[目的]本研究旨在明确昆虫共生细菌伯克氏菌 目(Burkholderiales)丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)Delftia在扶桑绵粉蚧Phenacoccus solenopsis中的多样性、丰度动态和感染部位.[方法]克隆并测序扶桑绵粉蚧5个不同地理种群[浙江兰溪(寄主:木芙蓉Hibiscus mutabilis)、浙江东阳(寄主:辣椒Capsicum annuum)、浙江杭州西湖区(寄主:大花马齿苋Portulaca grandiflora)、浙江杭州临平区(寄主:大花马齿苋)和广西防城港(寄主:朱槿Hibiscus rosa-sinensis)]3龄若虫肠道中细菌的16S rRNA基因片段,对Delftia株系进行鉴定和系统发育分析;采用qPCR定量分别取食棉花和番茄的扶桑绵粉蚧不同发育阶段(1-3龄若虫、初羽化成虫及2,4和6日龄成虫以及开始产蚧后2和4 d的成虫)整虫和其中取食番茄的上述各发育阶段成虫肠道和2,4和6日龄成虫卵巢中Delftia 16S rRNA基因的拷贝数;借助荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization,FISH)检测扶桑绵粉蚧初羽化成虫肠道和马氏管中Delftia的侵染动态;分析扶桑绵粉蚧从寄主植物获得Delftia的可能性.[结果]扶桑绵粉蚧各地理种群3龄若虫所感染细菌Delftia的16S rRNA基因片段序列极为相似(相似度＞99％),为同一个种Delftia sp.的不同菌株,且与部分其他昆虫、植物中及根际的Delftia系统发育关系十分接近.在若虫期,取食棉花和番茄扶桑绵粉蚧Delftia丰度均随龄期增大逐渐上升,但成虫期Delftia丰度变化因寄主植物而异,取食棉花扶桑绵粉蚧2日龄成虫内Delftia丰度较高6日龄成虫内Delftia丰度明显下降,开始产蚧后4 d成虫内Delftia丰度也有下降趋势;取食番茄扶桑绵粉蚧2日龄成虫内Delftia丰度显著下降,6日龄成虫内Delftia丰度明显上升,开始产蚧后4 d成虫内Delftia丰度也上升.初羽化成虫肠道和卵巢中Delftia丰度与扶桑绵粉蚧发育期关系密切,其中肠道中丰度随成虫发育推进呈缓慢下降趋势,卵巢中则自羽化至6日龄有一逐渐上升过程.成虫中肠和马氏管中均存在Delftia,但以马氏管中相对较多;扶桑绵粉蚧及其寄主番茄和棉花中存在极为相似的Delftia株系.[结论]扶桑绵粉蚧中Delftia菌的多样性很低,在宿主肠道、卵巢和马氏管中均有分布,其丰度受扶桑绵粉蚧生长发育阶段和寄主植物种类影响,在来源上存在从寄主植物获得Delftia的可能性.

棉花是全球重要的经济作物和纺织工业原料,选育优良新品种是提高棉花产量、品质和植棉效益的主要途径.然而,传统育种方法在改良作物遗传特性方面存在很大的局限性,而基因编辑技术为加快棉花种质创新和遗传改良提供了契机.基因编辑技术是一种利用人工设计的核苷酸酶,对生物体特定DNA序列的基因组片段进行删除、修改、插入或替换单个或多个核苷酸,从而实现对目标基因精确编辑的技术方法.本文首先综述了ZFNs、TALENs和CRISPR三种主要基因编辑系统的原理,以更好地理解如何利用基因编辑技术改良棉花的生长发育、抗逆性等性状;其次,重点评述了当前备受关注的CRISPR基因编辑系统在改良棉花抗逆性、纤维与种子品质性状等方面的应用;最后分析了基因编辑技术在应用过程中存在的不足和局限,并指出未来应进一步优化开发有知识产权的基因编辑系统,提高其精确性、安全性,促进其在棉花种质创新和遗传改良中的应用.

