明薯块的大小和薯形对抗扩展性鉴定结果无影响。甘薯茎线虫病抗扩展性遗传力为75.7%,表明抗扩展性主要受遗传因素控制。基于前期构建的甘薯SNP遗传图谱对抗扩展性进展QTL定位,获得与抗扩展性紧密连锁的QTL 10个,解释6.6%~10.7%的表型变异。候选基因功能注释表明,苯丙素生物合成、植物激素信号转导、植物病原互作代谢等通路参与抗病胁迫。筛选5个关键候选基因进行荧光定量表达分析,在接种茎线虫后候选基因itf13g19570表达量显著增高。研究结果为甘薯茎线虫病抗病基因挖掘和抗病机理解析提供了重要参考。

基于基因组预测和分析甘薯间座壳菌(Diaporthe batatas)分泌蛋白中效应因子

甘薯间座壳菌(Diaporthe batatas)是引起甘薯基腐病的病原菌之一,近年来在中国东南沿海发生较为普遍。由于效应因子在致病过程中发挥着重要作用,本研究采用SignalP 5.0、GPI-SOM、WoLF PSORT、TMHMM-2.0和EffectorP 3.0等生物信息学软件,对甘薯间座壳菌效应因子进行预测和分析。结果表明,从D.batatas全基因组编码的13864个蛋白质中筛选到359个候选效应因子,其中248个为质外体效应因子,68个为胞内效应因子,43个既可能是质外体效应因子又可能是胞内效应因子。在信号肽分析中,所有候选效应因子信号肽长度为14~37个氨基酸,在信号肽切割位点-3位到+2位出现频率最高的氨基酸分别为丙氨酸、丝氨酸、丙氨酸、丙氨酸、脯氨酸。利用HMMER、DIAMOND和eCAMI 3个软件对359个候选效应因子进行碳水化合物活性酶(CAZyme)类分析,结果表明,有89个蛋白质属于CAZyme,其中糖苷水解酶类最多。eggNOG-mapper分析结果显示,在359个候选效应因子中有227个具有功能注释,主要涉及碳水化合物转运和代谢,翻译后修饰、蛋白质周转、分子伴侣等生理过程。通过qRT-PCR检测9个候选效应因子基因在D.batatas侵染过程中的相对表达水平,发现有7个候选效应因子基因在侵染过程中显著上调,有2个没有显著变化。这些结果的获得为明确甘薯间座壳菌效应因子的功能,分析甘薯基腐病发病机理,筛选寄主抗性基因及研发特异性靶向农药提供了参考。

不同植物生长调节剂对甘薯薯苗生长及产量的影响

为了研究不同植物生长调节剂对甘薯薯苗农艺性状及产量的影响,以烟薯25为试验材料,进行了甘薯苗期试验和大田试验。结果表明,甘薯苗期施用不同浓度0.02%二氢卟吩铁SP,处理②、处理③和处理④(0.02%二氢卟吩铁SP分别稀释4000、6000、8000倍)对薯苗生长均具有一定的促进作用,其中处理③在所有处理中表现最佳,生根率、发根数、根长与对照呈显著差异,田间施用后增产幅度为9.3%;施用不同植物生长调节剂复配处理,处理⑤(NAA∶IBA∶IAA=7∶1∶1)和处理⑥(NAA∶IBA∶IAA=4∶1∶1)对薯苗生长均有促进作用,施用后增产幅度分别为15.5%和5.7%。表明稀释6000倍0.02%二氢卟吩铁SP或浓度为50 mg/kg NAA∶IBA∶IAA=7∶1∶1复配药剂处理可更好地促进甘薯生长和产量提升。

