基于PacBio三代测序的香瓜茄(人参果)基因组的组装北大核心CSCD

香瓜茄又名人参果,具有抗氧化、抗肿瘤、抗糖尿病等多种生物活性。为丰富茄科作物基因组信息及进化发育历程,获取香瓜茄全基因组序列信息,同时为香瓜茄相关分子研究奠定基础。以香瓜茄植物组织为试验材料,基于Illumina HiSeq构建小片段文库进行基因组特征评估,利用PacBio三代测序技术、Hi-C技术构建及组装香瓜茄全基因组数据库。利用生物信息学方法对获得的基因组序列进行组装、功能注释以及进化分析研究。结果表明,获得54.11 Gb Illumina HiSeq数据;获得55.08 Gb PacBio数据,reads平均长度为14 179 bp;获得Hi-C数据量约143 Gb;拼接得到该基因组contig序列总长为1.16 Gb,Hi-C纠错后contig N50为22.63 Mb;Hi-C挂载染色体,共有1.12 Gb长度的序列可以挂载到12条染色体上,占比97.16%;其中,能够确定顺序和方向的序列长度为1.08 Gb,占定位染色体序列总长度的96.11%,得到基因组大小1.25 Gb;预测有64.22%的重复序列,41 571个基因,99.06%的基因可以注释到NR、GO、KEGG等数据库中;预测得到4 360个tRNA、5 677个rRNA、154个miRNA;得到449个假基因。香瓜茄与马铃薯的进化时间大约在12.82 MYA。     

作物抗倒伏相关性状及其信号转导调控机理的研究进展

倒伏是影响作物品种选育和产业化推广的重要限制因子,会使作物籽粒与秸秆的产量和品质显著降低且易引发病虫害,不利于机械化收割使作物经济效益显著降低。株高、茎秆强度、壁厚、分蘖数、分蘖夹角等性状同作物茎秆抗倒伏特性密切相关。倒伏主要分为为根倒伏和茎倒伏,茎倒伏与茎秆特性相关,其中株高与分蘖数分别受赤霉素信号转导和独脚金内酯信号转导的调控;根部各性状主要受生长素、乙烯以及细胞分裂素等激素信号转导的调节。本文对植物抗倒伏相关性状与抗倒伏的关系以及各重要性状相关信号转导途径方面的研究进行综述,并对基于激素信号转导途径的作物抗倒伏性状改良和分子育种今后的研究方向进行了展望。     

青稞HvnRPS2基因克隆及其在条纹病胁迫下的表达分析

为探索NBS LRR类基因RPS2在青稞抗条纹病过程中的作用,该研究以抗条纹病青稞品种‘昆仑14号’和感病品种‘Z1141’为材料,参照转录组序列设计引物,克隆得到一个差异表达的青稞HvnRPS2基因,进行相应的生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR(qRT PCR)法分析HvnRPS2基因在条纹病侵染下不同抗性青稞品种的表达模式。结果表明：(1)HvnRPS2基因全长3 089 bp,无内含子,包含1个2 760 bp的开放阅读框,编码919个氨基酸,理论等电点为5.93,预测蛋白分子量为104.2 kD,其编码的蛋白为亲水性蛋白,二级结构主要由无规则卷曲和ɑ 螺旋组成。(2)蛋白质多序列比对及进化树分析表明,HvnRPS2含有高度保守的NB ARC和LRR结构域,属于NB ARC蛋白家族成员,与大麦HvRPS2和水稻OsRPS2亲缘关系最近。(3)qRT PCR分析显示,随着条纹病感病时间的延长,青稞HvnRPS2基因表达量呈先降低后升高再降低的模式;与正常叶片相比,感病叶片的HvnRPS2基因表达量显著下调,且感病品种表达量下调值显著低于抗病品种(P＜0.01)。研究认为,HvnRPS2在青稞抗条纹病过程中发挥重要的负调控作用。研究结果为进一步探究该基因在青稞抗条纹病中的调控机理奠定基础。     

