梭梭 HaNAC20基因克隆及特性分析

为深入分析 HaNAC20转录因子在梭梭抗逆机制中的作用,以梭梭［Haloxylon ammodendron(C.A.Mey.) Bunge］ HaNAC20转录因子为对象,克隆其编码基因,对其基本理化性质、所属亚族及同源基因进行生物信息学分析,使用qRT-PCR方法对 HaNAC20在模拟干旱、高盐、模拟地表高温、IAA、ABA处理下的表达量进行分析,构建表达载体,进行亚细胞定位及转录激活活性分析。结果表明：克隆得到1个编码区全长为822 bp的梭梭NAC转录因子家族基因,命名为 HaNAC20(登录号：KU845314),编码273个氨基酸。系统发育树显示 HaNAC20属于NAC家族中与非生物胁迫相关的SNAC亚族。核定位信号预测及亚细胞定位结果表明 HaNAC20定位于细胞核内。表达量分析结果显示：在模拟干旱、高盐、模拟地表高温、IAA、ABA处理下, HaNAC20表达量均显著上调。转录激活分析结果显示该转录因子C端具有转录激活活性。表明 HaNAC20基因在梭梭响应非生物逆境胁迫、提高梭梭抗逆性中发挥重要作用。     

梭梭HaNAC20提高拟南芥抗逆性研究

为明确HaNAC20转录因子的功能和阐明梭梭不同的NAC转录因子参与抗逆作用的异同，在前期研究的基础上，对模拟盐胁迫和干旱条件下梭梭HaNAC20转基因拟南芥萌发状况及其在干旱、盐、高温胁迫下的表型和生理指标进行分析。结果表明，在干旱胁迫下，梭梭HaNAC20可显著提高拟南芥萌发率；梭梭HaNAC20可显著提高拟南芥的抗旱性。本研究结果可为深入理解梭梭抗逆的分子机制提供参考，也可为农林作物分子育种提供新的基因资源。     

梭梭NAC转录因子HaNAC38功能及特性分析

从梭梭干旱转录组中获得与干旱相关的NAC转录因子基因HaNAC38，为了研究其功能，以过表达HaNAC38基因拟南芥纯合株系作为对象，比较转基因株系与野生型间的差异，并利用酵母单杂交技术对HaNAC38转录因子可能结合的DNA核心序列进行验证。结果表明，在自然干旱和模拟盐胁迫条件下，过表达HaNAC38基因拟南芥株系生长状况显著优于野生型拟南芥。过表达HaNAC38基因拟南芥株系的种子发芽率、幼苗叶片脯氨酸含量及过氧化氢酶活性均显著高于野生型拟南芥株系，丙二醛含量和过氧化氢含量显著低于野生型拟南芥。由此表明HaNAC38显著增强了拟南芥对于干旱和盐胁迫的耐受能力。酵母单杂交试验结果表明，HaNAC38转录因子可以在酵母体内特异性结合TTGCGT核心序列，并激活下游报告基因的表达。以上结果为明确梭梭HaNAC38转录因子的功能及其调控网络奠定了基础。     

梭梭HaNAC12转录因子抗逆功能验证

【目的】验证梭梭NAC转录因子基因（HaNAC12）的抗逆功能,以期解析梭梭响应逆境胁迫的分子机制,为梭梭及其他作物抗逆遗传改良提供理论参考。【方法】通过实时荧光定量PCR对HaNAC12基因在干旱、高盐、ABA处理下的表达模式分析。利用同源重组法、农杆菌介导喷花法、喷洒除草剂等方法构建并筛选HaNAC12转基因拟南芥...     

