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两株芽胞杆菌的分离鉴定及其对根结线虫病的防治效果

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植物病理学报 2024年第3期54卷 625-637页

作者：刘雅洁罗书介蒋晓惠张清霞魏霜扬州大学植物保护学院扬州225009 植物功能基因组学教育部重点实验室扬州大学农学院扬州225009 广州海关技术中心广州510632

南方根结线虫(Meloidogyne incognita)引起的作物根结线虫病分布广泛,危害严重。为了筛选根结线虫病的生防资源,本研究从扬州蔬菜田土壤中分离了两个具有较高杀线虫活性的细菌菌株HJ03和HJ04。综合形态学特征、生理生化特性和分子进化... 详细信息

南方根结线虫(Meloidogyne incognita)引起的作物根结线虫病分布广泛,危害严重。为了筛选根结线虫病的生防资源,本研究从扬州蔬菜田土壤中分离了两个具有较高杀线虫活性的细菌菌株HJ03和HJ04。综合形态学特征、生理生化特性和分子进化分析结果,将这两株菌分别鉴定为解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)和沙福芽胞杆菌(Bacillus safensis)。HJ03和HJ04培养液处理***二龄幼虫24 h的校正死亡率分别为77.3%和79.3%,其无细胞培养滤液处理的校正死亡率分别为75.9%和80.1%,两种处理之间差异不显著;培养24 h即可获得较好的杀线虫效果,更长的培养时间不能显著增加致死率;以OD_(600)=1.2的1倍菌液为原液,稀释2倍后致死率分别为77.7%和78.6%,和原液相比下降不显著,稀释5倍致死率显著下降。抑制线虫机制的研究结果表明:HJ03和HJ04能抑制卵孵化,相比LB处理的对照相对抑制率分别达到71.1%和64.0%;可显著减少番茄根尖1 cm周围二龄幼虫数量,抑制率分别达到90.9%和87.6%;能显著抑制二龄幼虫侵染,接虫1周后抑制率分别达到85.4%和85.2%;可显著抑制根结形成,接虫40 d后根结指数分别为1.1和1.6,相比LB培养基处理的对照(3.3)明显下降;可抑制卵囊形成,接虫60 d后的抑制率分别为75.7%和73.1%;可显著减少线虫诱导寄主产生的巨细胞的大小。此外,HJ03和HJ04还能促进番茄种子萌发和植株生长。本研究丰富了作物根结线虫病的生防资源,为进一步开发线虫生防菌剂奠定了基础。

关键词：南方根结线虫芽胞杆菌生物防治促生

一种筛选水稻Mutmap+突变位点的简易方法

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扬州大学学报（农业与生命科学版） 2024年第1期45卷 27-32页

作者：王延妍李颖颖王子瑞毛馨晨唐家琪于恒秀张超扬州大学农学院/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室江苏扬州225009

利用基因组重测序技术进行基因定位目前已在水稻功能基因组学研究中得到广泛应用。其中,Mutmap+技术因无需进行杂交操作,且无需背景亲本的基因组信息,具有更广阔的应用前景。然而,目前Mutmap+技术筛选候选突变位点的方法依赖于复杂的数... 详细信息

利用基因组重测序技术进行基因定位目前已在水稻功能基因组学研究中得到广泛应用。其中,Mutmap+技术因无需进行杂交操作,且无需背景亲本的基因组信息,具有更广阔的应用前景。然而,目前Mutmap+技术筛选候选突变位点的方法依赖于复杂的数据计算,要求研究者具有较高的生物信息学知识。根据Mutmap+的实验原理,设计一种简单的筛选候选突变位点的方法。该方法对混池测序的表型池与非表型池的突变指数分别加以限定,即表型池突变指数等于1,非表型池突变指数小于0.5。对测序所得突变位点进行简单排序,即可得到候选突变位点。运用该筛选方法,从6个水稻不育突变体成功克隆突变基因,并对其中1个突变体进行了细胞学表型的验证。该方法可简化Mutmap+技术的数据分析流程,便于将Mutmap+技术更好地运用到水稻功能基因组学研究中。

关键词：水稻 Mutmap+ 突变位点筛选基因克隆

敲除DTH8和Ghd2基因缩短优良食味粳稻品种南粳46抽穗期

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中国水稻科学 2024年

作者：陈伟叶元妹赵剑华冯志明陈宗祥胡珂鸣左示敏植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/扬州大学农学院江苏瑞华农业科技有限公司

