[目的]为明确几丁质和鞭毛蛋白衍生肽flg22诱导的辣椒幼苗先天免疫生理响应特征,探讨辣椒先天免疫生理响应与辣椒抗多种病害的关系.[方法]以5个四川本地辣椒品种幼苗为试材,鉴定它们对青枯病和疫病病情指数和抗性水平,采用水培法培育幼苗并进行外源几丁质和flg22处理,检测各品种不同诱导时间下幼苗根系生长、气孔孔径、胼胝质沉积、活性氧(ROS)积累和SOD、CAT活性,以及先天免疫相关基因表达量的变化,综合评价其生理响应及其与抗病性关系.[结果](1)各品种幼苗青枯病和疫病病情指数以'川腾10号'最低,抗病性最强,以'本地条椒'最高,抗病性最弱.(2)外源几丁质和flg22抑制了各品种幼苗根系生长速率,诱导离体叶片气孔闭合,促进叶片细胞壁胼胝质沉积加厚,ROS含量持续增加,SOD和CAT活性不断提高.各品种幼苗先天免疫生理响应指标的平均隶属函数值以'川腾10号'最高,'本地条椒'最低,并且平均隶属函数值与疫病、青枯病病情指数均具有显著负相关性.(3)外源flg22和几丁质诱导'川腾10号'幼苗先天免疫相关基因CaWRKY22、CaMAPK7和ChiIV3显著上调表达.[结论]外源flg22和几丁质可诱导辣椒幼苗先天免疫生理响应,且响应程度强弱在品种间存在差异,依据生理响应指标通过隶属函数可综合评价辣椒品种的抗病水平;'川腾10号'的平均隶属函数值最高,多抗性水平最好,这与其先天免疫相关基因CaWRKY22、CaMAPK7和ChiIV3的显著上调表达有关.

选用Pi2、Piz-t、Pi9、Pi25、Pi5、Pita、Pia、Ptr、Pi1、Pikm、Pi54等11个抗稻瘟病基因的功能性分子标记,对华南稻区近年育成的90个籼稻骨干亲本进行抗性基因鉴定与稻瘟病抗性评价.结果表明,综合抗性等级达到高抗、抗、中抗、中感、感及高感的亲本分别为0份、3份、35份、38份、14份和0份,且年度间表现较为一致.不同鉴定时期的稻瘟病抗性级别相关性分析进一步显示,苗瘟与叶瘟、苗瘟与穗颈瘟以及叶瘟与穗颈瘟的抗性级别呈极显著正相关.对上述11个抗性基因在90个亲本中的分布进行检测,发现除Pi9基因以外,其他10个抗性基因在亲本中的分布频率分别为75.56％(Pi54)、70.0％(Pi5)、47.78％(Pi2)、31.11％(Pi25和Pia)、20.0％(Ptr)、15.56％(Pi1)、13.32％(Pita)、4.44％(Pikm)和1.11％(Piz-t).11 个抗性基因在不同省际间育成亲本中的分布频率差异较大.进一步结果表明,随着聚合抗性基因数量的增加,亲本抗性水平呈相应提升趋势,但不同抗性基因组合对于提升水稻亲本抗病性的贡献呈现明显差异.本研究为华南稻区新育成籼型常规水稻品种的合理布局及抗稻瘟病基因的育种应用提供有益的参考.

蓖麻根腐病是茄腐镰孢菌(Fusarium solani)引起的根部病害,严重影响蓖麻产量.抗源缺乏制约了抗病品种的选育.为寻找抗病种质、建立抗性分子标记,该研究对 252 份蓖麻材料的抗性进行了表型和分子标记鉴定.结果表明:(1)浓度为 1×106个?mL-1的孢子悬浮液灌根是一种有效的接种方法;以接种后枯萎天数为基础的 5 级评价法,可作为鉴定标准.(2)鉴定出 130 份抗病材料,其中高抗为 105 份.(3)野生材料中抗病材料比率(66%)远高于栽培材料(35%),建议将野生材料,尤其是中国华南野生材料的研究利用作为今后抗病育种的重要方向.(4)初步建立了8 个与抗性关联的SSR标记.该研究结果提供了有效的根腐病抗性鉴定方法和评价标准,筛选出了一批育种迫切需要的抗病基因资源,初步建立了可用于辅助选择的SSR标记,为蓖麻抗根腐病育种奠定了重要基础.

