circRNAs在植物中的研究进展

circular RNA(circRNA)是一类具有闭合环状结构的内源性非编码RNA,广泛存在于多种真核生物中,具有结构稳定、序列保守、表达特异性等特征。研究表明circRNAs可作为海绵(sponge)吸附microRNA(miRNA)并参与其表达调控过程,也可通过与蛋白互作调控基因表达等生物过程;发现circRNAs不仅参与植物激素信号转导等生理过程,而且还能在植物响应逆境胁迫中起到重要作用。该文主要对近年来国内外有关circRNAs的类型、形成机制、功能及其在植物生长发育过程中的研究进展进行了综述,并讨论了circRNAs的研究意义及存在的问题,为进一步研究circRNAs在植物中的作用机制及其基因调控网络提供参考。     

耕作方式及施氮量对砂姜黑土区小麦氮代谢及籽粒产量和蛋白质含量的影响

为明确砂姜黑土区小麦(Triticum aestivum)产量和品质形成的耕作方式及施氮量最优组合, 在大田试验条件下, 以深松、旋耕和常规耕作3种耕作方式为主区, 0、120、225、330 kg·hm^-2 4个施氮量为副区, 研究了不同耕作方式及施氮量组合对小麦拔节后氮代谢、籽粒产量和蛋白质含量的影响。结果表明, 随着生育期的推进, 叶片谷氨酰胺合成酶活性、游离氨基酸含量和可溶性蛋白含量均呈先升后降的趋势, 深松方式配合中高氮处理的峰值在花后10天, 而常规耕作和旋耕的4个施氮处理以及深松的低氮处理峰值多在开花期。与常规耕作和旋耕相比, 深松耕作显著降低了10-40 cm的土壤容重, 提高了土壤总空隙度和根干质量, 有利于中后期根系氮素吸收。耕作方式和施氮量对籽粒产量和蛋白质含量影响显著, 均以深松方式最高。3种耕作方式下小麦产量和蛋白质含量均随施氮量增加而增加, 籽粒产量以深松方式配合330 kg·hm^-2施氮量最高, 而常规耕作和旋耕方式的产量在施氮量为225 kg·hm^-2时达到最大。3种耕作方式下籽粒蛋白质含量均以施氮225 kg·hm^-2最高。因此, 在砂姜黑土区宜采用深松耕作方式配合适宜的施氮量, 以改善土壤条件, 促进根系氮素吸收, 延长叶片功能期, 达到产量与蛋白品质提升之目的。     

小麦根腐病菌索氏平脐蠕孢SYBR Green I实时荧光定量PCR检测技术研究

由索氏平脐蠕孢Bipolaris sorokiniana引起的小麦根腐病,常和其他土传真菌病害混合发生,传统的症状鉴别方法很难区分,导致病害防控难度增加。为建立病菌实时荧光定量检测体系,根据ITS序列设计引物,筛选出1对特异性引物BS‐F/R,扩增片段大小为280bp。以菌丝DNA为标准品构建实时荧光定量标准曲线,并对其灵敏度、特异性、可重复性进行评价。结果表明,建立的实时荧光定量PCR检测方法速度快,灵敏度高,特异性强,重复性好。构建的荧光定量PCR标准曲线循环阈值与模板浓度呈良好的线性关系,溶解曲线的吸收峰单一,扩增效率良好。利用该定量检测体系,可以检测出田间小麦样品中52.8fg/μL的病菌DNA。     

耕作方式与施氮量对小麦-玉米复种系统玉米季土壤氮素转化及产量的影响

在黄淮砂姜黑土区冬小麦-夏玉米复种两熟种植体系中,研究了小麦季3种耕作方式(常规翻耕、旋耕和深松)结合夏玉米播前3个施氮量(120、225和330 kg·hm^-2)对玉米季主要生育时期根际土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性、无机氮含量和产量的影响.结果表明: 旋耕方式下氨化作用强度最高,且随着施氮量的增加,土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性增强.深松方式下根际土壤硝化、反硝化作用强度与脲酶活性明显高于常规与旋耕方式.增施氮肥可加强深松方式对土壤氮素转化的促进作用,而过量施氮虽然提高了土壤无机氮含量及玉米产量,但会对土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性产生抑制.深松方式结合225 kg·hm^-2施氮量更有利于砂姜黑土区夏玉米土壤氮素转化,而深松方式结合330 kg·hm^-2施氮处理下产量最高.     

耕作方式与秸秆还田对土壤微生物数量、酶活性及作物产量的影响

通过两年田间裂区设计试验,研究了不同土壤耕作方式(常规耕作、深耕、深松)与秸秆还田(秸秆还田、秸秆不还田)对冬小麦一夏玉米一年两熟农田土壤微生物数量、酶活性和作物产量的影响.结果表明:深松(耕)和秸秆还田不仅降低了土壤容重,提高了土壤有机碳含量,而且增加了土壤微生物数量、土壤酶活性和作物产量,且二者对夏玉米季的影响大于冬小麦季.与常规耕作+无秸秆还田相比,深耕+秸秆还田、深松+秸秆还田处理的20～30 cm土壤容重分别降低8.5％和6.6％,土壤有机碳含量分别提高14.8％和12.4％,土壤微生物数量、土壤酶活性分别提高45.9％、33.9％和34.1％、25.2％,作物产量分别提高18.0％和19.3％,且两处理间无显著差异.说明土壤深松(耕)结合秸秆还田有利于作物产量、土壤微生物数量和酶活性的提高.     