接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌可以提高棉花对氮(N)的吸收,但光照强度和N素形态对棉花-AM真菌共生体生长及碳氮(C-N)代谢的影响鲜有报道.本研究以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)和AM真菌异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)为研究对象,以不同光照强度(20%2 390 lux、60%7 170 lux、80%9 598 lux)和总N浓度为4 mmol/L不同形态N素(硫酸铵、硝酸钾、尿素、谷氨酰胺)为试验因子,采用三室培养法和同位素示踪技术探究不同光照强度和N素处理对棉花-AM真菌共生体生长及C-N代谢的影响.研究发现硫酸铵或尿素处理下,菌根15N丰度随光照强度增强而升高,说明当光照强度增强时,寄主植物可能传递更多的C给AM真菌,从而使AM真菌根外菌丝同化和转运更多的外源N(特别是含NH4+的N源)给寄主植物.60%与80%光照处理下,各N素处理AM真菌侵染强度均显著高于 20%光照处理,但 60%与80%光照处理相比,各N素处理AM真菌侵染强度无显著差异.20%和60%光照处理下,施加尿素或硫酸铵更有利于菌根化棉花N、磷(P)、可溶性糖及叶绿素的积累,80%光照处理下,施加硫酸铵对共生体N、P积累最有利,施加硝酸钾对共生体可溶性糖和叶绿素积累最有利,但与各N素组内 20%光照处理对比,80%光照下,共生体N、P及叶绿素积累均有所下降.综上所述,60%光照强度,施加4 mmol/L 铵态氮(NH4+-N)更有利于棉花-AM真菌共生体的生长发育及C-N代谢.

为研究植物工厂环境下不同光强对陆地棉(Gossypium hirsutum L.)生长发育的影响,本试验在植物工厂内,以陆地棉品种湘FZ001为试验品种,采用16 h光照、8 h暗期循环,设置3种光强处理(L1为450 μmol?m-2?s-1,L2为600 μmol?m-2?s-1,L3为750 μmol?m-2?s-1),测量棉花的各器官干重,使用直尺测量棉花株高,用SPAD-502叶绿素仪测量棉花叶片的叶绿素相对含量,使用Flour Pen 110测量棉花的初始荧光(F0)、最大荧光(Fm)等6个叶绿素荧光参数.L1光强处理下棉花的叶绿素相对含量和株高最大,L2光强处理下棉花的根干重最大,3种光强处理下的棉花茎、叶和单株总重从高到低依次为L3>L2>L1,F0和Fm从高到低依次为L1>L2>L3,最大光化学量子产量(Fv/Fm)从高到低依次为L2>L3>L1.同一光强处理下棉花的光化学猝灭系数(qp)、有效量子产量(φPSII)变化曲线相同,3种光强处理下棉花的qp、非光化学猝灭(NPQ)、φPSII在生长前期差异不大,后期差异较大.从生长后期来看,3种光强处理下棉花的qp、φPSII从高到低依次为L3>L2>L1,NPQ从高到低依次为L2>L3>L1.棉花单株总干重、茎干重、叶干重在高光强下较大,光强太高或太低都会抑制棉花根的生长,低光强可促进棉花的株高.与L1和L3光强处理下的棉花相比,L2光强适宜棉花的生长,既避免了棉花植株间争光,也避免了光抑制现象,叶绿素含量适中,使得棉花的光化学效率最高.本研究可为棉花工厂化生产和棉花育种加速器研发与应用提供指导.

