基于CLIMEX预测黑角负泥虫在中国的潜在地理分布

【目的】研究黑角负泥虫在我国的潜在地理分布及其入侵风险程度。【方法】运用适生性分析软件CLIMEX 4. 0对黑角负泥虫在我国的潜在地理分布进行模拟,将模拟结果在地理信息系统软件Arc GIS10.2下进行插值分析,并绘制黑角负泥虫的潜在地理分布示意图。【结果】黑角负泥虫高度适生区主要集中在我国的华北平原、黄土高原南部及云贵高原北部;中度适生区主要集中在华北平原北部、黄土高原北部及东北平原地区;低度适生区则多分布在中高度适生区的过渡区域及我国新疆天山南北两侧地区。限制黑角负泥虫在我国分布的主要胁迫因素为干胁迫和冷胁迫,且其影响的区域主要分布在我国的西北和东北地区。【结论】黑角负泥虫在我国潜在地理分布范围广,适生程度高。目前,黑角负泥虫已经传播到我国的新疆和内蒙古等省(自治区),但由于地理隔离的存在和自身较弱的扩散条件,并没有传入气候适宜度较高的东部地区。随着东西部经济交流的不断增多,黑角负泥虫随人为因素进一步扩散的可能性将不断增加。因此,建议检疫部门做好检疫工作,严防黑角负泥虫的传播扩散。     

西瓜食酸菌与黄瓜互作转录组分析

【背景】细菌性果斑病是一种严重的种传细菌病害,其病原菌为西瓜食酸菌。截至目前对该病病原菌与寄主的互作机制认识极为有限。葫芦科的模式植物黄瓜易被西瓜食酸菌侵染发病,对西瓜食酸菌-黄瓜互作体系进行转录组分析,可以为探究西瓜食酸菌与寄主互作机制奠定重要基础。【目的】解析西瓜食酸菌-黄瓜互作时的相互响应规律。【方法】以细菌悬液注射接种6d黄瓜子叶,处理48 h的子叶作为转录组测序样本。利用RNA-Seq技术分析西瓜食酸菌FC440菌株与黄瓜9930品种互作时基因的表达特征。【结果】测序数据质量分析发现,各样品不同重复间相关性较强,与参考基因组比对率达95%以上,聚类分析发现对照组与处理组表达模式相反,样品处理达到一定效果,表明数据整体质量较高。选取6个差异表达基因进行RT-qPCR验证,结果显示6个基因的表达模式与转录组结果基本一致,表明转录组测序结果比较可靠。西瓜食酸菌和黄瓜互作48 h后,在转录组水平分别检测到1 618个和8 698个差异表达基因。Gene Ontology (GO)功能注释显示,细菌的差异基因显著富集在细胞组分中的细胞膜(37.5%)和膜部分(27.0%),生物过程中的氧化还原过程(66.7%)以及分子功能中的水解酶活性(66.5%);黄瓜的差异基因显著富集在细胞组分中的质体(22.2%)和叶绿体(21.3%),分子功能中的催化活性(70.0%)以及生物过程中的碳水化合物衍生物代谢(32.2%)。Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)分析显示,细菌中致病相关基因显著富集在群体感应及细菌趋化性途径,而且群体感应系统基因下调更显著。黄瓜中调控钙依赖蛋白激酶(Calcium-Dependent Protein Kinase,CDPK)、钙调素和类钙调素(Calmodulin and Calmodulin-Like,CaMCML)及呼吸氧暴发激酶(Respiratory Burst Oxidase Homologne,Rboh)的基因总体上调,调控苯丙氨酸裂解酶(Phenylalanine Ammonia-Lyase,PAL)的基因和谷胱甘肽S-转移酶(Glutathione S-Transferase,GST)的基因在相应代谢途径中数量最多且上调程度明显。【结论】获得较高质量的西瓜食酸菌与黄瓜互作的转录组测序结果。群体感应与西瓜食酸菌FC440菌株致病力密切相关;寄主黄瓜应对西瓜食酸菌侵染以Ca~(2+)信号激活的防御反应为主。PAL和GST在黄瓜抵抗西瓜食酸菌侵染中发挥重要作用。本研究为进一步深入解析西瓜食酸菌与寄主互作的机制奠定了基础。     

