双管基因枪介导的基因瞬时表达技术在拟南芥中的应用

基因瞬时表达是植物中研究目标基因功能的常用手段。在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中, 相比原生质体和农杆菌介导的基因异源表达技术, 利用粒子轰击进行基因瞬时表达一直鲜有报道。其主要原因是拟南芥叶型相对较小、基因枪操作相对烦琐以及基因表达效率差异较大。该研究通过优化双管基因枪系统, 在营养生长旺盛的拟南芥莲座叶中实现GFP和GUS基因高效表达。同时, 通过GUS报告基因明确了坏死诱导因子BAX、Avh238和ATR13/Rpp13激发拟南芥细胞坏死的表型。但在本氏烟(Nicotiana benthamiana)中明显诱导细胞坏死的Avrblb1/RB基因对, 在拟南芥中却丧失了诱导细胞坏死的活性。由于双管基因枪系统每次轰击时设置平行对照, 可有效降低转化实验中的样本变异度, 为拟南芥及其突变体研究中准确评价基因功能和高通量筛选目标基因提供新的技术参考。     

马铃薯StPSKRs基因的克隆及其亚细胞定位分析

该研究采用同源克隆与PCR扩增方法,从马铃薯品种‘Desiree’中克隆植物磺肽素受体基因StPSKR1和StPSKR2的全长cDNA,并对其进行生物信息学分析及亚细胞定位分析,为深入研究StPSKR1和StPSKR2基因在马铃薯生长发育和生物胁迫中的作用提供理论依据。结果发现:(1)通过同源克隆与PCR扩增获得StPSKR1和StPSKR2的全长cDNA片段,并将其克隆到pGWB5-GFP载体;测序结果显示这2个基因编码的蛋白质与数据库给定的蛋白质序列保持一致,表明成功克隆到StPSKR1和StPSKR2基因。(2)StPSKR1位于马铃薯1号染色体上,cDNA全长3 042 bp,编码1 013个氨基酸,预测蛋白相对分子质量为112.16 kD,理论等电点6.27;StPSKR2位于7号染色体,cDNA全长3 135 bp,编码1 044个氨基酸,相对分子量为114.99 kD,理论等电点6.19。(3)生物信息学分析显示,StPSKR1和StPSKR2都属于跨膜蛋白。(4)亚细胞定位结果显示,StPSKR1和StPSKR2均定位于细胞膜上。     

马铃薯硝态氮转运蛋白基因的克隆及表达分析

该研究以马铃薯双单倍体‘DM’为材料,克隆到高亲和性硝态氮转运蛋白基因StNRT2.1的全长cDNA(JGI登录号PGSC0003DMT400002924),并对其进行表达模式和生物信息学分析,为深入探索StNRT2.1基因的生物学功能以及提高马铃薯对氮素的利用效率奠定理论基础。结果表明:(1)通过同源克隆与PCR扩增获得StNRT2.1基因cDNA全长片段,并构建pCEGFP-StNRT2.1表达载体;测序结果显示其实际所编码的蛋白质序列与数据库中目的基因蛋白质序列完全一致,表明成功克隆到StNRT2.1基因且未出现错义突变。(2)StNRT2.1基因位于马铃薯第11号染色体,cDNA序列全长1 593 bp,编码530个氨基酸,预测蛋白相对分子质量约为57.60 kD,理论等电点为9.36。(3)生物信息学分析显示,StNRT2.1由20种氨基酸组成,其中甘氨酸(Gly)所占比例最多,达到10.8%,并且主要由228个α-螺旋、27个β-折叠、87个延伸链和188个无规则卷曲构成;StNRT2.1存在功能保守结构MFS_1(PF07690)和12个跨膜螺旋结构域,且N端和C端均位于细胞膜内; StNRT2.1位于质膜上且不具有信号肽,可能为非分泌型膜蛋白。(4)以氮充足(7.5 mmol/L)水平作为对照,马铃薯幼苗经无氮(0 mmol/L)和低氮(0.75 mmol/L)处理3周后呈现出叶片发黄及植株矮化等明显表型差异。(5)qRT-PCR结果显示,在无氮条件下,马铃薯根组织中StNRT2.1基因表达量升高3.98倍,说明StNRT2.1可能为诱导型高亲和转运蛋白。     

兰属(Cymbidium)5种植物叶结构特征

采用光学显微镜和体视镜,对兰属5种植物(春兰、蕙兰、建兰、寒兰、墨兰)的叶结构特征(叶脉结构、叶表皮结构、解剖结构)进行了观察和测量。结果显示,兰属5种植物的叶脉结构相似,叶表皮结构和解剖结构存在较大差异,其中最主要的差异是皮下纤维束的多少和边缘角质层锯齿形态。依据叶结构特征聚类分析结果,5种兰可分为春兰组、建兰组和墨兰组3组。本研究表明叶结构特征对兰属5种植物的分类具有重要意义。     

CRISPR/Cas9基因组编辑技术在番茄中的应用现状及展望北大核心CSCD

CRISPR/Cas9技术是一种能够快速对基因组靶位点进行特定DNA修饰的编辑工具。该文对近年来国内外有关CRISPR/Cas9技术在改善番茄农艺性状及提高生物、非生物胁迫抗性方面的研究进展进行综述,并集中讨论了CRISPR/Cas9面临的一些问题,为该基因编辑技术在番茄的种质创新及基因功能研究方面的应用提供参考。     