我国甘薯E病毒全基因组序列特征及荧光定量检测技术的建立

【目的】甘薯E病毒(sweet potato virus E,SPVE)是甘薯上新发现的一种病毒。本研究对我国甘薯E病毒江苏徐州分离物(SPVE-XZ)的全基因组序列进行测定,分析该病毒基因组序列特征,并建立针对SPVE的荧光定量(quantitative PCR,qPCR)检测技术,为监测SPVE发生分布、检测种薯种苗中SPVE带毒情况并及时防控该病毒提供理论依据和技术支持。【方法】采用small RNA深度测序,结合RT-PCR和RACE技术,获得SPVE-XZ的全基因组序列,利用MegAlign、MEGA11等软件对获得的全基因组序列进行序列比对、系统发育关系分析。设计SPVE荧光定量检测引物,并通过对退火温度及引物浓度的优化,建立针对SPVE的qPCR检测方法,测定其特异性和灵敏度,应用于江苏省和山东省田间甘薯样品的检测。【结果】除ploy(A)外,所获得的SPVE-XZ全基因组序列全长为10919 nt,包含1个长为10560 nt的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码3519 aa的多聚蛋白。5′非翻译区(5′untranslated region,5′UTR)和3′非翻译区(3′UTR)分别为129和230 nt。在P1和P3蛋白内分别包含由移码产生的PISPO和PIPO蛋白。全基因组序列分析表明,SPVE-XZ与韩国SPVE GS分离物(SPVE-GS)全基因组核苷酸一致率最高,为98.6%,多聚蛋白氨基酸一致率为98.5%。利用邻接法基于cp基因核苷酸序列和多聚蛋白氨基酸序列构建的系统进化树发现,SPVE-XZ与SPVE-GS均聚类在一起。建立的SPVE荧光定量检测体系可检测到SPVE,而甘薯病毒2(sweet potato virus 2,SPV2)、甘薯C病毒(sweet potato virus C,SPVC)、甘薯G病毒(sweet potato virus G,SPVG)、甘薯羽状斑驳病毒(sweet potato feathery mottle virus,SPFMV)、甘薯褪绿矮化病毒(sweet potato chlorotic stunt virus,SPCSV)、甘薯潜隐病毒(sweet potato latent virus,SPLV)、甘薯褪绿斑病毒(sweet potato chlorotic fleck virus,SPCFV)、黄瓜花叶病毒(cucumber mosaic virus,CMV)均未能检测到;灵敏度可达3.12×102 copies/μL,是常规PCR 100倍。应用建立的qPCR检测方法,在山东省采集的6个样品和江苏省采集的52个样品中,分别在1个样品和13个样品中检测到SPVE。【结论】SPVE-XZ的全基因组大小为10919 nt,与韩国SPVE-GS基因组结构一致;建立的qPCR检测体系对SPVE灵敏度高、特异性强,可用于对SPVE的快速检测。

腐皮镰刀菌侵染甘薯的转录组分析

腐皮镰刀菌(Fusarium solani)是甘薯上的重要病原菌,易引起甘薯根腐病、腐烂溃疡病等。为明确F.solani在侵染甘薯时病原基因变化趋势,对腐烂溃疡病病菌侵染甘薯不同时期取样,通过Illumina Hiseq 4000高通量测序平台测定及分析序列。结果表明,共获得1068861644条有效数据,F.solani侵染后6 h、24 h、3 d、5 d分别筛选出了1056、995、737、935个显著差异表达基因,其中上调基因分别有587、679、430、551个,下调基因分别有469、316、307、384个,GO功能分析差异基因富集在分子功能和细胞组分,KEGG通路富集分析属于代谢和遗传信息过程。其中差异表达倍数2倍以上,且表达量水平前20的差异基因,有15个基因参与碳水化合物、能量、核苷酸以及氨基酸代谢;3个基因参与翻译和蛋白质加工和修饰等遗传信息处理;2个基因参与细胞自噬过程。随机筛选9个差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证,结果表明,这9个基因的表达模式与转录组数据分析结果基本一致。本研究结果发现,F.solani在侵染甘薯过程中代谢活跃,这可能是其在侵染甘薯过程中需破除寄主防御并在寄主中定殖,需要自身和寄主提供大量的营养物质并转化为能量以及中间产物等物质所致。