WRKY蛋白质是一类参与植物生长发育、生物和非生物胁迫以及其他生物过程的转录因子.研究甘蓝WRKY基因在逆境胁迫下的响应机制,为进一步研究BoWRKYs的抗逆功能奠定基础.以甘蓝(Brassica oleracea var.capitata L.)幼苗为试 材,RT-PCR 克 隆BoWRKY40(BolC02g035760.2J)、BoWRKY46(BolC04g031460.2J)和 BoWRKY70(BolC04g035730.2J)3 个BoWRKYs;采用同源重组法构建pSuper1300:BoWRKYs-GFP载体,进行亚细胞定位;实时荧光定量PCR检测BoWRKYs在ABA、PEG8000 和NaCl胁迫下的响应模式.结果表明,BoWRKY40、BoWRKY46 和BoWRKY70 的cDNA全长分别为 873、831 和 864 bp,分别编码 290、276 和 287 个氨基酸,预测蛋白分子量为 32.41、32.08 和 32.52 kD,理论等电点为 6.77、6.18 和 5.62;多重比对分析发现 3 个BoWRKY蛋白结构域与拟南芥、番茄、玉米和棉花的WRKY结构域高度相似;亚细胞定位显示,3 个BoWRKY蛋白主要定位于细胞核;荧光定量PCR分析显示,BoWRKYs在ABA、PEG8000 和NaCl胁迫下受到不同程度的诱导.其中,BoWRKY40能积极响应 3 种胁迫,而BoWRKY46 和BoWRKY70 在ABA和盐胁迫下表达上调,在PEG8000 处理后表达水平逐渐降低.甘蓝BoWRKY40、BoWRKY46和BoWRKY70表达与逆境胁迫响应关系密切.

卤代酸脱卤酶(HAD)在调节植物生长发育和响应磷缺乏胁迫方面具有重要作用.该研究基于前期陆地棉根部低磷胁迫基因差异表达序列数据分析,以陆地棉新陆早19为材料,对GhPS2基因进行克隆,并对其基因组DNA与cDNA测序分析,借助生物信息学方法分析GhPS2的基因结构和进化关系;采用荧光定量PCR(qRT-PCR)的方法检测该基因于根、茎、叶、花4个器官的基因表达量变化和低磷胁迫下0,4,12,24,72 h的相对表达.结果表明,(1)成功获得陆地棉GhPS2基因,该基因的开放阅读框序列长度813 bp,编码270个氨基酸,存在3个内含子,属于HAD家族,其中存在1个保守结构域名为Put-Phosphatase.(2)序列比对和进化分析显示,陆地棉GhPS2与其他棉种PS2、榴莲PS2的相似性分别为93％和83.15％.(3)qRT-PCR结果表明,GhPS2基因在根中表达量最高,其次是茎和花,在叶中表达量最低,该基因在低磷胁迫4 h时相对表达量达到最高值,低磷胁迫72 h时是适磷处理的16.66倍.研究表明,GhPS2基因属于低磷胁迫响应基因,在棉花响应低磷胁迫过程中具有重要作用.

目的 评价挂线结合塞棉花治疗Ⅲ期甲沟炎的疗效,为Ⅲ期甲沟炎的有效治疗提供经验方案.方法 选择61例Ⅲ期甲沟炎病例,随机分为治疗组与对照组,31例治疗组在局部浸润麻醉下予挂线+塞棉花条治疗,术后每天换药、更换棉花条,创面愈合后患者每天温水泡脚,自行更换棉花条,直到症状消退,线结不予特殊处理,随甲板生长超出甲沟,自然脱落;30例对照组在神经阻滞麻醉下予挂线+甲沟重建治疗,术后每天换药,拆线后患者每天温水泡脚,直到症状消退,线结不予特殊处理,随甲板生长超出甲沟,自然脱落.分别比较两组病例术后伤口疼痛评分(VAS)和疼痛持续时间、伤口愈合时间、甲沟炎的治愈率、有效率、复发率,以及患者对手术满意度评分.结果 治疗组与对照组相比,术后第1天和术后第3天疼痛评分分别为(2.1±0.3)分和(6.3±0.1)分、(0.2±0.1)分和(3.2±0.2)分,疼痛持续和伤口愈合时间分别为(3.3±0.3)d和(10.1±0.5)d、(5.2±0.3)d和(15.2±0.3)d,甲沟炎的治愈率、无效率和复发率分别为87.1％和66.7％、12.9％和33.3％、7.4％和20.0％,患者对手术满意度分别为97.0％和75.3％,治疗组均显著优于对照组.结论 对于Ⅲ期甲沟炎患者,挂线结合塞棉花条治疗于挂线联合甲沟重建相比,不用增加皮肤创伤,愈后不影响甲外观和正常甲周屏障,患者痛苦少,停工期短,治愈率高,值得临床推广.