梭梭VHA B基因克隆及序列分析

采用RT PCR和RACE法从超旱生、耐盐植物梭梭（Haloxylon ammodendron）中扩增出VHA B基因cDNA序列，其开放阅读框为1 413 bp，推测编码全长为471个氨基酸残基的氨基酸序列，该蛋白分子量约为52.304 ku，等电点为5.08。运用SMART、DNAMAN、GOR4、TMPred等生物信息学软件对梭梭VHA B功能域、跨膜结构进行分析显示，梭梭VHA B含有3个ATP synt_ab_N 、ATP synt_ab、ATP synt_ab_C结构域，但是不含跨膜结构域和信号肽。氨基酸序列同源性结果显示，HaVHA B与盐爪爪、盐穗木、碱蓬等同源性高达89.68%。说明VHA B基因是一个高度保守基因。     

梭梭HaNAC2的表达分析和抗逆功能鉴定

NAC是植物特有的转录因子家族之一,具有高度保守的NAC结构域,在植物生长发育和胁迫应答等过程中发挥着重要的调节功能。利用qRT-PCR技术对梭梭 HaNAC2在不同胁迫处理下的表达模式进行分析,并通过叶盘法转化烟草,在干旱、高温及高盐胁迫处理下对转 HaNAC2基因烟草进行抗逆性分析。结果表明 HaNAC2可响应模拟地表高温、模拟干旱、高盐胁迫,以及植物生长素(IAA)、脱落酸(ABA)处理,过表达 HaNAC2的转基因烟草在干旱、高温及高盐胁迫处理下具有更强的抗旱性、耐热性和耐盐性。     

陆地棉GhRab7基因鉴定及酵母中盐胁迫响应分析

Rab参与细胞内囊泡运输的调节,是小G蛋白家族里成员数最多的一类亚家族蛋白,拟南芥、哺乳动物和酵母Rab蛋白功能已经研究的比较清楚,但棉花中Rab蛋白的功能还没有详细的报道。本试验从陆地棉TM-1数据库中检索到24个 Rab7基因,基于这些基因的染色体分布、编码氨基酸个数及分子质量大小,鉴定出19个潜在 GhRab7基因。随后,根据系统进化和序列保守性分析克隆一个 GhRab7基因,该基因编码一个207个氨基酸,分子质量为23.2 ku的Rab类小G蛋白。对其进行高盐条件下异源表达酵母生长抗性试验的结果显示,异源表达 GhRab7的酵母表现出盐胁迫敏感的特征。这些结果说明 GhRab7在棉花应对外界盐胁迫响应时可能发挥重要作用。     

番茄一个褪黑素合成基因的cDNA克隆与表达分析

为深入研究褪黑素的分子生物学功能,根据番茄基因组数据库的SlSNAT基因序列信息设计引物,以耐盐番茄材LA1401(PI365967)叶片RNA反转录得到的cDNA为模板,利用高保真酶克隆了番茄的褪黑素合成酶基因SlSNAT,基因CDS(coding sequence)序列全长为768 bp,共编码255个氨基酸。利用酶切连接的方法,构建了该基因的超表达载体。实时定量PCR结果表明,SlSNAT基因在叶片中的表达量最高,显著高于其在花、果实、根、种子和萼片中的表达量。在不同非生物逆境处理下的表达结果显示,在干旱处理条件下的表达量最高,其次是在甘露醇的渗透胁迫逆境,在这2种胁迫条件下的表达量均显著高于其在过氧化氢、氯化钠、低温和褪黑素诱导下的表达量。另外,在盐胁迫条件下,SlSNAT基因在根部的表达量受到明显抑制。     

陆地棉盐胁迫应答基因GhWRKY41的克隆与分析

为研究转录因子GhWRKY41在陆地棉盐胁迫应答过程中的作用,基于差减文库分析结果,利用RT-PCR和RACE技术,克隆了GhWRKY41基因(GenBank登录号为HM002635)。该基因cDNA长度为1 630bp,含有ORF(Open reading frame)为1 068bp,编码355个氨基酸的多肽,包含2个内含子。通过瞬时表达分析亚细胞定位,结果表明,转录因子GhWRKY41定位于细胞核,符合转录因子特性。转基因株系发芽试验结果表明,过量表达GhWRKY41基因,可显著提高转基因棉花在干旱、盐和低温胁迫下的发芽率;利用Real-time PCR技术,证明在盐和干旱胁迫条件下,转基因株系中GhWRKY41基因的表达量显著上升。GhWRKY41基因在根、茎和叶片中表达存在差异,根系中胁迫6h上调达到最高,茎中则胁迫48h达到最高,而叶片中仅6和24h上调表达。进一步比较转基因棉花与野生型棉花的纤维品质性状,结果表明GhWRKY41的过表达可以提高转基因棉花的衣分。因此,GhWRKY41参与了棉花响应盐和干旱胁迫应答过程,且过表达可提高转基因棉花耐盐性和耐旱性。     

