CYP90A亚家族基因在单子叶植物中功能尚不明确,可能参与植物激素油菜素内酯(brassinosteroids, BRs)的合成。本研究以高原特色作物青稞(Hordeum vulgare var. nudum)为实验材料,利用其基因组数据库,鉴定青稞CYP90A亚家族基因,克隆其cDNA序列,对其进行生物信息学和表达模式分析,并通过遗传转化拟南芥(Arabidopsis thaliana)探索该基因在植物抗盐方面的功能。结果显示,青稞基因组中只发现1个CYP90A亚家族基因,命名为HvvCYP90A (GenBank No. PZ381667)。HvvCYP90A基因编码区长度为1 542 bp,编码513个氨基酸。青稞与大麦(H. vulgare)的CYP90A基因编码区相似度高达96.76%,但启动子序列差异很大,HvvCYP90A具有干旱、昼夜节律等特有响应元件。进化分析显示,CYP90A基因在单、双子叶植物间存在分化,但在不同物种间的数量无明显变化规律。随青稞幼苗的生长,HvvCYP90A在根中的表达量逐渐降低,而在叶中逐渐升高,同时,HvvCYP90A的表达受外源28-高油菜素内酯(28-homobrassinolide, HBR)的抑制。此外,将HvvCYP90A转入拟南芥后,与野生型相比,在正常和盐胁迫条件下,转基因拟南芥的根长均显著增加(P<0.05)。推测HvvCYP90A基因通过参与BRs合成调节拟南芥的抗盐性。本研究为油菜素内酯调节青稞的盐胁迫适应机制提供参考。

脱落酸(abscisic acid, ABA)是植物体内关键的激素,参与调控植物生长发育及逆境响应的全过程。9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(nine-cis-epoxycarotenoid dioxygenase, NCED)作为ABA合成途径的核心限速酶,直接决定其生物合成效率与含量。鉴定并分析黄秋葵(Hibiscus esculentus)中NCED基因,有助于揭示ABA调控黄秋葵果荚衰老的分子机制。本研究对黄秋葵NCED基因进行鉴定及生物信息学分析。结果显示,黄秋葵HeNCED基因(GenBank No. PZ350883)全长2 196 bp,开放阅读框为1 803 bp,编码600个氨基酸。该蛋白定位于细胞质,为酸性、亲水和不稳定蛋白。序列相似性分析显示,其编码的蛋白与异常棉(Gossypium anomala)、雷蒙德氏棉(G. raimondii)、亚洲棉(G. arboreum)、木槿(H. syriacus)中同源蛋白序列相似度均高于88%,具有高度的保守性。对外源ABA、NDGA处理不同发育阶段和采后果荚的qPCR表达分析发现,HeNCED基因表达量与ABA含量显著正相关(P<0.01)。推测在黄秋葵果荚中,HeNCED基因通过调控ABA合成进而调控次生壁的加厚。本研究初步揭示了HeNCED基因在黄秋葵果荚老化过程中的分子机制,可为黄秋葵的分子育种、栽培生产和采后贮藏保鲜研究提供理论依据和基因资源。

肉桂酸-4-羟化酶(cinnamate 4-hydroxylase, C4H)在苯丙烷代谢途径中发挥核心作用,负责催化肉桂酸向4-香豆酸的转化,为木质素和类黄酮等次生代谢产物的生物合成提供必需的起始底物。然而,C4H在黄秋葵(Abelmoschus esculentus)中的具体功能机制尚未完全解析。本研究以黄秋葵品种'绿五星'为材料,克隆获得C4H基因(命名为AeC4H)(NCBI登录号: SAMN44959506),并对其分子特征、表达模式、亚细胞定位及生物学功能进行系统解析。序列分析表明,AeC4H的ORF长1 506 bp,编码501个氨基酸,与锦葵科红麻(Hibiscus cannabinus) C4H的相似性最高(97.23%),且含有P450家族典型的血红素结合域和底物识别位点。qRT-PCR分析显示,AeC4H在幼根、幼茎和发育籽粒中优势表达。亚细胞定位实验证实AeC4H定位于内质网,与苯丙烷代谢的细胞学定位一致。在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中异源过表达AeC4H,能极显著增加植株的总黄酮含量(P<0.01)。本研究揭示了黄秋葵AeC4H的分子特性及其在类黄酮生物合成中的功能,为黄秋葵品质改良的分子育种提供了重要的基因资源和理论依据。

