转PvP5CS1基因拟南芥植株对干旱和盐胁迫的反应

为探索普通菜豆脯氨酸合成酶基因P5CS1在植物渗透胁迫中的作用,本研究应用农杆菌介导法,将PvP5CS1基因转入拟南芥,获得6株阳性转基因株系;通过检测转基因植株与野生型植株在干旱和盐胁迫下种子发芽率,幼苗脯氨酸含量、株系电导率、相对根长和成株死亡率,分析了PvP5CS1基因的表达对改善拟南芥抗渗透胁迫的效应。结果表明,在150 mmol L^-1 NaCl和150 mmol L^-1甘露醇渗透胁迫下,转基因植株平均相对发芽率分别是野生型的1.6倍和1.62倍;150、250 mmol L^-1甘露醇和150 mmol L^-1 NaCl处理下,转基因拟南芥植株平均脯氨酸含量分别是野生型的2.68、1.30和1.30倍;平均相对电导率分别是野生型植株的85%、77%和85%;平均相对根长分别是野生型植株的1.2、1.3和1.2倍;300 mmol L^-1 NaCl处理下,转基因植株的平均死亡率为42%,显著低于野生型(90%)(P<0.05);干旱胁迫下,转基因植株的平均死亡率为56%,显著低于野生型(70%)(P<0.05),说明PvP5CS1基因在拟南芥中的表达明显改善了转基因植株的抗旱性和耐盐性。     

蛋白激发子Hrip1基因在拟南芥中表达可提高植株的耐盐耐旱能力

Hrip1是从极细链格孢(Alternaria tenuissima)代谢物中分离的一种蛋白激发子。将蛋白激发子基因Hrip1转化到拟南芥,对5个T₁代转基因拟南芥株系进行分子检测, 证明Hrip1基因能够在拟南芥中转录和表达。转基因植株对盐和干旱胁迫的抗性显著增强, 75 mmol L⁻¹ NaCl和50 mmol L⁻¹甘露醇渗透胁迫2 d, 转基因植株种子平均相对发芽率为32.1%和77.9%, 分别比野生型的增加3.72倍和5.61倍; 150 mmol L⁻¹ NaCl和50 mmol L⁻¹甘露醇处理拟南芥幼苗7 d后, 转基因植株平均相对根长为81.79%和93.25%, 分别是野生型的1.53倍和1.34倍。3周龄的转基因植株在250 mmol L⁻¹ NaCl条件下胁迫20 d, 平均存活率为67%, 显著高于野生型(42%)(P<0.05); 干旱胁迫25 d后, 复水5 d转基因植株平均存活率为72%, 而野生型仅为44%。检测结果显示转基因植株叶片的抗氧化酶活性明显高于野生型, 用200 mmol L⁻¹ NaCl和200 mmol L⁻¹甘露醇处理24 h后, POD活性分别比野生型植株提高1.56倍和1.85倍, CAT活性分别比野生型植株提高1.64和1.86倍。说明蛋白激发子Hrip1基因在拟南芥中的表达能够改善和提高植株的耐盐抗旱能力。     

转ScALDH21基因棉花植株能提高棉花抗盐能力

来自极端耐旱齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)的ALDH21(GQ245973)基因能否提高棉花耐盐性尚未见报道。本研究利用将Sc ALDH21基因导入新农棉1号的3个T4代转Sc ALDH21基因棉花株系为研究材料,通过不同Na Cl浓度处理转基因棉花种子及其幼苗,鉴定转基因种子萌发和幼苗生长时期的耐盐能力。研究结果表明:受体棉种子萌发耐受的Na Cl浓度为0~50 mmol/L,转基因棉花种子萌发耐受的Na Cl浓度为50~100 mmol/L,部分株系,如L38,能够耐受150 mmol/L Na Cl浓度的盐胁迫;随着盐胁迫浓度升高,种子萌发延迟,萌发率也有不同程度的降低,但转基因种子萌发率均优于受体种子。在高Na Cl浓度(100~150 mmol/L)胁迫下,转基因幼苗鲜重显著高于受体,其鲜重比受体高75%以上;转基因株系SOD和POD活性较受体植株增强。本研究结果表明,在盐胁迫条件下,转Sc ALDH21基因棉花表现出优良的生长和生理优势,转Sc ALDH21基因能提高棉花的抗盐能力。     

