表达二穗短柄草CBF2基因拟南芥抗旱性分析

以表达二穗短柄草(Brachypodium distachyon)CBF2基因的拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料,通过模拟干旱胁迫分析其种子和幼苗对甘露醇渗透胁迫的响应和成苗对盆栽条件下水分胁迫的响应。结果表明,渗透压为-0.62MPa时种子萌发率开始下降,转基因拟南芥种子萌发率略高于野生拟南芥,但差异不显著(P0.05)。以根的增长量作为评价幼苗抗旱性的主要标准,当渗透压小于-0.37 MPa时,根长增长量随着胁迫强度的增加而明显减小,转基因株系根长增长量始终显著高于野生型拟南芥(P0.05)。拟南芥成苗干旱胁迫至25d,野生拟南芥成活率为11.7%,转基因植株平均成活率为41.6%;随着干旱胁迫时间的延长,转基因拟南芥过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性均显著高于野生植株,丙二醛含量及相对电导率显著低于野生植株。结果表明,二穗短柄草CBF2基因提高了拟南芥幼苗及成苗的抗旱性。     

日本百脉根LjbHLH34基因克隆及耐旱功能鉴定

干旱是影响植物生长发育的重要环境因素。本研究分析了日本百脉根抗旱相关基因LjbHLH34的耐旱功能，初步解析其响应干旱胁迫的分子机制，以期为百脉根抗旱分子育种提供理论基础。本研究克隆得到的LjbHLH34基因大小为711 bp、编码236个氨基酸，属bHLH转录因子家族成员。系统进化树分析显示，LjbHLH34蛋白与拟南芥bHLHⅣ亚家族中AtbHLH34和AtbHLH104亲缘关系较近。实时荧光定量分析表明LjbHLH34在日本百脉根的根中表达量最高，叶中次之，茎中最少，暗示其在日本百脉根多个组织中发挥作用；同时LjbHLH34基因也受聚乙二醇(PEG)和脱落酸(ABA)诱导表达。在酵母中检测发现LjbHLH34具有转录激活活性；亚细胞定位试验表明LjbHLH34蛋白定位于细胞核中。将LjbHLH34基因转入拟南芥获得过表达株系。在200 mmol·L^-1甘露醇胁迫下，LjbHLH34转基因拟南芥的根长明显长于野生型。干旱处理后，野生型拟南芥比转基因拟南芥萎蔫程度更加明显，而转基因株系的相对含水量和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于野生型，丙二醛(MDA)积累...     

唐古特白刺类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因(NtUFGT)的克隆与功能分析

花青素是植物体内重要的黄酮类次生代谢产物,其强大的抗氧化能力对植物抵抗由各种非生物胁迫带来的氧化损伤发挥着重要的作用。本研究基于转录组数据,从唐古特白刺cDNA中克隆得到一个类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶基因,将其命名为NtUFGT。该基因开放阅读框长度为1407 bp,编码468个氨基酸,预测该基因编码的蛋白质相对分子质量为51.37 kDa。多重序列比对分析结果显示,其编码蛋白属于UDP-glycosyltransferases蛋白家族。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析了该基因在唐古特白刺中的表达模式,发现该基因的表达具有组织特异性,由高到低依次为花>果实>茎>叶>根;同时该基因能被聚乙二醇(PEG)和脱落酸(ABA)等非生物胁迫强烈诱导表达。构建该基因的真核表达载体pPZP221:35S:NtUFGT,使用花序浸染法转化拟南芥并筛选至T₃代,RT-PCR验证表明,NtUFGT基因在转基因拟南芥3个株系中均明显表达。测定干旱胁迫条件下野生型(WT)和转基因拟南芥(OE株系)生长状况和抗逆相关生理生化指标,结果发现转基因拟南芥生长状况明显优于野生型,根长更长,鲜重和叶绿素含量更高,同时OE株系积累了更多的花青素和总黄酮。与表型一致,相较于WT,OE株系具有更高的抗氧化酶活性[超氧化物歧化酶(SOD);过氧化物酶(POD);过氧化氢酶(CAT)],积累了更多的还原性谷胱甘肽(GSH)和脯氨酸,同时其丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)含量显著低于WT;基因定量分析结果显示,OE株系拟南芥中抗逆相关基因AtCAT1、AtPOD1、AtRD29A及脯氨酸合成基因AtP5CS的表达量明显高于WT。以上结果说明,NtUFGT能有效提高转基因拟南芥中花青素和总黄酮含量,赋予植物更强的活性氧清除能力和渗透调节能力,从而增强了植物对干旱胁迫的耐受性。     

