水稻作为世界上主要的粮食作物之一,容易受到螟虫、稻飞虱、稻象甲等主要害虫为害造成减产。为改良节水抗旱稻的抗虫性,以华恢1号(TT51)为cry1Ab/Ac基因供体,与节水抗旱稻恢复系品种旱恢3号杂交,利用分子标记辅助选择技术对目标基因进行筛选,最终获得BC₃F₄纯合、稳定株系。通过对Cry1Ab/Ac蛋白的定性和定量检测,结合田间农艺性状及抗性观察,筛选出抗虫新恢复系旱恢3T。结果显示,与对照旱恢3号相比,旱恢3T的农艺性状无显著差异,但对稻纵卷叶螟具有明显抗性。与不育系沪旱5A配组的杂交稻组合沪旱5A/旱恢3T也高抗稻纵卷叶螟,采用对照旱恢3号恢复系与沪旱5A配组的组合沪旱5A/旱恢3号则受稻纵卷叶螟为害。本研究结果为培育既节水抗旱又抗虫的水稻新品种奠定了材料基础。

为创制甜高粱新种质,本研究以甜高粱自交系甜94为供试材料,以甲基磺酸乙酯(EMS)为诱变剂,采用种子浸泡法进行诱变,并调查了株高、生育期、茎粗等性状。结果表明,以半致死率为筛选标准,适宜诱变的EMS浓度和时间为0.20%和16 h;通过对诱变后代的逐代表型进行观察、鉴定和筛选,在M₅代共获得18份在生育期、株高、含糖量等性状方面与对照具有明显差异的甜高粱种质材料,其中早熟材料2份、高含糖量材料4份、矮秆材料6份、白粒材料3份、散穗材料3份;分别选取5种变异性状的材料进行品质检测,结果表明,性状变异材料中糖、水分和粗脂肪含量均超过对照。本研究结果可为甜高粱遗传改良和功能基因研究提供新种质和基础材料,同时为甜高粱EMS诱变育种研究提供参考。

已克隆的抗稻瘟病基因Pi9、Pib、Pi5、Pita、Pi2、Pikh、Pikm和Pigm对稻瘟病菌表现广谱抗性,这些基因已广泛应用于水稻抗稻瘟病育种。为了明确长三角地区粳稻的抗稻瘟病基因分布及其抗性表现,利用上述8个抗病基因的功能标记对52份粳稻种质进行抗病基因检测。同时,利用江苏省2019年稻瘟病菌代表菌株2019-746、2019-587、2019-924、2019-16-3、2019-522和2019-863的孢子混合液对供试种质进行抗性鉴定。结果表明,在供试种质中分布频率较高的抗稻瘟病基因是Pib和Pita,分别达到78.85%和50.00%,其余基因分布频率依次为38.46%(Pikh)、34.62%(Pi9)、23.08%(Pikm)、21.15%(Pi2)、5.77%(Pi5),供试种质都不携带基因Pigm。进一步研究结果表明,携带抗病基因Pita、Pi5、Pi2和Pikm的种质表现抗病的比例高;Pita、Pi5、Pi2和Pikm可以作为今后改良粳稻稻瘟病抗性的主要基因。本研究结果为长三角地区抗稻瘟病基因的利用提供了科学依据。

菌核病是菊花生产中的一种重要病害。为明确菊花菌核病病原菌的种类、品种抗性差异和有效的防治药剂,本研究采用组织分离法对病原菌进行分离培养,结合形态学特征、生物学特征和分子生物学研究进行鉴定,并筛选了33个切花菊品种以及7种杀菌剂。结果表明,从感病植株上分离得到的病原菌能够重新感染菊花,并且再次分离得到的菌株与原菌株相同。通过病原菌的形态、感染特征和分子序列分析,确定了该病原菌为核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)。病原菌在酵母浸出粉胨葡萄糖培养基(YEPD)上的生长速度最快,在20~30℃时生长最好,在pH值5~7时生长较快,对碳源的种类要求不严格,以蛋白胨为氮源时生长较好。共筛选了33份菊花材料,未发现免疫及抗病品种,有6份中抗品种,13份中感品种,14份感病品种,且离体与活体接种差异性不大。氟酰胺和肟菌酯对核盘菌具有显著抑制效果,半数效应浓度(EC₅₀)分别为0.09 mg·L^-1和0.65 mg·L^-1;此外,通过接种后喷施杀菌剂发现,氟酰胺和肟菌酯的防治效果分别达到了98.26%和90.93%,显著优于其他杀菌剂。本研究建立了菊花菌核病的鉴定、筛选与防治的基本方法,为后续菊花抗性育种与品种改良奠定了基础。

