The Gossypium hirsutum TIR-NBS-LRR gene GhDSC1 mediates resistance against Verticillium wilt

Improving genetic resistance is a preferred method to manage Verticillium wilt of cotton and other hosts. Identifying host resistance is difficult because of the dearth of resistance genes against this pathogen. Previously, a novel candidate gene involved in Verticillium wilt resistance was identified by a genome-wide association study using a panel of Gossypium hirsutum accessions. In this study, we cloned the candidate resistance gene from cotton that encodes a protein sharing homology with the TIR-NBS-LRR receptor-like defence protein DSC1 in Arabidopsis thaliana (hereafter named GhDSC1). GhDSC1 expressed at higher levels in response to Verticillium wilt and jasmonic acid (JA) treatment in resistant cotton cultivars as compared to susceptible cultivars and its product was localized to nucleus. The transfer of GhDSC1 to Arabidopsis conferred Verticillium resistance in an A. thaliana dsc1 mutant. This resistance response was associated with reactive oxygen species (ROS) accumulation and increased expression of JA-signalling-related genes. Furthermore, the expression of GhDSC1 in response to Verticillium wilt and JA signalling in A. thaliana displayed expression patterns similar to GhCAMTA3 in cotton under identical conditions, suggesting a coordinated DSC1 and CAMTA3 response in A. thaliana to Verticillium wilt. Analyses of GhDSC1 sequence polymorphism revealed a single nucleotide polymorphism (SNP) difference between resistant and susceptible cotton accessions, within the P-loop motif encoded by GhDSC1. This SNP difference causes ineffective activation of defence response in susceptible cultivars. These results demonstrated that GhDSC1 confers Verticillium resistance in the model plant system of A. thaliana, and therefore represents a suitable candidate for the genetic engineering of Verticillium wilt resistance in cotton.     

A barley stripe mosaic virus-based guide RNA delivery system for targeted mutagenesis in wheat and maize

Plant RNA virus-based guide RNA (gRNA) delivery has substantial advantages compared to that of the conventional constitutive promoter-driven expression due to the rapid and robust amplification of gRNAs during virus replication and movement. To date, virus-induced genome editing tools have not been developed for wheat and maize. In this study, we engineered a barley stripe mosaic virus (BSMV)-based gRNA delivery system for clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR)/Cas9-mediated targeted mutagenesis in wheat and maize. BSMV-based delivery of single gRNAs for targeted mutagenesis was first validated in Nicotiana benthamiana. To extend this work, we transformed wheat and maize with the Cas9 nuclease gene and selected the wheat TaGASR7 and maize ZmTMS5 genes as targets to assess the feasibility and efficiency of BSMV-mediated mutagenesis. Positive targeted mutagenesis of the TaGASR7 and ZmTMS5 genes was achieved for wheat and maize with efficiencies of up to 78% and 48%. Our results provide a useful tool for fast and efficient delivery of gRNAs into economically important crops.     

大小兴安岭可培养细菌的资源多样性

细菌作为微生物中的重要组成部分, 在有机质的形成与分解、维持生态系统平衡、促进动植物发育等多方面都有着重要作用。2014-2017年, 我们采用常见培养基分离纯培养法及16S rRNA基因序列分析方法对大小兴安岭地区土壤可培养细菌的群落结构和多样性进行了调查研究。结果表明: 从大小兴安岭地区的17个自然保护区内不同生境的土壤中分离获得3,180个菌株, 隶属于24属120种。其中, 芽孢杆菌属(Bacillus)的种数和株数最多, 分别为38种和2,419株, 是大小兴安岭地区可培养细菌的绝对优势类群(占总株数的76.1%); 其次是短杆菌属(Brevibacterium)(13.0%)。大兴安岭地区的物种数、Simpson多样性指数和Shannon-Wiener指数高于小兴安岭地区。优势类群芽孢杆菌属的枯草芽孢杆菌(B. subtilis)、苏云金芽孢杆菌(B. thuringiensis)、巨大芽孢杆菌(B. megaterium)等有重要的生产及科学研究价值。     

