植物液泡膜水通道蛋白的结构、分布和功能研究进展

植物液泡膜水通道蛋白(tonoplast intrinsic proteins, TIPs)是植物体内水分子和一些小分子溶质跨液泡膜运输的通道。TIPs介导胞内或胞间的水分跨膜运输,在维持植物细胞的水分平衡过程中起着至关重要的作用。由于TIPs特异的定位在液泡膜上,长久以来一直被用作不同植物物种和组织中液泡识别的标记物。本综述介绍了液泡膜水通道蛋白的发现、结构、分类以及亚细胞和组织定位、基因表达和蛋白功能等方面的研究进展,初步探讨了植物液泡膜水通道蛋白研究中存在的问题及今后的研究热点,希望能为相关的科研人员在研究液泡膜定位的水通道蛋白中提供帮助。     

棉田绿盲蝽微生物多样性研究

昆虫在长期的进化过程中与其体内微生物形成了互利共生的关系,共生微生物参与调节寄主的多种生命活动,例如生殖、代谢等。在黄河流域棉区绿盲蝽Apolygus lucorum是棉花的主要害虫之一。为明确绿盲蝽体内共生菌的种类与群落结构,通过HiSeq平台对棉田绿盲蝽体内共生菌的16S rRNA基因V3～V4区进行高通量测序,分析绿盲蝽体内共生菌的种类与多样性。结果显示,变形菌门Proteobacteria(89.18%)、放线菌门Actinobacteria(2.99%)、厚壁菌门Firmicutes(2.48%)为绿盲蝽的3个优势菌门。在属水平上立克次氏体Rickettsia(32.86%)、欧文氏菌属Erwinia(20.21%)为优势菌群。本文初步明确了绿盲蝽体内微生物群落的组成和动态变化,为进一步研究绿盲蝽与共生菌的相互作用提供了基础,为今后从共生菌出发防治绿盲蝽提供新思路。     

棉田非靶标害虫发生丰度与气象因子的关联性分析

【背景】近年来,全球气候条件不断变化,其对农田生态系统和病虫草害发生的影响较大。【方法】于2009~2013年在河南安阳田间小区系统调查了转基因棉田和非转基因棉田主要害虫种群丰度,结合5年间本地气象因素,分段分析了影响棉田主要害虫发生的关键气象因子及其关键影响时期。【结果】不同害虫发生危害的关键气象因子及其关键影响时期不同,且不同害虫种群丰度与气象因子及其影响时期有不同的相关性。影响棉蚜的关键性气象因子是1~8月的平均气温,与相对湿度和降雨量相关性较低;影响棉叶蝉的关键气象因子是1~4月的降雨量,其次是1~8月的相对湿度,而平均气温与其相关性很低;5~8月降雨量对烟粉虱有一定的抑制作用,平均气温和相对湿度对其无显著影响;影响棉蓟马的关键气象因子是平均气温,其次是5~8月相对湿度,降雨量与棉蓟马丰度相关性较低;平均气温、相对湿度和降雨量与盲蝽种群丰度的相关性很低,其发生危害可能是多种气象因子协同作用的结果。【结论与意义】本研究结果可为气候变化条件下棉田主要害虫的预测预报和防御提供理论依据。     

植物下胚轴向光弯曲机制研究进展

植物向光弯曲生长主要是由于其向光和背光面生长素的不对称分布引起。近年来研究发现,在不同强度的蓝光单侧照射下,植物可能存在不同的向光弯曲调节机制。目前,关于向光素PHOT1介导弱蓝光引起的下胚轴弯曲研究较为详细,即PHOT1感受蓝光后,与其下游的信号蛋白NPH3、RPT2和PKS1相互作用,调控生长素运输蛋白的活性及定位,诱导生长素的不对称分布引起向光弯曲。PHOT1和PHOT2以功能冗余方式调节强蓝光引起的植物下胚轴向光弯曲,NPH3可能作为共享调节因子,引发不同的信号转导通路实现功能互补。此外,其他光受体、激素、蛋白激酶、蛋白磷酸酶以及Ca2＋也参与了植物向光弯曲的调节。本文就近年来有关植物下胚轴向光弯曲信号组分及可能的网络关系进行总结,并对该研究领域存在的问题及今后可能的研究方向进行展望。     

