科研产出
白粉菌侵染橡胶树叶片的酵母双杂交文库构建及应用
《植物病理学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：由橡胶树白粉菌（Oidium heveae）引起的橡胶树白粉病是影响橡胶产业的主要叶部病害之一，可导致橡胶树大量落叶，严重影响胶乳产量。培育和种植抗病品种是防治该病害最经济有效的措施，因此研究橡胶树抗白粉病蛋白及其调控网络对于解析橡胶树抗白粉病机制具有重要意义。本研究以O.heveae HO-1菌株接种后48 h和0 h （接种前）混合的古铜期橡胶树叶片为样本，利用Gateway技术构建了白粉菌侵染的橡胶树叶片cDNA初级文库，通过LR重组技术将初级文库分别重组到pGADT7-DEST和pPR3-N-DEST次级文库载体上，构建出膜体系和核体系酵母双杂交次级文库。这两个文库容量均大于1.0×10-7 CFU,重组率为100%,插入片段长度在0.1～2.0 kb之间，平均长度为1.5 kb。同时，我们分别构建了橡胶树抗病蛋白HbCNL2的全长和富含亮氨酸重复（Leucine-rich repeat, LRR）结构域诱饵载体，并在核体系酵母文库中筛选出7个可能与HbCNL2 LRR结构域互作的蛋白。进一步通过酵母双杂交点对点验证，确定了HbKLCR1、HbGAIP这两个蛋白与HbCNL2 LRR结构域的互作。GO注释分析显示HbKLCR1具有蛋白质结合活性，HbGAIP参与赤霉素信号传导过程，二者可能在橡胶树的抗病反应中发挥作用。本研究构建的cDNA文库质量较高，完整性较好，为筛选获得针对白粉病菌的抗病蛋白、解析这些蛋白的功能以及构建蛋白质互作调控网络奠定了基础。
关键词： 橡胶树白粉菌 酵母双杂交文库 HbCNL2 互作蛋白
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尖孢镰刀菌SIX效应因子研究进展
《中国农学通报 》 2024 CSCD
摘要：尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum,Fo)是导致农作物枯萎的土传性真菌病害，该病害严重制约了农业的可持续发展。效应因子是病原菌与农作物互作过程中的关键因子，对其作用机理解析可为病菌病害防治提供切实有效的策略。Fo在侵染农作物时，会在其维管束木质部分泌一种蛋白，称为SIX效应蛋白(Secreted In Xylem)。为了研究SIX效应因子在病原菌Fo与寄主植物间的作用方式，分析了SIX效应因子在Fo染色体组上的结构特点，归纳了SIX效应因子鉴别Fo不同的专化型和生理小种、影响Fo致病性以及影响寄主植物免疫反应等方面的功能特点，并指出SIX效应因子不仅对寄主植物有毒力作用，还能与植物发生非亲和互作来影响病原菌的入侵。本研究结果揭示了SIX效应因子在不同方面对植物的作用与影响，也为植物抗病分子机理研究和植物抗病品种选育提供了理论支持。
关键词： 尖孢镰刀菌 致病性 免疫反应 枯萎病 效应蛋白 SIX效应因子 结构特点 专化型和生理小种 无毒因子
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孟氏隐唇瓢虫对4种粉蚧的捕食作用研究
《热带作物学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为了明确孟氏隐唇瓢虫[Cryptolaemus montrouzieri (Mulsant)]对木瓜秀粉蚧[Paracoccus marginatus (Williams&Granara de Willink)]、大洋臀纹粉蚧[Planococcus minor (Maskell)]、柑橘臀纹粉蚧[Planococcus citri (Risso)]及新菠萝灰粉蚧[Dysmicoccus neobrevipes (Beardsley)]等4种重要热带作物粉蚧的控害能力，在室内观察了孟氏隐唇瓢虫1～4龄幼虫及成虫分别对4种粉蚧的1～3龄若虫及成虫的日捕食量。