甘薯黑斑病菌Cel61A基因克隆与表达分析

为明确甘薯长喙壳菌致病相关基因多糖单加氧酶基因(CfCel61A)在病菌侵染甘薯中的表达模式及编码蛋白的理化特性。以11株来自不同地区的菌株为材料,克隆并利用生物信息学软件明确CfCel61A蛋白理化性质,用qRT-PCR分析基因表达。结果表明,CfCel61A编码区均为1155 bp,一致率99.5%~100%,编码384个氨基酸,一致率为98.4%~100%;分子量为34.49 k Da,等电点为5.59,亲水系数为-0.195,是稳定的亲水蛋白;N端有一个信号肽,亚细胞定位在核内,无跨膜结构;含58个磷酸化和2个糖基化位点,蛋白二级结构无规则卷曲占比最高,为69.01%。CfCel61A在病菌侵染中表达量显著上调,但不同侵染阶段上调幅度不同,侵染‘南京92’和‘徐薯37’后分别在12 h和6 h达到最高。综上,CfCel61A在C.fimbriata侵染甘薯中可能发挥重要作用,可为病害药剂开发提供新靶标。

甘薯根腐病病原分子鉴定及防治药剂筛选

通过组织分离法对江苏徐州市的甘薯根腐病进行了病原菌分离纯化,两年共获得了30株病原菌;经PCR扩增,获得了4个致病菌rDNA-ITS片段,序列大小为535~568bp,核苷酸一致率为88%~100%;结合形态学观察和rDNA-ITS序列测定结果,将这4株致病菌鉴定为尖孢镰孢菌和茄病镰孢菌。利用菌丝生长速率法测定了8种杀菌剂对甘薯根腐病菌的室内抑制效果,研究结果表明,咪鲜胺锰盐和枯草芽孢杆菌的室内抑制效果居前2位,1μg/mL的抑制率分别达到74.70%和72.26%,其EC50分别为0.0095μg/mL和0.0001μg/mL。田间药效试验结果表明:在栽种40d时,咪鲜胺锰盐对甘薯根腐病的防治效果最好;在收获时,枯草芽孢杆菌的防效最好。

不同秸秆还田模式土壤微生物多样性分析

为了明确稻麦轮作秸秆还田对土壤微生物多样性的影响,对江苏泗洪稻米基地的麦田土壤进行了高通量测序及分析。结果表明:与稻麦秸秆均不还田的对照相比,水稻秸秆还田提高了土壤细菌的多样性;小麦秸秆还田提高了土壤真菌的多样性;其他还田方式也在一定程度上影响了土壤微生物的多样性。说明稻麦秸秆还田改变了土壤微生物群落结构以及微生物菌群的相对丰度。

甘薯等8种植物JAZ1基因的生物信息学分析

JAZ(Jasmonate ZIM-domain)蛋白是植物中茉莉酸信号调控途径中重要的负调控因子,它在调控植物发育、营养生长、衰老、抗盐、抗旱以及抗病等过程中起着至关重要的作用。为了对甘薯等JAZ1基因的生物信息学进行分析并对其功能进行预测,本研究以NCBI数据库中收集的8种植物JAZ1蛋白氨基酸序列为试验数据来源,采用系列生物信息学分析软件对甘薯等8种JAZ1蛋白的氨基酸组成及其理化性质、蛋白质亲疏水性、磷酸化位点、二级结构元件和含量、跨膜结构域、信号肽、蛋白质亚细胞定位、功能结构域进行预测和分析,并对8种植物JAZ1蛋白氨基酸序列进行多重比较和蛋白质系统进化树进行构建和分析。结果表明,8种植物JAZ1蛋白的氨基酸残基数目介于180~294;相对分子量介于19815670~31550050;理论等电点均为碱性等电点;8种植物JAZ1蛋白的主要氨基酸为丝氨酸、脯氨酸、赖氨酸和苏氨酸;稳定性预测结果表明8种植物JAZ1蛋白均为非稳定性蛋白质;磷酸化位点预测分析结果表明8种植物JAZ1蛋白磷酸化位点数量最多为丝氨酸,其次为苏氨酸;根据亲疏水性预测分析结果推测8种植物JAZ1蛋白均为亲水性蛋白质;信号肽和跨膜结构域预测结果显示这些蛋白质均为非分泌蛋白质不具有信号肽,没有明显的跨膜结构域;JAZ1蛋白二级结构元件主要为不规则卷曲,其次为α-螺旋和延伸链;亚细胞定位预测结果显示该蛋白质主要定位于细胞核;结构域预测结果表明供试8种植物JAZ1蛋白均含有JAZ蛋白家族典型的TIFY和CCT_2功能结构域;氨基酸序列多重比对和蛋白质系统进化树分析结果表明甘薯JAZ1与长春花JAZ1亲缘关系最近。本研究可为甘薯JAZ1基因功能研究和甘薯性状定向改良奠定理论基础。

