高亲和力PO4(3-)转运子编码基因的cDNA克隆及特性分析

以简并引物，利用RT -PCR，克隆了普通小麦和黑麦根系的PO 43-转运子( Trans-porter)基因长约1.2kb的部分cDNA序列。对其与GenBank中的已知序列进行同源性比较，结果表明：(1)小麦与拟南芥、番茄等高等植物的氨基酸水平的同源性为60%～78%; (2)与酵母较低为40%左右，而与丝状真菌和细菌的同源性则<27%; (3)小麦与黑麦的同源性为75%。对其表达特性的研究表明：(1)该基因在根系和茎叶组织中均有表达，但在根系组织中转录产物的累积量显著高于茎叶;(2)磷饥饿条件下，茎叶和根系组织中该基因的表达均增强，但根系组织中增强幅度较大，由此认为该基因产物的功能不只是根系从生长环境中吸收PO 43-，而与PO 43-在植物体内的转运密切相关;(3)磷饥饿5天 后的植株重新供给充足的PO 43-，则该基因的表达在24小时内即显著减弱;(4)分根试验中同株的部分根系生长于磷饥饿(OuM)环境中，而另一部分根系生长于PO 43-充足(250uM)的环境中，这两部分根系中该基因转录产物的积累水平并无显著差异。因此认为植物感受磷饥饿胁迫的信号可能来自植物体内部POi-库的耗竭。此外，用磷讥饿条件下的普通小麦根系mRNA构建了cDNA文库，以克隆的部分序列为探针，从cDNA文库中分离了全长序列。

