昆虫的气味受体(Odorant receprot,OR)是它们探测和识别与其生存密切相关的外部化学线索的关键。昆虫识别配体的特异性受体与一个广泛存在的气味受体共受体(Odorant receptor coreceptor,Orco)构成了异聚体复合体。本研究运用CRISPR/Cas9基因敲除技术对我国重大入侵害虫草地贪夜蛾的Orco基因进行了敲除,并揭示了该基因在气味受体调控的嗅觉行为中的重要作用。触角电位结果表明,Orco基因敲除之后,雌雄成虫对8种测试的植物挥发物和两种性信息素的电生理反应均丧失。然而,Orco基因对雌雄成虫交配行为的影响却存在明显的差异:雄虫Orco突变体的交配行为完全被干扰而雌虫Orco突变体的交配行为却不受影响。产卵实验结果表明,Orco突变体雌虫的产卵量比野生型雌虫的产卵量减少了24.1%。总之,这些结果表明了Orco是一个干扰草地贪夜蛾正常行为的优良靶标,并为害虫的防治提供了一种可行的方法。
为明确不同生育时期受灾对棉花恢复生长及产量的影响,本研究于2018-2019年,以鲁棉研24号为供试材料,采用自制工具拍打法从棉花五叶期至吐絮期每隔约15天(同一地块只进行一次损害处理)进行4种程度(0%、30%、60%和90%),共计六次(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ)的雹灾模拟试验,获取受灾后植株叶面积指数、光合势、干物质积累与分配、产量及吐絮铃空间分布图。研究结果表明,棉花籽棉产量随受灾程度的增加而下降,降幅随受灾时期的推迟而增大,其中在花后(第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ时期),30%、60%和90%受灾程度的产量比0%受灾程度分别减少9%-17%、22%-37%和48%-71%。这是由于棉花受雹灾损害后植株叶面积指数和光合势下降,导致干物质积累量减少,但由于棉花的无限生长习性,花前(第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时期)受灾后营养器官产生较强的补偿能力进而促使蕾铃发育,仅植株中上部及外围果节的吐絮铃受到影响,造成较少的产量损失;花后受灾后营养器官补偿能力下降、恢复时间短,不足以促进新生铃发育、成熟,导致有效果枝数及各果节吐絮铃数下降,造成较大的产量损失。因此,花前受灾后补救措施应以促蕾铃发育为主,促叶片发育为辅;花后受灾后补救应以保铃、促叶片发育为主。本文从灾后植株叶面积指数、光合势、地上生物量积累与分配等方面研究棉花受雹灾损害后的恢复生长及其对最终产量的影响,该研究结果可为减灾、制定灾后管理方案及产量预测提供理论依据。
深播是包括玉米在内的作物躲避干旱的一种重要策略,候选基因的克隆是进行玉米耐深播分子机理研究的基础工作。本研究中,我们利用包含386份玉米自交系的关联分析群体对10厘米和20厘米播种深度条件下的四个性状进行鉴定。利用50万SNP标记进行关联分析发现了273个耐深播性状显著关联的SNP。对两组不同的处理进行RNA测序分析分别发现1944和2098个差异基因,其中包含281个共同的差异基因。通过比较273个SNP和281个差异基因的位置发现了7个可能与耐深播相关的候选基因,其中GRMZM2G119769编码一个SNF1激酶互作的蛋白。由于GRMZM2G119769在其他植物中的同源基因跟器官伸长、生长素和光响应有关。同时,候选基因关联分析表明GRMZM2G119769基因的自然变异与玉米的中胚轴长度有关。另外,基因表达分析表明GRMZM2G119769在耐深播材料中表达量高。这些研究结果都支持GRMZM2G119769是玉米耐深播性状的候选基因。本研究不但评价了玉米资源的耐深播特性,还鉴定出一些可能对未来玉米耐深播研究有参考价值的候选基因。
二花脸猪、梅山猪和米猪是我国太湖流域优良的地方猪品种,为商品猪的遗传改良做出了巨大贡献。分析这3个猪种的遗传结构和近交水平,对地方猪遗传多样性的保护以及商品猪的持续改良具有重要意义。长纯合片段(Runs of homozygosity,ROH)的长度、数量以及在基因组中的分布模式可以作为评价群体近交水平和物种起源的指标。本研究利用SLAF-seq数据对4个不同品种(二花脸猪、梅山猪、米猪和长白猪)的猪群体进行全基因组ROH 检测,并根据ROH信息计算了各个猪群体的近交系数(FROH)。此外,研究还在高频ROH区域筛选与母猪繁殖性状相关的候选基因。在4个猪种的116个个体中共检测到10,568个ROH。PCA分析表明,太湖流域3个猪种的遗传结构与长白猪存在显著差异,而二花脸猪和米猪的遗传结构较为相似。在4个猪群体中,长白猪短ROH(<5 Mb)的频率最高,而梅山猪长ROH(>5 Mb)的频率最高,明显高于二花脸猪和米猪。梅山猪个体ROH覆盖总基因组的长度和ROH总数接近于长白猪,也明显高于二花脸猪和米猪。同时,梅山猪的平均FROH最高与长白猪相近,二花脸猪的平均FROH最低与米猪相近。以上结果表明梅山猪和长白猪一样表现出较高的近交水平,梅山猪较高的近交水平主要来源于近代的近亲繁殖,而二花脸猪和米猪的近交水平相对较低。此外,大量与母猪繁殖性状相关的候选基因在高频ROH区被鉴定到,这些基因有望作为标记辅助选择(MAS)育种的候选基因。本研究的结果为太湖流域3个猪种的遗传多样性保护、防止近交衰退和遗传改良提供了理论依据。
试验采用温室水培的方式,以豫麦49(高铵迟钝型)和鲁麦15(高铵敏感型)为材料,设置了5.0 mM NH4+-N(EAC)和NO3--N(CON)两个处理,研究了小麦幼苗根系氧化代谢对高铵胁迫的响应机制。结果表明,高铵胁迫下,两个小麦品种根系生长显著降低,其中鲁麦15降低程度高于豫麦49。高铵胁迫增加了两个小麦品种根系单脱氢抗坏血酸还原酶活性和脱氢抗坏血酸还原酶活性,但降低了处理12天后的根系抗坏血酸(ASA)含量和GDP-甘露糖焦磷酸酶(GMPase)活性,其中鲁麦15根系ASA含量和GMPase活性分别降低了62.0和71.4%,豫麦49根系ASA含量和GMPase活性分别降低了38.8和62.2%,说明高铵胁迫提高了ASA再生,但减少了ASA合成。此外,EAC增加了两个小麦品种根系DHA/ASA,活性氧(ROS)含量,丙二醛含量和抗氧化物酶活性。与豫麦49相比,鲁麦15根系中ROS含量和可溶性糖含量相对增加较多,而抗氧化物酶活性增加较少,说明鲁麦15根系氧化代谢紊乱更严重。结果表明,高铵胁迫下,GMPase活性降低导致ASA生物合成的减少可能是ROS过量积累和氧化还原失衡的原因之一,进而抑制小麦幼苗根系生长。与高铵敏感型品种鲁麦15相比,豫麦49具有较强的氧化胁迫保护能力,维持较低水平DHA/ASA,进而保持较好的氧化还原平衡状态,因此更耐高铵。