转HaNAC基因棉花的分子鉴定及遗传稳定性分析

棉花是世界上重要的经济作物之一。为创制和改良棉花抗旱新品种提供种质资源及遗传育种研究提供理论依据，通过染色体步移技术明确外源基因在棉花染色体上的插入位点、序列及染色体信息，研究了转梭梭HaNAC基因的棉花材料对干旱胁迫的响应能力，确定了HaNAC基因的物理位置，鉴定了其遗传稳定性。研究结果如下：(1)本研究对转HaNAC38转录因子基因棉花材料进行了分子鉴定，通过PCR扩增、电泳检测及测序证实了转基因植株中分别存在标记基因和目的基因序列。应用半定量PCR,证明了HaNAC38基因在棉花受干旱胁迫后表达量上调。这些结果说明转HaNAC38基因T6代棉花植株的遗传稳定性。(2)通过标记基因的初步筛选获得阳性植株后，对转基因棉花进行外源基因的检测鉴定，利用获得的序列设计染色体步移引物，通过巢式PCR方法获得转HaNAC38基因棉花的T-DNA序列在基因组中的插入位置，结果定位到棉花基因组A11染色体第26 202 323 bp处。根据已知的棉花基因组信息，通过鉴定，共筛选转HaNAC38基因的棉花材料5个株系，为创制和改良棉花抗旱新品种提供了亲本材料。     

梭梭14-3-3蛋白基因HaFT-1和HaFT-2克隆及表达分析

根据前期梭梭干旱转录组测序得到的Unigene序列,成功克隆2个梭梭14-3-3蛋白基因,分别命名为HaFT-1和HaFT-2,并对其进行基因表达分析。结果表明:HaFT-1基因在梭梭的根、种子中均可表达,且根中表达最强;HaFT-2基因在梭梭同化枝中表达最强,根的表达量次之。干旱胁迫后HaFT-1和HaFT-2基因的表达量均下调。本研究初步分析HaFT-1、HaFT-2基因的表达模式,为进一步研究该基因功能奠定基础。     

新疆典型荒漠区单食性天花吉丁虫磷元素含量对环境的响应

磷是生态系统中重要的元素,驱动着生态系统的食物链及其相关的生态过程。沙漠生态系统P元素相对亏缺,了解该地区P元素对生物种群过程的影响及对生物多样性的保护有重要价值。通过定期监测土壤-植物(梭梭Haloxylon ammodendron)和昆虫(天花吉丁虫Julodis varioloris Pall)磷元素变化(磷含量及其RNA),分析土壤-植物-昆虫之间P元素的关系,结果表明:梭梭叶片中的C/P与土壤中有效P呈负相关,吉丁虫体内P和RNA与梭梭叶片中C/P呈负相关,与土壤中有效P含量呈正相关。吉丁虫中P与RNA含量直接受梭梭叶片中C/P影响,间接受土壤有效P影响,土壤和植物间P元素动力学可能是驱动天花吉丁虫种群变化的重要因素。自然条件下天花吉丁虫种群数量与其体内RNA含量变化一致,表明天花吉丁虫种群动态变化可以通过自然环境中磷元素的变化来评估,这可能是一个从微观角度研究昆虫种群变化的新方法。     

梭梭液泡膜焦磷酸酶HaVVP基因克隆及序列分析

以梭梭叶片为材料,根据其他植物液泡膜焦磷酸酶基因的保守序列设计引物,采用同源基因克隆及RACE-PCR方法克隆到1个H+-PPase基因,命名为HaVVP。HaVVP基因编码区长2 734bp,编码767个氨基酸;所得序列与GenBank中注册的高等植物H+-PPase基因核苷酸序列的同源性均在68%以上、氨基酸序列的同源性达80%以上。     