冬小麦抗寒性和光合作用对增强UV-B辐射与温度交互作用的响应

人类活动产生的氯氟烃化合物破坏了大气臭氧层，导致了到达地球表面的UV-B辐射大幅度增加。UV-B辐射增强可以影响到植物的生长、形态与发育等各个方面，因此有关增强UV-B辐射对植物的影响，及其与许多环境因子复合作用的研究都已经广泛开展。但是增强UV-B辐射与温度，特别是与低温的相互作用的研究报道很少。在北半球的晚秋至早春这段时期里，一些越冬生长的植物将面临着UV-B辐射增强和低温的双重胁迫，因此，迫切需要进行UV-B辐射和低温生长环境下植物的响应及其机制的研究。 以人工气候生长室中生长的冬小麦(Triticum aestivum)幼苗为试验材料，研究了低剂量（4.2 kJ m-2 d-1 UV-BBE，LUVB）和较高剂量（7.0 kJ m-2 d-1 UV-BBE，HUVB）UV-B辐射处理对20/16℃条件下幼苗抗寒力的交叉适应性及其抗氧化系统的反应;同时还研究了在两种生长温度（25/20℃和10/5℃）条件下，低剂量（4.2 kJ m-2 d-1 UV-BBE，LUVB）和超高剂量（10.3 kJ m-2 d-1 UV-BBE，SHUVB）UV-B辐射处理幼苗的生长速率、光合与荧光参数、叶黄素循环色素、抗氧化系统、以及抗寒性和酚类物质等生理反应，以期阐明不同温度条件下生长的冬小麦对UV-B辐射的生长、光合作用以及抗寒性响应与适应机制。主要结果如下： 1.在LUVB辐射处理下，在20/16℃和25/20℃条件下生长的冬小麦幼苗LT50值都显著降低，HUVB辐射处理对在20/16℃条件下生长的幼苗LT50值也可以显著降低，而SHUVB辐射对25/20℃条件下生长的幼苗LT50值没有显著影响。但是，LUVB和SHUVB辐射处理都导致了10/5℃条件下生长的幼苗LT50值的显著增加。表明适当的UV-B辐射能增强较高温度（20/16℃或25/20℃）条件下冬小麦幼苗的抗寒力，即表现出对冷冻低温的交叉适应性，但低温（10/5℃）生长条件却削弱了UV-B辐射下冬小麦的抗寒能力。 2.在20/16℃条件下接受UV-B辐射预处理的幼苗在-6℃条件下冷冻胁迫6 h再缓慢恢复6 h后，与未进行UV-B辐射处理的对照相比，其叶片过氧化氢酶（CAT）、愈创木酚过氧化物酶（GPX）、谷胱甘肽还原酶（GR）活性，谷胱甘肽氧化还原比例（GSH/GSSG）都显著提高，而由硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）代表的膜质过氧化程度显著低于对照。此外，UV-B辐射期间处理幼苗的H2O2含量较对照显著增加，而冷冻恢复以后却明显低于对照。表明UV-B辐射诱导的抗寒力的提高应该与冷冻恢复后植株体内抗氧化系统的上调表达有关，H2O2可能参与了UV-B辐射对低温的交叉适应的信号传导。 3.除25/20℃生长条件下的LUVB处理的小麦幼苗外，UV-B辐射显著降低幼苗的相对生长速率（RGR）、净光合速率（Pn）、光系统II最大量子产量（Fv/Fm）、光系统II实际量子产量（(F΄m−Fs)/F΄m）以及光化学淬灭（qP），但是UV-B辐射并不影响叶片胞间CO2浓度（Ci），而且冬小麦幼苗生长和光合作用的抑制被增加的UV-B辐射剂量和降低的温度加强。UV-B辐射引起的光抑制由非气孔限制所导致，而且主要与PS II光化学效率降低有关。 4.UV-B辐射显著增加了两个温度条件（20/16℃或25/20℃）下生长的冬小麦幼苗叶黄素循环过程中紫黄素（V）的合成，但抑制了V向玉米黄质（Z）的转化，从而造成了对照与LUVB辐射处理幼苗之间的叶片中脱环氧化比例（DEPS）和NPQ无显著性差异，但SHUVB辐射处理幼苗叶片中DEPS和NPQ显著降低。因此，在本试验条件下，增强UV-B辐射处理的冬小麦可能并不通过热耗散形式形成光保护机制，光抑制形成的过剩激发能的耗散可能更多地通过代谢途径来实现。 5.UV-B辐射处理提高了在25/20℃条件下幼苗的超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和GR等活性，以及抗坏血酸氧化还原比例（AsA/DHA）和GSH/GSSG;但是在10/5℃下，UV-B辐射除了导致SOD和CAT活性升高之外，对APX活性和AsA/DHA并不产生明显影响，但GPX和GSH/GSSG则显著降低。说明UV-B辐射幼苗的抗氧化系统在较高生长温度下显著地增强，而在低温10/5℃下被严重地削弱或降低，即低温阻止了代谢途径的光保护机制的正常运转。 6.多酚物质在UV-B辐射或低温10/5℃条件下都能显著地累积，且在UV-B辐射和低温复合作用下增加尤其显著，表明多酚物质在两个温度生长条件下特别是低温条件下都参与了对UV-B辐射幼苗的保护。 7.在高温条件下仅仅SHUVB处理的幼苗TBARS含量显著增加，而低温10/5℃条件下两个UV-B辐射处理都非常显著地上升，说明与高温生长条件相比较，低温加重了UV-B辐射引起的氧化胁迫，低温10/5℃条件下幼苗多酚的增加以及抗氧化系统的部分增强都没有能阻止UV-B辐射对幼苗的伤害。

Hg~(2+)与POD复合处理对小麦萌发及幼苗生长的影响

通过水培实验研究了0、10、20、50、70和100 mg.L-1 Hg2+和65 U.mL-1的过氧化物酶(POD)混合浸种对小麦(Triticum aestivum L.)萌发及幼苗生长过程中的10个形态和生理生化指标的影响。结果表明:施加外源POD可明显提高种子发芽率、植株日均增重和幼苗叶片的可溶性蛋白含量,增加幼苗叶片内源超氧物歧化酶(SOD)和POD的活性,拮抗Hg2+胁迫对种子发芽率、苗高、日均增重及叶片可溶性蛋白含量的不利影响,Hg2+浓度较高时(≥50 mg.L-1),对种子发芽率和日均增

