作物的光合作用与产量密切相关。快速叶绿素荧光参数可以灵敏地反映光合作用中的电子传递效率,解析快速叶绿素荧光参数的遗传基础对培育高光效玉米(Zea mays)品种具有指导意义。本研究以玉米杂交种'先玉335'连续自交7代衍生的160个重组自交系(recombinant inbred line, RIL)为材料,构建高密度遗传图谱,并在4个大田种植条件下测量5个快速叶绿素荧光参数ABS/CS_o、TR_o/CS_o、ET_o/CS_o、ET_o/TR_o和PIcs。利用20K芯片构建总长为1 896.423 cM的高密度遗传图谱,包含2 915个bin标记,标记间平均距离为0.66 cM。结合多环境快速叶绿素荧光参数的最佳线性无偏预测值(best linear unbiased predictor, BLUP),共检测到15个相关QTLs,似然函数比值对数值(logarithm of odds, LOD)为2.52~7.35,表型变异贡献率为4.56%~14.81%;其中qREC2-1、qREC3-1、qRET3-1在多环境中稳定表达。本研究为进一步精细定位快速叶绿素荧光参数QTLs和利用分子标记辅助选择开展高光效育种提供参考依据。

小麦(Triticum aestivum)茎秆可溶性碳水化合物(water-soluble carbohydrate, WSC)是籽粒灌浆的主要碳源,其遗传受多基因调控。通过元分析发掘控制小麦茎秆WSC含量的真实主效QTL,是小麦分子遗传改良的有效途径。本研究以小麦高密度分子标记遗传图谱为参考图谱,利用生物信息学手段,对来自不同遗传作图群体的控制小麦茎秆WSC含量的239个QTL进行图谱整合、映射以及QTL元分析,通过建立QTL一致性图谱,获得39个控制茎秆WSC含量的一致性QTL (meta quantitative trait loci, MQTL)位点及紧密连锁的分子标记,置信区间最小可达到0.50 cM。这些MQTLs主要分布在1A、2B、2D、3A、3B、4A、4B、6A、6B、7B和7D等染色体上,每条染色体形成1~2个QTL簇。在1A染色体Eps-1Am~Xgwm99标记区间内预测出7个与小麦茎秆WSC含量相关的候选基因。本研究为进一步缩短小麦茎秆WSC含量QTL的置信区间以及分子标记辅助选择育种提供了参考依据。

我国小麦(Triticum aestivum)分子育种发展已经超过20年,但利用分子标记辅助选择选育的品种仍屈指可数,加快分子育种发展是当务之急。小麦中已发现4个多效抗病基因,在育种过程中表型选择比较困难,可通过分子标记辅助选择。已开发的多效抗病基因标记存在检测效果不佳,类型单一等问题,限制了其使用。本研究针对已报道的多效抗病基因竞争性等位基因特异性PCR (kompetitive allele-specific PCR, KASP)标记基因分型效果较差的问题,将KASP标记所检测基因位点序列与'中国春'小麦参考基因组进行BLAST比对,发现基因组中其他位置存在与目标基因位点高度相似的序列,可能是导致KASP标记检测效果不理想的原因。根据BLAST比对结果重新设计引物,改良抗叶锈基因34 (leaf rust resistance gene 34, Lr34)的KASP标记Lr34_TCCIND和Lr46的KASP标记Lr46_JF2-2获得了分型效果改善的Lr34K2和Lr46K3;再开发了抗秆锈基因2 (stem rust resistance 2, Sr2)的KASP标记Sr2K3、Lr34的KASP标记C6K1C2和C6K2C1、Lr46的KASP标记Lr46g22K3,获得了较好的基因分型效果;通过将Lr46_JF2-2转化成衍生酶切扩增多态性序列(derived cleaved amplified polymorphic sequences, dCAPS)标记Lr46Rdcaps,将Lr67的KASP标记TM4和TM10转化成dCAPS标记TM4dcaps和TM10dcaps,解除了KASP标记检测的仪器限制,降低了应用门槛。本研究丰富了多效抗病基因可用分子标记的数量和类型,为多效抗病基因的分子标记辅助选择提供便利,对KASP标记开发和改良有重要参考价值。

