SLPIN6基因沉默对番茄抗旱性的影响

SLPIN6基因是番茄PIN家族一员,番茄PIN家族是一类生长素运输体蛋白家族,调控生长素极性运输.研究表明,干旱胁迫改变植物生长素极性运输平衡,影响植物抗旱性.团队前期研究发现SLPIN6基因在干旱胁迫时表达量显著上调,可能参与番茄植株抗旱应答调控.为进一步明确该基因抗旱调节功能,试验采用VIGS方法对SLPIN6基因作沉默处理,通过观察番茄植株抗旱表型及测定抗逆生理指标变化,发现SLPIN6基因沉默后番茄植株与对照相比,沉默番茄植株萎蔫程度加重,抗逆生理指标差异明显,表明SLPIN6基因参与番茄抗旱应答调控,具有抗旱调节功能.     

钙素对乙烯诱导番茄花柄脱落过程中乙烯受体LeETRs基因表达的调控作用

以番茄(Lycopersicon esculentur Mill)品种辽园多丽的花柄外植体为试材,用生长素、乙烯及乙烯条件下钙及其抑制剂处理,研究不同处理对番茄花柄外植体脱落的影响及此过程中乙烯受体基因的变化情况。结果表明:生长素处理抑制脱落,乙烯处理加速脱落;乙烯条件下,钙处理进一步加速乙烯诱导的脱落,钙胞外螯合剂(EGTA)、钙调素抑制剂(TFP)处理降低了乙烯诱导的脱落。对番茄乙烯受体家族基因表达规律分析表明,LeETR3是生长素调控途径的重要乙烯受体基因,LeETR1,2是乙烯调控番茄花柄脱落过程中的关键乙烯受体基因;LeETR1,2,3是乙烯诱导番茄花柄脱落过程中钙调控的关键乙烯受体基因。     

植物离区发育及调控信号的多样性研究进展

植物器官脱落发生的特定区域叫做离区。植物离区发育及其研究主要集中在番茄、水稻、拟南芥等模式作用与重要的经济作物上。本文主要从植物离区脱落发生的多样性及其调控信号的多样性上进行综述,植物离区脱落的主要形式有:花器官脱落、叶脱落、果实脱落、种子脱落、开裂区脱落、侧根脱落等;主要的调控信号有花发育信号、乙烯与生长素信号、细胞凋亡信号、ROS信号等。旨在为今后经济作物离区相关基因研究提供理论依据和基础,并对今后离区相关研究的前景进行展望。     

园艺植物器官脱落研究进展

器官脱落是指植物体的部分器官(如花、叶、果等)脱离母体的过程,一般发生在特定的区域-离区,是细胞结构、生理生化代谢及基因表达等过程共同作用的结果。对园艺植物花器官脱落的离区结构及形成、脱落机理及调控研究方面的主要进展做一概述,重点讨论生长素与乙烯对脱落的调控机制,为进一步深入研究脱落机理提供思路与参考。     

SLB9基因沉默对番茄抗旱性的影响

SLB9基因是BES1转录因子家族中的一员,BES1在调控油菜素内酯(BR)基因响应中发挥关键作用。研究证明BES1基因受多种胁迫诱导,介导BR信号,调节植物耐旱等抗逆性。采用基因沉默(VIGS)技术,通过农杆菌介导法构建SLB9基因沉默植株,干旱胁迫处理沉默植株,通过观察沉默植株与对照植株表型差异及生理生化指标变化,研究SLB9基因表达变化对番茄抗旱性的影响。结果表明,SLB9基因沉默植株抗旱性明显低于对照植株,推测SLB9基因下调表达降低番茄抗旱性。     

生长素运输载体研究进展

生长素极性运输在植物器官形态建成、发育等过程中发挥重要的调控作用,生长素极性运输主要依赖生长素运输载体来调控。本文对生长素极性运输载体AUX/LAX蛋白、PIN蛋白家族和ABCB/MDR/PGP蛋白家族的近期研究结果进行了综述,为生长素极性运输的研究提供理论依据。     

