禽偏肺病毒(Avian metapneumovirus,aMPV)为副黏病毒科肺病毒亚科偏肺病毒属家族的成员,其主要引起火鸡鼻气管炎(Turkey rhinotracheitis,TRT)和肉鸡肿头综合征(Swollen head syndrome,SHS)。目前,B亚型aMPV是我国鸡群中主要的优势流行毒株,由于缺乏aMPV反向遗传操作技术,有关该病毒的致病与致弱机制及是否可作为病毒载体的研究相对较少。为此,本研究将B亚型aMPV弱毒株LN16-A株全长分为5个cDNA片段进行扩增,并在基因组的3′端和5′端分别添加了T7启动子和丁型肝炎核酶序列,构建了全长cDNA感染性克隆质粒pOKLN16-A。将pOKLN16-A与4个辅助质粒pCAGGS-N、pCAGGS-P、pCAGGS-M21和pCAGGS-L共转染至表达T7 RNA聚合酶的BSR-T7/5细胞中,拯救出了病毒,成功建立了基于T7 RNA聚合酶的aMPV反向遗传操作系统。为进一步探究aMPV作为疫苗载体的潜力,利用反向遗传操作技术将增强型绿色荧光蛋白基因(Enhanced green fluorescent protein,EGFP)插入aMPV基因组的不同位点,并比较了其表达水平,结果显示,EGFP在B亚型aMPV的G和L基因之间的表达水平显著高于另外两个插入位点(前导基因和N基因之间及替换SH基因),因此确定外源基因表达的最佳插入位点为G和L基因之间。为进一步验证该插入位点的可用性,以鸡传染性法氏囊病病毒超强毒株(Very virulent infection bursal disease virus,vvIBDV)为模式病毒,利用反向遗传操作技术在该位点插入了其保护性抗原VP2基因,成功拯救了稳定表达vvIBDV VP2蛋白的重组B亚型aMPV,命名为rLN16A-vvVP2株。将rLN16A-vvVP2株以5000 TCID50/只的剂量免疫SPF鸡,免疫3周后使用B亚型aMPV LN16-F4强毒株及vvIBDV HLJ0504强毒株进行攻毒。结果显示,单次免疫rLN16A-vvVP2株可同时诱导机体产生针对B亚型aMPV及vvIBDV两种病毒的中和抗体,免疫3周后的中和抗体效价分别为8.7及8.2 log2。此外,单次免疫rLN16A-vvVP2株对B亚型aMPV强毒及vvIBDV强毒的攻毒保护率均为100%,并能有效预防vvIBDV攻击后引起的法氏囊损伤。本研究成功建立了B亚型aMPV的反向遗传操作系统并鉴定了外源基因表达的最佳插入位点,首次评价了B亚型aMPV作为疫苗载体的潜力,研究结果为进一步研究aMPV的致病机制和安全有效的新型载体疫苗提供了技术支撑。
次生代谢物质与植物的营养品质和保健功能密切相关。本研究首次收集了国内23个野生石榴和27个栽培石榴的成熟果实,比较分析了不同种质石榴果皮和果汁中黄酮和鞣质的含量差异,并采用液相色谱-电喷雾串联质谱法(LC-ESI-MS/MS)法测定了果汁高黄酮种质‘则拉4’果皮(ZLP)和果汁(ZLZ)中的次生代谢物质。方差分析(P<0.05)表明,不同石榴种质间的黄酮和鞣质含量存在显著差异。Pearson相关分析表明,影响石榴黄酮和鞣质含量的主要环境因子是纬度和海拔。本研究在‘则拉4’果皮和果汁中共鉴定出279种次生代谢物质,其中227种次生代谢物首次在石榴中发现。通过正交偏最小二乘判别分析法,在ZLP和ZLZ中筛选出了90种差异代谢物。本研究还筛选了8种特异性种质资源(果皮高黄酮,‘军拥3’;果皮低黄酮,‘胭脂红’;果汁高黄酮,‘则拉4’;果汁低黄酮,‘豫大籽’,果皮高鞣质,‘军拥4’,果皮低鞣质,‘安巴1’,果汁高鞣质,‘叶巴1’,果汁低鞣质,‘白花玉石籽’。本研究结果可为我国野生石榴资源的开发利用和石榴育种提供参考。
CCCH(C3H)锌指转录因子(Zinc finger, Znf)是一种新型的Znf基因,其通过绑定于基因的mRNA上调控基因的表达,并在植物生长发育和抗非生物胁迫中发挥重要作用。龙眼是一种具有重要的经济价值热带、亚热带果树。然而,龙眼C3H的基因组信息及功能仍不清楚。本研究对龙眼C3H (DlC3H)基因家族进行了全基因组鉴定及表达分析。从龙眼基因组数据库中共鉴定出分布于3个进化枝中的49个DlC3H基因,并对其基因结构、motif组成、系统发育树和潜在功能等方面进行了基因特征分析。可变剪接事件(alternative splicing, AS)分析表明,DlC3H基因AS事件可能参与龙眼非胚性培养物向胚性培养物的转换。启动子分析显示,大多数DlC3H基因包含与激素和胁迫响应相关的顺式作用元件。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析显示,26个具有MeJA和ABA响应顺式作用元件的DlC3Hs,在ABA、MeJA及其内源性抑制剂的作用下表现出不同的表达模式,提示DlC3Hs可能参与了ABA和MeJA信号通路。同时,在龙眼非胚性愈伤组织和3个胚胎培养阶段的表达谱显示,17个DlC3Hs成员中只有5个DlC3Hs的表达模式与转录组数据FPKM相同;DlC3H07/14/16/36/49在胚性愈伤组织中表达较高,而DlC3H04/38在球形胚中表达较高,说明它们在胚胎发育中具有不同的作用。通过改良RLM-RACE验证了DlC3H01/03/05/11/19/39被sRNAs调控。本研究首次对龙眼的C3H基因进行了系统分析,特别是C3H基因可能参与激素、胁迫反应以及体细胞胚胎形态建成有关。本试验的初步结果以期为进一步研究龙眼C3H基因家族的特征和功能提供线索。
