6个稻瘟病抗性基因在浙江省主栽水稻品种中的分布和抗性评价

【目的】检测浙江省40份水稻栽培品种和6份稻瘟病菌生理小种鉴别品种中6个抗性基因分布情况,同时鉴定品种苗瘟抗性水平,探讨携带抗性基因和抗性水平相关性。【方法】利用功能性分子标记检测品种中Pi1、Pi9/Piz、Pi2/Pizt、Pikh、Pikm、Pita,6个稻瘟病抗性基因的分布情况。用2015-2017年田间采集到的141个稻瘟菌菌株鉴定46个水稻品种苗瘟抗性水平。【结果】6个抗性基因在浙江省栽培品种中分布频率不同,其中Pita基因分布最广,占47.83%;其次是Pikh,占41.30%;抗性基因Pi2/Pizt和Pikm在栽培品种中分布频率相等,均为34.78%;抗性基因Pi9/Piz在栽培品种中分布较少,仅有21.74%;抗性基因Pi1仅在稻瘟病菌生理小种鉴别品种TTP中检测到。抗性水平鉴定结果显示22个品种的抗性频率在60%以上,两个品种的抗性频率达到80%以上。【结论】浙江40份水稻栽培品种和6份稻瘟病菌生理小种鉴别品种携带抗性基因和其抗性水平部分相关。

植物SABATH甲基转移酶家族生物学功能研究进展

植物SABATH甲基转移酶是甲基转移酶家族中重要的一类,该家族以最先发现的3个家族成员的基因名称缩写命名,是一类能够催化植物激素和小分子化合物的羧基和N原子甲基化的酶,在植物激素及相关信号分子代谢中行使了重要的生物学功能。研究表明,SABATH甲基转移酶不仅直接参与调控植物激素代谢、挥发性化合物的合成,还能通过改变植物次生代谢影响有益和有害昆虫的行为,从而帮助植物完成生命周期,保护植物免受病虫危害。本文简要综述SABATH甲基转移酶的分类及其在植物生长、病虫害防御反应等生物过程中的作用的研究进展。

基因编辑技术的发展及其在农业生产中的应用

对动植物和人类基因组的测序为功能基因组研究提供了基础数据。然而,核苷酸序列信息并不足以帮助我们了解特定的基因组元件的功能及其在表型形成中的作用。基因编辑技术能够在很大程度上解决这一问题,帮助人们快速获得新的基因组突变模式,从而以更便捷高效的方式进行功能基因组研究。对基因编辑的基本原理及常见的锌指核酸酶(ZFN)、转录激活因子样效应因子核酸酶(TALEN)和2013年出现的CRISPR/Cas9系统进行了回顾,讨论了基因编辑技术的应用历史,特别在农业应用方面,重点关注了CRISPR/Cas9系统在水稻基因编辑中的应用,阐述了CRISPR/Cas9在基因组编辑领域的问题和其他应用方面的困难,探讨了基因编辑工具在作物改良方面所面临的主要挑战和未来发展趋势。

鸡肉源沙门氏菌血清型、药敏性及部分耐药基因研究

目的:研究432株分离于陕西省杨凌及周边城市零售鸡肉中沙门氏菌的血清型分布、药敏性及其与(氟)喹诺酮类抗菌药物抗性相关耐药基因的流行状况。方法:按照玻片凝集法鉴定血清型,使用临床和实验室标准协会推荐的琼脂稀释法测定沙门氏菌的药敏性,聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)方法确定沙门氏菌中与(氟)喹诺酮类抗生素耐药相关基因。结果:432株沙门氏菌中除36株血清型未定外,其余396株沙门氏菌共涵盖37个血清型,其中鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium,检出率17.93%)、汤普森沙门氏菌(Salmonella thompsons,检出率12.88%)、埃森沙门氏菌(Salmonella essen,检出率8.84%)和婴儿沙门氏菌(Salmonellainfants,检出率6.57%)等血清型比较常见。沙门氏菌对磺胺异噁唑(耐药率89.81%)耐药最为普遍,对磺胺甲噁唑、萘啶酮酸、四环素、氨苄西林、氯霉素和阿莫西林-克拉维酸等抗生素的耐药率均在50%以上。aac(6’)-Ib-cr基因检出率(16.67%)最高,qnr B、qnr S和qnr A的检出率分别为10.19%、6.71%和1.62%,且该4种基因在不同血清型菌株中分布不同。菌株携带qnr和aac(6’)-Ib-cr基因越多,对(氟)喹诺酮类和氨基糖苷类协同耐药性越强。结论:陕西省杨凌及周边城市零售鸡肉源沙门氏菌的血清型种类繁多,耐药比较普遍。

