[目的]为解析甘蔗基因组的密码子使用特征,提高异源基因在甘蔗中的表达效率.[方法]以已发布的甘蔗属种(热带种LA-purple、割手密NP-X和AP85-441)及其近缘属种蔗茅(Yunnan2009-3)基因组为数据,利用Python、CodonW1.4.2 进行密码子偏好性分析,同时通过中性绘图、ENC-plot、PR2-plot等分析探讨密码子偏好性形成的影响因素,并结合转录组测序数据分析密码子偏好性参数与基因表达水平的相关性.最后,基于RSCU均值与 7 个主要模式生物种(玉米、高粱、水稻、拟南芥、烟草、大肠杆菌、酿酒酵母)的密码子使用模式进行比较分析.[结果]显示热带种、割手密和蔗茅的基因组都富含GC,平均GC含量为 56.3%,且GC3>GC1>GC2,倾向于使用以G/C结尾的密码子,平均ENC值为 48.45,偏好性较低.中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析表明它们的密码子偏好性受到自然选择、突变压力等多种因素的共同影响,其中自然选择占主导作用.相关性分析表明密码子偏好性参数与基因实际的转录表达水平存在显著相关性,但相关性不强.根据RSCU和?RSCU值,确定了 13 个最优密码子,均以C或G结尾,密码子使用特性在全基因组和染色体组水平上无差异.通过比较发现,甘蔗的核苷酸组成及密码子偏好性与玉米、高粱和水稻较为相似,而与拟南芥、烟草、大肠杆菌和酵母具有显著差异.[结论]甘蔗热带种、割手密和蔗茅的密码子偏好性高度相似,其形成受自然选择和突变因素的影响.此外,对甘蔗优异基因功能异源验证时可优先选择玉米、水稻和高粱作为异源表达系统.

为明确鉴定白及块茎腐烂病(根腐病)的病原菌,并筛选能够抑制病原菌的中药材提取物.该研究利用常规组织分离法对病原菌进行分离,通过形态学和分子生物学技术对致病菌株进行鉴定,同时观察了7种中药材提取物对病原菌的抑菌效果.结果表明:(1)从感病叶片、叶鞘及块茎中共分离得到 14 株真菌和4 株细菌,病原菌室内和室外回接表明菌株 GF-1 致病症状与田间一致,致病率均达到 100%.(2)经形态学鉴定,菌株GF-1 为附球菌属(Epicoccum)病原菌,菌落白色绒絮状,圆形;菌丝匍匐向外、向上生长,气生,无色,有隔膜,有分枝,具有分生孢子和厚垣孢子.(3)菌株GF-1 的ITS序列(全长522 bp)与GenBank中已登录的甘蔗的高粱附球菌(E.sorghinum,MN493119.1)序列一致性最高,达 99.62%,与已报道的白及叶斑病致病菌高粱附球菌(E.sorghinum,MF948994.1)的一致性为 98.88%.(4)培养基中含有 0.1～0.2 g·mL-1的青钱柳等 7 种中药材提取物,能够完全抑制GF-1 菌落的生长;当培养基中含有 0.05 g·mL-1的提取物时,肉桂和丁香提取物仍然能够完全抑制菌落的生长.综上认为,引起白及根腐病的致病菌为附球菌属高粱附球菌(E.sorghinum),培养基中分别含有 0.1～0.2 g·mL-1的青钱柳、白及、厚朴、八角、肉桂、蛇床子和丁香 7 种中药材提取物且均能完全抑制致病菌的生长.该研究结果为白及根腐病的防治提供了理论指导.

