[目的]为增强不结球白菜对芜菁花叶病素养(TuMV)的抗性,研究探讨了不结球白菜中BcCHC1蛋白与TuMV之间的相互作用机制.[方法]首先从不结球白菜中鉴定出重链网格蛋白(CHC)基因家族的成员BcCHCs,随后克隆了 1个代表性的CHC1基因,并对其进行了亚细胞定位分析.通过双分子荧光互补实验(BiFC)筛选出与BcCHC1蛋白相互作用的TuMV蛋白,并利用病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)来沉默BcCHC1基因,以评估其功能.[结果](1)成功克隆了不结球白菜的BcCHC1基因,该基因的编码序列长5 124碱基对,编码1 708个氨基酸.(2)在TuMV感染不结球白菜30 d后,实时荧光定量PCR分析显示,感染TuMV的不结球白菜中BcCHC1基因的表达量显著降低.(3)亚细胞定位研究表明,BcCHC1蛋白主要定位于烟草表皮细胞的细胞膜和细胞核.(4)BiFC实验进一步证实,BcCHC1蛋白能够与TuMV的CI和6K2蛋白发生相互作用,其中与CI的互作主要发生在细胞核内,而与6K2的互作则主要位于细胞膜.(5)通过对BcCHC1基因沉默株系的观察发现,沉默Bc-CHC1基因会导致植株死亡.[结论]BcCHC1蛋白通过与TuMV的CI和6K2蛋白相互作用,影响网格蛋白依赖的内吞作用途径及病毒复制,从而调控TuMV对不结球白菜的侵染.然而,BcCHC1基因调控TuMV侵染不结球白菜的具体机制仍需进一步研究.

以‘紫薇’不结球紫色小白菜为试验材料,采用盆栽控水试验,设置正常水分供应、轻度干旱、中度干旱和重度干旱4个干旱处理,测定了紫色小白菜植株营养品质和光合色素含量、光合与叶绿素荧光参数等指标,研究不同干旱胁迫处理对紫色小白菜光合特性及营养品质的影响.结果表明:(1)紫色小白菜叶片花青苷、可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C含量均随干旱处理程度的加重呈先升高后下降的趋势,并均在轻度干旱下达到最大值.(2)随着干旱处理程度的加重,紫色小白菜叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)和类胡萝卜素含量均呈先缓慢上升后急剧下降的变化规律,且均于轻度干旱下达到最大值.(3)随着干旱处理程度的加重,紫色小白菜叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈逐渐下降的趋势,而瞬时水分利用效率(WUE)表现出先升后降的趋势.(4)随着干旱处理程度的加重,紫色小白菜叶片以吸收光能为基础的性能指数(PIABS)逐渐降低,而单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、单位反应中心捕获的光能(TRO/RC)、单位反应中心传递的能量(ETO/RC)、单位反应中心热耗散的能量(DIO/RC)以及单位面积捕获的光能(TRO/CS)、单位面积的热耗散(DIO/CS)均呈现逐渐上升的趋势;叶片中PSⅡ最大光化学效率(ψPO)、将电子传递到电子传递链中QA-下游的其他电子受体的概率(ψO)、反应中心吸收的光能用于电子传递的量子产额(ψPO)值均随着干旱处理的加重呈先缓慢下降后急剧下降的趋势,受体侧J相的相对可变荧光(VJ)增幅比供体K相可变荧光占J相可变荧光的比例(WK)大,PSⅡ受体侧受到的胁迫伤害大于供体侧.研究表明,干旱处理迫使紫色小白菜光合特性及品质都出现一定的变化,轻度干旱胁迫处理能增加紫色小白菜花青苷及其光合色素的含量,并提高净光合速率,进而改善植株的营养品质,值得在紫色小白菜耐旱生产中推广应用.

