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洋桔梗萜类合成酶基因家族系统进化与表达分析

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第5期50卷 737-746页

作者：李昕苑梁雨薇方慧仪孙福辉张亮生浙江大学农业与生物技术学院观赏植物基因组与基因工程实验室浙江杭州310058

萜类化合物是花香物质的主要成分之一,其中萜类合成酶(terpenoid synthase,TPS)在萜类化合物合成过程中起关键作用。本研究利用生物信息学方法,共鉴定出26条洋桔梗TPS基因的全长序列,并对其分子进化、基因结构和表达模式等进行探究。结... 详细信息

萜类化合物是花香物质的主要成分之一,其中萜类合成酶(terpenoid synthase,TPS)在萜类化合物合成过程中起关键作用。本研究利用生物信息学方法,共鉴定出26条洋桔梗TPS基因的全长序列,并对其分子进化、基因结构和表达模式等进行探究。结果表明:洋桔梗TPS基因可分为5个亚家族(TPS-a、TPS-b、TPS-g、TPS-e和TPS-f),并进一步细分成10个小分支。在这些分支中,只有TPS-a.1分支上有扩增,其他大多数分支都发生了基因丢失。基因共线性分析显示,在经历了2次全基因组复制事件后,洋桔梗仅有5组TPS共线性基因对被保留,而大部分经过基因组加倍的TPS基因对都发生了丢失,进一步支持了大多数洋桔梗TPS基因发生丢失的结论。转录组表达分析表明,在花瓣发育早期,只有EgTPS-g1、EgTPS-g2和EgTPS-g3少量表达,TPS-a、TPS-b亚家族成员在花瓣中不表达,可能是其缺乏花香的原因之一。未来的研究应该重点关注TPS-a和TPS-b亚家族成员,通过恢复这些亚家族基因的表达,有望赋予洋桔梗花香,从而提高其观赏价值。

关键词：洋桔梗龙胆目萜类合成酶基因家族花香表达分析

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挥发性有机化合物对桃果实采后褐腐病控制及感官品质的影响

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第1期50卷 75-85页

作者：李志昊林斯茵高颖杨灿蒋丹张波浙江大学农业与生物技术学院果实品质生物学实验室/浙江省园艺植物整合生物学研究与应用重点实验室浙江杭州310058 浙江大学山东(临沂)现代农业研究院山东临沂276000

桃果实在采后贮藏物流过程中易受到果生链核盘菌(Monilinia fructicola)的侵染,导致褐腐病发生和果实品质劣变,有关的挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)对褐腐病的调控效果尚不清楚。本研究分析了成熟桃果实中主要VOC... 详细信息

桃果实在采后贮藏物流过程中易受到果生链核盘菌(Monilinia fructicola)的侵染,导致褐腐病发生和果实品质劣变,有关的挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)对褐腐病的调控效果尚不清楚。本研究分析了成熟桃果实中主要VOCs对果生链核盘菌的抑菌效果,结果表明,香芹酚、反-2-己烯醛等12种VOCs可以显著抑制病原菌在培养基上的生长。进一步开展上述12种VOCs对桃果实采后褐腐病的调控效应研究,结果表明,采用VOCs熏蒸处理可以有效抑制果生链核盘菌的生长,延缓褐腐病发生,其中挥发性醛类物质对果实品质的保持效果较好。采用25μL/L反-2-己烯醛熏蒸处理可以显著抑制果生链核盘菌生长,减轻褐腐病症状,同时不影响果实外观、乙烯释放速率、硬度、总可溶性固形物含量和感官品质指标,有效维持桃果实在采后贮藏过程中的商品性。综上所述,反-2-己烯醛具有开发为植物源抑菌剂的潜力,可为桃果实供应链提供品质保障。

