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茄链格孢AsSod基因致病机制初探

茄链格孢AsSod基因致病机制初探

转抗虫基因107杨对根际和内源细菌群落的影响

第二十五届中国马铃薯大会

作者：李怡璠闫成燚齐乐丹韩冬冰陈泽顺朱杰华赵冬梅河北农业大学

马铃薯作为全球四大粮食作物之一,在中国的种植面积逐年扩大,据估计,目前中国马铃薯种植面积接近666.67万hm2,总产量和种植面积均居世界第一。由茄链格孢(Alternaria solani)引起的马铃薯早疫病是影响中国马铃薯生产的重要真菌病害之一... 详细信息

马铃薯作为全球四大粮食作物之一,在中国的种植面积逐年扩大,据估计,目前中国马铃薯种植面积接近666.67万hm2,总产量和种植面积均居世界第一。由茄链格孢(Alternaria solani)引起的马铃薯早疫病是影响中国马铃薯生产的重要真菌病害之一,一般情况下造成20%～25%损失,严重时可达70～80%。目前对马铃薯早疫病的防治以化学防治为主,但长期施用化学药剂不仅会造成环境污染、农药残留问题,还会诱导病原菌产生抗药性。因此,探索早疫病菌致病的分子机制,发掘新的杀菌剂靶标,开发新型绿色农药是防治早疫病的有效策略。病原真菌Cu/Zn-Sod作为SOD家族的一员,其在多种真菌病原菌中致病性研究已有很大进展。麦角菌缺失Sod基因的突变株与野生型菌株相比在侵染初期突变株的致病性变弱。死体营养型真菌病原菌灰葡萄孢,缺失BcSod后,显著延缓了豌豆叶片的发病速度,说明BcSod是灰葡萄孢侵染过程中关键的致病因子。核盘菌中,SsSod缺失突变体对其易感寄主豆科植物的毒力降低,表明Ss Sod是核盘菌致病性所必需的。实验室前期研究发现,茄链格孢缺失As Sod基因突变株致病力显著下降。在此基础上,通过对野生型菌株HWC-168和ΔAs Sod突变株侵染结构形成能力、病原菌在寄主中的扩散及侵染马铃薯后植物抗病通路相关基因表达量的变化测定,初步探明茄链格孢As Sod基因的致病机制。在对HWC-168和ΔAs Sod侵染结构形成能力的观测中,通过刮刀损伤、紫外线诱导和变温处理对茄链格孢的野生株HWC-168和突变株ΔAs Sod进行诱导产孢,收集分生孢子,配成104个/m L的分生孢子悬浮液,吸取10μL的分生孢子悬浮液滴加在疏水载玻片的中央,然后将载玻片放进培养皿中28℃黑暗保湿培养, 2、 4、 6、 8 h后分别观察HWC-168和ΔAs Sod侵染结构的形成情况。结果表明, HWC-168的分生孢子培养4 h后开始萌发,在分生孢子边缘产生芽管, 6 h后产生更多的芽管向四周延伸, 8 h后产生芽管数量更多,芽管生长更长。同样,ΔAs Sod在培养4 h后分生孢子开始萌发产生芽管, 6 h和8 h后有更多的芽管产生,但产生的芽管数量明显少于野生型。HWC-168和ΔAs Sod均未观察到附着胞的产生,说明茄链格孢可能以芽管的形成侵染寄主植物,同时As Sod的缺失导致茄链格孢分生孢子产生芽管的数量减少。进一步将HWC-168和ΔAs Sod接种马铃薯叶片,取接种3、 6、 9、 12、 24、 48 h后的叶片材料,经过固定和脱色处理24 h后,用去离子水清洗叶片,之后用1%刚果红染色液和1%苯胺蓝染色液进行染色,再用无菌水冲洗去浮色,在光学显微镜下观察野生株和突变株在对叶片侵染过程中的差别。结果发现HWC-168和ΔAs Sod接种叶片9 h内均未出现病斑。HWC-168接种叶片12 h后,开始出现病斑, 24 h后接种位置叶片变黄褪绿,随着时间的延长病斑不断增大。ΔAs Sod接种叶片48 h后接种处才开始变黄褪绿,同时出现少量病斑。用苯胺蓝和刚果红染色菌丝后,在显微观察下菌丝在叶片中的侵染情况, HWC-168接种3 h后,被侵染的叶片中可以观察到菌丝,接种叶片12 h后,菌丝在叶片中蔓延生长,接种48 h后,菌丝遍布叶片。而ΔAs Sod接种6 h后,被侵染的叶片中才开始出现菌丝,接种12 h后,叶片中仅观察到少量菌丝,接种24 h后,菌丝开始在叶片中蔓延生长,但菌丝蔓延速度较HWC-168慢。接种48 h后,叶片中菌丝的数量明显少于接种HWC-168的叶片,说明由于As Sod的缺失,限制了早疫病菌菌丝在被侵染叶片中的扩展。通过实时荧光定量PCR测定了HWC-168和ΔAs Sod接种马铃薯叶片12、 24、 36、 48、60和72 h后茉莉酸和水杨酸等抗病通路相关基因表达量。结果表明,相较于HWC-168,ΔAs Sod接种叶片后茉莉酸信号通路核心转录因子MTB1基因仅在接种48 h后表达量下调,其余时间均上调表达,并在接种24 h后表达量最高,较HWC-168上调了7.2倍。与野生型相比,水杨酸信号通路关键基因NPR1仅在接种12 h后表达量下调,其与时间表达量均上调,在接种24 h后表达量较野生型上调了9.4倍。与野生型相比,抗病相关基因STH-21在接种36和48 h后表达量上调,较HWC-168上调了2.3倍,在其余时间表达量下调,且在接种60 h后表达量最低,表明As Sod的缺失影响了马铃薯抗病相关通路基因的表达,研究结果将初步探明马铃薯早疫病菌As Sod的致病机制,为挖掘新型杀菌剂作用靶标,发展新的植物病害防控策略提供理论支持。

