木薯Mlo基因家族成员的鉴定及其序列特征分析

M／o基因家族是植物重要的抗病基因。本文通过系统分析木薯基因组数据库,从中共鉴定出21个M／o成员,其中20个具有完整序列,1个只有部分序列。对其中20个具有完整序列的基因与其他物种的Mlo基因进行聚类关系分析,结果显示,可将木薯Mlo基因家族分为6类（I～VI）,其中4类都包括有来自拟南芥的Mlo基因,第vI类只包括2个木薯Mlo基因,可能是木薯中特有的一类Mlo;6个木薯Mlo与已知的抗病Mlo基因分别聚在第1V和第V类,这6个基因可能是木薯基因组中具有抗病功能的Mlo。对所有的木薯Mlo蛋白进行结构分析发现,除了MeMl020外,其他蛋白均具有6～8个跨膜结构,其中3个蛋白具有N端信号肽。     

植物分子育种技术在改良木薯种质方面的应用

木薯是热带、亚热带地区的重要粮食作物和经济作物。培育出生产性状更加优良的木薯品种,是推进木薯产业更快更好发展的重要基础。分子育种技术在培育优良木薯品种方面具有传统育种技术不可比拟的优势。该文介绍了近年来在提高植物抗寒性与病虫害抗性、降低氰苷含量、提高淀粉含量及组成、改变储存物种类、防止木薯收获后变质等方面的研究进展,以便在这些研究进展的基础上,利用植物分子育种技术加快获得具有抗逆能力提高、品质改良、产量增加、耐储藏等优良特性的木薯新品种。     

木薯UGT41基因对细菌性枯萎病的抗性研究北大核心CSCD

糖基转移酶广泛存在于植物中,其中UDP依赖型糖基转移酶(UDP-glycosyltransferases,UGTs)基因家族是糖基转移酶中的一大类。该研究以华南124木薯品种(Manihot esculenta cv.SC124)为材料,利用RT-PCR技术克隆木薯MeUGT41基因,以病毒诱导干扰木薯MeUGT41基因的表达量,并对基因干扰植株进行细菌性枯萎病抗性评价,为研究MeUGT41基因在木薯抵抗细菌性枯萎病的抗病机理奠定基础。结果表明:(1)地毯草黄单胞菌(Xamthomonas axonopodis pv.Manihotis,Xam)可显著诱导木薯MeUGT41基因表达。(2)成功构建MeUGT41的病毒诱导基因沉默(VIGS)载体,将干扰载体转化至木薯叶片进行MeUGT41基因沉默,荧光定量PCR检测结果显示,木薯叶片中MeUGT41基因的表达量显著下降。(3)Xam侵染实验表明,干扰抑制MeUGT41基因表达可显著降低木薯植株叶片对Xam病菌侵染的抵抗能力。研究认为,木薯叶片中MeUGT41基因具有抵抗Xam病菌侵染的能力。     

木薯种茎活力的生理生化鉴评指标研究

以4种人工老化程度的‘华南8号’和‘南植199’木薯种茎为材料, 开展正常供水和干旱胁迫两种条件下的种茎发芽与幼苗生长试验, 同时测定种茎的生理生化指标。主成分分析获得不同老化程度种茎的活力综合得分; 由活力综合得分与生理生化指标的相关性分析, 找出遴选种茎活力的高效鉴评指标, 为木薯种茎处理及贮藏提供一定的理论依据。结果表明: 华南8号和南植199种茎活力综合得分均与其可溶性蛋白含量呈显著负相关, 与其淀粉含量呈显著正相关, 南植199种茎活力综合得分还与其脯氨酸含量呈极显著负相关。综评推荐淀粉含量和可溶性蛋白含量作为木薯种茎活力的鉴评指标; 木薯种茎可溶性蛋白含量较低、淀粉含量较高, 则其活力较高。     

木薯和玉米原料丁醇发酵中丁醇丙酮质量比的图论理论计算及其验证

在丁醇发酵产溶剂阶段,乙酸和丁酸的生成途径、消耗途径同时存在,各自形成一个闭环路径。本研究利用图论对丁醇发酵中丁醇丙酮质量比进行了理论计算,并对以木薯和玉米为原料的丁醇发酵进行了模拟计算,结果表明:丁酸闭环路径(L2环)的代谢强度是影响丁醇丙酮质量比的主要因素,并且L2环的代谢强度越弱,丁醇丙酮质量比越高;与玉米原料丁醇发酵相比,木薯原料发酵的m(丁醇)/m(丙酮)提高了16.7%。实验结果证实了以上计算结果:在传统发酵、油醇萃取发酵和生物柴油萃取发酵中,以木薯(适时添加酵母浸粉)为原料的发酵批次与以玉米为原料的发酵批次相比,由于其丁酸闭环路径代谢强度较弱,相应发酵方式下丁醇丙酮质量比分别提高了12.9%、61.4%和6.7%,而且两种原料相应发酵方式的丁醇总产量和生产效率基本持平。另外,高丁醇丙酮质量比的木薯发酵所得改良型生物柴油中丁醇浓度与玉米发酵的相比提高了16%,性能得到进一步提高。     

