化学感受蛋白(chemosensory proteins,CSPs)在昆虫体内发挥多种功能。为了明确丽蚜小蜂化学感受蛋白EforCSP3是否在其寄主定位和寄主选择性方面发挥嗅觉识别作用,本研究从丽蚜小蜂中鉴定到化学感受蛋白EforCSP3,并对其进行了基因表达、配体结合和分子对接试验。结果表明,EforCSP3在丽蚜小蜂雌蜂头部高表达,成虫期该基因的相对表达量显著高于其他发育时期;荧光竞争结合试验发现EforCSP3与多种寄主植物挥发物之间具有较高的结合力,其中,除月桂烯和α-律草烯外,还有邻苯二甲酸二丁酯、1-辛烯、β-榄香烯和十三烷,均与EforCSP3的结合力最强,这些组分具有被开发为丽蚜小蜂引诱剂的潜力;进一步通过蛋白质结构建模和分子对接预测了可能参与挥发物结合的EforCSP3关键氨基酸残基。结合此前的研究,α-葎草烯和β-月桂烯已被证明可以吸引丽蚜小蜂,本研究亦发现二者与EforCSP3有强的结合力。总之,EforCSP3可能参与丽蚜小蜂的化学信息识别接收过程。
早花能促进美洲南瓜早熟和高产,并能拮抗生物和非生物胁迫,是美洲南瓜重要的农艺性状。在本研究中,美洲南瓜自交系‘19’的第一雌花开花天数明显少于自交系‘113’,表现为稳定的早花性状。遗传分析表明,第一雌花开花天数是一个可遗传的数量性状,受多基因控制。采用QTL测序结合连锁分析的方法,在第4、11和20号染色体上鉴定出3个用于第一雌花开花天数的QTL。为了验证这一结果,利用不同环境条件下生长的F2群体,开发InDel标记对第一雌花开花天数进行QTL定位分析。利用R/qtl软件的复合区间作图方法,在所有环境条件下均鉴定出1个主位点,位于20号染色体117 kb的候选区域。通过基因注释、基因序列比对和qRT-PCR分析,发现编码环指蛋白的Cp4.1LG20g08050基因可能是一个对美洲南瓜早花起相反调控作用的候选基因。总之,本研究结果为更好地认识美洲南瓜早花性状,为美洲南瓜的早花育种策略奠定了基础。
本研究的目的是确定SLC15A4在胞壁酰二肽(MDP)介导的奶牛瘤胃上皮细胞(BRECs)炎症反应中的作用。首先,检测了10 μg mL-1 MDP处理后BRECs中促炎因子mRNA表达量的变化。RT-qPCR结果显示,在MDP刺激下,促炎因子(IL-1β、IL-6和TNF-α)的mRNA表达量显著增加(P < 0.001)。此外,通过慢病毒包装、转染、筛选和细胞单克隆培养获得了SLC15A4-KO细胞系。为了进一步了解SLC15A4的潜在功能,我们利用转录组数据揭示了野生型BRECs和SLC15A4-KO之间的基因变化。鉴定出5个下调的促炎基因和13个下调的趋化因子基因与炎症反应有关。同时,下调的基因主要富集在NF-κB和MAPK信号通路中。RT-qPCR的结果也证实了这些变化。为了进一步确定WT和SLC15A4-KO BREC如何参与炎症反应的机制,我们研究了添加MDP后BRECs的炎症反应。与对照相比,添加10 μg mL-1 MDP处理WT BREC和SLC15A4-KO后,我们的研究结果表明,与野生型BRECs相比,SLC15A4-KO BRECs降低了炎症反应中(IL-6、TNF-α、CXCL2、CXCL3、CXCL9和CCL2)和蛋白质(p-p65和p-p44/42)的mRNA表达量(P < 0.05)。在本实验中,CRISPR-Cas9系统用于敲除奶牛瘤胃上皮细胞中的SLC15A4基因,其作用通过MDP诱导的BRECs炎症反应得到证实。这项工作将为研究MDP的促炎机制及其在奶牛亚急性瘤胃酸中毒防治工作中的应用提供理论依据。
玉米收获时籽粒含水率高是中国东北高纬度地区玉米生产面临的重要问题,这与品种熟期、区域气候条件以及栽培管理技术密切相关。延迟至冬季收获不能有效降低籽粒含水率以解决上述问题。2016至2017年,在黑龙江省大庆市试验点,连续观测了不同成熟型玉米品种生理成熟后籽粒田间干燥情况。采用两段线性模型对籽粒含水率与外界气象因子进行了阶段性分析。1)两段线性模型可以将各品种的籽粒干燥过程划分为两个不同斜率的单独线性干燥过程,且拟合精度良好。2)快速干燥阶段,温度越高,干燥速度越快。而大气水汽压条件对慢速干燥过程的速率有影响。3)干燥速率由快速干燥阶段转为慢速干燥阶段时的籽粒含水率以及气象因子在品种和年份之间不一致,这两者并非是干燥速率明显变化的关键因素。但霜冻后,气温<0℃会显著降低籽粒干燥速率。4)早熟品种生育期短,干燥时间得以延长,籽粒含水率显著低于中晚熟品种。由于气温下降迅速,籽粒的干燥速率显著降低,中晚熟品种难以在田间干燥至较低的含水率水平。因此,更换早熟品种并实施相应的栽培技术是解决高含水率问题的可行途径。
