桑树miR164及靶基因NAC在甘露醇和NaCl胁迫中的表达分析

为探索miR164及靶基因在非生物胁迫响应中的分子机制,本研究以冀桑3号为试材,进行Na Cl和甘露醇处理,采用生物信息学、5'-RACE及RT-q PCR技术进行分析。通过在线网站预测,发现在桑树NAC基因家族中存在3个基因(Morus012149、Morus013575与Morus006482,分别命名为CUC2、NAC100a与NAC100b)为miR164的靶基因。运用5'-RACE技术验证了3个NAC基因为miR164靶基因,其切割位点主要集中于与miRNA互补位点的第10和第11位碱基之间。使用RT-q PCR技术检测miR164及靶基因在不同组织部位的表达水平,结果表明,miR164在茎和雄花中通过调控CUC2、NAC100a和NAC100b表达发挥生物学功能。用甘露醇处理桑树幼苗,在低浓度下(150 mmol·L-1)miR164在叶片中表达量显著高于对照组,高浓度下(300 mmol·L-1)miR164表达量接近于对照组;用Na Cl处理,miR164在叶片中的表达水平随着处理浓度的增大而增加。3个靶基因在不同处理不同浓度下表达水平不同。本研究结果有助于揭示桑树miR164及靶基因NAC的抗逆作用,为进一步深入研究miR164对NAC在非生物胁迫响应中的分子调控机制提供了理论依据。     

外源乙烯利诱导玉米化学防御作用的时间和浓度效应

为探明外源乙烯利对玉米化学防御作用诱导的浓度和时间效应,本文采用化学和分子生物学相结合的方法,研究了不同浓度乙烯利处理玉米后,叶片乙烯释放量及其合成调控关键基因ACS和ACO表达的变化,典型化感物质丁布的含量及其关键调控基因BX1和BX9表达的变化,以及其他调控次生代谢物的关键基因表达的时间动态。结果表明,外源乙烯利处理玉米12h时,玉米叶片中丁布含量明显增加;24h后,丁布含量反而大量降低,48h后对丁布含量影响不大。外源乙烯利对合成丁布的调控基因BX1没有诱导作用,但处理12h和24h对BX9有明显诱导作用。外源乙烯利处理12h能够使ACS和ACO表达量上升,浓度为40μL·L^-1和60μL·L^-1乙烯利处理使玉米叶片丁布含量大量降低,BX1和BX9的表达量有所下调。外源乙烯利能够使蛋白酶抑制剂MPI表达量升高,且乙烯利浓度越高,诱导作用越明显,但对调控挥发物的FPS和TPS基因表达没有影响。说明外源乙烯利能够启动玉米体内的乙烯途径,诱导玉米启动化学防御过程,但这种作用很可能是负反馈型的。     

非生物胁迫诱导的玉米蛋白激酶基因ZmCIPK1的cDNA克隆和表达分析

CIPK（CBL-interacting Protein Kinase）在植物非生物胁迫信号转导中起重要作用。应用电子克隆的方法在玉米中克隆了一个cDNA全长为1395bp的蛋白激酶基因ZmCIPK1（GenBank接受号为EF158034）。其编码的蛋白含有465个氨基酸,分子量为51.98KD,等电点为6.92。推断的ZmCIPK1催化结构域中包含蛋白激酶催化结构域保守的11个亚结构域, 蛋白C端具有植物CIPK蛋白家族特有的包含24个氨基酸的NAF结构域。半定量RT-PCR结果表明,在甘露醇、氯化钠、ABA和4°C低温诱导时,ZmCIPK1在玉米幼苗叶片中表达量明显上调,在24小时内保持较高的转录水平。试验结果表明,ZmCIPK1是一个新的玉米蛋白激酶基因,响应多种非生物胁迫信号。     