利用AH1基因的遗传转化改良紫花苜蓿耐盐性

由于盐胁迫严重限制了苜蓿的产量,研究构建了沙打旺(Astragalus adsurgens Pall)解螺旋酶基因AH1的植物表达载体p Cambia-AH1,并利用农杆菌介导法将目的基因转化到紫花苜蓿(Medicago sativa L.)中,旨在获得抗盐胁迫能力强的转基因植株。半定量RT-PCR检测和Northern杂交表明AH1基因在5个转基因株系中稳定表达。在盐胁迫条件下,与野生型对照植株相比,AH1转基因株系对中度盐胁迫(200 mmol/L Na Cl)具有较强的耐受性。而且,在中度盐胁迫条件下(200 mmol/L Na Cl),转基因植株累积了大量的游离脯氨酸和可溶糖。研究表明AH1基因可以改善植物盐渗透调节能力,从而导致了AH1转基因植株的抗盐胁迫能力的提高。     

盐胁迫下不同基因型棉花萌发生长和离子吸收特性

在 0、1 0 0、2 0 0 mmol· L- 1Na Cl处理下 ,对棉花耐盐性差异较大的两个基因型枝棉 3号和泗棉 2号的萌发特性、盐分吸收以及棉花幼苗性状进行了研究。结果表明 ,在 2 0 0 mmol· L- 1Na Cl胁迫 7d后 ,两基因型种子的含水量和子叶 K+含量没有显著差异 ,但耐盐较强品种枝棉 3号 Na+、Cl- 含量和电导率明显低于耐盐较弱品种泗棉 2号。盐胁迫下枝棉 3号幼苗性状显著好于泗棉2号     

氨基酸对盐胁迫下棉花幼苗生长及丙二醛和过氧化酶的影响

在培养室的条件下,采用3种氨基酸溶液分别与1 mol/L浓度的Na Cl浸泡棉花种子的培养方法,并以棉花幼苗抗氧化物质的积累水平为指标,研究3种氨基酸与棉花耐盐性之间的关系。结果表明:棉花幼苗的含水量以及丙二醛的含量与不同氨基酸的种类和浓度密切相关。棉花幼苗的发芽率在2 mmol/L+Na Cl瓜氨酸处理组时最高,棉花幼苗的株高在4 mmol/L+Na Cl精氨酸处理组最高,瓜氨酸对棉花幼苗含水量的缓解作用较为普遍;不同浓度的瓜氨酸组降低丙二醛含量的效果十分明显。3种氨基酸处理对降低棉花幼苗体内的过氧化物酶活性较为明显。     

异源表达盐单胞属(Halomonas)周质磷酸盐结合蛋白基因PBP降低转基因烟草砷积累研究

为探讨PBP基因在异源烟草中的生物学功能,筛选出低砷(As)积累亲本烟草种质。以转PBP基因烟草T₂代种子和野生型烟草(Nicotiana tabacum K326)种子为材料,利用Real-time PCR分析外源PBP的时空表达模式,测定As胁迫下转基因烟株抗氧化酶(AOEs)活性变化及分析转基因烟草株系中As积累差异。AOEs活性测定表明,As胁迫第5天时CK植株中SOD和POD酶活性达到极值,分别为80.25 U/g和152.02 U/g,显著高于转基因植株;在胁迫后期(3～5 d) CK植株中H₂O₂和MDA含量也显著高于转基因植株。另外,在第7天和14天时转基因植株中As含量比CK植株均显著降低。离子转运蛋白基因表达分析表明,As胁迫不仅诱导转基因植株PBP基因表达显著上调,而且也引起转基因和CK植株中HAK1和PHT4等通道蛋白基因的显著上调,且CK植株中HAK1和PHT4的平均表达水平为转基因植株的1.5倍和3.75倍。外源PBP基因导入可有效降低转基因烟草对As的积累。     

