食用菌发育受阻会影响子实体的生产周期和产量。苯丙氨酸解氨酶(PAL,EC 4.3.1.5)是一种催化苯丙氨酸脱氨生成反式肉桂酸的酶。前期研究结果发现,糙皮侧耳pal1基因的转录降低能够延缓子实体发育。因此,我们以野生型(WT)和RNA干扰(RNAi)菌株为材料,利用转录组测序和农杆菌介导的遗传转化方法,研究了pal1基因的分子调控机制。结果表明,干扰pal1基因导致PAL酶活性和总酚含量下降胞内H2O2含量增加。RNA-Seq数据表明,KEGG通路显著富集在过氧化物酶体途径、MAPK信号途径-酵母和另外三条途径,编码过氧化氢酶的基因cat1参与了上述显著富集的多个通路。外源H2O2能够显著增强cat1基因的转录,提高CAT总酶活性。添加H2O2清除剂后,RNAi-pal1菌株的cat1基因转录水平和CAT酶活性显著高于野生型菌株,表明pal1通过影响胞内的H2O2含量来调节cat1的表达。过表达糙皮侧耳的cat1基因导致了生长迟缓,尤其是在原基形成过程中。综上所述,本研究阐明了PAL1通过信号分子H2O2影响cat1基因的表达从而调控了糙皮侧耳的发育。研究结果深化了对食用菌分子发育机制的理解。
通过2年定位试验研究不同玉米-豆科间套作模式下(玉米-大豆带状套作、玉米-花生带状间作、玉米净作、大豆净作和花生净作)作物氮素吸收与根系分布、豆科结瘤和土壤氮素有效性之间的关系。结果表明:与净作相比,间套作显著降低了单季作物的单位面积吸氮量,但玉米-大豆套作和玉米-花生间作的系统总吸氮量分别增加31.7-45.4%和7.4-12.2%。间套作显著增加了玉米和大豆的单株氮素吸收量,与净作相比分别增加61.6%和31.8%,间作花生的单株吸氮量较净作降低46.6%。间套作系统中玉米和大豆的根系呈现不对称性分布,其根长密度和根表面密度显著高于相应单作。间作花生受竞争抑制,其根表面密度显著低于相应单作。与净作相比,套作大豆的根瘤数量和根瘤鲜重显著增加,间作花生根瘤数和根瘤鲜重则显著降低。间套作显著提高了玉米和大豆的土壤酶活性(蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶)和土壤有效氮含量,但降低了花生的土壤酶和土壤有效氮含量。玉米-大豆带状套作系统比玉米-花生带状间作系统更有利于氮素吸收,玉米与豆科间套作可以促进玉米对氮素的吸收,从而降低氮肥用量,提高农业可持续性。
GDSL酯酶/脂肪酶家族包含许多功能基因,它们在植物的生长发育、形态建成、种子油脂合成和防御反应中发挥重要的生物学功能。GDSL酯酶/脂肪酶基因可响应生物和非生物胁迫。虽然GDSL酯酶/脂肪酶家族基因在其他植物中已被鉴定和研究,但它们在番茄中的分类和功能尚不清楚。本研究首次在番茄中鉴定了80个GDSL酯酶/脂肪酶家族基因成员,命名为SlGELP1-80。我们对这些基因在染色体上的位置进行了定位,并对它们的理化性质、基因结构、系统发育关系、共线关系和顺式作用元件进行了分析。SlGELP基因在番茄中的时空表达特征具有多样性。此外,结合RNA-seq分析表明,番茄接种Stemphylium lycopersici前后SlGELP基因的表达模式不同。用qRT-PCR方法验证了番茄接种S. lycopersici病原菌以及分别喷施SA和JA处理后5个显著差异SlGELP基因的表达。本研究首次利用生物信息学方法鉴定和分析了番茄GDSL酯酶/脂肪酶家族基因,为提高植物抗病性研究提供了新的思路。