甘蔗抗褐锈病Bru1区域的鉴定及候选抗病基因的功能分析

【目的】甘蔗褐锈病是由黑顶柄锈菌(Puccinia melanocephala H. Sydow&P. Sydow)引起的最具破坏性的真菌病害之一,能造成蔗糖分降低10%—36%,严重威胁甘蔗产业发展。已有研究揭示抗褐锈病主效基因定位于Bru1区域,克隆其关键候选基因,并进行功能研究,为选育抗褐锈病甘蔗新品种提供重要的候选基因资源。【方法】利用PacBio SequelⅡ测序平台获得甘蔗栽培品种ROC22的contig水平基因组信息,鉴定到抗褐锈病Bru1区域,对其进行基因注释和克隆,分析其组织特异性和抗、感褐锈病甘蔗品种中的表达模式及其在烟草叶片的亚细胞定位和瞬时表达。【结果】基于Bru1位点区域紧密连锁的标记R12H16和9O20-F4,从该区域中注释到33个基因,结合典型抗病基因结构域,共筛选获得5个候选抗病基因,分别为Brrg99、Brrg103、Brrg108、Brrg115和Brrg116。以甘蔗栽培品种ROC22的cDNA为模板,克隆获得Brrg116的全长序列729 bp,编码242个氨基酸残基。将该基因序列分别比对甘蔗热带种和割手密种及二倍体近缘种高粱的基因组数据库,发现其与热带种和割手密种的同源基因序列相似性很高,达到98%以上,而与高粱的相似性为93.77%。系统进化树揭示该基因起源甘蔗割手密种。实时荧光定量PCR检测表明,Brrg116在甘蔗栽培品种的多个组织中组成型表达,尤其是在+1叶中的表达量最高,是蔗芽的9.8倍;在褐锈病菌侵染抗、感甘蔗栽培品种的6和72 h时,呈现显著差异表达。亚细胞定位结果显示,该基因编码蛋白定位于细胞膜上。在本氏烟(Nicotiana benthamiana)叶片中瞬时过表达Brrg116,其后接种茄病镰刀菌蓝色变种,二氨基联苯胺法(3,3′-diaminobenzidine,DAB)染色逐渐加深,超敏反应相关基因、水杨酸信号和乙烯信号途径中的相关基因持续上调表达。【结论】Brrg116在甘蔗不同组织中组成型表达,且在受褐锈病菌侵染的抗病甘蔗栽培品种中呈现快速的诱导表达。此外,过表达Brrg116引发水杨酸和乙烯等激素信号通路产生防御响应,推测该基因可能在提高植物的抗病性方面发挥重要调控作用。

5个甘蔗育种亲本及其杂交后代抗锈病基因Bru1的分子检测

甘蔗褐锈病是我国蔗区的一种重要病害。近年来我国蔗区主栽的一批丰产高糖甘蔗品种因普遍感染褐锈病而面临淘汰,从而影响了蔗糖产业的持续稳定发展。如何快速选育抗褐锈病甘蔗品种已成为当务之急。本研究选用5个常用甘蔗亲本ROC10、ROC22、Hocp01-564、CP94-1198、粤糖94-128为材料,并利用这5个亲本构建了4个F1杂交分离群体。采用与甘蔗抗褐锈病基因Bru1紧密连锁的2个分子标记,以对5个亲本和4个分离群体中的Bru1基因位点进行检测,以期了解甘蔗褐锈病抗性遗传情况。我们研究发现杂交后代对褐锈病抗性既非偏感病性分离也非偏抗性分离。本研究结果可为国内甘蔗育种亲本的选择提供依据。

