Ca2+离子在维持细胞壁以及细胞膜的完整性中具有重要作用,是植物生长和发育中必不可少的矿质营养元素之一。解析Ca2+离子在糖代谢和脂代谢中的作用能够为理解棉花纤维快速伸长阶段细胞膜和细胞壁的动态变化提供有意义的参考。本研究利用胚珠培养系统发现缺Ca2+会促进纤维和胚珠细胞的膨大,但同时也会诱导组织的褐化。RNA-seq差异表达基因分析发现缺Ca2+使细胞处于一个较高的氧化态,并且激活与糖代谢和脂代谢相关的基因的表达。尤其以糖酵解途径变化最为显著,其代谢途径中的9个酶相关的基因上调表达,缺Ca2+处理细胞中的葡萄糖含量显著下降,改变了糖酵解途径的流动。低K+能够恢复缺Ca2+诱导糖酵解途径相关基因的表达以及葡萄糖的含量。采用电喷雾电离串联质谱技术检测了不同Ca2+、K+离子处理条件下细胞中脂质组成分的动态变化。缺Ca2+处理细胞中自由脂肪酸(FA)、二酰甘油(DAG)和糖脂含量降低,三酰甘油(DAG)磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酰胆碱(PC)含量增加。低K+与缺Ca2+的互作信号能够恢复FA、磷脂、糖脂含量至正常水平,有效缓解缺Ca2+效应。本研究通过在转录和代谢水平的比较分析,揭示了Ca2+和K+信号互作在维持纤维快速伸长过程中糖酵解和脂代谢中发挥着重要作用。
重庆地区广泛种植的柑橘果实为锦橙,目前因锦橙挥发性成分的贡献构成其特有的香气而深受消费者的青睐。发育和成熟过程中锦橙香气的变化情况是表征其果实成熟和采收的指标。然而,近年来鲜有有关发育阶段对锦橙挥发性化合物影响的相关报道。此外,挥发性化合物来源于脂肪酸,如大部分脂肪酸是挥发性化合物的合成前体。在此基础上,采用气相色谱联用质谱(GC-MS)分析了挥发性化合物及其合成前体脂肪酸的变化。在此研究中,9个发育阶段(AF1-AF9)共鉴定了60种挥发性化合物和8种脂肪酸。其中,萜类化合物和饱和脂肪酸分别占总挥发物的92.00%和脂肪酸的87.50%以上。从主成分分析(PCA)图可知,AF5、AF6和AF9阶段完全分离且呈现差异。此外,几乎绝大部分挥发性化合物和脂肪酸在发育初期呈现增加的趋势,从AF6发育期呈现降低趋势,最后在AF9成熟阶段再呈现增加趋势。在发育阶段,锦橙果皮精油中萜类、醇类、醛类、酮类和饱和脂肪酸含量最高的分别是d-柠檬烯、芳樟醇、辛醛、环己酮和硬脂酸。本研究结果表明,不同发育阶段对锦橙果皮精油中挥发性成分及其合成前体脂肪酸有显著性影响。
目的:分析我国鸡源重要致病菌大肠杆菌耐药性及耐药基因,解析潜在的水平扩散风险。方法:规模化养鸡场棉拭子泄殖腔取样,麦康凯培养基分离单菌,Phoenix-100 全自动细菌鉴定/药敏系统鉴定细菌种类,K-B纸片法检测目的细菌药物敏感性,牛津纳米孔测序技术构建细菌基因组精细图,生物信息学软件及平台解析基因环境及水平转移元件,细菌结合实验验证耐药基因扩散风险。结果:2019年10月-2020年10月,共采集671个泄殖腔样本,分离出302株大肠杆菌单菌,鉴定出一株广泛耐药(An extensively drug-resistant, XDR)大肠杆菌(命名为258E)。MLST分析结果表明,大肠杆菌258E属于ST602型,该分型目前仅见于国外文献报道。K-B纸片法检测结果显示,258E菌株对磷霉素、四环素、β-内酰胺类、氨基糖苷类、喹诺酮类、利福霉素、甲氧苄啶、大环内酯类和头孢菌素类药物均表现出高度耐药。