簇毛麦5VS染色体臂特异分子标记开发与遗传效应分析

簇毛麦(Dasypyrum villosum(L.)P.Candargy 2n=14,VV)是小麦改良重要的三级基因源。簇毛麦5VS染色体臂上携带抗白粉病基因Pm55、抗条锈病基因Yr5V和籽粒硬度基因Dina/Dinb等优异基因。已创制的小麦-簇毛麦T5VS.5AL和T5VS.5DL易位系为小麦抗病和品质改良提供了优异新种质。为加快T5VS.5AL和T5VS.5DL易位系在育种改良中的高效利用并深入分析5VS染色体臂在普通小麦遗传背景的遗传效应,本研究通过流式细胞染色体分离技术和二代测序结合的方法,获得了簇毛麦5VS的基因组序列信息。利用该基因组序列信息与中国春小麦染色体5AS、5BS、5DS上的基因进行比对,共开发了69个保守直系同源基因序列(COS,conserved ortholog sequence)标记,经过PCR扩增鉴定,发现59对引物扩增产物具有簇毛麦5VS特异条带,多态率为85.5%。其中,共显性标记40个,显性标记19个。结合生物信息学分析,明确了这些特异标记与普通小麦第五部分同源群短臂的共线性区间,为物理定位5VS上的优异基因及筛选鉴定5VS小片段易位系提供了标记信息。通过回交6次,将T5VS.5AL和T5VS.5DL易位染色体导入南农0686遗传背景,利用BC6F2近等系群体结合白粉病抗性鉴定对扩增条带共显性标记的可靠性进行了验证,为分子标记辅助选择T5VS.5DL易位系提供了易于利用的特异新标记。在BC6F2:3近等系群体中,进一步明确了5VS染色体臂在南农0686遗传背景中的遗传效应,即降低籽粒硬度、株高和千粒重以及提高主穗粒数。本研究新开发的5VS特异分子标记及选育的新种质为高效利用T5VS.5AL和T5VS.5DL易位系培育优质、抗病弱筋小麦新品种奠定了基础。     

利用LightCycler研究食管鳞状细胞癌与MTHFR C677T多态性的关系

亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)在叶酸代谢中起重要作用.MTHFR基因第677位核苷酸的多态性（C→T）能影响其酶活性并与肿瘤易感性有关.为比较中国北方人群MTHFR C677T多态性与食管鳞状细胞癌（ESCC）易感性之间的关系, 通过高速实时聚合酶链反应（real-time PCR）和解链曲线（melting curve）方法分析了189名ESCC患者和141名健康对照的MTHFR C677T多态性位点的基因型.结果显示,健康对照组的MTHFR C/C（纯合野生）、C/T和T/T（纯合突变）基因型的频率分别为17.7%、38.3%和44.0%.ESCC患者的T/T基因型频率（42.3%）与健康对照组无显著差异（χ²=0.089, P＞0.05）,其C/T基因型频率（49.2%）仅略高于对照组（χ²＝3.890, P＜0.05）,而患者组的C/C基因型频率(8.5%)显著低于健康对照组(17.7%) (χ²=6.37, P=0.012).与C/T和T/T基因型相比,C/C基因型可显著降低ESCC的发病风险(相对风险度的比值比（OR）=0.43, 95%可信区间（CI）=0.22～0.84),在吸烟者和有上消化道肿瘤家族史的患者中这一倾向更加明显.研究提示,在中国北方人群中, MTHFR C677T纯合野生基因型对ESCC的发病起保护作用.     

生物炭对土壤物理性状及异噁草松消减的影响

采用桶柱和盆栽试验,模拟长残效除草剂土壤残留环境,研究生物炭对土壤物理性状以及异噁草松残留消减的影响。结果表明:土壤中施入水稻秸秆生物炭在2~32 mg·kg-1范围内,容重平均降低0.126 g·cm-3,固相比平均降低21.2%,气相和液相比分别增加29.8%和15.3%,土壤物理性状明显改善;桶柱试验表明,异噁草松主要分布在30 cm以上土层,初始浓度越高,土壤残留量越大;生物炭对土壤中异噁草松的消减有促进作用,随着施炭量的增加,异噁草松土壤残留量降低,对作物的生物有害性降低。     

