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.     

酸胁迫对马铃薯脱毒试管苗结薯特性及其几种糖代谢的影响

将酸胁迫(p H=3)下的马铃薯脱毒试管苗转接于不适合试管薯诱导的MS培养基(含蔗糖30g/L)中,进行试管薯诱导,并对试管薯诱导过程中植株的蔗糖和淀粉含量及蔗糖合酶(sucrose synthase,SS)、可溶性淀粉合成酶(soluble starch synthase,SSS)和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase,AGPase)的活性变化进行研究。结果表明,经酸胁迫的植株均可缩短试管薯诱导时间,经酸胁迫1d的植株在第13天开始形成试管薯,诱导时间最短,单薯重为187.8mg,单株结薯数量为2.2个,而不经酸胁迫的植株未能诱导出试管薯。植株在受酸胁迫期间,叶片中蔗糖含量无明显变化,而SS、SSS和AGPase的活性显著升高;在试管薯诱导过程中,酸胁迫植株叶片的SS活性呈降低和升高交替趋势;SSS活性在诱导试管薯0~5d时呈先下降后上升的趋势,之后趋于稳定;AGPase活性呈先上升后下降、之后再上升的趋势。     

花生干旱胁迫响应基因的数字表达谱分析

以抗旱性强的花生品种丰花5号为材料,利用Solexa高通量测序技术对15% PEG处理后的花生叶片cDNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明,转录组基因表达表现出高度的不均一性和冗余性,低于10个拷贝的标签占总标签种类的73.1%,但其表达量只占总标签表达量的9.0%。根据已知序列信息鉴定出935个差异表达基因,其中64.5%下调表达。基因功能分析表明,差异表达基因广泛涉及糖、蛋白、核酸和脂类等生物大分子代谢、能量代谢以及次生代谢过程。在花生干旱响应基因表达谱分析中,发现9个类黄酮代谢相关基因在干旱胁迫下显著上调表达,其中4个编码类黄酮合成酶类,3个编码甲基转移酶,2个编码MYB转录因子。通过半定量RT-PCR对花生苯丙氨酸解氨酶基因(AhPAL)表达分析表明,15%PEG干旱胁迫6 h诱导该基因显著表达。推测类黄酮代谢在花生干旱胁迫响应中起重要作用。     

低温胁迫下马铃薯的数字基因表达谱分析

以马铃薯品种合作88为材料,利用数字基因表达谱(DGE)技术,对–2℃低温胁迫处理后的马铃薯叶片c DNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明,有28 505个基因受低温胁迫诱导差异表达,其中上调表达基因13 703个,下调表达基因14 802个。GO功能显著性富集分析表明,DEGs主要涉及信号生物代谢过程、氧化还原过程、能量代谢、次生代谢过程以及催化活性。KEGG富集分析表明,上调表达基因主要富集于苯丙烷、光合作用天线蛋白、类胡萝卜素的生物合成、苯丙氨酸代谢及淀粉与蔗糖代谢途径,而下调表达基因主要富集于植物激素信号转导途径。利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)验证4个DEGs在低温胁迫条件下的差异表达,其结果与DGE分析结果基本一致,证实了DGE测序结果的可靠性。     

酸处理对马铃薯块茎形成相关基因表达的影响

为了探讨块茎形成相关基因表达量的变化,利用pH值4的磷酸溶液对植株根进行了4 d的胁迫处理,之后收集匍匐茎茎尖形成弯钩之前(Ⅰ)、匍匐茎弯钩时期(Ⅱ)、匍匐茎刚膨大时期(Ⅲ)、初具块茎形态特征时期(Ⅳ)的匍匐茎作为试验材料。出苗后生长45 d的植株形成的匍匐茎中Ⅱ时期匍匐茎所占比例最高。生长45 d时酸处理的植株所形成的块茎数量最多,其结薯数量比生长55,60 d酸处理植株的结薯数量显著高53.2%,74.5%。匍匐茎Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ时期,酸处理植株的StHd3a、StFD、StSUSY4、StHXK、StPIN1、StABA、StSP6A表达量均显著高于对照组;匍匐茎Ⅰ时期和Ⅱ时期,酸处理植株的StGA的表达量比对照显著高49.4%,25.1%,StAGL8的表达量比对照显著高119.7%,140.1%,而StAGPase的表达量比对照显著低60.1%,41.7%,StSSS的表达量比对照组显著低23.2%,21.6%;另外,酸处理植株StCOL的表达量与对照相比无显著性差异。综上,酸处理是通过调控被测基因的表达量或表达模式(除StCOL基因)而影响块茎形成的复杂过程。     

干旱胁迫对马铃薯生理特性及解剖结构的影响

通过研究不同土壤含水量条件下马铃薯的植物学性状、生理指标和显微指标等,探讨马铃薯在干旱胁迫下的抗旱反应和抗旱生理机制.试验用'青薯9号'和'闽薯1号'2个品种,以T0 (CK)适宜水分(土壤相对含水量为70％～75％)为对照、其他土壤含水量分别为55％～60％(T1)、40％～45％ (T2)、25％～30％ (T3)...     