结果表明：孟氏隐唇瓢虫成虫及高龄幼虫对4种粉蚧的低龄若虫均有较高的捕食量，其中，对大洋臀纹粉蚧、木瓜秀粉蚧的捕食量显著高于新菠萝灰粉蚧、柑橘臀纹粉蚧；孟氏隐唇瓢虫1龄虫不捕食上述4种粉蚧的成虫和3龄若虫，2龄虫不能捕食4种粉蚧成虫；孟氏隐唇瓢虫捕食的能力为：成虫>4龄幼虫>3龄幼虫>2龄幼虫>1龄幼虫；同一龄期瓢虫对不同龄期粉蚧的捕食量为：1龄若虫>2龄若虫>3龄若虫>成虫。综上，孟氏隐唇瓢虫对4种重要热带作物粉蚧有较强的控害能力。
关键词： 孟氏隐唇瓢虫 木瓜秀粉蚧 大洋臀纹粉蚧 柑橘臀纹粉蚧 新菠萝灰粉蚧 捕食能力
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乙烯刺激割胶对巴西橡胶树PR107树皮结构的影响
《中国科学(生命科学) 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：树干树皮中的次生乳管及其周围的组织是巴西橡胶树天然橡胶生产的结构基础.施用乙烯能明显增加橡胶树PR107的胶乳产量,但对其树皮结构的影响鲜有报道.本文以橡胶树PR107为试验材料,研究了乙烯利和乙烯气刺微割采胶对树皮光学显微结构的影响以及乙烯利刺激后短期(2天、4天和7天)树皮超微结构的变化.结果显示,乙烯利和乙烯气体长期刺激都会导致水囊皮(有功能韧皮部)厚度减少,筛管直径缩小,表明其输导能力明显减弱;树皮中出现膨大乳管以及积累单宁,石细胞位置内移,表现出早衰,其中乙烯利诱导单宁细胞、石细胞的作用更强,而乙烯在增强细胞的分裂增生且纵向影响上则更深远.高浓度乙烯利短期处理后,筛管中积累大量P-蛋白以及胼胝体,筛分子的连通受到阻碍;薄壁细胞中膜代谢异常,与蛋白质合成、能量代谢相关的细胞器也发生明显的变化.本研究旨在为制定合理的刺激割胶制度提供解剖学上的依据.
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油莎豆块茎表达CeTIP4;1基因的克隆、亚细胞定位及表达分析
《热带作物学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：液泡膜内在蛋白（tonoplast intrinsic protein, TIP）是调控植物细胞内水分平衡的主要水通道蛋白类型，其根据进化关系可分为TIP1～TIP5等5个亚类。本研究基于前期获得的油莎豆全长转录组对1个块茎高水平表达的TIP基因（命名为CeTIP4;1）进行克隆和鉴定。序列分析显示，该基因含有2个保守的内含子，编码区全长753 bp，预测编码250个氨基酸，理论分子量为25.57kDa、等电点（pI）为6.02、总平均疏水指数（GRAVY）为0.884，属于典型的酸性疏水型蛋白；该蛋白含有1个保守的MIP(major intrinsic protein)结构域，且具有已结晶AtTIP2;1类似的结构特征。进化分析显示，CeTIP4;1与AtTIP4;1、OsTIP4;1、OsTIP4;2和OsTIP4;3聚在一起，序列相似性为69.62%～82.94%，支持其划归为TIP4亚类。本研究在基因克隆的基础上进一步构建了其亚细胞定位载体p NC-Cam1304-CeTIP4;1。在烟草叶片中的瞬时过表达和共聚焦显微镜观察显示，CeTIP4;1定位在细胞膜。进一步的表达分析显示，CeTIP4;1具有明显的组织特异性，主要在块茎、根、匍匐茎和芽尖中表达；在起始期、膨大中期、膨大晚期和成熟期等4个典型的块茎发育时期中，CeTIP4;1基因的表达呈现先升后降的趋势，峰值出现在膨大中期，最低的是成熟期，与含水量趋势基本一致。本研究结果为深入解析油莎豆块茎的水分平衡机制奠定坚实的基础。