为减少化学农药的使用,丰富生物防治菌株资源库,在分离大白菜菌核病菌的过程中,筛选到一株对其具有抑制作用的拮抗菌,命名为DG1。本研究通过形态观察、生理生化特征检测及16S rDNA序列分析,对拮抗菌DG1进行种属鉴定;通过测量菌落直径,研究DG1发酵液及挥发性物质对大白菜菌核病菌的抑制作用;通过平板对峙法测定拮抗菌DG1对4种植物病原真菌的抑菌带宽度;通过离体叶片接种试验测定拮抗菌DG1对大白菜菌核病菌的生防效果。结果表明,拮抗菌DG1为克里布所类芽孢杆菌(Paenibacillus kribbensis);拮抗菌DG1发酵液和其产生的挥发性物质均可抑制大白菜菌核病菌菌丝的生长;拮抗菌DG1对4种植物病原真菌有抑制作用,抑菌带宽度范围3.0~9.5 mm;拮抗菌DG1发酵液可有效保护大白菜离体叶片受菌核病菌的感染,使病斑明显变小。本研究为大白菜菌核病及其他作物病害的生物防治提供了优良的菌种资源。

S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)是生化反应中合成甲基供体的关键酶,在植物逆境响应中具有重要的作用。为了鉴定野生大豆S-腺苷甲硫氨酸合成酶GsSAMS基因对水稻盐碱胁迫耐性的影响,本研究采用USER克隆技术构建植物过表达载体,以农杆菌介导法侵染水稻愈伤组织,经过PCR、半定量PCR(RT-PCR)等分子检测获得GsSAMS转基因水稻株系;通过对比野生型和转基因水稻盐碱胁迫处理后的表型、存活率及过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性等指标,发现GsSAMS转基因株系耐盐碱性显著优于野生型。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析发现盐碱胁迫处理后,OsM6PR1、OsNAC5、OsPOX1基因在转基因株系中的表达显著高于野生型,说明GsSAMS可通过提高抗氧化物酶POD和CAT活性及相关基因的表达,增强转基因水稻盐碱胁迫耐受性。本研究获得的耐盐碱水稻新株系对盐碱地的开发利用具有重要意义。

为研究上皮钙粘蛋白(E-cadherin)在不同繁殖周期牦牛输卵管不同部位中的表达差异,本研究采集卵泡期、黄体期和妊娠期无临床病理表现的母牦牛(3~6 岁)输卵管伞部、壶腹部和峡部的样品,将不同繁殖周期输卵管分别按照伞部、壶腹部和峡部分为9组,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和蛋白免疫印迹法(western-blotting)检测E-cadherin基因和蛋白在不同时期牦牛输卵管不同部位中的表达情况,运用免疫组织化学法检测E-cadherin在不同时期牦牛输卵管不同部位中的定位。结果显示,在卵泡期,E-cadherin基因和蛋白在输卵管壶腹部的表达量最高,显著高于伞部和峡部;在黄体期,E-cadherin基因和蛋白在输卵管峡部的表达量最高,显著高于伞部和壶腹部;在妊娠期,E-cadherin基因在输卵管壶腹部的表达量最高,显著高于伞部和峡部,而E-cadherin蛋白在输卵管壶腹部的表达量最高,显著高于伞部。在输卵管伞部,E-cadherin基因在黄体期的表达量最高,显著高于卵泡期和妊娠期,而E-cadherin蛋白在卵泡期的表达量最高,显著高于黄体期和妊娠期;在输卵管壶腹部,E-cadherin基因和蛋白在妊娠期的表达量最高,显著高于卵泡期和黄体期;在输卵管峡部,E-cadherin基因和蛋白在黄体期的表达量最高,显著高于卵泡期和妊娠期。免疫组织化学结果显示,E-cadherin主要分布于输卵管伞部、壶腹部和峡部的纤毛细胞、分泌细胞、基细胞、肌层和浆液腺等部位。E-cadherin在牦牛繁殖周期输卵管不同部位中的均有表达,且其基因和蛋白的表达存在显著差异,说明E-cadherin可能参与了牦牛卵母细胞的生长和成熟、精子储存和获能、受精及早期胚胎发育等一系列生殖过程。本研究为进一步明确E-cadherin对牦牛繁殖性能的生物学作用提供了基础资料。

稻米蒸煮特性和感官食味品质是稻米品质的重要评价指标,其遗传复杂。为挖掘与利用优异的稻米品质基因,本研究利用籼稻昌恢121为受体亲本和优质粳稻越光为供体亲本构建的一套染色体片段置换系(CSSL),对稻米的吸水率(WA)、延伸率(CRE)和膨胀率(VE)3个蒸煮特性进行QTL定位。共检测到4个QTL,分布于第8和第11号染色体上。qWA-8、qCRE-8、qCRE-11和qVE-11的表型贡献率和加性效应值分别为25.05%、25.94%、27.95%、41.16%和-25.68、-8.00、8.30、30.31,其中位于第11号染色体上分子标记RM287附近的qCRE-11和qVE-11为新鉴定的QTL。对稻米蒸煮特性与感官食味品质性状进行相关性分析,发现两者之间无相关性,稻米蒸煮特性WA、CRE与VE之间两两呈极显著正相关,米饭外观(AP)、香味(ARM)、味道(TA)、口感(TE)和感官评分(SS)之间两两呈极显著正相关。本研究结果为了解稻米蒸煮特性与感官食味品质性状间的相互关系,挖掘优异等位基因以及稻米品质的遗传改良提供了一定的理论依据。

