2026年 02期
禾本科与豆科作物间作系统的磷高效吸收利用机制研究进展
张银杰;耿赛男;于晓娜;李岚涛;张倩;王宜伦;在分析禾本科与豆科作物磷吸收利用的生物学差异及间作理论的基础上，重点探讨禾本科与豆科作物间作系统形成的作物-微生物-土壤互作网络，在光调控、根系构型介导的空间分层、根系分泌物介导的土壤磷活化、根系-微生物共生、根际微生物调控及土壤结构优化等机制的作用下，实现生态位优势互补，促进磷高效吸收利用。同时，从多组学技术挖掘磷高效调控关键基因与信号通路、构建功能微生物菌群并优化其定殖技术等角度，对禾本科与豆科作物间作系统减磷增效潜力的未来发展方向进行了展望。
小麦赤霉病病菌中不同菌株致病力分析
刘胜利;董纯豪;沈庆花;刘振;田志成;李娜;许豪;郑继周;唐建卫;李巧云;黄振朴;高艳;殷贵鸿;【目的】探明赤霉病抗性鉴定所用镰刀菌菌株的致病力强弱，筛选出致病力强的优势菌株，以期为今后的小麦赤霉病抗性鉴定和遗传育种工作提供参考。【方法】利用国家和河南省小麦新品种区域试验赤霉病抗性鉴定所用的F0301、F0609、F0980、F1312、14AY1-2、14KF3-8、14LY9-2-4、14YY1-3、14ZK1-4等9个镰刀菌菌株，从菌株的菌丝生长速率、毒素类型、产毒量和接种后病小穗率等方面研究分析所用菌株的致病力强弱。【结果】9个菌株致病力强弱顺序为F1312、14AY1-2、14YY1-3 > F0301 > 14KF3-8 > 14ZK1-4、 14LY9-2-4 > F0980 > F0609。F1312、14AY1-2、14YY1-3处理的致病力差异不显著；国家区试菌株混合、河南区试菌株混合、14KF3-8、14LY9-2-4、14ZK1-4 5个处理的致病力差异不显著。【结论】F0609菌株致病力较弱，对小麦材料的赤霉病鉴定结果与前人鉴定结果相比表现较轻，在以后的抗赤霉病区域试验接种鉴定中要多加关注该菌株的侵染情况。14AY1-2、14YY1-3、F1312菌株的致病力较强，在以后的抗赤霉病遗传育种和品种布局中，需要重视14AY1-2、14YY1-3、F1312菌株的发生变化，对赤霉病发病情况进行监测和预警，及时采取防治措施，减少赤霉病危害，确保小麦产量和食品安全。
红花种子脂肪酸代谢关键基因的挖掘与分析
刘旸;苌建峰;张博;胡鹏;王溶溶;魏俊杰;洪利亚;李娟;李连珍;【目的】鉴定影响红花种子中脂肪酸发育的关键基因，为进一步解析红花脂肪酸合成的分子机制提供依据。【方法】以花后4、10、16、22 d的红花种子(分别表示为D4、D10、D16、D22)为材料，测定不同花后时期种子37种脂肪酸含量，利用转录组测序和生物信息学分析方法鉴定差异表达基因，通过基因功能分类体系(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia ofgenes and genomes,KEGG)富集分析，挖掘红花种子不同生长阶段的差异表达基因参与的生物学过程和生化代谢途径。【结果】红花种子发育前期饱和脂肪酸占总脂肪酸的56.52%，花后第10天以后，亚油酸质量分数由5.03%增长至75.41%。KEGG分析显示，D4～D10是红花脂肪酸合成的关键时期，有37个差异表达基因富集在不饱和脂肪酸的生物合成通路上，编码产物涉及硬脂酰辅酶A去饱和酶、omega-6脂肪酸去饱和酶、极长链烯酰辅酶A还原酶、乙酰辅酶A酰基转移酶。【结论】鉴定到29个基因参与红花种子脂肪酸代谢过程，发现了ACC、FATA、DGAT1和FAD2酶基因的表达对红花种子脂肪酸的累积具有促进作用。
黄淮海地区玉米辣椒间套作模式中的玉米适宜播期选择