玉米机械粒收破碎率高是影响粒收质量的重要因素,本试验利用研磨法测试玉米子粒破碎对水分的敏感性,探寻玉米子粒破碎率最低的含水率,并对品种耐破碎性进行评价。在北京和新乡两个试点分不同播期种植17个玉米品种,系统测试子粒水分动态变化,并利用研磨法同步进行子粒破碎率测试,分析破碎率与含水率的相关关系。北京试点和新乡试点及两地总体样本子粒含水率 (x) 与破碎率 (y) 关系均符合二次曲线 (y=ax2+bx+c) 关系,其中,两地512个样本拟合方程为y=0.0796x2-3.3929x+78.779(R2=0.2646,n=512) ,由方程拟合可见,最低破碎值为42.62%,对应的子粒含水率为21.31%;设置90%的置信区间,子粒破碎率最低的含水率范围为19.7%-22.3%,与田间机械粒收最低破碎率出现的含水率值一致。以破碎率值最低点为界发现,在低含水率条件下,破碎率与含水率呈显著线性负相关;在高含水率条件下,破碎率与含水率呈显著线性正相关;由拟合曲线(y=ax+b)斜率和相关度可见,在子粒高含水率条件下,子粒破碎对水分的敏感性更强,相关度更高。利用各品种子粒破碎率与含水率二次曲线的积分值评价不同品种子粒破碎敏感性评价方法,在北京试点筛选出耐破碎性强的品种为郑单958和丰垦139,易破碎品种包括联创825、吉单66、利单295和京农科728;在新乡试点筛选出耐破碎品种为禾田1号、郑单958和丰垦139,易破碎品种包括泽玉8911、迪卡653和京农科728。两地共用的6个品种分类结果基本一致。以上结果表明,研磨法是一种稳定性较高的检测方法,可以用于品种破碎对水分敏感性和耐破碎性评价,为耐破碎玉米品种的选育与筛选提供支持。
玉米田间籽粒收获相对于穗收能够节省后续运输、晾晒和脱粒等环节的人工成本,然而粒收后籽粒含水率出现升高的现象,降低了籽粒品质。为明确收获前后籽粒含水率差异的原因,本研究利用黄淮海平原多年多点玉米粒收试验以及在籽粒不同含水率阶段的分期收获试验,观测收获前、后籽粒含水率,破碎率,杂质率以及植株各器官含水率。在多年多点试验中,411组测试样本表明,粒收作业后籽粒含水率较收获前含水率值平均高出2.2%。分期收获试验结果表明,当收前籽粒含水率低于23.9%时,收获前、后测试结果没有显著差异,而当收前含水率高于23.9%后,收获后籽粒含水率测试值显著升高;收获后籽粒含水率增加值与收前籽粒含水率、破碎率、杂质率呈极显著正相关。通常,黄淮海夏玉米区收获期植株成熟度低、籽粒含水率高,造成较多的破碎和杂质,进而导致收获后籽粒含水率测试值升高。因此,我们建议选择生育后期植株落黄快的品种,并适当延迟收获期,降低收前籽粒含水率,从而降低破碎率和杂质率,提高收获后籽粒品质,推动中国玉米粒收发展。
类受体蛋白激酶(Receptor-like kinases, RLKs)对于植物响应非生物胁迫至关重要。丙酮醛(Methylglyoxal, MG)作为一种细胞内源代谢产物,通常被认为是一种逆境信号分子。然而,关于RLK和MG之间的关系确知之甚少。本研究中,我们阐述了一个类受体蛋白激酶OsASLRK调控水稻MG响应和内源MG含量的功能。首先,我们发现OsASLRK基因启动子区域含有一个典型的MG反应元件(AAAAAAAA)。定量RT-PCR分析表明,OsASLRK转录水平的表达以时间和剂量依赖性方式显著受外源MG的诱导。GUS染色同样证实,外源MG处理可显著增强水稻根中OsASLRK的表达。遗传学分析表明,Osaslrk突变体表现出对外源MG敏感性增强,并且在外源MG处理下内源MG含量上升,而过表达OsASLRK的水稻植株表现出相反的表型。DAB染色,氧化清除酶活性和GSH含量测定表明,OsASLRK通过提高抗氧化酶活性和减轻膜损伤来调节MG敏感性和含量变化。因此,该研究结果为阐明水稻类受体蛋白激酶OsASLRK调控MG的功能提供了新证据。
本研究2017年和2018年的种植密度为12.0×104 株 ha-1,在施氮量为0-450 kg ha-1范围内设置4种不同氮肥处理;2019年种植密度分别为7.5×104和12.0×104 株 ha-1,在施氮量为0-765 kg ha-1范围内设置18种不同氮肥处理。通过测定不同处理下玉米生育期、绿叶的叶面积指数(LAI)、籽粒含水量和籽粒脱水率指标,阐明施氮量对玉米籽粒含水量的影响。结果表明,施氮量从0增加到765 kg ha-1,玉米吐丝期推迟约1天,成熟期推迟约1-2天。在生理成熟期和生理成熟期后,不同施氮量处理下籽粒含水量极差为1.9-4.0%。随着施氮量的增加,生理成熟后玉米籽粒的脱水率降低,但施氮量与籽粒脱水率之间没有统计学意义。生理成熟期叶面积指数与生理成熟后籽粒脱水速率之间无显著相关性。总之,施氮对玉米生理成熟期和成熟后籽粒含水量均有影响,但不同施氮量对籽粒含水量的影响较小。以上结果表明,在生产中不需要考虑施氮对玉米籽粒含水量的影响。