关键词：马铃薯早疫病茄链格孢 AsSod 致病机制

来源： cnki会议评论

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西部林业科学 2024年第1期53卷 72-81页

作者：路文然任亚超赵津王进茂郭甫鑫张军河北农业大学林学院河北保定071000 河北省林木种质资源与森林保护重点实验室河北保定071000

为研究转抗虫基因对根际和内源细菌群落的影响,以转抗虫基因107杨田间对比试验林为对象,采用高通量测序技术对转基因株系和对照株系根际土壤细菌、树干韧皮部和根系内生细菌群落结构组成及多样性进行对比分析。结果显示:(1)土壤样品中... 详细信息

为研究转抗虫基因对根际和内源细菌群落的影响,以转抗虫基因107杨田间对比试验林为对象,采用高通量测序技术对转基因株系和对照株系根际土壤细菌、树干韧皮部和根系内生细菌群落结构组成及多样性进行对比分析。结果显示:(1)土壤样品中有效序列平均在30000以上,杨树组织有效序列平均在300000以上。(2)转基因株系细菌物种组成与对照株系的极其相似,酸杆菌门与变形菌门为转基因和非转基因株系根际土壤的优势菌门,占比分别为16.6%和21.9%;蓝藻菌门和变形菌门为转基因和非转基因株系韧皮部的优势菌门,所占的比率分别为54.8%和59.2%;变形菌门为转基因和非转基因株系根部的优势菌门,所占的比率分别为40.7%和58.8%。(3)转基因和非转基因株系在细菌群落的丰富度和多样性上均没有表现出明显的差异,但不同部位之间差异显著。结果表明:转基因107杨没有对根际土壤和内生细菌造成显著影响,明确了转抗虫基因107杨不同部位细菌群落特征,为转抗虫基因107杨的生物安全评价提供了有益的参考。

关键词：转抗虫基因107杨高通量测序细菌群落丰富度多样性

传统图像分割算法在农作物籽粒考种应用中的研究进展

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中国农机化学报 2024年第2期45卷 280-287页

作者：张伟进王福顺孙小华王军皓刘宏权王鑫鑫河北农业大学信息科学与技术学院河北保定071001 河北省农业大数据重点实验室河北保定071000 河北软件职业技术学院数字传媒系河北保定071000 河北农业大学城乡建设学院河北保定071001 河北省山区农业技术创新中心河北保定071001 国家北方山区农业工程技术研究中心河北保定071001

传统图像分割算法以时间、空间复杂度低等优点在农作物籽粒考种领域中有着广泛的应用。对传统分割算法在农作物表型获取过程中的应用进行研究,首先阐述Otsu、分水岭、边缘检测、SLIC算法以及凹点分析算法的算法原理,对种皮颜色灰度均匀... 详细信息