番茄SlIAA16沉默转基因植株的获得及功能初探

Aux/IAA(auxin/indole-3-acetic acid)作为生长素早期响应因子,其蛋白产物能够特异性地结合生长素响应因子(auxin response factor,ARF),从而调控生长素响应基因的表达,在整个植物生长素信号转导过程中发挥着重要的作用,进而影响植物的生长发育。本研究通过构建沉默载体,在高效遗传转化体系下获得转基因植株,发现利用Gateway克隆技术将番茄生长素早期响应基因Sl IAA16 DomainⅡ区部分序列连入具有正反2个attr区域并连接1个内含子的p B7GWIWG2(Ⅰ)载体,可在植株体内形成发卡结构导致植物基因沉默,成功构建基因沉默表达载体名为Sl IAA RNAi;此外,抗生素喷施和PCR扩增以及实时定量检测进一步鉴定,共获得12棵Sl IAA16 RNAi阳性植株。本研究结果将为进一步明确Sl IAA的生物学功能和阐明生长素的作用机理提供参考。     

乙烯信号通路转录因子EIL1参与番茄单性结实的机制

[目的]本文旨在探究乙烯信号通路转录因子EIL1对番茄果实形成的作用。[方法]以EIL1过量表达转基因番茄(EIL-OX)、EIL1共抑制表达转基因番茄(EIL-CS)、EIL1启动子驱动GUS报告基因的转基因番茄(PE1∷GUS)和DR5启动子驱动GUS报告基因转基因番茄(DR5∷GUS)为材料,采用RT-qPCR和ELISA等技术研究在番茄果实形成过程中EIL1的转录变化和生长素水平变化;通过杂交、Ag+处理以及GUS染色,分析乙烯和生长素在番茄果实形成过程中的互作机制。[结果]RT-qPCR结果显示,在番茄果实形成和成熟的过程中Sl EIL1基因的表达量呈"升高-降低-升高"的趋势。表型分析发现,EIL-OX植株较矮,叶片小且向地生长,出现大量侧枝,部分花蕾凋亡且植株提前衰老; EIL-CS植株自交形成的胚珠发育异常,产生无籽果实,同时ELISA检测表明EIL-CS植株果实发育过程中生长素含量高于EIL-OX和野生型植株。GUS染色结果显示,PE1∷GUS植株EIL1在萼片中大量表达,DR5∷GUS植株生长素主要分布在果柄、萼片处,且授粉后萼片与子房交接处的生长素含量降低。EIL-OX/DR5∷GUS和Ag+处理的野生型植株中生长素主要出现在果柄处。[结论]EIL1能够阻碍生长素从果柄向子房运输,授粉受精或下调表达EIL1均能解除这种阻碍,提高子房生长素水平,形成果实。     

利用病毒诱导的基因沉默技术沉默TSWV的NSm基因

【目的】番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt orthotospovirus,TSWV)在全球范围内严重危害农业生产,病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术主要用于植物内源基因的功能研究,而其沉默植物外源病毒基因用于病毒防控鲜有报道。本研究利用VIGS技术在辣椒中沉默植物外源病毒TSWV的NSm基因,为辣椒产业防控TSWV病害奠定技术基础。【方法】以辣椒(Capsicum annuum L.)为研究材料,首先构建辣椒PDS基因的沉默载体pTRV2-PDS以评估该沉默载体在辣椒中的有效性,再构建TSWV NSm基因的沉默载体pTRV2-NSm评估该沉默载体对TSWV NSm基因的沉默效果。【结果】构建的沉默载体pTRV2-PDS在辣椒中有效,沉默载体pTRV2-NSm可以高效沉默TSWV的NSm基因,NSm的表达量仅为对照组的4.6%,且表现出对TSWV的抗性。【结论】构建的沉默载体pTRV2-NSm可以沉默TSWV的NSm基因,并使辣椒对TSWV产生一定的抗性。     