低温是北方地区影响高粱(Sorghum bicolor)生长发育的重要因素之一。为了研究低温胁迫下高粱幼苗叶片的生理变化及相关基因的表达情况,选用高粱耐低温品种'P61'和低温敏感品种'H21'为供试品种,进行4 ℃低温处理,处理时间为0、1、3、5和7 d,分析高粱幼苗叶片的生理变化及相关基因的表达情况。结果表明：随着低温处理时间的延长,叶绿素荧光参数(Fv/Fm)和叶绿素相对含量(SPAD)均下降,但在耐寒品种'P61'中下降幅度较小;光合作用相关基因随着胁迫时间的延长下调表达,且在抗性品种中表达量相对较高;7 d时'H21'的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性降低了3.3%,'P61'的SOD活性升高了15.2%,'H21'和'P61'的过氧化物酶(peroxidase, POD)活性分别增加了7.4%和9%;两品种的丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量和脯氨酸(proline, Pro)含量增加,其中'P61'和'H21'的MDA含量分别增加了36.5%和1.7%,Pro的含量分别上升了69%和230.5%。从转录组数据库中筛选了8个SbSODs基因,低温处理3 d时上调的SbSODs明显多于低温处理1 d,其中SbSOD5在两品种低温处理1 d和3 d中均被诱导表达;筛选到7个高粱PODs基因,多数(5个)基因在处理1 d时在两个品种中都有不同程度的上调表达,其中Sobic.009G055100在两品种处理1 d和3 d中均被诱导上调表达;共计筛选到11个SbLOXs (脂氧合酶, lipoxygenase),多数LOXs基因在1 d时上调表达明显,其中SbLOX9在两品种不同时间点均上调表达;筛选了2个高粱P5CS基因,其中Sobic.003G356000在两品种不同时间点中都显著上调表达,在'P61'处理3 d时Log₂FC>6。本研究为进一步研究植物在低温胁迫下生理指标及相关基因的表达调控规律提供参考。

钙调素结合蛋白转录因子(calmodulin-binding transcription factor, CAMTA)在植物激素信号转导、发育调控和低温胁迫中发挥重要作用。本研究从番茄(Solanum lycopersicum)的全基因组水平鉴定CAMTA基因家族,利用生物信息学技术全面分析该家族成员的相关信息,并通过qRT-PCR检测CAMTA在低温胁迫下的表达。结果显示,番茄基因组中共鉴定出18个成员,分布在9条染色体上且存在1个片段复制基因对;系统进化分析显示,番茄CAMTA成员被聚为6类;SlCAMTA启动子区含有49个与植物激素、胁迫、光反应以及组织特异表达相关的顺式元件;蛋白质相互作用网络发现,部分番茄CAMTA蛋白与拟南芥(Arabidopsis thaliana)已知蛋白联系紧密;该家族大多数基因在各个组织中均有表达,一半以上的CAMTA基因具有分子功能且构成细胞基本组分,SlCAMTA10参与11种生物学过程;在低温胁迫下,14个SlCAMTAs显著上调表达,其中SlCAMTA02的相对表达量在12 h达到了最高(396.53),为对照的396倍。本研究为CAMTA家族基因功能的深入挖掘和番茄耐低温响应机制研究方面提供一定的参考依据。