传统图像分割算法以时间、空间复杂度低等优点在农作物籽粒考种领域中有着广泛的应用。对传统分割算法在农作物表型获取过程中的应用进行研究,首先阐述Otsu、分水岭、边缘检测、SLIC算法以及凹点分析算法的算法原理,对种皮颜色灰度均匀、形状不同的农作物籽粒,以“问题—方法”的模式阐述不同算法在应用中存在的问题以及相应的解决方法;接着将算法基于阈值、区域、边缘、聚类、凹点整合为五大类,对算法的分割效果、优缺点及其适用范围进行比较研究;最后,剖析农作物籽粒图像分割应用研究存在农作物种类覆盖度不够宽泛、图像分割精度不高、技术通用性不高等问题,并从算法精度提高、重叠遮挡处理等方面对未来的研究进行展望,以期为农作物籽粒考种过程中的图像分割研究提供参考。

关键词：考种籽粒表型信息获取图像处理图像分割

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温室中葡萄根腐病的生防菌筛选及应用

山西农业大学学报（自然科学版） 2024年第5期44卷 78-87页

作者：王旭楠董文静甄志先河北农业大学林学院河北保定071000 河北省林木种质资源与森林保护重点实验室河北保定071000

[目的]随着葡萄在温室中种植年份的延长,葡萄根部病危害逐年严重,因此研究其发生规律和有效防护措施十分迫切。[方法]本研究对河北省饶阳县温室葡萄根腐病发生情况进行系统调查研究,并筛选有效生防菌株。[结果]温室‘藤稔’葡萄发病率最... 详细信息

[目的]随着葡萄在温室中种植年份的延长,葡萄根部病危害逐年严重,因此研究其发生规律和有效防护措施十分迫切。[方法]本研究对河北省饶阳县温室葡萄根腐病发生情况进行系统调查研究,并筛选有效生防菌株。[结果]温室‘藤稔’葡萄发病率最高,发病率可达27.88%,A17葡萄发病率最低,仅为1.15%。‘巨峰’、‘维多利亚’和‘阳光玫瑰’较抗病,受害率均在5%以下。染病植株中分离得到的主要致病菌有2种,分别为茄腐镰孢菌(Fusarium solani)和层出镰刀菌(Fusarium proliferatum),其致病率分别为50%和62.5%。室内筛选出的芽孢杆菌RYT3-4a对2种镰刀菌均有显著抑制作用,抑制率达74.09%和75.72%。室外盆栽葡萄苗根腐病防治试验表明:RYT3-4a预防效果最好,防效达87.59%、生防菌治疗效果达到84.48%、化学药剂恶霉灵治疗效果为68.99%。并且RYT3-4a对葡萄株高增长量、地径增长量和须根增长量有明显的促进作用。[结论]对饶阳县不同葡萄品种调查显示,‘藤稔’发病率最高,达到27.88%;‘A17’发病率最低,仅为1.15%。芽孢杆菌RYT3-4a能够显著降低葡萄根腐病的发生,具有良好的推广前景。

关键词：葡萄根腐病茄腐镰孢菌层出镰刀菌生物防治

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大气湍流对LIF探测海面溢油影响的BRRDF仿真研究

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1379-1385页

作者：谢贝贝赵佳伟周炫宇张晓丹刘俣佳燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室河北秦皇岛066004 河北农业大学信息科学与技术学院河北保定071001 北京信息科技大学信息与通信工程学院北京100029

及时定位海面溢油事故发生地并监测海面溢油信息对海洋污染治理和海洋生态环境保护有重要意义。激光诱导荧光(LIF)可搭载于无人机构建LIF雷达系统并应用于海洋环境监测。LIF雷达系统以大气为传输信道,大气湍流会导致信号衰落。双向反射... 详细信息

