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Journal of Zhejiang University SCIENCE B
ISSN 1673-1581(Print), 1862-1783(Online), Monthly
2015 Vol.16 No.10 P.813-896
Articles
Effects of pre-harvest chemical application on rice desiccation and seed quality
Yong-qi He, Jin-ping Cheng, Liang-feng Liu, Xiao-dan Li, Bin Yang, Hong-sheng Zhang, Zhou-fei Wang
DOI: 10.1631/jzus.B1500032 Downloaded: 2807 Clicked: 4584 Cited: 1 Commented: 0(p.813-823) <Full Text><PPT> 1878
创新点：明确了敌草快、百草枯和乙烯利化学脱水剂处理，对杂交籼稻和常规粳稻种子干燥、粒重及发芽的影响，成功筛选出适宜于水稻生产的化学脱水剂敌草快。
方法：利用不同浓度敌草快、百草枯、乙烯利等配制的化学脱水剂，对抽穗后第4周的杂交籼稻盐两优88和抽穗后第6周的常规粳稻武运粳7号分别进行喷施。其中，2013年采用了12种不同浓度的试剂处理，以未喷施试剂为空白对照，2014年对前一年试验中表现效果最好的处理（120 g/ha 敌草快）进行重复验证。处理后2 d和4 d收获种子，测定种子含水量（MC）、粒重（GW）、发芽率（GR）、发芽指数（GI）和成苗率（SP）等指标。
结论：对水稻喷施不同化学脱水剂2 d和4 d后，与对照相比，种子MC和SP显著降低（图1和5），但未影响GW、GR和GI（图2~4）。结合两年试验结果发现，喷施120 g/ha敌草快具有较好的种子干燥效果，喷施后对种子粒重、发芽和成苗等影响较小（图6~8）。因此，敌草快可以作为水稻收获前种子干燥脱水剂，具有潜在的应用价值。研究结果为今后进一步开展水稻大规模田间种子脱水干燥处理提供基础。
关键词组：水稻；化学脱水剂；种子干燥；种子发芽
Qi-chao Zhao, Ming-hong Liu, Xian-wen Zhang, Chao-yang Lin, Qing Zhang, Zhi-cheng Shen
DOI: 10.1631/jzus.B1500056 Downloaded: 2340 Clicked: 4022 Cited: 0 Commented: 0(p.824-831) <Full Text><PPT> 1726
创新点：Cry1Ig为新发现的苏云金杆菌（Bt）杀虫基因；Cry1Ig与Cry1Ac共同使用有利于延缓害虫产生对Bt杀虫蛋白抗性。
方法：将Cry1Ac、Cry1Ig和EPSPS（G10）基因的表达框依次插入到同一转移DNA（T-DNA）中，再将此T-DNA利用农杆菌介导法转化到水稻中。从转基因后代中，利用蛋白质印迹法（Western blot）、DNA印迹法（Southern blot）和热不对称交错聚合酶链式反应（TAIL-PCR）技术，筛选出能够高水平表达上述三个基因以及T-DNA单拷贝插入并且未发生明显插入突变的转化株。对于筛选到的转化株，利用Western blot进一步分析Cry1Ac、Cry1Ig和G10基因的表达水平；使用酶联免疫吸附测定（ELISA）检测Cry1Ac的表达量；使用棉铃虫、二化螟和稻纵卷叶螟为对象，测定转基因水稻的抗虫活性；使用草甘膦喷施法，测定转基因水稻的抗草甘膦活性。最后，在大田试验中，考察转基因水稻与非转基因水稻的基本农艺性状，观察T-DNA的插入是否对转基因水稻的生长产生明显的影响。
结论：本实验最终获得具有高水平表达Cry1Ac、Cry1Ig和G10基因以及T-DNA单拷贝插入并且未引起明显变化的转化株GAI-14。GAI-14对棉铃虫、二化螟、稻纵卷叶螟以及草甘膦均具有明显的抗性。田间试验表明GAI-14在基本农艺性状上与非转基因水稻无明显差异。
关键词组：Bt基因堆叠；转基因水稻；EPSPS抗草甘膦基因；害虫抗性治理
Jing Wang, Jing-feng Huang, Xiu-zhen Wang, Meng-ting Jin, Zhen Zhou, Qiao-ying Guo, Zhe-wen Zhao, Wei-jiao Huang, Yao Zhang, Xiao-dong Song
DOI: 10.1631/jzus.B1500087 Downloaded: 2420 Clicked: 4366 Cited: 6 Commented: 0(p.832-844) <Full Text><PPT> 1839