关键词：挥发性有机化合物抑菌活性桃果实褐腐病果生链核盘菌

StSOBIR1类似基因沉默对马铃薯应答虫害的影响

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第4期50卷 615-632页

作者：何文静张亚东张超仲键陈楚真葛洋何舒琰祝增荣周文武浙江大学农业与生物技术学院昆虫科学研究所/农业农村部作物病虫分子生物学重点实验室浙江杭州310058 杭州海关浙江杭州310007

类受体激酶SOBIR1(suppressor of BIR1-1)在植物对病害的免疫应答中发挥重要作用。本研究在马铃薯中克隆了一个SOBIR1类似(StSOBIR1-like)基因,检测其在生物胁迫和非生物胁迫诱导下的表达特性;构建StSOBIR1-like基因沉默载体,并利用农... 详细信息

类受体激酶SOBIR1(suppressor of BIR1-1)在植物对病害的免疫应答中发挥重要作用。本研究在马铃薯中克隆了一个SOBIR1类似(StSOBIR1-like)基因,检测其在生物胁迫和非生物胁迫诱导下的表达特性;构建StSOBIR1-like基因沉默载体,并利用农杆菌介导法获得该基因的沉默株系;通过马铃薯块茎蛾生物测定实验和转录组测序,深入探究该基因沉默对马铃薯应答虫害的影响。结果表明:StSOBIR1-like基因在马铃薯叶片中高表达,马铃薯块茎蛾的模拟虫害、机械损伤以及外源施用茉莉酸甲酯、水杨酸、脱落酸等均能诱导该基因的表达,说明该基因可能参与马铃薯对生物胁迫和非生物胁迫诱导的生理反应。StSOBIR1-like沉默株系与野生型植株相比生长表型无明显差异,但马铃薯块茎蛾幼虫在前者上取食后的生物量比后者低,说明取食StSOBIR1-like沉默株系后马铃薯块茎蛾幼虫生长受到抑制。转录组测序结果表明,沉默StSOBIR1-like基因后,马铃薯植株的虫害应答在基因表达水平受到较大影响,特别是茉莉酸、水杨酸等防御激素合成通路相关基因的相对表达量总体呈上升趋势。综上所述,StSOBIR1-like基因可能负调控马铃薯对虫害的应答。本研究首次解析了StSOBIR1-like基因在马铃薯应答虫害中的功能,为进一步探究该基因调控作物抗虫的分子机制提供了依据。

关键词：马铃薯马铃薯块茎蛾 StSOBIR1类似基因虫害应答植物激素

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敲除OsLRR-RLK18基因提高水稻对褐飞虱的抗性

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植物保护学报 2024年第2期51卷 383-393页

作者：唐璎瑛蒯鹏邱晨吕静娄永根浙江大学农业与生物技术学院昆虫科学研究所水稻生物学国家重点实验室农业农村部作物病虫分子生物学重点实验室杭州310058

为明确富亮氨酸重复类受体蛋白激酶(leucine-rich repeat receptor-like kinase,LRR-RLK)编码基因OsLRR-RLK18在调控水稻对褐飞虱Nilaparvata lugens防御中的作用及机理,以野生型水稻品系、OsLRR-RLK18基因敲除纯合水稻品系为研究对象,测定不同水稻品系的株高和根长、不同水稻品系对褐飞虱生物学参数的影响及褐飞虱为害后不同水稻品系中防御信号分子含量和防御化合物含量。结果显示,敲除OsLRR-RLK18基因后水稻株高和根长降低,褐飞虱为害后期诱导的茉莉酸、茉莉酸-异亮氨酸和脱落酸含量显著增加,但水稻组成型(未受褐飞虱为害)和为害早期的水杨酸和过氧化氢含量降低,引起水稻多种挥发物组分释放量增加,木质素、对香豆酰腐胺及樱桃苷、刺苞菊苷和大波斯菊苷3种类黄酮含量下降,最终导致褐飞虱卵孵化率和产卵量显著降低。表明OsLRR-RLK18基因参与了水稻对褐飞虱为害的防御反应,在调控水稻对褐飞虱的抗性中发挥着一定作用。