一个受TYLCV诱导上调表达的番茄基因LeFLS2的功能分析

为了分析番茄鞭毛蛋白受体基因(LeFLS2)的功能,构建了LeFLS2的进化树,通过RNA-seq方法研究LeFLS2基因在番茄植株受番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)侵染时的响应情况,并通过荧光定量PCR对LeFLS2在番茄各个发育组织器官的表达量进行分析,进一步通过病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术在番茄中沉默LeFLS2,对沉默植株接种TYLCV以及丁香假单胞菌番茄变种DC3000进行抗病性鉴定,并对沉默植株的表型进行观察。结果表明,LeFLS2基因与另外一个相似性达到83%的另一个番茄LeFLS2-2基因在一个独立分支上;受TYLCV侵染后LeFLS2基因上调表达;LeFLS2在番茄植株的各个组织器官中均表达,在根中表达量最高,在新叶中表达量最低;沉默LeFLS2后对TYLCV的抗性变化不大,而对DC3000的感病性增强,沉默植株比野生型植株生长明显加快。说明LeFLS2基因对抵抗细菌DC3000侵染以及番茄的生长发育起到重要作用。     

生长素在烟草表皮毛中的极性运输及对细胞伸长的影响

利用生长素极性运输转运蛋白PIN1与增强绿色荧光蛋白EGFP的融合,对PIN1进行了荧光标记,并以烟草表皮毛为模式,开展了PIN1对生长素极性运输及对细胞伸长生长影响的研究。采用DNA重组技术,将融合标记基因EGFP–PIN1置于拟南芥表皮毛特异表达基因GL2的启动子调控下,构建成含GL2pro::EGFP–PIN1的Ti质粒,以根癌农杆菌叶盘共培转化法将重组标记基因转化至烟草WS38中,筛选鉴定出多株转基因烟草。通过对这些转基因烟草表皮毛进行显微荧光观察,结果发现,标记的绿色荧光信号集中分布在表皮毛细胞的间隔区,表现为明显的极性分布现象。用生长素极性运输抑制剂三碘苯甲酸(TIBA)处理后,表皮毛的伸长生长受到抑制,细胞中荧光的分布极性减弱。说明生长素在烟草表皮毛中的极性分布对烟草表皮毛伸长起关键作用,抑制生长素的极性运输不只抑制表皮毛的细胞伸长,同时还影响到生长素极性运输蛋白PIN的极性分布。     

辣椒上TRV介导的番茄斑萎病毒N基因沉默体系构建及鉴定

【目的】研究番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt orthotospovirus,TSWV)核衣壳蛋白基因(N)对辣椒抗病性的影响。【方法】以易感TSWV的辣椒湘研11为研究对象,采用同源序列克隆获得辣椒CaPDS基因和TSWV N基因;利用烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus,TRV)和病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术构建辣椒CaPDS基因沉默载体(pTRV2-CaPDS)和TSWV N基因沉默载体(pTRV2-N),农杆菌GV3101注射接种辣椒,通过qRT-PCR检测重组载体沉默效率。【结果】湘研11接种含pTRV2-CaPDS载体菌液3周后,新叶出现白化现象,说明辣椒上的pTRV2-CaPDS沉默载体构建成功。qRT-PCR结果表明:pTRV2-N载体可高效沉默N基因,其表达量仅为6.79%±2.56%,说明沉默N基因后,湘研11不易感染TSWV。【结论】本研究成功构建了pTRV2-N沉默载体,沉默TSWV的N基因后辣椒对入侵的TSWV产生一定的抗性。     

脐橙花朵脱落进程中花柄β-甘露聚糖酶活性变化

为探究β-甘露聚糖酶与器官脱落的关系,以佛罗斯特脐橙花柄外植体为材料,研究花朵脱落过程中花柄β-甘露聚糖酶活性的变化规律。结果表明,在花柄脱落过程中,花柄中β-甘露聚糖酶活性整体表现为先降低后升高的变化趋势;乙烯利可以明显加快脐橙花柄脱落进程,且能明显提高远轴端中β-甘露聚糖酶活性,而对离区和近轴端促进作用不明显,甚至会降低其酶活性。以上结果表明,β-甘露聚糖酶参与脐橙花柄器官脱落,但可能不是关键的酶。     

