为了研究软腐病的抗性基因,我们筛选出了一份易感软腐病大白菜A03、一份抗软腐病小白菜华冠以及一份抗软腐病突变体sr。本研究以感病大白菜A03与抗软腐病小白菜华冠为亲本进行杂交,获得F2代分离群体来定位大白菜抗软腐病数量性状位点(QTLs)。利用构建的高密度遗传图谱检测到3个QTL位点,共包含166个基因。基于已有的转录组数据,在大白菜受Pc侵染的重要防御调控期,我们对这166个基因在感病大白菜A03和抗病突变体sr内的表达量进行了分析,共筛选出6个候选基因与白菜软腐病防御反应相关。其中,基因TIFY10B (JAZ2,BraA07g038660.3C) 位于A07连锁群的主效QTL位点DRQTL-3上,推测可能是白菜软腐病防御机制中起主效作用的关键基因之一。本研究为进一步研究白菜类作物中软腐病抗性机理奠定了基础。
本研究探讨从华北平原引入优质品种,减少氮肥施用量,提高青藏高原小麦质量和产量的可行性。试验选用青藏高原3个小麦品种和北部冬麦区4个小麦品种,于拔节期减少氮肥追施量,分别在海拔3647 m的青藏高原拉萨和海拔4 m的北部冬麦区河北任丘种植。小麦种在拉萨条件下,北部冬麦区小麦品种相比青藏高原小麦品种表现出较高的籽粒硬度和容重,以及较好的面粉和面团质量。在拔节期将氮肥追施量从135 kg N ha-1减少到75 kg N ha-1(氮肥基施量相同,均为105 kg N ha-1)对两地种植的小麦籽粒产量、籽粒质量、面粉质量、面团质量均没有显着影响(P<0.05)。总体来看,从华北平原引进优质小麦品种到青藏高原种植,并且减少拔节期的氮肥施用量,这是一种提高青藏高原小麦质量的经济实用方法。
本研究通过抗原性分析发现,2020年至2021年在野鸟或家禽中分离的一些H5N6、H5N8和H5N1病毒与我国大规模应用的H5疫苗种毒株(H5-Re11株和H5-Re12株)的抗原性存在较大差异,部分2021年分离的H7N9病毒也与我国使用的H7-Re3株疫苗毒株存在抗原性差异。为保持疫苗株与监测毒株之间良好的抗原匹配性,本研究利用反向遗传学操作技术,构建出针对抗原变异毒株的3株重组疫苗种毒(H5-Re13、H5-Re14和H7-Re4),用于疫苗的更新。其中,H5-Re13疫苗株的HA和NA基因来自于2.3.4.4h分支的H5N6病毒(DK/FJ/S1424/20),H5-Re14疫苗株的HA和NA基因来自于2.3.4.4b分支的H5N8病毒(WS/SX/4-1/20),H7-Re4疫苗株的HA和NA基因来自于2021年分离的H7N9病毒(CK/YN/SD024/21)。进一步使用上述3株重组病毒制备新型H5+H7三价灭活疫苗,进行鸡、鸭和鹅的免疫效力研究。结果显示,H5+H7三价灭活疫苗接种鸡、鸭和鹅后均可诱导出良好的HI抗体反应;SPF鸡接种疫苗后3周时,用2020年和2021年分离到的5株不同H5和H7病毒攻击,包括3株2.3.4.4b分支病毒(H5N1、H5N6和H5N8病毒各1株)、1株2.3.4.4h分支的H5N6病毒和1株H7N9病毒,攻毒后所有对照组鸡均出现高滴度的排毒,并在攻毒后4天内全部死亡,而疫苗接种组鸡则完全抵御病毒的感染;接种疫苗的鸭和鹅在攻击2.3.4.4h或2.3.4.4b分支H5病毒后也获得完全免疫保护。本研究结果表明,新型H5+H7三价疫苗具有良好的免疫原性,对于近期监测到的H5N1、H5N6、H5N8和H7N9病毒的攻击可提供完全的免疫保护作用。鉴于不同H5病毒和H7N9病毒对家禽的威胁,本研究建议我国广泛使用该H5+H7三价灭活疫苗,并推荐该疫苗在其他受到H5和H7病毒威胁的国家应用。