白丁香(Syringa oblata var. alba)花色为白色,是紫丁香(S. oblata)的变种,MYB转录因子在调控花青素生物合成过程中起重要作用。本研究以白丁香花瓣为实验材料,利用同源克隆技术,获得白丁香MYB转录因子基因SoMYB3,其属于典型的R2R3-MYB转录因子,开放阅读框长度为705 bp,编码234个氨基酸;系统进化分析发现,SoMYB3蛋白与葡萄(Vitis vinifera) VvMYBA1和茶树(Camellia sinensis) CsMYB113蛋白亲缘关系较近;SoMYB3在白丁香的根、茎、叶、花芽和花瓣中均不同程度表达,其中在花瓣中表达量最高;异源表达SoMYB3基因促进烟草(Nicotiana tabacum)根、茎、叶、花、果实、种子中花青素的积累,其通过诱导花青素2 (anthocyanin 2, NtAN2)(MYB转录因子)和花青素1b基因(anthocyanin 1b, NtAN1b)(bHLH转录因子)表达,上调烟草查尔酮合成酶(chalcone synthase, NtCHS)、查尔酮异构酶(chalcone isomerase, NtCHI)、二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol 4-reductase, NtDFR)、花青素苷合成酶(anthocyanidin synthase, NtANS)、UDP-葡萄糖:类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶(UDP-glucose:flavonoid 3-O-glucosyltransferase, NtUFGT)和花青素还原酶(anthocyanidin reductase, NtANR)基因的表达水平。结果表明,SoMYB3转录因子能够诱导花青素合成,白丁香花色可能由多种转录因子共同调控。本研究为白丁香花色的定向改良提供了科学依据。

富含半胱氨酸和甘氨酸蛋白3 (cysteine and giycine rich protein 3, CSRP3)基因作为调控动物肌纤维发育的重要因子,在肌肉生长与功能维持中发挥核心作用。本研究通过PCR扩增及测序获得合作猪CSRP3基因CDS全长序列,利用生物信息学分析软件对该基因序列进行相似性比对、系统进化树构建、结构域预测等分析,采用qRT-PCR技术,对合作猪的心脏、肝脏、脾脏及背最长肌等11种组织中的CSRP3基因表达水平进行检测。结果显示,合作猪CSRP3基因CDS区全长585 bp,编码194个氨基酸,存在4处碱基突变,均为同义突变;同源序列比对及系统进化树分析发现,合作猪与杜洛克猪(Duroc)的亲缘关系最近,与家鸡(Gallus gallus)亲缘关系最远;CSRP3蛋白分子量为20.94 kD,等电点(pI)为8.89,不稳定系数为39.11,且疏水性氨基酸残基数量少于亲水性氨基酸残基,既无跨膜结构,也无信号肽;二级结构主要以无规则卷曲为主,三级结构与二级结构预测结果一致;不同组织表达特性分析表明,该基因在合作猪心脏中的表达量最高,肝脏中的表达量最低。本研究为进一步研究合作猪CSRP3基因功能提供参考。