本研究为了量化不同“C饥饿”水平下玉米叶片C固定及其分配,并分析其与植株适应性生长之间的关系,利用室内液体培养玉米植株,在6叶展期进行连续三天的延长黑暗(ED)处理。结果表明,ED处理显著降低了植株生长和叶片叶绿素水平,但单位叶片CO2气体交换速率没有明显变化。由于延长黑暗缩短了光合时长,降低了日光合同化产物积累,成熟叶片中的淀粉和可溶性碳水化合物(TSC)日累积量也呈下降趋势。然而,ED处理下叶片淀粉和TSC积累量占日同化C总量的比例却有所增加。这些“暂储性”C大部分以TSC形式存在,并且主要为增加的夜间呼吸消耗所用而非转运至库器官。另一方面,随着时间的推移,不同处理叶片中的“暂储性”C累积量及其占日同化C总量的比例均呈下降趋势,这主要是由于叶片淀粉合成下降所致。叶片中的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶和可溶性淀粉合酶活性随时间推移显著下降。因此,我们认为淀粉和TSC都参与了C突然短缺时植株生长和C供应之间的协调,但可能存在不同的作用方式。在突然的“C饥饿”情况下,植株将更高比例的同化产物留存在叶片中,以维持叶片功能。同时,成熟叶片中的“暂储性”C量及其占日同化C总量的比例随时间推移不断下降,以满足库器官的持续性生长需求。
Nsf1(Nutrient and stress factor 1)是典型的C2H2型锌指蛋白,酿酒酵母中Nsf1在非发酵碳源或者盐胁迫的条件下才会表达。进化树分析发现该基因在不同物种间比较保守,然而,Nsf1的功能在丝状真菌中研究得并不是很透彻。为了探索FgNsf1在小麦赤霉病的病原菌禾谷镰孢菌中的功能,我们构建了FgNSF1基因敲除体(ΔFgNsf1)和包含GFP标记的回复体(ΔFgNsf1-C),亚细胞定位表明FgNsf1蛋白集中于细胞核。进一步研究发现,与野生菌株PH-1和回复体ΔFgNsf1-C 相比,敲除体ΔFgNsf1的菌丝体生长速率明显减慢,分生孢子产量及萌发率显著下降,且有畸形孢子产生,子囊壳产量也显著降低。但是红色镰刀菌素和黄色镰刀菌素的产量明显增加,为了验证这一结果,我们利用实时荧光定量PCR技术检测了相关基因(AurJ, AurF, AurO, AurR2)的表达量,研究结果发现,相关基因的表达量都显著上调。此外,使用不同浓度的NaCl处理时,野生菌株PH-1中FgNSF1基因的表达量均上调,而在使用不可发酵碳源乙醇、甘油或醋酸盐作为唯一碳源时,FgNSF1基因的表达量都显著下调。另外我们发现敲除体对渗透,细胞壁,氧化和部分金属离子等胁迫因子的敏感性显著下降,只对0.2M镁离子胁迫的敏感性显著提高。药敏性实验发现,敲除体对咯菌腈和抑菌脲的抗药性明显增强,而对戊唑醇和多菌灵的敏感性显著提高。随后,我们在小麦胚芽鞘和麦穗上进行了致病力实验,结果发现ΔFgNsf1的致病力显著减弱,在产毒培养基中DON(脱氧雪腐镰刀烯醇)产量也显著下降,以及DON毒素合成相关基因TRI5和TRI6的基因表达量也显著下调。结论:FgNSF1在禾谷镰孢菌的生长发育,有性和无性生殖,应对外界胁迫,产毒和致病的过程中扮演着重要的角色。创新性:我们首次系统地报道了FgNSF1在禾谷镰孢菌中的功能。
细胞自噬通过维持细胞内物质与能量的动态平衡,进而调控很多发育过程。已知延伸复合物蛋白Elp3具有多种功能并参与调控自噬,但其在稻瘟病菌中的功能仍不清楚。为此,构建了稻瘟病菌Elp3编码基因PoELP3(MGG_05481)的敲除突变体,对其功能进行研究。表型分析结果显示,PoELP3基因的敲除导致稻瘟病菌菌丝生长受抑制,产孢量下降,对细胞壁胁迫剂和盐胁迫剂的敏感性增强,附着胞膨压和致病性显著下降。这些结果表明稻瘟病菌PoElp3在生长发育、胁迫响应和致病过程中均具有重要作用。亚细胞定位结果表明GFP-PoElp3融合蛋白定位于细胞核和细胞质中。为检测稻瘟病菌Elp3在细胞自噬中的作用,将自噬标记GFP-PoAtg8分别导入野生型和突变体中,并通过计算总蛋白中游离GFP占GFP-PoAtg8和游离GFP总量的比例,评估野生型和突变体中自噬的水平。结果表明,无论是在营养充分还是营养不足的条件下,△Poelp3突变体均呈现较高的自噬水平。这可能是导致菌丝生长缓慢的原因。此外,△Poelp3突变体营养菌丝和侵染菌丝的生长均对雷帕霉素更加敏感,但是PoELP3基因的缺失并不影响雷帕霉素对TOR-信号途径下游基因的转录抑制,暗示其并不参与TOR-信号的传导。综上所述,稻瘟病菌Elp3可以通过调控自噬影响无性发育和致病性。但是PoElp3调控自噬的机制仍有待进一步研究。