陆地棉干旱胁迫相关基因GhTrx的克隆及表达

采用RACE和RT-PCR技术,克隆了陆地棉干旱胁迫硫氧还蛋白基因,利用荧光定量PCR技术分析该基因在不同组织和不同时期的表达情况.结果表明,陆地棉硫氧还蛋白基因(GhTrx)的cDNA全长1 340 bp,其中ORF 864 bp,推测编码288个氨基酸.该基因编码蛋白与杨树、蓖麻、拟南芥的相似性分别为70%、72%和76%,系统发育树分析显示,GhTrx与蓖麻中该蛋白的亲缘关系最近.RT-PCR分析显示,GhTrx基因表达受干旱胁迫诱导,在干旱诱导下,该基因在抗旱材料中H177中上调表达,在根中的表达量明显高于叶.研究表明,GhTrx基因在干旱胁迫时根部进行大量表达,对抵御外界的干旱威胁起到关键作用,可能对提高陆地棉抗旱性方面具有一定的作用.     

三个棉蚜谷胱甘肽-S-转移酶(GST)基因克隆及在不同寄主专化型中的表达分析

【目的】明确棉蚜Aphis gossypii Glover体内3个高表达谷胱甘肽-S-转移酶(GST)基因不同发育阶段的表达谱,并比较它们在不同寄主专化型棉蚜中的表达差异。【方法】从棉蚜的伏蚜和苗蚜转录组数据库中挑选GSTs并克隆得到全长cDNA序列,使用qRT-PCR分析这些基因在不同寄主专化型棉蚜不同龄期中的相对表达量。【结果】克隆到3个高表达的GSTs基因,分别命名为AgoGST-s1(GenBank登录号:MN688789)、AgoGST-d1(GenBank登录号:MN688790)、AgoGST-d2(GenBank登录号:MN688791)。这3个基因在不同龄期均表达,不同发育阶段的表达谱基本一致,表达量呈现从低到高的变化趋势。AgoGST-s1基因在各个发育阶段相对表达量的变化幅度较小,而AgoGST-d1、AgoGST-d2的变化幅度较大。对比两种寄主专化型棉蚜相同龄期时的表达情况发现,黄瓜型棉蚜中GSTs基因的表达量在大部分龄期都高于棉花型棉蚜。【结论】AgoGST-s1、AgoGST-d1、AgoGST-d2基因表达量伴随棉蚜生长发育变化趋势明显,在不同寄主专化型棉蚜体内的表达量存在差异,可能与棉蚜对寄主植物的适应性有关。     

SSR引物及多态性位点数对陆地棉野生种系聚类结果的影响

利用SSR标记分析陆地棉野生种系的遗传多样性,对材料间相似系数的变异系数进行显著性测验和矩阵相关性测验,探讨引物和多态性位点数对研究结果准确性的影响。90对多态性引物在42份供试材料间共检测出530个等位位点,其中多态性位点440个,占83.01%。多态信息含量范围为0.046～0.888,平均为0.649;Shannon多样性指数在0.113～2.289之间变动,平均为1.248。显著性测验显示,当引物按PIC值降序排列时,利用25对引物或者150个多态性位点即可获得较准确的结果;升序排列时,至少需要50对引物或200个多态性位点才能获得较准确的结果。矩阵相关性测验显示,降序时20对、升序时50对引物或者达到150个多态性位点聚类即可达到90对引物时的精度。此外,在引物量较少时,扩增位点数较多的引物所提供的信息量更大,随着引物量的增加,这种差距趋于不明显;等位位点总数较少时,引物数量更重要,随着位点数的增加,引物信息含量的重要性已高于引物数起主导作用。综上,若要客观反映出42份陆地棉野生种系的遗传关系,有必要选用多态性引物30对,扩增多态性位点150个以上,增加引物到50对以上为佳。     