玉米DGAT基因家族的全基因组分析

为了进一步了解玉米中DGAT基因家族,本文利用生物信息学方法对玉米DGAT基因家族进行了鉴定和分类,并对其系统进化、基因结构以及表达模式进行了分析.结果表明:玉米中7个DGAT基因可以分成ZmDGAT1、ZmDGAT2和ZmDGAT3 3个亚组,分布在第4、5、6、9和10这5条染色体上,不同亚组的基因结构和跨膜区有明显差别,其表达也有一定差异,其中ZmDGAT1主要在胚乳中表达,ZmDGAT2表达范围较广,而ZmDGAT3的表达主要集中在叶片.研究明确了玉米中DGAT基因家族的基因结构和表达情况,为了解DGAT基因功能以及进一步提高植物油分含量提供了理论基础.     

玉米HVA22基因启动子的克隆与功能验证

利用转基因技术转化利用外源抗性基因,可提高玉米对非生物逆境的抵抗能力,改良其在不良环境下的稳产性。但是,在过去的研究中,大多采用组成型启动子启动外源抗逆基因过量表达,虽然可以改良转基因株系的抗逆性,但其生长发育受到不同程度抑制,适应性代价较大。用非生物逆境诱导启动子,可培育出只在逆境胁迫下表达的转基因抗逆品种,避免正常条件下抗逆基因过量表达的不良影响。本研究以水稻HVA22蛋白质的氨基酸序列为探针,搜索玉米基因组同源mRNA序列HVA22,用PlantCARE软件分析并同源克隆其上游启动子序列,实时荧光定量PCR验证HVA22基因在非生物逆境胁迫下的差异表达,构建HVA22基因启动子HVA22s启动GUS基因的表达载体,基因枪法转化玉米愈伤组织,GUS染色检测启动活性。结果表明,玉米HVA22s启动子长度1478 bp,含有多种与非生物逆境应答相关的调控元件。HVA22基因在高温胁迫,以及脱落酸和乙烯诱导下上调表达。用HVA22s启动GUS基因转化的玉米愈伤组织,在脱落酸诱导、甘露醇模拟高渗处理、低温和高盐胁迫条件下,GUS染色均可显现靛蓝色斑点,说明HVA22s启动子确有非生物逆境启动功能,进一步验证其启动活性后可运用于玉米抗逆转基因研究。     

不同品种苹果叶片对外源水杨酸的生理响应

为探究富士和嘎啦对外源水杨酸的生理响应机制,采用叶片喷雾法,测定外源水杨酸(SA)对苹果叶片中丙二醛(MDA)含量、防御酶活性及病程相关蛋白(PR)基因表达的影响。结果表明,0.2mmol·L~(-1)SA处理后,富士和嘎啦叶片中MDA含量变幅较小且均与对照无显著差异;SA处理显著提高了叶片中过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,富士和嘎啦叶片中各酶活性峰值分别是对照的1.31倍~2.06倍和1.16倍~3.13倍。SA诱导后苹果叶片中PR5和PR8的表达明显上调,富士于处理后第3天基因表达量达到高峰,而嘎啦于处理后第1天基因表达量最高。研究表明,外源SA可提高苹果叶片中防御酶活性并诱导PR基因上调表达,但富士和嘎啦中酶活性水平和持续时间及PR基因的应答反应存在差异。本研究为利用植物诱导抗病性防治苹果叶部病害提供了科学依据。     

钾素对玉米茎腐病抗性反应中糖类物质代谢的影响

通过砂培试验比较人工接种禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）后,不同钾处理对玉米幼根中糖含量及糖代谢关键酶活性和基因表达的影响。结果表明,不施钾处理中,接菌比未接菌处理玉米幼根中蔗糖和葡萄糖含量显著降低,且蔗糖的下降速率高于葡萄糖的下降速率。随着病原菌入侵时间的延长,不施钾处理葡萄糖与蔗糖比值显著升高,接菌8 d后,缺钾幼根葡萄糖与蔗糖的比值是充足供钾幼根的近10倍。此外,钾素有利于病原菌入侵,幼根中蔗糖合成酶（SS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性提高,ss和sps基因表达量增加; 而缺钾处理中,ss基因的表达量几乎没有发生变化,sps基因的表达量在接菌后6 d才有所增加。说明在病原菌入侵后,钾素可以通过调节受侵染组织糖代谢相关酶的活性,协调受侵染部位糖代谢过程,增强抗病能力。     