BABY BOOM (BBM)是植物特有的AP2/ERF (APETALA2/ethylene-responsive factor)家族转录因子,在体细胞胚胎发生过程中发挥重要的调控作用。本研究利用同源克隆技术从陆地棉(Gossypium hirsutum)品种'豫早1号' (YZ-1)中克隆到GhBBMa (GenBank No. MW836956)和GhBBMd (GenBank No. MW836957)两个基因,结合3个自然群体的重测序数据和表型数据,以及中棉所24号(ZM24 )的基因组数据,通过软件分析BBM基因的DNA序列及其编码的蛋白等特征;通过RNA-seq数据和qRT-PCR实验分析BBM基因表达特征。结果表明,GhBBMa/d分别位于A08和D08染色体上,均由9个外显子组成,长度分别为2 028 bp、2 025 bp,分别编码675、674个氨基酸。GhBBMa/d氨基酸序列含有2个保守的AP2结构域,无信号肽和跨膜结构;亚细胞定位结果显示其位于细胞质中。系统发育树显示,GhBBMa/d与同属锦葵目的可可树(Theobroma cacao)亲缘关系最近。自然群体的重测序数据表明,GhBBMa和GhBBMd的序列多态性分别为1.222和1.422 SNP/kb,连锁不平衡(linkage disequilibrium, LD)衰减距离为5.54 、12.76 kb,说明GhBBMd比GhBBMa受到更强烈的选择压;关联作图显示,GhBBMa/d对马克隆值等性状有显著的表型效应。RNA-seq数据表明GhBBMa/d均在根和胚珠中表达量较高,在其他时空条件下不表达或表达很低;与非胚性愈伤相比,GhBBMd在胚性愈伤中显著高量表达。qRT-PCR实验显示GhBBMa/d均在30 d的胚性愈伤和开花前三天(-3 days post anthesis, DPA)的胚珠中表达量最高。综上所述,本研究克隆的GhBBMa和GhBBMd具有表型效应,在胚胎发生过程中的不同时期表达量不同,可能在体细胞胚胎发生及胚珠发育过程中行使重要的功能,为进一步探究GhBBM参与体细胞胚胎发生过程的分子机制提供参考。

干旱应答元件结合蛋白(dehydration-responsive element binding protein, DREB)属于乙烯响应因子(ethylene response factor, ERF)家族的一个亚族,克隆和研究DREB基因家族的功能,有助于揭示AP2 (APETALA2)/ERF超家族转录因子调控向日葵(Helianthus annuus)响应生物及非生物逆境胁迫的作用机理。本研究以盐诱导的向日葵差异表达基因中获得的已知序列为基础,扩增HaDREBA5的3′和5′末端序列,拼接后得到全长cDNA序列847 bp (GenBank No. MH085932);其开放阅读框为468 bp,编码155个氨基酸,预测其编码蛋白的等电点为5.21,分子量为37.5 kD;氨基酸序列含有1个保守的AP2/ERF结合结构域,其中包含保守的YRG元件和WLG基序,且AP2/ERF内第14和19位氨基酸分别为缬氨酸和谷氨酸,因此为DREB亚家族成员;对拟南芥(Arabidopsis thaliana) AP2/ERF超家族转录因子的进化分析进一步表明,该转录因子属于DREB亚家族的A5组。Blast分析表明,该基因与已报道的多种植物ERF家族成员的核苷酸序列及推导的氨基酸序列具有较高的一致性。以全长cDNA序列为基础克隆HaDREBA5全长gDNA序列,gDNA序列自起始密码子至终止密码子长度为468 bp (GenBank No. MH085933),全序列无内含子。qRT-PCR分析显示,HaDREBA5基因可受病原菌、机械损伤、低温、NaCl和水杨酸胁迫诱导表达,且表现不同的表达模式;HaDREBA5在向日葵根、下胚轴和叶中均有表达,且具有器官表达特异性。亚细胞定位分析表明其定位于洋葱(Allium cepa)表皮细胞的细胞核。HaDREBA5过表达可增强烟草(Nicotiana tabacum)植株对低温、干旱和盐胁迫的耐受性;NaCl胁迫下,转基因烟草中可溶性蛋白、叶绿素和脯氨酸(proline, PRO)含量增加,过氧化物酶(peroxidase, POD)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性提高;胁迫相关基因P5CS (Δ′-pyrroline-5-carboxylate synthetase)、POD、MnSOD和GuZnSOD上调表达。HaDREBA5基因的克隆及功能研究有助于了解向日葵的抗逆分子机制,为向日葵或其他作物抗逆育种提供基因资源和参考依据。