通过 RACE技术,从不结球白菜抗病品种‘苏州青’叶片克隆到金属硫蛋白(metallothionein)基因的全长cDNA序列(BcMT2).序列分析结果表明,BcMT2 基因的 cDNA 全长为 528 bp,其中开放阅读框长度为 243 bp,共编码 80 个氨基酸,相对分子质量为 8.02×103 Da,理论等电点是 4.61.氨基酸同源系统进化分析表明,不结球白菜BcMT2 基因属于Ⅱ类植物MT2 基因家族,且与同科植物的进化关系相近,其中与大白菜第 5 号染色体的基因(Bra029765)相似性最高(100%).qRT-PCR分析表明,BcMT2 基因在不结球白菜叶中表达最强;霜霉病菌诱导后,B c MT 2 基因在抗病品种‘苏州青’中的表达量于 48 h 达到峰值,而在感病品种‘矮脚黄’中的表达量于 72 h达到峰值;盐处理条件下,B c MT 2 基因在抗病品种‘苏州青’中的表达量于 12 h达到峰值,而在感病品种‘矮脚黄’中的表达量于 2 4 h达到峰值;ABA处理下,‘苏州青’中其表达量于 2 4 h达到峰值,且在‘矮脚黄’中B c MT 2 基因的表达趋势与‘苏州青’类似;干旱处理条件下BcMT2 基因的表达在两材料中均受到抑制.BcMT2 原核表达分析发现,在 37 ℃、1.0 mmol·L-1 IPTG诱导 2、4 、6 h后,均检测到了一条蛋白分子质量约为 8×103 Da 的表达特异条带,这与预期融合蛋白的相对分子质量的理论值8.02×103 Da相符.研究表明,不结球白菜B c MT 2 基因在受到生物胁迫和非生物胁迫等逆境条件下均发挥着重要作用,且BcMT2 在大肠杆菌中成功实现融合表达,为进一步进行蛋白水平和转基因功能研究奠定了基础,也为选育高产、优质的不结球白菜新品种提供重要的理论依据.

以紫色不结球白菜品种‘紫衣’为试验材料,利用人工气候箱,采用盆栽法,研究3个不同温度(5℃、25℃和35℃)条件对紫色不结球白菜叶片颜色和营养品质等指标的影响,为优质紫色不结球白菜设施栽培温度的选择提供依据.结果显示:(1)紫色不结球白菜在受到5℃低温处理时,叶片紫色会随着处理时间的延长而加深,最终呈深紫色;反之,当受到35℃高温时,叶片颜色逐渐变浅,直至叶片呈绿色,该现象与叶片中花青素含量的变化规律一致.(2)与正常25℃相比,紫色不结球白菜叶片中的还原糖、可溶性糖和总糖含量在受到高温胁迫(35℃)后逐渐降低,而在低温(5℃)处理下,先增后减,且高温降低幅度大于低温;可溶性蛋白、还原性抗坏血酸和氨基酸含量也随着高温胁迫的延长而降低,但低温处理下则逐渐增加;抗坏血酸-过氧化物酶活性(APX)、纤维素和硝酸盐含量在高温胁迫下逐渐增加,低温条件下则显著降低.研究发现,不同温度明显影响着紫色不结球白菜叶片紫色深浅,低温促进花青素积累,高温抑制或是加速花青素的降解;低温能促进叶片可溶性蛋白、抗坏血酸和氨基酸等品质指标的积累,同时降低纤维素含量,从而提高紫色不结球白菜的外观和营养品质,高温胁迫则降低以上品质指标.

该研究以不结球白菜(Brassica campestris L.ssp.chinensis Makino)自交不亲和系品种'矮脚黄'为实验材料,利用VIGS技术将BcMLPK基因构建到pTY载体,进行定量分析,研究其在自交不亲和中的功能.结果表明:(1)BcML PK基因序列长为1443 bp,编码480个氨基酸,将BcMLPK蛋白氨基酸序列与其他物种的MLPK氨基酸比较表明,BcMLPK基因与其他物种中该基因具有高度保守的结构域.(2)成功构建pTY-BcMLPK载体,采用基因枪法侵染'矮脚黄',其新生的真叶有明显的花叶症状,选取发病的叶片及花蕾进行实时定量qRT-PCR,发现侵染的植株中BcMLPK基因表达量约为对照组的50％.(3)花期对植株进行自交授粉,实验组有明显的结荚现象,而对照组则出现雌蕊未能明显伸长,显示受精异常的现象;统计结果表明实验组的自交不亲和指数和结实率均高于对照组.研究表明,不结球白菜MLPK基因的沉默能够抑制'矮脚黄'自交不亲和相关基因BcML PK的转录水平表达.