水稻HTD1基因启动子在转基因拟南芥中的表达特征

通过分析β-葡萄糖醛酸苷酶(β-glucuronidase, GUS）基因产物,对水稻HIGH-TILLERING DWARF1(HTD1)基因启动子在转基因拟南芥中的表达特性进行初步研究。用已构建的含HTD1基因启动子和GUS报告基因的植物表达载体,通过农杆菌介导转化拟南芥,对转基因拟南芥进行GUS组织化学染色,观察该启动子的表达特性。结果表明,在HTD1基因启动子的驱动下,GUS报告基因主要在转基因拟南芥幼苗期的叶片、叶柄、下胚轴以及主根基部的维管组织中表达。     

甘露醇和蔗糖对菊花低温离体保存的影响

离体保存技术在植物种质资源保存方面具有独特优势和重要意义。为改善菊花离体保存技术,本研究以4个不同生长势的菊花品种为试验材料,在7±2℃条件下研究渗透调节物质甘露醇和蔗糖对不同菊花品种离体保存的影响,观察统计不同浓度蔗糖和甘露醇处理下菊花离体保存试管苗不同阶段的存活率和绿叶数,并对保存后试管苗的叶和茎段的组织结构、恢复生长能力和遗传稳定性进行了观察和鉴定。结果表明,保存12个月后,在MS培养基中添加15 g·L^-1甘露醇处理对南农橙乒乓和小洋菊试管苗的离体保存效果最佳,存活率分别达86.67%和93.33%;20 g·L^-1甘露醇处理对蒙娜丽莎黄和橙安娜保存效果最优,存活率分别达到80.00%和93.33%。60 g·L^-1蔗糖处理,南农橙乒乓和小洋菊保存12个月存活率均达到70%以上,但相比甘露醇处理,其绿叶数少、生长状况差;高浓度蔗糖(45～90 g·L^-1)对蒙娜丽莎黄和橙安娜保存效果不佳。保存12个月后,20 g·L^-1甘露醇处理的蒙娜丽莎黄和橙安娜、15 g·L^-1甘露醇处理的小洋菊和南农橙兵兵的叶片和茎段细胞间隙减小,细胞密度增加,试管苗恢复正常培养45 d后不同品种菊花生长良好,株高、叶片数、茎粗、节间长等形态指标及SSR分子标记图谱与对照相比无显著差异,保持了良好的遗传稳定性。本研究为菊花种质资源的低温离体保存提供了理论依据与技术支撑。     

NtCPS2对烟草光合特征及光合产物的影响

为探讨顺-冷杉醇合成基因NtCPS2对烟草光合作用的影响,以烤烟品系8306、8306B(纯合突变植株T3代)、新豫烟11号(MSK326×8306B)和烤烟品种MSK326、豫烟11号(MSK326×8306)为试验材料,比较其顺-冷杉醇、赤霉素、脱落酸含量及相关合成基因相对表达量,光合参数及光合作用相关基因 相对表...     

