水稻NAL11基因对苗期非生物逆境的响应分析

为了探究NAL11基因在水稻苗期对非生物逆境的响应机制及功能,对含NAL11基因的粳稻品种02428及其近等基因系NIL-8进行高温、低温、盐胁迫和模拟干旱胁迫处理,以正常处理的植株作为对照,观察植株表型、测定各处理下叶片的多种生理指标,并比较NAL11基因在不同逆境处理下的表达量情况。研究结果发现,高温、低温、盐胁迫处理导致02428与NIL-8均表现出一定程度的萎蔫、干枯症状,但两者差异并不明显;15%PEG-6000模拟干旱处理均导致二者叶片萎蔫、叶尖枯黄卷曲,但NIL-8植株的症状相对较轻,且与02428相比NIL-8的相对电导率降低、SPAD值增高;其次,与02428相比,NIL-8的SOD含量差异不显著;然而在低温和干旱胁迫下,NIL-8的CAT含量显著高于02428。表明NIL-8比02428具有更好的抗旱能力。实时定量PCR结果表明,高温、低温、盐害及模拟干旱胁迫下,NAL11表达量均迅速升高,随着处理时间的延长,其表达量表现出不同的动态变化。NAL11基因的表达受高温、低温、盐及模拟干旱胁迫的诱导,但表达模式各异;推测NAL11基因对水稻幼苗的抗旱能力起到一定的调节作用。     

干旱胁迫对马铃薯抗旱生理影响及相关基因的表达

为了探究马铃薯的抗旱机制,本研究以'宣薯2号'马铃薯为材料,分析了不同程度的干旱胁迫对马铃薯植株抗旱生理的影响和相关基因的表达.结果 表明,在重度干旱胁迫下马铃薯的叶片相对含水量大幅下降,但在轻度干旱胁迫下含水量没有显著变化.随着胁迫时间的延长,叶片的相对电导率、叶绿素、类胡萝卜素和可溶性糖含量均逐渐上升,而蒸腾速率、气孔导度和净光合速率逐渐降低.在重度干旱胁迫下,叶片的胞间CO2浓度显著升高,可溶性蛋白含量呈现先升高后下降的变化,而轻度干旱胁迫下可溶性蛋白含量与对照组相比没有显著差异.在轻度和重度干旱下,光合作用相关基因的表达量均上调,且重度干旱下上调水平更高.但在重度干旱处理下,多个抗氧化和干旱相关基因的表达量下调,但轻度和重度干旱处理间的变化不明显.本研究结果丰富了对马铃薯抗旱生理的认知,也为进一步研究马铃薯抗逆性提供科学依据.     

外施2,4-表油菜素内酯缓解冬小麦拔节期冻害胁迫效应

为探讨外源油菜素内酯对冻害胁迫条件下拔节期小麦生理特性、转录水平及生长的影响,选用半冬性小麦品种百农207为材料,采用0.1 mg/L的2,4-表油菜素内酯(EBR)浇施拔节期小麦,研究冻害胁迫下小麦叶绿素含量(SPAD值)、丙二醛(MDA)含量、相对电导率、游离脯氨酸(Pro)含量、抗逆相关基因表达量、幼穗受冻率、籽粒产量、千粒质量及干物质质量的变化。结果表明,冻害胁迫前,对照组与处理组的SPAD值、MDA含量和相对电导率无显著差异,而Pro含量处理组显著低于对照组;在冻害胁迫后,与对照相比,外施EBR显著降低了小麦叶片的MDA含量和相对电导率,提高了SPAD值和Pro含量。冻害胁迫48 h,处理组小麦植株叶片抗逆相关基因SOD、POD、CAT、P5CS和WCS120的相对表达量均显著高于对照;冻害胁迫后,与对照组相比,处理组植株幼穗受冻率显著降低,比对照降低了20.93百分点,而籽粒产量、千粒质量和干物质质量显著增加,分别增加了19.38,2.37,54.40 g。综上,小麦拔节期外施EBR可以通过降低叶片MDA含量,提高Pro含量、叶绿素含量以及抗逆相关基因SOD、POD、CAT...     