梨火疫病拮抗菌筛选及温室防效测定

【背景】梨火疫病是由梨火疫病菌(Erwinia amylovora)引起的细菌性病害,对苹果、梨、山楂等40余属220多种植物危害极大。近年来,与中国毗邻的中亚多国相继暴发梨火疫病。梨火疫病菌成为国内特别是对新疆地区的特高风险有害生物,梨火疫病已被中国农业农村部列入《一类农作物病虫害名录》。【目的】从新疆本土材料以及实验室现有菌株中进行梨火疫病菌拮抗菌株的筛选,为梨火疫病的防控奠定基础。【方法】采用平板对峙法从新疆香梨种植区土壤及实验室现有菌株中分离、筛选具有显著拮抗效果的菌株,通过生理生化特性分析和16SrRNA基因测序等方法对菌株进行初步鉴定,并采用牛津杯扩散法对抑菌效果进行复筛。利用两年生盆栽杜梨苗对拮抗菌进行温室内保护型和治疗型防效测定。【结果】筛选获得11株具有显著拮抗作用的菌株,均为革兰氏阳性菌。其中9株为芽胞杆菌属(Bacillus)、2株为乳杆菌属(Lactobacillus)。平板对峙实验结果表明贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis) JE7、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum) LP1和植物乳杆菌LP2拮抗作用较强,其次为贝莱斯芽胞杆菌JE4。生理特性实验结果表明:JE4、JE7可在NaCl浓度为1%-7%时生长,JE4、JE7在pH 4.0-9.0时生长,LP1可在NaCl浓度为1%-9%时生长,在pH 5.0-9.0时生长良好。温室防效测定结果显示,贝莱斯芽胞杆菌JE4防效最佳,可达到73%以上。【结论】筛选获得一批梨火疫病拮抗菌,其中部分菌株在温室内防效显著并具有较强的盐碱耐受能力。     

南疆三地棉铃虫田间种群对Bt棉的抗性频率监测

为了监测南疆主要Bt棉区棉铃虫田间种群对Bt棉的抗性频率,分别采集库尔勒、阿克苏、泽普三地的棉铃虫单雌系,以Bt毒蛋白作为人工饲料,采用单雌系F1代法进行棉铃虫田间种群抗性个体检测.本文从库尔勒、阿克苏、泽普三地分别筛选了57个、106个、92个棉铃虫单雌系.三地棉铃虫单雌系幼虫在正常饲料和Cry1Ac饲料上的平均发育级别呈线性相关,相对平均发育级别平均值分别为0.5210、0.4935、0.4623,无≥0.8的个体,估测南疆三地棉铃虫种群的Bt抗性基因频率均小于0.001.泽普玉米种植比例较高,可有效稀释棉铃虫种群的Bt抗性基因,因此泽普的棉铃虫种群敏感度最高.本研究可为新疆Bt棉区棉铃虫的抗性治理提供科学依据.     

棉花幼苗对不同程度低温逆境的生理响应

以‘新陆早33号'(冷敏感)和‘中棉所50号’(高耐寒)棉花品种为材料,采用人工模拟低温方法,研究不同温度和时间处理下棉花幼苗叶片抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的响应特征,探讨不同温度胁迫下棉花的抗逆机制.结果显示:(1)随胁迫温度降低、胁迫时间延长,两参试棉花品种幼苗遭受低温伤害的程度逐渐加剧,尤以5℃和0℃处理表现最为明显.(2)经15℃及10℃处理后,植株叶片REC、POD活性、SP和Pro含量总体上随胁迫时间延长而提高,MDA含量、APX活性和SS含量则先升后降,并均于处理24 h时达峰值;而在5℃及0℃处理下,REC和SOD、POD活性以及MDA、SS、SP含量迅速上升,APX活性、Pro含量则呈先升后降的变化趋势.(3)与‘新陆早33号,相比,‘中棉所50号’在各处理水平下均可保持更大的抗氧化酶活性和渗透调节物质含量上升幅度.研究表明,在不同程度低温逆境中,棉花幼苗可通过调节抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,启动相应抗逆调节方式来维持代谢平衡,增强抗逆性;高耐寒性品种在低温逆境中具有更灵敏、高效的活性氧清除能力和渗透调节响应机制,从而有效抵御低温逆境伤害.     

CRISPR/Cas9介导靶向敲除拟南芥GGB基因突变体的鉴定

GGB是抗旱负调控基因。为了获得拟南芥ggb突变体材料,构建了以拟南芥U6启动子驱动GGB sgRNA的CRISPR/Cas9基因组编辑载体。将构建好的编辑载体利用农杆菌介导的浸花法转化野生型拟南芥。对转基因后代GGB基因的测序结果分析发现,在靶位点处有缺失4个碱基和增加1个T碱基的2种突变体产生。分别对野生型拟南芥和上述2种ggb突变体进行半定量RT PCR分析结果显示,突变体材料中几乎检测不到GGB基因表达,说明获得了GGB基因敲除突变体。对野生型和ggb突变体叶片失水率、耐旱表型及单株种子量的测定结果表明,与野生型相比,拟南芥GGB基因突变后,叶片失水率显著减少,抗旱性明显增强,而单株种子量却并没有改变。研究表明,GGB是一种理想的作物分子育种的候选靶基因,获得的突变体为今后从农作物中克隆的GGB同源基因进行功能互补验证提供了有用的遗传材料。     

