谷子弯孢菌海藻糖酶基因(ClTRE)及其启动子的克隆和序列分析

海藻糖代谢调控真菌生长、发育及致病性,为了进一步研究海藻糖代谢在谷子弯孢病菌中的功能,对海藻糖酶基因及其启动子进行了克隆.根据植物病原真菌海藻糖酶基因的保守序列设计简并引物,扩增得到海藻糖酶基因同源序列.通过RACE技术,首次在谷子弯孢病菌中克隆得到了海藻糖酶基因(ClTRE)全长cDNA序列.序列分析表明,该基因最大开放阅读框为2037 bp,编码679个氨基酸;二级结构预测表明,该蛋白含约40.48％的α螺旋,12.99％的延伸串,6.5％的β转角,40.03％的不规则卷曲;蛋白保守结构域分析发现其含有海藻糖酶特有的保守位点,与其他植物病原真菌中海藻糖酶基因有51％-86％同源性;利用SignalP3.0软件预测谷子弯孢海藻糖酶蛋白具有信号肽.通过染色体步移技术克隆得到其上游启动子序列,利用TFSEARCH软件分析含有多个与逆境胁迫相关的顺式作用元件,初步推测该基因与逆境胁迫相关.谷子弯孢病菌ClTRE基因及其启动子的克隆,为进一步研究该基因在病菌致病中作用以及以该基因为靶位点的化学防控奠定基础.     

对二点委夜蛾高毒力苏云金芽胞杆菌的筛选及其基因型分析

【目的】获得对二点委夜蛾Athetis lepigone(M(o|¨)schler)高毒力的苏云金芽胞杆菌(Bt)菌株,寻找对该虫具有特异杀虫活性的蛋白毒素,探索Bt菌株或其杀虫基因应用于二点委夜蛾防治的可行性。【方法】通过生物测定方法比较了36株苏云金芽胞杆菌和一株恶臭假单胞工程菌PHB-cry1Ab对二点委夜蛾幼虫的杀虫活性,同时利用PCR-RFLP方法对这些菌株的基因型进行了分析。【结果】不同Bt菌株对二点委夜蛾幼虫的杀虫活性差别很大,杀虫活性高的菌株都含有cry1Ac基因。饲毒72 h后含单基因的BtHD-73菌株(cry1Ac)对二点委夜蛾2龄幼虫的毒力(LC_(50)值为188.51μg/g)明显高于含多基因的Bt SC-40菌株(cry1Ac,cry2Ac,cry1I,vip3A)的毒力(LC_(50)值为418.13μg/g)。含有vip3A基因的Bt SC-40和BtHD-13营养期上清液对二点委夜蛾2龄幼虫表现出一定的杀虫活性(72 h死亡率分别达到42.5%和57.4%),而无vip3A基因的Bt HD-73营养期上清液未表现出明显的杀虫活性。【结论】由cry1Ac基因编码的Cry1Ac蛋白对二点委夜蛾幼虫具有特异杀虫活性,Vip3A蛋白对二点委夜蛾幼虫可能也有一定的杀虫活性。     

谷子ARF基因家族的鉴定与生物信息学分析

生长素应答因子(ARF,auxin response factors)是一类可以结合在生长素应答基因启动子部位的转录因子,在植物的生长发育中起至关重要的作用。本研究以谷子为材料,共鉴定出24个ARF基因,命名为Si ARFs。利用生物信息学对谷子Si ARFs基因的结构、染色体分布、基因倍增模式、系统进化以及基因的表达模式进行分析。结果表明,Si ARF基因家族在染色体上呈不均匀分布,除2号染色体外,其他染色体上都有该家族基因,基因的扩增模式为分散复制与片段复制。Si ARFs基因家族具有相对保守的结构,即包含1个保守的B3 DNA结构域、ARF结构域和Aux/IAA结构域,ARF蛋白的3D结构含有3个α螺旋和7个β折叠结构。进化树分析表明谷子ARF蛋白和物种相近的高粱、玉米聚在一起。大多数ARF基因在谷子根、茎、叶和穗中都有表达,且不同基因表达量有较大差异。     