补充灌溉及氮磷配施对黄土塬区冬小麦水分利用及产量的影响

采用裂区试验设计,对黄土塬区补充灌溉及氮磷配施条件下麦田土壤水分动态、作物产量及水分利用效率等进行研究。结果表明:1)冬小麦对土壤水分的利用深度随小麦生长发育逐渐加深,在越冬前期和孕穗期分别达1.2和2.2 m土层以下,不同处理土壤含水量在小麦生育前期差异不明显,孕穗后氮磷配施处理的土壤含水量显著低于不施肥处理;2)试验条件下,补充灌溉后同样施肥处理的作物产量与雨养相比,虽有增加但不显著;不论是雨养水平,还是补充灌溉水平,氮磷配施均表现出显著的增产效果,从低氮低磷到高氮高磷,增产幅度在134%到240%之间;3)氮磷配施能显著提高冬小麦水分利用效率,而补充灌溉后水分利用效率降低3%~30%,但未达显著水平;4)不同氮磷配施的增产效应高于补充灌溉,补充灌溉与高氮高磷处理有显著的水肥协同效应,能显著提高作物产量并保持较高的水分利用效率。

干旱对不同抗旱性冬小麦旗叶光合及主茎干物质转运的影响

以冬小麦品种长武134(抗旱性强)和陕253(抗旱性弱)为材料,研究干旱对旗叶净光合速率和叶绿素含量、主茎及其组成节间花前积累干物质的转运及其对穗粒重贡献的影响。结果表明,干旱条件下长武134主茎穗粒重降幅小于陕253;干旱缩短了小麦花后旗叶光合速率高值持续期(PAD)和叶绿素含量缓降期(RSP),长武134受影响程度较小。长武134除穗下节外,其余各节间及茎杆干物质转运量及对籽粒贡献率降幅均大于陕253;干旱提高了陕253穗下节和倒二节干物质转运率,降低了倒三节和下部节干物质转运率,茎杆干物质转运率无明显变化;长武134除穗下节外其余各节间及茎杆干物质转运率均明显低于对照,而且距离穗部越远的节位降低幅度越大。上述结果表明,干旱条件下不同节位干物质转运能力变化与距离穗远近有关,花前茎杆干物质转运并不能补偿籽粒产量的损失,花后旗叶光合功能期延长是小麦抗旱高产的主要原因。

施氮水平对黄土旱塬区小麦产量和土壤有机碳、氮的影响

施用氮肥是提高作物产量和土壤有机碳(SOC)、氮(TSN)含量的重要养分管理措施。利用长期田间试验(19842~007),定量评价了常规耕作条件下5个施氮水平N 0(N0)、45(N45)、90(N90)、135(N135)和180(N180)kg/hm2处理下,小麦子粒产量、SOC、TSN和氮肥利用效率的变化。研究了施氮水平对黄土旱塬区小麦产量、SOC和TSN积累的影响。结果表明,19842~007年期间,N0、N45、N90、N135和N180处理小麦产量的平均值依次为1.2、2.4、2.9、3.2和3.4t/hm2;N0处理的小麦产量随试验年限而降低,年降低幅度达67 kg/hm2(P<0.001);但增施氮肥处理小麦产量降低趋势得到显著控制,当施氮水平提高到N 90 kg/hm2时,产量随年限呈现出缓慢升高的趋势。随着施氮水平的提高,地上部氮肥利用率由40%(N45)降低到28%(N180)。不同施氮水平条件下,SOC含量随年限呈缓慢升高趋势。23年后(2007年),N0、N45、N90、N135和N180处理下,0—20 cm土层SOC储量依次为16.9、18.2、18.7、19.0和19.1 t/...