高寒沙地典型固沙植物在沙丘不同地貌部位的水分利用特征

乌柳是高寒半干旱沙地植被恢复中常用的灌木树种,对乌柳水分利用来源的研究有助于理解沙地人工生态系统的稳定性维持及可持续发展。在青海湖湖东沙地,以沙丘不同地貌部位（迎风坡、丘顶和背风坡）生长的乌柳为研究对象,利用IsoSource模型分析植物生长季内的水分利用来源。研究结果表明：在生长季内,乌柳主要利用3个层次的土壤水,但不同地貌部位的乌柳在不同生长季利用不同层次的土壤水。生长季初期,迎风坡的乌柳以深层（60-150cm）土壤水为主要水源（50.28±18.11）%,而丘顶和背风坡的乌柳主要利用表层20cm的土壤水,利用比例分别为（79.96±7.59）%和（53.47±6.47）%。生长季中期,迎风坡的乌柳更多地利用中层20-60cm土壤水（45.52±26.91）%,丘顶的乌柳主要利用表层土壤水（45.17±20.14）%,而背风坡的乌柳以深层土壤水为主要水源（39.26±23.28）%。生长季末期,迎风坡的乌柳仍以（46.07±27.17）%的比例利用中层土壤水,丘顶的乌柳转而利用深层土壤水（44.25±26.23）%,而背风坡的乌柳却以表层土壤水作为主要水源（42.57±18.78）%。不同沙丘地貌部位乌柳对土壤水分的利用模式与其根系分布特征及其下方的土壤含水量具有相关性。     

PEG模拟干旱胁迫下马铃薯茎段转录组分析

该研究以‘青薯9号’马铃薯无菌苗为材料,采用转录组测序技术分析模拟干旱胁迫下马铃薯茎段的差异表达,探究茎段在干旱胁迫下的分子机制。结果表明:(1)不同程度干旱胁迫下,马铃薯叶片脯氨酸、可溶性糖以及可溶性蛋白含量明显增加;马铃薯茎段差异表达基因下调的数量均多于上调,其中3种处理条件下共有的差异表达基因有657个。(2)GO富集分析表明,马铃薯茎段差异表达基因主要集中在氧化还原过程、激素响应、氧化还原酶活性以及糖基水解酶活性;Pathway富集分析表明,马铃薯茎段差异表达基因主要集中在植物激素信号转导、苯丙酸生物合成、玉米素生物合成、苯丙氨酸代谢、淀粉和蔗糖代谢以及次生代谢产物的生物合成。(3)实时荧光定量PCR验证结果表明,6个差异表达基因在不同程度干旱胁迫中的差异表达与转录组分析的结果基本一致,证明转录组数据的可靠性。该结果对进一步研究马铃薯干旱胁迫响应机制有一定参考价值,也丰富了马铃薯抗旱育种的基因资源。     

镉胁迫小海绵羊肚菌氧化损伤及其抗氧化防御

羊肚菌Morchella是全球广泛分布的食药用真菌,重金属镉(Cd)在羊肚菌中的积累受到越来越多的关注.然而,羊肚菌镉积累的机理尚不清楚.本研究通过在0-5.0 mg/L Cd浓度环境中培养小海绵羊肚菌Morchella spongiola,测定Cd胁迫下其菌丝生长速率、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)、超氧化物...     

十一星瓢虫对枸杞棉蚜的捕食作用研究

十一星瓢虫Coccinella undecimpunctata Linnaeus是青海省柴达木地区的一种重要捕食性天敌。为明确其对枸杞棉蚜Aphis gossypii Glover和枸杞木虱Poratrioza sinica Yang et Li.两种主要枸杞害虫的嗜好性,开展了捕食选择性试验,发现当两种害虫共存时,瓢虫成虫更喜食棉蚜。为进一步探究十一星瓢虫对枸杞棉蚜的捕食能力,测定了瓢虫各龄幼虫和成虫在不同棉蚜密度下的捕食量、寻找效应以及种内干扰、自身密度对捕食作用的影响。结果表明：十一星瓢虫各虫态对棉蚜的捕食功能反应均符合Holling-Ⅱ功能反应模型,种内干扰、自身密度对捕食量的影响分别符合Hassell干扰效应模型和Watt模型。十一星瓢虫1~4龄幼虫及成虫对枸杞棉蚜的日最大理论捕食量分别为18.94、44.29、81.57、145.27和126.48头;在一定空间、相同瓢蚜比条件下,瓢虫同一虫态个体间存在种内干扰效应,以1龄幼虫受干扰最大,干扰常数为1.1803。此外,瓢虫自身密度对其捕食作用产生一定影响,以4龄幼虫和成虫尤甚,竞争参数分别为0.7948、0.6848。本研究可为今后更高效地利用青海高原本地十一星瓢虫资源提供理论依据。     

