玉米ZmCIPK20基因克隆及表达分析

CIPK蛋白激酶是植物非生物胁迫信号传导途径中的重要元件。为克隆玉米CIPK蛋白激酶基因ZmCIPK20全长c DNA序列,并分析其在盐胁迫下的表达模式,采用RT-PCR技术克隆基因,用生物信息学方法对获得的序列进行分析,采用荧光定量PCR方法研究ZmCIPK20在盐胁迫下的表达。本研究从玉米中克隆了一个编码CIPK蛋白激酶基因ZmCIPK20,该基因c DNA全长1 800 bp,5'-非编码区长203 bp,3'-非编码区长202 bp,编码区长1 395 bp,编码464个氨基酸,预测分子量为50.993 kD,等电点为8.55。推测的氨基酸序列中含有1个丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶催化结构域S_TKc和1个NAF结构域。进化树分析发现,ZmCIPK20和SbCIPK分为一个分支。荧光定量PCR检测表明,ZmCIPK20基因受盐胁迫诱导表达,在根中下调表达,在叶中上调表达,说明玉米ZmCIPK20基因可能参与玉米对盐胁迫的应答,为揭示该基因的生物学功能提供依据。     

柠条锦鸡儿CkCDPK基因的克隆、表达分析及载体构建

钙依赖蛋白激酶作为一个关键的信号传导器,通过调控和参与植物体内的代谢途径等方式在植物抵御逆境胁迫过程中发挥着重要作用。为了探索柠条锦鸡儿相关基因的功能,本研究利用同源克隆的方法,从柠条锦鸡儿中克隆了1个CDPK类基因的CDS,命名为CkCDPK。通过测序和生物信息学分析,结果显示,该基因包含1 710 bp的开放阅读框,编码570个氨基酸,分子质量为64.03 ku,蛋白质等电点(PI)为9.12。结构分析显示,CkCDPK含有N端可变区、蛋白激酶区、4个EF手型结构和类似钙调素等结构域。利用实时荧光定量PCR检测了CkCDPK基因在不同逆境胁迫下的表达量,结果显示,NaCl胁迫和干旱胁迫下该基因的表达量呈现出单峰趋势,其中,盐胁迫6 h、干旱胁迫4 h表达量最高,外源ABA诱导下该基因的表达量基本呈逐渐上升趋势。表明该基因可能参与了柠条锦鸡儿的抗逆性调控。构建植物超表达载体pCAMBIA3301-CkCDPK,可为进一步研究CkCDPK基因在柠条锦鸡儿抗逆性调控中的作用奠定基础。     

玉米ZmCIPK42克隆及逆境胁迫后表达特异性分析

根据MaizeDGB数据库提供的CIPK序列（GRMZM2G011919）,克隆得到一个全长为1908bp的ZmCIPK42基因,其开放阅读框（ORF）为1323bp,编码一个440氨基酸残基的多肽。ZmCIPK42具有CIPK基因家族典型的激酶结构域和NAF调控结构域,其氨基酸序列与玉米CIPK15（NP₀01108478）、水稻CIP-K14（Q2QYM3.1）、小麦CIPK14（AFR90220.1）和大麦CIPK14（AEZ51505）等高等植物的CIPK氨基酸序列的同源性分别为74%、73%、73%和70%。与拟南芥CIPK家族系统进化分析表明ZmCIPK42与拟南芥CIPK2和CIPK10同源关系较近。荧光定量PCR分析发现ZmCIPK42基因在盐胁迫和热处理后表达量显著升高,脱水处理后表达水平也有所提高,ABA和冷处理后表达量变化不明显。     

两个谷子CIPK基因在非生物逆境胁迫下的表达分析

CIPK是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,该蛋白在植物响应逆境胁迫过程中发挥重要作用。本文利用生物信息学方法从谷子基因组中鉴定出2个CIPK基因, 命名为SiCIPK6和SiCIPK16。序列分析表明SiCIPK6基因组序列长1994 bp,编码451个氨基酸;SiCIPK16基因组序列长1885 bp,编码473个氨基酸,2个基因均无内含子和可变剪切。生物信息学分析显示这2个基因在蛋白质序列和结构上与其他物种CIPK基因一样非常保守。实时定量PCR分析表明SiCIPK6和SiCIPK16在ABA、低温、高温、干旱、高盐诱导下表达量均有所上调, SiCIPK6基因在ABA、干旱和盐处理时表达量上调幅度较大,而SiCIPK16基因在低温、干旱和高温处理时表达量上调幅度较大。半定量PCR检测结果表明SiCIPK6和SiCIPK16两个基因在拔节、孕穗、灌浆期时均有表达,在相应生育时期受到干旱胁迫时它们表达量均有所提高。推测SiCIPK6和SiCIPK16基因在谷子的干旱或其他逆境胁迫中起一定作用。     