为了研究甜叶菊中主要甜菊醇糖苷积累特点与其生物合成关键基因表达量的关系,本研究选取3个品种甜叶菊(普赛科3号、中山2号、同心)为试验材料,定期在幼苗期、营养生长期、花蕾期采收植株的上位3对叶片,采用液相色谱-质谱法(LC-MS)检测9种甜菊醇糖苷,即莱宝迪苷A、B、C、D、E、F(RA、RB、RC、RD、RE、RF)、甜菊糖苷(ST)、甜茶糖苷(RBS)和杜尔可苷A(DA)含量,同时利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析糖苷生物合成的3个UDP-糖基转移酶(UGTs)关键基因,即SrUGT91D2e、SrUGT74G1和SrUGT76G1的表达水平。结果表明,甜味糖苷RA在普塞科3号营养生长期含量最高(1.60 mg·g^-1), RD在普塞科3号的花蕾期含量最高(1.58 mg·g^-1);苦味糖苷ST、RC、DA在普塞科3号中的积累量显著低于中山2号和同心(普塞科3号ST为0.50 mg·g^-1、RC为0.26 mg·g^-1、DA为0.01 mg·g^-1),因此普塞科3号可作为甜味糖苷高产选育品种。对甜菊醇糖苷生物合成关键基因表达量与糖苷含量进行相关性分析,甜味糖苷RD和RA的含量与其关键影响因子SrUGT91D2e和SrUGT76G1的表达量显著相关,苦味糖苷RC、ST、DA的含量与其关键影响因子SrUGT74G1的表达量显著相关。本试验为甜叶菊不同甜度糖苷的品种选育及采收时间的确定提供了依据。

湖南处于茶树遗传演化的过渡带,茶树种质资源丰富,这些资源不仅在植物学特征上差异显著,而且在茶类适制性、适应性、耐寒性等方面各有特点,然而目前对湖南茶树资源功能成分差异的深度解析尚缺乏深入研究。为了进一步探明湖南典型地方茶树种质资源的功能成分差异,本研究采用超高效液相色谱-串联四极杆质谱(UPLC-MS/MS)分析技术,对湖南典型地方茶树种质资源城步峒茶群体(CBDC)、江华苦茶群体(JHKC)、汝城白毛茶群体(RCBM)、安化群体(AHQT)进行代谢物检测。在4个群体中共检测到609个代谢物,主成分分析(PCA)结果表明4个群体的代谢物存在显著差异,安化群体与城步峒茶群体代谢物的相似度较高,与汝城白毛茶群体的代谢物相似度最低;以栽培型安化群体为对照组,基于正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)模型,共检测到302个差异代谢物,主要为氨基酸类、酚酸类、黄酮类、鞣质类、生物碱类等。3个群体的共有显著差异代谢物为50个,种类最多的为黄酮类,其次为酚酸类,均以含量增加为主。城步峒茶、江华苦茶和汝城白毛茶群体的特有差异代谢物分别有52、37和66个。本研究除检测到茶叶中部分已有研究报道的差异代谢物,还检测到一些茶叶中报道较少的差异代谢物,这些物质可为后期特异茶树种质资源的挖掘与选育提供重要参考。

为明确大球盖菇多糖施用对猕猴桃生长及抗性诱导的作用和机制,本研究以红阳猕猴桃为试验材料,通过叶片形态结构、生理生化指标及蛋白质组学分析,研究大球盖菇多糖对猕猴桃的影响。结果表明,大球盖菇多糖处理后猕猴桃叶面积增加、叶片变厚,叶绿素含量增加,叶片栅栏组织和海绵组织排列紧密、厚度增加。高温胁迫条件下,处理植株叶片的叶绿素荧光Fv/Fm比值、过氧化物酶活性和多酚氧化酶活性显著高于对照。利用非标记定量蛋白质组学技术共筛选出326个差异蛋白,其中上调蛋白166个(显著上调1.5倍),下调蛋白160个(显著下调1.5倍)。通过基因功能分类和代谢通路富集等生物信息学分析发现,大球盖菇多糖对猕猴桃叶绿体蛋白、胁迫应答、氧化还原相关蛋白表达的影响最大,对光合作用、激素信号途径、次生代谢产物生物合成等代谢途径改变最明显。本研究结果为多糖类抗性诱导剂的开发和利用提供了新资源和理论基础。