【目的】研究马铃薯中过表达三七PnSS基因对早疫病抗性的影响。【方法】从三七叶中克隆PnSS基因，使用邻接法构建三七PnSS及其同源物的系统发育树，通过农杆菌介导法转化马铃薯“剑川红”,随机挑选2个转基因株系在自然条件下接种病原菌交链格孢(Alternaria alternata)并统计病情指数，利用PCR方法检测生长素基因StYUCCA8、StPIN1和StPIN2的表达水平。【结果】从三七中克隆PnSS基因，系统发育树显示三七PnSS基因与西洋参中的同源物处于同一聚类中，但与茄科植物的同源物处于不同的聚类。三七PnSS基因转化马铃薯后获得12个转基因株系，随机挑选2个株系并接种交链格孢，发现表达PnSS的转基因马铃薯植株对早疫病显示出抗性，进一步发现StYUCCA8和StPIN2的表达水平在转基因马铃薯接种交链格孢前后均降低，StPIN1的表达水平在转基因植株接种交链格孢前升高，而接种交链格孢后降低。【结论】PnSS基因的过表达降低了生长素基因StYUCCA8、StPIN1和StPIN2的表达而提高马铃薯对早疫病的抗性，为利用PnSS基因开展马铃薯育种并获得抗早疫病马铃薯品种建立理论基础。

【目的】研究马铃薯中过表达三七PnSS基因对早疫病抗性的影响。【方法】从三七叶中克隆PnSS基因，使用邻接法构建三七PnSS及其同源物的系统发育树，通过农杆菌介导法转化马铃薯“剑川红”，随机挑选2个转基因株系在自然条件下接种病原菌交链格孢Alternaria alternata，统计病情指数，利用PCR方法检测生长素基因StYUCCA8、StPIN1和StPIN2的表达水平。【结果】从三七中克隆到PnSS基因，系统发育树显示三七PnSS与西洋参中的同源物处于同一聚类中，但与茄科植物的同源物处于不同的聚类。三七PnSS基因转化马铃薯后获得12个转基因株系，随机挑选2个株系并接种交链格孢，发现表达PnSS的转基因马铃薯植株对早疫病显示出抗性，进一步发现StYUCCA8和StPIN2的表达水平在转基因马铃薯接种交链格孢前后均降低，StPIN1的表达水平在转基因植株接种交链格孢前升高，而接种交链格孢后降低。【结论】PnSS基因的过表达降低了生长素基因StYUCCA8、StPIN1和StPIN2的表达而提高马铃薯对早疫病的抗性，这为利用PnSS基因开展马铃薯育种并获得抗早疫病马铃薯品种建立了理论基础。

将类甜蛋白基因 (TLP)及其紧密连锁的抗除草剂bar基因以农杆菌介导法导入脱毒微型种薯“津引薯 8号” ,经除草剂筛选后的转基因单株无性繁殖用于分子检测 ,标记基因bar基因的PCR反应和含TLP基因特异探针的Southern检测结果 ,转基因植株分别显示出 0 54kb和 3 0kb的特异性条带 ,证明TLP基因已成功地整合到转基因马铃薯基因组中。利用TLP基因特异性抗血清对转基因植株进行Western反应检测 ,结果表明 ,转基因植株中TLP基因表达量显著高于对照组 ,经晚疫病菌游离孢子接种离体抗性分析 ,转基因株系表现出对晚疫病的明显抑制作用和症状发生的延迟作用

马铃薯是世界性粮蔬作物。致病疫霉引起的晚疫病则是马铃薯育种所面临的最严峻问题之一,因此,分离和利用马铃薯晚疫病抗性基因获得抗病新品种是马铃薯育种的重要目标。首先在连翘中发现的一类与木质素合成相关的Dirigent基因可能在植物抗病虫害过程中起重要作用。试验根据马铃薯的EST序列信息设计特异性引物,并通过RT-PCR和RACE技术获得了一条全长为729 bp的Dirigent基因cDNA序列,命名为StDIR1;该cDNA编码一个包含191个氨基酸的蛋白质多肽;系统进化分析表明,该多肽是一种Dirigent-like蛋白,属于DIR-b亚群,与陆地棉Di-rigent-like protein ...