小麦干旱相关转录因子的基因表达与功能分析

明确小麦的抗旱特性，研究干旱胁迫对小麦生理生化指标的影响，对提高旱地小麦产量具有指导意义。本研究以9种抗旱性不同的小麦品种为材料，利用20%聚乙二醇(PEG)处理小麦72 h后，检测和分析3个转录因子基因TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的表达水平和小麦抗旱性指标。结果表明，在干旱耐受型品种中TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的基因表达量均高于干旱敏感型品种，并且在干旱胁迫下TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的表达量与丙二醛含量极显著负相关，与相对含水量、可溶性蛋白和可溶性糖含量显著正相关，推测TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的表达量可作为评估小麦抗旱性的参考指标。     

小麦干旱相关转录因子的基因表达与功能分析

明确小麦的抗旱特性，研究干旱胁迫对小麦生理生化指标的影响，对提高旱地小麦产量具有指导意义。本研究以9种抗旱性不同的小麦品种为材料，利用20%聚乙二醇(PEG)处理小麦72 h后，检测和分析3个转录因子基因TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的表达水平和小麦抗旱性指标。结果表明，在干旱耐受型品种中TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的基因表达量均高于干旱敏感型品种，并且在干旱胁迫下TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的表达量与丙二醛含量极显著负相关，与相对含水量、可溶性蛋白和可溶性糖含量显著正相关，推测TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的表达量可作为评估小麦抗旱性的参考指标。     

小麦干旱相关转录因子的基因表达与功能分析

明确小麦的抗旱特性，研究干旱胁迫对小麦生理生化指标的影响，对提高旱地小麦产量具有指导意义。本研究以9种抗旱性不同的小麦品种为材料，利用20%聚乙二醇(PEG)处理小麦72 h后，检测和分析3个转录因子基因TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的表达水平和小麦抗旱性指标。结果表明，在干旱耐受型品种中TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的基因表达量均高于干旱敏感型品种，并且在干旱胁迫下TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的表达量与丙二醛含量极显著负相关，与相对含水量、可溶性蛋白和可溶性糖含量显著正相关，推测TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的表达量可作为评估小麦抗旱性的参考指标。     

蒜芥茄SsUBC基因的克隆及表达分析

本研究从蒜芥茄中克隆得到泛素E2结合酶UBC基因编码区序列,命名为SsUBC,登陆Gen Bank,编号:MF872897。SsUBC基因编码区全长859 bp,编码272个氨基酸。进行进化树分析,SsUBC编码的氨基酸序列与番茄和马铃薯等茄科植物有较近的亲缘性。利用荧光定量PCR技术分析SsUBC基因在蒜芥茄各器官表达特征和不同非生物胁迫处理下(镉,高温,干旱,盐和脱落酸)根部和叶片的表达特性。结果表明,SsUBC基因表达在不同器官中具有差异性,且叶片中表达量最高。非生物胁迫处理后叶片中SsUBC基因表达变化比根部中更为显著,除盐胁迫外,其它四种处理条件下该基因在叶片中的表达量均高于根部,其中高温胁迫下表达量升高变化最为显著。除盐胁迫外,叶片中基因的表达均为上调趋势,而干旱胁迫下根中该基因表达为下调趋势。综上,SsUBC基因在蒜芥茄响应镉(1 h)、高温(1 h)、干旱胁迫(1 h)时的应答较为迅速,其次为脱落酸(9 h),且响应部位为叶片;而在盐胁迫(12 h)下应答相对较为迟缓。     

小麦干旱相关转录因子的基因表达与功能分析

明确小麦的抗旱特性，研究干旱胁迫对小麦生理生化指标的影响，对提高旱地小麦产量具有指导意义。本研究以9种抗旱性不同的小麦品种为材料，利用20%聚乙二醇(PEG)处理小麦72 h后，检测和分析3个转录因子基因TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的表达水平和小麦抗旱性指标。结果表明，在干旱耐受型品种中TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的基因表达量均高于干旱敏感型品种，并且在干旱胁迫下TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的表达量与丙二醛含量极显著负相关，与相对含水量、可溶性蛋白和可溶性糖含量显著正相关，推测TaNAC2、TabZIP15和TaSIM的表达量可作为评估小麦抗旱性的参考指标。     

