基于普鲁士蓝纳米粒子的免疫层析法检测小麦中的呕吐毒素

该研究采用普鲁士蓝纳米粒子(Prussian blue nanoparticles,PBNPs)作为信号标签,通过制备PBNPs和聚多巴胺包裹普鲁士蓝纳米粒子(polydopamine coated Prussian blue nanoparticles,PB@PDA),优化测试参数、测试试纸条灵敏度和特异性等,研究PBNPs和PB@PDA对呕吐毒素(deoxynivalenol,DON)的检测性能。结果表明,在最优实验条件下,所构建的基于PBNPs和PB@PDA的免疫层析试纸条对DON标准溶液视觉检出限分别为1.0 ng/mL和0.2 ng/mL,在0.1~0.5 ng/mL保持良好的线性关系,PB@PDA比PBNPs-LFIA检测灵敏度提高5倍,2种试纸条均显示良好的特异性。将PBNPs和PB@PDA两种试纸条应用于小麦样品检测,显示试纸条能排除小麦基质干扰,其检测限分别为20 ng/g和5 ng/g,且PB@PDA检测灵敏度高于商品化胶体金试纸条(10 ng/g)。可见,PB@PDA试纸条表现高灵敏性和抗干扰性,可满足呕吐毒素国家安全标准的限量检测要求,为现场快速筛查小麦中呕吐毒素污染提供一种新方法。

蓝粒小麦籽粒糊粉层色素研究初报

观察了蓝粒小麦籽粒灌浆期糊粉层色素形成情况 ,并分析了蓝粒糊粉层色素的成分。结果表明 ,在灌浆期 ,蓝粒小麦籽粒的糊粉层首先是靠近盾片的部位变蓝 ,而后逐渐向上扩展。在扩展的过程中 ,可以看到糊粉层着色部位既显蓝色 ,又呈现一定程度的紫红色。蓝粒小麦籽粒糊粉层色素含矢车菊素 (Delphinidin,红色 )、飞燕草素 (Cyanidin,蓝色 )、芍药素等 8种色素成分 ,但以飞燕草素 (Delphinidin)、矢车菊素 (Cyanidin)为主。根据上述结果推断出了蓝粒小麦籽粒糊粉层色素合成途径的大致框架图。另外 ,2 D易位系 991 5(J2 D- 1 )蓝粒小麦籽粒糊粉层色素合成中 ,可能存在 1种尚未发现的新的代谢途径 ,即红色的花青素葡萄糖苷(Cyanidin 3- glucoside) B环 5′位置发生羟基化 ,变成蓝色的飞燕草苷 (Delphinidin 3-glucoside)。以上结果为全面揭示蓝粒小麦籽粒糊粉层色素生物合成途径以及克隆蓝粒基因提供参考。

蓝、紫粒小麦籽粒花色苷组成分析

【目的】应用超高效液相色谱配以串联质谱技术和二极管阵列检测技术对蓝、紫粒小麦籽粒中的花色苷进行分离与鉴定,揭示蓝、紫粒小麦籽粒花色苷组成成分。【方法】小麦籽粒花色苷用90%甲醇水溶液(含0.5%甲酸)超声波提取,SPEC18柱净化处理。应用超高效液相色谱串联质谱对蓝、紫粒小麦籽粒中的花色苷提取物进行母离子扫描,初步确定蓝、紫粒小麦籽粒中的花色苷种类,用全扫描、子离子扫描,多反应检测技术对蓝、紫粒小麦籽粒中的花色苷组分和含量进行分析。【结果】蓝、紫粒小麦籽粒中含有14种不同种类的花色苷类化合物,且不同的蓝、紫粒小麦籽粒中花色苷的种类与含量不同。【结论】明确了蓝、紫粒小麦籽粒中花色苷的组分与含量,建立了应用质谱快速分离与鉴定蓝、紫粒小麦籽粒中花色苷的方法。

黑小麦农艺性状和品质性状分析

对13份紫粒小麦和17份蓝粒小麦的6个农艺性状和7个品质性状进行了分析,结果表明,蓝、紫粒小麦的蛋白质含量较高,平均值分别为14.28%和13.37%;稳定时间较长,平均值分别为8.54,10.71 min。紫粒小麦的穗长和公顷穗数的变异系数分别达到17.6%和16.9%。相关分析表明,株高与公顷产量呈极显著正相关,公顷穗数与蛋白质含量、湿面筋含量之间显著负相关。对13种参数标准化后聚类分析,蓝、紫粒小麦之间呈明显的各自聚类趋势,说明蓝、紫粒小麦为不同的类群。

