高等植物赤霉素2-氧化酶基因的克隆、表达及其调控

赤霉素(GA)是一类重要的植物激素,对高等植物整个生命周期的生长发育起关键作用。调控赤霉素生物合成和代谢途径中的关键酶基因的表达可以控制植物体内赤霉素的含量。GA2-氧化酶是调节赤霉素合成和代谢的关键酶之一,使活性GA失活。本文主要对GA2-氧化酶基因的克隆、表达调控及其在植物基因工程中的应用等方面进行综述,为通过基因工程技术调控植物体内活性赤霉素的含量从而得到改良品种提供思路。     

基于Cyt b基因序列分析的松毛虫种群遗传结构研究

为了揭示松毛虫种群的遗传结构,采用DNA序列测定的方法测定了松毛虫不同种群的线粒体细胞色素b (Cyt b)基因的部分序列,并利用分子生物学软件分析其核苷酸组成、转换和颠换、氨基酸组成、遗传距离及亲缘关系。结果显示:在获得的Cyt b 基因387bp的序列中碱基A,T,C,G平均含量分别为40.1%、33.5%、9.5%、16.9%,A+T含量明显高于G+C含量表现出强烈的A、T偏向性,密码子第3位点的A+T含量高达86.5%,这种偏向性在种群间无明显差异。碱基替换主要发生在密码子第三位,转换大于颠换,且种群内替换高于种群间。该序列片段中共有39个核甘酸位点发生变异,遗传距离为0.000-0.100,显示出较小的遗传变异。蛋白质氨基酸由除谷氨酸以外的19种氨基酸组成。聚类分析结果表明马尾松毛虫和油松毛虫亚种遗传距离较近,种群间的遗传分化与生态环境有关。     

黄连木雌花芽形态分化研究

采用石蜡切片法观察了黄连木雌花芽的分化过程,以揭示黄连木雌花芽分化规律,为合理调控雌花芽分化质量和数量提供依据.结果表明:黄连木雌花芽的分化时期为当年4月中旬至10月底和翌年3月中下旬至4月上旬,历时345 d左右.具有分化时间早、分化速度快但整个花序分化持续时间长的特点.黄连木雌花芽分化包括花序分化和小花分化2个过程,可划分为未分化期、花芽分化始期、苞片分化期、花序形成期、小花原基分化期、被片分化期、雌蕊原基分化期、雌蕊分化期等8个时期.     

AsSlt2基因对茄链格孢细胞壁完整性的调控

【背景】由茄链格孢(Alternaria solani)引起的马铃薯早疫病被普遍认为是马铃薯生产上的第二大叶部病害,在马铃薯各产区普遍发生,给马铃薯生产造成了巨大的经济损失。【目的】明确AsSlt2基因对茄链格孢细胞壁完整性的影响。【方法】在含有刚果红、细胞壁降解酶和十二烷基硫酸钠(sodiumdodecylsulfate,SDS)等细胞壁胁迫的培养基上观察ΔAsSlt2缺失突变株的生长情况,计算相对生长抑制率;通过实时荧光定量PCR (RT-qPCR)方法检测ΔAsSlt2菌株中细胞壁合成相关基因的表达情况;进一步检测ΔAsSlt2细胞壁中几丁质的含量及胞外酶活性。【结果】ΔAsSlt2缺失突变株对SDS、刚果红、细胞壁降解酶等细胞壁胁迫的敏感性增强,在加入细胞壁降解酶后突变株原生质体释放量显著增多;ΔAsSlt2对外源氧胁迫更敏感,突变株胞外过氧化物酶和漆酶活性均显著降低;进一步研究发现,ΔAsSlt2细胞壁中几丁质含量减少,几丁质合成相关基因与漆酶合成相关基因的表达量均明显降低。【结论】AsSlt2基因在茄链格孢细胞壁的完整性及抵御外界胁迫方面发挥重要作用。     