鲁棉14幼苗生长对氯化钠胁迫的反应及微量元素、激素处理的效应

以鲁棉 1 4为试验材料 ,利用盆栽和田间试验分别研究了棉苗生长对 Na Cl胁迫的反应及微量元素、激素浸种处理的效应。结果表明 ,Na Cl胁迫下“土壤 -棉花”系统 Na+、K+消长规律分别符合 y1=0 .1 70 38+ 6.70 32 3x( r=0 .941 6**)、y2 =1 . 0 1 0 72 - 0 . 92 4 0 7x ( r=- 0 . 8685 *)和 y=1 .0 5 0 98- 0 . 1 460 5 xi( r=- 0 . 9771 **) ,棉株体内Na+、K+含量与土壤盐分 ( Na Cl)含量具有显著或极显著的相关性。土壤盐分胁迫抑制棉花生长 ,但棉花可通过提高保护酶 ( SOD、POD、CAT)活性而表现出一定的耐盐伤害能力 ,土壤中 Na Cl含量 0 .3%～ 0 .4%是棉花保护酶活性的变化转折点。适宜的微量元素和激素浸种处理 ,具有增强棉花耐盐性的作用 ,浸种效应以 Mo1 0 0 0 mg· L- 1、Mn1 0 0 0 mg·L- 1、GA5 0 mg· L- 1浸种 2 4 h处理较好 ,效果显著     

盐胁迫对不同基因型黄秋葵苗期生长及生理生态特征的影响

为揭示盐害下不同黄秋葵品种苗期生长的差异,以2个黄秋葵品种皇星五角(HXWJ,耐盐型)和绿新五角(LXWJ,盐敏感型)为试验材料,采用盆栽法研究不同浓度Na Cl(0,80,160 mmol/L)、不同胁迫时间(25,50 d)对黄秋葵植株苗期生长及生理生态指标的影响。结果表明:随着Na Cl浓度的提高、胁迫天数的增加,黄秋葵幼苗的株高、根长、植株鲜干质量、细胞膜稳定指数(CMSI)、K+含量,K+/Na+比呈下降的趋势;而叶片丙二醛(MDA)含量,Na+含量逐步升高;盐胁迫下黄秋葵幼苗鲜质量下降的幅度大于干质量,茎叶下降的幅度大于根系;胁迫至25 d,黄秋葵叶片和根中SOD、POD活性随Na Cl浓度增加逐步升高,胁迫至50 d,2个酶活性随Na Cl浓度增加先升高后降低;整个胁迫过程中,幼苗的株高、根长、植株鲜干质量、CMSI、K+含量,K+/Na+比含量的降幅及MDA含量的增幅均为HXWJLXWJ,表明苗期较高的干物质积累、细胞膜稳定性及K+含量是耐盐性黄秋葵品种的基本特征。     

转入反义ScP5CS基因烟草植株对PEG和NaCl处理的反应

以转入甘蔗脯氨酸合成酶基因ScP5CS反义片段的转基因烟草与野生型烟草为材料,研究PEG6000与NaCl处理对转基因与野生型烟草植株生长及其T0代种子萌发的影响。结果表明,在17mmol/L NaCl与1%PEG6000胁迫下转入ScP5CS反义基因片段的烟草植株矮小,叶片容易发黄,根系发育迟缓,根长缩短;转基因烟草T0代种子在200mmol/L NaCl胁迫时其发芽率明显受到抑制,并随着盐胁迫处理时间达到第55天时,在50mmol/L NaCl胁迫下其叶片严重黄化,而野生型与转入空载体株系则相反。PEG6000处理对转基因烟草T0代种子萌发影响不大。可见,甘蔗ScP5CS基因在烟草中的反义表达,部分抑制了烟草P5CS基因的活力。     

棉花苗期耐低钾能力筛选指标研究及其与产量、品质的关系

以长江流域下游棉区的12个棉花主栽品种为研究材料,在人工气候室水培和田间种植条件下进行棉花苗期耐低钾能力筛选指标研究。结果表明,低钾会放大棉花苗期关于钾素吸收利用和光合碳同化等生理特性上的品种间差异幅度。土壤严重缺钾时会显著降低棉花铃数、铃重及衣分,其中铃数响应土壤缺钾最为敏感,而在铃重组成中纤维质量对土壤缺钾的响应幅度大于棉子质量。通过对比基于棉花苗期不同生理指标和最终产量与品质指标的筛选结果,发现综合考虑棉花苗期叶片SuSy活性、SPAD值和单株叶片生物量3项指标的低钾胁迫系数对棉花最终产量与品质的耐低钾能力具有较好的预测效果。通过试验筛选出低钾敏感型棉花品种泗杂3号和耐低钾型棉花品种泗棉3号,二者可作为进一步研究低钾环境下棉花产量、品质形成机理的理想试验材料。     