应用基因组原位杂交鉴定蓝粒小麦及其诱变后代

应用基因组原位杂交技术 (GISH)对普通小麦 (TriticumaestivumL .)和长穗偃麦草 [Agropyronelongatum (Host)Beauv ,2n =10x=70 ]杂交后选育出的蓝粒小麦蓝 5 8及其诱变后代的染色体组成进行了鉴定。结果表明 ,GISH可方便地检测到小麦遗传背景中的长穗偃麦草染色体或易位的片段。如前人报道[3 ] ,蓝 5 8(2n =4 2 )是一个具有 2条长穗偃麦草 4E染色体的异代换系 (4E/ 4D)。LW0 0 4可能是一个具有两对相互易位染色体的纯合系 ,其田间表现磷高效特性。LW4 3 3 4为 4 1条染色体的蓝单体 (40W +1’4E) ,种子颜色为浅蓝色。通过此法还检测出一些染色体结构发生很大变异的材料如 4E的单端体 (40W +1’t4E)以及组型为 39W +1’4E +1’t4E的个体。此项研究结果更为直观地表明控制蓝粒性状的基因的确在来自长穗偃麦草的染色体上。同时说明有效的突变方法与灵活方便的检测手段的有机结合在染色体工程材料的创制和染色体工程育种中起着至关重要的作用。

小麦蓝矮病植原体16S rDNA基因片段的比较分析

小麦蓝矮病是陕西乃至西北冬麦麦区的一个重要病害,由介体条沙叶蝉专化性传播.对小麦蓝矮病株叶片和带毒条沙叶蝉进行超薄切片及电镜观察,在叶片韧皮部和叶蝉后肠中均观察到大量典型植原体.利用植原体16S rDNA基因保守序列通用引物对Rm16F2/Rm16R1,应用PCR技术从小麦蓝矮病株叶片中扩增到1.4kb的特异片段.通过对16S rDNA基因片段序列同源性比较,结果表明小麦蓝矮病病原与三叶草绿变、翠菊黄化、绣球花绿变、草莓矮化和番茄巨芽植原体亲缘关系较近,其同源率为99.2%～99.9%.据此可以判定小麦蓝矮病植原体是属于植原体16SrⅠ组,确定了其分类地位.

蓝粒小麦植株发育进程中内源激素的变化

研究了蓝粒小麦随孕穗期、抽穗期、开花期、灌浆期和成熟期的发育进程中叶片内源激素的动态变化,结果表明,①蓝粒小麦河东乌麦、031-1和白粒对照小麦绵阳26在发育进程中IAA含量的变化趋势基本一致,从孕穗期到开花期IAA含量逐渐下降,在开花期,出现一个低谷,随后迅速上升,到灌浆期达到高峰.且总体水平上,两个蓝粒小麦的IAA含量高于绵阳26.②参试材料的赤霉素含量随发育进程呈单峰曲线变化,灌浆期达到最高值,只有031-1在孕穗期到抽穗期之间赤霉素含量稍有下降.参试蓝粒小麦在灌浆期和成熟期的赤霉素含量都高于白粒对照.③玉米素核苷(ZR)含量的动态变化在蓝粒小麦和白粒对照小麦之间有相同的变化趋势,在孕穗期和成熟期,蓝粒小麦的ZR含量都低于对照绵阳26.④蓝粒和对照白粒小麦叶片中的ABA含量随发育进程的推进,呈逐渐增加的趋势.从孕穗期到开花期,蓝粒小麦的ABA含量高于白粒对照小麦,到成熟期,ABA含量则低于白粒对照小麦.⑤蓝粒小麦的IAA+GA3+ZR/ABA在孕穗期、灌浆期和成熟期都高于白粒对照小麦.