出芽短梗霉菌株PA-2全基因组测序及分析

【背景】出芽短梗霉菌株PA-2是一株分离自青海省海东市平安区患病杨树叶片上的真菌,前期研究表明该菌株具有除草和抑菌能力,说明其在生物农药方面具有潜在的应用前景。【目的】了解菌株PA-2的基因组序列信息,挖掘其生防相关功能基因簇,为进一步研究解析该菌株生防机理及生防功能改造提供遗传背景信息。【方法】利用IlluminaHiSeq高通量测序平台对生防菌株PA-2进行全基因组测序,用生物信息学的方法对测序数据进行基因组组装、基因预测及功能注释、碳水化合物活性酶预测、次级代谢产物合成基因簇预测,利用刚果红染色等方法对水解酶活性进行衡量。【结果】菌株PA-2基因组序列全长28 932 793 bp,平均GC含量为50%,共编码10 839个基因,预测到该菌株具有4个已知的次级代谢产物合成基因簇,编码Melanin、Burnettramic Acid A、ACR-Toxin I、Abscisic Acid,该菌株能水解纤维素和果胶。【结论】有助于在基因组层面上解析菌株PA-2生防机制的内在原因,为深入了解出芽短梗霉菌次级代谢物合成途径提供参考,对菌株PA-2的下一步相关研究具有重要意义。     

高寒地区不同海拔梯度西北小檗生境土壤微生物群落结构及多样性分析

以青海高原2 300～4 000 m海拔范围的6处西北小檗(Berberis vernae)生境土壤为试材,采用高通量测序方法,分析不同海拔梯度西北小檗生境土壤微生物群落结构及多样性。研究结果表明:(1)在西北小檗生境土壤中,细菌群落组成主要包括10个细菌门21个细菌属,真菌群落由子囊菌门、担子菌门等8个真菌门59个真菌属组成。(2)低海拔位置的海东乐都1号样点(hdld1) 0～20 cm土层的细菌群落丰富性及多样性均最高,黄南泽库样点(hnzk) 0～20 cm土层的真菌群落丰富度最高,西宁大通样点(xndt) 0～20 cm土层的真菌群落多样性最高;随着海拔的升高,0～20 cm、40～60 cm土层的细菌群落丰富度及多样性呈现出先降低再升高再降低的趋势,20～40 cm土层的细菌群落丰富度及多样性则呈现出先升高后降低的趋势,0～20 cm、20～40 cm土层土壤微生物真菌群落丰富度呈现出先升高再降低再升高的趋势,0～20 cm、40～60 cm土层真菌群落多样性呈现先升高再降低的趋势,40～60 cm土层的真菌丰富度及20～40 cm土层的真菌多样性的变化趋势不明显。(3)硝态氮、速效磷和速效钾对土壤微生物群落的影响较明显。综上可知,高寒地区不同海拔梯度西北小檗生境土壤微生物群落结构多样性呈现出一定的海拔差异趋势,其海拔差异主要受到环境条件、土壤理化性质和植被分布的影响。     

不同施磷量对春油菜产量和土壤磷素平衡的影响

青海省东部春油菜主产区的土壤速效磷含量高、磷肥施用量大、磷肥利用率低。研究不同施磷量对春油菜的生长、磷素吸收和利用、土壤磷素平衡的影响,可为该地区春油菜田养分高效管理提供科学依据,对保障青藏高原农业可持续发展具有重要意义。本研究于2017和2018年在青海省互助县开展了田间试验,设置0、30、60、90、120 kg P₂O₅·hm^-2 5个磷肥施用量,测定了不同处理春油菜的产量、磷素吸收与利用、籽粒含油率等。结果表明: 2017年施磷量60 kg·hm^-2处理的油菜籽粒产量、成熟期地上部磷素累积量和产油量均显著高于不施磷处理,但施磷量超过60 kg·hm^-2后,籽粒产量和产油量不再增加;2018年施磷量对春油菜籽粒产量、成熟期地上部磷素累积量和产油量均无显著影响。两年度的磷肥表观利用率均很低,平均为6.7%。施用磷肥条件下土壤均有不同程度的磷素盈余,施磷量低于60 kg·hm^-2时盈余量较低。综合考虑春油菜产量、产油量、磷肥表观利用率和土壤磷素表观平衡,在青海省东部春油菜区,推荐施磷量为60 kg·hm^-2。