膜磷脂是产生胞内信号信使的重要来源,磷脂酶Ds(phospholipase D,PLDs)可以催化磷脂产生信号分子磷脂酸(phosphatidic acid,PA),从而响应不同胁迫信号.该研究利用生物信息学方法对白菜PL D基因家族的基因成员进行鉴定及结构域分析,并采用qRT-PCR方法对不结球白菜的18个BrPLD基因的表达进行分析,以探讨不结球白菜的BrPLD基因家族对高温胁迫的响应机制.结果表明:(1)共鉴定到18个白菜PLD基因家族成员,其中有2个成员(BrPLD03和BrPLD09)的C2结构域被替换为PH/PX结构域,另有1个基因(BrPLD12)缺少了其N末端保守结构域,由信号肽代替.(2)根据编码蛋白结构域的不同,18个BrPLD基因分为3个亚类,分别为15个C2-BrPLD、2个PH/PX-BrPLD和1个SP-BrPLD;氨基酸理化性质分析发现,该基因家族编码蛋白多半为酸性蛋白;18个基因分布在除4号和7号之外的8条染色体,且呈现不均匀分布,并发现了BrPLDs蛋白Ca2+配位碱基的缺失.(3)qRT-PCR检测发现,高温处理下不结球白菜的BrPLD基因的表达量发生明显变化,各基因在耐热和热敏品种中的表达具有差异.(4)对BrPLD基因家族不同功能顺式响应元件的预测发现,所有家族基因含有光应答有关的作用元件,9个基因含有与低温有关的顺式元件,10个基因含有调控干旱相关元件,18个基因均未预测到热胁迫相关顺式响应元件.

[目的]植食性昆虫肠道细菌的组成与其食物密切相关.本研究旨在探究小菜蛾Plutellaxylostella幼虫肠道细菌多样性与其取食食物之间的关系以及它们之间相互适应的过程.[方法]本研究选取小菜蛾人工饲料品系(S)及其转寄主到结球甘蓝Brassica oleracea var.capitata、结球白菜Brassica rapa subsp.pekinensis和花椰菜Brassica olerocea var.botrytis饲养后第1代(分别为G1C,G1CC和G1WC)和第3代(分别为G3C,G3CC和G3WC)的4龄幼虫,提取小菜蛾肠道细菌基因组DNA,利用Illumina MiSeq二代高通量测序技术,分析其肠道细菌多样性和丰度.[结果]α多样性指数分析发现,取食不同食物的小菜蛾4龄幼虫肠道细菌多样性高低顺序为G1WC＞G1CC＞S＞G1C.在菌群组成上,以人工饲料为食的S样品肠道细菌主要由厚壁菌门(Firmicutes)组成,转寄主植物后的G1C,G1CC和G1WC肠道中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度显著下降,G1C和G1CC小菜蛾肠道中变形菌门(Proteobacteria)相对丰度显著上升成为优势菌群,G1WC肠道中拟杆菌门(Bacteroidetes)成为优势菌群.在寄主植物上连续饲养3代后,与第1代相比,小菜蛾肠道细菌α多样性指数没有显著性改变,但在结球甘蓝和结球白菜上小菜蛾肠道菌群结构却发生了变化,相比G1C,G3C肠道中芽孢杆菌目(Bacillales)的相对丰度显著下降;相比G1CC,G3CC肠道中放线菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)的相对丰度均显著上升.[结论]取食人工饲料和不同寄主植物的小菜蛾幼虫肠道细菌多样性和群落构成存在显著差异,寄主植物对小菜蛾肠道微生物的结构组成具有重要的影响,且小菜蛾肠道微生物对寄主植物可能存在一个长期适应的过程.本研究为进一步探讨影响小菜蛾肠道细菌变化的因素,以及后续研究肠道细菌与寄主植物之间的互作奠定了良好的基础.