乳腺组织形态结构异常是奶牛(Bos taurus)临床型乳房炎(clinical mastitis, CM)核心病理变化之一。目前,奶牛CM乳腺形态发生分子调控机制尚不完全清楚。本研究基于泌乳期健康(control, Con)和患CM荷斯坦奶牛乳腺组织的数据非依赖型(data-independent acquisition, DIA)蛋白质组学及GO富集数据,筛选乳腺形态发生相关生物学过程(biological process, BP)和关键差异表达蛋白(differentially expressed proteins, DEPs)及其参与的KEGG信号通路,并进行生物信息学分析;通过苏木精-伊红(hematoxylin-eosin, H&E)染色观察奶牛乳腺组织形态变化;免疫组织化学(immunohistochemical, IHC)和免疫荧光(immunofluorescence, IF)染色、qRT-PCR及Western blot分析奶牛乳腺组织关键候选DEP分布特征和表达规律。结果显示,GO富集筛选获得11个与细胞形态发生相关BPs和40个DEPs,其中免疫球蛋白Kappa J区重组信号结合蛋白(recombination signal binding protein for immunoglobulin kappa J region, RBPJ)是调控奶牛CM形态发生的关键蛋白;通路分析显示,RBPJ参与Notch、病毒致癌及人类疱疹病毒第四型(Epstein-Barr virus, EBV)感染等信号通路;与Con组相比,CM组乳腺腺泡塌陷,上皮细胞散乱分布,伴随炎性细胞浸润;RBPJ主要定位于奶牛乳腺上皮细胞胞质;CM组RBPJ mRNA和蛋白表达水平极显著高于Con组(P<0.01)。结果表明RBPJ可能通过形态发生相关通路参与调控奶牛CM乳腺组织的形态发生,其表达上调与CM发生和发展呈正相关。本研究为探究奶牛CM中RBPJ功能及分子作用机制提供理论依据。

高原低氧胁迫是影响动物生存与生理功能的主要因素,心脏是维持机体血液循环和氧气输送的核心器官,其能量代谢与功能稳定性直接决定个体在低氧环境中的生存能力。本研究选用高原适应品种藏绵羊(Ovis aries)和移居品种湖羊为研究对象,采用高通量转录组测序技术与生物信息学分析方法,对心脏组织差异性表达基因(differential expression genes, DEGs)进行筛选,并对DEGs进行qRT-PCR验证。结果显示,2个品种绵羊心脏组织中共鉴定到616个DEGs (P<0.05),与藏绵羊相比,湖羊中437个上调表达基因,179个下调表达基因;随机选择8个DEGs进行验证,表达趋势与测序结果一致。进一步分析发现,关键DEGs肌浆/内质网钙离子转运ATP酶3 (ATPase sarcoplasmic/endoplasmic reticulum Ca²⁺ transporting 3, ATP2A3)、B型利钠肽(natriuretic peptide B, NPPB)、磷酸二酯酶3A (phosphodiesterase 3A, PDE3A)、溶质载体家族25成员4 (solute carrier family 25 member 4, SLC25A4)和鼠科胸腺瘤病毒癌基因同源物3 (v-akt murine thymoma viral oncogene homolog 3, AKT3)主要富集在cGMP-PKG信号通路、心肌收缩和MAPK信号通路中,可能会增强湖羊心脏在低氧环境下的能量代谢效率与功能适应性,对移居绵羊低氧适应起关键调控作用。研究表明,高原移居绵羊与高原适应绵羊之间心脏能量调节基因转录水平存在差异,并鉴定到ATP2A3、NPPB、PDE3A、SLC25A4和AKT3等高原移居绵羊低氧适应的候选基因,本研究为解析绵羊高原低氧适应机制提供了新的靶点。