核基因编码的线粒体膜结合蛋白(mitochondrial membrane-binding proteins, MMBPs)参与纤维素积累,为了揭示其参与纤维素积累的机制,需识别并表征更多线粒体膜蛋白。本研究依据前期马铃薯转录组测序结果,筛选出一个膜蛋白编码基因St536 (ID: PGSC0003DMG400012536),序列分析显示St536基因的ORF全长648 bp,编码215个氨基酸;亚细胞定位显示St536基因编码的蛋白位于线粒体膜;构建St536过量表达载体转化烟草获得St536过量表达株系,对其进行形态学和生理特性分析结果显示,St536过量表达株系纤维素积累比野生型对照降低了20%,气孔和保卫细胞相对纵向长度比值较野生型对照降低了17%,气孔导度和光合速率分别为野生型对照的2.4和2.5倍。结果表明,St536表达增加,叶片纤维素积累随之降低,气孔打开与关闭更灵活,继而提高了气孔导度和光合速率。本研究明确了St536参与叶片纤维素积累,为进一步揭示其参与纤维素积累的机制提供了基础资料。

BLM解旋酶(bloom helicase, BLM)在DNA的复制、修复、重组以及维持端粒的稳定性等各方面都具有重要作用,当BLM解旋酶基因发生突变时,易患BLM综合征,甚至引发多种癌症。为探究BLM解旋酶基因相关长链非编码RNAs (long coding RNAs, LncRNAs)的表达规律,本研究以调控BLM基因相关的miR-27b-3p为关联点,利用自主开发程序SWChen2.3筛选与BLM基因相关LncRNAs,分析BLM相关LncRNAs在3种不同株系的前列腺癌细胞PC3、Lncap、22RV-1和正常人的前列腺基质成纤维细胞系WPMY-1中的表达情况。利用自主开发程序SWChen2.3筛选BLM基因相关的LncRNAs,对候选的LncRNAs进行克隆,并对其二级结构、ORF及其与BLM基因相关靶位点进行预测和分析。结果成功筛选NONHSAT203515.1 (GenBank No. m130127_152334_00126_c100)(命名为BLNC203)和(GenBank No. lnc-ZBTB201: 1)(命名为BLNC246)作为研究对象,采用qRT-PCR的方法检测BLNC203和BLNC246在3种不同前列腺癌细胞和正常上皮细胞系中的表达情况。qRT-PCR结果显示2条LncRNAs在不同前列腺癌细胞中均有表达,且各细胞间表达差异明显,BLNC203在PC3、22RV-1中的表达量都极显著高于正常细胞(P<0.01),在Lncap细胞中差异不显著(P>0.05)。BLNC246在PC3、Lncap细胞中表达量都极显著低于正常细胞(P<0.01),在22RV-1细胞中不显著(P>0.05)。BLNC203有3个ORF,BLNC246有1个ORF,BLNC203二级结构最小自由能为-239.10 kcal/mol,BLNC246的最小自由能为-85.30 kcal/mol。本研究结果将为进一步研究LncRNAs/BLM对前列腺癌细胞增殖的影响机制提供一定的理论依据。