番茄ShARPC5抗白粉病功能分析

【目的】白粉病(powdery mildew)是番茄生产上的重要病害,严重影响番茄的产量。番茄基因组测序工作的完成为抗病基因挖掘提供了重要的信息资源。ARP2/3(actin-related protein 2 and 3)复合体是肌动蛋白微丝骨架动力学的主要调控因子,能够参与包括响应外界胁迫等多种细胞学过程。本研究通过对番茄ARPC5(actin-related protein C5)进行克隆和抗病功能验证,为番茄基因组信息完善、抗病机制解析和分子育种等方面打下基础。【方法】从番茄LA1777(Solanum habrochaites)cDNA中PCR扩增ShARPC5,使用DNAMAN 6.0进行多序列比对;MEGA 6.0构建系统发育树;应用在线工具ProtComp v. 9.0进行亚细胞定位预测。利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)比较接种白粉菌(Oidium neolycopersici,On-Lz)后高感品种Moneymaker(MM)和高抗品种LA1777中番茄ARPC5的表达特征,分析白粉菌侵染与ARPC5表达的相关性。应用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术进一步验证该基因在番茄中的抗病功能,观察沉默株和野生型株系接种后表型变化,利用台盼蓝和DAB染色法检测植株产生过敏性坏死和H2O2的能力,并检测ShARPC5沉默后一些与植物抗病相关标记基因的表达变化。采用农杆菌浸花法遗传转化拟南芥过表达ShARPC5植株,观察转基因和野生型株系接种后表型变化,并统计单病斑分生孢子数。【结果】从番茄品种LA1777中克隆到ShARPC5,编码132个氨基酸残基,包含一个保守的P16-Arc结构域。与番茄MM-白粉菌亲和互作相比,非亲和互作的番茄品种LA1777在接种白粉菌后,ShARPC5显著上调表达,尤其在接种后18 h。在番茄上沉默ShARPC5能够增加植株对白粉菌On-Lz的敏感性,防卫反应基因PR1b1显著下调表达。组织学观察显示与对照植株相比,ShARPC5沉默植株接种后诱导产生过敏性坏死和活性氧减少。在烟草上瞬时过表达ShARPC5能够诱导产生坏死斑。相反,在拟南芥上过表达ShARPC5能够增加植物的抗病性。【结论】ShARPC5是番茄响应白粉菌侵染的重要基因,可减轻番茄白粉病的发病程度,在番茄抗白粉病机理研究方面具有较大的应用价值,可作为番茄抗白粉病分子育种的一个候选基因。     

菊花CmPIN1同源基因的克隆与表达分析

以切花菊‘神马’(Chrysanthemum morifolium‘Jinba’)为材料,利用RACE技术与同源克隆方法获得菊花CmPIN1基因全长,通过qRT-PCR技术比较CmPIN1在不同组织器官的表达,同时对CmPIN1响应外施NAA和去顶进行研究。结果表明:1)CmPIN1基因ORF全长1 761bp,编码586个氨基酸,跨膜域位于蛋白N端与C端;通过蛋白序列比对分析,菊花CmPIN1蛋白与百日草ZvPIN1蛋白相似性最高;亚细胞定位结果显示CmPIN1位于细胞膜;2)对CmPIN1表达分析表明,该基因在菊花茎部与芽部具有相对较高的表达量,同时,在离体茎段中的CmPIN1受到生长素诱导;去顶后,CmPIN1表达量降低,而施加5μmol/L的NAA 6h后CmPIN1表达恢复;3)对菊花植株进行去顶试验表明,去顶后,近顶端第一个侧芽内CmPIN1基因表达量优先恢复,趋向于代替顶芽成为新的生长素源,以维持主茎中生长素极性运输;当主茎中的生长素运输通道再次打开,茎节中CmPIN1的表达量均逐渐恢复,其中,在近顶端第一个节间中CmPIN1的表达量恢复较缓慢。可见CmPIN1参与菊花主茎中生长素的极性运输,以及顶端优势的维持,间接抑制侧芽伸长。     

花生生长素输入载体基因PNAUX1的克隆及表达模式分析

生长素作为重要的植物激素,在调节植物生长发育中起重要作用。其所具有的极性运输特性,主要通过运输载体进行调控。本研究从花生未成熟种子cDNA文库中筛选到一个可能的生长素输入载体AUX/LAX类基因,命名为PNAUX1,通过RT-PCR对其表达模式分析显示,该基因在花生各组织中为组成型表达;同时,将PCR扩增获得的目的片段与植物双元表达载体pCAMBIA1301连接,构建了正义和反义载体转化DR5∷GUS拟南芥,并获得转基因植株。     

