项目名称∶水稻细菌性条斑菌致病基因的克隆与功能分析

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

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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

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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

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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

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项目概况：

花色苷是植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3’5’-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(DFR)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。