101份中国甘蔗主要育种亲本褐锈病抗性鉴定及Bru1基因的分子检测

由黑顶柄锈菌引起的甘蔗褐锈病是一种重要的世界性甘蔗病害,Bru1是甘蔗抗褐锈病主效基因,该基因对不同地区的褐锈病分离物具有广谱抗性。为明确中国甘蔗主要育种亲本对黑顶柄锈菌的抗性水平,了解Bru1基因在这些亲本中的分布情况,本研究于2014年对中国国家甘蔗种质资源圃保存的101份甘蔗主要育种亲本进行苗期抗褐锈病鉴定和抗褐锈病基因Bru1的分子检测。结果显示,供试亲本中,共48份抗病材料含有抗褐锈病基因Bru1,频率为47.5%,表明中国甘蔗主要育种亲本中褐锈病抗性主要由Bru1控制;其余29份抗病材料和24份感病材料均不含抗褐锈病基因Bru1,暗示除了Bru1外,可能还有其他抗褐锈病基因存在。研究结果为深入开展甘蔗抗褐锈病育种,选育和推广优良抗病品种,有效防控甘蔗褐锈病提供了科学依据和优良抗性亲本。

31份甘蔗野生核心种质资源褐锈病抗性鉴定及Bru1基因的分子检测

为明确甘蔗野生资源对黑顶柄锈菌的抗性水平,了解Bru1基因在甘蔗野生资源中的分布状况,于2013年对中国国家甘蔗种质资源圃保存的31份野生核心种质资源进行苗期抗褐锈病鉴定和抗褐锈病基因Bru1的分子检测。结果表明,31份供试材料中,高抗(1级)至中抗(3级)的有28份,占90.3%。其中19份材料表现高抗(1级),占61.3%,3份材料表现抗病(2级),占9.7%,6份材料表现中抗(3级),占19.4%。31份供试材料中只有贵州78-2-12、云南97-4、E.rockii95-19、E.rockii 95-20、云南83-224、广西79-8、云南95-35和广西89-13含抗褐锈病基因Bru1,占参试材料的25.8%;其余20份抗病材料和3份感病材料均不含抗褐锈病基因Bru1,表明除Bru1外,可能还有其他抗褐锈病基因存在。结果暗示中国国家甘蔗种质资源圃保存的野生核心种质资源中蕴藏着优良的抗褐锈病基因,是选育抗褐锈病甘蔗品种很有利用前景的抗源种质。

基于田间表型和Bru1基因检测分析甘蔗褐锈病抗性遗传

由黑顶柄锈菌(Puccinia melanocephala)引起的甘蔗褐锈病具有产孢量大、流行性强的特点,可导致甘蔗产量和蔗糖分的严重损失,了解抗病性遗传有助于抗锈病育种中的亲本选择和组合配制,而有效的抗性鉴定技术则是分离个体选择所必需的。本研究以甘蔗分离群体为材料,利用表型与抗褐锈病主效基因Bru1检测相结合,研究甘蔗褐锈病抗性遗传倾向并评价Bru1基因检测与表型抗性的关联性。结果显示,发病盛期,感病个体中,Bru1基因未检出率为96.7%,但未感病个体中,Bru1基因的检出率仅为66.0%,且高抗组合CP84-1198×云蔗89-7群体中的未感病个体,该基因检出率为0,尽管也发现有2个组合的未感病个体中,该基因的检出率为100%。说明由Bru1基因控制的抗性可根据该基因的检测结果判断其抗/感病性,同时,甘蔗基因池中还存在其他未知的控制抗病性状的主效基因。值得强调的是,父母本的抗病性均影响杂交后代的抗病性,但以抗病亲本为父本的组合,其分离群体的感病个体明显减少,说明父本对杂交后代的褐锈病抗性影响可能更大。

甘蔗抗褐锈病基因Bru1分子检测体系的建立与应用

为建立高效、快速、准确的甘蔗抗褐锈病鉴定方法,提高抗褐锈病育种效率。本研究以5个已知含抗褐锈病基因Bru1和5个高感褐锈病的甘蔗品种为试材,通过优化PCR反应体系、酶切体系和循环条件,构建了甘蔗抗褐锈病基因Bru1的分子检测体系。经反复验证,该体系能高效、稳定、准确地检测出抗褐锈病基因Bru1。22份生产品种抗褐锈病基因Bru1的PCR检测结果显示,‘闽糖69-421’、‘闽糖70-611’、‘粤糖86-368’、‘新台糖10号’、‘新台糖16号’、‘新台糖22号’、‘新台糖25号’、‘桂糖11’、‘桂糖21’、‘云蔗71-388’、‘云蔗81-173’、‘云蔗89-151’、‘云瑞99-601’、‘赣蔗95-108’等14份抗褐锈病品种含抗褐锈病基因Bru1,另8个抗褐锈病品种未检测到抗褐锈病基因Bru1。研究结果为深入开展甘蔗抗褐锈病育种,选育和推广优良抗病品种,有效防控甘蔗褐锈病提供了关键技术和优良抗源材料。

