ARS实验室的两种新药:花生疫苗和脂质抗炎药

美国农业部(Washington.DC)农业研究局(ARS)独自或与其它部门合作开发了下述新产品和技术。 ARS分离出不产生黄曲霉毒素的曲霉菌株并申请了专利。此种“野生型”真菌为害花生作物并使企业每年损失以百万计的美元。ARS将与Gustafson, Inc. (Plano, TX)合作对此无害真菌对花生作物     

能有效防治桔黄粉虱的天然真菌

美国农业部农研局(ARS)的一名研究人员偶然发现,真菌白僵菌的一种特殊菌株能使甘薯枯黄粉虱致死,这种粉虱在去年给美国的花生、蔬菜和棉花种植者造成的损失为五亿美元。Fermone Corp.确信上述真菌的杀枯黄粉虱能力,首先与USDA协商其许可证。ARS的研究者James Wright首先从德克萨斯棉铃象(虫甲)上分离到白僵菌,他与Fermone一起研究出用油培养可扩散到作物物上的上述真菌。Fermone正向美国环保署申请在8个州的4000英亩土地上试验白僵菌对几种作物的防治     

基于可培养法分析亚热带植物内生与根际芽胞杆菌种类分布异质性

【背景】芽胞杆菌是农业上重要的微生物菌剂,对植物具有促生、防病、防虫等作用。【目的】了解亚热带植物内生和根际芽胞杆菌的种群分布,为其功能挖掘提供科学依据。【方法】采用可培养手段对甘蔗(Saccharum officinarum)、红麻(Hibiscus cannabinus L.)、黄麻(Corchorus capsularis L.)、黄秋葵(Abelmoschus esculentus)和玫瑰茄(Hibiscus sabdariffa)根际土壤和根内生芽胞杆菌进行分离,利用16S rRNA基因测序对分离菌株进行分类鉴定,并分析系统发育地位。【结果】共获得了可培养芽胞杆菌菌株144株,其中根内生芽胞杆菌82株,根际土壤62株。经16S rRNA基因测序鉴定为芽胞杆菌4个属37个种,分别为芽胞杆菌属、短芽胞杆菌属、类芽胞杆菌属和赖氨酸芽胞杆菌属。芽胞杆菌菌落数量和种类在根部及其根际土壤中差异较大,根际土壤中芽胞杆菌菌落数量远远大于根部,根际土壤中芽胞杆菌菌落含量范围为(0.2-370.0)×10~5CFU/g,而根部为(0.1-81.0)×10~3 CFU/g。根部分离获得的芽胞杆菌种类远大于根际土壤中,从作物根际土壤中共获得了芽胞杆菌19个种,从根部获得内生芽胞杆菌共32个种。阿氏芽胞杆菌(Bacillus aryabhattai)、仙草芽胞杆菌(Bacillus mesonae)和假蕈状芽胞杆菌(Bacillus pseudomycoides)同时存在于4种作物的根际土壤和根部,其他芽胞杆菌种类仅存在于1种作物的根际或者根部。【结论】亚热带作物根际土壤和根部芽胞杆菌种类和数量极为丰富,而且还存在可分离培养的芽胞杆菌潜在新物种,这为了解植物与根际微生物相互作用、根际环境生态平衡提供了理论基础和科学依据。     

胡萝卜毛状根的诱导及条件优化

以发根农杆菌A4、LBA9402、R1000为实验菌株,从胡萝卜中成功诱导出可在无激素条件下快速生长的毛状根,通过PCR方法对其进行了初步鉴定.该毛状根在MSR培养基上生长迅速,1个月左右即可长满整个平板,并经多次继代后仍保持其特性.研究了菌株类型、培养基、菌液量、菌液浓度和共培养天数对胡萝卜毛状根转化频率的影响,筛选出的较优胡萝卜发根条件为:使用A4发根农杆菌菌株,共培养培养基为添加50 mg/L Vitamin C(Vc)的水琼脂,加菌量20 μL,侵染液OD600值0.6,共培养天数2 d.胡萝卜毛状根诱导体系的建立和条件优化为其他植物毛状根的诱导提供了技术参考,同时为进一步研究胡萝卜的次生代谢及建立菌根共生体系等奠定了基础.     