干旱胁迫对马铃薯品种生长及生理生化指标的影响

研究了干旱胁迫下不同马铃薯品种的抗旱生理机制,为马铃薯抗旱育种和栽培提供理论依据。本试验以‘冀张薯8号’、‘冀张薯12号’、‘克新1号’为材料,在抗旱棚中研究不同干旱胁迫处理下马铃薯生长及生理生化指标的变化,并分析评价其抗旱性。结果表明：干旱胁迫下马铃薯的产量、株高、茎粗、茎叶鲜重等生长指标均显著降低;随着胁迫程度的增加,3个品种过氧化物酶活性均逐渐升高,超氧化物歧化酶活性均呈现先升高后降低的趋势,而可溶性蛋白含量均呈现逐渐增加的趋势,但品种间3个指标变化的幅度不同,‘冀张薯8号’、‘冀张薯12号’上升的幅度高于‘克新1号’;随着干旱胁迫程度的增加,3个品种的组织相对含水量均逐渐降低。通过抗旱性综合分析和评价,抗旱性从大到小依次为‘冀张薯8号’、‘冀张薯12号’、‘克新1号’。研究结果说明抗旱性强的马铃薯品种通过一系列的生理生化的变化,具备较强的抵御干旱胁迫的能力。     

模拟干旱胁迫对马铃薯组培苗发育及试管薯形成的影响

本研究以马铃薯品种(品系)‘克新一号’、‘夏坡蒂’、‘K1’和‘K2’组培苗为试验材料,以不同浓度的甘露醇和山梨醇模拟干旱胁迫,研究干旱胁迫对马铃薯组培苗生育进程及试管薯产量的影响。结果表明:在遭受干旱胁迫下,不同马铃薯品种的叶片数、株高均会随干旱胁迫而降低;不同马铃薯品种叶和茎干物质量的变化随着干旱胁迫程度的加重而出现不同程度的降低趋势;不同品种马铃薯的试管薯结薯总数与大中薯率随着干旱胁迫程度的增加出现降低趋势,低浓度(0.1 mol/L)的甘露醇和山梨醇会诱导结薯提前,推测可能是马铃薯面临干旱胁迫的一种应对机制。本研究结果可为马铃薯节水抗旱技术研究及抗旱品种筛选提供一定的理论依据。     

水分胁迫对胡萝卜储藏器官糖代谢的影响

为探讨水分胁迫对胡萝卜储藏器官糖代谢的影响,为缺水地区科学栽培胡萝卜提供理论依据,以栽培胡萝卜品种"向阳二号"的6叶期幼苗为试材,研究了不同程度水分胁迫条件下胡萝卜储藏器官对葡萄糖、果糖、蔗糖及淀粉代谢的变化。结果表明,在水分胁迫下,蔗糖水平明显降低,胁迫程度越大,蔗糖水平越低,而葡萄糖和果糖水平却随之提高。淀粉含量的变化也是随着水分胁迫程度的增强而减少的,其中木质部中淀粉含量的变化要比韧皮部中的大。     

不同纬度环境对马铃薯淀粉含量及淀粉品质的影响

将8个马铃薯品种分别种植在不同纬度的生态区,收获后分析纬度生态因子对淀粉含量和淀粉粘度指标影响.结果表明,马铃薯淀粉含量变化总趋势为东北和西北地区较高、华北地区较低.在40°06'N～48°04'N范围内淀粉含量随纬度升高逐渐增加.在同纬度地区,淀粉含量随海拔的升高而增加.淀粉粘度随纬度变化趋势与淀粉含量基本一致.     

水分胁迫下甜菜幼苗过氧化物酶cprx1基因的半定量表达模式分析

为明确甜菜过氧化物酶cprx1基因在抗旱节水中的功能,利用甜菜品种HI0466(抗旱性较强)、农大甜研4号(抗旱性较弱)为材料,通过已克隆的甜菜cprx1基因序列设计引物,利用半定量RT-PCR方法,对甜菜幼苗根系、叶片中cprx1基因在正常供水及PEG6000模拟水分胁迫1d、3d、5d及复水1d、2d时的表达模式进行分析。结果显示,2个甜菜品种幼苗根、叶中cprx1基因在正常供水情况下均有一定量的表达;在水分胁迫1d均诱导上调表达;水分胁迫至第3天HI0466根、叶中表达量显著增强,而农大甜研4号根、叶中该基因表达受到抑制;胁迫至第5天HI0466根、叶中该基因仍有微量表达,而农大甜研4号根、叶内该基因表达接近停止;复水2d后表达量均恢复至胁迫前水平。     

马铃薯贮藏期间干物质、还原糖、淀粉含量的变化

针对生产中栽培的5个马铃薯品种贮藏期间干物质、淀粉、还原糖含量变化及其相互关系进行分析研究,结果表明,贮藏期间马铃薯不同品种块茎干物质含量有极显著差异(P<0.01);同一品种不同贮藏时期干物质含量差异不显著;不同品种、不同贮藏时期马铃薯块茎淀粉含量和还原糖含量均有极显著差异(P<0.01);贮藏期间马铃薯块茎干物质含量与淀粉含量之间有显著的正相关关系r=0.902。     