我国甘蔗锈病病原菌及甘蔗品系抗褐锈病基因Bru1的分子检测

为了解我国甘蔗锈病病原菌发生以及优良甘蔗新品种(系)抗褐锈病基因Bru1的分布频率情况,以来自我国5省(区)81份疑似甘蔗锈病叶片样品为材料,分别用Pm1-F/Pm1-R和Pk1-F/Pk1-R引物对进行褐锈病菌(Puccinia melanocephala)与黄锈病菌(Puccinia kuehnii)分子鉴定。结果表明,锈病病原菌检出率为40.7%,除了福建省福州市叶片样品仅检测到P.melanocephala外,其他省(区)的叶片样品均检测到2种锈病病原菌,且存在混合侵染现象。对24份黄锈病菌阳性PCR产物(527 bp)克隆并测序,结果发现P.kuehnii间隔区1(ITS1)第183个核苷酸存在单核苷酸多态性(SNP),其中,A碱基(183A)、G碱基(183G)位点的病菌分离物分别占29.2%和25.0%,2种碱基(183A/G)位点的混合病菌分离物有45.8%。通过R12H16与9020-F4/Rsa I两种分子标记对40份甘蔗新品种(系)抗褐锈病基因Bru1进行分子检测,结果表明,42.5%参试新品种(系)含抗褐锈病基因Bru1,这些材料可作为甘蔗抗褐锈病新品种加以推广应用。

甘蔗新品种及主栽品种对褐锈病抗性与Bru1基因分子检测

为明确近年我国各甘蔗育种单位育成的新品种及各蔗区主栽品种对甘蔗褐锈病的抗性,筛选抗褐锈病优良新品种供生产上推广应用,本研究结合全国甘蔗新品种联合区域试验,选择甘蔗褐锈病高发的云南临沧、云南普洱、云南玉溪和广西宜州蔗区,在田间自然发病下,对我国近年来选育的60个新品种和34个主栽品种进行抗性评价,并对抗褐锈病基因Bru1进行分子检测。结果表明,94个新品种及主栽品种中,66个表现高抗到中抗,占70.21%;28个表现为感病到高感,占29.79%。分子检测结果显示,共54个抗病新品种及主栽品种含有抗褐锈病基因Bru1,频率为57.45%。目前大面积种植的桂糖29号、桂糖44号、德蔗03-83、柳城03-1137、粤糖60号、桂糖46号等主栽品种高度感病,而粤甘48号、福农09-2201、桂糖08-120、柳城09-15、中蔗1号、云蔗08-1609、云瑞10-187、中糖1201等31个新品种抗病性强。建议多雨湿润褐锈病高发蔗区,应加大淘汰感病主栽品种和推广应用抗病新品种力度,以期达到品种合理布局,从根本上控制褐锈病暴发流行,为甘蔗产业高质量发展提供安全保障。

甘蔗CP84-1198×ROC22杂交群体抗褐锈病Bru1基因分子检测

为了更好地改良ROC22的农艺性状,本研究以ROC22为父本,CP84-1198为母本,构建了CP84-1198×ROC22杂交群体(1100个株系)。从杂交后代中挑取优良个体材料,以褐锈病抗性为指标,随机挑取280个株系苗期的叶片,运用CTAB方法提取甘蔗基因组DNA,以R12H16为标记用普通PCR技术对该群体各个株系进行锈病抗性基因Bru1检测,结果发现该杂交群体中156个(55.71%)株系检测到了该基因,含有与不含有抗锈病基因Bru1符合理论比1∶1,研究结果表明ROC22含有单个抗锈病Bru1等位基因,CP84-1198不含有抗锈病Bru1等位基因。以期能为深入开展甘蔗群体抗褐锈病育种、选育和推广优良抗性品种(系)提供材料基础。