木薯MeCIPK1基因克隆及表达分析

CIPK蛋白是一类植物特有的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,已在多个物种中被证实参与逆境胁迫应答。本研究利用PCR技术从木薯栽培种KU50中克隆得到一个CIPK家族基因,命名为Me CIPK1,该基因的开放阅读框全长为1 137 bp,编码379个氨基酸。生物信息学分析表明Me CIPK1蛋白含有CIPK家族保守的丝氨酸/苏氨酸激酶结构域和NAF结构域,与橡胶树和麻疯树中的氨基酸序列同源性最高。利用荧光定量PCR研究Me CIPK1在多种处理下的表达模式,结果表明Me CIPK1在转录水平受到ABA、高盐胁迫、干旱胁迫和低温的抑制作用,同时受到氧化胁迫的诱导作用,故此推测Me CIPK1在木薯应答多种非生物胁迫的过程中可能会发挥重要作用。本研究结果为后期深入分析木薯Me CIPK1基因的功能提供理论基础。     

非生物逆境胁迫下甘蔗CBL1和CBL6基因表达分析

CBLs蛋白是植物一类特殊的Ca2+信号感受器,在植物遭受逆境胁迫过程中发挥重要的调节作用。文章利用NCBI数据库信息获得2个甘蔗CBL家族基因,分别为SsCBL1和SsCBL6。SsCBL1基因包含一个完整的642 bp的完整开放阅读框,编码213个氨基酸;SsCBL6基因包含一个完整的672 bp完整开放阅读框,编码223个氨基酸。通过生物信息学分析方法对SsCBL1和SsCBL6基因编码蛋白结构进行分析。结果显示两者均无跨膜结构域并且都包含4个EF-hand结构域。进化树分析显示SsCBL1和SsCBL6与其他植物的CBL1和CBL6亲缘关系较近,具有较高的保守性。实时荧光定量PCR检测结果发现,这两个基因在低氮、低磷、低钾、干旱、盐和ABA胁迫过程中其表达均发生变化。SsCBL1基因在干旱和盐胁迫过程中,表达量上调幅度较大,而SsCBL6基因在低钾、干旱和盐处理时表达量上调幅度大。实时定量分析结果表明SsCBL1和SsCBL6基因在多种胁迫下发挥重要的调控作用。     

甘蔗CIPK基因的同源克隆与表达

CIPK(calcineurin B-like-interacting protein kinase)是植物特有一类的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,该蛋白在植物响应逆境胁迫中发挥着重要的作用,尤其与非生物逆境胁迫(干旱、高盐、ABA等)的信号传导密切相关。根据玉米CIPK15基因(EU957447.1,2247 bp)核酸序列保守区域设计1对同源克隆PCR引物,以甘蔗品种崖城05-179的c DNA为模板,通过RT-PCR扩增得到甘蔗CIPK基因的一条全长c DNA序列(Gen Bank登录号为KM114052)。序列分析结果表明,甘蔗Sc CIPK基因全长1782 bp,具有完整的开放阅读框(ORF,91~1631 bp),编码513个氨基酸,该基因具有CIPK基因的2个特征结构域(Kc-like superfamily和AMPKA-C-like superfamily)。生物信息学分析显示该基因编码的蛋白定位于内质网,为可溶性蛋白,不存在信号肽,二级结构元件多为α-螺旋,含有多个保守功能域,主要参与中间代谢。实时定量PCR表达分析表明,该基因表达具有组织特异性,虽在甘蔗各组织中均有表达,但在芽中的表达量最高。该基因在PEG、Na Cl、ABA、SA和Me JA的胁迫诱导过程中,受ABA胁迫后表达量最高,约为对照的5.3倍,推测该基因的表达与甘蔗抗干旱和抗渗透胁迫有关。     

