大豆镰刀菌根腐病拮抗菌的筛选及生防效果

【目的】镰刀菌根腐病是世界范围内大豆生产上最具破坏性的土传病害之一,为获得对禾谷镰刀菌Fusarium graminearum具有较好拮抗效果的生防菌株。【方法】从健康大豆根际土壤分离细菌,平板对峙法筛选拮抗菌株,通过形态观察、生理生化特性、胞外酶活性及促生特性对菌株进行鉴定分析,采用盆栽试验进一步测定菌株生防及促生效果。【结果】筛选出的4株芽孢杆菌和1株假单胞杆菌对F.graminearum的抑菌率均达到60%以上,对F.oxysporum,F.solani,F.longifundum以及F.equiseti也均有一定的抑制作用,其发酵液及挥发代谢物均会影响F.graminearum的生长。5株拮抗菌具有产蛋白酶、纤维素酶以及葡聚糖酶的活性,解磷、解钾、固氮以及产铁载体的能力。综合以上测试结果,菌株20-8具有较强的抑菌及大豆促生效果。根据形态特征及16S rRNA序列分析,将菌株20-8鉴定为暹罗芽孢杆菌(Bacillus siamensis)。该菌株的发酵上清液可以破坏F.graminearum菌丝体结构,无细胞发酵上清液可以显著抑制孢子萌发。室内盆栽防效测定结果表明,20-8的稀释发酵液对F.graminearum引起大豆根腐病的防效可达46.08%,并且促进大豆植株生长。【结论】筛选鉴定的暹罗芽孢杆菌20-8具有解磷、解钾、固氮以及产铁载体及多种胞外酶功能,其稀释发酵液具有较强的抗真菌活性及大豆促生能力,菌株20-8可以用于防治F.graminearum引起的大豆根腐病。

牡荆素对1型糖尿病小鼠体内抗氧化酶活性及相关基因表达的影响

为探究牡荆素对1型糖尿病小鼠的抗氧化作用,将84只4周龄SPF级雄性ICR小鼠按体质量随机分为空白对照组、水模型对照组、DMSO模型对照组、牡荆素高、中、低剂量组、阳性对照组,组间体质量差异不显著。模型构建成功并连续灌胃不同剂量牡荆素4周后,试剂盒法测定小鼠血清和肝脏组织中SOD、GSH-PX、T-AOC酶活性及MDA含量;荧光定量PCR测定抗氧化基因SOD-1、SOD-2、GPX-1、GPX-4表达量。结果表明,牡荆素可极显著提高Ⅰ型糖尿病小鼠SOD、T-AOC、GSH-PX酶活性,极显著降低MDA含量,显著上调SOD-1、SOD-2、GPX-1、GPX-4基因的表达量。牡荆素可提高1型糖尿病小鼠的抗氧化能力。

生物类专业实践教学改革与大学生创新能力培养

针对生物类专业中培养大学生创新能力存在的问题,结合实际教学提出了从实践教学体系的改革、建立科学的实践教学体系以及通过各种科技活动的实施,促进大学生创新能力的形成,提高大学生创新实践能力,实现生物类专业创新型人才培养的目的。

UV-C辐射玉米种子对叶片保护酶活性及叶表皮形态的影响

以嫩单18玉米种子为实验材料,研究了不同时间的UV-C辐射对玉米叶片中保护酶活性和叶表皮特征的影响。结果显示:SOD、POD和CAT的活性变化趋势相似,即随辐射时间增加活性降低,辐射4h或6h时降到最低,之后有所上升,但是都低于对照组。UV-C辐射能缩小气孔的长、保卫细胞宽、表皮长细胞的长度和长细胞宽度;而叶长、叶宽和根条数明显增加(p<0.05),表明玉米在受到UV-C辐射时可通过增加叶面积和根条数来缓解辐射带来的伤害。