Manicow:一种理想的生物型牛床垫料——通过BRU系统和FAN分离机实现牧场的资源循环利用

奶牛粪便不再仅仅只是作为一种肥料,现在创新型的奶牛场还可以通过使用FAN公司的BRU牛床垫料再生系统把其中未经消耗的纤维分离出来,并转化为一种使用效果非常好的生物型牛床垫料——＂Manicow＂。

Theoretical Studies on the Effect of Confinement on Quantum Dots Using the Brus Equation

Quantum confinement effect in semiconductor quantum dots (QD's) of CdSe, ZnS and GaAs has been studied using the Brus Equation. It is found that the simple models obtained for the three different semiconductor nanocrystals exhibit the size dependence predicted by the particle-in-a-box model. The result shows that ground state confinement energy is inversely proportional to the size (radius). Thus, as one increases the radius (size), the confinement energy decreases, but never reaches zero. i.e., the lowest possible energy for the quantum dot sample is not zero.

EST——BRU 16.0

为减少对文字命令模式不熟悉的人的使用困难,BRU提供GII的用户界面和简易的工具界面,同时允许使用者使用复杂的指令进行登录操作。对于已经习惯文字命令模式的人,同样能保有原来的工作习惯。

34份甘蔗栽培原种抗褐锈病性鉴定及Bru1基因的分子检测

明确甘蔗栽培原种对黑顶柄锈菌的抗性水平,了解Bru1基因在甘蔗栽培原种资源中的分布状况,可以帮助筛选甘蔗原种抗源种质,提高抗褐锈病育种效率。本研究于2013年对中国国家甘蔗种质资源圃保存的34份甘蔗栽培原种进行苗期抗褐锈病鉴定和抗褐锈病基因Bru1的分子检测。苗期抗性鉴定结果表明,34份供试材料中,1级高抗至3级中抗的有26份,占76.5%。其中13份材料表现1级高抗,占38.2%,6份材料表现2级抗病,占17.6%,7份材料表现3级中抗,占20.6%。分子检测结果显示:34份供试材料中25份抗病材料含有抗褐锈病基因Bru1,出现频率为73.5%;其余1份抗病材料和8份感病材料不含抗褐锈病基因Bru1。本研究结果显示了中国国家甘蔗种质资源圃保存的甘蔗栽培原种资源中褐锈病抗性主要由Bru1控制,这一发现为利用Bru1防治由黑顶柄锈菌引起的甘蔗褐锈病提供了重要信息和参考依据。

甘蔗优良新品种(系)抗褐锈病基因Bru1的分子检测及自然抗性评价

甘蔗褐锈病是目前中国蔗区发生最普遍、危害最严重的病害之一,选育和种植抗病品种是防治该病最为经济有效的措施。为明确近年国家甘蔗体系育成的50个新品种(系)对甘蔗褐锈病的抗性,确定其应用潜力,本研究通过在甘蔗褐锈病高发蔗区云南德宏、保山2个区域化试验站,采用田间自然抗性调查与分子标记辅助鉴定抗性基因的方法,于2014年和2015年对中国近年选育的50个优良新品种(系)及2个主栽品种进行抗褐锈病基因Bru1的分子检测及自然抗性评价。田间自然发病调查结果表明,50个优良新品种(系)及2个主栽品种中,高抗至中抗的有34个,占65.38%。其中15个材料表现高抗,占28.85%,16个材料表现抗病,占30.77%,3个材料表现中抗,占5.77%;分子检测结果显示,共29个抗病材料含有抗褐锈病基因Bru1,出现频率为55.77%,表明中国近年选育的优良新品种(系)中抗褐锈病性主要由Bru1控制;其余5个抗病材料均不含抗褐锈病基因Bru1,暗示除了Bru1外,可能还有其他抗褐锈病基因存在。不同系列品种田间感病品种的频率和含抗褐锈病基因Bru1的频率不同,粤糖系列品种感病品种的频率最高达到60%,含Bru1的频率最低,只有30%,抗性最弱;云蔗系列品种感锈病品种的频率最低只有12.5%,含Bru1的频率最高,达到81.25%,抗性最好。本研究结果为深入开展甘蔗抗褐锈病育种,选育和推广优良抗病品种,有效防控甘蔗褐锈病提供了科学依据和优良抗性新品种(系)。