甘薯黑斑病菌胁迫对不同甘薯品种抗氧化酶活性及MDA含量的影响

为明确甘薯与甘薯黑斑病菌的互作过程中,甘薯抗氧化酶(POD、SOD)活性及MDA含量,采用不同抗性品种薯苗,接种黑斑病菌后测定4种甘薯POD、SOD活性,以及MDA含量的变化。结果表明:不同抗性品种处理组的POD活性和MDA含量均高于对照组,MDA随时间增长率呈现先上升后下降或上升趋势,抗性品种南京92感病品种烟薯252在120 h(5 d)达到最高值,分别为121.68%和125.89%。处理初期,同一时间处理的不同甘薯品种中,感病品种MDA含量的增长率明显高于抗病品种,随着抗性趋势的增强,与感病品种增长率差异越明显;POD酶活性的增长率随时间呈现先上升后下降趋势,除徐薯273在6 h达到最高值,其余品种均在24 h时的增长率最高,南京92的POD酶活性的增长率明显高于其他品种。不同甘薯品种处理后抗氧化酶SOD活性随时间推移增长率不同,南京92呈现先上升后下降再上升的趋势,在6 h时的增长率最高,达到116.35%;徐薯18在1 h时的增长率最高,为89.48%,随后下降。处理72 h时,除冲绳100为正增长外,其余品种均为负增长。

330g/L二甲戊灵乳油等药剂防除甘薯田杂草效果及对甘薯产量的影响

为探索安全高效的甘薯田杂草的化学防除技术,选择5种不同除草剂,通过田间小区试验探索不同施药时期、不同混用组合对甘薯田杂草的防除效果及对甘薯产量的影响。结果表明,330 g/L二甲戊灵乳油4.5 L/hm 2于甘薯栽种后土壤封闭处理45 d和108 g/L高效氟吡甲禾灵乳油0.75 L/hm 2+10%乙羧氟草醚乳油0.75 L/hm 2茎叶处理35 d对甘薯田杂草总体防治效果可达90%以上,可有效降低杂草危害,提高甘薯的产量,甘薯产量均较空白对照区增加200%以上,经济效益显著。

一种高成活率的甘薯组培苗移栽方法

为研究甘薯脱毒组培苗的驯化移栽技术,试验设4个处理,分别为泥土栽种、营养土栽种、混土基质栽种及混土基质施药栽种.结果显示,混土基质施药栽种移栽成活率为90%以上,是一种高成活率的甘薯脱毒组培苗移栽技术.

低温贮藏条件下2个甘薯品种碳水化合物代谢和生理响应的比较

比较4℃低温贮藏条件下,徐薯32和徐薯18的耐冷性、糖代谢与生理指标变化.结果表明,徐薯32在整个贮藏期没有明显的冷害症状,而徐薯18在低温贮藏7周后出现了严重的冷害症状;碳水化合物代谢及生理指标测定显示,徐薯32的可溶性糖含量、过氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性以及脯氨酸含量显著高于徐薯18,丙二醛(MDA)含量显著低于徐薯18.初步证明,与徐薯18相比,徐薯32是较耐低温贮藏的品种,且可溶性糖、SOD、POD以及脯氨酸等含量增长有助于提高甘薯块根的耐低温贮藏性能.

一种苗期甘薯黑斑病精准抗性鉴定方法

通过对甘薯黑斑病侵染后薯苗地上部和地下部发病特征进行研究,设置了薯苗黑斑病病情指数分级标准,形成了一种苗期甘薯黑斑病精准抗性鉴定方法,为快速大量精准地进行甘薯黑斑病抗病品种的选育提供了依据和技术支撑.