胡心如;石林涛;丁耀宗;刘贺埕;刘天学;李胜利;杨青华;邵瑞鑫;【目的】探究玉米适宜播期对玉米辣椒间套作模式中产量与经济效益的影响，为丰富黄淮海地区周年多熟模式、促进增产增收奠定基础。【方法】以玉米‘MY73’、辣椒‘椒育18’为试验材料，对玉米播期设置3个处理，分别为T1(05月06日)、T2(05月24日)、T3(06月04日)，研究不同玉米播期对玉米的光合能力、干物质量、产量与辣椒的生长指标、干物质量、产量和周年经济效益的影响。【结果】玉米干物质量、产量等指标均随玉米播期后移而增加，其中T3处理产量较T1和T2增加了13.71%和9.68%；辣椒干物质量和产量均为T1最高、T2最低，T2处理的产量与T1与T3相比，分别显著降低了67.20%和60.99%。T2播期由于辣椒产量低，周年总经济效益最低；T3处理由于较高的辣椒与玉米产量，周年总经济效益最高，分别较T1和T2增加了8.78%和107.21%。【结论】玉米播期通过影响小麦、玉米、辣椒的产量从而影响周年经济效益。由产量和周年经济效益可得，玉米辣椒间套作模式中玉米在6月上旬麦收后播种更有利于增产增收，并促进黄淮海地区周年多熟模式的发展与完善。
白花泡桐cyclin基因家族分析及对丛枝植原体的表达分析
武文豪;李豫杰;范嘉铭;周梦瑶;翟晓巧;【目的】在白花泡桐全基因组范围内鉴定细胞周期蛋白(cyclin,CYCs)基因家族成员，并研究其在泡桐丛枝病发生过程中的作用。【方法】利用生物信息学方法在白花泡桐全基因组范围内对PfCYCs家族成员进行鉴定，分析其系统发育关系、基因结构、理化性质和共线性。并对启动子顺式作用元件特征和蛋白互作进行预测。结合白花泡桐健康组培苗(Paulownia fortune,PF)和感染丛枝病组培苗(Paulownia fortunei infected with phytoplasmas,PFI)的转录组测序数据，分析PfCYCs基因在白花泡桐病健苗中的表达变化。【结果】白花泡桐CYCs基因家族共有48个成员，并在20条染色体上呈不均匀分布；系统发育分析将PfCYCs分为6种类型；共线性分析表明，32个PfCYCs存在片段复制现象。蛋白互作分析发现，A型和B型CYCs与WEE1等蛋白存在互作关系，D型CYCs与RBR1等蛋白存在互作关系。流式细胞仪检测发现感染泡桐丛枝病会改变细胞周期而影响细胞数量，特别是G2和S时期。转录组数据表明，22个PfCYCs基因在PFI中的表达上调，4个基因表达下调。【结论】在白花泡桐基因组中共鉴定出48个PfCYCs基因，其中PfCYCD3;1和PfCYCD5;1可能与丛枝病发生密切相关。
毛白杨RBOH基因家族鉴定与表达分析
施润;吴雪珂;乐昱珅;郭朋;曹申全;尚富德;【目的】鉴定毛白杨RBOH(respiratory burst oxidase homologue)家族成员，探究其在毛白杨生长发育中的功能和作用，并为毛白杨的抗逆改良提供信息基础。【方法】通过对毛白杨全基因组数据进行系统分析，鉴定到19个RBOH家族成员，并对其进化关系、基因结构、保守基序与结构域、启动子顺式作用元件和时空表达模式等进行研究。【结果】毛白杨RBOH家族成员分为5个亚族，分布在11条染色体上。进化分析显示，毛白杨RBOH家族成员与拟南芥和水稻的RBOH成员具有较高的同源性。顺式作用元件分析表明，毛白杨的启动子区域包含多种响应光、激素和胁迫信号的元件，表明其可能参与多种生物学过程。时空表达模式显示，PtoRboh4A在毛白杨根中优先高丰度表达，PtoRboh11D的表达随茎的木质化程度逐渐升高，PtoRboh2D和PtoRboh3D在成熟叶中优先高表达；在茎中，PtoRboh4A在韧皮部优先表达，PtoRboh1A、PtoRboh1D和PtoRboh5A在木质部中优先表达。【结论】系统解析了毛白杨RBOH家族成员的特征和表达模式，其家族成员序列和进化相对保守，功能具有多样性。其中PtoRboh2D、PtoRboh3D、PtoRboh4A和PtoRboh11D等基因的表达模式暗示其可能具有重要的生物学功能。