玉米褪绿斑驳病毒(Maize chlorotic mottle virus,Mcmv)是番茄丛矮病毒科玉米褪绿斑驳病毒属的唯一成员,可通过机械、种子和昆虫介体传播.其单独侵染玉米仅能引起轻微症状,但其与玉米矮花叶病毒(Maize dwarf mosaic virus,Mdmv)、甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,Scmv)或小麦线条花叶病毒(Wheat streak mosaic virus,Wsmv)等马铃薯Y病毒科(Potyviridae)病毒复合侵染会引起严重的玉米病害——玉米致死性坏死病(Maize lethal necrosis disease,Mlnd),造成玉米产量损失惨重.Mcmv在全球广泛分布,对玉米产业构成很大威胁.深入了解Mcmv并掌握其防治措施对玉米产业的健康发展至关重要.就Mcmv的生物学特性、分布与危害、鉴定与检测及基因组结构与功能等方面的研究进展进行综述,并对其防治策略进行探讨,以期为Mcmv的深入研究和综合防治提供理论指导.

为从环境中筛选新的β-葡萄糖苷酶生产菌株,利用筛选平板涂布法从腐败的甘蔗叶中筛选目的菌株,从中筛选到1株能产p-葡糖糖苷酶的菌株PJD-1-1,16S rDNA鉴定该菌株为新型的土壤农杆菌.该菌株在20 ℃,初始pH 7.0,以乳糖为碳源,NaNO3为氮源的条件下,其酶活性最高为3.92 U/mg.经硫酸铵沉淀、葡聚糖凝胶过滤层析和离子交换层析纯化后(纯化倍数4.85,得率8.0％),SDA-PAGE分析表明得到一条分子量大小为40 kDa条带;该酶的最适反应温度和pH分别为50℃和8.0;在低于50℃条件下保有较好的稳定性;Hg2和Ag+对酶活性有明显的抑制作用,表明该酶的催化活性中心可能含有硫醇基,Ba2+、Ca2+、Pb2+、Co2+、Zn2+、Mn2+、Na++、K+、EDTA和尿素对酶活性没有明显的影响.该酶的温度稳定性、碱性特征以及对金属离子的耐受性等使其在食品及其他领域具有广泛的应用潜力.

为深入了解澳大利亚引进甘蔗杂交花穗在中国培育优良甘蔗新品种的潜力,以12个引进花穗和15个中国花穗为材料,采用家系评价法对有性杂交后代蔗茎产量、糖产量、株高、茎径、有效茎数和锤度6个重要性状的方差、遗传力、父母本一般配合力及组合特殊配合力进行研究.分析结果表明:(1)参试组合内中国杂交组合间多数性状差异不显著,且遗传力低;澳大利亚杂交组合间多数性状差异均较显著,且遗传力高;(2)澳大利亚杂交组合新植蔗与宿根蔗的糖产量、蔗茎产量、株高、有效茎数和锤度这5个性状父母本一般配合力及组合特殊配合力高于中国组合,但茎径配合力低于中国组合,12个组合中新植蔗有9个组合宿根蔗有10个组合的茎径特殊配合力为负值,多数属于细茎;(3)澳大利亚杂交组合后代材料产量及糖分较高,但茎径较细,不适合中国目前的种植制度,不能作为生产品种使用;(4)通过引进国外杂交组合花穗在国内培育出优良后代作亲本使用,为国内亲本融入新的优异血缘,有利于培育突破性甘蔗新品种.

KUP/HAK/KT家族基因在介导细胞内钾的积累及维持植物的生长发育中起重要作用,本研究以新台糖22号(ROC22)甘蔗为研究材料,采用同源克隆技术获得钾转运ScHAK9基因的完整编码序列(CDs),并利用生物信息学软件对蛋白质结构和功能进行预测分析,同时利用qPCR技术分析基因的组织特异性表达以及在不同干旱条件下的表达情况.结果表明,ScHAK9基因的cDNA完整编码区长度为2352 bp,编码783个氨基酸,属于碱性疏水蛋白,结构中包含了12个跨膜结构域,蛋白主要定位在细胞质膜上;蛋白质二级结构主要由α螺旋结构、无规则卷曲结构和扩展长链组成;系统发育树分析显示ScHAK9与玉米ZmHAK9基因同源性较高.qPCR分析结果表明,ScHAK9基因在不同组织间的相对表达量具有明显差异,叶片中表达最高,其次是茎,根系中表达最低,具有组织特异性;干旱胁迫可以诱导ScHAK9基因表达,其表达量随着胁迫程度加重表现出升高趋势,且在复水后才有所下降.初步推测该基因可能在甘蔗发育和抵御干旱胁迫中起着重要作用,本研究为进一步阐明ScHAK9的功能及作用机制奠定了分子基础.