亚洲飞蝗不同发育阶段取食习性的研究

为探明亚洲飞蝗食物选择机制及寄主植物对其生长发育的影响,基于对比称重法、取食频数测定和人工饲喂方式,对亚洲飞蝗不同龄期食量变化、对不同寄主植物喜食程度及主要寄主植物对其生长发育的影响进行研究。结果表明:雌性飞蝗4龄至成虫阶段日取食量分别为0.39±0.02、0.50±0.02、0.75±0.07 g/d。雄性飞蝗4龄至成虫阶段的日取食量分别为0.30±0.06、0.41±0.03、0.71±0.11 g/d。同性别亚洲飞蝗不同发育阶段日取食量间均存在极显著差异。选取小麦、玉米、芦苇、早熟禾、苜蓿、冷蒿等植物,进行取食频数测定。亚洲飞蝗3龄蝗蝻喜食小麦和芦苇,少食苜蓿和早熟禾,偶食玉米,不食冷蒿。4龄蝗蝻嗜食玉米,喜食小麦,少食芦苇,偶食早熟禾,不食苜蓿和冷蒿;5龄蝗蝻喜食小麦,少食芦苇、玉米和早熟禾,偶食苜蓿,不食冷蒿。成虫喜食小麦和玉米,少食芦苇和早熟禾,不食苜蓿和冷蒿。分别以小麦、玉米、芦苇及三者同比例混合物饲养亚洲飞蝗3龄、4龄、5龄蝗蝻后,不同龄期蝗蝻发育历期、交配次数、产卵次数均存在极显著差异。亚洲飞蝗随着年龄段的增长取食量逐渐增加,而亚洲飞蝗同一发育阶段雌性与雄性取食量之间没有显著差异。亚洲飞蝗在每个年龄段对不同的寄主植物具有选择性,主要取食的寄主植物为小麦、玉米和芦苇。与单种饲料饲养相比,以混合饲料饲养的亚洲飞蝗发育历期最短,交配次数最少,产卵次数最多。不同寄主植物对其生长发育有显著的影响。     

绿洲农田三叶草夜蛾的种群动态及交配特征

三叶草夜蛾Scotogramma trifolii Rottemberg是一种多食性的害虫,其在农田生态系统中的种群动态及交配情况尚不清楚。本试验在库尔勒地区连续3年(2013-2015年4-9月)利用智能虫情测报灯监测了三叶草夜蛾的种群动态,并在实验室解剖雌蛾体内精包,评估野外雌蛾的交配情况。研究表明不同年际间相同月份其种群数量变化趋势相同,即每年的4月中下旬、6月中下旬和7月下旬均会出现三叶草夜蛾的种群高峰期;而相同年际内不同月份三叶草夜蛾的种群数量存在变异。解剖数据表明了三叶草夜蛾交配频率平均达到2.7次/头以上,同一年份内和不同年际间均存在一定比例的未成功交配雌蛾,其成功交配比例在55.56%~97.37%,2013年和2015年的成功交配比率较低,低于60%,而2014年的成功交配率却高于80%。通过本研究初步明确了野外三叶草夜蛾交配特征和种群动态,为绿洲农田三叶草夜蛾的综合防治提供了科学依据。     

棉田绿盲蝽微生物多样性研究

昆虫在长期的进化过程中与其体内微生物形成了互利共生的关系,共生微生物参与调节寄主的多种生命活动,例如生殖、代谢等。在黄河流域棉区绿盲蝽Apolygus lucorum是棉花的主要害虫之一。为明确绿盲蝽体内共生菌的种类与群落结构,通过HiSeq平台对棉田绿盲蝽体内共生菌的16S rRNA基因V3～V4区进行高通量测序,分析绿盲蝽体内共生菌的种类与多样性。结果显示,变形菌门Proteobacteria(89.18%)、放线菌门Actinobacteria(2.99%)、厚壁菌门Firmicutes(2.48%)为绿盲蝽的3个优势菌门。在属水平上立克次氏体Rickettsia(32.86%)、欧文氏菌属Erwinia(20.21%)为优势菌群。本文初步明确了绿盲蝽体内微生物群落的组成和动态变化,为进一步研究绿盲蝽与共生菌的相互作用提供了基础,为今后从共生菌出发防治绿盲蝽提供新思路。     

棉花咖啡酸-O-甲基转移酶基因的原核表达及蛋白纯化鉴定

为获得大量高纯度的GhCOMT2蛋白以便研究其功能和性质,以pMD18-GhCOMT2质粒为模板,PCR扩增GhCOMT2基因的cDNA编码区,构建原核表达载体pET-28a-GhCOMT2,经酶切鉴定并测序后转化到大肠杆菌BL21 (DE3)中进行诱导表达,并采用Western blotting方法鉴定表达产物.结果表明:在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中成功表达了与标签蛋白融合的GhCOMT2蛋白,大小约为40.062 kD,浓度为0.62 mg/mL.重组蛋白的最佳诱导条件为:0.2 mmol/L IPTG在16℃诱导12 h.重组蛋白以可溶形式高效表达,用蛋白标签亲和层析柱(His TrapTM HP)获得纯化重组蛋白,Western blotting分析表明其能与His多克隆抗体起特异性反应.