绿色荧光蛋白基因导入胡萝卜愈伤组织并获得表达

目的:将绿色荧光蛋白基因(green fluorescent protein,GFP)重组到胡萝卜愈伤组织细胞中,使其获得表达,为今后利用GFP基因作为植物报告基因提供条件。方法:通过冻融法将含有GFP基因的重组表达载体PBI1121转入到根癌农杆菌EHA105中,再利用根癌农杆菌介导的方法将GFP基因导入到胡萝卜愈伤组织细胞中,经过除菌和抗性筛选后观测转化结果。结果:荧光显微镜观测到被转化的愈伤组织在受蓝光激发后发出绿色荧光,利用PCR法扩增出约740bp的目的基因片断。结论:GFP基因在胡萝卜愈伤组织细胞中获得了表达。     

拟南芥根特异表达基因启动子在烟草中的表达

以拟南芥为材料,利用PCR技术分离pyk10启动子序列,构建了该启动子GUS植物表达载体,农杆菌介导转化烟草,分析该基因在烟草中的表达,以明确拟南芥根特异表达基因pyk10启动子在烟草中的表达特性.结果表明:克隆的pyk10启动子与已报道的pyk10启动子一致性为100%,GUS基因在烟草的根部特异表达,表明该启动子为根部特异表达启动子,为揭示植物根的发生、分化和发育机制,以及培育抗根部病虫害和营养高效利用型转基因烟草奠定了基础.     

胡萝卜茄红素β—环化酶cDNA的分离及其在肉质根中的差异表达

利用5'和3'RACE技术从胡萝卜（Daucus carota L.）肉质根中分离了茄红素β-环化酶基因的全长cDNA。该cDNA长2089bp,包含一个1515bp的开放阅读框架,所编码的肽链长505个氨基酸,其一级结构与番茄（Lycopersicumn esculentum Mill.）、烟草（Nicotiana rustica L.）和辣椒（Capsicum frutescens L.）等植物的茄红素β-环化酶高度同源。茄红素β-环化酶在胡萝卜肉质根中的表达受品种特异性的调控,在CA201胡萝卜肉质根中表达十分活跃,而在“齐头红”胡萝卜肉质根中该基因的表达受到了强烈的抑制,导致茄红素在细胞中大量积累。     

人工合成根特异启动子SRSP的功能分析

根负责吸收水分和养分,是重要的植物组织,但易受生物及非生物胁迫,影响作物的生长发育和产量。设计合成根特异启动子,可为与胁迫相关的抗性基因在作物根部的功能研究及高效表达提供候选启动子。文中将4拷贝的根特异性顺式作用元件(OSE1ROOTNODULE、OSE2ROOTNODULE、SP8BFIBSP8AIB和ROOTMOTIFAPOX1)以串联排列方式设计合成了一个根特异性模块(pro-SRS),并与来自CaMV35S启动子的最小启动子融合,合成一个人工合成启动子SRSP。通过替换CaMV35S启动子将SRSP启动子克隆到pCAMBIA2300.1中以驱动GUS表达。将携带SRSP启动子的构建体通过农杆菌介导的方法转化到烟草中。GUS组织化学染色分析和实时PCR (RT-PCR)分析显示SRSP启动子在转基因烟草中赋予根特异性表达。说明顺式作用元件重复排列可实现启动子预期功能,本研究为理性设计植物组织特异启动子奠定了理论基础。     

