寄主植物物理性状及营养物质对地红蝽寄主选择性的影响

【目的】地红蝽Pyrrhocoris tibialis是一种重要的农业植食性害虫,寄主范围广泛。本研究测定地红蝽对不同植物的取食偏好及分析寄主植物物理性状和营养物质在地红蝽成虫寄主选择行为中的作用,以期从寄主理化性状的角度来探讨地红蝽寄主选择行为机制,为指导作物抗虫育种提供依据。【方法】通过自由选择方法研究地红蝽成虫对5种寄主植物(谷子Setaria italica、高粱Sorghum bicolor、绿豆Vigna radiata、大豆Glycine max和玉米Zea mays)叶片的取食选择性;使用Y型嗅觉仪进一步检测地红蝽对5种植物叶片气味的趋性反应;测定分析5种植物叶片物理性状及主要营养物质含量与地红蝽取食选择性的相关性。【结果】地红蝽成虫对5种寄主植物叶片的取食选择率存在显著性差异,依次为谷子＞高粱＞绿豆＝大豆＞玉米,与对这5种寄主植物叶片气味的趋性反应百分率结果一致。相关性分析表明,地红蝽成虫的取食选择性与叶片长宽比、含水量和背面茸毛密度呈显著正相关,相关系数分别为0.881, 0.884和0.906,而与地红蝽成虫取食前后寄主植物叶片可溶性糖含量变化和总蛋白质含量变化呈显著负相关,相关系数分别为-0.915和-0.951。通径分析表明,寄主植物叶片背面茸毛密度和总蛋白质含量变化是地红蝽寄主选择性的重要决定因素。【结论】地红蝽成虫对不同寄主植物存在取食选择和趋向性差异,地红蝽成虫取食选择与寄主植物叶片长宽比、背面茸毛密度、含水量以及可溶性糖和总蛋白质含量变化有关。     

大豆两个C2H2型转录因子基因序列特征及表达分析

干旱气候已严重影响需水作物大豆的产量,而植物中C2H2型转录因子在应答非生物逆境中起到重要作用,因此充分挖掘优异抗旱大豆种质的基因资源及功能研究,为利用基因工程手段获得抗旱大豆种质奠定理论基础。本研究从大豆叶片中克隆到2个基因,分别命名为GmZAT9-like和GmZAT5-like。序列特征分析表明二者都属于C2H2型转录因子,均包含典型双锌指结构域和EAR保守基序,且氨基酸同源性低于其他物种同源基因。分子进化树分析表明,2个基因分别与拟南芥AtZAT9和ATZAT5基因划分为一类。基于荧光实时定量PCR技术检测到2个基因分别在叶片和根部组织特异性表达。通过半定量RT-PCR和荧光定量PCR分析大豆幼苗在PEG、SA、ABA、NaCl和4℃胁迫处理条件下2个基因的表达模式。结果表明,在PEG和SA胁迫条件下,叶片中GmZAT9-like基因表达在处理后期有升高趋势,而根部GmZAT5-like基因在处理早期受到诱导表达;ABA胁迫条件下,2个基因均在处理初期呈现表达升高趋势而后下降;盐和冷胁迫条件下,叶片中GmZAT9-like基因表达受到抑制,而根部GmZAT5-like基因表达在冷胁迫处理初期呈现升高趋势。因此推测这两个基因与大豆非生物胁迫响应相关。     

我国杂粮种质资源创新研究: 现状与展望

该文系统综述了我国杂粮种质资源保存、鉴定评价、创新利用、基因资源挖掘研究现状, 以及基础研究存在的问题和挑战, 并提出杂粮研究的重点和发展方向。     

30个枣树种质资源遗传多样性的ISSR分析

取30个枣树品种进行ISSR分子标记分析,其扩增条带分别进行琼脂糖和聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,以期获得不同产地品种之间的遗传多态性。从100条选择扩增的ISSR引物中筛选出17条扩增清晰、重复性和稳定性好的引物,选取其中8条扩增条带多态性强的引物进行遗传聚类分析。结果表明：（1）1％琼脂糖凝胶电泳和5％聚丙烯酰胺凝胶电泳检测扩增总条带数分别为72和127条,其中多态性条带分别为51条和113条,多态性条带比率（PPB）分别为70．8％和88．9％。（2）基于UPGMA软件对30个品种的遗传差异性分析表明,8个ISSR引物可以将枣树品种之间遗传差异明显区分开来。两种电泳检测方法相比较,聚丙烯酰胺凝胶电泳检测可获得较为精细的枣树品种间遗传图谱。其遗传相似系数范围在0．56～1．00之间,以0．62为最低遗传相似系数,可将30个枣树品种分成3个大类,6个亚类,为进一步研究枣树品种间分类、起源进化关系和分子辅助育种奠定基础。     