孕穗期低温对小麦幼穗发育及产量的影响

为了探究孕穗期低温胁迫对小麦幼穗蔗糖代谢和内源激素含量的影响,以温度敏感性不同的小麦品种为材料,采用盆栽试验,在小麦孕穗期于人工气候室内模拟低温胁迫,测定小麦幼穗穗轴维管束数目、蔗糖代谢相关酶活性及基因表达特征、内源激素含量以及产量构成因素。结果表明,孕穗期低温胁迫后,小麦幼穗穗轴维管束数目减少,幼穗蔗糖含量增加,蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性增强;蔗糖合成酶(SS)活性在2℃处理下升高,在0℃和-2℃处理条件下活性降低;随着处理温度的降低,尿苷二磷酸-葡萄糖焦磷酸化酶(UGP)活性与转化酶(Inv)活性下降幅度逐渐增大。孕穗期低温胁迫后,小麦幼穗小花中细胞壁转化酶基因IVR1和液泡转化酶基因IVR5表达量受到抑制,幼穗中生长素(IAA)与赤霉素(GA)含量下降,脱落酸(ABA)含量增加,小麦穗粒数和千粒重均显著下降。综上,孕穗期低温胁迫导致小麦幼穗穗轴维管束数目减少,幼穗中蔗糖积累,蔗糖代谢相关酶活性、基因表达及内源激素含量发生显著变化,严重影响了小麦产量的形成。本研究结果为小麦抗逆减灾和高产稳产研究提供了理论依据。     

玉米秃尖与内源激素的关系

玉米果穗顶部不能形成种子或部分种子败育而导致秃尖,秃尖受遗传影响较大,并对光合作用的依赖性很强。本文以20个玉米杂交组合雌穗顶部穗轴为材料,对光合作用的"源"和"库"起调控作用的顶部穗轴内源激素与其秃尖长度的关系进行了研究。结果表明,在快速灌浆期,玉米雌穗顶部穗轴GA3I、AA、CTK含量较高,而ABA含量很低;ABA含量与玉米秃尖长度呈极显著的正相关;(GA3+IAA+CTK)/ABA含量与玉米秃尖长度呈极显著的负相关。说明顶部穗轴ABA含量的高低与玉米秃尖长度存在密切关系。     

甘蓝型油菜SAMDC3基因及其启动子的克隆与分析

S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶（SAMDC）是植物体内亚精胺和精胺前体物质形成的关键酶。本研究克隆了甘蓝型油菜（Brassica napus）BnSA MDC3基因家族2个成员的全长cDNA和启动子序列,并对其诱导表达特性进行了鉴定。BnSAMDC3—1（GenBank accession No．HM013966）和BnSAMDC3—2（GenBankac．cession No．HM013967）的全长cDNA分别为1746bp和1754bp,开放阅读框（ORF）长度分别为1101bp和1104bp,在大ORF上游132bp处均包含一个171bp的小ORF。BnSAMDC3基因在叶片中表达量较高,受高温和干旱抑制。6-BA、GA,和SA抑制BnSAMDC3—1的表达,而GA,和甘露醇诱导BnSAMDC3—2表达上调。BnSAMDC3基因启动子具有多个与胁迫和激素诱导相关的顺势调控元件,表明BnSAMDC3可能通过ABA、6-BA和SA信号途径介导植物对非生物胁迫的响应。本研究将有助于进一步探讨甘蓝型油菜抗逆的分子机理,为甘蓝型油菜的栽培和品质改良奠定基础。     

生长调节剂PCPA和2,4-D对番茄果实果糖激酶活性及基因表达的影响

研究了花期施用PCPA和2,4-D对发育过程中番茄果实糖含量、蔗糖代谢相关酶和果糖激酶活性及果糖激酶基因表达的影响。结果表明,随着番茄果实的发育,果糖激酶的活性及其基因表达均先上升后下降,成熟时达到最低,但FRK1基因表达量较高;果糖和葡萄糖含量呈递增的趋势,成熟时含量达到最高。PCPA和2,4-D处理后降低了成熟番茄...     