铜离子和亚甲蓝在柠檬酸酯化麦草上的吸附行为

以固相酯化法制备一种具有羧基的柠檬酸改性麦草阳离子吸附剂.用批次实验法研究了不同实验条件下(pH值、吸附剂量、吸附质浓度和吸附时间)水溶液中铜离子和亚甲蓝在酯化麦草上的吸附行为.结果表明:溶液初始pH≥4.0时,铜离子和亚甲蓝达到最大吸附值.≥2.0g·L-1的酯化麦草能去除铜浓度为100mg·L-1溶液中96%的铜及亚甲蓝浓度为250mg·L-1溶液中99%的亚甲蓝.酯化麦草对铜离子和亚甲蓝的吸附符合Langmuir等温模型,其最大吸附能力分别为79.37mg·g-1和312.50mg·g-1.铜离子和亚甲蓝达到吸附平衡的时间分别为75min和5h,准一级和准二级反应动力学方程可分别描述酯化麦草对铜离子和亚甲蓝的吸附过程.

蓝粒小麦籽粒色素遗传研究

利用不同来源的蓝粒小麦与白粒小麦杂交,进行色素遗传分析。研究结果表明,来源于偃麦草的D87065和D87089的籽粒色素基因由2对互补基因控制;来源于黑麦的92-1由2对互补基因控制;来源不明确的7083L-16由1对基因控制。

蓝粒小麦易位系的荧光原位杂交鉴定

普通小麦 (TriticumaestivumL .)和长穗偃麦草 (Agropyronelongatum (Host)Beauv =Elytrigaelongatum (Host)Nevski =Thinopyrumponticum (Host)BarkworthandDewey ,2n =10x =70 )杂交后选育出的蓝粒小麦异代换系 (蓝 5 8) ,经辐射诱导与选育 ,对其后代进行荧光原位杂交检测后获得 :(1) 990 2 ,990 6两个蓝粒易位系 ,体细胞染色体数均为2n =42 ,其中 990 6中被易位蓝粒片段的相对长度约占易位小麦染色体短臂的 1/ 3,而 990 2中被易位蓝粒片段的相对长度约占易位小麦染色体长臂的 1/ 2 ,并将 990 2的蓝粒易位片段定位在小麦D组染色体上 ;(2 ) 9915易位附加和990 4易位_易位附加 ,其体细胞染色体数均为 44 ,其中 9915的体细胞染色体只有一对发生了易位 ,另外附加了两条长穗偃麦草染色体 ;而 990 4有两对染色体发生了易位。并就易位系中控制蓝粒性状的长穗偃麦草染色体片段的定位和蓝粒小麦易位系的应用进行了讨论。

蓝糯小麦种质的选育

蓝粒小麦和糯小麦都是特殊的小麦种质,有较高的营养和品质价值.蓝粒性状还作为遗传标记在小麦遗传育种中得到广泛运用.本研究将糯小麦C75与蓝粒小麦L杂交,对蓝粒和糯性状进行遗传分析,选育同时具有蓝粒和糯性状的小麦新种质(称为蓝糯小麦).结果表明:蓝粒受1对显性基因控制,同时控制蓝粒的基因具有剂量效应,蓝粒等位基因越多,蓝色越深;糯与非糯受3对重叠基因控制,非糯为显性;控制粒色的基因与控制糯性的基因相互独立.通过对F3株系的鉴定,获得了1个蓝粒基因和糯性基因皆纯合的株系,从而得到蓝糯小麦新种质.

蓝光对黄化小麦幼苗NO－3吸收及硝酸还原酶活性的影响

研究了蓝光对黄化小麦幼苗ＮＯ－３吸收，植株ＮＯ－３含量及叶片硝酸还原酶活性的影响．结果表明，蓝光促进幼苗对ＮＯ－３的吸收，提高幼苗中的ＮＯ－３含量及硝酸还原酶活性，其作用均比红光和白光强．蓝光可能通过促进幼苗对ＮＯ－３的吸收和转运并增大ＮＯ－３代谢库而提高硝酸还原酶的活性．

蓝色小麦游离酚和结合酚的综合提取及红外光谱分析

本研究从蓝色小麦中提取游离酚和结合酚,并对其结构进行红外光谱分析。优化后的游离酚提取方法如下:蓝色小麦粉与60%乙醇混合,液料比20 mL/g,在240 W、50℃条件下超声提取15 min,提取2次。此条件下游离酚的提取量为(1066.0±2.7)μg/g。结合酚最优提取工艺为:先将提取游离酚后的残渣用正己烷处理,再加入10%H2SO4,液料比15 mL/g,在75℃水浴中水解60 min,后用乙酸乙酯萃取结合酚,共萃取4次。此条件下结合酚提取量可达到(1134.0±5.6)μg/g。红外光谱分析证实提取物中含有多酚类化合物的典型基团,提取物为蓝色小麦中的多酚类化合物。与传统单一提取游离酚的方式相比,本法对蓝色小麦多酚的综合提取将多酚提取量提高了51.5%。

