碱蓬PEAMT基因的克隆及表达分析

研究旨在克隆碱蓬的耐逆相关基因——磷酸乙醇胺甲基转移酶(phosphoethanolamine N-methyltransferase,PEAMT)的编码基因,分析PEAMT基因调控机制,为进一步研究PEAMT基因的功能和碱蓬的耐盐机制奠定分子基础。依据GenBank数据库发表的其他物种的PEAMT序列设计简并引物,通过降落PCR法获得碱蓬PEAMT基因全长cDNA,命名为SgPEAMT,生物信息学软件分析其序列特点,荧光定量PCR检测其表达特性。序列分析表明SgPEAMT基因开放阅读框为1485bp,编码494个氨基酸,推测其为亲水性蛋白。保守结构域分析表明,SgPEAMT含有2个独立的S-腺苷甲硫氨酸依赖性甲基转移酶的保守结构域,每个结构域含有4个基序。系统进化树分析确认SgPEAMT与同属的碱蓬属植物亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析显示,盐胁迫或ABA胁迫下碱蓬根、茎、叶中SgPEAMT基因的表达上调,特别是叶中表达量最高。研究结果表明,SgPEAMT基因受NaCl和ABA诱导表达,预示SgPEAMT基因可能在碱蓬对盐胁迫的反应中起重要作用,是一种参与碱蓬耐盐反应的有效耐逆基因,为植物基因工程提供有效的耐逆基因。     

NaCl和Na2CO3胁迫对内蒙古河套灌区盐地碱蓬种子萌芽生理指标的影响

采用NaCl和Na2CO3胁迫不同时间,研究盐地碱蓬种子在萌发过程中对NaCl和Na2CO3的耐受能力,对比不同胁迫对盐地碱蓬正在萌芽种子的SOD、POD、MDA、可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸等胁迫相关生理指标的影响.结果显示,盐碱胁迫下可溶性蛋白变化较为平缓,SOD活性呈现“先降后升再降”的变化趋势,POD、MDA、可溶性糖和游离脯氨酸含量呈现上升趋势.研究发现,盐地碱蓬萌发种子萌发对NaCl的耐受能力强于Na2CO3.     

小麦wzy2-1基因的克隆及功能分析

脱水素是一类植物胚胎发育后期丰富蛋白(late embryogenesis abundant protein, LEA蛋白),属于LEA D-11家族,植物受非生物胁迫会大量表达。利用同源克隆技术,从郑引1号小麦中克隆了1个Kn型脱水素基因,命名为wzy2-1。该基因全长1740bp,编码579个氨基酸,含有9个保守的K片段,与大麦的Dhn5基因具有较高同源性。生物信息学预测该蛋白属于高度亲水性的无序蛋白。通过该蛋白对大肠杆菌的保护作用研究表明,WZY2-1蛋白能够提高大肠杆菌对低温、高温、高盐以及高渗胁迫的耐受性。荧光实时定量PCR分析表明,wzy2-1基因受低温、盐渍、干旱诱导表达,但不受外源ABA诱导,说明wzy2-1基因属于非ABA依赖型脱水素基因。     

盐地碱蓬的耐盐机理及改良土壤机理研究进展

盐地碱蓬是盐碱地先锋植物,是目前能在含盐量为3%的土壤中生存的极少数植物之一,是重要的耐盐种质资源。其在植物耐逆机理、耐盐基因的开发利用以及土壤生态修复等方面具有极为重要的应用潜力。为了全面的了解盐地碱蓬的耐盐机理以及改良土壤的机理,本研究分别从形态学、生理生化层面以及分子水平等方面对其耐盐机理进行总结,并就盐地碱蓬影响土壤理化性质、微生物、土壤养分以及在土壤重金属、有机污染物治理等方面的研究进展进行梳理。在此基础上提出研究展望,认为应更多的关注盐地碱蓬耐逆关键基因的挖掘利用、盐地碱蓬在盐碱地植物群落演替过程的作用以及盐地碱蓬与微生物如何共同改良土壤的机理。     