珍稀泌盐植物长叶红砂RtSOD基因的克隆及功能分析

长叶红砂是一种强旱生泌盐盐生植物,对盐渍荒漠环境具有极强的适应性。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)在植物抵御逆境胁迫过程中发挥着重要作用。本研究利用已有长叶红砂转录组数据库中SOD基因的已知序列设计引物,采用PCR方法克隆得到大小为663 bp、编码220个氨基酸的SOD基因的开放阅读框,并将其定名为RtSOD。预测该基因编码蛋白分子量为55.90 kDa,理论等电点5.11。多重序列比对分析结果显示该蛋白属于Cu/Zn SOD家族,与其他植物中SOD蛋白同源性较高。系统进化分析结果显示RtSOD基因与刚毛柽柳的SOD基因亲缘关系较近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析结果显示NaCl、4 ℃、PEG、H₂O₂及ABA处理均能诱导该基因表达。构建RtSOD真核表达载体,将其转化到拟南芥中,结果发现:盐、干旱胁迫条件下,转RtSOD基因拟南芥的生长状况明显优于野生型,转基因株系抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)和脯氨酸含量较野生型显著升高,H₂O₂及MDA含量较野生型显著降低。qRT-PCR检测发现转基因拟南芥中响应逆境胁迫相关基因的表达量均显著高于野生型。上述结果说明RtSOD基因的过表达可提高转基因植物的抗逆性,进一步说明RtSOD参与长叶红砂对非生物胁迫的响应,是该植物抗氧化系统中的重要元件。     

转露地菊CgDREB22基因的烟草抗逆性分析

DREB转录因子是AP2/ERF转录因子的一个亚家族,主要参与植物对干旱、高盐和低温等逆境的分子应答机制。前期研究从露地菊中分离出一个CgDREB22基因,构建植物过表达载体并用农杆菌介导法转化烟草。对获得的T₁代转基因烟草种子和幼苗进行高盐(150 mmol·L^-1 NaCl )、干旱(150 mmol·L^-1甘露醇)、低温(4 ℃)等处理,进而观察表型并测定相关生理指标。结果表明:在低温、干旱和高盐胁迫下,转基因烟草幼苗鲜重和根长都低于野生型;在高盐和干旱胁迫下,转基因烟草幼苗脯氨酸含量、抗氧化物酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)]活性均显著低于野生型。综上说明,露地菊CgDREB22基因在植物受到非生物胁迫的过程中起负调控的作用。     

海雀稗PvCIPK9基因克隆及耐盐功能鉴定

盐生植物海雀稗(Paspalums vaginatium)是一种极其耐盐的多年生草本植物。本研究从海雀稗转录组数据中筛选对盐胁迫响应的PvCIPK9基因，克隆了PvCIPK9基因CDS序列全长，并对其表达模式、启动子元件等进行分析。为研究PvCIPK9基因的耐盐功能，构建了PvCIPK9过表达载体，采用农杆菌介导的花序侵染法转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),获得过表达PvCIPK9的转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana),对转基因拟南芥的耐盐性进行鉴定。结果表明，盐胁迫条件下，转基因拟南芥的生长表型显著优于野生型，转基因拟南芥在盐胁迫下的种子萌发率及相对生长量均显著高于野生型；此外，盐处理后转基因拟南芥的抗氧化酶活性也显著高于野生型，以上结果初步说明过表达PvCIPK9基因增强了拟南芥对盐胁迫的抵抗能力。本研究为深入解析海雀稗PvCIPK9在植物耐盐性中的作用奠定了基础。     

日本结缕草ZjZFN1基因对拟南芥的转化及其耐旱性分析

锌指蛋白在植物干旱胁迫中起重要作用,尽管已经在各种植物中克隆并鉴定了编码这些蛋白质的基因,但是它们在日本结缕草中的功能和潜在的转录机制还不清楚。通过花序侵染法将ZjZFN1基因及其启动子转化拟南芥,并通过草铵膦/潮霉素抗性筛选和PCR鉴定,获得转基因株系。ZjZFN1的启动子能够驱动GUS基因的表达,在甘露醇处理下的GUS基因表达水平显著高于对照;在拟南芥中过表达ZjZFN1降低了种子发芽率,减弱了植物对干旱胁迫的适应性和植物在干旱胁迫下的生长状况;干旱处理后,转基因植株中的丙二醛含量高于野生型植株,而脯氨酸含量显著低于野生型植株;实时荧光定量分析表明对过表达ZjZFN1的拟南芥进行干旱处理后,POD、SOD、P5CS、LEA的表达水平降低,而APX的表达水平升高。ZjZFN1基因的过表达可减弱植物的耐旱性,为进一步开发利用该基因奠定基础。     