黄土旱塬区冬小麦不同施肥处理的土壤呼吸及土壤碳动态

依据黄土旱塬区黑垆土上中国科学院长武站长期定位试验(始于1984年),于2008年3月到6月,测定了冬小麦连作系统中返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期和收获期土壤呼吸日变化、生育期变化以及土壤可溶性有机碳(Dissolved organic C,DOC)和微生物量碳(Soil microbial biomass C,MBC),研究了施肥措施对土壤呼吸、DOC和MBC的影响以及土壤呼吸与碳组分之间的关系。研究涉及6个处理:休闲地(F)、不施肥(CK)、有机肥(M)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)和氮磷有机肥(NPM)。结果表明,冬小麦连作系统中土壤呼吸的日变化格局呈单峰曲线,最高值出现在12:00左右(拔节期)和14:30左右(成熟期),最小值出现在0:00～3:00之间或6:00左右;冬小麦土壤呼吸速率拔节期最高,其次是灌浆后期,抽穗期最低;不同施肥条件下,各生育期土壤呼吸速率大小顺序:NPM>M>NP>N>CK>F。土壤水分亏缺是导致抽穗期和灌浆期土壤呼吸速率降低的重要原因。各施肥处理DOC含量高低顺序为灌浆期>抽穗期>成熟期>返青期>拔节期;除M,NPM处理MBC含量拔节期>灌浆期外,各施肥处理MBC含量高低顺序...

施氮量对黄土旱塬区冬小麦产量和土壤水分动态的影响

为了探明施氮量对黄土旱塬区冬小麦(Triticum aestivum L.)籽粒产量和麦田土壤水分动态的影响规律,以抗旱性冬小麦品种长武58为供试材料,于2006～2008年连续两个年度在陕西省长武县对不同施氮量条件下麦田土壤贮水量动态、耗水规律、小麦产量和夏闲期降水补给率等特征进行研究。结果表明,麦田土壤贮水量随季节和降水明显变化,同一生育时期2.7m土层的土壤贮水量基本随施氮量的增加而减少。偏旱年每公顷施氮300kg和平水年每公顷施氮225kg均能够获得当年最大的籽粒产量和水分利用效率。每公顷施氮75kg和225kg均能在夏闲期获得较大的降水补给率。每公顷施氮225kg更有利于黄土旱塬区冬小麦的高产和稳产。

施氮和灌水对冬小麦叶片光合特性和籽粒产量的影响

大田条件下设置不同的施氮和灌水水平,研究施氮量和灌水量对冬小麦(Triticum aestivum L.)叶片光合作用生理及籽粒形成的影响。结果表明,施氮和灌水提高叶片Fv/Fm和Pn,并显著提高冬小麦籽粒产量、单位面积穗数和每穗粒数。施氮明显降低千粒重,而适量灌水明显提高千粒重。

小麦/玉米苗期磷累积量对介质供磷水平反应的差异

小麦和玉米苗期是磷素营养的关键期和敏感期,研究两种作物苗期对介质供磷反应,可为合理施用磷肥提供参考。试验设缺磷对照、低磷胁迫、中等磷胁迫和正常供磷(P_2O_5含量分别为0、0.05mmol·L~(-1)、0.3mmol·L~(-1)和0.5mmol·L~(-1))4种磷水平,选取小麦"小偃22号"、"兰考4号"和玉米"屯玉65号"、"户单4号"为指标作物,用营养液培养法研究小麦、玉米苗期磷累积量对介质不同供磷水平的反应差异。结果表明,不同介质供磷水平下,两种作物苗期磷累积量显著不同且因作物类型、基因型、器官及测定时期不同而异。总体而言,介质供磷后,苗期早期生长阶段(出苗后25d以前),小麦的介质最佳供磷水平较玉米高;苗期后期(出苗后40～50d),小麦和玉米最佳供磷水平一致。如果以低磷胁迫作为对比进行分析,玉米苗期整株磷累积量对介质供磷的敏感性比小麦强;从不同基因型来看:"兰考4号"对介质供磷的敏感性强于"小偃22号","屯玉65号"和"户单4号"基本一致。缺磷条件下小麦较玉米磷效率高,供磷条件下玉米较小麦高;但不同基因型间规律性较差。