关键词： 油料作物 虎坚果 块茎 液泡膜内在蛋白 亚细胞定位 表达模式
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基于YOLOv8的甘蔗茎节高效检测方法
《热带作物学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：甘蔗茎节的精确识别对于智能化切种、种植定位及优化蔗园生产管理流程,进而提升产量与经济效益具有显著价值.然而,现有甘蔗茎节检测方法的性能、模型复杂度以及实时性等方面仍存在不足.为有效解决这一问题,本研究选择采用先进的YOLOv8 模型,对结构化场景下的甘蔗茎节进行视觉检测.首先,设计野外甘蔗图像采集试验,对采集的甘蔗图像进行人工标记,并建立图像训练集和测试集;接着,采用YOLOv8 网络作为甘蔗茎节检测模型,确定最优超参数组合并进行模型训练;最后,进行野外实际识别试验,验证本方法的有效性和高效性.结果表明:本方法在测试集上的精确率、召回率、mAP、单帧推理耗时以及模型大小分别为 0.973、0.958、0.974、19.80 ms和 6.30 MB.与Edgeyolo_S_Coco网络和 Edgeyolo_Tiny网络相比,YOLOv8_n网络的 mAP同比分别提高了 1.70%和 1.30%,单帧推理耗时同比分别降低了 4.71 ms和 1.50 ms,模型大小同比分别缩减了 33.70 MB和 17.50 MB.本研究提出的甘蔗茎节检测网络在检测性能和泛化能力上更具优势,能满足户外环境下对算法精度和模型复杂度的需求,为农业智能化生产中的甘蔗收获与种植提供坚实的技术支撑.
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油棕SCoT-PCR反应体系的建立与优化
《分子植物育种 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为获得油棕SCoT-PCR反应的最佳反应体系以及筛选适用于该体系的SCoT引物，本研究首先通过利用L16（45）正交设计试验和单因素实验2种方法，对反应体系中的各因子进行优化，并在此基础上确定最优退火温度和循环数。结果表明，各因子对SCoT-PCR扩增影响大小依次为：dNTPs浓度>Mg2+浓度>DNA模板量>Taq DNA聚合酶量>引物浓度；最佳反应体系（25μL）为：DNA模板量为120 ng,dNTPs浓度为0.2 mmol/L,Mg2+浓度为1.5 mmol/L，引物浓度为0.6μmol/L,Taq DNA聚合酶量为2.0 U，其余用灭菌ddH2O补足至25μL。最优扩增程序为：95℃预变性3 min;95℃变性30 s,55℃退火复性30 s,72℃延伸1 min,30个循环；最终72℃延伸5 min，保存于4℃恒温冰箱中。此外，利用优化体系从36条SCoT引物中筛选出30条可从油棕中扩增条带清晰的引物。使用SCoT-2等3条引物对30份油棕材料进行扩增，扩增产物均具有良好的多态性、可靠性和稳定性。本研究结果为油棕种质资源鉴定、遗传多样性分析以及品种遗传图谱构建等提供理论依据。
关键词： 油棕 SCoT-PCR 正交设计 单因素实验 体系验证
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轮作影响土壤磷有效性的研究进展