利用病毒介导基因沉默方法研究小麦抗光氧化相关基因

为了鉴定可能的小麦抗光氧化基因,利用大麦条斑病毒(barley stripe mosaic virus,BSMV)介导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)系统,对6个小偃54响应强光的基因进行了沉默表达研究。以BSMV:GFP植株为对照,分析了这些基因的减量表达植株在低温强光、DCMU、MV及H₂O₂等处理下的PSI最大光化学效率(F_v/F_m)和光合性能指数(P.I.)、MDA含量及整株生物量变化。结果显示,Ta23008和Ta92165均参与小麦对低温强光、DCMU、MV和H₂O₂等胁迫的响应过程;Ta106078参与小麦对DCMU、MV和H₂O₂等胁迫的响应过程;Ta27787参与小麦对低温强光、DCMU和H₂O₂等胁迫的响应过程;Ta24695参与小麦对低温强光和H₂O₂胁迫的响应过程;而Ta119251仅参与小麦对DCMU的响应过程。此外,Ta23008、Ta92165、Ta106078、Ta119251四个基因被抑制表达后,其转化株系的生物量比对照显著降低,推测其可能参与调控小麦生物量的积累。     

粳稻品种Dongjin在干旱胁迫下苗期生理反应

为了明确苗期水稻对干旱胁迫的生理反应,笔者从光合作用、水分生理、植株体内的氧化逆境、渗透调节物质代谢以及细胞膜的完整性等几个方面分析了粳稻品种Dongjin（Oryza sativa L. subsp. japonica）在干旱胁迫处理下的生理变化。结果表明：干旱胁迫过程中,叶片的净光合速率与植株地上部相对含水量在处理5d内均已显著降低,5d后大幅度下降;植株地上部丙二醛含量的显著增加以及相对电导率的快速上升发生在处理5d以后,并且二者的变化趋势相类似;脯氨酸含量在处理6d时有所增加,处理6d后快速上升;叶片的活性氧含量在处理6d时略微下降,6d后逐渐上升,处理8d时显著升高。光合速率与相对含水量最先响应旱胁迫信号,与活性氧、丙二醛、脯氨酸含量和相对电导率一起可用作综合评价水稻苗期耐旱性的指标。     

陆地棉叶片发育相关基因GhRH39克隆与功能分析

【目的】研究陆地棉DEAD-box RNA解旋酶基因GhRH39在叶片发育中的功能。【方法】借助生物信息学方法分析GhRH39的基因结构和进化关系,利用实时定量聚合酶链反应PCR (Quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析该基因在棉花不同组织和叶片不同发育时期的表达情况,利用病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing, VIGS)技术对该基因进行沉默。观察阳性植株表型,检测其光合色素含量变化,对阳性植株中叶绿体发育和光合色素合成相关基因进行表达量检测。【结果】Gh RH39编码620个氨基酸,且序列较为保守。qRT-PCR分析表明,该基因在根、茎、叶片、顶芽、花瓣、纤维中均有表达,在叶片中表达量较高,且在叶片中的表达量随着叶片发育进程而变化。利用VIGS技术成功降低了GhRH39的表达水平,基因沉默的阳性棉株出现失绿表型,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素3种光合色素含量均降低。阳性沉默棉株的叶绿体发育和光合色素合成相关基因表达量出现一定程度的下降。【结论】GhRH39基因影响棉花叶绿素和类胡萝卜素合成,同时影响叶绿体发育过程。     