谷子抽穗期与农艺性状的相关与回归分析

抽穗期是农作物的重要性状,决定着作物的地区和季节适应性。明确不同谷子品种适合的种植区域,对生产实践具有重要意义。在海南、洛阳、吉林3个地区连续2年调查了160份谷子资源的抽穗期、株高、穗长、穗重等9个主要性状。相关性分析发现3个地区抽穗期与千粒重均呈负相关,而在海南、洛阳2个地区抽穗期与株高、叶片数、穗长、穗粗、穗重、穗码数、穗粒重均呈正相关,吉林地区抽穗期与穗粒重呈负相关,说明随着抽穗期的适当延长,谷子主要通过增加子粒数目提高产量,而抽穗期过度推迟,则可能导致产量潜力下降;方差分析表明,3个地区抽穗期对千粒重、株高、叶片数、穗长、穗粗、穗重、穗粒重、穗码数均有显著影响(P<0.05)。在海南,随着抽穗期的延长穗粒重递增,抽穗期40 d以上品种穗粒重最大;在洛阳,抽穗期50～60 d的品种穗粒重最高;在吉林,抽穗期70～80 d的品种穗粒重最高。求得每个品种在3个地区的穗粒重均值,以此为依据筛选出53份广生态适应性品种,在3个地区成功建立了叶片数、株高、穗码数对抽穗期的最佳回归方程。本研究表明一定抽穗期范围内谷子主要通过增加穗粒数而不是千粒重来实现增产,筛选出的广生态适应性谷子资源以及建立的回归方程为开展广适应育种、利用抽穗期信息对叶片数、株高、穗码数进行准确选择奠定了基础。     

基于线粒体COⅠ基因序列的中国二点委夜蛾遗传多态性分析

二点委夜蛾Athetis lepigone是2005年首次在河北省发现危害夏玉米苗的新害虫, 2011年7月在河北、 河南、 山东、 山西、 安徽和江苏6省47市夏玉米苗期大面积暴发成灾, 严重威胁玉米生产。为了从种群水平探讨该虫暴发成灾的机制, 我们通过分析线粒体细胞色素氧化酶亚基Ⅰ(mtCOⅠ）基因序列来研究不同地区二点委夜蛾种群的进化关系。本研究采集了河北、 河南、 山东和山西等地的19个不同地理种群样本, 用同源序列比对的方法分析样本mtCOⅠ基因片段, 利用DnaSP 5.0软件和Arlequin 3.5软件对不同地理种群间的mtCOⅠ单倍型多样性分析和Tajima’s D中性检测, 建立了单倍型邻接（N-J）系统发育进化树和单倍型网络图。结果表明, 在203头个体的658 bp mtCOⅠ基因片段中, 得到17种单倍型和18个变异位点, 河北省的二点委夜蛾的单倍型多态性最丰富, 而河南、 山东和山西3省采集的二点委夜蛾样品其单倍型均有与河北种群单倍型一致的类型。二点委夜蛾不同地理种群间基因流水平较高, 种群间没有明显的遗传分化, 并且在较近的历史时期未经历明显的种群扩张。     