日本结缕草ZjZFN1基因对拟南芥的转化及其耐旱性分析

锌指蛋白在植物干旱胁迫中起重要作用,尽管已经在各种植物中克隆并鉴定了编码这些蛋白质的基因,但是它们在日本结缕草中的功能和潜在的转录机制还不清楚。通过花序侵染法将ZjZFN1基因及其启动子转化拟南芥,并通过草铵膦/潮霉素抗性筛选和PCR鉴定,获得转基因株系。ZjZFN1的启动子能够驱动GUS基因的表达,在甘露醇处理下的GUS基因表达水平显著高于对照;在拟南芥中过表达ZjZFN1降低了种子发芽率,减弱了植物对干旱胁迫的适应性和植物在干旱胁迫下的生长状况;干旱处理后,转基因植株中的丙二醛含量高于野生型植株,而脯氨酸含量显著低于野生型植株;实时荧光定量分析表明对过表达ZjZFN1的拟南芥进行干旱处理后,POD、SOD、P5CS、LEA的表达水平降低,而APX的表达水平升高。ZjZFN1基因的过表达可减弱植物的耐旱性,为进一步开发利用该基因奠定基础。     

盐胁迫对石竹种子萌发和幼苗生长的影响

通过对不同浓度盐胁迫下石竹种子萌发特性、幼苗生长和生理特性等指标的测定，研究盐胁迫对石竹种子萌发、幼苗生长的影响。结果表明：50 mmol·L^-1盐胁迫对石竹种子萌发无显著影响，100、150、200和250 mmol·L^-1盐胁迫显著抑制石竹种子发芽，且浓度增加抑制作用变强。50、100和150 mmol·L^-1盐胁迫对植株幼苗茎粗有显著促进作用，200 mmol·L^-1盐胁迫对茎粗影响不显著，250 mmol·L^-1盐胁迫显著抑制茎粗生长；叶长、叶宽、根长和单株干重在50 mmol·L^-1盐胁迫下正常生长，在其余胁迫处理下被显著抑制。幼苗游离脯氨酸、可溶性蛋白和丙二醛的含量随盐胁迫浓度的增加而升高，可溶性糖含量、过氧化物酶和过氧化氢酶活性随盐胁迫浓度的增加呈先升高后下降的趋势，可溶性糖含量在100 mmol·L^-1盐胁迫下含量达到最高，过氧化物酶和过氧化氢酶活性在150 mmol·L^-1盐胁迫下活性最大，盐胁迫显著抑制超氧化物歧化酶活性。石竹有一定的抗盐胁迫能力，可在50 mmol·L^-1盐胁迫下正常萌发生长，高浓度盐胁迫下石竹种子萌发和幼苗生长受到抑制。     

唐古特白刺类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因(NtUFGT)的克隆与功能分析

花青素是植物体内重要的黄酮类次生代谢产物,其强大的抗氧化能力对植物抵抗由各种非生物胁迫带来的氧化损伤发挥着重要的作用。本研究基于转录组数据,从唐古特白刺cDNA中克隆得到一个类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶基因,将其命名为NtUFGT。该基因开放阅读框长度为1407 bp,编码468个氨基酸,预测该基因编码的蛋白质相对分子质量为51.37 kDa。多重序列比对分析结果显示,其编码蛋白属于UDP-glycosyltransferases蛋白家族。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析了该基因在唐古特白刺中的表达模式,发现该基因的表达具有组织特异性,由高到低依次为花果实茎叶根;同时该基因能被聚乙二醇(PEG)和脱落酸(ABA)等非生物胁迫强烈诱导表达。构建该基因的真核表达载体pPZP221:35S:NtUFGT,使用花序浸染法转化拟南芥并筛选至T_3代,RT-PCR验证表明,NtUFGT基因在转基因拟南芥3个株系中均明显表达。测定干旱胁迫条件下野生型(WT)和转基因拟南芥(OE株系)生长状况和抗逆相关生理生化指标,结果发现转基因拟南芥生长状况明显优于野生型,根长更长,鲜重和叶绿素含量更高,同时OE株系积累了更多的花青素和总黄酮。与表型一致,相较于WT,OE株系具有更高的抗氧化酶活性[超氧化物歧化酶(SOD);过氧化物酶(POD);过氧化氢酶(CAT)],积累了更多的还原性谷胱甘肽(GSH)和脯氨酸,同时其丙二醛(MDA)、过氧化氢(H_2O_2)含量显著低于WT;基因定量分析结果显示,OE株系拟南芥中抗逆相关基因AtCAT1、AtPOD1、AtRD29A及脯氨酸合成基因AtP5CS的表达量明显高于WT。以上结果说明,NtUFGT能有效提高转基因拟南芥中花青素和总黄酮含量,赋予植物更强的活性氧清除能力和渗透调节能力,从而增强了植物对干旱胁迫的耐受性。