激素对陆地棉矮化突变体AS98的生理影响

分别用外源激素GA3、BR和IAA处理棉花极端矮化突变体AS98,比较分析突变体内源激素GA、IAA、ZR和ABA的含量、α-淀粉酶、POD和SOD活性变化,探索该矮化突变体的矮化机理。结果显示,施用外源GA3能显著增加AS98叶片GA、IAA、ZR和ABA的含量,GA的相对变化值(VR)为60.4%～64.5%,IAA的VR为6.8%～12.3%,ZR的VR为11.7%～30.7%,ABA的VR为45.7%～82.3%;低浓度外源IAA对AS98的内源GA和IAA的合成具有一定的促进作用,其VR分别为49%和0.67%,外源IAA对ZR的合成具有抑制效应,其VR为-21.5%～-30.2%,对ABA的合成具有一定的促进效应,其VR为5.1%～35.4%;外源BR对AS98的内源GA和ABA的合成具有促进作用,其VR分别为25.3%～30.4%和3.0%～65.6%,对ZR的合成具有抑制作用,其VR为-32.1%～-40.9%,而对IAA的合成具有明显的浓度效应,低浓度促进IAA合成,高浓度抑制IAA合成。外源GA3对AS98的α-淀粉酶活性影响具有浓度效应,低浓度具有促进作用,0.3μmol/L的GA3使α-淀粉酶活性提高82%。PP333对α-淀粉酶活性具有抑制作用,1.2μmol/L的PP333使α-淀粉酶活性降低42%,而且PP333对α-淀粉酶活性的抑制作用可以通过施用GA3得到恢复。PP333对SOD活性有促进作用,1.5μmol/LPP333SOD活性提高35%,而GA3对SOD活性具有抑制作用,1.5μmol/L使SOD活性降低48%。结果表明,AS98是一个GA缺陷型矮化突变体,施用外源GA3能使促进和抑制生长的内源激素显著增加,同时,使α-淀粉酶活性增加,POD和SOD活性降低,而PP333对α-淀粉酶活性的抑制作用可以通过施用GA3得到恢复。     

粤油7号花生AhNCED1基因启动子克隆及其活性分析

AhNCED1是干旱胁迫下花生中调控脱落酸（abscisic acid,ABA）生物合成的关键基因。本文采用基于PCR的基因组DNA步移法,从抗旱性强的粤油7号花生中克隆AhNCED1基因起始密码子ATG上游2392bp启动子序列,构建该启动子驱动报告基因GUS的植物双元表达载体pAhNCED1p∷GUS,转化野生型拟...     

毛白杨抗病相关转录因子基因PtWRKY1的表达特性分析

WRKY转录因子作为植物特有的一类重要转录调控因子,广泛参与植物对生物和非生物胁迫的应答反应及形态发育和组织衰老等,已引起人们的关注。本文以前期克隆得到的毛白杨WRKY转录因子基因（命名为PtWRKY1）为研究对象,开展其基因枪介导洋葱表皮细胞瞬时表达、外源信号分子（水杨酸SA,茉莉酸MeJA,脱落酸ABA）诱导表达、转PtWRKY1基因烟草植株的烟草花叶病毒（TMV）接种实验以及抗病相关基因表达的实时荧光定量RT-PCR（qRT-PCR）分析等研究。结果表明,PtWRKY1基因编码蛋白定位于细胞核,SA、ABA及MeJA处理均可诱导PtWRKY1基因表达,但不同诱导因子对PtWRKY1表达量的影响存在一定差异;同时,TMV侵染实验发现外源PtWRKY1表达能增强转基因烟草抗TMV能力,qRT-PCR分析表明PtWRKY1基因及膜保护性酶（POD,SOD,CAT）基因均受TMV诱导而增强表达。本文研究结果可为后续开展毛白杨转录因子PtWRKY1的功能鉴定及应用奠定基础。     

氮钾营养对春玉米叶片衰老过程中激素变化与活性氧代谢的影响

采用田间试验、砂培试验和植株分析等方法,从激素水平和活性氧代谢方面探讨氮钾互作对春玉米叶片衰老的影响及其机制。结果表明,氮钾配比适宜可提高生育后期穗叶叶绿素含量,增加IAA、ZR 及GA3 含量,降低ABA 含量,提高IAA/ABA、ZR/ABA 及GA3/ABA 之比;过氧化物酶活性降低,膜质过氧化产物丙二醛含量减少,超氧物歧化酶活性增加,从而延缓衰老。而氮钾比例失调则导致内源激素平衡受到破坏,氧自由基清除能力降低,由此引起早衰,子粒产量降低。