棉属野生种旱地棉蛋白激酶基因GarCIPK8的克隆与功能分析

CIPK (calcineurin B-like calcium sensor interacting protein kinase)是植物钙感受器钙调磷酸酶B类似蛋白特定靶向的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。在前期的研究中, 我们将棉属野生种D亚组旱地棉(Gossypium aridum)盐胁迫前后RNA混合样品进行转录组测序, 发现一CIPK相关基因存在较高的转录丰度。盐胁迫下荧光定量PCR分析表明该基因在根部表现诱导上调表达, 推测该基因可能参与植物在高盐胁迫下的生理调控。利用电子克隆及RT-PCR方法从旱地棉中克隆了一个ORF全长为1350 bp的蛋白激酶基因GarCIPK8。序列分析表明该基因编码的蛋白含有449个氨基酸, 分子量为51.12 kD, 理论等电点为8.13, 其N端催化结构域包含一个丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶域, C端具有植物CIPK蛋白家族特有的24个氨基酸组成的NAF保守结构域; 与水稻OsCIPK8蛋白的相似度为73.95%。为进一步验证其功能, 利用组成型高效强启动子CaMV35S和拟南芥逆境胁迫启动子rd29A构建植物表达载体并转化烟草, 经PCR和RT-PCR分子检测, 证明GarCIPK8基因已经整合到烟草基因组中, 并正常表达。T₁代转基因植株耐盐性鉴定结果表明GarCIPK8基因对提高转基因植株的耐盐性有较明显的作用, PEG干旱模拟试验也证明GarCIPK8基因可增强植株的抗旱性。     

拟南芥钾吸收调控基因AtCIPK23、AtCBL9和AtAKT1农杆菌介导共转化甘蔗

本研究通过农杆菌介导方法将拟南芥调控钾离子吸收的三个重要基因At AKT1、At CBL9和At CIPK23共转化到甘蔗品种粤糖00-236中,以期提高甘蔗耐低钾能力。PCR分析结果表明共获得36份携带At CBL9、At CIPK23和At AKT1三个基因的转基因无性系;Southern blot分析结果表明外源At CBL9基因在甘蔗基因组中的拷贝数为2~5个;在钾离子浓度为200μmol/L的营养液中进行低钾胁迫试验,转基因品系的根系和地上部的平均钾含量分别比对照高37%和23%,叶片平均相对电导率比对照低6%,说明超表达At CIPK23、At CBL9和At AKT1显著提高了甘蔗耐低钾胁迫能力,降低了因低钾胁迫造成的质膜伤害,是创制耐低钾甘蔗种质的有效途径。     

马铃薯StSnRK2.4基因的序列分析及其在非生物胁迫下的表达分析

SnRK2是植物特有的一种丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶,在ABA信号转导和植物抵御逆境中起着重要作用.为探究马铃薯SnRK2在非生物胁迫下的调控作用,本研究以'青薯9号'为试验材料,克隆得到一个SnRK2家族基因StSnRK2.4,利用PlantCARE、ExPASy、 Cell-PLoc 2.0等软件对其进行序列分析,并通过RT-qPCR技术分析该基因在低温胁迫(4℃)、干旱胁迫(10％ PEG-8000)以及NaC1胁迫(NaC1浓度为300 mmol/L)下的表达模式.结果 表明:StSnRK2.4基因的开放阅读框(ORF)为1083 bp,编码360个氨基酸.StSnRK2.4蛋白的相对分子质量为41.49103 kD,理论等电点(pI)为5.52,脂肪系数为80.69,为不稳定亲水蛋白;亚细胞主要定位于细胞核;与AMP活化蛋白激酶-γ调节亚基、非特异性蛋白-BZIP转录因子、蛋白酪氨酸及PP2C ABI2同源物等互作,可能参与植物MAPK信号通路和植物激素信号转导;与野生番茄、番茄亲缘关系最近.RT-qPCR分析表明,StSnRK2.4基因的相对表达量在低温胁迫(4℃)、干旱胁迫(10％ PEG-8000)以及NaC1胁迫(NaC1浓度为300 mmol/L)下均极显著上调,说明该基因受低温、干旱和盐胁迫诱导.StSnRK2.4基因的相对表达量在低温胁迫、干旱胁迫和NaCl胁迫0、3、6h以及在干旱胁迫和NaC1胁迫0、1、2d均呈上调-下调模式;StSnRK2.4基因的相对表达量在低温胁迫0、1、2d呈上调-上调模式,研究认为StSnRK2.4基因可能参与非生物胁迫及相关信号分子应答.     