盐胁迫对盐地碱蓬种子萌发及幼苗生长的影响

用不同浓度（0、0.2、0.4、0.6、1.2、1.8、2.8、3.6g/100ml）的盐溶液（土壤溶液、Na2SO4及NaCl）处理盐地碱蓬种子,以研究其在盐胁迫下的萌发及萌发后的生长情况,并观察胁迫解除后种子的反应,为其栽培利用提供理论依据。实验结果表明,盐地碱蓬种子的萌发对盐渍生境的适应性很强,能耐受较高的盐胁迫。对其种子萌发的胁迫作用是NaCl>土壤溶液>Na2SO4。随着盐浓度的升高,种子的萌发率呈现不同程度的降低。盐胁迫解除后,盐地碱蓬种子仍具有较高的萌发力,发芽速度和整齐度提高。幼根和幼芽对不同种类盐胁迫表现出不同的反应,盐浓度对根的影响较大。经盐锻炼之后,盐地碱蓬幼苗恢复生长的能力提高。     

甘蔗CIPK23基因克隆及对低钾、干旱、盐胁迫的响应

本研究采用RT-PCR技术从低钾胁迫的甘蔗根系中克隆得到一个长度为1 749 bp的与CBL互作的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因,命名为Ss CIPK23(Gen Bank登录号为KM981737),包含1 350 bp的开放阅读框(ORF),可编码一个449氨基酸残基的多肽。Ss CIPK23具有CIPK基因家族典型的蛋白激酶结构域和NAF调控结构域。进化树分析显示Ss CIPK23与其他作物的CIPK23关系较近,具有较高的保守性。q PCR分析结果表明,在低钾、干旱和盐胁迫下,Ss CIPK23的表达都发生改变。在低钾胁迫24 h后Ss CIPK23相对表达量开始上升,而且随着胁迫时间的延长,相对表达量持续增加;而在干旱和盐胁迫下,相对表达量最高出现在48 h,随后表达量开始下降,暗示了该基因在低钾、干旱和盐胁迫下发挥重要的调控作用,可为深入研究Ss CIPK23基因功能奠定坚实的基础。     

陆地棉耐盐相关基因GhSAMS的克隆及表达

为了挖掘棉花耐盐相关基因,我们根据陆地棉耐盐性抑制消减文库中的一个S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因的同源EST设计引物,利用RACE结合RT-PCR技术克隆陆地棉S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因的cDNA全长,命名为GhSAMS。该cDNA全长1 576 bp,ORF为1 182 bp,编码393个氨基酸的多肽。生物信息学分析表明GhSAMS蛋白与拟南芥、盐地碱蓬、水稻中该蛋白的相似性分别为91%、93%和93%。系统发育树结果显示GhSAMS与盐地碱蓬中该蛋白的亲缘关系最近。Real-time PCR分析结果表明,GhSAMS的表达受盐胁迫诱导,在盐敏感材料中诱导被推迟,而且,该基因表达水平在耐盐材料中9835中明显高于在盐敏感材料中S9612中。我们构建了原核表达载体pET28-GhSAMS,经IPTG诱导,实现了GhSAMS在大肠杆菌中的表达,为进一步开展GhSAMS的遗传转化工作奠定了有益基础。     

碳酸氢盐胁迫对拟南芥根部基因表达的影响

土壤碱胁迫是农作物生长的独特而严重的威胁,对于碱胁迫信号感知、转导和响应的机制,目前仍不清楚。本研究充分利用拟南芥丰富的生物信息资源,对比拟南芥在对照和碱胁迫两种处理下根系转录组的基因表达差异,发现碱胁迫诱导下拟南芥根系3 729个基因表达,抑制了3 828个基因表达。GO和KEGG富集分析表明,钙离子响应和氧化还原平衡等过程在拟南芥碱胁迫响应过程中起重要作用。此外,本研究还发现丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶和钙调蛋白类蛋白等基因与拟南芥碱胁迫反应密切相关。本研究以拟南芥为材料进行系统分析,充分利用了拟南芥丰富的基因资源,为深入了解植物应对碱胁迫的机制提供了理论基础。     