抗冻蛋白(afp)基因表达载体的构建及对香蕉胚性细胞悬浮系的转化

通过PCR从‘京都七寸人参'胡萝卜基因组DNA中扩增抗冻蛋白基因,测序结果表明该基因的核苷酸序列与从宁夏‘吴忠'胡萝卜中克隆的完全一致。先后将获得的胡萝卜afp基因克隆和亚克隆至pMD18-T和pBI121,构建植物表达载体pBI121-afp。通过冻融法将pBI121-afp导入根癌农杆菌EHA105中。以香蕉栽培品种‘北大矮蕉'的胚性细胞悬浮系为受体,采用农杆菌介导法将胡萝卜afp基因导入其中,然后在Kanamycin的选择压力下通过体细胞胚发生途径进行植株再生。共获得抗性再生植株9株,其中两株经PCR检测呈阳性,可初步确定目的基因已经整合到这两株转基因香蕉植株的基因组中。     

元阳梯田地方水稻品种根部内生菌及根际微生物的分离与鉴定

采用组织分离法和土壤稀释涂板法,对元阳哈尼梯田2个地方品种‘月亮谷’和‘红脚老粳’的根部内生细菌及根际土壤细菌进行了分离,研究元阳梯田传统水稻品种特殊的内生菌组成.结果表明: 试验共得到399个菌株.经形态特征及生理生化鉴定,月亮谷根部和其根际土壤分别分离到8和5个属,其中5个属是共有的;红脚老粳的根部和其根际土壤中分别分离到10和7个属,其中6个属是共有的.经分子生物学鉴定,月亮谷根部分离到11个种和5个属,根际土壤分离到8个种和4个属,其中5个种和4个属是共有的;红脚老粳根部分离到9个种和5个属,根际土壤分离到10个种和3个属,其中4个种和2个属是共有的.通过分子生物学鉴定,大部分菌株都可以鉴定到种,而通过形态及生理生化特性只能初步鉴定到属,但两种方法在属层次上的鉴定结果基本一致.元阳地方水稻根部内生细菌及根际土壤细菌具有一定的种属同源性与特异性.     

黄土高原区苜蓿与小麦轮作系统根部入侵真菌研究

以甘肃庆阳黄土高原地区草田轮作系统中苜蓿(Medzfago sativn)和小麦(Triticum aestivum)为研究材料,分别于2002年两种作物的拔节期(分枝期)、开花期、成熟期和幼苗期(第3茬分枝期)取样,分离、鉴定了根部入侵真菌,测定了分离所得根部入侵真菌对其寄主作物及另一种轮作作物的致病力。结果表明：在试验区内共分离到27种根部入侵真菌,包括自小麦根系分离到26种,苜蓿侧根分离到23种,其中22种为苜蓿和小麦共同的根部入侵真菌。两种作物根部入侵真菌区系中优势种明显不同,苜蓿根部最主要的5种入侵真菌按分离率的高低依次为尖镰孢(Fusarium oxysporum)17．0％、大孢肉座菌(Selinia sp．)15．4％、茎点霉(Phoma medicaginis)9．5％、腐皮镰孢(Fusarium solani)6．7％及柱孢(Cylindrocarpon destructans)6．6％;而小麦根部5种最主要的入侵真菌按分离率的高低依次为黑团孢(Periconia sp.)15．0％、丝葚霉(Papulaspora sp．)12．1％、多主枝孢(Cladosporium herbarum)5．4％、丝核菌(Rhizoctonia sp．)4．0％及尖镰孢3．9％;总的真菌分离率亦是苜蓿高于小麦。苜蓿与小麦的根段带菌率均有随生长季的延长而增高的特征。在试验条件下,参试的苜蓿、小麦根部入侵真菌对苜蓿和小麦均有一定的致病力,但对苜蓿种子和幼苗的致病力强于对小麦种子和幼苗的致病力。在轮作体系中,小麦田轮作苜蓿应注意防治根部入侵真菌的危害。     