不同生态措施苹果园主要害虫及天敌发生特征

【目的】昆虫多样性作为生物多样性的重要组成部分,在农业生态系统中发挥重要的生物控害与传粉功能。【方法】对山东烟台3种不同防控措施的苹果园,即普通生物防治区、功能植物调控区和化学防控区进行了为期2年(2018-2019)的害虫和天敌种群调查,比较了3种不同生态措施苹果园主要害虫、天敌发生特征。【结果】发现生防区、功能植物区的绣线菊蚜Aphis citricola Vander Goot、金纹细蛾Lithocolletis ringoniella Mats.、苹果全爪螨Panonychus ulmi(Koch)发生数量比化防区都高,而其内的异色瓢虫Harmonia axyridis、中华通草蛉Chrysoperla sinica(Tjeder)、食蚜蝇Syrphidae发生数量明显比化防区高。【结论】功能植物区和生防区的天敌数量均高于化防区,在一定程度上可抑制害虫发生的种群密度;而化防区内进行化学防治控制主要害虫的同时,也对天敌数量产生一定的负影响,其害虫种群数量波动较大,容易暴发成灾。     

食管鳞状细胞癌中DICKKOPF-3基因的甲基化状态及表达

目的检测食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell cancer,ESCC)中Wnt通路拮抗基因DICKKOPF-3(DKK3)的甲基化状态,探讨其与ESCC发生的关系。方法应用甲基化特异性PCR(methylation specificPCR,MSP)及RT-PCR的方法检测78例ESCC及相应癌旁非肿瘤组织中DKK3基因的甲基化状态及mRNA表达情况,应用免疫组化的方法检测通路中心因子-βcatenin蛋白及下游靶基因cyclinD1的表达,并分析其与食管癌发生的关系。结果在ESCC组织中,DKK3基因的甲基化频率为37.2%(29/78),明显高于癌旁非肿瘤组织(χ2=35.622,P=0.000);癌组织中该基因的甲基化率与肿瘤患者临床分期相关(χ2=4.705,P=0.030),而与组织学分级无关;食管癌中DKK3基因mRNA的阳性表达率为65.4%(51/78),明显低于癌旁非肿瘤组织(χ2=13.298,P=0.000)。在发生甲基化的食管癌组织中该基因的mRNA表达缺失及-βcatenin蛋白的异质表达率均明显高于未发生甲基化的癌组织,且差异有统计学意义(χ2mRNA=29.141,P=0.000;χ2-βcatenin=6.245,P=0.012)。食管癌中cyclinD1的表达明显高于癌旁组织,且癌组织中该蛋白的表达与DKK3基因的甲基化状态相关(χ2=4.921,P=0.027)。结论 ESCC组织中DKK3基因高甲基化导致的转录沉默可能与食管癌的发生有关,并可能通过活化Wnt/-βcatenin信号转导通路促进下游靶基因cyclinD1的过表达发挥作用。     

利用LightCycler研究食管鳞状细胞癌与MTHFR C677T多态性的关系

亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)在叶酸代谢中起重要作用.MTHFR基因第677位核苷酸的多态性(C→T)能影响其酶活性并与肿瘤易感性有关.为比较中国北方人群MTHFR C677T多态性与食管鳞状细胞癌(ESCC)易感性之间的关系, 通过高速实时聚合酶链反应(real-time PCR)和解链曲线(melting curve)方法分析了189名ESCC患者和141名健康对照的MTHFR C677T多态性位点的基因型.结果显示,健康对照组的MTHFR C/C(纯合野生)、C/T和T/T(纯合突变)基因型的频率分别为17.7%、38.3%和44.0%.ESCC患者的T/T基因型频率(42.3%)与健康对照组无显著差异(χ2=0.089, P＞0.05),其C/T基因型频率(49.2%)仅略高于对照组(χ2＝3.890, P＜0.05),而患者组的C/C基因型频率(8.5%)显著低于健康对照组(17.7%) (χ2=6.37, P=0.012).与C/T和T/T基因型相比,C/C基因型可显著降低ESCC的发病风险(相对风险度的比值比(OR)=0.43, 95%可信区间(CI)=0.22～0.84),在吸烟者和有上消化道肿瘤家族史的患者中这一倾向更加明显.研究提示,在中国北方人群中, MTHFR C677T纯合野生基因型对ESCC的发病起保护作用.     

炎症性肠病生物检测器的构建与调试

利用工程改造过的肠道微生物进行无创、便宜便捷的肠道炎症检测、治疗可有效应用于医药行业。肠道炎症通常伴随着肠道中硫代硫酸盐和连四硫酸盐的增加,双组分系统ThsSR和TtrSR是两套分别检测这两种小分子的生物感受器系统。采用荧光蛋白作为指示剂需要复杂的测试仪器,不适用于家用检测环境,而肉眼可见的色素蛋白和有色小分子作为指示剂将可能扩大ThsSR和TtrSR的应用前景。两套系统分别被转入大肠杆菌EscherichiacoliTop10和益生菌E. coli Nissle 1917中,sfGFP信号表达效果证明了这两套系统可用。考虑实际应用,sfGFP被一系列色素蛋白和显色小分子替换,在E. coli Top10中,一系列色素蛋白和紫色杆菌素前体protoviolaceinic acid的显色效果明显,表明了该系统具有用于实际肠道炎症检测的可行性。结果表明,改进后的ThsSR和TtrSR系统能够针对不同浓度的肠道炎症标记物作出相应程度的反应,具备用于家庭环境人体肠道炎症检测的潜力。     