及时定位海面溢油事故发生地并监测海面溢油信息对海洋污染治理和海洋生态环境保护有重要意义。激光诱导荧光(LIF)可搭载于无人机构建LIF雷达系统并应用于海洋环境监测。LIF雷达系统以大气为传输信道,大气湍流会导致信号衰落。双向反射再辐射分布函数(BRRDF)利用受激辐射荧光光子的权重、位置和方向描述物质的荧光特性,为LIF探测海面溢油提供理论指导。基于大气湍流理论和蒙特卡罗方法模拟海面溢油的受激辐射荧光过程,建立光子传输模型进行海面溢油BRRDF的仿真研究。仿真分析不同湍流强度下,光强闪烁、光束漂移、光束扩展效应对海面溢油BRRDF的影响。仿真结果表明,海面溢油受激辐射荧光信号具有各向同性,其强度与激发光的强度成正比。光束漂移效应对荧光漂移范围影响微弱,可以忽略;在弱大气湍流下(湍流强度参数σ_(R)^(2)<1),BRRDF所表征的荧光信号强度集中在2×10^(-5)~5×10^(-5)范围内,荧光光斑半径由1mm扩展至5mm,LIF雷达系统可以正常进行探测工作;大气湍流强度到达中等后(σ_(R)^(2)≈1),荧光信号强度在10^(-5)~10^(-4)范围内波动,荧光光斑半径扩展至15mm,此时大气湍流的不利影响无法忽视,LIF雷达系统探测到的荧光信号不够稳定,最终导致光谱不理想。在实际探测中,可通过适当提高探测器性能参数来增强系统的抗湍流能力。强大气湍流下(σ_(R)^(2)=25),出现光斑破裂现象,荧光信号分散并衰落至某一阈值之下,LIF雷达系统无法探测到荧光信号。文中的分析与提出的可行的研究建议,为LIF探测海面溢油相关研究提供参考依据,对LIF雷达系统设计具有一定的参考价值。

关键词：激光诱导荧光双向反射再辐射分布函数海面溢油探测大气湍流蒙特卡罗法

陆地巡检机器人关键技术及其在水产养殖中的应用前景

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农业工程学报 2024年

作者：李道亮王恩培王柄雄王帅星索雪松国家渔业数字中心中国农业大学信息与电气工程学院农业农村部智慧养殖技术重点实验室河北农业大学机电工程学院

将陆地巡检技术引入水产养殖工厂可有效解决传统养殖模式低效率、错漏检的关键问题。该文综述了陆地巡检机器人的关键技术及在水产养殖中的应用前景，介绍陆地巡检机器人的定义及其应用发展趋势，重点探讨陆地巡检机器人的关键技术：包... 详细信息

将陆地巡检技术引入水产养殖工厂可有效解决传统养殖模式低效率、错漏检的关键问题。该文综述了陆地巡检机器人的关键技术及在水产养殖中的应用前景，介绍陆地巡检机器人的定义及其应用发展趋势，重点探讨陆地巡检机器人的关键技术：包括传感器技术、机械驱动技术以及控制技术，详细讨论这些技术的分类、应用、挑战与趋势，进而分析水产养殖陆地巡检机器人的特定应用及技术适配，最后根据使用环境进行水产养殖陆地巡检机器人的技术预测，并根据未来发展挑战提出合理建议。未来水产养殖行业将向无人化巡检养殖发展，通过多传感器实现信息交融，通过交互平台实现远程观测控制，以应对未来复杂水产养殖环境下的数据融合处理，高效率高准确率巡检的挑战。

关键词：传感器机器人智慧渔业陆地巡检水产养殖

鑫叶栾半同胞子代苗不同叶色呈色生理及转录组分析

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植物生理学报 2024年第8期60卷 1265-1279页

作者：徐颖王洋冯泽军杜向前陈红刚张会恰杨爱颖杨敏生张军河北农业大学林学院河北保定071000 河北省林木种质资源与森林保护重点实验室河北保定071000 衡水市林业科学研究所河北衡水053000

本研究以黄叶和绿叶‘鑫叶栾’(Koelreuteria paniculata‘Xinye’)半同胞子代为材料,测定了它们在7月和10月的色差、光合作用指数、叶绿素荧光参数等生理指标。此外还进行了转录组测序及RT-qPCR试验。结果表明,在测试的两个月份中,绿... 详细信息

本研究以黄叶和绿叶‘鑫叶栾’(Koelreuteria paniculata‘Xinye’)半同胞子代为材料,测定了它们在7月和10月的色差、光合作用指数、叶绿素荧光参数等生理指标。此外还进行了转录组测序及RT-qPCR试验。结果表明,在测试的两个月份中,绿叶子代的色素含量均高出黄叶苗近2倍。此外,除绿叶子代的胞间CO_(2)浓度和光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率低于黄叶子代外,其余各指标均高于黄叶子代。与7月份的材料相比,10月份黄叶和绿叶子代的色素、淀粉含量、光合能力均降低,可溶性糖含量和PSⅡ最大光化学效率升高。转录组分析表明,黄叶苗呈色原因可能与叶绿素合成降低、叶绿体发育不良及类黄酮合成等通路的相关基因表达量下调有关。此外,RT-qPCR结果表明了转录组数据的可靠性。本研究为进一步探究植物叶色形成的机理和创制彩叶植物新种质提供了新的见解。