本研究旨在克隆牦牛(Bos grunniens)水通道蛋白1 (Aquaporin-1, AQP1)的基因序列及研究AQP1在不同年龄牦牛睾丸组织中的表达。采集初生(3 d)、青年(1岁)、成年(4岁)和老年(8岁)牦牛的睾丸样品,通过RT-PCR技术扩增得到AQP1基因的cDNA全长序列,并对其进行生物信息学分析。采用qRT-PCR、Western blot和免疫组织化学(immunohistochemistry)方法在基因和蛋白水平对其进行检测和定位。qRT-PCR结果显示：随着牦牛年龄的增长,牦牛AQP1基因的表达水平呈先上升后下降的趋势,在青年睾丸中达到最高;在青年组中的表达量与其他组之间差异性均显著(P<0.05),而中年组与老年组差异不显著(P>0.05)。Western blot结果显示：随着牦牛年龄的增长,AQP1蛋白表达水平也呈现先上升后下降的趋势,在青年睾丸中达到最高;在青年组与其他组中的表达差异性显著(P<0.05),而初生组,中年组和老年组之间差异性均不显著(P>0.05)。免疫组织化学结果显示：AQP1蛋白在不同年龄牦牛睾丸中均有阳性表达,,主要表达在精子、精子细胞、各级生精细胞、睾丸间质细胞、支持细胞、管周肌样细胞和生精小管基膜中,各年龄表达位置基本一致。本实验结果表明,AQP1在青年组牦牛中的表达显著高于其他组(P<0.05),推测AQP1 在青年牦牛睾丸中发挥着重要作用。本研究为进一步研究AQPs在牦牛睾丸中的作用机制提供理论依据。

转胰岛素样生长因子-I (insulin-like growth factor I, IGF-I)基因的中国美利奴细毛羊(Ovis aries)(以下简称转基因细毛羊),羊毛产量得到显著提高。为探明与羊毛产量相关的细毛羊皮肤蛋白的表达变化,本研究利用数据非依赖性采集(data-independent acquisition, DIA)蛋白组测序技术和生物信息学分析,对转基因细毛羊和野生型细毛羊的皮肤总蛋白进行分析,以期筛选获得与羊毛生长特性相关的特异性蛋白。首先应用DIA蛋白质组学和液相色谱串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS/MS)方法对转IGF-I基因细毛羊和野生型细毛羊皮肤组织进行蛋白质组测序,对测序数据进行归一化处理、差异表达蛋白分析、基因本体(Gene Ontology, GO)和KEGG富集分析以及候选蛋白质筛选。结果表明,共计筛选获得2 914个蛋白,差异表达蛋白930个,其中374个上调表达、556个下调表达,与羊毛性状相关的差异表达蛋白有18个;GO分析表明,生物学过程、分子功能、细胞组成相关的注释分别有24、14和18个;KEGG通路分析显示,差异表达蛋白涉及42条信号通路,其中丝氨酸/苏氨酸激酶、分泌型糖蛋白、促性腺激素释放激素、肿瘤抑制蛋白、转化生长因子β等8条信号通路可能与羊毛生长发育存在相关性。本研究对揭示差异表达蛋白与羊毛性状的关系有促进作用,为探明羊毛性状的分子调控机理及分子标记育种提供参考依据。

酪氨酸激酶受体4 (receptor tyrosine protein kinase 4, ERBB4)、神经调节蛋白1 (neuregulin 1, NRG1)基因在神经系统中都发挥着重要作用,且ERBB4基因在攻击行为番鸭(Cairna moschata)脑组织中的表达量较高。为进一步探索ERBB4、NRG1基因在番鸭神经细胞中的表达情况,构建pEGFP-C1-ERBB4和pDsRED-C1-NRG1真核表达载体,将其转染番鸭神经细胞,运用qRT-PCR技术检测ERBB4、NRG1基因表达量和NRG1-ERBB4信号通路的下游基因衔接蛋白基因(Src homolog and collagen homolog, Shc)、生长因子受体结合蛋白2基因(growth factor receptor bound protein 2, Grb2)的表达情况。结果显示,转染pEGFP-C1-ERBB4、pDsRED-C1-NRG1细胞中ERBB4、NRG1表达极显著高于转染pEGFP-C1、pDsRED-C1空载体细胞(P<0.01),表明pEGFP-C1-ERBB4、pDsRED-C1-NRG1成功过表达于鸭神经细胞;转染pEGFP-C1-ERBB4细胞中NRG1表达极显著高于转染pEGFP-C1空载体细胞(P<0.01),转染pDsRED-C1-NRG1细胞中ERBB4表达极显著高于转染pDsRED-C1空载体细胞(P<0.01),表明ERBB4、NRG1过量表达均相互促进彼此上调表达;与转染pEGFP-C1和pDsRED-C1空载体和空白实验组相比,转染pEGFP-C1-ERBB4、pDsRED-C1-NRG1细胞中Shc、Grb2表达均极显著上调(P<0.01)。本研究结果表明在番鸭神经细胞中ERBB4或NRG1表达上调均显著增加对方的表达,并提高NRG1-ERBB4信号通路下游基因Shc、Grb2的表达。本研究结果为进一步探讨ERBB4、NRG1基因在番鸭攻击行为中的作用机制提供了一定基础依据。