干旱对不同冬小麦旗叶光合产物供应能力的影响

研究干旱对小麦旗叶光合产物供应能力的影响,揭示小麦抗旱高产的生理机制,为提高小麦的抗旱能力及高产稳产提供理论依据。【方法】在防雨池栽培条件下,以旱地冬小麦品种长武134(抗旱性强)和水地冬小麦品种陕253(抗旱性弱)为试材,以适宜水分处理为对照(CK,土壤含水量为田间持水量的70%～75%),研究干旱处理(土壤含水量为田间持水量的50%～55%)对不同冬小麦旗叶光合产物供应速率(净光合速率和蔗糖合成能力)和供应持续期的影响。【结果】与对照相比,干旱处理降低了冬小麦灌浆中后期旗叶净光合速率,缩短了净光合速率高值持续期(PAD),其中长武134降幅较小,净光合速率较高;干旱处理提高了冬小麦灌浆初期旗叶的蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性,其中长武134增幅较大,且在灌浆中后期依然能保持相对较高的蔗糖供应能力;干旱处理缩短了冬小麦叶绿素含量缓降期(RSP),提高了丙二醛(MDA)含量,加速了旗叶的衰老,缩短了光合产物的供应持续期,其中长武134受干旱影响较小;干旱处理降低了冬小麦灌浆中后期主茎穗粒质量积累量及其速率,其中长武134降幅较小。【结论】干旱条件下,抗旱品种长武134旗叶在灌浆中后期可维持较高的光合产物...

缓释尿素对棕壤农田线虫群落的影响

通过田间随机区组试验，就缓释尿素对棕壤农田线虫群落产生的影响进行了研究。本试验设置4个处理，（1）普通尿素（U）；（2）U＋脲酶抑制剂LNS（SRU1）；（3）SRU1＋硝化抑制剂双氰胺（DCD）（SRU2）；（4）SRU1＋硝化抑制剂3, 5-二甲基吡唑（DMP）（SRU3）。结果表明，在整个春小麦（Triticum aestivum L.）生育期内，SRU1、SRU2和SRU3处理的土壤脲酶活性低于U处理，且SRU2、SRU3 处理的土壤NH4+-N含量在较长时间内维持在较高水平；4个处理共鉴定土壤线虫39个属，其中Cephalobus和Aphelenchus为优势属，所有处理均以食细菌线虫为优势营养类群；小麦抽穗期、成熟期，SRU3处理土壤线虫总数、食细菌线虫数量以及小麦成熟期SRU3处理的土壤捕食/杂食线虫数量显著高于U、SRU1和SRU2处理（p < 0.05）；香农多样性指数（H′）、优势度指数（λ）表明小麦成熟期SRU3处理的物种多样性较高，且线虫群落组成较为均衡；脲酶抑制剂和硝化抑制剂组合型缓释尿素能够对土壤线虫群落结构产生有益的影响。

活性X-3B红染料污染生态毒理效应及机量研究

染料是一大类合成化学品，在纺织、印刷、信息、军事工业、医学及其他多个领域都得到了广泛的应用。然而，随着染料的不断生产和广泛使用，由它引发的土壤一作物系统染料污染已成为当前人们所关注的重要环境问题之一，有关染料污染的生态毒理效应及其机理的研究已成为污染生态化学研究的前沿领域和重要问题。本论文根据我国当前有机染料污染的趋势和有关研究现状，针对迫切需要对染料污染生态毒理效应进行了解的现实情况，以活性X-3B红为例，探讨了活性X-3B红在单一污染条件下对小麦（Triticum aestivum）、白菜（Brassicachinensis）和水稻（Oryza sativa )等常见作物的种子发芽与根伸长的生态毒性效应及其机理，以及我国三种典型土壤（红壤、褐土和棕壤）中脉酶和脱氢酶对活性X-3B红的耐受性及其机理；在种子和幼苗暴露的单一污染试验的基础上，又进一步地研究了活性X-3B红分别与无机污染物（重金属Cd）和有机污染物（农药甲胺磷）复合污染条件下对小麦、白菜种子发芽、根伸长及幼苗生长的毒性效应。实验结果表明，活性X-3B红染料单一污染条件下对三种作物产生不同的生态毒理效应，三种土壤的脉酶和脱氢酶对其都表现出了一定的耐受性，但耐受能力各异；在活性X一3B红与Cd复合污染的实验中，小麦根伸长对其联合作用较种子萌发更为敏感，在Cd不同的浓度范围内表现出协同或是拮抗复杂的效应；在活性X-3B红与甲胺磷复合污染的条件下，小麦和白菜根伸长和生物量的反应有差异，但除小麦根伸长有协同和拮抗两种效应外，总的来看都表现出微弱或明显的拮抗效应。这些研究，有望促进人们对染料污染生态化学行为进行了解，为合成低生态风险的有机染料提供具有参考价值的基础资料与科学依据。

