氨氧化古菌及其对氮循环贡献的研究进展

硝化作用先将氨氮氧化为亚硝酸盐氮并进一步氧化为硝酸盐氮,这一过程是氮进行全球生物化学循环的重要环节。随着氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)基因组序列中氨单加氧酶编码基因(amoA)的发现以及AOA在实验室条件下的成功培养(包括分离纯化和富集培养),基于分子生物学的研究表明AOA在各种环境广泛存在,且多数生境中它的数量远远超过氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)。AOA相对于AOB在氮循环中的贡献也引起了多方面的论证和争论。本文就氨氧化古菌的生态分布、系统进化、生境存在丰度及参与硝化作用等进行综述,指出不同生境AOA的活性及其对氮循环的重要性仍需做进一步的研究。     

难培养菌的多条带PCR产物产生原因分析

【目的】分析严重威胁柑橘产业发展的毁灭性病害——柑橘黄龙病的强致病性病原亚洲种“Candidatus Liberibacter asiaticus”的种群多样性研究中出现多条带PCR产物的原因,为难培养菌的分子生物学研究提供参考。【方法】通过使用PCR、聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)和测序相结合分析“Ca. L. asiaticus”基因组上2个短串联重复(Short tandem repeats,STR)基因的PCR产物。【结果】单个菌株可扩增获得多个PCR条带且其扩增产物多态性受寄主品种影响;这2个STR基因的PCR产物在菌株间呈明显的多态性;扩增所获得的序列可来自“Ca. L. asiaticus”本身,也可来自其寄主或内生菌。【结论】难培养菌的STR基因PCR产物多态性产生的主要原因是该基因内部的串联重复序列数目存在差异,但目的菌及外源物种(寄主或内生菌等)基因组的非特异性扩增也是影响其多态性的因素。     

盐胁迫下黄芩种子萌发及幼苗对外源抗坏血酸的生理响应

以黄芩(Scutellaria baicalensis)种子为材料,用氯化钠(Na Cl)模拟盐胁迫条件,采用纸上发芽,研究外源抗坏血酸(As A)对盐胁迫下黄芩种子萌发及幼苗的影响。结果表明,在80 mmol·L-1 Na Cl胁迫下,黄芩种子萌发及幼苗生理指标受到显著抑制;0.50 mmol·L-1 As A处理可显著提高盐胁迫下黄芩种子的发芽势(GE)、发芽率(GR)、发芽指数(GI)、简化活力指数(SVI)以及根系总黄酮、可溶性糖和脯氨酸(Pro)含量,同时也可显著提高幼苗根系活力和超氧化物歧化酶(SOD)活性,显著降低丙二醛(MDA)含量。这说明适宜浓度的抗坏血酸能提高黄芩种子的萌发能力和幼苗对盐胁迫的适应能力,从而起到缓解盐胁迫对种子萌发及幼苗生长的抑制作用。     

烟粉虱内共生菌 Rickettsia 在植物体内的分布及转移效率初探

【目的】检测 Q 型烟粉虱 Bemisia tabaci （Gennadius）体内 Rickettsia 的感染情况,研究分析Rickettsia 共生菌经烟粉虱传入豇豆植物后的分布、转移效率等。【方法】以 Q 型烟粉虱为实验材料,利用常规 PCR 及荧光原位杂交技术(FISH),检测了烟粉虱体内 Rickettsia 的感染率,以及 Rickettsia 传入豇豆植物体内后的存留情况。【结果】 Q 型烟粉虱可以通过取食将 Rickettsia 传至豇豆植株内;接虫数量与 Rickettsia传入效率及其在取食部位相邻的下部叶片中检测到的起始时间呈负相关;Rickettsia 经烟粉虱取食传入豇豆叶片后,集中分布在叶片的韧皮部筛管中;基于16S rRNA 的系统发育分析结果表明,Q 型烟粉虱体内的Rickettsia 与经取食传入豇豆叶片的 Rickettsia 高度同源。【结论】 Rickettsia 可以通过烟粉虱的取食传入植物体内,并且可以在相邻叶片之间转移传播,Rickettsia 在由寄主昆虫向植株传播过程中高度保守。     