谷子抗倒伏性和株高、穗部性状的相关性研究

倒伏是限制作物产量提高的重要因素,而株高、穗长、穗粗、穗粒重等性状与产量密切相关,因此弄清抗倒伏性与这些性状的关系,对开展抗倒伏高产育种具有重要意义。本研究系统调查了41份谷子材料倒伏指数、株高、穗长、穗粗、穗码数、码粒数、穗粒重7个性状,结果表明：所有调查的7个性状指标在41份谷子材料中存在显著差异,除穗粗变异幅度较小,其余6个性状指标均存在丰富的遗传变异。相关性分析表明谷子基部第一、第二、第三节倒伏指数均与株高呈一定负相关,但未达到显著水平,与穗长、穗码数、码粒数、穗粒重均呈一定正相关,但只有第二节倒伏指数与穗长间的相关达到了显著水平（P<0.05）。倒伏指数与穗粗的相关性较复杂,第一、第三节倒伏指数与穗粗呈负相关,而第二节倒伏指数与穗粗呈正相关,但都未达到显著水平。株高与穗长、穗粗、穗码数、穗粒重4个产量关键性状间呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）正相关;穗长、穗粗、穗码数、码粒数、穗粒重5个性状间呈极显著正相关（P<0.01）。研究结果认为在80 cm范围内,增加株高不会减弱谷子的抗倒伏性,谷子倒第二节抗倒伏性对整株植株抗倒伏性起到关键作用,应在抗倒伏高产育种中加以重视。     

二点委夜蛾卵巢发育分级及在预测预报中的应用

对室内饲养的二点委夜蛾Athelis lepigone(Moschler)雌成虫分时段进行解剖,观察其卵巢的结构及发育进程。结果显示二点委夜蛾具有1对卵巢,各由4个卵巢小管组成。发育进程可分为5个阶段:透明期、卵黄沉积期、成熟待产期、产卵盛期和产卵末期。河北省石家庄地区2011年7月下旬至8月上旬田间卵巢发育的监测结果显示,Ⅰ级卵巢在整个发生期所占比例较高,Ⅳ级卵巢所占比例较低,推测其下一代幼虫的发生量将较低,并与田间调查结果吻合,因此卵巢解剖分级法可以用于二点委夜蛾的预测预报工作。     

冀中南地区二点委夜蛾主害代幼虫田间消长与暴发为害规律

【目的】二点委夜蛾Athetis lepigone(M?schler)主害代幼虫在麦秸下隐蔽危害玉米幼苗,早期难以发现。本文研究其在田间的消长动态和暴发危害规律。【方法】2014-2016年间,在河北省中南部进行广泛监测,选择在二点委夜蛾的重灾区开展调查。从玉米播种后进行系统监测,一旦发现有幼虫的田块,每天进行调查,其中在邯郸的馆陶县和沧州的南大港得到了完整数据。【结果】玉米田二点委夜蛾主害代幼虫消长规律呈现Peal-Reed曲线,具体表现为在田间发现幼虫后,虫量迅速增加,维持高水平后开始化蛹,而后开始迅速下降。玉米苗被害株率随时间呈现S曲线,玉米苗出现被危害后,被害株率迅速增加,4 d后被害株率达到最高值,然后趋于稳定。【结论】本研究证实了二点委夜蛾属于生态型气候性害虫,具有暴发性强、危害迅速的特点,其结果为二点委夜蛾科学防治提供了理论依据。     

玉米大斑病菌钙调磷酸酶A亚基的克隆与特征分析

根据已知病原真菌钙调磷酸酶A亚基(Calcineurin A, CNA)丝苏蛋白磷酸酶保守结构域设计引物, 从玉米大斑病菌cDNA中扩增出CNA基因片段。利用cDNA末端快速克隆(Rapid amplification of cDNA ends, RACE)手段获得该基因全长cDNA序列(GenBank登录号: EF 407562)。Southern杂交结果显示, 该基因在玉米大斑病菌基因组只有1个拷贝。CNA特异性抑制剂Cyclosporin A对玉米大斑病菌分生孢子和附着胞发育有抑制作用, 抑制作用与抑制剂浓度呈正相关, 相同浓度的抑制剂对附着胞形成的抑制作用大于对孢子萌发的抑制。经CsA(5µg/mL)处理后, 玉米大斑病菌分生孢子不能侵入玉米叶片, 初步表明CNA基因参与玉米大斑病菌的致病过程。