促生长激素释放激素(growth hormone-releasing hormone, GHRH)是调控生长激素释放的重要因子。为探索GHRH基因多态性对草鱼(Ctenopharyngodon idella)生长性状的影响,本研究采用PCR扩增得到GHRH基因的cDNA和DNA全序列(GenBank No. 2446387),其中cDNA序列全长为602 bp,DNA序列长为5 244 bp,包含5个外显子和4个内含子。通过直接测序法在该基因上筛选到12个SNP,分别位于核苷酸序列中的第670、1 798、2 340、2 782、3 925、4 227、4 371、4 420、4 497、4 976、5 025和5 232 bp处。采用SNaPshot技术对12个SNP标记进行基因分型,经一般线性模型分析SNP标记与性状相关性,结果显示,T+3925C、G+4227A、T+4420A、C+4497T、A+4976G和G+5025T标记完全连锁,组成单倍型标记D1,4个标记与草鱼生长性状存在显著相关性(P<0.05),分别是C+1798T、T+2340C、A+2782T和单倍型D1标记,其中C+1798T标记的CC基因型个体的体质量性状均值显著高于TT基因型个体(P<0.05)。T+2340C标记TT基因型的体质量、体长、体高和头长的性状均值显著高于CT基因型个体(P<0.05)。A+2782T标记的AA基因型个体的体质量和体长性状均值显著高于其他两种基因型个体(P<0.05)。单倍型D1标记的EE基因型(TTGGTTCCAAGG)体质量性状均值显著高于其他两种基因型个体(P<0.05)。对4个标记进行连锁不平衡分析发现,其两两组合间均处于强连锁不平衡状态(D'>0.8),具有6种单倍型分别为H1 (CTAE)、H2 (TTTF)、H3 (CTTF)、H4 (CTTE)、H5 (CCTE)和H6 (TTAE)。单倍型组合H1/H1 (CCTTAAEE)个体的体质量极显著性地高于除H1/H3个体之外的其他单倍型组合(P<0.01),且比群体平均体质量高9.96％。本研究获得标记C+1798T、T+2340C、A+2782T、单倍型D1标记和单倍型组合H1/H1均与生长性状显著相关,为草鱼分子标记辅助育种提供了候选标记,可加快草鱼良种选育进程。