创新点：本文通过传感器相互校准获得了具有更高时间分辨率的植被指数时间序列数据，同时研究了不同植被指数在提取水稻物候期中的有效性，从而提高了水稻物候期提取的精度。
方法：利用最小二乘法对HJ-1 CCD和Landsat-8 OLI传感器提取的植被指数（EVI2和NDVI）进行相互校准，验证了不同传感器可互补使用；利用一致性分析方法，对比不同植被指数在提取单季稻物候期中的有效性；通过极值法和最大斜率法提取研究区单季稻的移栽期、抽穗期和成熟期；将利用两传感器相结合形成的新植被指数时间序列数据得到的水稻物候期提取结果，与用单一传感器得到结果进行对比，分析水稻物候期提取精度。
结论：基于环境减灾卫星及Landsat-8卫星融合后得到的植被指数时间序列数据可以有效地提高南方单季稻物候期提取的精度，EVI2的提取效果优于NDVI，极值法和最大斜率法结合提取的单季稻物候期结果与野外调查及农气站统计结果较为吻合，可以很好地应用于实际业务中。
关键词组：物候提取；相互校准；植被指数；HJ-1 CCD；Landsat-8 OLI
Ning Zhang, Jing Jiang, Yan-li Yang, Zhi-he Wang
DOI: 10.1631/jzus.B1400319 Downloaded: 2538 Clicked: 4289 Cited: 1 Commented: 0(p.845-856) <Full Text><PPT> 1782
创新点：首次在番茄果实瞬时表达系统中证明转化酶抑制子可明显抑制细胞壁转化酶活性，并且此抑制作用是通过翻译后水平发挥作用。
方法：将Micro-Tom番茄分为对照组（果实未注射农杆菌及注射不含载体的空白农杆菌）和实验组（果实注射含有过表达转化酶抑制子基因的农杆菌），番茄果实分为萼片、中果肉、胶质胎座和心室隔壁四个部位，用实时定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）技术检测转化酶抑制子和转化酶基因家族的表达变化，利用比色法分别检测了蔗糖代谢关键酶活性的变化，用高效液相色谱检测果实各部位果糖、葡萄糖和蔗糖的含量，利用高氯酸水解法测定淀粉的含量。
结论：利用农杆菌注射进行果实瞬时表达后果实各部位的细胞壁转化酶活性受到明显抑制，但转化酶基因家族的转录水平表达变化不大，果糖和葡萄糖含量下降，蔗糖含量有所升高。这一结果表明Sly-INH基因主要是通过在翻译后水平对番茄细胞壁转化酶进行调控，进而影响番茄果实糖的组成与含量。本研究从分子水平对转化酶抑制子及其调控的转化酶基因家族进行了系统性研究，这为利用栽培手段调控植物体内转化酶的表达和活性，调节库组织的蔗糖的输入速率以及同化产物的分配以改善品质提供依据与技术支持。
关键词组：转化酶抑制子；果实发育；瞬时表达体系；过表达；番茄
Wen Zong, Yan Jiang, Jing Zhao, Jian Zhang, Jian-gang Gao
DOI: 10.1631/jzus.B1500048 Downloaded: 2548 Clicked: 4130 Cited: 3 Commented: 0(p.857-864) <Full Text><PPT> 1715
创新点：系统地研究了雌二醇在小鼠泌尿生殖系统（子宫、阴道和膀胱）以及人子宫内膜癌细胞系中对LOX家族基因表达的影响；提出了转化生长因子-β（TGF-β）信号通路可能在雌二醇调节LOX家族中发挥作用。
方法：使用雌二醇对卵巢快速衰老小鼠和人子宫内膜癌细胞系进行处理，然后通过荧光实时定量聚合酶链式反应（PCR），分别从体内和体外研究雌二醇对LOX家族基因表达的影响（图2~5）。在人子宫内膜癌细胞系中加入TGF-β1，通过荧光实时定量PCR，检测LOX家族基因表达的变化（图6）。利用人子宫内膜癌细胞系为对象，进行分组研究：一组无任何处理，为对照组；一组只加雌二醇；一组则同时加入雌二醇和TGF-β受体抑制剂（SB431542）。24小时后，检测LOX家族基因及TGF-β1的表达（图6）。
结论：雌二醇可以促进卵巢快速衰老小鼠和人子宫内膜癌细胞系中LOX、LOXL1、LOXL2、LOXL3、LOXL4和TGF-β1表达的升高，其中雌二醇很有可能是通过TGF-β信号通路影响LOX家族基因的表达量。由于LOX家族基因与盆腔疾病关系密切，所以我们的发现可能为临床上盆腔器官疾病的预防和治疗提供一些理论基础。
关键词组：赖氨酰氧化酶（）家族基因；雌二醇；TGF-β信号通路
Lu-jun Chai, Xia-wei Jiang, Fan Zhang, Bei-wen Zheng, Fu-chang Shu, Zheng-liang Wang, Qing-feng Cui, Han-ping Dong, Zhong-zhi Zhang, Du-jie Hou, Yue-hui She