为了探究来源于马铃薯中的StBAG3基因在马铃薯抗性建立过程中可能具有的功能,以夏坡蒂马铃薯的离体叶片为试验材料,利用马铃薯的瞬时表达体系对StBAG3基因的功能进行了初步的研究。结果表明,在瞬时表达StBAG3基因的马铃薯离体叶片上人工接种马铃薯晚疫病菌,24,48,72,96 h后接种位置病斑的相对面积较对照病斑显著减少了1.92～39.15百分点,说明瞬时表达StBAG3基因后显著提高了马铃薯对晚疫病菌的抗性水平。这一结果也从对接种部位坏死细胞的染色中得到了证实。H_2O_2定性和定量测定的结果表明,瞬时表达StBAG3基因后接种部位H_20_2积累量在接种后0～48 h差异不显著,接种后72,96 h与对照差异显著,二者均在72 h达到最大值,分别为0.146,0.086μmol/g。ROS清除酶活性测定的结果表明,接种后瞬时表达StBAG3基因部位SOD和CAT的活性随着接种时间推移,变化的模式有所差异,但二者在0～96 h均高于对照叶片,而POD的活性在接种后0～72 h与对照叶片没有显著差异,仅在接种后96 h显著高于对照叶片,间接证明了H_2O_2参与了StBAG3基因介导的正向调控马铃薯对晚疫病的抗性建立过程。由此可见,StBAG3基因能够提高马铃薯对晚疫病的抗性水平。

以草酸,KCl,FeSO4,K2HPO4作为激发子,就诱导马铃薯块茎对早疫病的抗性及其机理进行了初步研究。结果表明,草酸,KCl,FeSO4均可诱导马铃薯块茎产生对早疫病的抗性,其中20 mmol／L草酸的保护率达到49．38％,80 mmol／L KCl的保护率达到52．94％,40 mmol／L FeSO4的保护率达到51．51％,K2HPO4不能诱导马铃薯块茎抗早疫病。经草酸、 KCl、FeSO4诱导处理后的马铃薯块茎中,POD,PAL,PPO的活性明显高于对照,表明化学物质可能通过提高这3种酶的活性来发挥其诱导抗病作用。

通过改进外植体处理方法、添加乙酰丁香酮提高外植体芽分化频率、筛选芽分化培养基中激素浓度和确定 转化后再生体系的筛选物质及其使用浓度等方法建立和优化了马铃薯脱毒微型种薯的根癌农杆菌遗传转化体系。 利用该体系将水稻类甜蛋白基因和水稻几丁质酶基因导入津引薯8号脱毒微型种薯中,并获得转基因株系。通过 PCR和southern杂交分子检测,证明ZGY-298,ZGY-283和ZGY-301 3个株系均整合了这2个基因。采用晚疫 病主要生理混合小种温室活体接种和离体接种进行抗病性分析表明,在晚疫病发病高峰期(接种后5-6 d)。转基因 株系对晚疫病抗性明显高于对照品种,并可使病情蔓延推迟2-3 d。

【目的】为获得拮抗马铃薯早疫病菌的优良生防菌株,研究其抑菌活性物质对马铃薯早疫病菌的影响。【方法】利用平板对峙法对生防菌进行筛选,通过形态学特征和分子生物学的方法对生防菌进行鉴定,并检测其分泌生防作用相关的酶的能力。通过扫描电镜观察生防菌次级代谢产物对早疫病菌丝影响,利用高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)技术对生防菌次级代谢产物的活性成分进行鉴定,结合琼脂扩散法进一步验证活性成分。【结果】将筛选得到的生防菌株鉴定为贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis),命名为C16。菌株C16能分泌淀粉酶和表面活性素,具有固氮能力,发酵液和脂肽粗提物能显著抑制马铃薯早疫病菌丝的生长,发酵液的抑菌圈可达31.5 mm, 10 mg/mL脂肽粗提物的抑菌带可达12.67 mm。早疫病菌分别与发酵液和脂肽粗提物共培养后,经扫描电镜观察发现,菌丝扭曲变形,表面产生褶皱,以及出现囊泡化等现象。对脂肽粗提物进行成分分析,发现其含有表面活性素Surfactin和伊枯草素Iturin两种物质,通过琼脂扩散法测定两种活性物质的抑菌活性,发现伊枯草素Iturin为主要抑菌活性成分。【结论】本研究筛选获得拮抗马铃薯早疫病菌的优良生防菌株为贝莱斯芽胞杆菌C16,其主要抑菌物质为伊枯草素Iturin。本研究结果为利用微生物菌剂防治马铃薯早疫病提供了备选菌种资源,同时为菌株C16的开发利用奠定了基础。