甘草细胞总黄酮提取及抗氧化活性研究

试验旨在研究甘草细胞总黄酮的提取方法及其抗氧化活性。以甘草细胞为试验材料,选取超声时间、液料比、乙醇浓度进行单因素及响应面试验,评价甘草细胞总黄酮粗提液的抗氧化性能。结果显示:甘草细胞总黄酮提取的最佳工艺条件为:超声时间90.70 min、液料比101.22 mL/g、乙醇浓度73.84%,此条件下,甘草细胞总黄酮含量为1.332%。抗氧化活性试验表明,总黄酮粗提液的总抗氧化能力优于维生素C(VC),对OH自由基的IC50值为136.78 mg/L,对DPPH自由基的IC_(50)值为44.87 mg/L,对ABTS自由基的IC_(50)值为2.01 mg/L。研究表明,甘草细胞总黄酮粗提液具有较好的抗氧化活性,试验可为药用植物活性成分在饲料领域的应用提供参考。

TRV病毒诱导大豆基因沉默体系优化及应用

病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术已广泛用于植物基因功能研究,以烟草脆裂病毒(tobacco rattle virus,TRV)为载体的沉默体系介导大豆基因沉默效率有待明确,采用无缝克隆技术构建TRV-VIGS沉默体系,探索不同接种方法对大豆靶基因在不同组织间的沉默效率,为大豆基因功能研究提供依据。以八氢番茄红素去饱和酶(phytoene desaturase,GmPDS)及泛素连接酶(GmATL3)基因为靶基因,将含有pTRV1和重组载体菌液采用注射、灌根(agroinoculation)、注射与灌根相结合3种方法分别接种大豆中黄13,接种28 d观察沉默表型现象,并使用RT-qPCR技术检测根部与叶部基因相对表达量,明确不同方法沉默效果。注射接种的大豆叶边缘及叶内出现黄化褪绿,灌根接种与注射加灌根接种的叶片表面出现褪绿斑点及褶皱褪绿表型。RT-qPCR结果表明,3种接种方法对沉默GmPDS效果接近100%;注射接种对GmATL3的沉默效率在叶部为80%-95%,根部为40%-60%;灌根与注射加灌根接种,根部沉默效率为70%-90%,叶部沉默效率为15%-50%。不同接种方法产生不同程度沉默表型,且对不同内源基因沉默效率不同。接种方法对不同组织沉默效率存在差异,注射方法对叶片沉默效率最高,注射加灌根结合的方法对根部沉默效率最高。

草地早熟禾NADH-GOGAT基因的克隆及表达分析

氮素是制约草坪草生长发育的重要因素之一,GS/GOGAT循环是植物氮同化的主要途径,谷氨酸合酶(glutamine:2-oxoglutarate amidotransferase,glutamate synthase,GOGAT)在植物氮素转化过程中发挥着重要的催化作用。本研究以草地早熟禾(Poa pratensis)为试材,基于二代测序RNA-seq相关数据,克隆得到草地早熟禾NADHGOGAT基因,并进行生物信息学分析。结果表明:草地早熟禾NADH-GOGAT基因序列为3 236bp,完整的开放阅读框(Open Reading Frame Finder,ORF)为1 338bp,编码445个氨基酸残基组成的蛋白;预测NADH-GOGAT蛋白的分子量为49.89KD,等电点(isoelectric point,pI)为6.11,无信号肽,含有1个Glu-syn-central结构域,属于Glu-syn-central超级家族;二级结构以无规则卷曲、α-螺旋、延伸链和β-转角为主;同源进化分析结果表明草地早熟禾NADH-GOGAT与硬粒黑小麦氨基酸序列相似度为97%。草地早熟禾NADH-GOGAT基因在叶部的相对表达量高于根与茎,低氮浓度更有利于该基因的表达。NADH-GOGAT在干旱胁迫和水氮互作中表达差异显著(P<0.05)。草地早熟禾NADH-GOGAT基因的克隆,及相关序列分析和基因表达,对进一步研究该基因的功能和草地早熟禾GS/GOGAT循环的调控过程具有一定意义。