不同小麦品质类型与生态环境关系的研究

小麦（Triticum aestivum L.）是世界上种植面积最大，总产量最高，食物加工种类最丰富的粮食作物，占世界人口35 ％－40 ％的人们以此为主要食物。因此小麦产量的高低和品质的优劣直接影响人们对食物需求的安全和满意程度，也影响着人类的营养平衡以及面粉和食品加工业的发展。随着生活水平的提高，人们对于小麦的品质越来越重视。培育优质专用小麦新品种，制定优质专用小麦品种品质生态区划，从而在不同程度上实现小麦的区域化种植和产业化经营具有重要的意义。 影响小麦品质的因素主要是遗传因素和环境因素，其中环境因素又包括各种自然生态因素和人为因素。研究表明，小麦品质的环境间的差异大于品种间的差异，气候条件是影响小麦品质的最重要的因子，小麦品质的地域间的差异反映出了小麦的品质区域分布规律。为了满足市场对不同品质小麦的需求，对小麦进行区域化研究具有重要的理论和现实意义。本研究结合四川的地理、气候特点，研究不同品质类型与生态环境的关系，为在复杂的生态环境内进行品质区划提供依据。 本研究首先根据四川省小麦种植区域的生态特点，在四川省多个典型生态区：川南丘陵的荣县、川西南高原的西昌、川西平原的双流布点种植，采用的小麦试验材料为不同品质类型：中筋小麦川育12、川育14、川育16由本所提供；弱筋小麦川麦32和强筋小麦川麦36由四川省农科院作物所提供。通过研究品质性状与品种及各个生态因子包括地点、土壤土质差异等的关系，明确不同生态环境中适宜种植的小麦品种类型，强筋小麦、中筋小麦更适合于在荣县、双流地区种植，弱筋小麦更适合于在西昌地区种植，为品种品质区划奠定基础。 其次，选择了本课题组育成的稳定中间品系，对其品质性状SDS沉降值进行了多年测定。分析了品质性状SDS沉降值与多种气候因子的相关性，结果表明SDS沉降值与日均温、日照时数成正相关，与降水量成负相关，为品质育种提供了理论依据。 此外，以中筋小麦新品种小麦川育14为材料，应用三元二次正交旋转回归模型设计试验，研究主要栽培因子播期、密度和施肥量对产量的影响，并建立函数模型。经计算机模拟寻优，筛选出了高产高效栽培组合措施，并确定了置信域。结合四川省不同的地理情况，在平原和丘陵地区分别进行实验，并各自建立了高产高效栽培组合措施，为川育14品种的推广提供了理论指导。 Wheat is one of the most important crops in the world. About 35%-40% people all over the world, take the wheat as their most important food. So the quality, as well as the quantity of the wheat makes a direct effect on people’s demands of food and their satisfaction. It also effects on human’s healthy, and the development of the Food processing industry. With the development of the living standard, people pay more attention to the quality of wheat. So, we set a special ecology zoning for wheat. It is significant to carry out planting the wheat in special zoning in varying degrees. The main factors affecting wheat quality are heredity and environment including many ecological factors and the factors in cultivation. As to the quality，the difference between ecology and cultivation is more important than the difference between special wheat. In so many factors, climate is the most important one. From the difference in quality between different zones，we can conclude the rule of distribution abort quality of wheat. Finding out the intersection of numerous wheat not only can meet the demand of food production，but also has important signification in theory and realism。In our research, according to the complex geography in Sichuan province, we study the relationship between numerous kinds of quality characters in wheat and the ecology. So, we can set a foundation for more research. In this research, firstly, we plant wheat in some typical ecological regions of SICHUAN province: RONGXIAN（south of SC）、XICHANG（south of SC）, SHUANGLIU(west of SC). The materials of the experiments: ChuanYu12, ChuanYu14, ChuanYu16(from our institute), Chuanmai32, Chuanmai36 (from the Chinese academy of agriculture sciences of Sichuan. Through the research on the relationship between the quality of wheat and those ecology factors, we can make a definition that which area is perfect matched with which kind of wheat. And it can satisfy the demand of people. Secondly, select many sorts of wheat from our research group. All of them are selected and bred more than 3 years(2003-2005). And we make every-year determination as well. We’ve gotten SDS value from those 9, and various data on factors of climate. We also got to know the relation ship between those numbers. Thirdly, use Chuanyu14 as material, the mathematical model of the relation between the production of wheat and main agricultural measures such as date, density and fertilizer. The model was established by association of three elements two return, rotate and regression. We set a suitable model and get a suitable method which can make high harvest. Based on various kinds of geographical regions in Sichuan province, we set different models which can be used in plain and hill. So, we can plant Chuan Yu 14 in Sichuan province under the result in research.