TD-SCDMA系统中BRU承载效率研究

随着市场和业务的发展,TD网络资源的需求持续增长,为有效、合理地使用TD无线网络资源,文章对通过影响BRU承载效率的各类影响因素进行分析,评估各类场景下的承载效率差异性,以及造成承载效率差异的原因,并给出了针对性建议。

甘蔗抗褐锈病基因与分子标记研究进展

从甘蔗遗传图谱的构建,抗褐锈病基因的研究进展,抗褐锈病分子标记的开发,抗病基因研究策略进行综述,以期对甘蔗褐锈病的抗病育种工作提供科学指导和参考依据。

纳米晶ZnO的光吸收特性研究

利用化学沉淀法在常温下制备了纳米晶znO,测量了其光吸收谱,根据不同反应时间的纳米晶ZnO的吸收谱特征值,利用Brus有效质量近似方法,计算了颗粒平均尺寸与反应时间的关系。随颗粒的粒径增大,纳米晶znO的带隙相对变宽,吸收出现红移。

奶牛场粪污制备卧床垫料过程中物料性质及污染物含量的周年变化规律

为了考察奶牛场粪污制备卧床垫料过程中的牛粪性质及相关污染物含量的周年变化规律,选择天津市一家规模化奶牛养殖场作为研究对象,进行不同阶段、不同季节的连续采样,并对样品中的TN、TP、pH、含水率、有机质、粪大肠菌群和Cu、Zn等重金属进行了系统检测分析。检测数据分析显示:泌乳牛牛粪中的TN、TP、VS、Cu、Zn的排放量存在显著性季节差异(P<0.05),且TN、TP、Cu、Zn、Cd的排放量均以冬季最高;经过BRU(Bedding Recovery Unit)好氧发酵处理后,再生牛粪固体中的含水率、重金属Zn和粪大肠菌群的含量出现不同程度的降低,而TN、TP和重金属Cu的含量则基本呈现升高趋势。

鸡骨草多糖的微波预处理提取工艺及其羟基自由基清除作用研究

研究鸡骨草多糖的微波预处理提取工艺及其对羟基自由基(·OH)的清除作用。以多糖得率为考察指标,在单因素试验的基础上采用正交试验设计对微波预处理提取工艺条件进行优化,并研究鸡骨草多糖对·OH的清除率以评价其体外抗氧化活性。最佳提取工艺条件为:解析剂比7∶1(m L/g),微波功率560 W,微波时间90 s,液料比40∶1(m L/g),磁力搅拌速度1 950r/min,提取温度80℃,提取时间40 min,该工艺条件下,鸡骨草多糖得率可达5.43%。与热水浸提法、超声波提取法等相比,微波预处理提取法可大大缩短提取时间,提高提取效率。清除·OH试验研究表明,鸡骨草多糖对·OH具有一定的清除作用,当鸡骨草多糖的质量浓度为0.5 mg/m L时,鸡骨草多糖对·OH的清除率可达87.24%。微波预处理提取具有省时高效的特点,特别适用于多糖类物质的提取。

ITS序列作为DNA条形码在中药鸡骨草中的应用

以广西和广东的九种中药鸡骨草（Abrus cantoniensis）为材料,利用改良的 CTAB 法进行总 DNA 的提取,应用通用引物对其 rDNA 的内转录间隔区（ITS）序列进行 PCR 扩增,得到9种植物的 ITS 序列,对所得序列进行分析并申请登录到 GenBank,已获得登录号.结果表明,序列的全长为692~702 bp,其中 ITS2为211~212 bp;中药鸡骨草的混淆品小叶黑面神（Breynia vitis-idaea）和其同科同属植物相思子（Abrus precato-rius）的 ITS2序列与中药鸡骨草差异很大;用遗传距离和建立邻接树这两种方法对序列进行分析,都证明了ITS2序列可以作为豆科植物的 DNA 条形码序列;ITS2序列的种间差异为豆科植物的种间鉴别和建立比较合理的 DNA 条形码体系提供较好的依据.