【目的】利用马铃薯抗晚疫病种质资源筛选晚疫病抗病基因，为马铃薯晚疫病抗性育种提供理论基础。【方法】基于转录组测序技术，分析20个具有持续强抗晚疫病的马铃薯品种/品系和3个易感晚疫病品种的抗、感差异表达基因，利用GO数据库预测差异表达基因的功能、Clustal Omega程序比对氨基酸序列、MEGA6构建氨基酸序列进化树及SMART和HMMER程序分析蛋白结构域。【结果】对比3个易感晚疫病品种，20持续强抗病材料间具有共性上调或下调表达的基因，筛选到转录水平相差2倍的上调基因有6，034个、下调基因4，611个；GO分析表明，在表达上调的基因中，有508个基因的表达产物参与转录调控，1，084个基因的表达产物拥有ATP结合功能，1，179个基因的表达产物位于细胞核内发挥功能。在这些差异表达的基因中，分别有313个及111个基因表达量相差10倍上调或下调，其中在表达水平极调的基因中，有3个cc-NBS-LRR类基因与已克隆的晚疫病抗性基因有相似的蛋白结构域，其中，PGSC0003DMP400034099基因由876个氨基酸组成，与Rpi-amr3i基因的亲缘关系较近，其内部有9个LRR结构域，而Rpi-amr3i基因内部只有4个LRR结构域；PGSC0003DMP400045185基因由911个氨基酸组成，与Rpi-amr3i、R1-A、R8以及Rpi-blb2基因的亲缘关系较近，其内部的LRR结构域比Rpi-amr3i、R1-A、R8和Rpi-blb2多，且包含MeaB和Hc1结构域；PGSC0003DMP400042154基因由888个氨基酸组成，与Rpi-vnt1基因的3个转录本亲缘关系较近，内部都含有1个ABC transporter结构域，3个LRR结构域，Rpi-vnt13个转录本内只有1个LRR结构域。【结论】在20个具有持续强抗晚疫病特性的马铃薯品种/品系中筛选到大量差异表达的基因，其中极显著上调表达的cc-NBS-LRR类基因PGSC0003DMP400034099、PGSC0003DMP400045185和PGSC0003DMP400042154与已知晚疫病抗性功能基因的具有相同的保守性分子结构，可能参与马铃薯持续强抗晚疫病。

【目的】筛选及开发出对马铃薯早疫病害具有防治效果的拮抗细菌菌株，旨在丰富该病的生防菌种资源。【方法】从马铃薯种植区早疫病害发生严重的地块根际土壤中分离筛选拮抗菌株，利用形态学特征观察、生理生化特性检测及16S rDNA与gyrB基因序列分析的多项分类法，对获得的拮抗菌株进行分类鉴定。通过测定拮抗菌株对马铃薯块茎切片的防病效果、抑菌广谱性及其生物学功能初步验证菌株的防效功能，并进一步设置盆栽试验印证供试拮抗菌株对马铃薯早疫病的防治效果及对土壤微生物菌群的影响。【结果】通过初筛与复筛获得1株对马铃薯早疫病病原菌平板抑制率达89%的拮抗细菌WK-1菌株，经鉴定为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）。该菌株对马铃薯离体块茎切片的防治效果为88.39%，对马铃薯黑痣病菌、水稻纹枯病菌、玉米大斑病菌、小麦赤霉病菌以及水稻恶苗病菌均具有一定的抑制效果。此外，有溶解无机磷以及产铁载体的能力，盆栽防治效果为74.49%，且经拮抗菌剂WK-1处理，土壤根区微生物群落结构得到改善，土壤中有益微生物细菌的多样性上升。【结论】本研究筛选得到的对马铃薯早疫病菌具有较强抑制作用的拮抗细菌WK-1，可有效防控马铃薯早疫病害的发生，为该病害的生物防治提供了理论基础及菌种资源，应用于农业植物病害防治工作的前景良好，可根据实际种植生产需要进行推广。

利用苯酚、对氨基苯甲酸和苯甲酸等3种芳香族类化合物作为激发子,对马铃薯块茎抗早疫病的效果进行了探讨,同时分析了诱导处理后马铃薯块茎中与抗病性相关的酶活性的变化。结果表明,供试的3种化合物均在较低浓度下具有较强的诱导抗病作用,苯酚、苯甲酸和对氨基苯甲酸分别在1,0.01和5 mmol/L时诱导的保护率最高,分别达到43.21%,40.72%和28.75%,均与对照差异极显著。经上述浓度的3种化合物诱导处理后的马铃薯块茎中,过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性均有大幅度上升,明显高于对照,表明这些芳香族类化合物可能通过增加马铃薯体内POD和PAL的活性来发挥其诱导抗病作用。