转EdHP1(氢离子焦磷酸化酶)基因烟草促进钾离子吸收的生理机制

钾是植物生长必须的重要矿质元素,提高作物对钾的吸收是提高作物产量的重要途径。本研究以前期遗传转化披碱草EdHP1(H+-pyrophosphatase)基因的烟草为材料,在低钾处理条件下比较了转基因烟草和野生型烟草的生理特性。结果显示,在低钾条件下,野生型烟草体内K+积累量只相当于转基因烟草的62.9%。野生型烟草的总根长、总根表面积、总根体积明显低于转基因烟草(P0.05),分别为转基因烟草的72.9%、68.1%和60.6%。在不同直径根系(0.5～2.0、2.5～4.5、4.5mm分别为细根、中等根和粗根)中,细根发育差异最大,野生型烟草为转基因烟草的72.9%。低钾条件下,转基因烟草根系活力是野生型烟草的1.2倍,野生型烟草根系焦磷酸化酶活力相当于转基因烟草的46.4%,根部游离IAA含量相当于转基因烟草的66.2%。通过非损伤方法测定根部K+和H+流速结果显示,在根系表面积相似情况下,低钾条件下野生型烟草外排钾速率显著高于转基因烟草,而氢离子外排速率显著低于转基因烟草。综上所述,发达的根系和较高的K+转运体活性综合作用显著提高了转基因烟草根部对K+的吸收。     

NaCl 胁迫对棉花叶片衰老特征的影响及其生理学机 制简

 以叶片衰老快慢不同的两个棉花品系L21和L22为材料,研究了NaCl胁迫对棉花叶片衰老的影响及其相应的生理学机制。温室内水培棉苗,待第5片真叶展开20 d后用含125 mmol·L^-1 NaCl的营养液处理棉苗,以不含NaCl的营养液处理为对照。结果显示,NaCl胁迫下L21和L22叶片中叶绿素含量和光合作用速率下降,叶片和根中的Na⁺含量上升、K⁺含量降低;NaCl胁迫还增加了棉株体内脱落酸（ABA）含量、降低了玉米素核苷（ZR）含量。表明K+含量降低以及ABA含量升高、ZR含量下降是NaCl胁迫促进棉花叶片衰老的重要原因。     

草甘膦对转EPSPS-G6基因棉花种质系配子育性的影响

以转EPSPS-G6基因的抗草甘膦棉花种质系为材料,研究转基因抗草甘膦棉花植株现蕾后喷施不同浓度草甘膦后的花器形态结构和配子育性的影响.结果表明,苗期的草甘膦处理对转EPSPS-G6基因的棉花种质系植株生长发育无明显的影响,但现蕾后可导致转基因抗草甘膦棉花种质系花冠变小,花丝变短,柱头变长,花药皱缩、不能开裂,呈雄性败育的特征;高浓度(＞30 mmol· L-1)草甘膦处理尤其明显.花粉粒育性鉴定结果表明,草甘膦处理15～20 d后转基因植株的花朵雄配子即完全败育,其中,低浓度(＜20 mmol·L-1)下完全败育的时间为20 d,高浓度(＞30mmol·L-1)下完全败育的时间为15d.低浓度草甘膦处理的花粉粒的完全败育持续时间约20 d,高浓度草甘膦处理完全败育的持续时间更长.不同间隔时间喷施草甘膦的试验结果表明,间隔20 d喷一次草甘膦,即可在首次喷药20 d后保持完全不育.考虑到气候等因素,转基因抗草甘膦棉花可在现蕾初期喷施20 mmol· L-1的草甘膦,每隔15d(遇特殊气候可延长5d)喷1次,共喷4次,即可进行不去雄杂交棉制种.     