外源甜菜碱对干旱胁迫下小麦幼苗叶绿体抗氧化酶及psbA基因表达的调节

为了探究外源甜菜碱对干旱胁迫下小麦幼苗的生长调节作用,以优质高产、高抗旱的小麦品种矮抗58为材料,四叶期分别用0.1、1.0和10.0 mmol L⁻¹的GB预处理小麦叶片,同时在根部施加30%聚乙二醇(PEG-6000)以模拟干旱环境,研究其对小麦超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),过氧化物酶(POD),丙二醛(MDA)、超氧阴离子自由基()产生速率、叶绿素含量及相对含水量的影响,并采用Real-time PCR测定叶绿体psbA基因表达水平的变化。结果表明,干旱胁迫明显减少小麦叶片相对含水量和叶绿素含量,降低SOD、CAT及POD活性,提升MDA含量和O₂^?产生速率,抑制psbA基因表达水平,而外施GB具一定浓度效应,在适当浓度下能明显缓解这些胁迫反应,调控干旱胁迫下小麦叶绿体抗氧化酶活性以清除多余活性氧,减缓相对含水量及叶绿素含量的降低,提升psbA基因的表达水平,从而加快受损D1蛋白的周转并提高小麦的抗干旱胁迫能力。     

不同抗旱性甘薯品种叶片生理性状差异及抗旱指标筛选

在人工控水条件下,以15个甘薯品种为试验材料,设置正常灌水和干旱胁迫2个土壤水分处理,研究了干旱胁迫条件下不同甘薯品种叶片生理特性的差异。结果表明,干旱胁迫条件下,叶面积系数均不同程度下降,反映了品种抗旱性的差异。通过抗旱系数聚类分析,将15个甘薯品种分为3个抗旱类型,抗旱品种:济薯21、济薯25、济徐23、济薯15、烟薯25;中等抗旱品种:徐薯18、济薯26、北京553、济紫薯2号、济薯18;不抗旱品种:郑薯20、济紫薯3号、济薯22、济紫薯1号、凌紫。叶面积系数与抗旱系数的相关性分析表明,干旱胁迫条件下抗旱性强的甘薯品种可维持较高的叶面积系数;而正常灌水条件下的叶面积系数不能反映甘薯品种抗旱性。干旱胁迫导致功能叶叶绿素含量和相对含水量下降,叶片相对电导率升高。干旱胁迫条件下,功能叶叶绿素含量和相对含水量与甘薯品种的抗旱性呈显著正相关关系,而功能叶相对电导率则与甘薯品种抗旱性呈显著的负相关关系。因此,叶面积系数以及功能叶叶绿素含量、相对含水量和相对电导率等指标可作为甘薯品种抗旱性鉴定的评价指标。     

amiRNA技术沉默C-3氧化酶编码基因StCPD对马铃薯抗旱性的影响

CPD (constitutive photomorphogenesis and dwarf)基因编码C-3氧化酶, 为油菜素内酯(brassinosteroid, BR)生物合成途径中的限速酶, 在植物响应逆境胁迫过程中具重要调控作用。本研究利用人工microRNA (artificial microRNA, amiRNA)技术, 构建马铃薯CPD基因(StCPD)的干扰表达载体pCPB121-amiRcpd, 通过根癌农杆菌介导法将其转入马铃薯栽培品种“紫花白”, 获得转基因植株(Ci1~Ci5), 其中Ci1和Ci3的StCPD基因干扰程度分别为78%和90%。基因组织表达特异性分析表明, StCPD在马铃薯试管苗叶片中表达量最高, 是茎和根中表达量的3.05倍和1.65倍。转基因植株株高、茎粗、根长、鲜重及薯的大小和鲜重等指标均较非转基因(NT)植株显著下降, 表明StCPD基因干扰表达后, 植株的长势明显受到抑制。模拟干旱胁迫处理下, 转基因植株叶片中丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量显著高于NT植株, 而脯氨酸含量显著低于NT植株。转基因和NT马铃薯中, StCPD基因的表达量、MDA和脯氨酸含量均显著高于对照; 且随着胁迫处理时间延长, 基因表达量呈持续增强趋势, MDA和脯氨酸含量随之增加。结果表明, StCPD基因干扰表达能明显降低马铃薯对干旱胁迫的抵抗能力, 为进一步研究BR对马铃薯生长发育和对干旱胁迫的响应奠定了基础。     