关键词：水稻褐飞虱诱导防御反应抗虫性基因

高温胁迫下水稻胚乳磷酸化与泛素化蛋白质组学联合分析

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第3期50卷 382-392页

作者：庞悦涵应逸宁徐非非包劲松浙江大学农业与生物技术学院原子核农业科学研究所浙江杭州310058 浙江大学海南研究院海南三亚572025

水稻胚乳的代谢依赖于多个翻译后修饰信号网络的精确调控,包括磷酸化和泛素化修饰。本研究通过磷酸化与泛素化蛋白质组学的联合分析,发现水稻胚乳中有143个蛋白质同时具有磷酸化和泛素化位点,这为研究磷酸化和泛素化修饰之间的串扰机制... 详细信息

水稻胚乳的代谢依赖于多个翻译后修饰信号网络的精确调控,包括磷酸化和泛素化修饰。本研究通过磷酸化与泛素化蛋白质组学的联合分析,发现水稻胚乳中有143个蛋白质同时具有磷酸化和泛素化位点,这为研究磷酸化和泛素化修饰之间的串扰机制提供了组学基础。一方面,磷酸化修饰通过影响泛素-蛋白酶体系统中的关键蛋白来调控泛素化修饰;另一方面,泛素化修饰通过影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶来间接调控植物体内的磷酸化信号网络。高温胁迫下,磷酸化和泛素化修饰协同调控酚类化合物的合成通路,并最终影响酚类化合物清除活性氧的能力以及植物在逆境中的抗性。多种淀粉代谢相关酶同时具有磷酸化和泛素化修饰,并且有18对具有不同修饰类型的位点出现在同一蛋白质的相邻位置,揭示了不同修饰之间的串扰机制以及高温胁迫中磷酸化与泛素化修饰对淀粉代谢的协同调节作用。

关键词：水稻胚乳高温胁迫磷酸化泛素化淀粉生物合成

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广东地区草地贪夜蛾春夏季迁出种群的降落区域分布

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环境昆虫学报 2024年

作者：梁雅洁陈婷黄德超陈皓阳胡高齐国君南京农业大学植物保护学院昆虫系广东省农业科学院植物保护研究所/广东省植物保护新技术重点实验室广东省农业有害生物预警防控中心

为明确广东省草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda春夏季迁出种群的降落区域，根据2020-2021年广东省草地贪夜蛾虫情监测数据，利用基于WRF 4.0模式的迁飞昆虫三维轨迹分析程序，模拟了广东不同生态区草地贪夜蛾春夏季迁出虫源的迁飞轨迹... 详细信息

为明确广东省草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda春夏季迁出种群的降落区域，根据2020-2021年广东省草地贪夜蛾虫情监测数据，利用基于WRF 4.0模式的迁飞昆虫三维轨迹分析程序，模拟了广东不同生态区草地贪夜蛾春夏季迁出虫源的迁飞轨迹及降落地。结果表明，广东省草地贪夜蛾春夏季虫源主要向东北方向迁飞，80%以上的虫源主要降落在华南和江南地区，少量可波及江淮、黄淮、台湾、东南亚及日韩等地。3-4月迁出虫源主要降落在华南地区，5-6月逐渐向北偏移，福建、江西等地的轨迹落点明显增多，7月迁出虫源主要降落在江南地区。此外，利用江西定南、福建周宁及浙江桐乡的个例分析，反向验证了迁飞轨迹模拟的准确性。本研究明确了广东省是江南及华南地区草地贪夜蛾重要的北迁虫源地之一。

关键词：草地贪夜蛾迁出虫源降落区域轨迹分析

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稻田土壤中稻曲病菌厚垣孢子的越冬能力研究

植物病理学报 2024年第4期54卷 777-786页

作者：吕秋实赵心雨阳欣黄福旦梁五生浙江大学农业与生物技术学院生物技术研究所/农业部作物病虫分子生物学重点实验室/浙江省作物病虫生物学重点实验室杭州310058 杭州市萧山区农(林)业技术推广中心杭州311203