来自易变山羊草抗禾谷孢囊线虫基因的克隆与序列分析

禾谷孢囊线虫（Heterodera avenae）是严重危害禾谷类作物的病原线虫之一,它广泛分布于澳大利亚、欧洲、北美、印度和中国等世界主要小麦产区,使作物严重减产,造成巨大的经济损失。目前最有效的防治措施之一是将外源抗性基因导入栽培小麦(Triticum aestivum L.)，培育抗禾谷孢囊线虫的新品种。但迄今为止抗禾谷孢囊线虫基因克隆研究的相关报道却很少。 本实验根据此前从抗禾谷孢囊线虫材料E-10扩增得到的与来自节节麦（Aegilops tauschii）的抗禾谷孢囊线虫基因Cre3高度同源的序列Rccn4,设计出三条嵌套引物,采用SON-PCR(single oligonucleotide nested PCR)方法,从E-10基因组DNA中得到一个长为1264 bp的扩增产物(命名为Rccn-L),测序比对结果显示,这一序列将Rccn4的3’端延伸了1209 bp,与抗禾谷孢囊线虫Cre3基因核苷酸同源性为86﹪，核苷酸编码区长1026 bp，含一个不完整的开放阅读框,一个终止密码子，没有起始密码子和内含子结构,编码一个342个氨基酸残基的蛋白质。该蛋白质等电点为5.19，分子量为38112.6Da。从序列的第113位开始到第332位是NBS-LRR类抗病性基因LRR区,呈现XXLXXLXXL重复。LRR编码区内亮氨酸残基的含量达17﹪，与抗禾谷孢囊线虫Cre3基因LRR编码区的核苷酸和氨基酸同源性分别为89﹪和78﹪。本实验首次将SON-PCR成功地运用于植物基因克隆，为植物基因克隆提供了又一有效方法。 此外,还根据Cre3基因及其他的NBS-LRR类植物抗性基因的NBS和LRR区保守序列设计了两对特异性引物，从禾谷孢囊线虫抗性材料易变山羊草基因组DNA中扩增到两个相应的目标条带。测序分析结果表明，它们的长度分别为532bp和1175bp，构成了一个有32bp的共同序列的NBS-LRR编码区。其序列总长为1675bp（命名为RCCN），含有一个不完整的开放阅读框，没有起始密码子、终止密码子和内含子结构。其中编码序列为1673bp，可编码一个557个氨基酸的蛋白质，等电点（pI）为5.39，分子量为63537.5Da。与Cre3的核苷酸和氨基酸同源性分别为87.8﹪和77﹪。RCCN氨基酸序列中含有已知抗病基因NBS区域的几个保守模体：kinase2区的ILDD、kinase3的（ⅰ）ESKILVTTRSK，（ⅱ）KGSPLAARTVGG，（ⅲ）RRCFAYCS及EGF。RCCN NBS区与Cre3 NBS区的核苷酸和氨基酸的同源性分别为96.4﹪和94﹪。从氨基酸序列的274位到548位为LRR保守区，呈现不规则的aXXLXXLXXL（其中a代表I，V，L，F或M）重复，其中亮氨酸的含量为15.6﹪。该区域与Cre3的LRR区的核苷酸和氨基酸同源性分别为80.8﹪和74﹪。推测该序列可能为一个抗禾谷孢囊线虫的新基因。 本文对抗禾谷孢囊线虫基因的克隆研究，为进一步克隆基因全序列，探索其结构与功能，和研究该基因表达与调控提供了关键信息。同时也为通过基因工程途径将抗性基因向优良小麦品种高效、定向转移，最终培育出小麦抗禾谷孢囊线虫新品种奠定了基础。 Cereal cyst nematode (CCN) is a damaging pathogen of broad acre cereal crops in Australia, Europe, North America, India and China. It affects wheat, barley, oat and triticale and causes yield loss of up to 80%. At present, Transferring resistance genes against CCN into wheat cultivars and breeding varieties are considered one of the most effective methods for controlling the CCN. However, there are very limited reports concerning the cloning studies of resistance genes against the cereal cyst nematode. According to the sequence of Rccn4 which had high similarity to the nucleotide binding site (NBS) coding region of cereal cyst nematode resistance gene, Cre3， We designed three 3’ nested primers. Using single oligonucleotide nested PCR (SON-PCR) we successfully amplified one band, Rccn-L, of 1264bp from E-10 which is the wheat-Ae.variabilis translocation line containing the cereal cyst nematode