山东东营和烟台潮间带海草床食物网结构特征

为了探明海草床内主要生物类群间的营养关系以及食物网结构, 作者于2018年8月分别在东营黄河口潮间带和烟台西海岸潮间带海草床采集大型底栖生物样品, 采用δ ¹³C和δ ¹⁵N稳定同位素方法, 对生物样品的碳、氮同位素组成进行了测定和分析。结果表明: 东营海草床内生物的δ ¹³C、δ ¹⁵N值范围分别为-21.99‰至-12.13‰和5.23‰-11.05‰, 烟台海草床内生物的δ ¹³C、δ ¹⁵N值范围分别为-18.11‰至-14.06‰和6.60‰-10.22‰。东营海草床主要生物的营养级范围为2.00-3.85, 烟台海草床主要生物的营养级范围为2.00-3.15。根据δ ¹⁵N值计算所得的营养级图分析可知两区域海草床内初级消费者主要为滤食性双壳类和多毛类, 次级消费者为植食性或杂食性甲壳类,肉食性鱼类和腹足类。与近海海域大型底栖生物食物网相比, 海草床内底栖生物的营养级均值普遍较低。     

对应分析和去趋势分析在有蹄类取食模式研究中的应用

本研究将2009年1月和2010年1月小兴安岭大沾河湿地自然保护区二可河林场内驼鹿冬季食性作为原始数据,分别以对应分析（CA）、去趋势分析（DCA）,并将数据以样本为单位进行标准化后,再进行去趋势分析（DCA_std）3种排序方法,对驼鹿冬季取食模式进行了研究,后通过普鲁克分析,比较了不同排序方法对大型有蹄类取食模式研究的效果。结果表明,3种排序法的1轴和2轴均能涵盖绝大多数信息量,CA涵盖79.27%,DCA涵盖66.65%,DCA_std涵盖68.22%;3种方法均能够在1轴上区分针叶树和落叶乔木类食物,在2轴上,3种方法主要能够达到针叶树种与除落叶乔木外的其他植物类别的区分。虽三者均能够展现有蹄类取食模式,但在图形可视化后,仅DCA_std无明显的弓形效应。普鲁克分析结果表明,DCA_std样本位移平方和与CA和DCA均有很大差异,即将数据先进行标准化再进行DCA分析能够有效去除弓形效应。因此,在由多度组成的食性数据在进行标准DCA分析前,应对数据进行前期处理会得到更好的效果。同时,以样本为单位的标准化将使排序分析结果生态学意义更明确。     

国产驴蹄草的细胞地理学研究

为探讨国产毛茛科(Ranunculaceae)驴蹄草属(Caltha)两种植物的演化,该文利用传统染色体压片技术和流式细胞术,并结合前人染色体研究结果,对我国驴蹄草23个居群和花葶驴蹄草10个居群进行了细胞学研究。结果表明:驴蹄草是由四倍体(2n=4x=32)、六倍体(2n=6x=48)和八倍体(2n=8x=64)构成的多倍体复合群,花葶驴蹄草具有四倍体(2n=4x=32)和八倍体(2n=8x=64)两种倍性水平。驴蹄草和花葶驴蹄草均是四倍体较为常见,目前尚未见有二倍体报道。由于驴蹄草和花葶驴蹄草大部分居群采自中国青藏高原地区,可能在冰期时存在古二倍体,其适应性较弱,逐渐被其他的倍性取代,这是由于不同细胞型对环境适应性的结果。驴蹄草可能存在两条进化路线:一条是从甘肃到达云南;另一条是从西藏到达云南。前期分子系统学研究显示花葶驴蹄草与驴蹄草的亲缘关系较近,该研究结果中花葶驴蹄草染色体比驴蹄草要小,花葶驴蹄草可能比驴蹄草相对进化。目前花葶驴蹄草只有10个居群,还需进一步增加居群量来解析其演化路线。     