茄红素-β-环化酶反义基因对胡萝卜茄红素含量的影响

以根癌农杆菌GV3101为介导,用茄红素-β-环化酶(lycopene bate cyclase-LYC-B)5′端反义基因对胡萝卜(Daucus carotaL.var.sativa)进行了遗传转化,经胚发生途径得到抗性植株。GUS检测和Southern杂交表明目的基因已整合到胡萝卜基因组中,Dot Blot显示目的基因在受体植株中已表达,茄红素和胡萝卜素检测结果表明,转基因愈伤组织茄红素含量高于胡萝卜素含量。     

轮作和连作对胡萝卜根际和非根际细菌多样性的影响

细菌是土壤最重要的组成部分,土壤细菌的群落结构对土壤的健康至关重要,可以直接影响植物的生长。胡萝卜的长年连作导致其产量低、质量差等一系列问题的发生,连作问题已成为不可忽视的问题。本研究通过HiSeq PE250高通量测序和生物信息学方法获得了玉米胡萝卜轮作种植和胡萝卜连作种植中胡萝卜根际和非根际土壤细菌的组成结构。研究结果表明,相较于胡萝卜连作,玉米胡萝卜轮作种植改变了胡萝卜根际土壤细菌的组成和群落多样性。RM.M (玉米胡萝卜轮作根际土壤样品)样品中的优势菌门为放线菌门和厚壁菌门,RM.R (胡萝卜连作根际土壤样品)的优势菌门是变形菌门;有益菌如芽孢杆菌属和根瘤菌属在玉米胡萝卜轮作种植中的胡萝卜根际富集。RM.M与RM.R的细菌类群差异显著,群落多样性较低;NRM.M(玉米胡萝卜轮作非根际土壤样品)和NRM.R (胡萝卜连作非根际土壤样)的细菌类群差异不明显,群落多样性较高。与连作根际土壤相比,轮作根际土壤中有益菌的相对丰度较大,细菌相对丰度明显增加。本研究结果对通过调节根际土壤细菌组成来保证胡萝卜产量和质量的稳定,解决连作问题具有重要的意义。     

蝎蛉科(长翅目)昆虫雌性生殖系统构造及其在分类学上的意义

蝎蛉科Panorpidae6种蝎蛉的雌性生殖系统间存在显著差异,尤其是卵巢管数目、受精囊包膜颜色、附腺大小、及各部分相互间位置。卵巢管为多滋式,每个卵巢所含卵巢管数目在长瓣蝎蛉Panorpa longihypovalva Hua et Cai和路氏新蝎蛉Neopanorpa lui Chou et Ran中为10根,在大蝎蛉P.magna Chou中为16根,在太白蝎蛉P.obtusa Cheng中为18根,在染翅蝎蛉P.tincta Navas中有28根,在长白山蝎蛉P.changbaishana nom.nov.中,一个卵巢一般由8根卵巢管组成,而另一个经常为10根,表明在同一个体中有不对称性。长白山蝎蛉的受精囊包膜为红色,而其它种类透明。大蝎蛉附腺在6种蝎蛉中最大,几乎与卵巢等粗。表明雌性生殖系统可用于蝎蛉科的种类鉴别,并简要讨论了长翅目Mecoptera的系统发育关系。此外,长白山蝎蛉Panorpa changbaishana Hua是为Panorpa choui Hua,1998所提订的新名。     

植物水分生理教学中的两个问题

根压与根系吸水根压是植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力。一些教科书中将根压视为根系吸水的动力之一,认为根压把根部的水分压到地上部,土壤中的水分便不断补充到根部,这就形成了根系吸水过程。这是不正确的。根系利用代谢能,主动地将土壤中的溶质吸收到内皮层内部,又主动(或被动)地将吸收的溶质转移到导管中,使导管溶液的浓度高于外部溶液的浓度,通     

酿酒酵母Ⅴ号染色体上二个强ARSs的结构及功能研究

对在酿酒酵母S. cerevisiae Ⅴ号染色体上克隆的强ARS: PYA8-ARS及PYA34-ARS进行了定向缺失分析,最后定位了两ARSs的功能区并作了序列分析比较.在实验过程中,发现一段特殊的载体序列与周围载体DNA环境协同作用产生了微弱的ARS活性,提出没有活性的ARS核心序列类似区能形成新的ARS活性区的观点,并作了理论上的分析.     