双酚A (bisphenol A, BPA)作为常见环境内分泌干扰物,可诱发细胞死亡,影响卵巢颗粒细胞功能,危害畜牧业发展。本研究旨在初步探索BPA通过谷胱甘肽(glutathione, GSH)/谷胱甘肽过氧化物酶4 (glutathione peroxidase 4, GPX4)通路引发小尾寒羊(Ovis aries)颗粒细胞铁死亡的机制。首先通过CCK-8法测定不同浓度BPA (0, 50, 100, 200和400 μmol/L)处理24、48和72 h后的小尾寒羊卵巢颗粒细胞活力,筛选出BPA对颗粒细胞的最适处理浓度(200 μmol/L)和处理时间(24 h)。为了验证BPA对小尾寒羊颗粒细胞铁死亡的影响,实验分为3组：对照组、BPA处理组(200 μmol/L BPA)、铁死亡抑制剂组(200 μmol/L BPA + 2 μmol/L Ferrostatin-1)。采用qPCR和Western blot来检测细胞铁死亡相关基因表达水平和蛋白的相对含量;通过2',7'- 二氯二氢荧光素二乙酸酯(2',7'-dichlorodihydrofluorescein diacetate, DCFH-DA)法检测细胞中活性氧(reactive oxygen species, ROS)水平;用试剂盒分别检测细胞内Fe²⁺、丙二醛(malondialdehyde, MDA)和谷胱甘肽(glutathione, GSH)水平。结果表明,200 μmol/L BPA处理极显著提高了Fe²⁺、ROS和MDA含量(P<0.01),极显著降低了GSH水平(P<0.01);但溶质载体家族7成员11 (solute carrier family 7, member 11, SLC7A11)、谷胱甘肽过氧化物酶4 (glutathione peroxidase 4, GPX4)和铁蛋白重链1 (ferritin heavy chain 1, FTH1)的mRNA水平显著升高(P<0.05),GPX4和SLC7A11蛋白水平显著降低(P<0.05),FTH1蛋白水平极显著升高(P<0.01)。经2 μmol/L Ferrostatin-1 处理后,极显著降低了Fe²⁺、ROS和MDA含量(P<0.01),极显著提高了GSH水平(P<0.01),且铁死亡抑制组的GPX4和SLC7A11蛋白水平显著高于BPA处理组(P<0.05),FTH1水平极显著降低(P<0.01)。这说明Ferrostatin-1缓解了BPA暴露下细胞铁死亡水平。本研究表明,BPA暴露可通过破坏GSH/GPX4轴的功能,引发小尾寒羊颗粒细胞氧化应激和铁代谢紊乱,最终导致铁死亡的发生;添加Ferrostatin-1对此过程具有显著的缓解作用。本研究通过靶向铁死亡策略以减轻环境污染物对绵羊繁殖性能的危害,为绵羊高繁殖力和抗逆育种提供了重要的理论依据。

心肌肌钙蛋白I3 (troponin I3, TNNI3)通过抑制肌动蛋白-肌球蛋白相互作用调控心肌收缩,是临床诊断心肌梗死的核心标志物;单酰基甘油O-酰基转移酶2 (monoacylglycerol O-acyltransferase 2,MOGAT2)主要在小肠中催化单酰甘油与脂肪酸合成甘油二酯,对膳食脂肪的吸收和再酯化过程起关键作用。为探讨湖羊(Ovis aries) TNNI3和MOGAT2基因SNP及其与脂肪沉积性状的关联,为分子辅助育种提供潜在的分子标记。本研究选取1 029只系谱清晰、实验数据记录完整且体格健康的雄性湖羊为实验对象,通过PCR扩增和MassARRAY^® SNP基因分型技术对TNNI3和MOGAT2基因的多态性位点进行检测,利用一般线性模型对基因多态性与脂肪沉积相关性状进行关联分析,并检测2个基因在脂肪组织中的表达量。结果显示,在TNNI3和MOGAT2中共检测到2个多态性位点,分别为位于TNNI3基因第1个内含子的TNNI3 g.66954963 T>G和位于MOGAT2基因第2个内含子的MOGAT2 g.58004696 A>G。关联分析结果表明,TNNI3 g.66954963 T>G多态性与尾脂重、肾周脂肪重和肠系膜脂肪重显著相关(P<0.05),MOGAT2 g.58004696 A>G多态性与肾周脂肪重、肾周脂肪相对重、肠系膜脂肪重和肠系膜脂肪相对重显著相关(P<0.05),GG^TNNI3-GG^MOGAT2基因型组合的湖羊群体尾脂重、肾周脂肪重、肾周脂肪相对重、肠系膜脂肪重和肠系膜脂肪相对重均显著低于TT^TNNI3-GA^MOGAT2基因型群体(P<0.05);RT-qPCR分析显示,TNNI3基因在肾周脂肪和肠系膜脂肪组织中表达量高,MOGAT2基因在尾脂组织中高表达。综上,TNNI3和MOGAT2基因在湖羊脂肪沉积中有重要作用。本研究为湖羊分子辅助育种提供潜在的分子标记。