全基因组测序结果表明,大肠杆菌258E染色体全长4,715,664 bp,含有三个质粒(pEC258-1、pEC258-2、pEC258-3),其中pEC258-1和 pEC258-2不含有常见耐药基因,而pEC258-3除了含有常见耐药基因,如qnrS1、 dfrA14、 arr-3、acc (6')-Ib等,还含有blaCTX-M-3、 blaKPC-2、blaTEM-1B三个重要的耐药基因。质粒分型结果表明,pEC258-3为ST7型,属于质粒不相容群N (incompatibility group N, IncN)。同源性分析结果显示pEC258-3序列与人源肺炎克雷伯菌质粒pCRKP-1-KPC同源性高达99.96%,其不同之处在于:相对pEC258-3,pCRKP-1-KPC质粒在31kb-32kb位点缺失了一个整合酶TinR蛋白编码框。细菌结合实验证实,pEC258-3可使得宿主菌显著提高药物敏感性。同时,流行病学溯源分析结果显示,大肠杆菌258E与英国菌株具有相近的亲缘关系。结论:本研究第一次报道了一株动物源ST602型广泛耐药大肠杆菌,其所含有的质粒可介导宿主菌对多种抗生素产生耐药性,暗示其潜在的耐药性水平扩散风险,也间接证明动物源细菌是耐药性基因的重要储存库和风险传播源头之一。
创新性:本论文是我国第一例动物源ST602型广泛耐药大肠杆菌的报道,丰富和充实了“同一健康” 框架下细菌耐药性对人类公共健康的风险研究。
为鉴定和利用武都白茧的抗条锈病基因,本研究将武都白茧与高感条锈病品种铭贤169杂交,分别于2015年和2016年在陕西杨凌和甘肃天水四个环境中对武都白茧、铭贤169和以及铭贤169/武都白茧杂交F2:3代家系进行成株期抗条锈病测试。田间多年多点鉴定结果表明,武都白茧表现稳定的成株期抗条锈性,铭贤169/武都白茧F2:3代在2015年杨凌、2016年杨凌、2015年天水和2016年天水四个环境下的相对病害曲线下面积(rAUDPC)均呈连续分布,表明武都白茧对条锈病的成株期抗性由多个QTL控制。利用集群分离分析法结合小麦660K SNP芯片、KASP和SSR标记鉴定与抗性位点连锁的多态性标记,运用完备区间作图法(BIP)和多环境表型鉴定数据(MET)两种QTL技术方法,检测到两个稳定的QTLs:QYrwdbj.nwafu-5A与QYrwdbj.nwafu-2B.1 。其中QYrwdbj.nwafu-5A位于小麦染色体5AS的缺失系5AS1-0.40-0.75和5AS3-0.75-0.98相邻的区域,解释15.02%-40.26%的表型变异;QYrwdbj.nwafu-2B.1位于小麦染色体2BS的缺失系C-2BS1-0.53上,解释9.54%-10.40%的表型变异。通过分子检测、抗病基因染色体定位和上位性分析表明,QYrwdbj.nwafu-5A很可能是一个需要与其它位点结合互作才能发挥抗条锈作用的新QTL。本研究将为进一步克隆武都白茧主效QTL,以及利用武都白茧主效QTL与其他有效抗条锈病基因或者QTL结合,培育持久抗条锈病品种提供科学依据。本研究的创新点是考虑环境对QTL的加性效应,从而提供QTL位置和效应方面更为全面遗传分析。
