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1、项目 1项目名称：水稻细菌性条斑菌致病基因的克隆与功能分析申请教师：孙文献 职 称： 教授联系电话： 62733532 电子邮箱： 项目概况： 水稻细菌性条斑病 , 简称细条病，是我国长江流域及南方稻区的主要病害之一。该病主要为害叶片。该病的病原为 Xanthomonas oryzae pv.oryzicola （Xoc）称稻生黄单胞菌条斑致病变种。该病原与水稻上另一个重要病原细菌白叶枯菌（ Xanthomonas oryzae pv. oryzae）同属于黄单胞杆菌属，但为不同的致病变种。虽然 Xoo 与 Xoc 在遗传、生理生化性状与外部形态上非常相似，但是，它们在致病性与致病机理上有显著
2、的差异，Xoc 通过叶片气孔侵染，而 Xoo 则通过叶片边缘的水孔侵染。另外，目前在水稻基因资源中找到许多抗 Xoo 的抗性基因，而很少有 Xoc 抗性基因的报道。对 Xoc 致病基因的挖掘将对控制该病害有着重要的理论与应用价值。预测在细条病菌致病中起重要作用的因子有几类：由三型分泌系统分泌的效应因子，由 II 型分泌系统分泌的胞外酶与胞外多糖，以及与产生 DSF 和 c-di-GMP 信号分子相关的基因及由其调控的基因。然而，这些基因如何调控基因表达，如何在致病过程中起作用？目前，仍然未知。该项目将首先利用同源重组敲除 Xoc 致病相关基因，获得 Xoc 基因缺失突变体，鉴定突变体的表型与对
3、水稻的致病性，推测这些基因在致病性中的作用；其次，利用 GUS 酶活反应或者 RT-PCR 研究突变体中一些已知的重要调控基因的表达情况，了解并归纳致病基因的信号传导途径；最后，通过转基因技术，在水稻或拟南芥植物中表达 Xoc的致病效应因子，研究效应因子在植物中对抗病反应的抑制作用。综合以上几方面，初步阐明 Xoc 的致病的分子机理。深入研究 Xoc 致病相关基因将对制定一套对细条病的防控措施有很好的指导意义；并有可能针对性地选择杀菌剂或抗生素的准确靶标。项目 2项目名称：番茄 SlHIR1 基因的分离及其在疮痂病过敏反应中的功能初探申请教师：杨文才职 称： 教授联系电话：62734136 电
4、子邮箱： 项目概况：番茄疮痂病(bacterial spot)是由黄单胞杆菌属( Xanthomonas)的多个种引起的一种细菌性病害。在我国，该病平均发病率为 10-20%，重病区达 46-100%；平均减产 20-30%，重病区达 80-100%。目前尚无有效的化学药剂可以防治番茄疮痂病，一旦病害发生并开始流行，只有靠大量施用农药来减少产量损失，这不仅增加了生产成本，还造成严重的环境污染和生态系统的破坏，并对人们的身体健康构成威胁。因此采用抗病品种是一种经济有效又有益于环境和生态保护的防治措施。这就要求育种工作者从番茄资源中发掘抗性材料，并研究其抗性遗传及与病原菌互作的机理，以便利用这些抗
5、性材料。由于辣椒和番茄都是茄科作物，而疮痂病病原菌又能够同时危害番茄和辣椒等作物，因此人们以前主要研究了辣椒疮痂病病原菌与寄主的互作关系，但在番茄上没有开展相应的研究工作。迄今已从辣椒中克隆到 BS1-BS4 四个抗性基因，并深入研究了其寄主与病原菌互作机制。近年来，人们的研究发现，番茄疮痂病的病原菌要比辣椒的复杂得多，而且在辣椒上鉴定出来的抗性基因在番茄中不具备抗性功能，从而推测番茄疮痂病病原菌与寄主互作与辣椒的可能为不同机理。为了探明番茄疮痂病病原菌与寄主的互作关系，我们通过图位克隆获得了抗 T3 小种的基因，并对该基因进行了初步的分析，但是对其抗性机理及其与病原菌的互作机理上不清楚。从辣