Fusarium oxysporim M1菌株的rDNA ITS鉴定及其纤维素酶活性及纯化研究

以1株分离于北大仓白酒大曲的产纤维素酶真菌M1为材料,对其进行了形态及分子生物学鉴定;纯化并研究了其纤维素酶的酶学性质。以真菌ITS1/ITS4通用引物,扩增真菌M1的rDNA ITS序列,再与GenBank中其他菌株rDNA ITS序列进行比对,使用Mega5.0软件,采用最大似然法进行聚类分析。结果显示,该真菌同已经报道的Fusarium oxysporim strain Bt3聚为一类,一致率达99%,与形态学方法鉴定一致,命名为Fusarium oxysporum M1。该菌具有很高纤维素酶活力,FPA和CMCA分别高达16.84 IU/mL和35.31 IU/mL。经过发酵条件优化酶活性进一步提高。经硫酸铵分级分离、疏水和离子交换层析,纯化了该菌纤维素酶,纯化倍数高达17.97倍,得率为3.676%,SDS-PAGE分析表明,该纤维素酶分子量达60 k Da。本研究为进一步研究该酶高效催化机理及实际应用提供参考。

不同剂量60Co-γ射线对谷稗种子萌发及幼苗生长特性的影响

以朝牧1号谷稗种子为试材,采用不同剂量(50、100、150、200、250、300、350、400、450 Gy)的^60Co-γ射线辐照其种子,测定种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数,芽苗的主根长、芽长、芽苗总长、鲜重、干重和相对含水量,种子的出苗率和幼苗成苗率,并对种子萌发期各指标进行相关性和主成分分析。结果表明,随着辐射剂量的增加,中高辐射剂量发芽率降低了3.34%~25.00%,发芽势增加了6.84%~41.09%,发芽指数增加了1.84~33.50%,活力指数降低了8.87%~62.86%,芽长降低了9.97%~56.78%,主根长降低了18.48~70.52%,芽苗总长降低了11.25~62.20%,鲜重(除150 Gy外)降低了0.32%~34.50%,干重降低了2.91%~11.58%,相对含水量增加了29.37%~ 57.54%,50~350 Gy处理出苗率增加了3.12%~ 18.75%,50~300 Gy处理成苗率降低了5.13%~94.87%。不同剂量^60Co-γ射线辐射后,发芽率、活力指数、芽长、主根长、芽苗总长、鲜重均与成苗率呈极显著正相关,以特征向量值大于0.30为标准,辐射影响谷稗种子萌发和幼苗生长主要指标分别为芽长、芽苗总长、主根长、成苗率、活力指数、发芽率、相对含水量和出苗率。

基于ISSR对巴西网藓原变种(Syrrhopodon prolifer var.prolifer)遗传多样性的探讨

巴西网藓原变种(Syrrhopodon prolifer var.prolifer)是花叶藓科(Calymperaceae)网藓属(Syrrhopodon)植物,分布于中国的热带和亚热带地区。本研究利用简单序列重复区间(inter-simple sequence repeat,ISSR)分子标记对采集于海南省尖峰岭主峰、海南省尖峰岭雨林谷、海南省吊罗山基地、海南省吊罗山槟榔林、广东省鼎湖山西坑老鼎以及广东省鼎湖山庆云寺6个自然种群的38份标本的遗传多样性进行了评价,旨在为巴西网藓原变种的遗传多样性提供依据。结果显示:筛选出的5对引物共扩增出208条清晰的条带,其中147条为多态性条带,多态性位点百分率为70.67%,种群总的Nei's基因多样性指数为0.3007,Shannon's信息指数为0.4702,表明巴西网藓原变种的遗传多样性水平较高。6个种群的遗传分化系数为0.4185,种群间基因流为0.6948,表明58.15%的遗传变异在种群内,41.85%的遗传变异存在于种群间,说明其种群内的遗传分化相比种群间遗传分化较为明显。聚类分析显示,同一采集地点的标本有些并没有聚在一起,而地理位置较远的标本聚在一支,表明巴西网藓原变种种群间的遗传分化与地理距离关系很小。本研究为巴西网藓原变种的种群间遗传分化提供理论依据。