蓝、紫粒小麦光合特性的研究

以西南地区的白粒小麦品种("绵阳26"和"川麦107")为对照,对新育成的蓝、紫粒小麦品种(系)在不同发育时期的光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)等光合特性进行比较分析。结果表明,蓝、紫粒小麦叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量和对照的白粒小麦一样,均随孕穗期、抽穗期、开花期、灌浆期和成熟期的发育进程而下降,在孕穗期含量最高,成熟期含量最低;蓝粒小麦的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量在各发育时期均最低;白粒小麦的叶绿素a和总叶绿素含量在除孕穗期外的各发育时期最高,成熟期的叶绿素b含量也最高。白粒小麦叶片中类胡萝卜素含量随发育进程一直下降,直至成熟,而紫粒和蓝粒小麦在开花期前逐渐下降,但开花期后又逐渐升高,成熟时达到最大值;灌浆期和成熟期类胡萝卜素含量最高的是蓝粒小麦,其次是紫粒小麦,白粒小麦最低。蓝、紫粒小麦和白粒小麦的净光合速率均随发育进程呈先升后降的变化趋势,开花期净光合速率最大;白粒小麦在除灌浆期外的其他生育期净光合速率最大,蓝粒小麦在开花期后净光合速率是最低的。蓝、紫粒小麦和白粒小麦的气孔导度和蒸腾强度均随发育进程呈单峰曲线变化,峰值出现在灌浆期。白粒小麦的气孔限制值在孕穗期到开花期低于紫粒和蓝粒小麦,而开花期后则高于紫粒和蓝粒小麦。新近育成的几个蓝、紫粒小麦的光合能力低于白粒小麦。

小麦蓝矮病植原体延伸因子(EF-Tu)tuf基因序列的同源性分析

目的利用分子生物学方法分析小麦蓝矮病植原体延伸因子tuf基因,从亚组水平上确定小麦蓝矮病植原体的分类地位。方法电镜观察自然发病的小麦蓝矮病病叶;用引物fTufu/rTufu对小麦蓝矮病植原体延伸因子tuf基因进行PCR扩增;核苷酸序列测定及分析。结果经电镜超微结构观察,在韧皮部观察到大量典型植原体。通过PCR扩增得到约850bp的特异片段。感受态转化后,进行测序,结果表明小麦蓝矮病植原体tuf基因片段长842bp,编码280个氨基酸。分析比较15种植原体延伸因子tuf基因的同源性,结果表明小麦蓝矮病植原体与三叶草绿变(KVF)亲缘关系最近,核苷酸同源性为99.9%,氨基酸同源性为100%。结论从亚组水平上确定了小麦蓝矮病植原体的分类地位,为研究小麦蓝矮病植原体的来源及致病分子机理提供理论依据。

小麦蓝矮植原体寄主范围的鉴定及RFLP分析

小麦蓝矮是我国首次报道的小麦植原体病害。采用介体接种植物,症状观察和应用植原体16S rDNA基因通用引物对R16mF2/R16mR1进行PCR扩增,在接种小麦和传毒介体中均扩增出1.4kb的特异片段,鉴定出小麦蓝矮植原体新寄主7种。用巢式PCR方法对小麦蓝矮病田自然发病杂草进行分子检测,从表现症状的10种杂草中均扩增出1.2kb的特异片段。利用6种植原体特异性限制性内切酶对10种杂草的扩增片段进行RFLP(restriction fragment length polymor-phism)分析表明:扩增片段的RFLP图谱与目前已知的16Sr I组翠菊黄化植原体的RFLP图谱相近。鉴定出小麦蓝矮植原体田间自然新寄主10种。

蓝、紫粒小麦Wx基因分子检测及部分氨基酸含量分析

利用3对引物对47份品系进行Wx基因分子检测,其中3份白粒小麦为野生型材料,22份蓝粒小麦和22份紫粒小麦为Wx基因全突变型材料,即全糯小麦。对其部分氨基酸含量进行多重比较,结果表明,总体上蓝粒糯小麦氨基酸含量高于紫粒糯小麦,紫粒糯小麦高于白粒小麦;3种类型小麦精氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、缬氨酸含量差异极显著;异亮氨酸、色氨酸含量差异达显著水平。