【目的】抽穗期是决定水稻品种种植区域和生态适应性的关键农艺性状。本研究通过对优良食味中熟晚粳品种南粳46（简称NJ46）的抽穗期基因进行编辑，以缩短NJ46的生育期，扩大其种植区域。【方法】利用CRISPR/Cas9技术，以DTH8和Ghd2为... 详细信息

【目的】抽穗期是决定水稻品种种植区域和生态适应性的关键农艺性状。本研究通过对优良食味中熟晚粳品种南粳46（简称NJ46）的抽穗期基因进行编辑，以缩短NJ46的生育期，扩大其种植区域。【方法】利用CRISPR/Cas9技术，以DTH8和Ghd2为靶基因，构建pCAMBIA1305-Actin:Cas9-sgRNADTH8与pCAMBIA1305-Actin:Cas9-sgRNAGhd2编辑载体，用农杆菌介导的植物转化方法转化NJ46，筛选不含外源成分的纯合编辑系，并考查其抽穗期、农艺性状及品质相关性状。【结果】对DTH8的编辑获得了3个比NJ46抽穗期提早22-36天的无外源成分纯合突变系（NJ46-dth8-1～-3），对Ghd2的编辑获得了3个比NJ46抽穗期提早14-15天的无外源成分纯合突变系（NJ46-ghd2-1～-3）。分别在苏中和苏北不同区域测定了各基因纯合突变系的抽穗期、主要农艺性状及品质性状，与相应生态区推广品种南粳9108、南粳518进行比较，发现NJ46-ghd2-1单株产量显著高于南粳9108，但抽穗期和品质性状与之相当，好于另外2个敲除系；NJ46-dth8-1与南粳518在单株产量、主要品质性状上均无显著差异，好于另外2个敲除系。【结论】定向编辑南粳46中的DTH8和Ghd2基因，获得分别适宜苏北和苏中生态区种植的优良食味粳稻新种质，有助于扩大优良食味水稻品种的推广种植区域。

关键词：水稻 CRISPR/Cas9 基因编辑抽穗期 DTH8 Ghd2

Osa-miR166i-3p介导活性氧积累途径正调控水稻纹枯病抗性

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中国水稻科学 2024年

作者：冯涛张朝阳黄新妮王月钟旭志冯志明刘欣左示敏欧阳寿强扬州大学农学院/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室扬州大学植物保护学院浙江师范大学生命科学学院

【目的】纹枯病是水稻的重要病害，严重影响稻米品质和产量。Osa-miR166i-3p在纹枯病易感品种Xudao3和抗性品种YSBR1中响应立枯丝核菌侵染，本实验中我们进一步研究接种立枯丝核菌后Osa-miR166i-3p的功能。【方法】分别构建了Osa-miR16... 详细信息

【目的】纹枯病是水稻的重要病害，严重影响稻米品质和产量。Osa-miR166i-3p在纹枯病易感品种Xudao3和抗性品种YSBR1中响应立枯丝核菌侵染，本实验中我们进一步研究接种立枯丝核菌后Osa-miR166i-3p的功能。【方法】分别构建了Osa-miR166i-3p的敲除和过表达载体，获得感病品种Xudao3背景下转基因材料，并通过抗性鉴定、RNA-seq分析、主要农艺性状考察对Osa-miR166i-3p的生物学功能进行研究。【结果】与Xudao3相比，Osa-miR166i-3p敲除系提高对纹枯病的感病性，过表达系提高对纹枯病的抗性。过表达和敲除Osa-miR166i-3p没有影响水稻的农艺性状。富集分析显示，Osa-miR166i-3p主要通过影响植物classⅢ过氧化物酶相关基因的表达，调控对水稻纹枯病的抗性。【结论】综上所述，本研究表明Osa-miR166i-3p正调控纹枯病抗性，为提高水稻抗病性提供新思路。

关键词：水稻纹枯病 Osa-miR166i-3p 生物学功能 RNA-seq

基因组编辑技术在水稻产量和品质改良中的应用及展望

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科学通报 2024年

作者：谭文琛梁帅南顾雪琪裔传灯梁国华张昌泉周勇扬州大学农学院江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心

水稻(Oryza sativa L.)是我国最重要的粮食作物之一,是全国一半以上人口的主食,提高产量和改良稻米品质一直是水稻育种工作的重要目标.随着水稻基因组学、分子生物学等学科的快速发展,科学家们在过去几十年成功克隆了许多水稻产量和品... 详细信息