红树林植物木榄水通道基因的克隆和表达

根据植物水通道基因保守区设计简并引物,采用RT-PCR方法,从木榄树叶中分离出水通道基因的cDNA片段;3′RACE获得3′端cDNA序列;再经5′RACE获得5′端部分cDNA序列,命名为PIP2,GenBank登录号为EF126757。该基因全长843个碱基,编码281个氨基酸,具有典型的植物水通道基因结构。该基因编码的蛋白质与含羞草(PIP2;5)、欧洲葡萄(PIP)、拟南芥(PIP3)等水通道蛋白的同源性分别为90%、91%、88%。Northern杂交分析表明,该基因在木榄树不同器官中的表达差异明显:根部有较高的表达水平,茎部较弱,而在叶中只能检测到微弱的信号。     

利用荧光指示分子IeGFP比较vip3A和cry1Ia基因启动子活性

苏云金芽孢杆菌（Bt）的Vip3A和Cry1Ia蛋白质序列无同源性,但具有其他相似的特征,例如在孢子形成早期合成,然后跨膜转运至胞外。本研究以新型融合荧光蛋白IeGFP为报告分子,比较vip3A（Pv）和cry1Ia基因（Pi）启动子的调控模式和活性。结果表明,在大肠杆菌中,两者均为组成型启动子。通过荧光信号强度的比较发现,在大肠杆菌中,Pi活性显著强于乳糖操纵子调节基因启动子（PlacI, P<0.01）,但比PlacI增强型突变体（PlacIq, P<0.01）和cry1Ac基因启动子（Pac, P<0.01）弱。在3个Bt启动子中,Pv活性最弱,接菌12 h后,与PlacI接近（P>0.05）。在Bt菌株中,Pv对IeGFP的表达调控与之前报道的Pi相似。启动子的Shine-Dalgarno（SD）序列与目的基因起始密码子（AUG）之间的间隔区域在调节细菌的蛋白质翻译效率方面发挥重要作用。本研究中构建的大部分Pv与Iegfp基因的间隔区域突变,均导致相应大肠杆菌和Bt细胞的荧光强度显著降低（P<0.05）,说明融合荧光蛋白IeGFP具有较好的灵敏度。该研究不仅确定了2种启动子在Bt和大肠杆菌中的活性,而且验证了IeGFP指示弱启动子活性的可行性。     

抗拿捕净晋谷21突变体的筛选和分子鉴定

谷子(Setaria italica(L.)P.Beauv.)是我国重要的杂粮作物,具有抗旱耐贫瘠、水分利用率高、适应性广、营养丰富等特点,但谷子田间除草一直制约着谷子的集约化栽培和有机旱作产业规模化的推广与发展。为快速选育抗除草剂谷子品种,本试验以晋谷21突变体M2群体为试验材料,通过喷施0.33%拿捕净除草剂对晋谷21突变群体进行初次筛选和再次筛选,进而快速获得抗拿捕净除草剂突变体植株并对其进行分子鉴定。结果显示,在大田苗期喷施0.33%拿捕净除草剂的初次筛选中,筛选出抗拿捕净除草剂的晋谷21突变体共39个株系;对这39个突变体株系再次喷施0.33%拿捕净除草剂,筛选获得9个有抗拿捕净除草剂特性的株系。对筛选获得的抗拿捕净突变体株系的其中3个株系共15个植株进行分子鉴定,发现有4个突变体植株的ACCase基因编码的第1780个氨基酸-异亮氨酸突变为亮氨酸。该结果可为今后利用分子生物学手段改良名优谷子品种晋谷21、加速抗除草剂谷子品种的选育提供理论和材料基础。     