松树蜂与其共生真菌的互利共生关系

松树蜂Sirex noctilio Fabricius是一种重要的国际林业检疫性害虫,主要危害针叶树,原产欧亚大陆和北非。近100多年来,先后入侵大洋洲(新西兰和澳大利亚)、南美洲(乌拉圭、阿根廷、巴西和智利)、北美洲(加拿大和美国),以及南非。2013年8月,在中国黑龙江省内首次发现松树蜂,目前发现其主要危害樟子松。松树蜂能与一种淀粉韧革菌属Amylostereum的真菌Amylostereum areolatum(Fr.)Boidin形成严格的互利共生关系,该虫除直接钻蛀树木外,还能通过产卵行为将自身毒素腺体分泌的毒素和体内共生真菌随同虫卵一起注入寄主树木体内,形成"虫-毒-菌"3个致害因子相互协作的特殊危害方式,加速树势的衰弱并造成寄主树木死亡。本文就国内外松树蜂与其共生菌互利共生关系的研究进行了综述,分别从结构与功能的层次上对其互利共生关系进行了梳理和总结,重点阐释了松树蜂与共生菌的营养共生关系,松树蜂携带传播共生菌的机制,共生菌的种群遗传学以及松树蜂毒素和共生菌在危害寄主树木时的协同关系等。以期为开展关于松树蜂的专项研究提供一些合理的建议,同时为积极有效地防控该害虫提供科学依据。     

斜纹夜蛾幼虫感染莱氏野村菌后的抗氧化酶活性变化

【目的】研究斜纹夜蛾Spodoptera litura幼虫感染莱氏野村菌Nomuraea rileyi后的抗氧化防御机制。【方法】通过测定斜纹夜蛾各龄幼虫超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)等的活性,探讨染菌后不同侵染阶段,幼虫抗氧化酶活性的变化趋势和不同接种方法对抗氧化酶活性的影响。【结果】在斜纹夜蛾染菌幼虫和未接种幼虫(对照)中均未测出POD活性;各龄幼虫在接种莱氏野村菌后SOD和CAT活性显著高于对照,但随着侵染过程的进行,2-3龄幼虫的SOD和CAT活性在16 h左右达峰值后迅速降低,而4-5龄幼虫SOD和CAT活性自染菌初期增强后,变化较平缓,至60-72 h后才低于对照。喷雾法与浸蘸法接种后,各龄幼虫SOD和CAT活性显著高于对照,且对于2-3龄幼虫,浸蘸法对抗氧化酶活性的影响显著高于喷雾法,而对于4-5龄幼虫而言两处理方式之间活性差异不显著。【结论】斜纹夜蛾感染莱氏野村菌后,其体内抗氧化酶活性变化很大,SOD和CAT活性先升后降,且其变化趋势与幼虫所处的发育阶段密切相关。在体壁接种量相当的情况下,浸蘸法对2-3龄幼虫SOD和CAT活性的影响大于4-5龄幼虫。     

嫁接对盐胁迫下西瓜幼苗体内离子和内源激素含量与分布的影响

以小型西瓜‘秀丽’为接穗、耐盐砧木瓠瓜‘超丰抗生王’为砧木,以自根嫁接苗为参照,分析了砧木嫁接对NaCl胁迫下西瓜幼苗根、茎、叶中离子和内源激素含量的影响。结果表明:(1)盐胁迫下,自根嫁接苗Na+主要积累在地上部,K+含量和K+/Na+比下降幅度大;砧木嫁接苗大部分Na+积累在根系中,K+含量和K+/Na+比下降幅度小且在不同部位皆高于自根嫁接苗。(2)盐胁迫下,自根嫁接苗吲哚-3-乙酸(IAA)以及玉米素和玉米核苷的总量(Z+ZR)在根系和接穗茎中显著增加,在叶片中明显下降,赤霉素(GA3)含量在不同部位保持不变或明显增加;而砧木嫁接苗不同部位IAA和(Z+ZR)的含量均显著增加,GA3含量在不同部位保持不变或明显下降。(3)盐胁迫下,两种嫁接组合根系和茎中脱落酸(ABA)含量均明显下降,叶片中ABA含量则显著增加。(4)盐胁迫下,自根嫁接苗和砧木嫁接苗根系和接穗茎中IAA/(Z+ZR)的比值均明显上升,叶片中明显下降,但砧木嫁接苗上升和下降幅度均远大于自根嫁接苗。研究表明,瓠瓜根系对进入根系的Na+具有截留作用;采用瓠瓜砧木嫁接可有效防止Na+在西瓜接穗地上部尤其是在叶片中的大量累积,从而防止离子毒害的发生;瓠瓜砧木嫁接植株体内具有较高的K+含量和K+/Na+比,可有效维持盐胁迫下西瓜嫁接植株体内的离子稳态;瓠瓜砧木嫁接植株体内具有较高的IAA和(Z+ZR)含量,IAA/(Z+ZR)比值较高,对提高西瓜嫁接植株盐胁迫耐性起到了积极的作用。     