水稻品种对几种逆境的多重耐性及与ABA的关系

从一些耐旱和耐冷品种中筛选出几个具多重耐性的品种,其中大黄谷耐渗透胁迫和盐胁迫,芝麻糯耐盐和冷胁迫,桂溪和湘中籼2号耐渗透胁迫,也较耐冷胁迫.以大黄谷、芝麻糯和桂溪为材料,研究了多重耐性与ABA积累的关系.在渗透胁迫、盐胁迫和冷胁迫下,各水稻品种内源游离ABA含量迅速积累,耐性品种积累的ABA量都较敏感品种高,     

Combined effects of soil silicon and drought stress on host plant chemical and ultrastructural quality for leaf-chewing and sap-sucking insects

It was postulated that Si-mediated plant resistance to herbivory changes with soil water status, increasing when plants are under drought stress. We subjected collard (Brassica oleracea) to such soil variables and assessed plant responses and effects on the leaf-chewing larvae of Plutella xylostella and the sap-sucking aphid Brevicoryne brassicae. Silicon accumulated in collard leaves independently of soil water conditions, but it influenced mainly drought-stressed plants. Silicon suppressed harmful effects of drought on leaf and root length and raised leaf water content and stomatal size to the same conditions of well-watered plants. Drought stress reduced hemicellulose and cellulose, but Si did not influence them or lignin. Combination of drought and Si increased total and soluble leaf nitrogen. Drought decreased total glucosinolates, but Si increased such defence metabolites to similar concentrations that were found in well-watered plants. Nutritional changes mediated by drought and Si in fibre, leaf water content, soluble nitrogen and glucosinolates did not increase insect performance in any feeding guild. Instead, caterpillars performed worse in drought-stressed or Si-treated collards, mainly in plants under combined conditions. Silicon improved plant resistance to drought and herbivore stresses.     

氯化钠和碳酸钠对芦笋的胁迫效应比较

对一年生芦笋幼苗用0、0.1、0.2、0.3mol/L的中性盐NaCl和碱性盐Na2CO3处理,检测芦笋对盐碱的耐受程度。结果表明:在两种盐胁迫下MDA含量、叶绿素含量及质膜透性的变化趋势基本相似,但碱性盐Na2CO3胁迫使MDA含量急剧上升,质膜透性也明显增加,叶绿素含量下降显著,表明碱性盐Na2CO3对芦笋破坏较中性盐NaCl严重。两种盐对渗透调节物质含量的影响上表现为碱性盐Na2CO3处理使脯氨酸、可溶性蛋白含量增加显著,中性盐NaCl处理使可溶性糖含量增加明显,说明芦笋可通过增加渗透调节物质含量提高对盐碱的抵抗能力。     

工业大麻抗逆生理及分子机制研究进展

工业大麻(Cannabis sativa L.)是一种抗逆性较强的高附加值经济作物.往往种植在盐碱、山坡地等土壤环境条件相对比较恶劣的地块以充分利用土地资源.在生长过程中可能会受到盐碱、干旱、涝害、低温、高温、营养缺乏和重金属污染等逆境胁迫.为了确保产量和品质,在种植过程中一方面要根据其表型变化及时采取应对策略减少损失...     

Nacl 和pH胁迫对大蒜根、芽生长及细胞分裂的影响

摘要：本文研究了不同NaCl浓度和pH对大蒜根、芽生长及根尖细胞有丝分裂的影响。结果表明,0.3%NaCl对大蒜根、芽的萌发和生长有一定的促进作用;适合大蒜根、芽萌发和生长的pH为6.5到7.5; 一定浓度的NaCl对增加大蒜根尖细胞前期和中期分裂指数有一定效果,但对总的细胞分裂指数影响不大;pH变化对大蒜根、芽萌发生长和根尖细胞分裂的影响较小;pH与NaCl结合可加剧对大蒜根、芽生长和细胞分裂的影响;较高浓度的NaCl胁迫可引起大蒜根尖细胞分裂的异常行为,如出现染色体桥、三极分裂和染色体解体等;此外,NaCl胁迫可明显影响根部伸长区细胞的正常伸长,是引起根生长缓慢的一个重要因素。     