合理施用微生物菌剂可显著改善蔬菜土壤环境,增加产量,提升品质.本试验以不结球白菜为供试材料,在设施条件下设置不施微生物菌、施用液态和固态微生物菌剂处理,研究不同形态微生物菌剂对不结球白菜生长和品质的影响.结果表明:施用液态和固态微生物菌剂均能显著提高土壤脲酶活性,增加植株全氮含量,增大叶面积,显著提升叶片SPAD值,提高叶片净光合速率,产量比不施微生物菌剂处理分别增加26.9％和34.4％.同时,施用微生物菌剂可提高不结球白菜的总酚和抗坏血酸含量,显著降低硝酸盐含量.可见,合理施用微生物菌剂可促进不结球白菜产量的提升和品质的改善.不同形态微生物菌剂中,液态微生物菌剂时效快,固态微生物菌剂长效性好,可根据土壤肥力情况酌情配施有机肥或无机肥以促进蔬菜的优质高产.

以早熟和晚熟品种大白菜为试材,根据化肥氮(尿素)、有机肥氮(生物有机肥)配施比例设置4个施肥处理,测定不同施肥处理下不同熟期大白菜土壤酶活性、可培养微生物数量及产量、品质的变化特征.结果 表明:早熟品种'德高16'大白菜莲座期和结球紧实期均以配施1/2生物有机肥(T2)处理的土壤蔗糖酶、土壤脲酶、土壤过氧化氢酶活性较强,土壤有机质含量较高,土壤可培养微生物数量较多;晚熟品种'青华76'大白菜莲座期也以T2处理表现好,结球紧实期却以配施1/4生物有机肥(T1)处理的土壤酶活性、有机质含量以及土壤细菌、放线菌和可培养微生物总量显著高于其他配施处理和CK;早熟品种'德高16'大白菜T2处理产量较高,较单施化肥提高10.0％,晚熟品种'青华76'大白菜T1处理表现较好,产量较单施化肥高8.9％;T1和T2处理均可显著提高两个品种大白菜的可溶性蛋白、可溶性糖和维生素C的含量,降低粗纤维和硝酸盐含量.可见,化肥减量配施适宜比例的生物有机肥可以有效调控土壤可培养微生物数量和群落结构,提高土壤酶活性,从而促进植株生长,提高大白菜产量,改善品质,其中早熟品种'德高16'大白菜以配施1/2生物有机肥、晚熟品种'青华76'大白菜以配施1/4生物有机肥效果最佳.

为了明晰高温胁迫下表皮蜡质在不结球白菜生理响应中的保护作用,该研究以不结球白菜有蜡(Q28)和无蜡(Q1202)品种为试验材料,设置高温胁迫组(昼/夜温度为37℃/30℃)和对照组(昼/夜温度为25℃/18℃)处理,观察不同材料叶片表皮细胞形态,比较分析高温胁迫处理下不同时期生理和光合指标变化的差异.结果 表明:(1)高温胁迫对两种不结球白菜幼苗的生物量均产生不同程度的抑制,且有蜡材料的下降幅度较无蜡材料小;高温胁迫后叶片表皮细胞形态差异较大,且有蜡材料叶片表皮细胞皱缩程度显著小于无蜡材料.(2)高温胁迫9d时,有蜡材料叶片的脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量显著高于无蜡材料.(3)高温胁迫后,两种材料叶片抗氧化酶活性均呈先升高后下降的动态变化,且有蜡材料的活性均大于无蜡材料;两种材料的叶片丙二醛含量和相对电导率呈上升趋势,且有蜡材料的上升幅度均较小.(4)两种材料叶片叶绿素含量均呈下降趋势,但仍以有蜡材料较高;与无蜡材料相比,有蜡材料叶片的蒸腾速率较小,净光合速率较高.研究发现,在高温胁迫条件下,叶面蜡质会提高叶片渗透调节能力,保护叶片表皮细胞正常形态,增强植株抗氧化能力,减少蒸腾速率,提高光合速率,有效缓解不结球白菜受到的高温伤害,使有蜡材料的高温耐受能力强于无蜡材料.该研究结果为不结球白菜耐热品种选育及进一步分析蜡质响应高温胁迫的分子机制提供了理论依据.