刺葡萄抗白腐病转录因子VdWRKY53基因克隆及表达

利用同源克隆的方法,分别获得‘刺葡萄0943’的转录因子VdWRKY53基因的编码区和启动子区域,分析其序列特征,通过实时荧光定量检测其对白腐病菌侵染和水杨酸诱导的反应,并以感病品种欧亚种‘黑比诺’为对照,分析不同种质中转录因子VdWRKY53基因序列及表达差异。结果表明:‘刺葡萄0943’的VdWRKY53基因,在其编码区和启动子区域都有抗病基因的序列和位点特征,在DNA和氨基酸水平上与‘黑比诺’VvWRKY53有5处差异,这5处氨基酸差异可能造成了其功能的差异;‘刺葡萄0943’和‘黑比诺’中的WRKY53基因启动子受葡萄白腐病菌和水杨酸诱导后表达量增加,且VdWRKY53基因表达量和趋势不同于‘黑比诺’VvWRKY53。生物信息学分析和实时荧光定量表明,在‘刺葡萄0943’抗病途径中VdWRKY53转录因子具有重要的生物学作用。     

盐胁迫对低温预处理石榴种子萌发及幼苗生理生化的影响

以催芽‘峄城大青皮甜’石榴种子为材料,经2~4℃低温预处理5、10和15d,置于不同盐分梯度下进行种子萌发试验,并测定分析幼苗生长、细胞保护酶活性、可溶性糖和脯氨酸含量及电导率变化,以阐明盐胁迫下低温预处理对石榴种子萌发和幼苗生长及生理生化的影响。结果显示:(1)适当的低温预处理和低盐胁迫能提高石榴种子的发芽率和发芽势,低温处理5d和0.1%低盐环境下有利于壮苗生长。(2)适当时间的低温预处理(5d)可显著提高石榴幼苗的保护酶(SOD、POD、CAT)活性,长时间的低温预处理(15d)却降低了幼苗的保护酶活性;随着盐浓度的升高石榴幼苗的保护酶活性也逐渐升高,并在盐浓度为0.3%时均达到最大值,说明当盐浓度高于0.3%时超出了石榴幼苗保护酶系统的调节范围,从而发生盐害。(3)低温预处理5d和10d降低了幼苗可溶性蛋白和脯氨酸的含量;随着盐浓度的升高幼苗可溶性蛋白和脯氨酸的含量也逐渐升高。(4)5d和10d的低温预处理可以提高石榴幼苗细胞膜透性,随着盐浓度的升高相对电导率也显著升高。研究表明,在低盐环境下,适当时间的低温预处理能显著促进石榴种子萌发生长,其幼苗能通过调整自身渗透调节物质可溶性蛋白和脯氨酸含量以及体内保护酶活性,降低细胞膜脂过氧化程度,保证细胞膜的完整性,维持正常的细胞代谢活性,从而有效减轻盐胁迫对植株的伤害,表现出较强的抗盐性。     

传染性法氏囊病病毒反向遗传技术发展及其应用

传染性法氏囊病病毒(Infectious bursal disease virus,IBDV)是双股双节段RNA病毒科的主要代表,其主要侵害鸡的中枢免疫器官法氏囊,引起的传染性法氏囊病(Infectious bursal disease,IBD)是危害养禽业健康发展的重要免疫抑制病。IBDV反向遗传技术诞生的近20年来,病毒拯救技术不断完善,病毒基因功能研究更为深入,而且基于此的新型疫苗的研究也有较大进展。本实验室在该领域也做了比较系统和深入的工作。本综述对IBDV致病机制和防控研究具有重要启示意义。