本研究调查了香味和抗寒无核品种选育中不同浓度的多效唑及胚采集时期对胚形成、萌发和成苗率的影响。结果显示,不同浓度的多效唑对不同葡萄品种子房和胚的发育影响不一致。红无籽露×北冰红和昆香无核×泰山-2组合在1.5 mg L-1多效唑处理下胚形成率最高。红无籽露×北冰红组合在1.0 μmol L-1多效唑处理下萌芽率和成苗率最高,但红无籽露×昆香无核组合在0.2 μmol L-1多效唑处理下萌芽率最好。不同的杂交组合取胚时间也不同。火焰无核×玫瑰香最佳取胚时间为授粉后39 d,昆香无核×北冰红为授粉后46 d,红宝石无核×北冰红及奇妙无核×双优为授粉后41 d。另外,向培养基中补充0.5 mg L-1吲哚丁酸可以帮助畸形苗恢复为正常幼苗并获得生长健壮的子代。研究结果将为利用胚挽救技术选育无核葡萄新品种奠定基础。
采后新鲜金针菇孢含水量高,质地脆嫩,仍具有较高的生理活性和呼吸作用,从而极易发生衰老和品质劣化。本研究使用1-甲基环丙烯(1-MCP)和聚丙烯(PP)保鲜盒处理金针菇,分析了金针菇在贮藏过程中木质化和软化的变化情况。主要研究结果如下:PP保鲜盒包装能有效地延长金针菇的贮藏时间;1-MCP处理、PP保鲜盒包装及两种处理组合均能显著抑制木质素的积累,并降低纤维素、果胶含量,对木质化及软化相关酶(苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)、纤维素酶(Cx)、果胶甲基酯酶(PME)和聚半乳糖醛酸(PG)活性有一定的抑制作用。其中,PP保鲜盒包装的抑制效果高于1-MCP处理,且两种处理组合效果最好。透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)结果表明,PP保鲜盒包装和1-MCP处理相结合能有效地保持金针菇细胞结构的完整性和稳定性,防止质膜分离及细胞膜破裂。转录水平分析结果表明,PP保鲜盒包装和1-MCP处理相结合,能明显影响金针菇木质化和软化相关酶基因的表达。综上,1-MCP和PP保鲜盒包装可以有效的延缓金针菇在贮藏过程中的木质化和软化现象,延长贮藏期。
由于劳动力投入少、经济效益高,水稻直播已成为中国南方地区主要的种植方式。旱直播方式在单季水稻栽培技术方面运用广泛。然而,对早籼稻机械旱直播试验的研究还少有报导。通过两年大田间试验,以2个籼稻品种(中嘉早17和株两优819)为材料,研究旱直播、淹水直播和湿直播模式下的水稻倒伏特性和产量形成。结果表明,在旱直播方式下,株两优819和中嘉早17的年均产量分别比湿直播和淹水直播高14.42-26.34%和6.64-24.58%,这主要是由于穗数的提高。旱直播方式显著提高了早籼稻品种的出苗率,增加总干重和作物生长速率。同时,与淹水直播和湿直播相比,旱直播基部节间较短,茎粗和茎壁较厚,倒伏指数较低。尤其是旱直播提高了茎秆的抗倒伏能力。本研究结果表明,适宜的直播方式有利于提高早籼稻的产量和抗倒伏能力。
重大农业入侵害虫草地贪夜蛾原产于美洲,自2016年首次被发现入侵尼日利亚和加纳以来,短短3年时间内迅速入侵至47个非洲国家和18个亚洲国家。由于该虫寄主范围广(至少包含353种寄主植物)、能够适应多种生境、超强的迁飞能力、高繁殖力、暴食性,以及快速发展的农药抗性和病毒抗性等内在优势,是导致其具有入侵性的重要原因,目前已被公认为全球范围内的超级害虫。该害虫的综合治理策略主要依靠监测调查、农业防治、化学防治、病毒制剂、性诱剂、生物防治(寄生性天敌、捕食性天敌和昆虫病原体),以及植物源农药等多种防治策略的综合应用。目前尚需要进一步研究的主要内容包括:(1)明确草地贪夜蛾的入侵机制,(2)如何阻止其进一步扩散,(3)提供更有效的防治策略。本文总结了草地贪夜蛾的生物学特性,潜在的入侵性机制,以及综合治理策略,以期为今后的治理提供参考。