马铃薯SoFtsH基因全长cDNA克隆与在干旱条件下表达研究

FtsH (Filamentation Temperature-Sensitive H)是一种ATP和Zn²⁺依赖型金属蛋白酶，广泛存在于原核生物和真核生物中，在真核生物中是多基因家族。FtsH具有ATP酶活性、蛋白水解活性和分子伴侣活性，参与多种胁迫反应。从抗旱马铃薯（Solanum tuberosum）二倍体品系H145中分离得到cDNA-AFLP差异片段,利用RACE技术克隆了SoFtsH cDNA全长序列, 并对其进行分析。结果表明, 该序列包含完整的开放阅读框，长为723 bp, 编码129个氨基酸。SoFtsH具有2个铁氧化还原蛋白结合位点，并存在信号肽序列、跨膜区域和Zn²⁺结合域。SoFtsH基因序列与GenBank数据库中的其他FtsH基因进行同源序列比对, 并构建系统进化树, 发现该基因与番茄、烟草、拟南芥等高等植物FtsH基因同源性达90%以上。半定量RT-PCR和Northern Blot杂交结果表明SoFtsH基因在干旱胁迫下叶片和根系里的表达量明显增加, 且在抗旱品系H145与干旱敏感品系H214中表达模式不同。说明SoFtsH基因在马铃薯抗旱中起作用。     

外源生长素对番茄果实蔗糖代谢关键酶活性及基因表达的影响

以普通栽培型番茄辽园多丽为试验材料,研究了花期施用PCPA对发育过程中的番茄果实糖含量变化、蔗糖代谢关键酶活性及可溶性酸性转化酶基因表达的影响.结果表明,随着番茄果实的发育,可溶性酸性转化酶的活性和酶基因的表达均增强,果糖和葡萄糖的含量也呈递增的趋势,成熟时含量最高.PCPA处理在果实发育的成熟期提高了酸性转化酶的活性,促进了可溶性酸性转化酶基因的表达,增加了果糖和葡萄糖的含量.     

干旱胁迫下植物的信号转导及基因表达研究进展

干旱是影响植物生长的主要因素之一,研究植物在干旱胁迫下的反应机制具有重要的现实意义。ABA、H2O2和NO在植物响应干旱胁迫反应中可能作为信号分子的作用。在干旱胁迫下,植物由“渗透感受器”感受外界胁迫信号。通过第二信使及其下游蛋白激酶级联传导反应,调控了一系列基因的表达。根据干旱信号转导过程中胁迫相关基因的表达是否依赖ABA,存在依赖ABA和非依赖ABA两途径。综述了植物干旱胁迫信号的感知、传递及其诱导的基因表达调控等方面的研究进展,对植物抗旱性的分子机理进行了展望。     

灌浆期高温胁迫对甜玉米籽粒糖分积累和蔗糖代谢相关酶活性的影响

为明确高温对甜玉米籽粒产量和品质的影响,以甜玉米厦甜1号和粤甜16为材料, 人工授粉3 d后, 利用人工气候室分别进行昼间高温(HT)35℃和正常气温(CK)处理, 研究了甜玉米籽粒灌浆过程中粒重、糖分积累和蔗糖代谢相关酶活性的动态变化。结果表明, 与正常气温相比, 高温缩短甜玉米灌浆进程, 显著降低粒重、含水量, 提高皮渣率。在最佳采收期(水分含量为68%~74%)甜玉米鲜百粒重分别下降了20.8% (厦甜1号)和16.4% (粤甜16)。在甜玉米籽粒灌浆过程中可溶性糖和蔗糖的含量随授粉后时间先升高后降低, 高温处理不利于可溶性糖和蔗糖积累, 籽粒中糖分含量降低, 淀粉含量升高。籽粒中蔗糖的合成与分解主要由磷酸蔗糖合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)催化, SS催化反应是可逆的。高温明显降低SPS和SS合成方向活性, 提高SS分解方向活性, 导致糖分含量降低, 品质变劣。高温缩短两品种SS(合成方向)活性峰值出现的时间, 而对于SPS活性峰值出现时间厦甜1号被缩短, 粤甜16 为不变。     

不同夜间温度处理对马铃薯试管薯及块茎形成相关基因表达的影响

为探究不同夜间温度处理对马铃薯试管薯形成的影响,以7个马铃薯品种或材料的试管苗为试材,在昼/夜温度分别为23℃/13℃、23℃/18℃和23℃/23℃条件下进行试管薯的诱导培养,调查记录试管薯初始结薯时间、结薯率和结薯方式变化,并分析不同夜间温度处理下试管薯初始形成植株及同期未形成试管薯植株参与块茎形成相关基因的表达量变化。结果表明,对于大多数基因型,与其他处理相比,23℃/13℃处理显著延长试管薯初始结薯时间,23℃/23℃处理降低结薯率,而23℃/18℃处理结薯较早且试管薯结薯率平均达84.3%,最利于试管薯形成。夜间温度可通过影响生物钟、糖代谢和光周期通路中StFKF1、StCO1和StSWEET1等相关基因的表达而调控块茎形成。