12个辣椒microRNA的靶标预测及表达分析

为了探索12个辣椒microRNA的时空表达及胁迫响应。根据辣椒中已鉴定和注释的microRNA信息,进行靶标预测和时空表达分析。靶标除转录因子外,还有ABC transporter、WD40和锌指结构等。辣椒中miRNA表达具有组织特异性,并且miRNA在果实发育中也起作用。同时,对辣椒进行脱落酸、茉莉酸甲酯、高温、低温、盐和辣椒疫病病原菌处理。采用实时荧光定量PCR检测12个miRNA在不同处理下的表达情况。结果发现micro RNA对胁迫有响应,对胁迫呈现出显著性表达差异,miR4414b受疫病胁迫上调表达,miR167在脱落酸胁迫下下调表达,miR396d经脱落酸、茉莉酸甲酯和疫病诱导后,显著上调表达。miR156在高温和低温胁迫下下调,靶标转录因子SBP可能上调,适应胁迫反应。但miR156a经NaCl诱导后显著上调表达,可能导致靶标下调表达。miR171c经脱落酸、茉莉酸甲酯和疫病处理显著下调,靶标GRAS基因可能上调抵抗胁迫,本研究对辣椒中miRNA的进一步研究提供帮助。     

耐低温萌发棉花品种种子萌发期生理特性分析

为探讨低温胁迫下不同棉花品种萌发差异成因,以强耐低温萌发品种鲁棉研37号、鲁棉研36号和低温萌发敏感品种斯字棉2B、斯字棉5A为材料,研究了不同低温下不同萌发时期的生理指标与基因表达的差异。结果显示,12℃胁迫36 h,低温萌发敏感品种MDA含量急剧上升,至胁迫48 h,低温萌发敏感品种斯字棉2B、斯字棉5A比鲁棉研37号MDA含量分别提高了48. 17%,50. 65%,因此,12℃胁迫36 h MDA含量的变化可以作为耐低温萌发的选择指标; SOD、POD活性在各种处理水平下鲁棉研37号、鲁棉研36号均保持较高水平; CAT活性在低温的刺激下,强耐低温萌发品种逐渐超越低温萌发敏感品种;游离脯氨酸含量在12℃胁迫48 h时,鲁棉研37号与斯字棉2B、斯字棉5A相差幅度分别为33. 32%,23. 27%,这些生理指标差异较好地反映了不同品种耐低温萌发差异。4个CBF基因家族成员CBF1、CBF2、CBF4、CBF6在强耐性品种中表达上调更迅速,在胁迫12 h时达到表达峰,这可能是强耐低温萌发品种应答低温胁迫时,表现更灵敏与迅速的原因。     

过表达谷子液泡H~+-ATPase E亚基基因在拟南芥中的耐盐性

V-H+-ATPase在植物生长、发育和胁迫响应等生物学过程中发挥重要作用。本研究通过序列比对,从谷子中克隆到V-H+-ATPase E亚基基因Si VHA-E。进化树分析显示,Si VHA-E基因在进化上属于E1/E3亚族,与玉米V-H+-ATPase E亚基基因Zm VHA-EL亲缘关系较近。表达谱分析结果显示,Si VHA-E在高盐、茉莉酸甲酯(Me JA)、水杨酸(SA)和脱落酸(ABA)处理下表达上调,在低温和低氮处理下表达下调。亚细胞定位分析表明Si VHA-E定位于液泡膜上。遗传转化拟南芥的耐盐性鉴定表明,在盐处理条件下,转基因株系的种子萌发率、幼苗主根长、植株鲜重及存活率显著高于野生型的。与野生型拟南芥植株相比,Si VHA-E过表达植株体内Na+含量减少,体内相对含水量提高。此外,ABA萌发试验结果显示,在种子萌发后期,Si VHA-E过表达植株对ABA更加敏感。研究表明,谷子Si VHA-E可以显著提高拟南芥耐盐性,这可能与其正向调控ABA信号途径以及减少植株体内Na+积累和水分散失有关。     

干旱胁迫下茉莉酸甲酯对水稻叶片质膜透性及无机离子含量的影响

茉莉酸甲酯(MeJA)是植物体内一种具有应答外界刺激,传导逆境信号及启动抗逆基因的天然生理活性物质,提高作物的抗旱性是MeJA的重要生理功能之一。研究了干旱胁迫下施用不同浓度(250,2.5,0.25μmol/L)MeJA对水稻幼苗的生理调控作用。结果表明,干旱处理后水稻叶片水势和叶绿素含量显著下降,叶片MDA含量、电导率及无机离子(K+,Ca2+,Mg2+)含量均显著上升,而喷施不同浓度的MeJA则显著提高叶片水势和叶绿素含量,降低质膜透性和叶片无机离子含量,从而增强水稻幼苗的抗旱性。以0.25μmol/L MeJA处理抗旱效果最好,2.5μmol/L次之,然后是250μmol/L。     