葡萄糖调控因子对肉鸡血糖浓度及GLUT4表达的影响
苏昶祺;罗朋娜;王子阳;杜鹏飞;陈文;黄艳群;【目的】探究葡萄糖调控因子(包括胰岛素、葡萄糖处理及营养限制)对肉鸡血糖和葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter 4,GLUT4)表达的影响，为进一步揭示家禽葡萄糖稳态调控机制提供理论依据，并为改善肉鸡生长性能和肌肉品质提供潜在靶点。【方法】在活体水平上，对爱拔益加(Arbor Acres,AA)肉鸡进行胰岛素(5 IU·kg-1)或葡萄糖(2 g·kg-1)腹腔注射、不同强度限饲(15%能量、15%蛋白、30%能量)和24 h禁食处理，测定血糖浓度，并通过实时反转录聚合酶链反应测定AA肉鸡不同器官或组织GLUT4基因表达。在细胞水平上，对鸡原代骨骼肌成肌细胞用不同浓度胰岛素(0、0.02、0.10、0.50、2.50μmol·L-1)、不同质量浓度葡萄糖(0、0.5、1.0、1.5、2.5 g·L-1)分别处理120 min、12 h，以及进行葡萄糖或血清饥饿处理18 h，测定GLUT4基因表达。【结果】1)活体水平：胰岛素注射120 min后，AA肉鸡血糖极显著降低，胸肌GLUT4基因表达显著升高，腿肌极显著升高，240 min后均恢复至基础水平，肝脏无显著变化；葡萄糖注射10 min后，血糖极显著升高，胸肌和肝脏GLUT4基因表达极显著降低，60 min后均恢复，腿肌无显著变化；30%能量限饲、15%能量限饲及15%蛋白限饲对胸肌GLUT4基因表达无显著影响，24 h禁食则显著降低其表达。2)细胞水平：鸡原代成肌细胞中GLUT4基因表达呈胰岛素、葡萄糖质量浓度依赖性，0.10μmol·L-1胰岛素处理组对GLUT4基因表达的提升效果最显著，0.5～1.0 g·L-1葡萄糖处理组基因表达到达峰值且显著高于2.5 g·L-1高糖组；葡萄糖饥饿对GLUT4基因表达无显著影响，血清饥饿则极显著上调其表达。3)胸肌GLUT4基因表达与血糖浓度呈极显著负相关，腿肌和肝脏GLUT4基因表达与血糖浓度无显著相关性。【结论】肉鸡GLUT4基因表达受胰岛素、葡萄糖及营养状态(尤其是禁食)调控，并与血糖稳态密切相关。
几丁质合成酶基因CHSⅢ过表达及其对里氏木霉纤维素酶分泌的影响
李新源;李佳思;焦婷;马琳静;林晖;陈红歌;刘新育;【目的】探究几丁质合成酶基因CHSⅢ对里氏木霉QM6a细胞壁中几丁质质量分数及纤维素降解酶外泌的影响，为纤维素酶的工业生产菌株的构建提供理论基础。【方法】从里氏木霉中扩增几丁质合成酶基因CHSⅢ，构建CHSⅢ基因的过表达质粒，将其转化到QM6a原生质体中，筛选获得CHSⅢ基因过表达菌株，分析CHSⅢ基因对生物量、菌丝分支、细胞壁中几丁质质量分数及纤维素降解酶分泌的影响。【结果】在几丁质合成酶过表达菌株里氏木霉OE-3和OE-7中，CHSⅢ基因相对表达量明显提升；培养3 d时，OE-3和OE-7的生物量分别比里氏木霉QM6a增加20.63%和14.02%，过表达菌株的菌丝具有明显的顶端伸长现象，菌丝分支数明显少于出发菌株QM6a;OE-3和OE-7细胞壁中的几丁质质量分数比QM6a分别提高18.88%和13.06%；与之相应，整个发酵过程中OE-3和OE-7的胞外蛋白质量浓度低于QM6a，胞内蛋白质量浓度高于QM6a;OE-3和OE-7外泌的纤维素降解酶总活力比QM6a分别降低30.9%和56.5%。【结论】里氏木霉几丁质合成酶基因CHSⅢ增加里氏木霉细胞壁中几丁质质量分数，阻碍纤维素降解酶的分泌。
紫云英优势根瘤菌的发掘与鉴定