陆地棉离层基因GhBOP1的克隆及其功能的初步分析

为防止棉铃脱落提高结铃性,进而提高棉花产量,从陆地棉中分离出一个参与离层分化调控的相关基因GhBOP1。通过生物信息学分析,表明GhBOP1蛋白序列含有保守性强的BTB和ANK结构域;进化树分析显示该蛋白氨基酸序列与许多植物的同源蛋白相似程度很高,说明该类蛋白进化较慢。利用qRT-PCR进行组织特异性表达分析的结果表明,GhBOP1基因在根、茎、叶和花等组织器官中均有少量表达,但在离层中为优势表达,表达量为叶片表达水平的20倍。利用病毒诱导基因沉默(VIGS)技术干涉棉花GhBOP1基因的表达,同时进行低盐胁迫处理分析,对照植株叶片出现大量地脱落,而GhBOP1基因沉默植株叶片生长正常。总之GhBOP1基因在离层中优势表达,并对离层的形成可能具有调控功能。     

外源ABA对低温胁迫下玉米幼苗内源激素含量及Asr1基因表达的调节

脱落酸(ABA)是低温逆境下的重要信号因子,为了探讨外源ABA对低温胁迫下玉米幼苗的生长调节作用,以耐低温玉米品种久龙5号为试验材料,采用不同浓度(5、15、25、35 mg L–1)ABA于玉米三叶一心时喷雾于叶片,并进行低温梯次处理。分析处理后玉米叶片相对电导率、抗氧化酶活性及内源激素ABA、IAA的含量变化,并采用Real-time PCR明确Asr1基因表达水平变化。结果表明,低温胁迫下不同浓度外源ABA处理的玉米叶片相对电导率整体呈上升趋势,SOD和POD活性加强,15 mg L–1和25 mg L–1ABA处理的SOD活性均显著高于未应用ABA处理,玉米內源ABA和IAA合成水平上升,应用ABA后Asr1基因相对表达水平上调,其中5、15和25 mg L–1浓度处理基因表达上调显著。相关分析表明,ABA含量与Asrl基因相对表达量、SOD活性均表现为极显著正相关,与POD活性显著正相关。说明Asr1基因表达受ABA的介导调控,Asr1基因表达量的提升,也促进了内源ABA的合成,抗氧化酶活性加强,提升了应用ABA后玉米的抗低温能力。但外源ABA的介导调控具有一定浓度效应,表现为低促高抑。     

OsRPK1基因过表达和RNA干涉对水稻苗期耐盐性的影响

水稻OsRPK1基因属于富含亮氨酸重复序列的类受体蛋白激酶,在盐胁迫下其表达量暂时升高后出现明显下降。前期研究表明, OsRPK1基因过表达会造成拟南芥非生物胁迫耐受性明显降低。本研究对OsRPK1基因在水稻中实现过表达和RNA干涉,进而对OsRPK1的抗逆性功能加以探究。结果表明, OsRPK1基因表达量增加时,水稻幼苗表现为耐盐性下降;RNA干涉则使水稻幼苗表现为耐盐性增加。盐胁迫后OsRPK1过表达植株脯氨酸含量低于野生型、MDA含量和相对电导率显著高于野生型,而OsRPK1-RNAi水稻植株的脯氨酸含量显著高于野生型、MDA含量和相对电导率显著低于野生型。因此, OsRPK1基因的表达量对水稻耐盐性具有明显影响,脯氨酸含量及细胞质膜受破损程度的改变可能是造成转基因水稻耐盐性变化的内在原因。本研究为进一步阐明OsRPK1基因的抗逆作用机制奠定了基础,对于通过调整该基因表达改良水稻的耐盐性具有重要意义。     