不同缓解药剂对甘薯乙草胺药害的缓解效果

为明确乙草胺药害对甘薯生长发育的影响及缓解药剂对乙草胺药害的缓解效应,以烟薯25为供试作物,研究乙草胺对甘薯的药害情况以及0.136%赤·吲乙·芸薹可湿性粉剂、安法戈水剂、解害灵水剂和植力源粉剂4种不同缓解药剂对乙草胺药害的缓解作用。结果表明,乙草胺对甘薯蔓长、叶绿素相对含量、长势、产量及商品率等性状均有抑制作用,药害发生后喷施缓解药剂对乙草胺药害有一定缓解作用。综合分析,解害灵水剂对甘薯乙草胺药害的缓解效应最好,较不使用缓解药剂的乙草胺对照增产19.89%,缓解效应为37.36%,将有助于建立甘薯田除草剂药害的有效缓解措施。

甘薯腐烂茎线虫重组酶聚合酶扩增方法的建立与应用

【目的】本文以甘薯腐烂茎线虫ITS序列基因片段为靶标,建立了一种针对该线虫的RPA检测方法。【方法】RPA检测反应使用TwistAmp?Basic Kit,分别对甘薯腐烂茎线虫群体、单条线虫以及甘薯组织或土壤中的线虫进行特异性和灵敏度检测。【结果】RPA方法可特异性鉴定甘薯腐烂茎线虫群体、单条线虫以及甘薯组织或土壤中的线虫。甘薯腐烂茎线虫基因组DNA和单条线虫的检出限分别为10-2 ng/μl和1/100条,与普通PCR检测灵敏度相当。【结论】RPA技术是一种耗时短、灵敏度高、稳定性强的甘薯腐烂茎线虫分子鉴定技术。

我国甘薯病毒病研究进展

甘薯是世界上重要的粮食作物以及食品加工和工业原料,我国是世界最大的甘薯生产国。病毒病是为害甘薯生产最严重的病害,可造成严重减产和品种退化。对近年来我国甘薯病毒病发生种类、分布区域、检测方法和防治措施等方面的研究进展进行综述,旨为甘薯病毒病的综合防控提供理论依据。

甘薯病毒病复合体对不同甘薯品种品质的影响

为明确甘薯病毒病复合体(Sweet Potato Virus Disease,SPVD)对甘薯生长和产量形成的影响,以徐薯22等8个不同肉色甘薯品种为试验材料,通过嫁接SPVD,测定了甘薯生物学产量及块根中主要营养品质。结果表明,嫁接SPVD后,所有甘薯蔓长变短、基部分枝数增多、单株地上鲜重增加;不同品种小区产量为6.53~12.75kg,与其对应的健康处理差异显著;病毒侵染后能提高甘薯地上干率;病毒降低了甘薯薯块干物质的积累、淀粉和蛋白质的合成和积累、胡萝卜素和花青素含量,但显著提高了薯块还原糖的积累。

甘薯块根响应长喙壳菌(Ceratocystis fimbriata)侵染的转录组测序分析

以不侵染黑斑病菌长喙壳菌(Ceratocystis fimbriata Ellis et Halsted)的抗病甘薯品种南京92和感病品种徐薯18的薯块为对照组,以侵染时间1、3、7 d时的薯块为处理组进行转录组测序。测序结果表明:在抗病品种中找到36127个差异表达基因(differential expressed genes,DEGs),其中上调、下调表达的基因分别有17387、18740个;在感病品种中找到44663个DEGs,其中上调、下调表达的基因分别有22928、21735个;在相同时间点抗、感品种间的R_(1) vs S_(1)、R_(2) vs S_(2)、R_(3) vs S_(3)和R_(4) vs S_(4)这4个对比组中有1057个共有DEGs。GO富集分析结果表明:甘薯长喙壳菌侵染3 d时抗、感品种中富集到的前20的GO条目均主要为细胞成分,其次为生物过程和分子调控;隶属于生物过程的单一生物代谢过程、隶属于分子功能的氧化还原酶活性和四吡咯结合,以及隶属于细胞组分的质体和细胞外围等条目在抗、感品种中均被富集到。KEGG通路富集分析结果表明:在富集的前20的KEGG信号通路中,抗、感品种中的差异基因主要被富集到代谢途径、次级代谢产物的生物合成、碳代谢、苯丙烷生物合成、柠檬酸循环/三羧酸循环以及光合作用等通路上。此外,对长喙壳菌侵染甘薯块根的抗性相关基因进行了分析,共鉴定出221个抗性相关基因,其中激酶类(kinase,KIN)基因最多,有117个,占比为52.9%。