根际真菌在协助植物吸收养分,维持树木正常长势方面具有重要作用。为阐明大盘山榧(Torreya dapanshanica)根际真菌群落、养分限制与幼苗长势之间的关系,本研究以人工培植大盘山榧幼苗为研究对象,采用高通量测序技术测定了优势树与劣势树的根际土壤真菌群落组成与营养型,同时分析了2种长势大盘山榧植株根际土壤理化性质和土壤酶化学计量特征。结果表明：(1)优势树根际土壤有机碳、铵态氮、有效磷以及全磷含量显著高于劣势树,土壤酶化学计量比分析发现,劣势树存在氮限制。(2)优势树根际土壤真菌群落的Chao1指数、Shannon指数显著高于劣势树;NMDS (non-metric multidimensional scaling)分析显示,不同长势的大盘山榧幼苗根际土壤真菌群落能明显分开。(3)真菌功能预测分析结果表明,优势树根际土壤共生营养型真菌的相对丰度显著高于劣势树,而病理营养型真菌的相对丰度显著低于劣势树;而且株高与根际共生营养型真菌相对丰度显著正相关,与病理型真菌相对丰度显著负相关。(4)典范对应分析表明,影响优势树根际真菌群落的主要因素是土壤铵态氮和有效磷含量,且根际真菌群落与土壤磷酸酶活性正相关;而劣势树根际真菌群落受氮限制影响较大。综上,优势树根际的共生营养型真菌丰度更高且磷素供应较充足,有利于维持其良好的树势;劣势树根际土壤的病理营养型真菌丰度较高,且存在土壤氮限制;因此可以通过氮肥配施有机肥来缓解劣势树根际养分限制,并降低病理营养型真菌的丰度。本研究为不良立地条件下通过根际调控途径维持珍稀植物良好的长势和保育提供依据。

嫁接作为预防土传病害、克服连作障碍的重要手段,在番茄(Solanum lycopersicum)生产上已广泛应用。为探讨嫁接番茄抗枯萎病与根际土壤有益微生物的互作关系,本研究以番茄砧木'TMS'、接穗'黄星1号'进行嫁接,采用稀释平板法分离筛选番茄嫁接的根际有益微生物,测定有益微生物生物特性及室内抑菌活性。结果表明,嫁接番茄根际土壤可培养细菌和生防菌数量显著高于实生苗(P<0.05)。利用平板对峙法从128株生防菌中成功筛选出枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis) SF61和贝莱斯芽胞杆菌(B. velezensis) SF105,二者对尖孢镰孢菌(Fusarium oxysporum)具有抑菌效果,抑菌率分别为63.53%与69.41%。此外,菌株SF61和SF105均具备产生铁载体、淀粉酶能力(均无解钾和解磷功能),且均显著降低了葡萄糖苷酶和单位色素含量(P<0.05),其中SF61和SF105所产铁载体对尖孢镰孢菌菌丝具有抑制效果。本研究为蔬菜抗病砧木品种选育与病害防控提供理论依据。

滑液囊支原体(Mycoplasma synoviae, MS)是禽类的重要病原体,感染后常引起关节炎、滑膜炎以及蛋壳顶端异常等症状,蛋鸡(Gallus gallus domesticus)感染后产蛋率下降,严重影响养殖业的经济效益。卵泡颗粒细胞作为产蛋过程中的关键因素,通过分泌激素维持卵泡正常发育与排卵过程。本研究旨在构建MS感染鸡卵泡颗粒细胞的稳定体外模型,研究MS对鸡卵泡颗粒细胞增殖和凋亡的的调控作用。通过菌落计数法(colony-forming unit, CFU)、CCK-8和病变效应(cytopathic effect, CPE)确定MS的最佳感染复数(multiplicity of infection, MOI)和感染时间;通过免疫荧光技术观察MS在细胞中的定位情况;用ELISA法检测MS感染细胞后孕酮分泌量的变化;通过qPCR法检测细胞凋亡相关基因的表达。结果显示,当MS培养32 h后,以1 000 MOI的剂量感染鸡卵泡颗粒细胞12 h时,MS可成功黏附于细胞表面,且MS感染显著降低了鸡卵巢颗粒细胞孕酮的分泌量,凋亡相关标志基因半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3 (cysteine-aspartic protease 3, Caspase-3)、肿瘤蛋白p53 (tumor protein p53, p53)、Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2-associated X protein, Bax)的表达上调。以上结果表明,MS能够感染鸡卵泡颗粒细胞,通过促进鸡卵泡颗粒细胞凋亡,抑制孕酮分泌,进而影响卵泡功能。本研究为进一步揭示MS的致病机制提供参考依据。