京津冀地区水源涵养价值流动分析及生态补偿额度

科学测算生态补偿额度是推进生态补偿落实、实现区际经济与生态保护协调发展的重要基础。以京津冀为研究区,应用InVEST模型及影子工程法定量测算2005年、2010年和2018年的区域水源涵养服务价值量,利用生态系统服务供需比识别水源涵养价值输出区,运用断裂点公式和场强模型分析价值流动的时空特征,并基于价值转移量和地理探测器探测的主导因子构建水源涵养生态补偿模型,计算了京津冀各县（区）的水源涵养服务补偿额度。结果表明：（1）2005年、2010年和2018年京津冀地区水源涵养服务价值分别为19.4×10⁸元、40.2×10⁸元和47.8×10⁸元,林地对水源涵养价值增加起着至关重要的作用。（2）各流域内水源涵养服务价值输出区主要分布在太行山脉、燕山山脉和坝上高原地区,且输出区数量呈增加态势。（3）2005年、2010年和2018年各流域水源涵养流入到消费区的价值的高值区变化较大,主要发生在滦河山区、北三河山区、大清河山区和永定河册田水库至三家店区4个流域内,低值区的分布则变化较小;但受森林覆盖率、水系以及地形的影响,水源涵养服务价值转移量总体呈增加趋势。（4）基于水源涵养生态补偿模型,得到京、津、冀三地支付金额比例为2.04：1.61：1,各县（区）需支付补偿金额在0-340.95万元;而京、津、冀三地受偿金额比例为1：0：1.87,各输出区的受偿金额则在0-545.75万元之间。     

基于径流路径的分布式面源污染模型研发与应用进展

精准刻画地表径流的路径及其所携带的面源污染物随径流的输移过程是准确估算面源污染入水体量、污染关键源区辨识和高效防控的关键,在我国以小农户种植为主、景观特征复杂的地理条件下尤为重要。鉴于目前常用的面源污染模型大都起源于国外,往往对径流路径的空间差异性及污染物陆面输移过程进行概化,介绍了一个基于径流路径的分布式面源污染模型(STEM-NPS)及其研发与应用进展。阐述了该模型的研发背景、模型原理和结构,说明了STEM-NPS模型对地表径流汇流及其所携带的污染物输移过程的精细化表达方法;介绍了该模型在不同地理环境及尺度的应用进展,展示了其在地块尺度的面源污染关键源区辨识,关键过程和关键影响因素解析及面源污染监管决策支持等方面的功能;探讨了STEM-NPS模型与其他常用模型的异同,并结合生态学研究和面源污染精准防控的需求,提出模型的应用前景及进一步发展的方向。     

不同林分类型林缘华北落叶松细胞特征

以塞罕坝机械林场华北落叶松纯林及华北落叶松-白桦混交林为对象,研究林地边缘华北落叶松边界木与林内木径向生长、年轮细胞大小及数量的差异,分析林缘对不同林分类型华北落叶松径向生长及细胞特征的影响。结果表明: 纯林中边界木的径向生长显著快于林内木,年轮总宽、早材和晚材总生长量在边界木较林内木分别增加48.9%、58.9%和29.6%,而混交林边界木与林内木的径向生长差距并不明显。纯林边界木早材细胞总数、早材大细胞和小细胞数量较林内木分别增加63.3%、55.6%和70.0%,晚材细胞总数、晚材大细胞和小细胞数量边界木较林内木分别增加35.4%、37.5%和28.5%,而早晚材细胞大小在边界木与林内木间无显著差异。混交林边界木早晚材细胞数量与林内木无显著差异,但边界木早材细胞大小较林内木增大50.0%,边界木早材最大细胞、最小细胞、大细胞及小细胞的大小较林内木分别增大28.6%、33.3%、16.6%和25.0%。通过混交的方式营造混交林可以有效地缓解林缘导致的纯林中边界木生长过快而林内木生长较慢的现象。     