MMP-13基因多态性与食管癌、贲门癌遗传易感性的关联研究

采用病例-对照研究, 分析河北省磁、涉县食管鳞状细胞癌(ESCC)患者和贲门腺癌(GCA)患者与健康对照人群的基质金属蛋白酶-13(MMP-13)基因启动子区转录起始点上游77 bp处A/G多态等位基因和基因型频率分布的差异, 旨在探讨此基因多态性与ESCC、GCA遗传易感性的关系。采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)技术检测316名ESCC患者、243名GCA患者和609名健康对照的MMP-13 A-77G SNP的基因型。结果表明, MMP-13 SNP的基因型及等位基因型频率在两患者组和健康对照组之间, 其总体分布均无显著性差异(P>0.05)。根据吸烟状况分层分析发现, 吸烟组中GCA患者组与对照组A/A、A/G、G/G基因型频率分别是27.1%、44.1%、28.8%和17.8%、60.5%、21.7%, 两组相比具有显著性差异(c2=9.01, P =0.01), GCA患者组A/G基因型频率明显低于对照组, 与A/A基因型比较, A/G基因型可能减少吸烟个体GCA的发病风险(OR=0.48, 95% CI=0.28~0.83)。认为MMP-13基因A-77G SNP可能与河北省磁、涉县人群的食管癌、贲门癌发病风险无关; 但A/G基因型对吸烟人群的GCA发病可能具有防护作用。     

小麦赤霉病新抗源的发掘与抗性位点的检测分析

小麦赤霉病是由禾谷镰刀菌引起的世界性重要病害,发掘优异的抗性种质资源、培育抗病品种是持续防治赤霉病最经济且环境友好的措施。为发掘新的赤霉病抗源,本研究于2017—2021年在弥雾保湿大棚中,采用单花滴注法对642份小麦种质资源的赤霉病抗扩展性进行鉴定,同时利用已知抗赤霉病基因/位点Fhb1~Fhb7的分子标记对筛选出的抗性种质基因型进行分析。结果表明,不同年份间赤霉病病小穗率的相关性均达到极显著水平。筛选到3年及以上赤霉病抗性优于扬麦158的种质81份,主要来自长江中下游麦区,其中33份种质连续4年抗性优于扬麦158;筛选到3年及以上抗性与苏麦3号相当的种质9份,分别为望水白、Grandin、浩麦1号、剑子麦、魁小麦、农林26、软秆洋麦、苏麦2号和武农6号,其中剑子麦、软秆洋麦、苏麦2号和Grandin连续4年抗性与苏麦3号相当。对抗性种质携带的抗赤霉病基因/位点进行分析发现,浩麦1号、冀师7225-28、南农13Y110、石优17和武农6号不携带任何已知抗赤霉病基因/QTL,为小麦抗赤霉病研究和品种培育提供了新的种质资源和理论依据。     

青稞根腐病对根际土壤微生物及酶活性的影响

选取甘肃省卓尼县青稞种植区为研究地点,调查青稞根腐病的发病情况,并分别采集其健康植株和发病株根际的土壤,对比分析其土壤微生物生物量(碳、氮、磷)、微生物数量(细菌、真菌、放线菌)以及过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶、纤维素酶5种酶活性。结果发现,研究区10个采样点均有青稞根腐病的发生,发病率在5%—20%之间,不同地点发病率不同。根腐病的发生,会显著影响青稞根际微生物生物量,导致微生物生物量碳、氮、磷的含量发生变化,其中微生物生物量氮和磷含量整体降低,且不同采样点微生物量不同。土壤微生物数量总体呈现细菌放线菌真菌的趋势,但不同微生物对根腐病发病的响应不同,细菌和放线菌数量因根腐病的发生而减少,真菌的数量则增多;不同采样点土壤微生物数量不相同,细菌和真菌呈现区域性特征,放线菌的数量不呈现地域性。根腐病的发生还造成土壤酶活性的改变,其中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶的含量因根腐病的发生而降低,而纤维素酶则升高,过氧化氢酶的变化没有规律。总而言之,根腐病的发生会使青稞根际土壤微生物组成发生改变,碳、氮、磷等物质代谢受到抑制,而能量代谢发生紊乱。因此,研究和防治青稞根腐病就必须重视土壤微生物及土壤酶的作用。