6、椒中克隆的 CaHIR1 与 CaLRR1 基因互作，在过敏反应中起着重要的作用。我们克隆的基因是 NBS-LRR 类型的，同样可以引起过敏反应，因此推测在番茄中可能存在一个类似 CaHIR1 的基因。本项目旨在从番茄中克隆可能参与过敏反应调控的基因 SlHIR1，并对其在病原菌侵染过程中的表达进行分析，通过酵母双杂交试验等技术，初步探明其在寄主产生过敏反应中的功能，为进一步研究番茄疮痂病病原菌与寄主互作机理奠定基础。项目 3项目名称：低碳农业技术评价与优化申请教师：陈 阜职 称： 教授联系电话：62733316 电子邮箱： 项目概况：研究背景：全球气候变暖严重影响了人类的生存环境和社会经济的
7、可持续发展，大气中温室气体浓度升高是气候变暖的主要原因之一，农业在全球气候变化中扮演着重要的角色，农业生产和土地利用变化排放的温室气体大约占全球总排放量的三分之一，农业同时也拥有巨大的固碳减排潜力（IPCC）。因此对低碳农业技术和措施进行评价和优化，对农业和人类的可持续发展均具有重要的科学和现实意义。研究内容：本研究以农田生态系统为研究对象，依据生态经济学原理，利用农业碳足迹理论和方法，系统评价作物生产过程中不同农业技术措施引起的碳足迹，通过比较分析不同农业技术碳产出和投入的差异性，筛选出节能减排效果显著的低碳农业技术，并对低碳农业技术的固碳减排潜力进行评估，最终为优化农业生产管理，实现低碳农
8、业提供技术途径和发展方向。研究特色：综合农学、环境、经济社会学科的理论和方法；强调理论和实际相结合，定性和定量研究相结合，并最终以解决农业生产实际问题为目标。培养目标：重点培养学生的创新能力（主动发现问题，思考分析问题，独立解决问题的能力），团队合作能力和实践能力，并能够独立撰写学术论文，为培养有知识、有能力和有责任感的农业优秀人才奠定基础。欢迎全校对本项目感兴趣并有志于从事宏观农业研究的同学踊跃报名！农业部农作制度重点开放实验室项目 4项目名称：草莓花色苷合成酶（ ANS）基因过表达载体的构建及遗传转化申请教师：郭仰东职 称： 教授联系电话：62734845 电子邮箱： 项目概况：花色苷是植
9、物次生代谢过程中产生的类黄酮物质，它是花色素和糖以糖苷键结合使其呈现从红、紫到蓝等不同颜色。花色苷是一类极性较大的水溶性植物色素，可溶于甲醇、乙醇和丙酮等极性较大的溶剂中，不溶或微溶于已烷等非极性溶剂中。花色苷因强烈吸收可见光而区别于其它黄酮类化合物，在紫外可见光谱区(200-700nm)，其 0.01-1%的盐酸甲醇溶液或盐酸乙醇溶液的吸收光谱中有两个吸收峰，其中 500-550nm 为花色素和花色苷的特征吸收峰。花色苷的生物合成途径是被最为广泛而又深入研究的植物次生代谢途征，特别在主要模式植物中已经很清楚，如拟南芥、玉米和矮牵牛。花色苷的合成从莽草酸代谢途径合成苯丙氨酸和脂肪酸合成代谢合成
10、丙二酰 CoA 开始经苯丙烷类途径合成。苯丙氨酸由苯丙氨酸解氨酶催化生成肉桂酸，肉桂酸在肉桂酸-4-羟化酶作用下生成 4-香豆酸，4-香豆酸在 4-香豆酸 CoA 连接酶的催化下生成 4-香豆酸 CoA;4-香豆酸 CoA 与另一前体丙二酰 CoA 由查尔酮合酶催化二者缩合成黄色查尔酮，黄色查尔酮在查尔酮异构酶作用下生成生成无色的黄烷酮，该步也可自发完成，黄烷酮进一步在黄烷酮 3-羟基化酶催化下形成无色的二氢黄酮醇，它可以直接进一步在二氢黄酮醇还原酶作用下还原成无色花色素，也可以先在类黄酮 3-羟基化酶或类黄酮 35-羟基化酶作用下分别生成二氢栋皮酮或二氢杨梅黄酮后，再由二氢黄酮醇还原酶(DF
11、R)催化还原成无色花色素，这主要取决于不同的物种，无色花色素转变成有色花色素由花色素合酶催化完成，有色花色素在类黄酮 3-葡萄糖基转移酶(3GT)催化生成花色苷，它还可以在其它酶的作用下进一步糖基和酞基化，从而提高其稳定性。花色苷具有以下生理功能：第一，吸引传粉者和采食者，有利于植物的繁殖。花色苷能赋予植物的繁殖器官特别是花朵、果实和种子等以鲜艳的颜色，从而吸引传粉者和采食者，有利于植物的授粉和种子的传播。第二，提高光保护能力。花色苷能减轻光损伤的程度，特别是减轻高能量蓝光对发育中的原叶绿素的损伤。第三，提高抗冻能力。低温诱导花色苷的合成暗示了一种保护机制。植物液泡中积累的可溶性物质可以降低冰