施钾与蚜虫取食诱导的水杨酸对马铃薯抗虫性的影响

【目的】探讨施钾条件下,蚜虫取食诱导的水杨酸在促进马铃薯Solanum tuberosum抗虫性方面的作用机制,为提高作物抗虫性提供科学依据。【方法】施钾(外施硫酸钾6 g/株)、虫害(桃蚜Myzus persicae取食, 5头成虫/株)、施钾+虫害及外源水杨酸(浓度分别为15, 30和45 μmol/L,喷施量20 mL/株)条件下,测定马铃薯叶片中水杨酸和脯氨酸含量、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性及抗氧化酶［过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)］活性。【结果】结果表明：与未处理对照相比,施钾、虫害、施钾+虫害处理后马铃薯叶片中内源水杨酸含量分别增加了1.1,1.3和1.5倍,PAL活性分别增加了23.3%, 22.3%和35.0%。在施钾、虫害、施钾+虫害3个处理中,施钾+虫害处理的马铃薯叶片中内源水杨酸含量和PAL活性均为最高。用不同浓度外源水杨酸喷施马铃薯叶片,不论是否施钾,用浓度为15 μmol/L水杨酸喷施马铃薯植株后,其SOD活性均显著高于对照组。施钾后除喷施30 μmol/L水杨酸溶液外,喷施15和45 μmol/L水杨酸溶液的马铃薯植株POD活性均显著高于各自对照,活性分别为各自对照的1.7和1.8倍。施钾组中CAT活性在15和30 μmol/L水杨酸喷施后均显著高于对照,分别为对照的1.3和1.5倍。喷施15 μmol/L水杨酸后,马铃薯叶片中脯氨酸含量(1.2 OD/g pro)较对照(0.4 OD/g pro)显著升高。【结论】虫害、施钾+虫害处理均能提高马铃薯叶片中水杨酸含量和PAL活性。15 μmol/L外源水杨酸显著提高了施钾组中POD, SOD和CAT活性及脯氨酸含量,说明15 μmol/L是所用最适水杨酸浓度,该浓度下水杨酸与施钾具有正交互作用。结果提示虫害与施钾共同作用能增强水杨酸信号途径,从而提高植物的抗虫性。     

异色瓢虫气味结合蛋白基因HaxyOBP1和HaxyOBP6的克隆及表达谱分析

【目的】本研究旨在探索异色瓢虫Harmonia axyridis气味结合蛋白的结构和分布,更好地了解气味结合蛋白在异色瓢虫嗅觉系统中的作用。【方法】利用生物信息学方法克隆异色瓢虫2个气味结合蛋白基因序列并对其蛋白结构进行分析;通过实时荧光定量PCR分析克隆获得的这2个基因在异色瓢虫各个发育阶段和成虫不同组织中的表达水平。【结果】本研究成功克隆得到异色瓢虫两个气味结合蛋白基因HaxyOBP1和HaxyOBP6(GenBank登录号分别为MG757923和MG757927)。HaxyOBP1开放阅读框全长447 bp,编码148个氨基酸,具有6个保守的半胱氨酸,表明HaxyOBP1属于Classic OBPs。HaxyOBP1在异色瓢虫各发育阶段均有表达,在雄性成虫中表达量最高;组织表达谱分析表明HaxyOBP1在雄虫头部表达量最高。HaxyOBP6开放阅读框全长414 bp,编码137个氨基酸,具有4个保守的半胱氨酸,表明HaxyOBP6属于Minus-C OBPs。HaxyOBP6在成虫期的表达量明显高于幼虫阶段,并且在雄成虫中的表达量显著高于雌成虫;组织表达谱分析表明HaxyOBP6在雄成虫头部和雌成虫翅中表达量最高。【结论】本研究克隆得到异色瓢虫两个气味结合蛋白基因,表达谱分析表明HaxyOBP1和HaxyOBP6分别在异色瓢虫成虫头和翅中具有较高的表达水平,说明气味结合蛋白基因可能在异色瓢虫非嗅觉组织中同样具有重要作用。本研究结果为深入研究异色瓢虫气味结合蛋白结构和功能奠定了基础。     

昆虫病原线虫对黄地老虎致病力的研究

为了探索应用昆虫病原线虫防治黄地老虎Agrotis segetum的可行性,室内生测比较了9个昆虫病原线虫品系对黄地老虎4龄幼虫的致病力。生测结果表明,9个不同昆虫病原线虫品系对黄地老虎4龄幼虫的致病力差别很大,其中格氏线虫Steinernema glaseri ib(Sgib)是对黄地老虎幼虫致病力最强的昆虫病原线虫品系,侵染24、36和72 h黄地老虎幼虫的校正死亡率均高于其他线虫品系。此外,还测定了不同温度、土壤湿度以及线虫剂量对格氏线虫Sgib致病力的影响,结果表明,在21℃-27℃、20%土壤湿度以及侵染期线虫与黄地老虎幼虫数量比不少于10∶1的条件下,格氏线虫Sgib对黄地老虎幼虫的致病效果最好。田间小区实验表明,格氏线虫Sgib对黄地老虎幼虫的防效达到96.67%。