玉米丝黑穗病(head smut of corn)是一种普遍而严重发生的玉米(Zea mays)病害,为明确山西省玉米丝黑穗病菌(Sporisorium reilianum)亲缘关系及其年度间的动态。本研究采用简单序列重复区间扩增多态性(inter-simple sequence repeat, ISSR)标记方法分析山西省不同地区、不同年份玉米丝黑穗病菌遗传多样性。利用Popgene Version 1.31、PowerMarker V 3.25、Mega 5.0、NTSYS-pc Version 2.10s软件进行遗传多样性参数估算、遗传分化分析与聚类分析。利用筛选出的9条多态性引物共扩增出92条谱带,多态性比例(percentage of polymorphic bands, PPB)为97.83%,平均每条引物扩增10条多态性谱带。平均有效等位基因数(effective number of alleles, Ne)、Nei's基因多样性指数(Nei's (1973) gene diversity, H)、Shannon信息指数(shannon's information index, I)与多态性信息含量(PIC)分别为1.360 0、0.231 3、0.370 7和0.443 7。遗传相似系数为0.718时,供试菌株可明显的划分为9个ISSR类群,同一地理来源的菌株分布在不同的ISSR类群(ISSR group, IG)类群,来源于同一地区相同寄主品种的菌株并非优先聚到一起。通过对比2015与2020年山西省4个地市玉米丝黑穗病菌的遗传多样性与群体遗传分化发现,随着时间的推移,遗传多样性参数(PPB, Ne, H及I)呈降低趋势,各地理群体间的遗传变异由16.40%上升到59.41%,群体内个体间遗传变异由83.60%下降到40.59%;基因流由2.549 1变为0.341 6。上述结果表明,供试玉米丝黑穗病菌具有较高的遗传多样性;ISSR类群划分与地理来源、寄主品种没有相关性;与2015年相比,2020年山西省玉米丝黑穗病菌群体遗传结构发生了明显变化,各地理群体间存在潜在的遗传分化因素,群体稳定性下降。本研究结果为山西省玉米品种合理布局及丝黑穗病综合防治提供了参考依据。

小麦茎基腐病(wheat crown rot, WCR)是影响小麦(Triticum aestivum)产量的重要病害,假禾谷镰孢菌(Fusarium pseudograminearum)是其优势病原菌,对病原菌快速准确的鉴定对于制定合理的防治措施及选育抗病品种具有重要意义。本研究通过分析常见镰孢菌延伸因子-1α (elongation factor-1α, EF-1α)基因序列,针对假禾谷镰孢菌的SNP位点设计了特异引物F.pseudo-F3/R1,利用降落PCR (touchdown PCR, TD PCR)和该特异PCR引物,可在假禾谷镰孢菌中扩增到334 bp单一条带,而在禾谷镰孢菌(F. graminearum)、三线镰孢菌(F. tricinctum)、层出镰孢菌(F. proliferatum)、变红镰孢菌(F. incarnatum)和尖孢镰孢菌(F. oxysporum)中均无扩增。利用2019~2020两年在山东济宁和济阳采集的小麦茎秆中分离的病菌对该位点特异性诊断PCR引物和扩增方法进行了验证。研究发现,2019年山东济宁小麦疑似茎基腐病样品中分离到28株真菌,使用F.pseudo-F3/R1仅在假禾谷镰孢菌中扩增到334 bp单一条带,其他小麦真菌如禾谷镰孢菌、木贼镰孢菌(F. equiseti),链格孢菌(Alternaria alternate)、根腐离蠕孢菌(Bipolaris sorokiniana)和禾谷丝核菌(Rhizoctonia cerealis)中均无扩增。对2020年济宁田间表现为茎基腐病的小麦样品直接提取茎秆DNA,利用上述特异引物可扩增出假禾谷镰孢菌的特异条带,而在表现根腐、叶锈、白粉和枯白穗症状的小麦茎秆中则无扩增。经分离病菌测序鉴定,在茎基腐病小麦样品中有假禾谷镰孢菌和禾谷镰孢菌,而其他症状小麦中分离到禾谷镰孢菌和禾谷丝核菌。同时,在2020年济阳人工接种和自然感染的茎基腐病小麦茎秆的DNA中也可扩增到假禾谷镰孢菌的特异条带。上述研究表明,该方法特异性强,可直接用于小麦茎秆的假禾谷镰孢菌准确检测,为快速鉴别假禾谷镰孢菌提供了一种新方法。

毛状根是植物被发根农杆菌侵染后产生的病理现象,它可以产生与原植物相同或类似的化合物。毛状根培养是植物次生代谢产物重要生产方式,近年来研究利用毛状根生产次生代谢产物的策略受到越来越多的关注。本文从毛状根培养条件、扩大培养、代谢工程三个方面展开论述,介绍基于毛状根体系的植物次生代谢生产研究现状,以及工业化生产过程中需要解决的问题,探求毛状根生产次生代谢产物研究未来的发展方向。本文为毛状根生产次生代谢产物提供参考。