生长素萘乙酸对甘蔗锰毒的调控

为探究萘乙酸对锰毒胁迫下的甘蔗锰铁含量、运输及分布的影响及生长素极性运输抑制剂对植株锰含量的影响,以桂糖32号为材料,进行水培试验,结果表明:10、50、100、500 nmol/L萘乙酸处理后,随着萘乙酸浓度的增加,甘蔗根系锰含量随之显著降低8.59%～36.11%,100 nmol/L萘乙酸处理后完全展开叶锰含量显著减少17.67%～25.56%,完全展开叶叶鞘中共质体及其残渣的锰含量显著减少40.00%和31.82%,但根表锰膜/根组织锰含量比、茎基部伤流液中Mn浓度、叶片质外体、共质体及残渣中锰含量、根系生长及植株中铁和亚铁含量萘乙酸处理与空白对照间差异不显著。生长素输出抑制剂三碘苯甲酸或萘基邻氨甲酰苯甲酸(1 000 nmol/L)处理后,植株幼叶锰含量(76.64、73.45 mg/kg)显著高于对照(38.26mg/kg)。说明生长素可能参与调控甘蔗对锰的吸收缓解锰毒。     

茄子SmWRKY65基因克隆及其对青枯病的抗性分析

【目的】通过克隆SmWRKY65(Solanum melongena L.WRKY65)基因并分析其生物信息学与功能,以期探究SmWRKY65对茄子青枯病的响应情况。【方法】以茄子抗病植株(E-31)为试验材料、叶片cDNA为模板,通过PCR技术获得SmWRKY65基因,并利用ExPASy ProtParam tool对其进行生物信息学分析。运用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)的方法对其不同组织部位与抗病、感病材料(E-32)中的响应情况进行分析;通过双酶切法构建亚细胞定位载体;运用病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)技术构建pTRV2-SmWRKY65载体并侵染茄子抗病植株。【结果】在茄子中成功克隆了SmWRKY65基因,该基因开放阅读框为834个核苷酸序列,编码277个氨基酸残基,在71～131区域具有1个含60个氨基酸的WRKY保守域,定位于细胞核中。时空表达分析发现,SmWRKY65在茄子根组织中的表达量最高,叶中次之,茎中最低;qRT-PCR分析表明,SmWRKY65在茄子抗病和感病材料中均响应青枯病菌的诱导上调表达;VIGS结果表明,与清水和pTRV2空载对照相比,接种青枯病菌后,pTRV2-SmWRKY65沉默植株的叶片表现出明显的萎蔫症状,结合qRT-PCR分析发现,pTRV2-SmWRKY65表达量较对照组明显下降。【结论】SmWRKY65在茄子抗病材料中的表达水平明显高于感病材料,且pTRV2-SmWRKY65植株与对照相比表现为易感症状,说明SmWRKY65沉默后茄子抗青枯病的能力下降,表明SmWRKY65可能涉及茄子青枯病抗性相关过程的调控。     

转FRO2基因番茄突变体的抗缺铁黄化特性

为了增加植物的抗缺铁黄化能力,研究了转FRO2基因番茄突变体抗黄化特性．结果显示FRO2基因转化番茄后,使生长在缺铁胁迫下的植株根系铁还原酶活性大大增强（转FRO2基因番茄植株根系酶活性是对照2倍）,番茄铁吸收能力和有效铁还原能力大大加强,植株中有效铁含量增加（转FRO2基因番茄植株叶片有效铁含量是时照的1．5倍）,转FRO2基因番茄的植株叶片颜色显著比对照绿,黄化程度减轻,黄化指数降低（对照的黄化指数是转FRO2基因番茄的1．3倍）,植株生长量显著高于对照（转基因植株株高高于对照50％）．在正常条件下,转FRO2基因番茄根系的FRO2基因表达量增加,铁还原酶活性增加了1．75倍,转FRO2基因番茄植株叶片有效铁含量是对照植株的2倍,是其他耐贮藏转基因番茄的（转反义NR、ACC、CTR1基因）2～3．5倍以上．