褪黑素对低温胁迫下棉花种子萌发特性的影响

低温胁迫严重影响棉花种子萌发,为明确褪黑素对低温胁迫下棉花种子萌发的调控作用,本研究以海岛棉品种‘新海41号’为试验材料,分析不同褪黑素浓度处理对低温胁迫(15℃)下棉花种子的萌发特性、抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)和过氧化氢含量影响。结果表明,低温下棉花种子发芽率、发芽势和发芽指数较常温对照分别降低17.41%、13.52%和74.96%,胚根长度降低40.35%,SOD、POD、CAT活性略有增高,MDA和H₂O₂含量有所增加。低浓度的褪黑素（10 μmol/L和20 μmol/L）处理显著增加了低温胁迫下棉花种子发芽势、发芽率、发芽指数以及胚根长度,增强抗氧化酶的活性,减少MDA、H₂O₂的产生,其中20 μmol/L褪黑素处理后,与低温对照相比SOD、POD、CAT活性分别上升3.53%、29.47%、3.45%,MDA和H₂O₂含量分别减少13.93%和8.08%。适宜浓度的褪黑素处理能有效缓解低温胁迫对棉花种子萌发的损伤,增强种子耐低温性,其中20 μmol/L褪黑素处理效果最好。     

陆地棉低温响应基因GhJAZ1的克隆及表达分析

为了深入研究棉花JAZ基因在低温响应中的作用机理,利用RT-PCR方法从陆地棉中棉所36中克隆出一个低温应答基因GhJAZ1(GenBank登录号KJ562212)。全长CDS序列为810 bp,编码270个氨基酸,预测编码蛋白质的分子量为29.808 ku,理论等电点为8.33,为非跨膜蛋白。该基因编码蛋白具有一个N端NT结构域、一个TIFY结构域和一个C端Jas结构域。系统进化树分析发现,该蛋白与可可树和黄麻的亲缘关系最近。荧光实时定量PCR分析发现,GhJAZ1基因在下胚轴和根中显著高表达。此外,该基因还受到脱落酸(ABA)和茉莉酸甲酯(MeJA)的诱导表达,表达量变化趋势均为先升高后降低,但在MeJA诱导下该基因的表达量变化更明显。在低温胁迫下,不同低温耐性棉花材料中该基因的表达量变化程度也不同,耐低温品种中棉所36中GhJAZ1基因的上调表达更为显著,推测该基因参与了棉花低温胁迫防御反应。亚细胞定位显示,GhJAZ1蛋白定位于细胞核中。该研究可为进一步开展GhJAZ1基因低温响应的分子机制研究奠定基础。     

高温胁迫下外源茉莉酸甲酯、钙和水杨酸对蝴蝶兰幼苗耐热性的影响

为了探求外源茉莉酸甲酯、钙和水杨酸对蝴蝶兰耐热性的影响,分别采用最适浓度的3种药液和蒸馏水（对照）喷施蝴蝶兰幼苗叶片,并置于40℃高温胁迫4天,测定了有关生理指标的变化。结果表明：高温胁迫下,与对照处理相比,茉莉酸甲酯、钙处理明显提高了SOD、POD、CAT活性,而水杨酸处理在明显提高了SOD、POD活性的同时,却明显降低了CAT活性;3种处理明显提高了可溶性蛋白质和脯氨酸含量,显著降低了相对电导率和MDA含量。由此认为,茉莉酸甲酯、钙、水杨酸处理能提高蝴蝶兰幼苗的耐热性。根据形态和生理指标的差异性,可得出诱导耐热性强弱的顺序为：茉莉酸甲酯>钙>水杨酸。     

茉莉酸甲酯对苦玄参生长及苦玄参苷积累的影响研究

研究茉莉酸甲酯对苦玄参生长及苦玄参苷积累的影响.结果表明,茉莉酸甲酯对株高、三级分枝及叶片数的形成有显著抑制作用,并可促进成熟期提前,缩短苦玄参生育期,从而使苦玄参生物产量受到抑制.茉莉酸甲酯可提高干旱及水涝胁迫下过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,促进渗透调节物脯氨酸(Pro)的积累,减少膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)的形成,同时减少病虫对苦玄参的危害程度.茉莉酸甲酯对苦玄参苷IA及苦玄参苷IB的形成均有促进作用.不同水平茉莉酸甲酯对苦玄参各种品质的影响有显著差异,综合各指标,以0.05mmol/L为最佳浓度水平.综上,外源茉莉酸甲酯对苦玄参生物产量的形成有抑制作用,但可提高苦玄参抵抗病虫害及干旱和水涝等环境胁迫的能力,同时可缩短苦玄参生育期,促进苦玄参苷的积累,提高药材品质.     

