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。
木质素代谢在植物对病原菌的防御中起着关键作用,并且在抵御病原菌侵染的过程中总是起到正向作用。因此,解析植物木质素响应病原菌代谢相关抗性基因的遗传机理具有重要意义。本研究以8个陆地棉品系为材料,构建了一个多亲本高世代杂交(MAGIC)群体(n=280),该群体表现出控制优良性状的等位基因的聚合特征。为了研究木质素对黄萎病的响应(LRVW),本研究在4种环境下分别建立了人工病圃(ADN)和轮作苗圃(RN)。通过采集和测定棉秆的木质素含量,并将不同环境下ADN/RN木素比值作为LRVW值,结果表明,群体LRVW值表现出较丰富的变异。利用63K芯片获得了9323个高质量单核苷酸多态(SNP)标记,用于MAGIC群体的基因分型,结果显示,SNPs分布于全基因组,平均密度为4.78SNP/Mb,在染色体间的分布范围为1.14 SNP/Mb (ChrA06)~10.08 SNP/Mb (ChrD08)。利用混合线性模型(MLM)对LRVW进行全基因组关联分析,并在两个以上的环境中共同检测到3个稳定的QTL,即qLRVW-A04、qLRVW-A10和qLRVW-D05。结合分析候选基因编码序列变异、诱导表达模式和功能注释,最终在QTL区间选择了两个关键候选基因Ghi_D05G01046和Ghi_D05G01221。这两个基因在编码区都出现了非同义突变,并且都受黄萎病菌强烈诱导。Ghi_D05G01046编码一个富含亮氨酸的延伸素(LRx)蛋白,与拟南芥细胞壁的生物合成和结构有关。Ghi_D05G01221编码Jaz的转录抑制因子,它在茉莉酸(JA)信号通路中发挥作用。综上所述,本研究不仅为陆地棉抗黄萎病育种和QTL定位创造了宝贵的遗传资源,也为解析陆地棉抗黄萎病的遗传基础开辟了新的视角。
本研究旨在利用拉曼光谱学方法鉴别花生油产地,并建立稳健的鉴别模型,进一步筛选出与产地密切相关的特征光谱。对来自不同省份和同一省份不同城市的159个花生油样品进行拉曼光谱测定,获得的数据进行了逐步线性判别分析分析(SLDA),k-最近邻分析(k-NN)和多因素方差分析等。结果表明,基于全光谱的样本识别率达到90%以上。花生油的产地、品种及其互作对拉曼光谱影响显著,筛选出1400-1500 cm-1和1600-1700 cm-1为受品种影响较小的产地特征光谱。结合产地特征光谱建立的SLDA最佳分类模型能够快速、准确地识别花生油的产地。
本研究的目的是利用我们在先前研究中构建的F1杂交群体的高密度遗传连锁图谱定位与春季再生相关的数量性状位点(quantitative trait loci, QTL)。该群体包含392个子代,且亲本在春季再生性状上表现出明显的差异。在两个地点连续统计了两年的表型数据,并利用IciMapping软件进行QTL定位分析。利用单个环境中表型的平均值和最佳线性无偏预测(Best Linear Unbiased Prediction,BLUP)作为QTL定位的表型,总共鉴定到36个与春季再生性状显著关联的加性QTL。其中,有十个QTL分别解释了超过10%的表型变异(phenotypic variation, PVE),在P1亲本(父本)中有四个,P2亲本(母本)中有六个。在这些加性QTL中共有六个重叠的QTL区间,在P1和P2中分别有两个和四个。在P1中,两个重叠的区间都位于连锁群7D上。在P2中,PVE >10%的四个QTL在连锁群6D上定位到相同区间。此外,在P2中鉴定出六对显著的上位性QTL,而在P1中没有定位到上位性QTL。在四个重叠的QTL(qCP2019-8,qLF2019-5,qLF2020-4和qBLUP-3)所处区间内筛选到一个候选基因,该基因被注释为MAIL1,拟南芥中的同源基因在植株的生长中起重要作用。本研究定位到的QTLs是利用标记辅助选择对紫花苜蓿春季再生性状进行遗传改良的宝贵资源,鉴定的相关基因为深入了解紫花苜蓿春季再生的遗传特性提供依据。
相对其它作物,玉米生产虽然需要较高的温度,但35℃以上高温不利于玉米产量的形成。在华北平原地区,≥35℃ 的温度在夏玉米营养生长和生殖生长并进阶段普遍发生,并对玉米产量的形成造成不可逆的伤害。因此,本文研究了9叶期至抽雄期增温对夏玉米产量形成过程的影响。结果表明,持续增温导致了花丝的伸长速率和活力下降、开花吐丝间隔期增加、果穗顶端穗粒数减少,最终影响了产量。尽管抽雄前持续增温破坏了雄花序中花药的结构,花粉活力因此降低,散粉推迟和散粉时间缩短。但是,从表型、生理层面分析,此时期的持续增温可能对雌穗的生长发育影响更加显著。总之,在玉米营养生长和生殖生长并进阶段,持续增温导致雌雄穗生长受阻,最终引起果穗秃尖和产量的大幅度降低。