大麦根部快速稳定转化体系的建立

[目的]为了解决大麦根组织与根际微生物(有益菌或致病菌)互作分析系统的缺失,建立了大麦根部快速稳定遗传转化系统。[方法]显微镜下通过分离大麦未成熟幼胚并剥离胚轴,对大麦幼胚实施含有外源基因GFP、Hv EXPANSINB1-RNAi、BAX INHIBITOR-1以及GFP-ER的农杆菌转化,将大麦幼胚分别转入愈伤培养基和生根培养基进行根组织的诱导。[结果]大量的根可以在6 w时间内被成功诱导。利用该体系:实现GFP在根中表达;转有Hv EXPANSINB1-RNAi基因的根毛数量显著减少;经BAX INHIBITOR-1基因转化的根组织减少了病原菌Fusarium graminearum的定殖;成功地检测到了GFP-ER基因在内质网及细胞核周围的定殖。[结论]该体系可成功应用于外源基因的表达、沉默,大麦根部功能基因与病原菌的互作以及蛋白的亚细胞定位研究。     

黑芥子酶基因pyk10根特异启动子在番茄中的验证

黑芥子酶是一类催化芥子油苷水解的同工酶,pyk10是一个在拟南芥根和下胚轴中特异表达的黑芥子酶基因.从拟南芥Columbia生态型基因组中克隆的长度为1 450 bp的pykl0基因启动子片段,以gus基因为报告基因构建了植物表达载体pPykG.通过农杆菌介导法,将pykl0的根特异表达启动子以及gus基因转入了番茄中蔬6号,经PCR检测,转化植株中扩增出pyk10启动子特异性条带.组织化学法检测及定量分析,显示pyk10启动子驱动gus基因在番茄的根部特定表达.     

胡萝卜组织培养和高效遗传转化体系的建立

为了建立高效的胡萝卜遗传转化体系,本实验选用3个胡萝卜(Daucuscarotavar.sativa)栽培品种:‘金笋五寸’、‘Carol’和‘改良黑田七寸’,以它们的下胚轴和子叶为外植体,首先建立了高频愈伤诱导体系。在此基础上,以Carol的下胚轴和愈伤组织为受体材料,利用根癌农杆菌LBA4404介导转化质粒pBI121。经X-Gluc染色,证明GUS基因瞬间表达成功,经PCR方法鉴定,证明GUS基因已整合到胡萝卜的染色体中,从而建立了高效的胡萝卜遗传转化体系。     

酿酒酵母YPH499 Ⅲ号染色体上ARS形成核小体能力的比较

核小体定位是复制起始调控的重要因素,但是核小体定位是如何调控真核生物的复制起始,目前还不是很清楚。研究酵母Ⅲ号染色体上的不同活性复制起始序列形成核小体能力对探究真核生物DNA复制起始机制有着重要的生物学意义。酿酒酵母Ⅲ号染色体上的10个复制起始序列分为高活性和低活性两组复制起始序列,利用核小体体外组装技术,将回收纯化的高活性和低活性复制起始序列分别与组蛋白八聚体在体外进行梯度盐透析组装形成核小体,并进行Biotin标记检测,然后用Image J软件分析不同复制起始序列组装形成核小体能力的强弱。结果表明,用Image J软件对核小体组装能力强弱进行分析:ARS304ARS303ARS313ARS302ARS306ARS314,ARS305,ARS307,ARS309,ARS315。低活性复制起始序列较高活性复制起始序列更易形成核小体;复制起始位点偏好出现于核小体缺乏区。