有益微生物组能帮助宿主植物防御病害.越南槐的根、茎和种子在野外环境下健康发芽生长,而栽培越南槐各组织极易感病.为了探明利用野生越南槐有益内生真菌组防治宿主病害的可能,该文在分离健康野生越南槐根、茎和种子内生真菌的基础上,并结合形态学和ITS序列特征鉴定内生真菌,通过系统发育树、α-多样性指数和β-多样性指数分别分析各内生真菌组的系统进化、多样性和相似性,通过琼脂块法和平板对峙法测试内生真菌组的体外抗病原菌功能.结果表明:(1)从越南槐根、茎和种子内生真菌组分别分离鉴定 131 株 23 个分类单元、108 株 23 个分类单元、64 株 11 个分类单元;(2)特有属多且所有种均为特有种显示根、茎和种子内生真菌组在属种进化上具有组织特异性;(3)根-茎/根-种子/茎-种子间极低的β-多样性显示根、茎和种子各内生真菌组间的物种相似性极低;(4)高的α-多样性显示越南槐根、茎和种子均有丰富多样的内生真菌组;(5)各内生真菌组三分之一以上的分类单元在体外均能拮抗供试病原菌,根茎内生真菌组显示了强广谱的体外抗病原细/真菌功能,种子内生真菌组显示了强广谱的体外抗病原真菌功能.该研究结果表明健康野生越南槐根、茎和种子内部均存在有益内生真菌组,其具有生物多样性、组织特异性以及强广谱的体外抗病原菌功能,在宿主各组织的抗病性方面可能发挥重要作用.这些结果将为进一步利用有益真菌组防治栽培越南槐各组织病害提供了材料和实验基础.

冰草(Agropyron cristatum)作为小麦重要野生近缘植物之一,含有许多可以改良小麦的优异基因.小麦-冰草附加系含有一对完整的冰草染色体,是利用冰草P基因组优异基因的重要工具材料.由于冰草为多年生四倍体异交植物,其部分同源群的P染色体结构存在差别,从而使得同一部分同源群的小麦-冰草附加系材料在农艺性状中表现出不同.本研究通过细胞学鉴定、分子标记检测、农艺性状考察、抗病性鉴定等手段对3份小麦-冰草不同2P附加系的抽穗期、株型、穗部性状、籽粒性状、抗白粉病和叶锈病等主要特性进行了鉴定与分析.结果表明,小麦-冰草2P附加系Ⅱ-9-3遗传稳定、株型紧凑、免疫叶锈病、高抗白粉病,可以用于小麦的株型改良和抗病育种.小麦-冰草2P附加系Ⅱ-3-1b的株高降低效应明显、较早抽穗、免疫叶锈病,可用于小麦株高改良和抗叶锈病育种.小麦-冰草2P附加系Ⅱ-23-72对叶锈病和白粉病流行小种近免疫,可用于抗病育种.3份2P附加系为小麦.冰草2P易位系、缺失系的创制提供了材料;不同2P附加系在株型、株高和抗病性等性状上表现不同的优异特性,不仅为在小麦改良中有效利用2P染色体优异基因提供了依据,并且为进一步对2P染色体优异基因的定位奠定了重要基础.

为明确青稞种质资源对大麦黄矮病毒(BYDV,barley yellow dwarf virus)的抗性水平,本研究采用田间人工接种法,对245份青稞材料进行了连续3年抗病性鉴定.供试材料中仅有08-1280表现为高抗黄矮病,6份材料(ZYM1289、北青6号、ZDM4409、甘青2号、藏青3000、ZYM1853)表现为抗病,中抗、感病、高感材料分别有47份、173份、18份.分子标记检测结果显示08-1280携带Yd2抗性基因.为了解大麦黄矮病毒侵染对青稞抗性生理指标的影响,分析了接种病毒后高抗材料08-1280、高感材料康青3号中总酚、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的变化差异.接种后10d,高抗材料总酚、脯氨酸含量增加幅度显著高于高感材料.接种后30d时,高抗材料总酚含量增加幅度高于高感材料,可溶性糖含量增加幅度显著低于高感材料;与对照组相比,高抗材料可溶性蛋白显著下降,高感材料显著上升.本研究为青稞抗病品种培育和抗性机制研究提供了优异资源和理论参考.