【目的】为明确马铃薯蔗糖转运蛋白(SUT2)对盐胁迫的响应,本研究对StSUT2的功能进行初探。【方法】通过同源克隆技术得到马铃薯StSUT2基因并进行生物信息学分析,使用荧光定量PCR技术检测马铃薯青薯9号不同器官中SUT2基因在盐胁迫下表达量的变化,随即构建表达载体并遗传转化烟草,测定转基因烟草在盐胁迫下脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量的变化。【结果】①马铃薯StSUT2基因CDS长度为1818 bp,编码605个氨基酸;系统进化树分析表明,马铃薯StSUT2与番茄亲缘关系最近。②马铃薯StSUT2基因可被盐胁迫诱导,其中根、茎中的表达量在胁迫8 h最大,而叶中的表达量在4 h最大。③构建表达载体pJAM1502-StSUT2并转化烟草,经PCR和qRT-PCR鉴定,获得6株转基因植株,并选取表达量最高者进行后续实验。④盐胁迫下测定野生型与过表达植株中脯氨酸、可溶性蛋白以及可溶性糖含量发现,过表达植株中脯氨酸、可溶性蛋白以及可溶性糖含量均高于野生型。【结论】StSUT2可能会通过提高渗透性物质含量来增强植物的耐盐性。

【目的】以世界性害虫马铃薯甲虫(Leptinotarsa decemlineata)为研究对象,筛选其参与噻虫嗪解毒的细胞色素P450主效基因。【方法】于2018、2019年利用点滴法监测新疆察布查尔县、伊宁县、塔城市、乌鲁木齐市和吉木萨尔县11个马铃薯甲虫田间种群对噻虫嗪的抗性水平,并测定分析噻虫嗪LD_(50)处理72 h后成虫中3种主要解毒酶细胞色素P450酶(P450)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)和酯酶(EST)的活性变化。利用Illumina HiSeq~(TM) 2500高通量测序技术进行转录组测序,获得抗性和敏感种群之间的差异表达基因(DEG),运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术验证3个P450基因并分析6个P450基因(CYP4C1、CYP9e2、CYP305a1、CYP9Z25、CYP9Ya和CYP9Yc)在不同种群及噻虫嗪处理后的表达情况。【结果】抗性监测发现,2018年的YN1、URMQ1、TC和QPQL1以及2019年的YN2和JMS种群成虫对噻虫嗪抗性倍数(RR)分别达到5.99、8.81、10.86和20.33倍和11.82、14.05倍,为低至中水平抗性。解毒酶活性测定结果表明,2个敏感种群URMQ2、URMQ3以及2个抗性种群YN2、JMS成虫分别经噻虫嗪LD_(50)处理72 h后其P450活性均显著增加,分别为对照的1.76、2.75、1.91和1.66倍。另外,URMQ3种群的GST(CDNB和DCNB为底物)及URMQ2、YN2种群的EST活性显著升高,分别为对照的1.19、2.10倍和1.35、1.91倍。转录组分析表明,通过合并组装分别获得噻虫嗪敏感和抗性种群样品56 872 051和62 249 136个原始序列数据以及55 903 706和61 082 076个过滤后的序列数据,过滤后的序列长度分别为8.39和9.16 G,碱基错误率均为0.03%。抗性种群中差异表达的P450基因13个,其中2个基因显著上调。3个上调的P450基因CYP4C1、CYP9e2和CYP305a1的qRT-PCR检测结果与转录组测序结果基本一致,qRT-PCR分析还发现CYP9Ya、CYP9Yc、CYP4C1、CYP305a1和CYP9Z25在抗性种群成虫中表达量显著增加,噻虫嗪LD_(50)处理均可引起URMQ2种群4龄幼虫和成虫CYP9Ya、CYP9Yc表达量显著上调。相关性分析发现成虫对噻虫嗪的抗性水平与CYP9Ya表达量呈显著正相关。【结论】CYP9Ya可能在马铃薯甲虫中对噻虫嗪具有重要的解毒作用,其他基因的作用也不能排除。

【目的】从高抗PVY烟草品种VAM中克隆抗病相关基因,分析该基因的序列特征、进化关系和表达特性,研究其在烟草抗PVY防御反应中的作用,为培育抗PVY烟草新品种奠定基础。【方法】利用SSH结合cDNA芯片筛选出来的病害诱导特异表达基因片段,通过RACE技术克隆烟草抗病相关基因;生物信息学分析该基因保守结构域以及序列特征;采用MEGA4.0软件构建系统进化树;利用实时荧光定量RT-PCR技术研究该基因的表达特性。【结果】克隆了1个烟草抗病相关基因,命名为NtPsaN,该基因具有PsaN基因家族保守结构域,OFR长度507bp,编码168个氨基酸;构建了PsaN亚基系统进化树;实时荧光定量RT-PC...