水稻(Oryza sativa L.)是我国最重要的粮食作物之一,是全国一半以上人口的主食,提高产量和改良稻米品质一直是水稻育种工作的重要目标.随着水稻基因组学、分子生物学等学科的快速发展,科学家们在过去几十年成功克隆了许多水稻产量和品质性状相关的基因,为水稻种质创新提供了丰富的基因资源,但是通过传统育种方法利用这些基因耗时且费力.近年来出现的以CRISPR/Cas系统为代表的基因组编辑技术极大地拓宽了生物育种的方式方法,可以精准、高效、定向地对目标基因及其调控的性状进行改良,从而揭开了动植物育种的新篇章.本文就近年来基因组编辑技术在水稻产量和品质改良方面的应用以及所取得的进展进行了综述,以期为通过基因组编辑技术创制高产优质水稻新种质提供新思路.

关键词：水稻基因组编辑产量稻米品质种质创新

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玉米花序发育基因AFP1的定位及功能研究

作物学报 2024年第3期50卷 603-612页

作者：薛明汪晨晨姜露光刘浩张路遥陈赛华江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室扬州大学农学院江苏扬州225009 作物杂种优势与利用教育部重点实验室/国家玉米改良中心/中国农业大学农学院与生物技术学院北京100193

玉米花序的正常发育是玉米产量的根本保证。鉴定和挖掘调控花序模式建成的基因和代谢通路将有助于揭示花序发育的分子机制,为提高玉米产量提供理论指导。本研究从Mo17背景的EMS突变体库中筛选到一个玉米花序发育模式改变的材料,命名为al... 详细信息

玉米花序的正常发育是玉米产量的根本保证。鉴定和挖掘调控花序模式建成的基因和代谢通路将有助于揭示花序发育的分子机制,为提高玉米产量提供理论指导。本研究从Mo17背景的EMS突变体库中筛选到一个玉米花序发育模式改变的材料,命名为altered flower pattern 1(afp1)。表型鉴定结果发现,afp1雌穗产生一系列侧生分枝、且无花丝形成;雄穗上侧生小穗数量显著增多。遗传学分析表明,afp1性状受一对隐性核基因控制。利用afp1与B73构建的F2分离群体进行连锁分析,该基因被定位在第7号染色体分子标记M150~M176之间。利用该区间内新开发的14对多态性标记进行精细定位,afp1被限定在分子标记M1722和M1725间约300 kb的范围内,其间包含一个已知调控玉米花序发育基因BD1(Branched silkless1)。通过测序发现,afp1的BD1发生一处C-T的变异,引起BD1蛋白的第67位精氨酸(R)变为色氨酸(W),该突变位于保守的功能域ERF/AP2上。对发育早期的野生型与afp1雌穗进行RNA-seq分析后发现,afp1相比野生型存在274个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中56.20%基因表达下调,43.80%基因表达上调。通过KEGG分析发现,差异表达基因富集到多种代谢通路,其中富集到植物激素信号转导途径中的83.30%基因表达量都显著下调,说明afp1可能通过影响激素信号从而改变花序发育模式。

关键词：玉米花序发育 BD1 激素信号转导

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植物糖原与真菌糖原的精细结构比较分析

现代食品科技 2024年

作者：李恩鹏李桐丁振李松南扬州大学农学院植物功能基因组学教育部重点实验室江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室扬州大学农业科技发展研究院教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室

植物糖原和真菌糖原存在于植物突变体和真菌细胞中，与其生长发育、代谢途径和应激响应等生理过程紧密相关。该研究通过体积排阻色谱、荧光辅助碳水化合物电泳和透射电子显微镜分别对3种植物糖原和4种真菌糖原的精细结构进行比较分析。... 详细信息

植物糖原和真菌糖原存在于植物突变体和真菌细胞中，与其生长发育、代谢途径和应激响应等生理过程紧密相关。该研究通过体积排阻色谱、荧光辅助碳水化合物电泳和透射电子显微镜分别对3种植物糖原和4种真菌糖原的精细结构进行比较分析。研究发现，植物糖原呈现单峰（10～20 nm）的全分子分布，而真菌糖原主要呈现双峰（10～20 nm和>40 nm）的全分子分布。与植物糖原（4.4～6.9DP）相比，真菌糖原的平均链长（8.7～10.4DP）更高。植物糖原和真菌糖原均呈现花椰菜状，植物糖原以β颗粒（10～20nm）为主，而真菌糖原则同时存在α颗粒（50～180nm）和β颗粒。该结果表明真菌拥有可以作为储能物质的大分子糖原，也有能够快速释放能量的小分子糖原；而在突变体植物只存在不稳定的小分子植物糖原。这项研究可以帮助理解植物糖原和真菌糖原在生物学功能上的差异以及在生物演化历程中的进化关系。