植物叶片抗氧化系统及其对逆境胁迫的响应研究进展

植物体内存在着一套负责清除活性氧产生的抗氧化系统。在植物正常生长情况下,它使活性氧的产生和清除处于动态平衡状态。在逆境条件下,体内抗氧化系统清除活性氧能力下降,这种平衡被打破。综述了植物叶片内存在的抗氧化系统及其防御机制,重点论述了植物叶片抗氧化系统对干旱、低温、重金属等逆境胁迫的响应。并基于以上研究提出了一些需要进一步研究的问题。     

Influence of Variable Amounts of Irrigation Water and Nitrogen Fertilizer on Growth, Yield and Water Use of Grain Sorghum

Sorghum hybrid CSH-6 was grown in fields in Delhi, India between July–November 1986 in order to study the effect of nitrogen nutrition and irrigation on dry matter accumulation, grain yield and water use. The treatments included 40 Kg Nha⁻¹ combined with two irrigations (30 DAS, 60 DAS), one irrigation (60 DAS) and no irrigation respectively. Rainfall during the crop season was only 17 cm. The unirrigated plants were considerably water stressed and exhibited very low leaf water potential, less leaf area, delayed anthesis, longer crop duration but shorter grain filling duration. The ears showed sterility and yield was only 0.41 t ha⁻¹ without nitrogen fertilization. Addition of nitrogen fertilizer had no significant effect on yield in unirrigated plants. A single irrigation 60 DAS increased yield due to increase in both grain number and grain weight per ear in fertilized and unfertilized crop respectively. Two irrigations in the unfertilized crop increased the yield to 2.2 t ha⁻¹ while similar treatment in the fertilized crop did not increase the yield significantly. Irrigation increased the WUE for grain yield. The results indicate that nitrogen stress and water stress reduced grain yield primarily through grain number rather than grain weight. Irrigation relieved both water stress and nutrient stress. Nitrogen nutrition was not beneficial under severe water stress conditions but was considerably helpful under mild stress. Biomass, grain yield and harvest index show significant correlation with preanthesis water use.     

低温、NaCl和PEG胁迫对杉木种子萌发及幼苗生长的影响

为了探讨低温、NaCl和PEG处理对杉木种子萌发和幼苗生长的影响,本研究以杉木第3代种子园收集的种子为供试材料,研究了4℃低温处理,0.025 M~0.3 M的NaCl溶液和5%~30%的PEG溶液对杉木种子发芽率、发芽势、起始萌发时间、萌发时间、幼苗苗高、以及幼苗干重鲜重比的影响。结果表明：低温处理显著降低了杉木种子发芽率和幼苗干重鲜重比,缩短了起始萌发时间和萌发时间,但对种子发芽势和幼苗苗高作用不明显;浓度不小于0.025 M的NaCl和5%的PEG溶液均会显著降低种子发芽率和发芽势,0.2 M的NaCl和20%的 PEG溶液分别是杉木种子萌发极限浓度,即大于此浓度时杉木种子完全不萌发;0.025 M~0.1 M的NaCl和5%~15%的PEG溶液处理均会显著延长种子起始萌发时间,缩短萌发时间,降低幼苗苗高,增加幼苗干重鲜重比。     

弱光胁迫对植物生理特性影响的研究进展

摘 要：光是植物生长发育的重要因子之一,但由于设施环境对光照的限制,温室内往往产生弱光逆境,因此园艺植物弱光胁迫已成为育种领域研究的热点。本研究综述了弱光环境下各种植物的生长发育、光合特性、生理生化活性对逆境的响应,归纳出各项指标与产量之间的关系。目前,国内外的科学研究及生产实践表明,弱光胁迫下植物的叶绿体结构、酶活性、渗透调节物质、内源激素含量等是适应弱光逆境的关键因素。在此期间多项耐弱光机理的研究已获得突破性进展,但在植物的生长周期、地域及品种间的差异方面还无详细的论述。今后应当进一步探索植物的生长规律,尤其在弱光环境下的其他胁迫以及弱光基因的表达和调控方面展开更为深入的研究,为提高品种抗性及更多耐弱光品种的筛选提供参考。