小麦黄花叶病抗性鉴定及抗性亲本简单重复序列多态性分子标记的筛选

小麦梭条斑花叶病毒(wheat spindle streak mosaic virus,WSSMV)又名小麦黄花叶病毒(wheat yellow mosaic virus,WYMV)是造成小麦Triticum aestivum减产的重要病害。不同的小麦品种对WYMV病害的抗性表现相当复杂。推广抗性品种是防止WYMV大面积田间发病的有效措施。以从国内外收集到的527个小麦品种/系为材料,对其WYMV抗性进行了病圃鉴定,筛选抗性稳定的品种/系,并以其中推广面积较大的WYMV抗性和敏感品种为亲本筛选在抗性和敏感亲本间具有多态性的简单重复序列(SSR)标记。结果表明:527个候选材料中只有10个品种/系的抗性相对比较稳定。以其中3个推广面积较大的WYMV抗性品种‘丰抗1号’T.aestivum‘Fengkang 1’,‘石家庄72’T.aestivum‘Shijiazhuang 72’,‘郑麦9023’T.aestivum‘Zhengmai 9023’以及2个推广面积较大的WYMV敏感型品种‘扬麦158’T.aestivum‘Yangmai 158’和‘烟农22’T.aestivum‘Yangnong 22’为亲本,筛选在抗性和敏感亲本间具有多态性的SSR标记。结果表明:‘丰抗1号’/‘扬麦158’和‘石家庄72’/‘扬麦158’间的简单重复序列多态性最大,分别为64.0%和63.3%。因此,以WYMV抗性品种‘丰抗1号’和‘石家庄72’,以及WYMV敏感品种‘扬麦158’为亲本材料构建作图群体更有利于利用分子标记对控制WYMV抗性数量性状位点(QTLs)进行精细定位和目标基因的图位克隆。

水稻WRKY转录因子OsWRKY71的cDNA分离和表达分析

WRKY蛋白是植物中最大的转录因子家族之一,对植物的生长发育具有重要调控作用。利用SMART-RACE-PCR技术分离获得水稻WRKY转录因子基因(Os WRKY71)的全长c DNA序列,并进行了相关的生物信息学分析。分离到的水稻WRKY转录因子c DNA全长为1 245 bp(Gen Bank登录号KJ137000),开放阅读框1 047 bp,编码348个氨基酸,分子量为38.28 k Da,Os WRKY71具有WRKY转录因子家族典型的保守结构域,属于第Ⅱ组WRKY蛋白家族。系统进化分析表明,Os WRKY71氨基酸序列与禾本科作物小麦的亲缘关系最近,其中与小麦序列相似性为69%,和大麦的序列相似性为68%。荧光定量PCR检测表明,OsWRKY71在孕穗期剑叶中表达丰度最高,根中最低,具有表达的空间差异性。抗病品种‘IR28’在受到稻曲菌诱导的初期,Os WRKY71基因表达呈现先升高后下降趋势,易感品种‘甬优9号’在受到稻曲菌诱导后表达受到抑制。这些结果表明,Os WRKY71的表达对稻曲菌侵染有应答响应,很可能在水稻防御稻曲菌侵染的机制中发挥作用。

发酵法制备黄芪药渣饲料添加剂活性物质

以黄芪药渣为发酵底物,以棘孢木霉为发酵菌种,制备中药渣饲料添加剂,检测产物中各类活性物质。结果表明,黄芪药渣经棘孢木霉发酵后,能产生以β-葡聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶为主的丰富酶系;与发酵前相比,黄芪甲苷在发酵液中的释放量增加了4倍;发酵产物对变形杆菌、沙门氏杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌等细菌有较强的抑制作用。表明利用棘孢木霉发酵黄芪药渣制备饲料添加剂具有较好的开发潜力。

镉胁迫下侧柏幼苗的生理响应

为了解侧柏在镉胁迫下的生理响应,本研究采用水培方式,设置不同梯度CdCl2浓度(50、100、200、300、400和500μmmol/L),对侧柏幼苗进行处理,并进行相关生理生化指标测定。结果表明:随着CdCl2浓度提高,侧柏幼苗中的叶绿素含量呈先降后升趋势;经CdCl2处理的侧柏叶片超氧化物歧化酶活性和可溶性糖含量显著提高,可溶性蛋白含量则有所降低,而谷胱甘肽含量波动变化,其中CdCl2浓度为200μmmol/L时,侧柏各生理指标较其它胁迫浓度均较低。研究发现,侧柏能通过提高渗透调节物质含量和增加清除活性氧自由基的相关酶或非酶物质累积,来应对一定浓度镉胁迫,并产生一定程度适应性。