矮小型棉花具有抗倒伏、适合密植等特点,利于塑造棉花的理想株型,优化群体结构,提高光合生产率,增加单位面积产量.本课题组在远缘杂交品系N31中发现了一个株型矮小突变体,经过连续多代自交,获得了稳定遗传的纯合体并命名为df31.表型鉴定结果 表明:突变体df31株高矮、果枝夹角小、节间距短、生育期长,与N31呈极显著差异.遗传学分析表明:df31与N31杂交,F2分离群体中突变表型与正常表型符合1∶3分离,矮小突变由隐性单基因控制.细胞学观察结果表明:与N31相比,df31叶柄、下胚轴和茎的单位面积薄壁细胞数量增加,维管束较多,形成层欠发达.随着营养生长,df31中赤霉素、油菜素类固醇呈明显下降趋势,生长素含量稳定,生长速度缓慢.本研究分析了矮小突变体的综合表型和遗传基础,并从细胞和生理水平分析了矮小突变体的变化,为进一步突变基因定位、克隆奠定基础.

GDP-甘露糖焦磷酸化酶(GDP-mannose pyrophosphorylase,GMP)是植物多糖合成途径中的关键酶.本文对陆地棉(Gossypium hirsutum L.)GMP基因家族成员进行了鉴定,分析了其在不同组织及非生物胁迫下的表达模式,并与其他模式植物进行了物种间的进化分析.结果显示,陆地棉和海岛棉(G.barbadense L.)均包含 38个GMP家族成员,雷蒙德氏棉(G.raimondii Ulbrich)包含 19个成员,亚洲棉(G.arboreum L.)包含18个成员.系统发育分析将不同植物的141个GMP 分成了6个亚组,同一亚族GhGMP成员具有相似的基因结构和保守基序,且启动子区含有大量的激素应答、植物生长发育以及胁迫响应相关的顺式作用元件.转录组数据分析结果表明,GhGMPs基因在叶片中的表达量最高,非生物胁迫后,部分基因的表达显著上调.

为探究抗、感品种棉花根系分泌物对尖孢镰刀菌生长及基因表达的影响,以棉花感病品种新海 14 号(XH-14)和抗病品种新海 41 号(XH-41)为材料,将棉花根系分泌物与尖孢镰刀菌(F327)共培养,观察尖孢镰刀菌的生长;取培养 0、6、12、24 和 48 h样本,进行RNA-seq.结果表明,与XH-41 根系分泌物处理的菌落相比,XH-14 根系分泌物处理的菌落生长速率快、孢子萌发率高、产孢量显著增加.GO(gene ontology)分析发现,XH-14 根系分泌物处理的差异表达基因(differentialy expressed genes,DEGs)主要富集在氨基酸转运、脂肪酸生物合成过程、膜的组成部分、离子通道活性;XH-41 根系分泌物处理的DEGs主要富集在跨膜转运、三羧酸循环、膜的组成部分、ATP酶活性.KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)分析发现,XH-14根系分泌物处理的DEGs主要富集在TCA循环、类胡萝卜素生物合成、谷胱甘肽代谢、核黄素代谢等代谢通路;XH-41 根系分泌物处理的主要DEGs富集在碳代谢、其他聚糖降解、脂肪酸代谢、ABC运输工具等代谢通路.综合分析结果,获得 24 个与细胞壁降解酶相关的基因,其中感病品种棉花根系分泌物处理 6 h下"水解酶活性、水解O-糖基化合物"基因富集数目最多.研究结果为筛选棉花枯萎病菌潜在的关键致病基因奠定基础,为棉花枯萎病的防控提供理论依据.