冰薰2号薰衣草ISSR-PCR反应体系优化及遗传特征分析

为探究冰薰2号薰衣草的遗传特征,采用ISSR分子标记技术在优化反应体系的基础上对冰薰2号薰衣草亲代及F1代个体进行遗传多样性分析。结果显示,优化的最佳ISSR-PCR扩增体系为:在20μL体系中,dNTP(每种2.5 mmol/L)用量为1.4μL,引物(10μmol/L)用量为0.7μL,DNA模板量为20 ng,Taq DNA聚合酶用量0.75μmol/min。选取8个ISSR引物对冰薰2号薰衣草亲代及F1代个体进行试验,根据扩增结果进行计算,并分析亲代及F1代个体间遗传多样性指数。结果表明,冰薰2号薰衣草遗传多样性水平低,遗传变异度低。

NaN_3诱变和盐碱胁迫对苜蓿愈伤组织生长和生理特性的影响

为了解NaN_3诱变和盐碱胁迫对苜蓿愈伤组织生长和生理特性的影响,利用叠氮化钠(NaN_3)诱变和盐碱(NaCl、NaHCO_3、Na_2CO_3)胁迫处理"中苜1号"苜蓿愈伤组织,测定相关生长和生理指标。结果表明:随着NaN_3和盐碱浓度的增加,愈伤组织的存活率降低,在NaN_3浓度为3.0 mmol·L^(-1)(处理8 d),愈伤组织存活率为54.55%,此NaN_3浓度和处理时间为NaN_3诱变半致死浓度;在200 mmol·L^(-1)盐碱浓度胁迫下(胁迫12 d),愈伤组织存活率低于5%,此盐碱浓度和胁迫时间为各盐碱致死浓度;除低浓度NaCl胁迫组外,随着NaN_3和盐碱胁迫浓度的增加,愈伤组织生物量降低,NaN_3降低范围为60.85%～81.88%,NaCl胁迫组降低了13.90%～65.63%,NaHCO_3胁迫组降低了21.71%～67.37%,Na_2CO_3胁迫组降低了61.54%～73.20%,盐碱对愈伤组织生物量的影响为NaCl>NaHCO_3>Na_2CO_3。经NaN_3诱变和盐碱胁迫,愈伤组织可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量显著增加,MDA含量和电导率降低,NaN_3、NaN_3+NaCl、NaN_3+Na_2CO_3、NaN_3+NaHCO_3各处理可溶性蛋白含量分别增加了47.07%、53.57%、22.31%、47.69%,可溶性糖含量分别增加了24.79%、162.86%、58.36%、109.54%,脯氨酸含量分别增加了47.78%、162.86%、80.00%、107.25%,MDA含量分别降低了2.35%、11.17%、3.64%、5.54%,相对电导率分别降低了15.13%、17.96%、16.79%、17.28%。NaN_3诱变促进愈伤组织渗透调节物质积累和降低膜的透性。

黑龙江扎龙湿地芦苇种群构件数量特征及其相关性

采用刈割和挖土取样,对扎龙湿地旱生、湿生、水生和盐碱生境芦苇种群分株、根茎和根茎芽进行调查。结果表明:6—10月,4个生境芦苇种群分株密度、根茎长度和根茎芽库存量、输入量、休眠量均以湿生生境最大,盐碱生境最小;根茎芽输出量均以水生生境最大,盐碱生境最小,构件间的差异及其差异序位均相对稳定,构件种群均存在明显的环境效应,构件水平上存在较大的可塑性;构件间又均表现出一定的协同进化性,其中分株密度与根茎长度、根茎芽库存量和输入量之间呈显著或极显著正相关,与根茎芽休眠量之间呈显著负相关;根茎芽库存量、输入量和输出量与根茎长度之间呈显著或极显著正相关;芦苇分株均由根茎芽萌发形成,根茎芽对分株的贡献率为100%,80%以上的根茎芽萌发形成新根茎,根茎的生长又可形成更多的根茎芽,不同构件形态结构的更替改变维持着种群的稳定和持续更新。