稻曲病菌(Villosiclava virens)可侵染水稻引发稻曲病,目前对于***是以菌核还是厚垣孢子越冬存在争议。2021和2022年,浙江省杭州市萧山区的一处稻田均发生了较严重的稻曲病。本研究于2021年10月-2022年11月对该稻田中***的菌核和厚垣孢... 详细信息

稻曲病菌(Villosiclava virens)可侵染水稻引发稻曲病,目前对于***是以菌核还是厚垣孢子越冬存在争议。2021和2022年,浙江省杭州市萧山区的一处稻田均发生了较严重的稻曲病。本研究于2021年10月-2022年11月对该稻田中***的菌核和厚垣孢子进行持续监测,并检测了厚垣孢子的萌发能力,以明确***的越冬方式。结果显示,5次采集的稻田土样(每次在田埂和田内分别随机选取9个采样点),除2022年1月和5月从田埂采样点采集的土壤样品中未镜检观察到厚垣孢子外,其余都至少有1个采样点的土样可镜检到厚垣孢子。进一步利用巢式PCR进行分子检测,所有田内和田埂采样点中,都至少有1个采样点的土样可检测到***。23℃和4℃条件下稻曲球厚垣孢子的存活期分别约为7和13个月。4℃条件下保存6个月后,土样中的厚垣孢子仍有萌发能力。2021年10月-2022年10月经田间调查以及对采集的土样进行镜检,均未发现菌核,仅于2022年11月9日从稻曲球上检查到菌核,菌核携带率仅为3.14%。因此,判断本研究采样的稻田2021年***以厚垣孢子形式在土壤中越冬,并作为主要初侵染源引发次年的稻曲病。

关键词：稻曲病菌越冬厚垣孢子菌核稻田

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仙人掌科植物基因组中重复序列的鉴定与分析

分子植物育种 2024年

作者：石天慧徐军桂舒庆尧徐建红刘振浙江大学农业与生物技术学院浙江大学海南研究院海南绘甜农业有限公司

为了获得仙人掌科植物的转座子代表性序列和SSR标记，本研究基于生物信息学方法分析了8个仙人掌科植物的基因组数据。结果显示，这些基因组中鉴定到的转座子代表性序列的数量从2 655到7 987个不等，主要包括LTR类型的反转录转座子和TIR... 详细信息

为了获得仙人掌科植物的转座子代表性序列和SSR标记，本研究基于生物信息学方法分析了8个仙人掌科植物的基因组数据。结果显示，这些基因组中鉴定到的转座子代表性序列的数量从2 655到7 987个不等，主要包括LTR类型的反转录转座子和TIR类型的DNA转座子。并且，前者中更多地来自于Gypsy超家族；而后者中hAT超家族占比最高，随后依次为Tc1/Mariner、PIF/Harbinger、Mutator、以及CACTA超家族。另外，本研究从这些基因组中均鉴定到了大量的SSR位点，并且其数量在8个仙人掌科的植物中从111 089个到1 360 123个变化不等。不同基因组中SSR位点出现的频率也存在较大差异，其变化范围为122～965个/Mb。经归类发现，绝大多数SSR属于单核苷酸或二核苷酸，其合计占比高达84.9%～93.3%。不同碱基类型的SSR在不同的仙人掌科植物中的占比也不尽相同，这可能源于仙人掌科植物基因组间的分化。另外，本研究发现有135 353个SSR位点在‘莞华白’与‘David Bowie’两个火龙果品种间呈现多态性。本研究不仅丰富对仙人掌科植物基因组中遗传变异的认识，而且鉴定到的转座子代表性序列将有助于提高仙人掌科植物基因组注释的质量，推动转座子本身的研究；鉴定到的SSR位点将为仙人掌科的种质资源鉴定、遗传多样性分析、基因图位克隆、以及优质品种选育等方面提供丰富的分子标记。