野生二粒小麦粒重QTLs位点分析

为了挖掘野生二粒小麦的优异基因资源,对从以色列魏茨曼科学院引进的一套以普通小麦品种中国春为遗传背景的野生二粒小麦染色体臂渐渗系(Introgression lines,渐渗系)进行了一年两点的田间试验,考查了构成粒重的三个重要因子即粒长、粒宽和千粒重。结果表明,8个渐渗系(3AS、7AL、5AS、1BS、7AS、3BL、2AL、1BL)的籽粒显著宽于亲本,推断在这些染色体臂上至少有一个正效QTL控制野生二粒小麦的粒宽;同样可以推断,12个控制野生二粒小麦粒长的正效QTLs分别定位在2AS、7AL、1BL、4BS、3AS、7BS、4BL、7AS、5BS、2BS、3AL、6AS上;5个控制野生二粒小麦千粒重的正效QTLs分别定位在7AS、4BS、7AL、1BS、6AS上。各粒重构成因子关联性分析表明,粒长、粒宽和千粒重主要受遗传因素调控,粒长和粒宽都与千粒重显示出较高的遗传相关性。

应用近红外光谱技术实现转双价基因(Cry1Ab/Cry2Aj-G10evo)玉米的快速识别

转基因技术在过去的几十年里快速发展,然而此项技术对生态环境、伦理道德等可能带来的影响尚存争议,因此针对农作物的转基因成分检测和鉴别的相关技术研究十分重要。本研究以转双价基因(cry1Ab/cry2Aj-G10evo)玉米籽粒和玉米面粉为研究对象,采用近红外光谱仪采集900~1 700nm波段范围的光谱,结合Savitzky-Golay(SG)平滑算法对提取出的光谱数据进行去除噪声处理。基于全波段光谱和PCA主成分分别建立了偏最小二乘判别分析(PLS)和支持向量机判别模型(SVM)。试验结果表明,在转基因玉米籽粒全谱的判别分析模型中,SVM判别模型效果要优于PLS判别模型,SVM模型识别正确率达到90%以上,PLS的模型识别率只有85%左右。以PCA降维后建立的模型中,SVM模型也取得了最优的效果,建模集和预测集识别正确率达到100%。虽然转基因玉米在研磨加工后外源蛋白和DNA有所下降,但是转基因玉米粉末基于全波段光谱建立的SVM模型的建模集正确率仍有90.625%。结果表明应用近红外光谱技术集合化学计量学方法对转基因玉米的鉴别是可行的,为转基因玉米乃至其他转基因农产品的鉴别提供了技术支持,具有重要的理论意义和应用价值。

褪黑素对盐胁迫下香椿幼苗生长及离子吸收和光合作用的影响

以香椿幼苗为材料,采用水培法研究不同浓度褪黑素(0、50、100、200和400μmol/L)对盐(150 mmol/L NaCl)胁迫下香椿幼苗生长指标、矿质元素离子(Na+、K+、Ca2+和Mg2+)含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)等光合作用指标的影响,以探究外源物质褪黑素对盐胁迫下香椿幼苗生长和生理的调控作用。结果表明:(1)在盐胁迫条件下,香椿幼苗的生长受到显著抑制,叶绿素含量和Pn显著降低,叶片和根系中Na+含量比对照(CK)显著增加,而K+、Mg2+和Ca2+含量以及离子含量的比值(K+/Na+、Mg2+/Na+和Ca2+/Na+)则明显下降,且丙二醛含量显著增加。(2)施加适宜浓度褪黑素能显著促进盐胁迫下香椿植株生长,降低其叶片和根系中Na+含量,提高其K+、Ca2+、Mg2+含量和离子含量比值以及叶片Pn、Tr、水分利用效率(WUE)和Gs和Ci,但却降低了气孔限制值(Ls)。(3)适宜浓度褪黑素使盐胁迫下香椿植株叶片的丙二醛积累明显下降,叶绿素含量显著上升。研究发现,外施适宜浓度的褪黑素能降低盐胁迫下香椿幼苗叶片和根系内Na+浓度,增加K+、Mg2+和Ca2+浓度,调控植物体内细胞的离子平衡状态,增强对营养元素的吸收,提高光合作用效率,从而提高香椿幼苗对盐胁迫的抗性,并以100μmol/L褪黑素处理的效果最佳。