肉苁蓉寄生数目对肉苁蓉种子产量和质量的影响

以梭梭和肉苁蓉为试验材料,在单株梭梭上寄生1~7个肉苁蓉,研究肉苁蓉寄生数目对肉苁蓉种子产量和质量的影响。结果表明:随着单株梭梭上寄生肉苁蓉数目的增加,1)单株梭梭-肉苁蓉复合体生物量降低6.1%~10.5%;2)单株梭梭体内非结构性碳水化合物累积量降低23.2%~30.7%,而肉苁蓉种子中非结构性碳水化合物累积量则提高143.8%~331.3%;3)单株梭梭上寄生的肉苁蓉种子产量提高170.3%~338.1%。结果表明适宜的肉苁蓉寄生数目能够通过优化非结构性碳水化合物的分配来提高肉苁蓉种子产量。     

陆地棉小GTP结合蛋白基因GhROP1和GhROP8的克隆及表达分析

为探究棉花ROP基因在非生物逆境胁迫及外源激素处理下的表达模式,利用同源克隆的方法获得2个陆地棉(Gossypium hirsutum L.)ROP基因GhROP1和GhROP8,通过生物信息学方法分析其理化性质、结构及进化关系,并利用荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对其组织表达的特异性及不同逆境胁迫和外源激素处理下的表达模式进行分析。结果表明：1)GhROP1和GhROP8基因的开放阅读框(ORF)分别为591和630 bp,各编码197和210个氨基酸,均含有1个保守的RHO结构域。2)多序列比对显示2个GhROPs蛋白均符合ROP蛋白结构特征且与其他物种ROP蛋白具有高度的相似性,聚类分析表明,GhROP1蛋白属于Ⅰ类ROP蛋白,GhROP8蛋白属于Ⅱ类。3)2个GhROPs基因在不同组织中均有表达且存在组织特异性：GhROP1基因在真叶中表达量最高,在根部和茎部表达量较低;GhROP8基因在根部表达量最高,其他组织中均为低表达量。2个GhROPs基因对于干旱、高盐、低温及高温等非生物逆境胁迫和外源脱落酸(ABA)、生长素(IAA)的处理均有响应：2个GhROPs基因表达均受...     

植物生长调节物质对梭梭和肉苁蓉生长的调节作用

以梭梭、肉苁蓉为材料,研究了植物生长促进剂赤霉素和抑制剂矮壮素对梭梭和肉苁蓉生长的调节作用。结果表明:1)赤霉素促进梭梭地上部生长,单株梭梭生物量和非结构性碳水化合物总量分别提高30.8%和69.3%,却使肉苁蓉生物量降低10.7%;2)矮壮素抑制梭梭地上部生长,单株梭梭生物量和非结构性碳水化合物总量分别降低19.7%和18.7%,但能提高肉苁蓉生物量86.6%。结果显示矮壮素对提高肉苁蓉生物量具有调节作用。     

梭梭树龄与肉苁蓉种子产量关系的研究

以梭梭和肉苁蓉为试验材料,研究了梭梭树龄与肉苁蓉种子产量的关系.结果表明:1)梭梭基径粗、株高、冠幅、肉苁蓉直径、花序长、蒴果数、有效果数、单蒴果重和单株种子产量与梭梭树龄呈显著正相关,相关系数在0.93以上.2)随着梭梭树龄增长,与对照相比,单株肉苁蓉种子产量提高了2～5倍.直径＜0.5 mm的种子所占比例下降,直径为0.5～0.7 mm种子所占比例提高.3)5年生及以上的梭梭所寄生的肉苁蓉直径和花序长可达21.72 mm和30.8 cm以上,并且蒴果数、有效果数和单株种子产量分别可达143个、128个和11.810 g以上.5年生及以上的梭梭可作为寄主培育肉苁蓉留种植株.