细胞通讯网络因子1 (cellular communication network factor 1, CCN1)作为重要的基质细胞蛋白,在调控炎症反应和组织修复等生理过程中发挥关键作用,但其在抗病毒天然免疫应答中的功能尚未明确。本研究使用流感病毒感染Madin-Darby犬肾(Madin-Darby canine kidney, MDCK)细胞,分析CCN1在甲型流感病毒(Influenza A virus, IAV)和乙型流感病毒(Influenza B virus, IBV)感染过程中对天然免疫的调控作用以及作用通路。本研究以CCN1敲低和过表达细胞为模型,通过qPCR、Western blot和半数组织培养感染剂量(50% tissue culture infectious dose, TCID₅₀)法测定检测CCN1对MDCK细胞内流感病毒复制的影响;分别使用干扰素-β (interferon-β, IFN-β)和不同分子量的聚肌胞苷酸(polyinosinic-polycytidylic acid, Poly(I:C))处理MDCK细胞,通过qPCR探究诱导CCN1表达的天然免疫信号通路。结果表明,流感病毒感染MDCK细胞后,CCN1的表达量显著上调,其中感染IAV H1N1、H5N1、H3N2和IBV BY (B/Yamagata)上调倍数分别为(8.478±0.1716)、(16.37±0.7377)、(16.20±0.5310)和(9.963±0.3078)倍。通过天然免疫信号通路激活剂Poly(I:C)(LMW)处理MDCK细胞后,CCN1的表达量显著上调,过表达CCN1的MDCK细胞在感染流感病毒后,病毒核蛋白(nucleoprotein, NP)和非结构蛋白1 (non-structural protein 1, NS1)基因的表达水平显著上调,上调倍数分别为对照的(4.871±0.02478)倍和(4.410±0.2532)倍。低表达CCN1的MDCK细胞在感染流感病毒后病毒NP、NS1基因的表达水平显著下调,且过表达CCN1后JAK-STAT信号通路下游因子表达下调。综上所述,本研究发现CCN1在IAV和IBV感染过程中对天然免疫具有调控作用。本研究为构建疫苗高产细胞株靶天然筛选提供新思路。

围产期是奶牛(Bos taurus)泌乳周期中的关键阶段,伴随妊娠、分娩和泌乳引发的生理变化,奶牛易发生免疫功能紊乱及糖脂代谢失衡,严重时可导致脂肪肝和酮病等代谢性疾病。胆汁酸是胆固醇合成的重要代谢产物,不仅参与脂肪的乳化和吸收,还可作为信号分子激活下游受体,进而精细调控机体糖脂代谢和免疫反应。本文系统综述了围产期奶牛体内胆汁酸的合成、转运及信号通路变化规律,深入探讨了胆汁酸作为代谢调节分子在调控葡萄糖稳定、脂代谢平衡与免疫反应等方面的关键作用,从而阐明其在维持围产期奶牛代谢稳态中的机制;并在此基础上进一步总结相关发现在营养调控、代谢病预防及健康监测指标建立等方面的潜在应用价值,以期为奶牛高效生产和健康管理提供理论依据与实践指导。