谷子几丁质酶基因家族鉴定及在白发病菌胁迫下的表达分析

谷子白发病是威胁谷子产量和品质的重要系统性侵染病害。在抵抗病原菌的过程中,抗病相关基因起着尤为重要的作用。几丁质酶(Chitinase,EC.3.2.1.14)是植物抗病反应过程中的一类重要的病程相关蛋白,在植物防御病原菌侵染和害虫危害中扮演重要的角色。本研究在前期对白发病菌侵染抗感谷子品种转录组分析的基础上发现几丁质酶家族基因在抗感品种中显著差异表达,推测该家族基因可能参与谷子对白发病的抗病反应过程。基于此,本研究运用生物信息学相关技术对筛选出的30个谷子候选抗病相关几丁质酶家族基因进行染色体定位,利用TBtools等软件对该基因家族的理化性质、基因结构、发育树构建、蛋白序列及其转录水平进行分析。结果表明,30个谷子几丁质酶家族基因分布在8条染色体上(第6条染色体除外)。几丁质酶蛋白均含有分泌信号肽,预测为分泌蛋白,且具有保守蛋白基序。系统发育树分析显示,该基因家族成员可分为3个亚组。结合白发病菌侵染抗感谷子转录组数据,根据其表达模式的差异,可分为上调、下调和不表达3类基因。荧光定量PCR结果表明,Seita.1G225300、Seita.4G286000、Seita.5G389900、Seita.7G150600、Seita.7G150700和Seita.8G076900这些基因表达在抗感品种中存在显著差异,很可能参与抗白发病的调控过程。其研究结果有望为谷子抗病基因克隆及分子育种提供一定的理论参考。     

谷子产量和品质相关性状的杂种优势及遗传特性分析

为了解谷子(Setaria italica)两系杂交后代的产量和品质相关性状的杂种优势,以3个高度雄性不育系为母本(A1、A2和A3),6个抗除草剂恢复系为父本(R1、R2、R3、R4、R5和R6),采用不完全双列杂交(NCⅡ)设计配制了18个组合,分析组合的株高、粒重和蛋白含量等11个性状的配合力和杂种优势特性。结果表明,不同亲本间及杂交组合间的性状均存在显著差异。其中,两系杂交组合的小区产量与千粒重、单穗粒重、株高、穗长显著相关,而与小米的品质(粗蛋白、粗脂肪、总淀粉)无显著相关。同一性状不同亲本的一般配合力(GCA)效应值不同,A1 (不育系)和R1 (恢复系)的产量和品质性状的GCA正效应值较大,是改良谷子高产优质的潜在优良亲本。而杂交组合的特定特殊配合力(SCA)效应值与亲本GCA效应值表现并不一致,其中A1×R5、A1×R6、A2×R1、A2×R4的SCA效应值较高,属于优异组合。此外,各性状的广义遗传力和狭义遗传力均大于65%,主要受加性效应和非加性效应共同控制。谷子杂交组合的株高、穗重、小区产量具有显著的中亲优势,部分杂交组合具有较强的超亲优势。株高、穗长、穗码、千粒重、脂肪的狭义遗传力较高,加性遗传作用较大,而穗重、茎节数、蛋白非加性遗传作用更为突出。虽然产量性状和品质性状的杂种优势特性不同,但均由加性效应与显性效应共同作用决定。     

谷子Si-SP1小穗突变基因的遗传分析和定位

通过EMS(Ethyl methylsulfonate,甲基磺酸乙酯)诱变豫谷1号获得一个遗传稳定的谷子小穗突变体si-sp1,该突变体突出表现为穗部变小,同时伴随有株高降低、单码小花数减少和根系变小等表现型变异。与野生型豫谷1号相比,突变体的穗长和株高分别降低了37.8%和9.0%,单穗粒重和单码小花数分别降低了40.3%和31.7%,但千粒重增加了20.2%。遗传分析表明,si-sp1突变性状由1对隐性基因控制。以si-sp1为母本、辽谷1号为父本构建的F2定位群体的隐性单株,将突变基因定位在8号染色体上CAAS8003与SSR1038间约11.02 M的距离内,为下一步精细定位并分离该基因奠定了基础。