河北杨脱水素基因(Phdhn1)的克隆与胁迫表达分析

为了鉴定河北杨中的脱水素基因并研究其在逆境胁迫中的表达规律,以初步分析脱水素基因在河北杨逆境胁迫中的调控功能,在实验室前期工作的基础上设计引物,通过PCR方法扩增河北杨cDNA文库获取脱水素基因,并通过半定量RT-PCR方法研究其在逆境中的表达情况。结果表明,河北杨脱水素全长基因856 bp,共编码227个氨基酸。同源性分析表明,河北杨中的脱水素基因与已知的其他杨树脱水素高度同源,因此将该基因定名为Phdhn1。半定量RT-PCR结果表明在干旱、低温、高温、高盐及ABA溶液不同时间段(0、0.5、1、2、5、10、24 h)的胁迫下,河北杨Phdhn1在干旱、ABA以及低温胁迫下均出现表达差异。该研究初步阐述了Phdhn1的逆境表达模式,说明了Phdhn1在河北杨逆境胁迫中起到的重要作用。     

绿豆SOD基因的生物信息学分析及盐胁迫下的表达分析

为了探究盐胁迫下超氧化物歧化酶在绿豆中的作用,本研究对鉴定到的8个绿豆SOD基因进行生物信息学分析,并探究了盐胁迫下绿豆SOD基因的表达模式,结果表明,绿豆SOD蛋白都含有磷酸化位点,但磷酸化位点在数量和种类上都存在差异,说明它们可能被特定的蛋白激酶磷酸化;绿豆SOD蛋白大多定位在叶绿体中,部分存在于细胞质、过氧化物酶体、线粒体,说明它们主要在这些细胞器中清除活性氧;通过对SOD蛋白三级结构预测发现不同蛋白之间三级结构存在差异;通过系统进化分析,将SOD基因分为三个组;通过序列比对发现8个SOD基因可以分为Cu/Zn-SOD、Mn-SOD和Fe-SOD三种类型;研究发现绿豆8条SOD蛋白都可以响应盐胁迫,VrSOD2、VrSOD5、VrSOD6、VrSOD8在胁迫的各时间点表达都明显高于对照。本研究可以为盐胁迫下绿豆SOD基因功能研究提供参考。     

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。     

高温和盐胁迫下硅对辣椒CaMADS-box基因表达的影响

为了探索非生物胁迫下硅对辣椒Ca MADS-box基因表达的影响,以豫椒101为材料,在对辣椒Ca MADS-box基因片段同源克隆的基础上,对其编码的部分蛋白进行氨基酸同源性分析、理化性质预测、亚细胞定位预测和进化树分析,探讨了硅处理后辣椒Ca MADS-box基因在高温胁迫、盐胁迫下表达量的变化,结果表明,克隆得到的Ca MADSbox基因所编码的蛋白为亲水性蛋白,含有MADS结构域,属于MADS基因家族,亚细胞定位在细胞核中,分子进化树表明其与茄属和烟草属亲缘关系最近,相似性达到67%。荧光定量分析表明,Ca MADS-box基因在高温胁迫和盐胁迫后表达量都呈现出先升高后下降的模式,高温胁迫下48 h达到峰值,而盐胁迫在24 h达到峰值,硅处理能够诱导Ca MADS-box基因表达,在高温胁迫和盐胁迫下都在12 h达到高峰值,这表明Ca MADS-box是一个硅快速响应基因,推测硅处理在缓解辣椒高温胁迫和盐胁迫等非生物胁迫方面具有重要作用。     