转基因抗草甘膦抗虫棉对棉田冠层节肢动物群落的影响

【背景】随着转基因抗虫棉在我国的广泛种植,一种具有抗虫和耐除草剂（草甘膦）的双价棉被培育成功。这种转双价基因棉和转单价基因抗虫棉对棉田节肢动物群落结构的影响可能不同。因此,在该类转双价基因棉花进行环境释放之前,有必要研究其对棉田节肢动物群落的影响,评价其环境安全性。【方法】试验于2010年5月9日~9月23日和2011年5月10日~9月24日在河南省安阳市中国农业科学院棉花研究所试验农场进行,棉田类型有3种——转基因抗草甘膦抗虫棉田、转Bt棉田和常规棉田,每种棉田种植3个小区,每个小区面积为200 m2（8 m×25 m）。采用对角线5点取样方法,每5 d调查1次棉田的节肢动物群落,通过目测对节肢动物鉴定到属。【结果】抗草甘膦抗虫棉田、Bt棉田和常规棉田节肢动物群落、害虫亚群落和天敌亚群落的结构与组成无明显差异;抗草甘膦抗虫棉田害虫种群数量低于抗虫棉田和常规棉田,而其天敌种群数量与常规棉田相当,略低于Bt棉田;3种棉田节肢动物群落、害虫亚群落和天敌亚群落的多样性指数、均匀性指数均无明显差异。【结论与意义】种植转基因抗草甘膦抗虫棉花不会对棉田节肢动物群落组成造成显著影响。本研究为转基因抗草甘膦抗虫棉田的环境安全性评价提供了依据。     

转基因抗虫作物对捕食性瓢虫的安全性研究进展

转基因抗虫作物的商业化种植带来了显著的经济、生态和社会效益,对转基因抗虫作物的安全性评价也一直是国内外学者研究的热点。对生物非靶标效应的研究是转基因抗虫作物安全性评价的重要组成部分,农田天敌类生物是其中的重点内容之一。瓢虫是农田生态系统重要的捕食性天敌,评价其在转基因抗虫作物田间是否能通过捕食猎物或取食花粉而接触到杀虫蛋白并富集于体内,进而对自身产生一定的非靶标效应,这对捕食性瓢虫的安全性研究具有重要的意义。本文从捕食性天敌瓢虫的生命表参数、行为功能参数、田间群落参数及体内微环境指标等方面综述了转基因抗虫作物对瓢虫的安全性研究进展,并对后期转基因抗虫作物对田间捕食性天敌的研究方向提出了建议,以期为转基因抗虫作物的环境安全性研究提供理论指导和为进一步完善转基因抗虫作物对瓢虫安全性评价的技术体系提供系统的数据资料。     

拟南芥AtrbohD和AtrbohF缺失对叶蛋白质组的影响

拟南芥NADPH氧化酶AtrbohD和AtrbohF在脱落酸（abscisic acid,ABA）抑制主根伸长、ABA诱导气孔关闭以及植物应答干旱、盐及病菌侵染等逆境胁迫反应中发挥重要作用,但这2个蛋白亚基缺失对拟南芥（Arabidopsis thaliana）蛋白质组的影响还未见报道。我们以营养土中生长16 d的野生型及AtrbohD和AtrbohF双基因突变体atrbohD1/F1叶片为材料进行蛋白组学分析,在双向电泳图谱上可分辨出约1 000个蛋白点,且蛋白表达谱存在差异。选取42个显著差异蛋白点进行MALDI-TOF/TOF质谱鉴定,成功鉴定出20个差异蛋白,这些蛋白主要与氧化还原、能量代谢、蛋白代谢、转录和信号传导等相关,还有一些蛋白功能未知。