微菌素J25 (microcin J25, Mcc J25)是一种由大肠杆菌(Escherichia coli)产生的套索类抗菌肽(antimicrobial peptide, AMP),具有广谱抗菌活性、低细胞毒性以及不易诱导耐药性的特点。其独特的套索结构为Mcc J25提供了优异的稳定性,能够抵抗极端环境。Mcc J25通过抑制细菌RNA聚合酶活性并破坏其膜呼吸链来抑制或杀死目标细菌。此外,Mcc J25通过调节宿主免疫反应和肠道微生态环境来发挥抗炎效果,其多重抗炎机制与协同抗菌效应使其成为新型抗生素开发的理想候选分子。本文结合已有研究成果,梳理了Mcc J25的核心生物特性与主要抗菌途径,并基于其特性分析其潜在的应用价值,以期为未来的药物研发提供理论支持。

植物瞬时表达技术是快速鉴定基因功能的关键工具,广泛应用于植物遗传转化体系优化及基因功能分析研究。本研究以茄子(Solanum melongena)种质'HQ1315'为材料,构建携带GFP报告基因的pCNG-Smechr0901901过表达载体,通过荧光强度量化(ImageJ)分析和qRT-PCR技术评估瞬时转化效率,系统优化发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)菌株、侵染方式、菌液浓度(OD₆₀₀值)、苗龄、渗透压强、处理时间及乙酰丁香酮(acetosyringone, AS)浓度等关键参数。结果表明,农杆菌菌株C58C1在茄子叶片中的基因递送效率显著高于GV3101和LBA4404菌株(P<0.05)。采用发根农杆菌C58C1作为介导菌株,当AS浓度为200 μmol/L、菌液浓度OD₆₀₀值为1.0 时,于-0.08 MPa渗透压下应用真空法处理真叶期茄子叶片3 min,可获得最优瞬时过表达效率。本研究建立的茄子叶片瞬时过表达体系在绿茄、线茄、三月茄和圆茄4个品种中均实现目标基因高效稳定表达。本研究成功建立了高效的茄子叶片瞬时过表达体系,为茄子抗病的功能解析提供了技术支撑。

由胡萝卜软腐果胶杆菌(Pectobacterium carotovorum)引起的软腐病,严重影响农作物和中药材的产量与品质。开发环境友好型绿色抑菌剂对农业可持续发展至关重要。本研究以废弃生物质资源为前驱体,采用水热法制备多花黄精碳量子点(carbon quantum dots derived from Polygonatum cyrtonema, PC-CQDs),并通过透射电子显微镜、X射线衍射、动态光散射、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和热重分析法等表征手段,对PC-CQDs的形貌结构、表面官能团、电荷特性、光学性能和热稳定性进行了系统研究。同时,通过抑菌圈法、倍比稀释法和带毒平板法评估了PC-CQDs对胡萝卜软腐果胶杆菌(菌株编号: FJAT-49333)的抑菌活性。结果表明,PC-CQDs具有粒径均匀、分散性优异、亲水性强和热稳定性良好等特点。PC-CQDs为近球形纳米颗粒,具有明显石墨烯晶格结构,表面含有羟基、氨基、羧基、磺酸基和酰胺基等官能团;平均直径为(2.508±0.940) nm,水合粒径可达到(476.2±53.7) nm,zeta电位为(-12.09±5.07) mV,在120 ℃以上开始出现热分解现象。PC-CQDs对FJAT-49333的抑菌圈直径为(18.085±1.409) mm,其最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentration, MIC)为18.8 mg/mL,当PC-CQDs浓度为1/2 MIC (9.4 mg/mL)时,即可显著抑制菌株FJAT-49333的生长繁殖。本研究不仅为植物软腐病的生物防治提供切实可行的方法,也为多花黄精废弃生物质资源的高值化利用提供了途径,还为开发绿色抗菌剂提供了理论基础。