冠菌素对棉花幼苗盐害的缓解效应

 以转基因抗虫棉(Gossypium hirsutum L.)中棉所45为材料,通过水培试验研究了冠菌素对盐胁迫下棉花萌发出苗和幼苗生长的影响。结果表明,盐胁迫严重抑制棉花种子萌发和幼苗生长,且对地上部的抑制程度大于对根系的抑制。盐胁迫对棉花萌发出苗和幼苗生长的抑制程度能被0.01 μmol·L^-1 的冠菌素缓解。苗期盐胁迫21 d内,冠菌素处理的棉花根、茎和叶的生物积累量较未施加冠菌素的盐处理增加1倍;活体组织化学原位检测结果显示,低浓度冠菌素处理降低盐胁迫诱导的主根H₂O₂含量。上述研究结果说明低浓度的冠菌素能提高棉花萌发出苗和苗期的耐盐性。     

棉花幼苗钾吸收的系统反馈调节初步研究

以中棉所41和辽棉17为材料，采用单接穗双砧木嫁接的方法构建分根体系，在营养液培养条件下研究棉花幼苗钾吸收的系统反馈调节。分根处理6 d后，高钾侧(2.50 mmol L^–1)根系(Sp.+K)的吸收能力受到低钾侧(0.01 mmol L^–1)K⁺需求信号的诱导，吸收动力学参数I_max (最大吸收速率)与整根高钾对照(C.+K)相比增加了79%~92%；低钾侧根系(Sp.-K)的I_max则受到高钾侧K⁺供应信号的抑制，与整根低钾对照(C.-K)相比下降了27%~40%。中棉所41分根处理3 d后去除低钾侧根系，保留的高钾侧根系失去K⁺需求信号的诱导，其I_max下降。棉花幼苗K⁺吸收的这种反馈调节与地上部和根系的K⁺含量关系不大。     

Expression of <Emphasis Type="Italic">Bruguiera gymnorhiza</Emphasis><Emphasis Type="Italic">BgARP1</Emphasis> enhances salt tolerance in transgenic <Emphasis Type="Italic">Arabidopsis</Emphasis> plants

We have previously reported that expression of salt-responsive genes, including Bruguiera gymnorhiza ankyrin repeat protein 1 (BgARP1), enhances salt tolerance in both Agrobacterium tumefaciens and Arabidopsis. In this report, we further characterized BgARP1-expressing Arabidopsis to elucidate the role of BgARP1 in salt tolerance. BgARP1-expressing plants exhibited more vigorous growth than wild-type plants on MS plates containing 125–175 mM NaCl. Real-time PCR analysis showed enhanced induction of osmotin34 in the 2-week-old transformants under 125 mM NaCl. It was also showed that induction of typical salt-responsive genes, including RD29A, RD29B, and RD22, was blunted and delayed in the 4-week-old transformants during 24 h after 200 mM NaCl treatment. Ion content analysis showed that transgenic plants contained more K⁺, Ca²⁺, and NO₃ ⁻, and less NH₄ ⁺, than wild-type plants grown in 200 mM NaCl. Our results suggest that BgARP1-expressing plants may reduce salt stress by up-regulating osmotin34 gene expression and maintaining K⁺ homeostasis and regulating Ca²⁺ content. These results indicate that BgARP1 is functional on a heterogeneous background.     

绿色棉新彩棉7号体细胞胚胎发生及其植株再生

以绿色棉新彩棉7号的子叶、下胚轴为外植体,MSB(MS培养基附加B5维生素)基本培养基附加不同激素组合,诱导愈伤组织及调控分化,通过体细胞胚胎发生方式获得再生植株.结果表明:0.1 mg· L-1 KT(Kinetin,激动素)+ 0.1 mg·L-12,4-D(2,4-dichlorophenoxyacetic,2,4-二氯苯氧乙酸)为诱导愈伤组织的最适植物激素组合,不同外植体处理出愈率均达到100％,但下胚轴纵切面背向培养基放置培养更有利于诱导愈伤组织形成;分化调控阶段的最佳植物激素组合为0.15 mg·L-1 KT+ 0.3 mg·L-1 IBA(Indole-3-butyric acid,吲哚丁酸),胚性愈伤分化率可达23.33％; MSB中去除NH4NO3同时KNO3加倍,附加0.5 g·L-1Asn(Asparagine,天冬酰胺)和lg· L-1 Gln(Glutamine,谷氨酰胺),胚性愈伤可进一步分化获得体细胞胚,将成熟的子叶胚接种于1/2MS获得完整的再生植株. 本研究通过体细胞胚发生途径获得了新彩棉7号的再生植株,为天然彩色棉基因工程研究奠定了一定基础.