3种小麦作物二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)基因的生物信息学分析

为了研究彩色小麦色素合成中相关酶的性质及其基因,对已在NCBI上注册的普通小麦、蓝粒小麦、天蓝偃麦草的二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase,DFR)核酸和氨基酸序列进行分析。通过生物信息学软件研究3种作物二氢黄酮醇4-还原酶的酶学特性,对其组成成分、理化性质、亚细胞定位、跨膜结构、分子进化、蛋白质二级结构和结构域进行预测和推断。结果表明,3种作物二氢黄酮醇4-还原酶基因长度均约为1.0 kb,编码354个氨基酸,三者氨基酸同源性很高。在蛋白质的其他预测中,发现三者均为酸性稳定亲水性蛋白,没有信号肽和跨膜结构域。二级结构以α-螺旋和自由卷曲为主,在进化树中可以看出蓝粒小麦与普通小麦亲缘关系较近。通过分析发现,小麦类作物二氢黄酮醇4-还原酶有着相同的特性,进化比较保守。为进一步研究其他特殊的小麦类作物相关酶及其基因提供理论依据。

蓝粒和紫粒小麦籽粒色素及相关酶的动态变化研究

以西南地区普通白粒小麦绵阳26和川麦107为对照,研究了蓝粒和紫粒小麦籽粒发育进程中花色素、黑色素、总黄酮质量分数及相关酶(PAL,TRO,PPO,POD)活性的动态变化.结果表明,在籽粒发育进程中,(1)蓝紫粒小麦籽粒花色素质量分数呈先升后减的变化趋势,在开花后29d,质量分数达到最高;(2)蓝紫粒小麦籽粒黑色素质量分数随着种子的发育一直升高;(3)籽粒总黄酮的变化趋势先上升后呈缓慢下降趋势,除黑麦76在开花后36d质量分数达到最高外,其他参试小麦都在发育的22d左右达到最大值;(4)籽粒PAL活性的变化趋势与花色素的变化趋势相同,都先升后减,在开花后29d,活性达到最高;(5)籽粒TRO,PPO,POD活性变化趋势大体一致,都是先升后减,峰值出现在开花后29d;(6)在籽粒发育的各个时期,蓝紫粒小麦的花色素、黑色素、总黄酮质量分数和相关酶活性均高于普通白粒对照小麦,且紫粒小麦的花色素、黑色素、总黄酮质量分数和相关酶活性均高于蓝粒小麦,说明花色素、黑色素、总黄酮质量分数与小麦籽粒颜色密切相关,其色素质量分数越高,籽粒颜色越深;且PAL与花色素呈正相关,TRO,PPO,POD与黑色素呈正相关.此外,PAL对黑色素形成也有一定的影响.

小麦蓝矮植原体免疫膜蛋白(Imp)基因的克隆和分子特性分析

【目的】探讨小麦蓝矮植原体免疫膜蛋白在介体-病原-寄主互作的分子机理。【方法】通过植原体免疫膜蛋白基因序列两侧的保守区设计引物对Imp1051/Imp2265,用PCR方法扩增小麦蓝矮植原体免疫膜蛋白基因;对扩增片段的最大开放阅读框和基因的同源矩阵、系统发育树分析;对克隆基因所编码蛋白进行跨膜区、亲疏水区和前导信号序列分析。【结果】从小麦蓝矮病病株和接种长春花中均扩增到约1.0kb的特异片段,其中小麦蓝矮植原体免疫膜蛋白基因长495bp,推导的编码蛋白含有164个氨基酸。与10种植原体的免疫膜蛋白基因进行序列同源性分析,小麦蓝矮与三叶草绿变植原体同源性最高,核苷酸和编码的氨基酸序列的同源率分别为98.4%和95.1%。蛋白质结构分析结果表明:小麦蓝矮免疫膜蛋白N端有一个跨膜的前导信号序列,C端为跨膜锚定区,中间为膜外亲水区。【结论】小麦蓝矮植原体与三叶草绿变、翠菊黄化、洋葱黄化和泡桐丛枝植原体的免疫膜蛋白为同型蛋白。