本研究旨在探讨circEDC3对鸡骨骼肌卫星细胞SMSCs增殖、分化和凋亡的调控功能,从而揭示circEDC3在鸡骨骼肌发育中的作用。我们构建了circEDC3的小干扰RNA (siRNA) 及过表达载体(pCD2.1-circEDC3)来调控体外培养的鸡原代骨骼肌卫星细胞中circEDC3的表达水平,通过运用Quantitative Real-Time PCR (qPCR),Western Blot (WB),Cell counting kit 8 (CCK-8),5-Ethynyl-2’-Deoxyuridine (EdU),flow cytometry,以及immunofluorescence等功能分析方法,检测发现circEDC3能抑制SMSCs增殖、分化相关基因的表达,阻滞细胞周期进程,降低增殖细胞比率,抑制分化相关蛋白的表达,抑制肌管形成,但对SMSCs的凋亡没有明显影响。circRNA通常可以通过靶向微小RNA (miRNAs) 来调控靶基因的表达,然而我们发现circEDC3并未直接靶向肌肉发育相关的miRNAs。此外有研究表明,circRNA可通过直接编码蛋白来调节骨骼肌发育,为了进一步探索circEDC3调控鸡骨骼肌发育的潜在机制,我们对circEDC3的编码能力进行了预测。通过对circEDC3序列信息进行分析,我们发现circEDC3在物种间 (鸡、人、小鼠、大鼠、猪) 保守,且具有不同的开放阅读框、内部核糖体进入位点 (IRES) 和N6-甲基腺苷 (m6A) 基序,表明circEDC3满足编码蛋白质的前提条件,具备一定程度的编码能力,但这仍需进一步的研究论证。总的来说,我们的研究发现了一个在物种间保守的环状RNA circEDC3,通过分析circEDC3的序列信息,预测该circRNA具有一定的蛋白质编码潜力,通过功能分析试验证明circEDC3是一种新的鸡肌肉发育的负调节因子,提示circEDC3可作为肉鸡分子育种的一个重要候选靶标,为肉鸡的育种改良提供新的切入点。
多巴胺是一种儿茶酚胺和一种抗氧化剂,在应对逆境时起作用,它与植物激素相互作用以介导植物发育。目前,关于苹果中多巴胺功能的研究较少。本研究开发了一种用于分析苹果种质中的多巴胺测定方法,以阐明多巴胺在苹果树的组织分布、发育变化、昼夜变化和逆境响应。首先,对所提出的方法进行了验证,定量的线性范围在0.1-20 ng mL-1范围内稳定,仪器、日间精密度和样品重复性相对标准偏差分别为1.024%、5.607%和7.237%,加标回收率大于100%,表明该方法的可行性及其适用于快速分析苹果属种质中的多巴胺。接下来,测量了322个苹果组织中的多巴胺含量。结果表明,苹果的多巴胺水平较低,叶片中多巴胺的平均含量高于果皮和果肉。多巴胺在栽培品种和野生种质中向右偏。最后,分析了组织特异性、发育变化、昼夜变化和对逆境的响应。在栽培品种‘皮诺娃’(Malus domestica)中,多巴胺含量在叶芽中最高,在果肉中最低。叶片和果肉中多巴胺含量随着栽培品种‘凉香’(Malus domestica)的生长发育而降低。与对照相比,干旱或盐胁迫后苹果叶片的多巴胺含量更高。在本研究中,建立了一种基于HPLC-MS的苹果多巴胺检测方法,并证明是一种稳健的方法。本研究为未来阐明苹果树中多巴胺的组织分布、发育变化、昼夜变化和逆境响应提供了一个框架。
为了阐明海河平原冬小麦春季限制灌溉的最佳时期及其对旗叶衰老和产量形成的影响,2016年至2019年,研究组在河北农业大学辛集试验站进行了不同灌溉模式的田间试验,试验包括两种灌溉模式:对照(CK,分别在3叶展开期和开花期浇水)和单一限制灌溉(SRI),后者又包括3叶展开期(3LI)、4叶展开期(4LI)、5叶展开期(5LI)和6叶展开期(6LI)灌溉。结果表明:(1)与对照相比,4LI处理组在一定程度上衰老进程(用绿叶面积表示)提前,而5LI和6LI处理组之间的差异不显著,衰老发生明显晚于3LI处理组;(2)与其他SRI处理组相比,4LI处理组的GLA值和光合速率分别提高了14.82%和20.1%。