水分胁迫对八宝景天生理特性的影响

为了解八宝景天对水分胁迫的适应性,本试验以八宝景天1a生扦插苗为试验材料,研究了水分胁迫下土壤含水量、叶片相对含水率(RWC),超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)、以及相对电导率的变化。结果表明：在干旱胁迫下,土壤含水量和叶片组织相对含水量呈下降趋势;在水涝胁迫下,土壤含水量和叶片组织相对含水量呈升高趋势。在水分胁迫下,相对电导率和丙二醛含量升高,而超氧化物歧化酶活性和过氧化物酶活性则呈现先上升后下降的趋势。综合指标分析认为,八宝景天对水分胁迫具有较强的忍耐能力。     

AtDREB1A基因过量表达对马铃薯生长及抗非生物胁迫基因表达的影响

为明确AtDREB1A基因过量表达对马铃薯生长及基因表达的影响,以马铃薯品种陇薯3号(L3)及其AtDREB1A转基因株系T2为材料,采用盆栽试验,在马铃薯盛花期将盆土含水量控制为田间最大持水量(FWC)的45%～50%,观察转基因前后植株表型,并研究叶片MDA含量、RWC、SOD和POD活性及其基因表达的差异。结果表明,正常浇水条件下2个株系各指标差异不大。胁迫20 d后,转基因植株T2的表型明显好于对照L3,且RWC显著高于L3;各株系叶片的MDA含量、SOD和POD活性均明显上升,但转基因植株MDA含量上升幅度较对照小,抗氧化保护酶SOD、POD活性升高幅度较对照大,说明转基因植株细胞膜损伤和膜脂过氧化程度较轻,植株的耐旱性明显提高。转录组测序及生物信息学分析发现,转基因材料T2相对于L3的差异表达基因共430个,其中上调表达基因287个,下调表达基因143个。功能注释和显著性富集结果表明,差异表达基因富集涉及GO功能分类体系中生物过程、细胞组分和分子功能3个大类别,且大部分集中在细胞内和膜上,主要涉及信号传导、氧化还原、生物调解、应激反应、发育过程、系统免疫过程、核酸和蛋白结合转录因子活性、转运活性及催化活性。其中抗非生物胁迫相关蛋白PPR、HSP、P450、MLO等家族的大量基因表达量发生较大变化,说明这些基因在转AtDREB1A基因马铃薯抵御干旱过程中发挥着非常重要的作用。本研究为进一步解析AtDREB1A基因提高马铃薯抗旱性的调控网络奠定了基础。     

ABA和NO在印度梨形孢提高玉米苗期抗旱性的作用

为明确脱落酸(ABA)和一氧化氮(NO)在印度梨形孢调控玉米耐旱性中的作用,本研究采用15%的聚乙二醇(PEG)对接种及未接种印度梨形孢的玉米幼苗进行模拟干旱胁迫,比较分析两者在受干旱胁迫后ABA含量、NO含量以及NO处理后程序性细胞死亡(PCD)相关基因表达水平的差异。分析表明:接种印度梨形孢能明显缓解PEG模拟干旱胁迫对玉米生长的抑制作用。在干旱条件下,印度梨形孢接种处理的玉米叶片中的ABA含量高于未接种处理玉米叶片。接种印度梨形孢能显著诱导玉米叶片中ABA合成关键基因ZEP的表达,与叶片中ABA含量的积累情况类似。在干旱胁迫条件下,接种印度梨形孢的玉米叶片中NO含量高于未接种处理的玉米叶片。在NO供体硝普钠(SNP)处理5 d后,ZEP基因的表达量在根和叶片中显著增加。在SNP处理3 d和5 d后,玉米叶片中抗病相关基因Rp1-D21上调表达,而在根中Rp1-D21基因的表达被抑制。接种印度梨形孢能诱导Rp1-D21基因在玉米根和叶中的表达。Bax-I基因在接种印度梨形孢的玉米叶片和根系中相较于未接种的植株更早且更剧烈地被诱导表达。研究表明,印度梨形孢通过调节ABA、NO以及程序性细胞死亡相关基因的表达来提高玉米的抗旱能力。