12、点，表皮细胞中积累的花色苷可以防止表皮细胞受到冻害，尤其是可以防止形成冰核物质，从护落叶植物免受霜冻的危害。第四，提高抗旱能力。渗透胁迫可诱导花色苷的生成，含有花色苷的植物组织能够抵抗干早胁迫。 第五，提高抗菌抗虫能力。此外，花色苷是一类最为人们所熟悉的天然色素，它无毒无副作用，是蔬菜和水果本身的正常成分，与合成色素相比安全性较高，它着色自然，可用于果味汽水、酒和糕点等食品中。同时，它还具有一下医疗保健功能：第一，抗氧化及消除自由基的功能；第二，降低血清及肝脏中脂肪含量的功能。第三，抗变异及抗肿瘤的作用；第四，防止人体内过氧化作用。利用植物基因工程技术培育草莓品种可以不受上述因素的限制，它可以
13、有计划地向草莓中引入目的基因而不需要改变原有的其他特性，使草莓表达目标性状，实现草莓品种的遗传改良，为草莓育种、种质资源开发利用等领域开辟了新的途径，可以获得常规育种难以或无法得到的新类型，从而创造出新种质，并且草莓无性繁殖的特点对转基因植株外源性状的保持十分有利。本研究旨在改良草莓果实的品质，重点是营养物质的改良，从而提高其商品价值。通过过表达草莓花色苷合成途径中的关键酶基因（花色苷合成酶基因）使草莓果实中花色素的合成增加，从而提高草莓果实的商品品质和保健功能。项目 5项目名称：寄生植物寄生的细胞学研究申请教师：郭玉海职 称： 教授联系电话：62732556电子邮箱：项目概况：本项目属于寄生
14、植物科学领域。运用电镜和植物切片技术，研究肉苁蓉侵入柽柳根的细胞学过程。明确肉苁蓉不同侵入阶段的器官形态的细胞学变化。探索肉苁蓉和寄主根寄生界面的化学信号系统和作用机理。寄生植物和寄主植物相互作用，是科学前沿问题。近十年，nature 上发表寄生物和寄主相互作用论文 400 篇。寄生物和寄主相互作用是一个十分有趣的科学问题。在寄生真菌研究表明，真菌首先在植物寄生部位（如：叶）萌发，分泌多糖类粘性物质，将自身粘结在寄生部位，形成吸器；吸器顶端产生钉状细胞（侵入细胞），在酶解作用、压力作用等综合作用下侵入寄主体内，在寄生组织细胞形成吸器，从寄主获得其生长所需的水分、矿质和有机营养。但寄生菌和和寄主
15、界面的化学信号系统和作用机理尚不清楚。本试验以寄生植物和寄主柽柳为材料，研究肉苁蓉侵入柽柳根的细胞学过程和信号系统。与寄生真菌试验材料相比，具有试验材料大，容易操作特点。研究肉苁蓉侵入柽柳根的细胞学过程，探索肉苁蓉和寄主根寄生界面的化学信号系统和作用机理，对明确肉苁蓉和柽柳相互作用的生理机制有重大理论机制，研究结果对提高肉苁蓉接种率的化学调控技术有实际指导意义。项目 6项目名称：乙烯介导的柽柳根与肉苁蓉识别反应的生理机制指导教师：翟志席职 称：教授联系电话：62732556电子邮箱：项目概况：本项目研究肉苁蓉和柽柳根识别中乙烯的作用。研究表明，植物对乙烯刺激有增粗、变短和向性三个基本效应。柽柳受到肉苁蓉寄生刺激，迅速增粗，但对乙烯的向性反应未见报道。最近一期 NEW Phytologist 报道，寄生真菌释放乙烯，诱导寄主根的向性反应。进一步研究：乙烯介导的柽柳根与肉苁蓉识别反应，揭示其生理机制，具有重大理论价值，研究结果对提高肉苁蓉接种率和高产具有实践意义。项目 7项目名称：柽柳根对断茎刺激的补偿机理申请教师：李连禄职 称：副教授联系电话：62732556 电子邮箱： 项目概况：植物体对环境刺激会产生超补偿现象。林业研究表明，柽柳、梭梭平茬，即去掉地上部，会刺激柽柳地下部迅速生根，进而促进地上茎快速生长，结果是地上部比不平茬植株长得高（文献：赵树仁：梭梭、柽柳固沙林平茬试验）。