《热带作物学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：磷作为植物主要的营养元素之一，关乎农作物的产量及品质。在耕地质量下降及土壤磷缺乏或有效性低等多重影响下，提高土壤磷有效性成为国内外关注的焦点。采用2种及2种以上的作物进行轮作，对改良土壤、提高农业生产效率及恢复农田生态系统功能等方面具有积极的影响。因此，本研究梳理总结不同作物轮作情况下对土壤理化性质、土壤磷形态转化、土壤微食物网等方面的研究进展。其中，一方面从土壤理化性质与土壤磷形态转化之间相关关系入手，分析轮作对土壤磷有效性的影响；另一方面，从土壤微食物网的结构变化、基因调控等作用下的土壤磷形态转化与磷的生物地球化学循环角度，在分子水平上深入探讨不同作物轮作对土壤磷有效性的影响。通过文献综述发现不同作物轮作可改变土壤理化性质和土壤微食物网结构，从而影响土壤磷的形态转化，以提高土壤磷的有效性，促进作物产量及品质的提升，说明不同作物轮作是改善土壤磷有效性的重要农业管理措施，今后需加强这方面的研究及不同作物轮作组合模式的探索，为保障国家粮食安全、农作物品质等方面提供重要的支撑，因此相关研究具有重要的社会、经济和生态环境意义。
关键词： 轮作 土壤理化性质 土壤磷形态 土壤微食物网 磷有效性
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非寄主植物精油对桔小实蝇的驱避效果研究
《环境昆虫学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：桔小实蝇Bactrocera dorsalis Hendel幼虫期隐蔽性的取食习性降低了化学防治的效果,而普遍存在的杀虫剂耐药性则加剧了这一问题.利用非寄主植物挥发物驱避害虫是替代化学防治、有效控制虫害的策略之一.为了筛选更有效的植物源产卵驱避剂,本研究选取 23 种非寄主植物精油作为候选材料,进行 4 轮试验,首先采用行为趋向反应试验,筛选出8种驱避率较高且选择反应率和驱避反应率差异极显著(P<0.01)的非寄主植物精油:绿花白千层、山鸡椒、广藿香、当归、茶树、茴香、薄荷、艾草;然后通过产卵驱避活性试验,筛选出4 种驱避率高且处理组与对照组的产卵量差异极显著(P<0.01)的植物精油:绿花白千层、广藿香、当归、茶树.浓度梯度试验表明,浓度为5 000 μg/mL时,绿花白千层、广藿香、当归驱避率最高,浓度为3 000 μg/mL时,茶树精油驱避率最高;在最佳浓度下对桔小实蝇产卵驱避持效性分析,结果表明最佳浓度下4种精油处理过的果实,随着时间延长,桔小实蝇产卵孔和产卵量逐渐增加,驱避率逐渐降低,驱避产卵活性逐渐消失,前3 d降速较快,然后逐渐放缓.本研究通过行为趋向反应试验、产卵驱避活性试验、浓度梯度试验和驱避活性持效试验,从 23 种非寄主植物精油中,筛选到绿花白千层精油对桔小实蝇有较高的产卵驱避活性,通过剂型改良等措施有望开发成植物源驱避剂.
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饥饿胁迫下龙眼果实脱落与果实不同组织能荷变化的关系
《热带作物学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：在龙眼果实发育过程中因碳水化合物供应不足而频繁发生采前落果。碳水化合物的代谢与能量代谢密切相关，而能荷的变化涉及到呼吸及碳水化合物消耗，是衡量果实生理机能的重要指标。为了揭示龙眼果实非正常脱落与能荷的关系，本研究以储良龙眼发育后期（花后80 d）果实为材料，采用果穗环剥处理阻断碳水化合物供应人为制造饥饿胁迫，可导致5 d内果实完全脱落。在此过程中，本研究分析了果实脱落过程中各组织ATP、ADP和AMP含量及能荷水平的变化。结果表明：果实各组织能荷值表现为种子>果皮>果肉，而伴随着饥饿胁迫加剧，果实脱落进程中，整个试验过程，ATP显著降低，AMP显著上升，各组织的能荷值呈现下降趋势，但种子能荷值降幅最小，种子是能荷最稳定的器官。这些结果表明，饥饿胁迫可导致果实能量水平降低，但是不同组织能量变化幅度不同，种子可维持相对稳定的能荷水平，暗示饥饿胁迫下，果实的资源优先供应种子，进而维持其能量状态。
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