基因组编辑技术及其检测鉴定方法研究进展

基因编辑技术指能够对目标基因进行编辑,实现对特定DNA片段的敲除、加入等技术。目前,该技术主要包括锌指蛋白系统、转录激活因子样效应核酸酶系统和成簇的规律间隔短回文重复序列系统,基本原理都是通过序列特异性核酸酶特异切割DNA靶位点,产生DNA双链断裂,诱导DNA的损伤修复机制,从而实现对指定基因组的定向编辑。本文概述了3种基因编辑技术的原理,对它们的优缺点进行比较,并阐述了CRISPR基因编辑技术在动物和植物育种中的应用,以及基于CRISPR技术的DNA分子检测新方法的建立和应用。其次,阐述了对CRISPR等基因编辑产品筛选和检测鉴定的方法,比较了几种筛选方法的检测周期、灵敏性、人工成本等。最后,对基因编辑技术的发展前景进行了展望。

模式植物二穗短柄草在禾本科作物与病原互作研究中的应用

二穗短柄草(Brachypodium distachyon)因其基因组小、株型小、自花授粉、一年生、生命周期短、有二倍体和一系列多倍体、易培植、易转化等诸多优点,正逐渐成为一种理想的禾本科作物模型。最近的研究表明,二穗短柄草对许多主要的禾谷类作物病原菌敏感。因此,研究二穗短柄草-病原菌的相互作用可以提高人们对禾本科作物抗病能力的认识。本文综述了二穗短柄草与真菌、病毒和其他禾谷类作物病原菌互作的研究成果,以及利用二穗短柄草进行禾本科作物抗病机制研究的现状。展望了二穗短柄草作为作物-病原体相互作用的研究模型的发展前景。

食品分析水平测试计划(FAPAS)转基因检测能力验证中的方法分析与质量控制

通过分析食品分析水平测试计划(Food analysis performanee assessment scheme,FAPAS)转基因检测的能力验证中对样品的定性和定量检测的要求,分析了转基因检测过程中关键环节的方法选择及相应的质量控制。根据比对参与FAPAS验证的其它实验室的数据,判断能力验证结果为满意。FAPAS实验室能力验证结果显示实验室的相关检测能力和水平。加强对转基因检测过程中的方法分析和质量控制,对提高检测水平有重要作用。

盐旱胁迫下侧柏幼苗的生理响应及水杨酸的调控作用

以侧柏(Platycladus orientalis)幼苗为材料,采用根灌外施水杨酸的方式,探讨盐(200mM NaCl)旱(15%PEG6000)胁迫下侧柏幼苗的生长、叶绿素、活性氧代谢和渗透调节物质含量的响应变化以及水杨酸(0.5mM SA)对其的调控。结果显示:NaCl、PEG6000和NaCl+PEG6000三种胁迫处理抑制了侧柏幼苗的生长、叶绿素、抗氧化物酶(SOD和POD)活性和谷胱甘肽(GSH)含量,过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)、脯氨酸和可溶性糖含量显著增加,可溶性蛋白则降低,且均表现为复合胁迫介于单一胁迫之间,除GSH外,影响程度均为NaCl>NaCl+PEG>PEG;外施低浓度0.5mM水杨酸可提高侧柏幼苗的生长、叶绿素含量、抗氧化酶活性和GSH含量、渗透调节物质含量,并降低了H_2O_2和MDA积累。研究发现,盐旱复合胁迫对侧柏幼苗生理特性的影响并不是单一胁迫的简单叠加,与单一干旱胁迫相比,盐旱复合胁迫在一定程度上能够缓解干旱胁迫对侧柏幼苗生长的影响;一定浓度水杨酸同样能够有效缓解盐旱单一或复合胁迫对侧柏幼苗造成的生理伤害,提高其抗性。

瓠瓜(Lagenaria siceraria)白粉病抗性的全基因组关联分析

白粉病是瓜类作物重要病害之一。本研究采用苗期人工接种方法,研究了117份瓠瓜微核心种质对白粉病的抗性,并基于不同材料的病情指数和基因型数据,进行全基因组关联分析(genome-wide association analysis,GWAS)。利用2014年和2018年的抗病表型数据,分别鉴定到22个和13个与白粉病抗性相关的SNPs,其中2个SNPs位点在两年试验中同时被检测到。进一步研究发现不同瓠瓜材料的白粉病抗性与其携带有利等位变异数目成正相关。本研究为克隆瓠瓜抗白粉病相关基因、研究其抗病机制提供科学依据,促进了瓠瓜抗白粉病分子育种。