CM8101转基因玉米(Zea mays)是我国自主研发的具有产业化前景的转基因玉米品系,对CM8101转基因玉米及其产品进行定量检测方法的研发,是转基因作物安全监管的技术要求。本研究根据转基因玉米CM8101 5'端旁侧序列信息,设计实时荧光定量引物和Taqman探针,经特异性、线性、检测限、定量限、准确性、精确性和重复性等测试,建立了CM8101玉米转化体特异性实时荧光PCR定量检测方法。样品测定结果表明,本定量检测方法特异性强、准确性好,可以对低至0.1%的CM8101转基因成分进行准确定量,检测限可达到10个拷贝。本研究基于qRT-PCR技术,开发了CM8101转基因玉米的准确定量检测方法,该方法有望为CM8101转基因玉米的安全监管提供必要的技术支持。

转基因抗病番木瓜(Carica papaya)为解决环斑病毒(Papaya ring spot virus, PRSV)对木瓜产业的危害做出了重要贡献。目前,主要的转基因番木瓜品系为'55-1'、'GM YK'、'华农1号'。为了对抗病转基因番木瓜进行更加有效的监管、保护消费者的知情权和选择权,需要建立更加高效、准确的转基因番木瓜检测方法。本研究分析全球主要的转基因番木瓜品系,针对番木瓜内标准基因Papain、筛选标记基因NPTⅡ和转基因抗病番木瓜品系'55-1'、'GM YK'、'华农1号' 3个转化体的事件特异性序列,建立简便、高效的多重PCR检测方法。测试结果显示,本研究建立的多重PCR检测方法特异性强、灵敏度高,通过1次PCR和电泳检测即可判断待测样品是否为转基因番木瓜及其品系成分。本研究为转基因番木瓜成分检测和身份确认提供技术支持。

牛呼吸道疾病综合征(bovine respiratory disearse complex, BRDC)是由多种细菌、病毒混合或继发感染和环境多因素作用下引起牛(Bos taurus)的一种危害严重的呼吸道疾病的总称,严重危害牛产业的健康发展。本研究基于牛传染性鼻气管炎病毒(Bovine infectious rhinotracheitis virus, IBRV)糖蛋白B (glycoprotein B, gB)基因(GenBank No. NC0847.1)、牛支原体(Mycoplasma bovis)脂蛋白48 (lipoprotein 48, P48)基因(GenBank No. DQ020482.1)和肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)溶血素(hemolysin, khe)基因(GenBank No. KX842080.1)设计3对引物、扩增预期片段分别为727、421和192 bp的核酸片段,并对PCR扩增条件中的退火温度、引物浓度进行优化,在此基础上进行特异性试验和临床样品检测,初步建立检测3种病原的多重PCR、完成检测样品评估。研究结果表明,建立的多重PCR检测方法退火温度在48~54 ℃范围内,52.7 ℃时最佳;在引物浓度1~15 μmol/L优化区间内,IBRV、M.bovis和K. pneumoniae引物最佳浓度分别为：1、1和15 μmol/L;IBRV最低检出量为10³ TCID₅₀,K. pneumoniae的最低检出量为8.1×10¹ cfu,M.bovis最低检出量为6.5×10¹ cfu;与多杀性巴氏杆菌(Pasteurella multocida)、鼠伤寒沙门氏菌(Salmaonella typhimurium)、大肠杆菌(Escherichia coli)、奇异变形杆菌(Proteus mirabillis)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、沙雷氏菌(Serratia marcescens)、绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)和牛病毒性腹泻病毒(Bovine viral diarrhea virus)无交叉反应;临床样品检测结果与病原分离鉴定一致。该多重PCR方法的建立为由这3种病原引起的牛呼吸道疾病综合征的诊断和防控提供了有力的技术支撑。