樟子松针叶化学成分研究

该研究以采自黑龙江省齐齐哈尔市的樟子松(Pinus sylvestris)针叶为对象,采用溶剂提取法对樟子松针叶中的化学成分进行提取,应用硅胶柱色谱、制备薄层色谱和高效液相色谱等现代色谱技术对提取浸膏中的化学成分进行分离和纯化,运用质谱,核磁(1H-NMR和13C-NMR)等波谱技术,鉴定了化合物结构,并对提取浸膏的抑菌活性进行了测试。结果表明:从樟子松针叶提取物中分离得到15个化合物,分别鉴定为松叶酸(1)、松叶酸甲酯(2)、18α-acetoxylabd-8(17)-en-15-oic acid (3)、4-eplimbricataloic acid (4)、15-乙基-18-松叶酸甲酯(5)、15-acetoxy-labda-8(17),13E-dien-18-al (6)、7β-羟基脱氢枞酸(7)、7α-羟基脱氢枞酸(8)、endo-peroxide (9)、α-杜松醇(10)、β-谷甾醇(11)、邻苯二甲酸二丁酯(12)、7R,11R-phytol (13)、正二十四烷醇(14)、N-octacosan7β-ol (15)。其中,化合物9,13,14和15为首次从该属植物中分离得到。抑菌活性结果表明,正己烷萃取浸膏在浓度为5~100 mg·mL~(-1)时对大肠杆菌和枯草芽孢菌的抑菌率分别为53%~71%和56%~70%,在浓度为50 mg·mL~(-1)和100 mg·mL~(-1)时对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为51%和69%。该研究课题进一步明确了樟子松针叶中的化学成分,为其活性测试及应用研究提供依据。     

毕赤酵母中tRNAPro CCG基因的表达及其作用效果

转运核糖核酸 (tRNA) 是蛋白质合成过程中重要参与成分之一,为了探索稀有密码子对应的tRNA (稀少tRNA) 丰度改变对外源基因表达量的影响,文中构建了毕赤酵母稀少tRNA基因与外源基因共表达体系。首先在GFP基因中添加由4个连续脯氨酸稀有密码子CCG组成的阻遏区,结果显示该GFP基因的表达量明显降低。然后将带有阻遏区的GFP基因和tRNAPro CCG基因顺次连接于pPIC9K载体上,在毕赤酵母GS115中共表达,结果使GFP表达量提高了4.9%;另将带有阻遏区的GFP基因和tRNAPro CCG基因分别连接于pPIC9K和pFLDα载体,在毕赤酵母GS115中共表达,GFP表达量最高提高了12.5%;应用同样方式将tRNAPro CCG基因与NFATc3T-GFP融合基因共表达,其表达量提高了21.3%。可见,tRNAPro CCG在毕赤酵母GS115中确为稀少tRNA,通过共表达tRNAPro CCG基因可显著提高带有连续该密码子的外源基因表达量,并且,文中构建的共表达体系将同样适用于其他稀少tRNA基因的筛选和验证。     

更新世中期中国古人类演化区域连续性与多样性的化石证据

以往,在东亚大陆发现的更新世中期人类化石被分别归入直立人和古老型智人。这种分类的主要依据是化石形态特征以及年代。魏敦瑞对周口店第一地点人类化石研究描述的一些头骨、下颌骨和牙齿特征通常被作为判定直立人的标准。根据这些化石的年代分布,一般将30万年前的中更新世晚期作为划分直立人与古老型智人的大致年代界限。近20年来,在非洲、欧洲和东亚新发现了一些更新世中期人类化石,目前古人类学界对中国更新世中期人类化石特征及演化有了与以往不同的认识。最近对大荔、许家窑、盘县大洞、许昌、华龙洞等人类化石的研究显示,近30万年以来东亚大陆人类演化呈现复杂的多样性,将这一时期人类全部归入古老型智人难以准确反映更新世中期中国古人类演化模式及规律。本文结合近年中国更新世中期人类演化研究进展,选择部分具有演化及分类价值的形态特征,分析这些特征在更新世中期中国古人类化石的表现特点。在此基础上,对更新世中期中国古人类演化模式做了尝试性探讨。本研究发现,周口店、和县、沂源、南京等中更新世早期人类化石呈现有较多的区域性特征,形态特征表现相对稳定;而大荔、金牛山、许家窑、许昌、华龙洞、马坝、盘县大洞等中更新世晚期人类在化石形态特征表现复杂多样,变异范围大。此外,在这一时期人类化石上发现较多与生存活动、健康、环境适应有关的证据。根据这些发现,作者认为中国中更新世早期组人类演化以形态连续性为主;进入中更新世晚期,中国古人类演化区域性特征减弱,演化模式以多样性为主。一系列新的化石发现和研究证据提示中更新世晚期东亚大陆可能生存有不同的古人类成员。根据目前掌握的化石形态和年代证据,大约30万年前是中国更新世中期演化变化关键时间节点。