DOI: 10.1631/jzus.B1500029 Downloaded: 2609 Clicked: 4029 Cited: 1 Commented: 0(p.865-874) <Full Text><PPT> 1839
创新点：首次对一株分离自地层水的石油降解菌O. intermedium 2745-2进行了生理生化特性研究以及基因组测序，从基因组角度解释菌株2745-2对石油的降解能力。通过菌株2745-2与同种其他临床分离菌株的比较基因组学分析，表明2745-2仍具有多种与致病性相关的基因。
方法：通过微生物富集培养的方法从油井的地层水中分离石油降解微生物，通过聚合酶链反应（PCR）扩增16S核糖体RNA（rRNA）序列进行比较和分析确定菌株的分类地位属于O. intermedium（图1）。采用Illumina HiSeq2000对菌株2745-2进行高通量测序，采用Velvet 1.2.07和RAST server分别进行数据组装和注释（表1）。PHAST寻找基因组中的噬菌体相关序列（图4和表2）。通过BLAST+和BRIG对环境分离菌株（2745-2）和临床分离菌株（M86、229E和LMG3301T）进行基因组比较（表3、表4和图5）。
结论：首次对一株环境分离的O. intermedium（2745-2）进行全基因组测序，揭示具有多种与石油降解相关的基因。通过环境分离菌株（2745-2）与临床分离菌株（M86, 229E和LMG3301T）的基因组比较分析，表明2745-2仍具有多种致病性相关的基因。
关键词组：；石油降解；比较基因组；病原菌
Midgut immune responses induced by bacterial infection in the silkworm, Bombyx mori
Lei Zhang, Yan-wen Wang, Zhi-qiang Lu
DOI: 10.1631/jzus.B1500060 Downloaded: 2538 Clicked: 4479 Cited: 8 Commented: 0(p.875-882) <Full Text><PPT> 1829
创新点：证明了家蚕肠道内的活性氧（ROS）、一氧化氮（NO）及抗菌肽在肠道免疫反应中的重要作用。
方法：通过绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa）及黑胸败血菌（Bacillus bombysepticus）喂食感染家蚕以后，统计家蚕死亡率、检测感染后不同时间肠道内过氧化氢（H2O2）及NO的水平变化；同时利用实时荧光定量聚合酶链反应（qPCR）检测中肠组织中活性氧相关基因及抗菌肽基因的转录情况。
结论：死亡率结果显示，黑胸败血菌比绿脓杆菌具有更强的致病性。活性氧检测结果显示，喂食细菌感后8 h到16 h,家蚕肠道内H2O2及NO水平显著升高。通过qPCR研究ROS相关基因的表达变化的结果显示，P. aeruginosa感染后 8 h 可诱导肠道内双氧化酶（Duox）及过氧化氢酶（CAT）的转录上调，而感染后16 h，P. aeruginosa可诱导NO合成关键基因（一氧化氮核酶2，NOS2）的上调表达，喂食细菌感染同样可以诱导家蚕中肠抗菌肽基因的上调表达，而抗菌肽Glovorin 2及Glovorin 3在感染初期转录上调最为明显。实验结果进一步证明ROS、NO及AMP的产生在家蚕肠道免疫防御中的重要作用。
关键词组：家蚕；中肠；免疫；过氧化氢；一氧化氮；抗菌肽
Molecular dynamics simulation of the interactions between EHD1 EH domain and multiple peptides
Hua Yu, Mao-jun Wang, Nan-xia Xuan, Zhi-cai Shang, Jun Wu
DOI: 10.1631/jzus.B1500106 Downloaded: 2284 Clicked: 4795 Cited: 1 Commented: 0(p.883-896) <Full Text><PPT> 1673
创新点：通过分子动力学模拟的方法，详细分析了三个复合物的结构差异。通过结合自由能计算及能量分解，定量对比了三条肽链中各个残基对复合物形成的贡献，确定了范德华相互作用以及侧面残基的氢键是影响亲和力大小的关键因素。
方法：用GROMACS程序对EHD1蛋白中的Eps15同源结构域与肽链形成的三个复合物进行各 60纳秒的分子动力学模拟，用AMBER程序中的MM/GBSA方法进行结合自由能计算和能量分解，用FoldX软件对三个复合物进行丙氨酸扫描实验。
结论：在对EHD1蛋白中的Eps15同源结构域进行高亲和力的肽类抑制剂设计时，范德华相互作用应该成为主要考虑因素。与蛋白质形成氢键的能力是侧面残基选择的参考因素。
关键词组：亲和力；Eps15同源结构域；分子动力学模拟；抑制剂设计；肽