青枯病是热带亚热带地区普遍发生的一种土传病害,为选配具有优良抗病性和嫁接适用性的茄子砧木杂交组合,该研究对国内外11份茄子栽培种砧用种质进行农业生物学评价和青枯病抗病性鉴定,研究了不同砧用种质对嫁接苗生长的影响.结果表明:供试砧用种质中,果型为卵圆形5份、倒卵形2份、长卵圆4份;幼果颜色紫色7份、淡紫色1份、绿色1份、淡绿色2份;老熟果实颜色均为黄色;种质J14、J15、J16、J17的主茎紫色,其余均为绿色;J61的花瓣白色,其余均为紫色或淡紫色.供试砧木种质与接穗Rf的嫁接成活率均在80％以上,最高达97％.采用苗期伤根-浸根接种法鉴定砧木种质对青枯病的抗病性,有9份砧用种质自根苗表现高抗(HR),病情指数为3.67～12.33,其中6份砧木种质(BC01、BC03、BC04、BC06、J15、J16)嫁接感病接穗后表现抗病(R),病情指数为16.67～21.00.砧用种质能显著改善接穗的生长,其中,BC01、BC03、BC04、BC06、J15、J16的嫁接苗的生物量增长率显著高于其他种质的嫁接苗.综合试验结果显示茄子栽培种砧用种质农业生物学性状表现多样性,可区分为不同生态类型.抗病砧木种质嫁接高感病接穗的防病效果显著,种质BC01、BC03、BC04、BC06、J15、J16高抗青枯病,嫁接高感病品种表现抗青枯病,可作为配制抗青枯病砧木杂交组合的候选亲本.

长链非编码RNA(Long noncoding RNAs,lncRNAs)指长度大于200个核苷酸,但含有1个少于100个氨基酸开放阅读框(Open reading frame,ORF)的RNA.根据lncRNAs相对于邻近蛋白质编码基因的位置可粗略地分为长链非编码自然反义转录本(Long noncoding natural antisense transcripts,lincNATs)、内含子lncRNAs(Intronic lncRNAs)、启动子lncRNAs(Promoter lncRNAs)和长链基因间ncRNAs(Long intergenic ncRNAs,lincRNAs).lncRNAs可作为与其互作分子的招募者、系结者、引导者、诱捕者和信号分子,通过表观遗传调控、转录调控、转录后调控和翻译调控而发挥其功能.现有的研究表明,lncRNAs在植物春化作用诱导开花、固氮豆科植物根瘤的形成、花粉发育和雄性不育、光形态建成、Pi吸收、侧根发育、生长素运输和发育信号输出、抗病性、非生物胁迫反应等方面具有调控功能.对lncRNAs的研究不仅为理解植物生长发育调控具有重要意义,也可将ncRNAs作为作物品种改良的潜在工具.近年来,植物lncRNAs研究突飞猛进,对长链非编码RNA的分类、鉴定和研究、分子作用机制及其功能进行全面综述,旨在为给研究者提供参考.

“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”湖南项目组经过系统调查共收集到烟草种质资源32份.本研究从收集到的烟草种质资源中筛选出23份特色种质材料,对其22个农艺性状进行鉴定和遗传多样性分析,结果表明供试种质材料遗传多样性丰富,其中数量性状的多样性指数普遍较高,多样性指数最高的3个数量性状分别是节距、叶数和叶宽,质量性状以叶形的多样性指数最高;性状变异系数最大的是叶柄,其次是株高和叶宽.对新收集烟草种质资源进行聚类分析,可以将其分为3个类群,其中第Ⅱ类群的种质叶片数多,第Ⅲ类群的植株较高,可用于高产育种实践或作为中间材料使用.对特色烟草种质进行主要病害的抗性鉴定,发现13份种质材料对黑胫病、TMV或CMV表现出抗性,其中2份种质兼抗黑胫病和TMV,可用于抗病育种.由此可见,开展烟草种质资源的普查收集工作意义重大,可以为新品种的选育提供更丰富的亲本材料或中间材料.

苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis生产的晶体毒素被广泛用作农林害虫的杀虫剂.鳞翅目昆虫受体蛋白是阐明其与晶体毒素相互作用的重要模式.文中纯化了苏云金芽孢杆菌的晶体毒素蛋白,质谱鉴定为Cry1Ac毒素,然后重组表达家蚕氨肽酶N (BmAPN6)和类钙粘蛋白(CaLP)结合结构域.利用免疫共沉淀、Far-Western印迹和酶联免疫吸附试验,证明Cry1Ac毒素蛋白和BmAPN6之间的相互作用.在Sf9细胞中,对Cry1Ac毒素的细胞毒活性分析,表明BmAPN6参与Cry1Ac毒素诱导的细胞形态异常和裂解死亡.文中也利用相同的方法,对钙粘蛋白的3个结合位点CR7、CR11和CR12进行相互作用分析,结果表明3个重复结构域是CaLP的Cry1Ac结合位点.上述结果表明,BmAPN6和CaLP可作为CrylAc毒素致病的功能性受体,为进一步揭示晶体毒素的致病机制和基因编辑增强家蚕抗病性提供了研究靶标.