锈病是玉米(Zea mays)生产中一类重要的真菌病害,我国玉米锈病主要包括由多堆柄锈菌(Puccinia polysora)引起的玉米南方锈病和由高粱柄锈菌(P. sorghi)引起的普通锈病。目前关于玉米锈病的分子检测技术研究相对较少,常用检测方法存在灵敏度低、容易出现假阳性等缺陷。本研究以多堆柄锈菌和高粱柄锈菌内转录间隔区(internal transcribed spacer, ITS)序列为靶基因设计特异性引物并优化扩增条件,提高病菌DNA检测的特异性和灵敏度,建立这2种锈病菌的双重PCR检测方法,并应用于田间样品的检测。结果显示,双重PCR体系最佳反应条件：引物终用量各为1 μL (10 μmol/L),退火温度55 ℃,退火时间60 s,延伸时间90 s。本研究建立的双重PCR体系可检测到多堆柄锈菌和高粱柄锈菌DNA的最低浓度为0.2 pg/μL,检测灵敏度高于普通PCR方法。50份田间采集样品的检测结果显示,38份被多堆柄锈菌侵染,9份被高粱柄锈菌侵染,3份被多堆柄锈菌和高粱柄锈菌复合侵染。本研究建立的双重PCR体系能够用于多堆柄锈菌和高粱柄锈菌前期的快速、灵敏和精准检测,为玉米锈病的预警和防治提供技术支撑。

肉苁蓉(Cistanche deserticola)为列当科肉苁蓉属专性根寄生植物,具有极高的药用价值,但因其种子萌发率较低严重制约了人工规模化种植及产业可持续发展。本研究采用促生功能筛选平板对梭梭(Haloxylon ammodendron)根际土壤及肉苁蓉-梭梭寄生位点中微生物进行初筛,再通过肉苁蓉种子萌发实验进行复筛,对目标菌株进行鉴定。利用液体培养基研究其在不同盐碱浓度下生长速率,并优化目标菌株产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)及铁载体活性的发酵条件。结果显示,从梭梭根际土壤及肉苁蓉-梭梭寄生位点中,筛选出一株功能菌株NSS1-6。该菌株能合成IAA和铁载体,并可显著提高肉苁蓉种子萌发率(从7.53%提升至44.96%)及吸器形成率(从3.46%提升至26.31%),结合形态学特征与16S rRNA测序分析,鉴定菌株NSS1-6为蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus),其可在NaCl浓度为11%及pH 11的液体培养基中生长,具有较强耐盐碱能力。该菌株最优发酵条件为,初始pH 7.5、发酵温度为34.5 ℃、装液量为50%、种子液接种量为3.5% (v/v)。在此条件下,菌株NSS1-6的IAA产量为(52.23±0.22) μg/mL,较优化前提高了35.91%;铁载体活性为(79.73±0.36)%,较优化前提高了18.07%。本研究筛选获得促进肉苁蓉种子萌发的功能菌株,并通过发酵条件优化提升其活性物质产量,为植物根际促生菌(plant growth promoting rhizobacteria, PGPR)在促进肉苁蓉种子萌发及吸器形成的研究应用提供数据参考。

本课题组前期分离获得一株Burkholderia stagnalis B11,该菌株能有效防治三七(Panax notoginseng)根腐病。为了建立一种基于qPCR的快速检测方法,用于定量分析B11在土壤中的定殖能力。本研究通过全基因组序列比对分析,筛选出位于MIBiG基因簇BGC0001120中注释为伯克霍尔德酸(burkholderic acid)合成同源基因的gene 1214 (681 bp)作为特异性靶标,并利用NCBI Primer-BLAST设计出针对B11的特异性引物。qPCR结果显示,所设计引物特异性良好,建立的标准曲线方程为y=-3.3689x+11.343 (R²=0.9991),扩增效率达98.08%,灵敏度为0.02 pg/µL。应用该方法检测B. stagnalis B11在三七连作土壤中的定殖情况表明,土壤中B11含量随其菌悬液稀释倍数的增加而降低,当稀释10倍时显著降低,稀释100倍时与对照(CK)相比无显著差异;菌株定殖动态呈现先上升后下降的趋势,灌施后1~5 d菌株在土壤中稳定定殖。本研究建立的qPCR方法可实现对B. stagnalis B11的快速定量检测,为评估该菌株在土壤环境中的定殖能力及构建其高效检测体系提供了可靠的技术手段。