resistance gene of Ae.variabilis. We found that this band of interesting is the 3’ flanking sequence of 1209bp in size of Rccn4. The coding region was 1026bp, which contained an incomplete open reading frame and a terminator codon, without initiation codon and intron, encoding a peptide of 342 amino acid residues, and shared 86﹪nucleotide sequence identity with Cre3. This peptide had a conserved LRR domain, containing the imperfect repeats,XXLXXLXXL, which contains 17﹪ leucine residues and shares, respectively, 89﹪ nucleotide sequence and 78﹪ amino acid sequence identity with the LRR sequence of Cre3 locus. This research firstly used SON-PCR in the research of plant genome successfully, which indicated that SON-PCR is another method of cloning plant gene. At the same time, According to the conversed motif of NBS and LRR region of cereal cyst nematode resistance gene Cre3 from wild wheat (Triticum tauschlii L.) and the known NBS-LRR group resistance genes, we designed two pairs of specific primers for NBS and LRR region respectively. One band of approximately 530bp was amplified using the specific primers for conversed NBS region and one band of approximately 1200bp was amplified with the specific primers for conversed LRR region. After sequencing, we found that these two sequences included 32bp common nucleotide sequence and have 1675 bp in total, which was registered as RCCN in the Genbank. RCCN contained a NBS-LRR domain and an incomplete open reading frame without initiation codon, terminator codon and inxon. Its exon encodes a peptide of 557 amino acid residues. The molecular weight of the protein from the amino acid was 63.537 KDa. The amino acid sequence of RCCN contained conserved motif: ILDD, ESKILVTTRSK, KGSPLAARTVGG, RRCFAYCS, EGF，LRR. RCCN shares 87.8﹪ nucleotide sequence and 77﹪ amino acid sequence identity with cereal cyst nematode gene Cre3. It might be a novel cereal cyst nematode resistance gene. These research results of cloning the resistance genes against cereal cyst nematode bring a great promise for transferring resistance genes into wheat cultivars and breeding new wheat varieties against cereal cyst nematode by gene engineering. And these results also lay the hard foundation for the expressing researches of these genes.