关键词：植物糖原真菌糖原分子分布链长分布透射电镜

水稻类病斑突变体lm52的基因图位克隆及其广谱抗病性分析

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中国水稻科学 2024年

作者：黄涛魏兆根陈玘程泽刘欣王广达胡珂鸣谢文亚陈宗祥冯志明左示敏扬州大学农学院/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/生物育种钟山实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/江苏省作物遗传生理重点实验室

【目的】类病斑突变体是研究植物细胞死亡和抗病机制的理想材料，将为植物抗病育种提供新思路。【方法】本研究通过图位克隆方法对水稻类病斑突变体lm52的突变基因进行了定位克隆，利用CRISPR/Cas9敲除技术对候选基因进行了功能验证，... 详细信息

【目的】类病斑突变体是研究植物细胞死亡和抗病机制的理想材料，将为植物抗病育种提供新思路。【方法】本研究通过图位克隆方法对水稻类病斑突变体lm52的突变基因进行了定位克隆，利用CRISPR/Cas9敲除技术对候选基因进行了功能验证，同时分析了lm52对水稻不同病原菌的抗性及可能的抗性机制。【结果】突变体lm52从4叶期开始逐渐出现褐色小点状病斑，到成熟期病斑分布至整张叶片；ATP酶基因LOC＿Os06g03940上的单碱基突变(G1440A)是lm52产生类病斑表型的原因；lm52显著增强了对水稻三大主要病害稻瘟病、纹枯病和白叶枯病的抗性，并发现这与突变体中ROS的过度积累和防御基因的激活表达有关。【结论】ATP酶基因LM52的突变增强了水稻对不同类型病原菌的抗性，为水稻抗病分子育种提供潜在的靶标基因。

关键词：水稻类病斑突变体图位克隆抗病性

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玉米茎秆直径及表皮穿刺强度的QTL定位

分子植物育种 2024年

作者：叶仕玉邵聪刘欢欢何永辉印志同扬州大学农学院江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室植物功能基因组学教育部重点实验室江苏省作物遗传生理重点实验室扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心

茎秆直径(stalk diameter， SD)和表皮穿刺强度(rind penetrometer resistance， RPR)是反应玉米茎秆强度的两个重要指标，与玉米抗倒伏能力高度相关。研究玉米茎秆直径和表皮穿刺强度的遗传基础，挖掘调控相关性状的关键基因对提高玉... 详细信息

茎秆直径(stalk diameter， SD)和表皮穿刺强度(rind penetrometer resistance， RPR)是反应玉米茎秆强度的两个重要指标，与玉米抗倒伏能力高度相关。研究玉米茎秆直径和表皮穿刺强度的遗传基础，挖掘调控相关性状的关键基因对提高玉米的抗倒伏能力具有重要意义。在本研究中，我们对‘Y915’和‘郑58’衍生的重组自交系(recombinant inbred lines， RIL)群体的近地面二、三节的直径(SD2， SD3)和表皮穿刺强度(RPR2， RPR3)进行了两年两环境的测定，待玉米乳熟期，在RIL群体的每个家系中随机选取5株植株对其近地面二、三节直径进行测定，剥离叶鞘，在各节间中部卡数显式游标卡尺测定其茎秆直径，茎杆的穿刺强度由玉米茎秆强度仪利用压力传感器来实时反映。采用单环境表型数据和多环境最佳线性无偏预测(best linear unbiased prediction， BLUP)两种方式对表型数据进行分析并开展相关性状的遗传解析。我们共检测到了8个与茎秆直径、5个与茎秆表皮穿刺强度相关的位点，似然函数比数对数值(logarithm of odds， LOD)值在2.65～5.98之间，表型贡献率的变化范围为6.27%～16.75%。其中，与茎秆直径相关的q2SD3-2可以在E2与BLUP中重复检测到，且表型贡献率均大于10%，是一个主效的QTL位点；与茎秆表皮穿刺强度相关的q3RPR3-1与q3RPR5-2均可以在E2与BLUP中重复检测到。本研究将为后续基因挖掘和开展分子标记辅助育种提供重要基础。

关键词：玉米倒伏茎秆直径表皮穿刺强度 QTL定位