关键词： ‘鑫叶栾’ 叶色差异转录组分析叶绿素合成

基于10K SNP芯片分析255份玉米种质资源的遗传多样性

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中国农业科技导报 2024年第8期26卷 20-33页

作者：高山闫晓翠王楠张梦洁李友鹏刁文达段会军河北农业大学农学院华北作物种质资源研究与利用教育部重点实验室河北保定071000

玉米(Zea mays L.)是全球三大粮食作物之一,也是重要的饲料作物。分析玉米种质资源的农艺性状和遗传多样性对玉米育种和生产具有重要指导意义。以255份玉米种质构成的自然群体作为研究材料,利用10K SNP液相芯片进行全基因组扫描,获取基... 详细信息

玉米(Zea mays L.)是全球三大粮食作物之一,也是重要的饲料作物。分析玉米种质资源的农艺性状和遗传多样性对玉米育种和生产具有重要指导意义。以255份玉米种质构成的自然群体作为研究材料,利用10K SNP液相芯片进行全基因组扫描,获取基因分型;利用VCF2PCA Cluster和Mega11等软件进行表型聚类和遗传多样性分析。结果表明,检测到14139个高质量SNP位点,分布于玉米10条染色体上;基因多态性的变化范围为0.05~0.50,均值为0.29;多态信息含量(polymorphism information content,PIC)的变化范围为0.04~0.38,均值为0.24;热带群体和温带群体的等位基因频率差异绝对值大于0.30的位点有104个;通过群体遗传结构分析、主成分分析和聚类分析,将255份供试材料划分为温带和热带2个主要亚群。研究结果确定了255份来自温带和热带玉米种质间的遗传多样性和亲缘关系,为后续玉米种质资源改良和创新奠定基础。

关键词：玉米 10K SNP 种质资源遗传多样性

镉菲交互作用对玉米吸收转运土壤中镉菲的影响特征

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河北农业大学学报 2024年第1期47卷 29-36,57页

作者：高佳圆张玉坤孟庆宇张光伟王小敏杨志新李橙河北农业大学资源与环境科学学院/河北省农田生态环境重点实验室河北保定071001 河北农业大学华北作物改良与调控国家重点实验室河北保定071001 河北省生态环境科学研究院河北石家庄050037

本研究以耐抗镉、菲(Cd、Phe)强的玉米品种‘郑单958’为研究对象,采用室内盆栽试验,开展了土壤中Cd(0、2.5、5 mg/kg)和Phe(0、1、50 mg/kg)复合污染交互作用对玉米吸收转运土壤镉菲的影响。结果表明:‘郑单958’株高受到了Phe单一污... 详细信息

本研究以耐抗镉、菲(Cd、Phe)强的玉米品种‘郑单958’为研究对象,采用室内盆栽试验,开展了土壤中Cd(0、2.5、5 mg/kg)和Phe(0、1、50 mg/kg)复合污染交互作用对玉米吸收转运土壤镉菲的影响。结果表明:‘郑单958’株高受到了Phe单一污染胁迫的正向刺激作用;各处理间株高、生物量受Cd单一污染的影响变化不大。在Cd和Phe复合污染下,Cd和Phe共存不同程度抑制了‘郑单958’玉米幼苗的株高,与Cd单一污染相比,株高显著升高8.22%;与Phe单一污染相比,株高显著降低13.65%,而对生物量影响不显著。低高浓度Phe的存在抑制了玉米幼苗根部Cd的吸收积累,与低高浓度Cd单一污染相比,根部Cd含量显著下降,分别降低了29.40%,32.70%,两者呈拮抗作用;而高浓度Phe的存在促进了玉米幼苗茎叶部Cd的吸收积累,与低浓度Cd单一污染相比,茎叶Cd含量显著提高22.22%,两者协同作用显著。Cd的存在促进了玉米幼苗根部和茎叶部对Phe的积累,与低浓度Phe单一污染处理相比,低浓度Cd的存在显著促进了根部Phe含量的升高,提高了61.84%;高浓度Cd的存在显著促进了玉米幼苗茎叶部Phe含量的升高,提高了187.53%,二者协同作用显著。另外,Phe的存在促进了‘郑单958’从根到茎叶对Cd的转运,同样Cd的存在也促进了对Phe的转运。因此,玉米‘郑单958’不适用在较高Cd和Phe复合污染土壤上种植食用,而更适宜作为两种污染物复合污染的土壤修复作物。

关键词：镉菲玉米交互作用积累特征