龙牧苜蓿种质资源耐混合苏打盐碱能力综合分析

以5种龙牧苜蓿种子为试验材料,研究不同浓度(10,20,30,40和50mmol·L^(-1))混合苏打盐碱(NaHCO_3∶Na_2CO_3=9∶1)对龙牧系列苜蓿种子萌发影响。结果表明:苜蓿种子在不同混合苏打盐碱浓度下其发芽率(Germination rate,GR)、发芽势(Germination potential,GP)、发芽指数(Germination index,GI)、活力指数(Vigor index,VI)、干重(Dry weight,DW)、鲜重(Fresh weight,FW)、含水量(Water content,WC)、胚芽长(Embryo length,EL)、胚根长(Radicle length,RL)等9项指标均表现出不同的变化趋势,对9项指标的主成分分析共筛选出GR,GP,GI,VI,DW,WC,EL等指标与龙牧苜蓿品种的抗盐碱性有关,利用隶属函数、权重系数和综合评价D值分析可知,5种龙牧苜蓿品种耐盐碱性强弱依次为:龙牧807>龙牧808>龙牧806>龙牧803>龙牧801。

砂藓抗旱相关基因磷脂酶D的克隆和表达分析

磷脂酶D是广泛存在于植物中的一种磷脂酶,在细胞结构组成和生理功能的变化中具有非常重要的作用。在本研究中,以在砂藓(Racomitrium canescens)转录组数据库中获得的一条与抗旱相关的磷脂酶D基因为基础,采用RT-PCR技术克隆得到该基因的全长CDS序列,命名为Rc PLD。生物信息学分析结果表明,Rc PLD基因c DNA全长1 420 bp,含有894 bp的开放阅读框,能够编码长度为297个氨基酸的多肽链。Rc PLD蛋白质的生物信息学分析结果表明,Rc PLD相对分子质量为33.192 k D,理论等电点p I为6.60,不含有跨膜结构,存在信号肽,具有磷脂酶D的保守结构域,属于不稳定的疏水性蛋白质。实时荧光定量PCR分析表明,在砂藓的复水过程和脱水处理条件下Rc PLD基因均有差异表达,说明该基因可能参与砂藓中响应干旱胁迫的某些生理代谢途径。本研究可为苔藓植物中抗旱机制的研究提供理论基础。

NaN_3和紫外线复合诱变对苜蓿愈伤组织在干旱和盐胁迫下生长的影响

以图牧2号苜蓿愈伤组织为材料,对其进行不同浓度NaN_3及紫外线诱变剂量和不同浓度NaCl及PEG胁迫处理,观察愈伤组织生长状况,以愈伤组织的存活率确定各处理的半致死浓度(LC_(50))或剂量(LD_(50))和致死浓度(LC_(100))或剂量(LD100),并对愈伤组织进行脯氨酸、可溶性糖、丙二醛含量和CAT酶活性的测定。结果表明:诱变和胁迫影响了苜蓿愈伤组织生长,随NaN_3浓度和紫外线诱变剂量的增加,愈伤组织的存活率下降,NaN_3的LC_(50)和LC_(100)分别为4.0×10^(-3)mol·L^(-1)和5.5×10^(-3)mol·L^(-1),在距离为20cm时,紫外线诱变LD_(50)和LD_(100)分别为6、8min;随NaCl和PEG选择压力的加大,愈伤组织的存活率下降,NaCl的LC_(50)和LC_(100)分别为1.5%和2.0%,PEG的LC_(50)和LC_(100)分别为25%和30%。各诱变和胁迫处理比较,经NaN3和紫外线复合诱变及PEG和NaCl双重选择压力处理愈伤组织存活率最低为16%。NaN3和紫外线复合诱变的愈伤组织脯氨酸、可溶性糖含量、CAT酶活性增加,丙二醛含量下降。诱变和逆境胁迫筛选的苜蓿愈伤组织,可以提高苜蓿愈伤组织对盐旱的抵抗能力,可为利用体细胞扩大苜蓿抗逆性变异来源提供基础。