简要追述李先闻在长达50多年的科学生涯中,以其坚韧不拔的努力和坚定执着的追求,潜心于粟类、玉米、水稻、小麦、甘蔗等农作物的性状遗传和种间杂交试验的研究,为中国植物细胞遗传学的形成与发展,所做出的开创性贡献.

目的 了解糖厂空气微生物的分布特点和多样性程度,探索新的空气微生物检测方法.方法 采集分离自糖厂甘蔗喂料口、甘蔗渣堆场等作业岗位的12个细菌菌株的单细胞拉曼光谱,并应用化学计量学进行分析.结果 糖厂车间空气富含各种细菌,从源自吡啶二羧酸钙的1017/cm峰或成对出现的源自类胡萝卜素的特征基团的1 155～1 160/cm和1 520～1 529/cm峰,可以快速判断空气细菌中含有产芽孢细菌和产类胡萝卜素细菌;主成分分析可以将不同菌株归类为不同的类群,即使在不同的培养条件下,依然可以得到相似的结果;单细胞分析显示,多数菌株的细胞信号较弱而且细胞间相对均一,但部分菌株的信号极强且胞内物质含量极不均匀,显示出极大的异质性.结论 单细胞拉曼光谱可以用于检测空气细菌,依据特征拉曼峰可以快速判别细菌类型,对于含有特殊光谱的细菌极易检出,但在缺少大型数据库和参照菌株下,难以直接鉴别菌株的分类地位或者是否属于病原菌.

甘蔗杆状病毒(SCBV)是侵染甘蔗的重要病原物之一,属于花椰菜花叶病毒科杆状DNA病毒属(Badnavirus).该病害在多数种植甘蔗的国家和地区普遍发生,可导致甘蔗品质和产量下降,对甘蔗产业构成潜在威胁.SCBV基因组为环状双链DNA,长度为7.3～8.0 kb.不同地理来源的SCBV分离物遗传多样性丰富,全球至少存在18种系统进化组群或基因型(SCBV-A～R),其中,来自摩洛哥的SCBMOV、澳大利亚的SCBIMV及瓜德罗普岛的SCBGAV和SCBGDV被国际病毒分类委员会(ICTV)认定为杆状DNA病毒属下的4个不同病毒种.SCBV基因组编码3个开放阅读框(ORF),其中ORF3的3'端和ORF1的5'端之间基因间隔区域为病毒启动子区域.本文主要综述了SCBV生物学和基因组特性、遗传多样性、检测方法、病毒启动子的功能及应用等方面的最新研究进展,旨在为SCBV的进一步研究提供参考.

菌株XD20是从甘蔗根内分离获得的一株具有固氮活性的内生菌株.该试验对其进行16S rDNA鉴定和ni fH基因扩增,并对其固氮、溶磷、产嗜铁素、产吲哚乙酸(IAA)等促生特性进行分析,然后接种于甘蔗,研究其对甘蔗的促生效应.结果表明:(1)16S rDNA序列的分析鉴定显示,该菌株属于成团泛菌.(2)nifH基因通用引物polyF/polyR扩增得到一条大小为360 bp左右的基因序列,该菌的固氮酶活性约为3 187.8 nmol·mL-1·h-1.(3)菌株XD20具有产生IAA的能力,IAA浓度可达36.71 μg·mL-1,同时具有溶解有机磷和产生嗜铁素的能力.(4)接种XD20到不同甘蔗品种B8、ROC22和GT40的组培苗,接菌处理不同程度地提高3个品种甘蔗的株高、生物量以及叶片的叶绿素含量、硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性以及硝态氮的含量,并对品种B8的促生作用效果最为显著.