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。     

大豆GmHKT6;2基因的克隆与表达特性分析

为探明大豆中HKT蛋白基因的耐盐作用机理,从耐盐大豆材料中克隆到GmHKT6;2基因完整的cDNA序列,GmHKT6;2基因的开放阅读框(ORF)全长1 644 bp,编码547个氨基酸。序列比对与进化树分析表明:GmHKT6;2是大豆中的一个新HKT蛋白基因;GmHKT6;2基因在大豆的根、茎及叶中均能表达,150 mmol/L NaCl处理后,该基因在大豆根、茎及叶中的表达被强烈诱导并高效表达。结构域分析结果表明:大豆GmHKT6;2基因拥有10个可能的跨膜结构域(TMD)和阳离子转运蛋白保守结构域,推测其是通过调节相关阳离子的转运来调控大豆的耐盐性。     

红麻非生物逆境胁迫响应基因HCWRKY71表达分析及转化拟南芥

WRKY转录因子在植物响应非生物逆境胁迫过程中具有重要的调控作用。本研究根据红麻转录组unigene序列(CL3883.Contig4),设计引物进行PCR扩增,经sanger测序获得全长为957 bp的HcWRKY71基因cDNA序列。该基因开放读码框为957 bp,编码1个含有318个氨基酸的蛋白,具有1个WRKY功能保守结构域,属于II类WRKY转录因子。在盐胁迫下,HcWRKY71基因表达量随NaCl溶液浓度升高而增加;在干旱胁迫下,HcWRKY71基因表达量随干旱胁迫时间的增加呈现先下降再上升然后再下降的趋势;在重金属镉胁迫下,HcWRKY71基因表达量随CdCl2溶液浓度的增加而降低。表明该基因表达受盐、干旱和重金属镉胁迫的诱导。利用农杆菌介导花序浸染法将该基因转化拟南芥发现,HcWRKY71基因提高了转基因拟南芥幼苗的耐盐性,这为进一步研究HcWRKY71基因的耐逆机制奠定了坚实的基础。     

Genome-wide association study identifies QTLs conferring salt tolerance in rice

Rice is the most important cereal crop but is sensitive to salinity stress. Increased salinization is progressively reducing rice productivity, escalating calls for research to ensure sustainable food production. The genetic diversity available in cultivars provides a rich resource for discovering genes associated with salt tolerance which has not yet been sufficiently utilized. In this study, 54 QTLs associated with salt tolerance were detected through genome-wide association study (GWAS) using a core population consisting of 181 cultivars. We detected 17 loci significantly associated with dry weight ratio (DWR) for salt tolerance. In the region of a novel QTL qST-7.19 on chromosome 7, we identified a candidate gene encoding a multidrug and toxic compound extrusion (MATE) protein and further validated the effect by using near-isogenic line of the candidate gene. These QTLs and the candidate gene pave the ways for salinity tolerance improvement through molecular breeding.     

大蒜几丁质酶基因AsCHI1的鉴定及其对盐胁迫的响应

本研究旨在研究大蒜几丁质酶基因的序列特征及其对盐胁迫的响应,鉴定其抗逆功能.以大蒜品种'苍山四六瓣'为研究材料,通过RT-PCR技术分离得到AsCHI1基因.采用BioXM 2.6、ProtParam、DNAMAN、SignalP 5.0、SOPMA、SWISS-MODEL、NCBI和MEGA5等软件分析核苷酸及其编码...     

棉花耐盐性的双列杂交分析

根据Hayman的方法，对6个耐盐性不同的棉花品种(系)及其15个半双列杂交组合的F1、F2代的平均盐害级别进行了双列杂交分析，结果表明，耐盐和盐敏感品种的一般配合力效应差异达极显著水平，耐盐×盐敏感组合的特殊配合力普遍低于盐敏感×盐敏感、耐盐×耐盐组合。因此，棉花耐盐育种以配制耐盐×盐敏感组合为最佳。棉花耐盐遗