^(60)Co-γ辐射对谷稗幼苗生长及生理效应的影响

【目的】探究不同^(60)Co-γ射线辐射对朝牧1号谷稗种子幼苗生长以及生理效应的影响。【方法】以朝牧1号谷稗种子为试材,采用0、50、100、150、200和250 Gy的^(60)Co-γ射线辐射谷稗种子,对不同辐射剂量的谷稗种子进行幼苗培养,测定辐射对其幼苗的生长和叶片生理生化的影响,并对各指标进行相关性和主成分分析。【结果】辐射抑制了谷稗幼苗的生长,250 Gy对其幼苗的生长抑制作用较强;随着辐射剂量的增加,可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白和总叶绿素含量均呈先增后减的变化趋势,相对电导率和丙二醛含量呈先减后增的变化趋势,过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均呈先增后减的变化趋势。【结论】综合主成分的方差贡献率和主成分的原性状相关矩阵值计算出特征向量分析发现,50～200 Gy辐射剂量可用于谷稗的辐射育种。

^(60)Co-γ辐射对谷稗幼苗生长和微量元素吸收的影响

用不同剂量^(60)Co-γ辐射对‘朝牧1号’谷稗(Echinochloa crusgalli)种子进行处理,研究^(60)Co-γ射线辐射对谷稗幼苗生长和微量元素含量的影响。结果表明:50～200Gy辐射组促进了最长根的生长,但抑制了幼苗株高和总长度;随着辐射剂量的增加,茎叶Fe、Mn、Zn、B、Ni元素含量和根部B元素含量呈先增后减趋势,根Fe、Mn、Ni元素含量随辐射剂量增加而呈增加趋势,Zn元素含量呈降低趋势。

^(60)Co-γ辐射对‘龙牧806’苜蓿幼苗生长和叶片生理和细胞结构的影响

为了探究^(60)Co-γ辐射‘龙牧806’苜蓿干种子的幼苗生长、叶片生理和叶片细胞形态结构的变化,试验采用不同剂量^(60)Co-γ辐射剂量对苜蓿种子进行辐射处理。结果表明:辐射对苜蓿幼苗的生长、叶片生理和叶片细胞形态结构产生不同程度的影响。随着辐射剂量的增加,株高和根冠比均呈现先增加后降低的变化趋势,主根长度和生物量出现降低的变化趋势,1 200~1 500Gy辐射剂量下对幼苗的生长抑制作用更强。辐射后的叶片可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量呈现先增加后降低的变化趋势,丙二醛含量和相对电导率随辐射剂量增加出现增加的变化趋势。600~900Gy辐射后叶片细胞和叶绿体形态结构的影响比较小,而辐射剂量为1 200~1 500Gy叶片细胞形态出现明显变形、空泡和质壁分离现象,叶绿体形态和类囊体变形严重,淀粉粒数量多和个体大,线粒体数量明显减少。

^(60)Co-γ射线辐射对苜蓿根茎叶显微结构的影响

为了探究^(60)Co-γ辐射苜蓿种子的幼苗根茎叶组织结构的影响,试验采用剂量分别为0,600,900,1 200和1 500Gy的^(60)Co-γ射线对苜蓿种子进行辐射处理,利用光镜显微镜观察^(60)Co-γ辐射苜蓿种子的幼苗根茎叶组织结构产生的变化。随着辐射剂量的增加,苜蓿根的表皮、皮层薄壁细胞和根及维管柱、原生导管和后生导管的直径,茎的表皮和皮层薄壁细胞的厚度及维管束和髓的直径,叶片的上下表皮、叶脉凸起、叶片、海绵组织和栅栏组织厚度均有增加的变化趋势,除辐射剂量为600Gy时其栅海比与对照组比较增加外,其他辐射剂量的栅海比、栅栏组织结构紧密度和海绵组织结构疏松程度均有减小的变化趋势。^(60)Co-γ射线辐射对苜蓿幼苗的根茎叶组织结构产生了不同的影响。