李可;赵泽洋;杨柳;杨国平;张俊杰;【目的】从不同地区紫云英根瘤菌资源中筛选优势菌株，为后续菌剂开发和应用奠定基础。【方法】采用人工气候室“双层钵”盆栽法，基于株高、结瘤数、叶片叶绿素含量和干质量等指标，对前期分离自河南、四川、广西、湖北和湖南5地的37株紫云英根瘤菌代表菌株开展共生效率测定和分析。挑选出共生固氮效率较好的菌株进行耐酸碱、耐盐和耐干旱的抗逆性检测，并进行基于16S rRNA、持家基因atpD和结瘤基因nodC的系统发育分析，明确其分类地位。【结果】根瘤菌WYCCWR 10750和WYCCWR 10704为河南省与紫云英共生效果最佳菌株，能够耐受pH值范围4～11、质量分数2%的NaCl及质量分数7%的聚乙二醇；根瘤菌WYCCWR 12312和WYCCWR 12365为四川省与紫云英共生效果最佳菌株，能够耐受pH值范围4～11、质量分数2%的NaCl及质量分数5%的聚乙二醇；根瘤菌WYCCWR 12508和WYCCWR 12418为广西壮族自治区与紫云英共生效果最佳菌株，能够耐受pH值范围5～10、质量分数2%的NaCl及质量分数7%的聚乙二醇；根瘤菌WYCCWR 12656和WYCCWR 12542为湖北省与紫云英共生效果最佳菌株，能够耐受pH值范围5～10、质量分数2%的NaCl及质量分数7%的聚乙二醇；根瘤菌WYCCWR 12123和WYCCWR 12091为湖南省与紫云英共生效果最佳菌株，能够耐受pH值范围5～10、质量分数2%的NaCl及质量分数7%的聚乙二醇。上述10株菌为最终发掘的不同地区的紫云英优势根瘤菌。系统发育分析结果表明，10株优势菌均属于中慢生根瘤菌属，被鉴定为Mesorhizobium huakuii、Mesorhizobium qingshengii和Mesorhizobium jarvisii 3个种群，且结瘤基因型单一。【结论】从河南、四川、广西、湖北和湖南5地发掘鉴定紫云英优势根瘤菌10株，均可耐受质量分数2%的NaCl，酸碱耐受性较广，对聚乙二醇具有一定耐受能力，同时含有保守的结瘤基因。
植物源小肽CLE7的高效制备及抗病毒活性检测
莫奇涛;刘芃;张娟;李瑶瑶;戚春艳;吕沛缓;羊健;陈剑平;【目的】利用原核表达体系制备CLE(CLAVATA3/Embryo surrounding region)家族小肽CLE7，验证其对植物RNA病毒的抑制作用，为后续CLE7规模化应用奠定基础。【方法】合成CLE7基因并克隆至原核表达载体pGEX-4T-2，构建重组质粒pGEX-4T-2-CLE7，转化大肠杆菌BL21(DE3)，并优化其表达温度、异丙基硫代半乳糖苷(isopropyl β-D-thiogalactoside, IPTG)浓度。通过谷胱甘肽琼脂糖树脂纯化CLE7-GST融合蛋白，Western-blot法验证其特异性表达；利用凝血酶切除GST标签，经斑点杂交和质谱验证切割效率。将纯化的CLE7小肽稀释至20μg·L-1，喷施本氏烟(Nicotiana benthamiana)后，分别接种芜菁花叶病毒(turnip mosaic virus, TuMV)、番茄花叶病毒(tomato mosaic virus, ToMV)和烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus, TMV)，分析CLE7对病毒的抑制效果。【结果】CLE7基因成功克隆至表达载体pGEX-4T-2，获得重组质粒pGEX-4T-2-CLE7，并在28℃、1 mmol·L-1IPTG条件下实现高效表达。CLE7-GST蛋白经纯化后特异性条带清晰，凝血酶可高效切除GST标签，获得活性CLE7小肽。20μg·L-1的CLE7喷雾处理能显著抑制TuMV、ToMV和TMV的侵染。【结论】CLE7高效表达条件为28℃、1 mmol·L-1 IPTG,10 mL 20μg·L-1 CLE7处理本氏烟能够抑制TuMV、ToMV、TMV的侵染。