陕西省烟草灰霉病病原及云芝多糖对其防治研究

采用形态学观察和分子鉴定方法对2011年在陕西省发生的一种烟草未知病害的病原菌进行鉴定。从病叶组织分离纯化得到病原菌,通过致病性测定以及人工接种后再分离病菌,证明编号LJL007的菌株为该病的致病菌。依据病原菌的形态学和培养特征,将菌株LJL007鉴定为灰葡萄孢Botrytis cinerea Pers.,其有性型为富氏葡萄孢盘菌Botryotinia fuckeliana Whetzel。通过核糖体DNAITS序列分析,分离菌株LJL007序列(登录号:HM17900)与富氏葡萄孢盘菌序列(登录号:HM849615)同源性达100%,进一步证明该病原菌是灰葡萄孢Botrytis cinerea。云芝多糖在离体条件下,对灰葡萄孢的菌丝生长和孢子萌发均无直接抑制作用。云芝多糖对烟草灰霉病有较好预防保护作用,其预防效果可达56.29%。云芝多糖可显著提高烟草体内几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,其活性峰值分别比对照提高56.89%和429.83%,说明云芝多糖可诱导植物产生抗病性。     

一个马铃薯种质资源圃致病疫霉群体的分析

由致病疫霉Phytophthora infestans引起的晚疫病是马铃薯生产上最严重的病害之一,认识其群体结构特征,可为晚疫病防控策略的制定以及抗病品种的合理布局提供指导。对2009年采自宁夏一个种植有93个品种(品系)的马铃薯种质资源圃的致病疫霉进行了交配型、致病型和线粒体DNA单倍型分析,结果表明,116个致病疫霉菌株中存在A1、A2和自育型3种交配型,发生频率分别为24.1%、57.8%和18.1%,A2交配型为优势类型;对其中43个菌株的致病型进行测试,检测到两种致病类型:1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11和3.4.10,发生频率分别为95.3%和4.7%,可克服所有11个抗病基因的1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11类型占绝对优势;对62个菌株的线粒体DNA单倍型进行分析,检测到Ia和IIa两种类型,发生频率分别为74.2%和25.8%。综合表型和基因型数据分析发现,该马铃薯种质资源圃中致病疫霉群体致病型单一,但致病型毒力因子高度复合;线粒体DNA分析表明,该马铃薯种质资源圃引入了遗传背景较为复杂的致病疫霉"新"群体。     

石果衣真菌(Endocarpon pusillum)比较转录组分析揭示其抗旱特性

从沙漠地区地衣石果衣中分离得到的地衣型真菌(Endocarpon pusillum)具有极强的抗旱能力.为了研究石果衣真菌的抗旱机制,本研究利用转录组测序和荧光定量的方法分别对纯培养和共生状态的真菌进行分析和比较.比较转录组分析是针对纯培养的石果衣真菌,比较其在正常培养和胁迫培养条件下的2个样品,得到1781个差异表达基因.以抗旱植物和非地衣型真菌的抗旱机制作为参照,一些普遍存在机制中所涉及的基因在石果衣真菌中也是差异表达的.然而不同的是,石果衣真菌的抗旱机制中不涉及有关渗透压调节基因的差异表达,这一特点为揭示石果衣真菌为干旱适应物种提供了证据.此外,石果衣真菌不同于其他生物,还有一系列差异基因被归类于其特有的干旱适应机制.为了确定共生与纯培养状态下的石果衣真菌的抗旱机制是否一致,本研究挑选了23个候选基因,利用荧光定量的方法在脱水地衣体中进行验证.本研究为下一步地衣型真菌的研究提供有价值的数据支持,同时也会有助于抗旱基因的功能研究.     

大丽轮枝菌VdSCH9基因的功能研究

大丽轮枝菌是一种土传性植物病原真菌,可侵染多种植物并引发黄萎病。目前,人们关于大丽轮枝菌的侵染和致病机制的了解还很不深入。本文通过敲除大丽轮枝菌编码丝氨酸/苏氨酸的蛋白激酶基因VdSCH9,阐明了其在大丽轮枝菌生长发育及致病过程中的作用。SCH9基因在酵母中的表达与cAMP-PKA途径和TOR信号通路相关,对酵母的生长、压力响应和寿命等有重要作用。大丽轮枝菌VdSCH9敲除突变体的生长速率显著下降,菌落边缘菌丝更为稀疏,菌丝分枝减少,对棉花植株为害的平均病情指数为56.6,显著低于野生型和互补突变体的平均病情指数90.5和82.8,对茄子植株为害的平均病情指数为65.9,也显著低于野生型和互补突变体的平均病情指数91.1和89.8。另外,敲除突变体对于高渗透压、氧化还原压力、细胞膜和细胞壁完整性等压力条件的敏感性增强。因此,VdSCH9对于大丽轮枝菌的生长、压力响应及致病力均有重要作用。     

枯草芽胞杆菌EDR4抑制灰葡萄孢菌的细胞学研究

通过菌丝生长抑制方法测定枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis EDR4对灰葡萄孢菌Botrytis cinerea的抑制作用,利用电子显微镜观察受到抑制的灰葡萄孢菌丝形态和细胞结构的变化。结果表明,菌丝生长异常,分支变多,出现不规则膨大和缢缩;线粒体数量异常增多并出现不规则肿胀;细胞质外渗,出现空腔化细胞;细胞器泡囊化解体和细胞崩解,细胞趋于死亡。