旗叶显微结构分析还表明,干旱胁迫下3LI和6LI处理组的叶肉细胞和叶绿体排列不规则,但这种胁迫对4LI和5LI处理组的微观结构的负面影响很小;(3)春季延迟灌溉在籽粒灌浆前期可显著增加超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,随后酶的活性逐渐降低。在4个SRI处理组中,4LI处理组的总酶活性最高,4LI和5LI处理组的旗叶MDA含量平均比3LI和6LI处理组的MDA含量低14.5%;(4) 可溶性糖(SS)和脯氨酸(Pro)含量以4LI处理组最高,但低于CK组。4LI和5LI处理组的ABA激素含量低于3LI和6LI处理组,说明4LI和5LI处理组遭受的干旱胁迫程度较小;(5)在两个生长季,4LI处理组的单位面积穗数较多(比5LI和6LI处理组高13.4%),且千粒重最高(比其他三种SRI处理组高6.0%)。因此,4LI处理组的冬小麦产量在四个SRI处理组中最高。综合分析,建议4LI处理组(即在春季4叶期进行一次灌水)能有效延缓旗叶衰老进程,并使冬小麦保持相对较高的产量。
丝束蛋白(fimbrin)是肌动蛋白细胞骨架的调节因子,参与并控制多种组织和细胞的生理生化和发育过程。然而,fimbrin在对病原菌防御中,特别是在小麦抗条锈病中的作用研究匮乏,其机制尚待阐明。本研究以小麦品种水源11(Suwon 11)与条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici,Pst)生理小种CYR23组成非亲和互作,与生理小种CYR31组成成亲和互作,利用实时荧光定量 PCR 技术(qRT-PCR)对TaFIM1基因参与小麦抗条锈病的功能进行初步分析;对在非生物胁迫和施用外源激素处理TaFIM1基因的表达特征进行分析;通过病毒诱导的基因沉默(BSMV-VIGS)技术,验证TaFIM1在小麦抗条锈病中的功能。获得以下研究结果:TaFIM1在非亲和互作中的表达量显著上调,且在48 h表达量达到峰值,是对照0 h的6.0倍;在亲和互作中,TaFIM1的表达量无明显变化。TaFIM1能够响应不同非生物胁迫,在高温(Hot)、低温(Cool)、盐(NaCl)和干旱(PEG6000)胁迫下诱导TaFIM1基因表达量上调。BSMV-VIGS试验结果显示,借助大麦条纹花叶病毒对TaFIM1基因进行诱导沉默。对沉默成功的小麦植株分别接种条锈菌CYR23和CYR31。在非亲和互作中,沉默植株的抗病性降低,叶片上出现少量的夏孢子堆;在亲和互作中,与对照相比,叶片上的夏孢子堆数量增加,沉默植株的感病性增强。组织学观察发现,在48 h和120 h,TaFIM1沉默植株叶片中菌丝分支数和菌丝长度高于对照,在120 h基因沉默植株叶片中菌落面积显著高于对照组,表明TaFIM1沉默后小麦植株与对照相比感病性增强,进一步说明TaFIM1参与植物的抗病性。因此,TaFIM1与植物抗病性相关,在小麦抵抗条锈病的侵染过程中响应正调控作用。本研究为理解fimbrin在小麦中的作用提供了新的见解。
萝卜是一种重要的十字花科根菜类蔬菜作物,在其有色的根中有高水平的花青素累积。MYB转录因子(TFs)在植物发育和花青素代谢中起着重要作用,并且PAP1/2能促进花青素生物合成基因的表达。本研究在萝卜基因组中共鉴定出187个RsMYB基因,并将其分为32个亚家族;其中159个RsMYB基因被定位在9条染色体上。在4个不同颜色的萝卜品种肉质根发育阶段,14个RsMYB基因表现出差异的表达模式。一些RsMYB基因在成熟期有色根组织中高表达,这些基因包括RsMYB41,RsMYB117以及与PAP1/2同源的RsMYB132在‘NAU-YH’的红色根皮中高表达,RsMYB65和RsMYB159基因在‘NAU-YZH’的紫色根皮中高表达,表明这些RsMYB基因可能促进萝卜肉质根花青素积累。研究结果为进一步研究萝卜RsMYB基因功能特性提供有价值的信息,并有助于阐明萝卜花青素生物合成的分子机制。