锈菌类真菌基因组结构分析研究进展

锈菌种群庞大,可以引起许多重要经济作物和林木病害,严重威胁全球粮食和林业生产安全。全基因组分析为锈菌基因功能研究、毒性变异研究及锈菌演化规律研究提供了重要基础,为制定锈病有效防控策略和创制抗锈新材料提供理论依据。本文综述了目前锈菌全基因组分析领域的进展,对锈菌的基因组结构、基因组成、基因组变异等特征进行了归纳分析,对基因组变异与其专性寄生特性的关系、基因组变异对其毒性变异的可能影响等进行了阐述。基因组学将为最终揭示锈菌生活史复杂性和毒性高度变异性的根本成因提供有力工具。     

小麦谷氨酰胺合成酶的原核表达特点

谷氨酰胺合成酶(GS)是植物氮同化的关键酶,为了研究小麦GS同工酶的结构及其表达特点,我们构建了小麦GS1、GSr、GSe、GS2和GS2前体GS2p的原核表达载体,并对表达条件进行了优化。结果表明,尽管小麦GS同工酶氨基酸序列同源性达70%–80%,蛋白质表达却各具特点。30℃诱导3 h后,GSr、GSe及GS2表达量达最大,诱导7 h后GS1表达量达最大,GS2p不表达,表达量依次为GS1(22%)GSr(15%)GS2(12%)GSe(5%);且GSe可溶性表达,GS1主要为可溶性表达,而GSr和GS2为包涵体。30℃诱导3 h,GS同工酶相对转录量为GSr(7.59)GS2(1.84)GS2p(1.66)GSe(1.46)GS1(1.00),酶蛋白质翻译水平与转录水平不一致。mRNA结构分析显示,GS同工酶翻译起始区稳定二级结构的自由能不同:GS1(14.4)GSr(17.2)GS2(22.6)GSe(25.4)GS2p(31.6),自由能越小,翻译起始区结构越不稳定,蛋白表达水平越高。GS1、GSr、GSe和GS2可溶性表达的最佳诱导条件不同,分别是30℃诱导5 h、16℃诱导15 h、37℃诱导5 h及25℃诱导7 h;可溶性表达量为GS1(20%)GSr(13%)GS2(10%)GSe(7%),酶活性为GS1GSeGS2,GSr无活性。可见,GS同工酶的基因序列决定了蛋白质在原核细胞中的表达量、状态及其活性。     

Effects of tillage and nitrogen addition rate on nitrogen metabolism,grain yield and protein content in wheat in lime concretion black soil region

Aims The purpose of this study was to determine a suitable combination of tillage method and nitrogen rate to improve wheat (Triticum aestivum) yield and protein content in lime concretion black soil.
Methods Under the field experimental conditions, three tillage methods (subsoiling and rotary tillage, rotary tillage, and conventional tillage) were used as the main treatments, and four nitrogen application rates (0, 120, 225 and 330 kg·hm^–2) were used as sub-treatments. Nitrogen assimilation after jointing stage, grain yield, and protein content were determined in wheat plants to study the effects of different tillage methods and nitrogen application rate on these variables.
Important findings Results showed that the glutamine synthetase (GS) activity, free amino acid content, and soluble protein content in wheat plants initially increased and then decreased during growth. The peaks of GS activity, free amino acid content, and soluble protein content occurred 10 days after flowering in the subsoiling treatment with 225 or 330 kg·hm^–2 nitrogen application rate, and at the flowering stage for other treatment combinations. Compared with the conventional tillage and rotary tillage, the bulk density of 10 to 40 cm soil in the subsoiling treatment was significantly reduced, and the soil total porosity and root dry weight were significantly increased. Tillage method and nitrogen application rate had a significant impact on grain yield and protein content in wheat plants. Grain yield and protein content were highest in the subsoiling treatment. Regardless of the tillage method, the grain yield and protein content both increased with increasing nitrogen application rate. The grain yield in the subsoiling treatment was highest with nitrogen application rate at 330 kg·hm^–2, whereas the outputs of conventional tillage and rotary tillage were peaked at nitrogen application rate of 225 kg·hm^–2. The grain proteincontent was highest at nitrogen application rate of 225 kg·hm^–2 under the three tillage methods. Thus, subsoiling with optimum nitrogen rate should be promoted in lime concretion black soil. Subsoiling increased grain yield and protein quality by improving soil conditions and the absorption of root systems for soil nitrogen.