关键词：仙人掌科基因组重复序列转座子 SSR

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外施多效唑诱导水稻对稻飞虱的抗性

昆虫学报 2024年第4期67卷 549-558页

作者：孙凯迪蒯鹏吕静娄永根浙江大学农业与生物技术学院昆虫科学研究所水稻生物学国家重点实验室农业农村部作物病虫分子生物学重点实验室杭州310058

【目的】利用化学激发子提高植物抗虫性从而抑制害虫,是目前正在开发的一种新型的害虫绿色防治技术。本研究旨在解析一种化学激发子——多效唑(paclobutrazol,PBZ)提高水稻Oryza savita对稻飞虱抗性的机理,以期为其在害虫防控中的应用... 详细信息

【目的】利用化学激发子提高植物抗虫性从而抑制害虫,是目前正在开发的一种新型的害虫绿色防治技术。本研究旨在解析一种化学激发子——多效唑(paclobutrazol,PBZ)提高水稻Oryza savita对稻飞虱抗性的机理,以期为其在害虫防控中的应用打下基础。【方法】用不同浓度PBZ以根吸的方法处理秀水110品种水稻24 h后接入褐飞虱Nilaparvata lugens和白背飞虱Sogatella furcifera初孵若虫,测定接虫后不同时间若虫存活率;用含有5和10 mg/L PBZ或者防御化合物[咖啡酰腐胺、刺苞菊苷和樱桃苷(1和10 mg/L)及芥子酰胍丁胺(0.1和1 mg/L)]的稻飞虱人工饲料饲喂以及用5和20 mg/L PBZ溶液喷施褐飞虱若虫后,测定褐飞虱若虫存活率;5 mg/L PBZ根吸处理水稻、褐飞虱若虫为害和5 mg/L PBZ根吸处理水稻再接褐飞虱若虫后,测定水稻体内水杨酸(salicylic acid,SA)、过氧化氢(hydrogen peroxide,H_(2)O_(2))和乙烯(ethylene,ET)以及防御化合物芥子酰胍丁胺、咖啡酰腐胺、刺苞菊苷和樱桃苷的含量。【结果】与对照(根吸不含PBZ的营养液的水稻)相比,5 mg/L PBZ根吸处理水稻,接虫后3 d时褐飞虱若虫存活率降低33.3%;当PBZ浓度达到20 mg/L时,接虫后4 d时褐飞虱若虫全部死亡,但PBZ本身对褐飞虱若虫没有直接的毒杀作用。与对照组相比,5 mg/L PBZ根吸处理24 h后不接褐飞虱为害放置24 h时水稻植株体内SA含量显著上升,5 mg/L PBZ根吸处理水稻24 h再接褐飞虱若虫为害72 h时H_(2)O_(2)含量显著上升,5 mg/L PBZ根吸处理24 h后不接褐飞虱为害放置48-96 h、褐飞虱为害24-72 h及5 mg/L PBZ根吸处理水稻24 h再接褐飞虱若虫为害48-96 h ET释放量均显著下降,5 mg/L PBZ根吸处理诱导了水稻植株中咖啡酰腐胺和芥子酰胍丁胺2种酚胺类化合物以及刺苞菊苷和樱桃苷2种黄酮类化合物含量的显著上升。在褐飞虱人工饲料中添加1或10 mg/L的咖啡酰腐胺、芥子酰胍丁胺、刺苞菊苷或樱桃苷,可有效降低褐飞虱若虫存活率。【结论】PBZ是一种有效的化学激发子,可以通过激活水稻的SA和H_(2)O_(2)通路、抑制ET通路,诱导水稻相关防御化合物的合成,提高水稻对褐飞虱的抗性。

关键词：水稻褐飞虱多效唑化学激发子诱导抗性