木薯叶的成分

木薯(Manihot esculenta Crantz)是一种热带作物,木薯根富含淀粉,世界上约有5亿人把它作为主食。木薯的叶子长势茂盛并有极高的蛋白含量。尽管木薯叶可以在改善热带地区居民的食品营养结构方面起到重要的作用,但是,人们对叶的食用远不如对根的食用普遍,其原因在于木薯叶中含有氢氰酸。     

酒精-沼气双发酵耦联工艺中SO42-的控制

SO2-4是"酒精-沼气双发酵耦联工艺"稳定运行的重要抑制物.在耦联工艺中,以中温厌氧出水代替自来水配料进行酒精发酵.通过无预糖化工序的"同步糖化发酵"技术研究,将酒精发酵的初始pH提高到6.0,H2SO4的消耗降低了50%,使SO2-4的质量浓度维持在3g/L的沼气发酵安全范围内.在进行高浓度酒精发酵时,糖化酶的添加量为每克木薯添加140U,发酵54h,最终酒精体积分数达14.7%.糖化酶添加量与常规酒精发酵用量相比,每克木薯增加了糖化酶20 U.     

木薯及其他植物P5CS基因进化及表达分析

该研究采用生物信息学的方法,从木薯等31个已完成基因组测序的植物中,共鉴定出84个吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)基因,并对其进行系统发育分析。结果表明:(1)P5CS在内含子长度上差别较大,而在氨基酸长度、外显子数目、等电点和分子量上差别不大。(2)由于发生基因重复,在大多数单子叶和双子叶植物中都有2个P5CS,而且在单子叶和双子叶植物中均发现P5CS1基因聚类在一组,而P5CS2基因聚类在另一组,支持P5CS1和P5CS2基因是独立起源,且该重复事件发生在单子叶和双子叶植物分化之前。(3)在某些植物(如蒺藜苜蓿、大豆等)中存在3~7个P5CS基因,表明在单子叶和双子叶植物分化之后P5CS基因又发生了多次重复事件,并将它们归纳为4种进化模式。(4)木薯中有2个P5CS基因,表达分析显示,MeP5CS1和MeP5CS2在叶片、叶柄、茎、须根和储藏根中均可检测到,其中MeP5CS1在叶片中表达较高,而MeP5CS2在茎和储藏根中表达较高。(5)干旱胁迫下,MeP5CS1仅在第一片完全展开叶中被显著诱导,而MeP5CS2在第一片完全展开叶和老叶中均能被显著诱导;低温胁迫下,MeP5CS1和MeP5CS2在不同组织中均能被显著诱导,但具有不同的表达模式。研究表明,木薯的MeP5CS1和MeP5CS2基因在转录水平受到干旱、低温等非生物胁迫的调控。     

VIGS技术鉴定木薯糖转运蛋白Mesweet18的功能研究

糖转运蛋白（sugar will eventually be exported transporter,SWEET）在植物运输糖类、生殖和发育、逆境性、与病原体互作等方面发挥着重要作用。选择木薯糖转运蛋白Mesweet18基因沉默的靶基因区域,通过病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术注射木薯SC9的盆栽苗叶片。qRT-PCR结果表明,Mesweet18在沉默植株中的表达量显著下调,分别是对照的46.80%、30.23%、21.12%。叶片叶绿素和可溶性糖含量检测结果表明,与对照相比,叶绿素a、b和总含量均出现不同程度的下降,蔗糖和果糖含量显著增加,而葡萄糖含量出现轻微下降。研究Mesweet18在木薯中的分子功能,为深入研究糖转运蛋白SWEET在木薯中的分子机制奠定了基础。     

以玉米浆和木薯为原料机械搅拌发酵制备细菌纤维素的研究

本文以玉米浆和木薯为原料,用机械搅拌式发酵罐制备细菌纤维素（BC）,对发酵过程的纤维素产量、还原糖消耗、溶氧变化和茵浓变化进行了监测,并以葡萄糖一蛋白胨-酵母粉培养基为对照进行了比较。实验得出玉米浆作氮源时不溶BC的产量为9．2g／L,而氮源成本只是对照组的15％;木薯水解液作碳源时的不溶BC产量达到11．7g／L,比对照组（10．8g／L）高8％;而用玉米浆搭配木薯水解液发酵生产BC,产量也达到10．1g／L,验证了这两种天然原料的廉价高效性,用于工业生产细菌纤维素具有良好的前景。