盐胁迫下茉莉酸(JA)及茉莉酸甲酯(MeJA)对棉花种子萌发及种苗生化特性的影响

盐胁迫能够抑制棉花种子的萌发,影响棉花的生长。探讨棉花种子和种苗在盐胁迫下茉莉酸(JA)和茉莉酸甲酯(Me JA)对棉花种子萌发、幼苗生长、水分含量、根系活力、脯氨酸和氧化损伤的影响,有助于阐明植物激素对棉花种子萌发的调控机制。结果表明:在300 mmol/L Na Cl处理下,添加0.025μmol/L JA和0.25μmol/L Me JA均使种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数全面提高;JA和Me JA最高促进种子根伸长了25.74 mm,根系活力最高提高了17.3μg/(g·h),同时使棉花幼苗的脯氨酸含量上升了6.69μg/g,丙二醛含量降低了5.27 mmol/g。说明JA和Me JA能够显著缓解盐胁迫对棉花种子伤害,促进棉花种子的萌发和幼苗生长,JA和Me JA处理组整体作用效果较一致。本研究结果可为JA和Me JA在棉花生产中的合理使用提供科学依据。     

脱落酸对水稻种子萌发期耐高温胁迫的诱抗效应

为了探究高温胁迫下外源脱落酸(Abscisic acid, ABA)对水稻种子萌发和幼芽生长的影响。采用10μmol/L的ABA溶液对水稻种子浸种24 h,然后置于40℃的高温环境中萌发,设计对照(CK-ABA)、ABA浸种(CK+ABA)、高温处理(HS-ABA)和ABA浸种后施加高温处理(HS+ABA)4种处理方式,研究ABA浸种对高温胁迫下水稻种子萌发、幼芽生长、活性氧(ROS)积累、细胞损伤和相关基因表达的影响。结果表明,高温胁迫显著(P0.05)抑制了水稻种子的萌发及幼芽和幼根的生长,且种子发芽率与超氧阴离子、过氧化氢及丙二醛含量显著负相关(P0.05),说明导致ROS过量积累及细胞损伤是高温胁迫抑制种子萌发的重要限制性因素。非高温胁迫下,ABA浸种与非ABA浸种处理间水稻种子的萌发及幼芽生长指标无显著差异。高温胁迫下,ABA浸种提高了水稻种子的发芽率及幼芽、幼根的生长,显著(P0.05)降低了高温胁迫下水稻幼芽的ROS含量和质膜损伤程度,上调了ROS清除基因OsCATB、OsAPX6、OsFe-SOD和OsCu/Zn-SOD以及细胞死亡抑制基因OsBI1的表达。高温胁迫下,且ABA浸种条件下水稻种子的发芽率、芽长和主根长均与超氧阴离子(O~-_2)和过氧化氢(H_2O_2)含量呈极显著(P0.01)或显著(P0.05)负相关关系。此外,高温胁迫下,ABA浸种显著(P0.05)上调了幼芽内ABA应答基因Salt和OsWsi18的表达,说明ABA信号途径被激活。综上所述,提高下游抗氧化防御能力、抑制ROS过量积累和降低细胞损伤是ABA诱导水稻在种子萌发期适应高温胁迫的一个重要途径。     

甲硫氨酸和茉莉酸甲酯对芥蓝硫代葡萄糖苷的影响

研究叶面喷施甲硫氨酸(Met)和茉莉酸甲酯(MeJA)单独和混合处理对芥蓝体内硫代葡萄糖苷(简称硫苷)组分及其含量的影响,为栽培调控提高芥蓝品质提供理论依据.结果表明:各处理芥蓝体内硫苷组分相同,均含有8种硫苷;Met处理对芥蓝总硫苷含量及各组分含量均无显著性影响;MeJA、Met+MeJA处理显著提高总硫苷、吲哚族硫苷、吲哚甲基硫苷和1-甲氧基吲哚甲基硫苷含量,其中MeJA处理含量较高,分别为对照的2.55,16.59,11.85和86.37倍,MeJA、Met+MeJA处理也显著降低了脂肪族硫苷、2-丙烯基硫苷、4-甲基硫氧丁基硫苷和3-丁烯基硫苷含量,其中MeJA处理较对照分别降低了32.53%,29.79%,46.71% 和33.31%,Met+MeJA较对照分别降低了37.04%,37.58%,46.44%和39.36%.可见,茉莉酸甲酯可显著改变芥蓝体内硫苷含量.     

毛竹(Phyllostachys edulis)PheGT8和PheGT16基因的克隆与表达分析

三螺旋转录因子在植物响应非生物胁迫过程中具有潜在的作用。本研究通过对毛竹(Phyllostachys edulis)中2个三螺旋转录因子基因进行生物信息学分析,并对其在不同胁迫条件下的表达水平进行研究,初步解析毛竹三螺旋转录因子基因的功能。本研究克隆得到2个毛竹三螺旋转录因子基因PheGT8和PheGT16,发现这两个基因在低温、干旱、盐胁迫以及脱落酸(abscisic acid,ABA)、吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)、水杨酸(salicylic acid,SA)和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理时,表达均呈现了不同程度的上调或下调,表明这两个基因参与了毛竹应对非生物胁迫的应答过程,具有潜在的调控作用。     

茄子耐低温性差异材料的筛选及其转录组分析

茄子受低温胁迫后植株生长和果实品质受到严重影响。为了筛选茄子耐低温种质并从分子水平上揭示其与耐低温的相关性。本研究在前期预试验的基础上筛选出2份不同基因型的茄子自交系材料,研究了低温胁迫对其种子萌发和幼苗伤害的影响。并以幼苗在4℃低温处理下的叶片为材料进行转录组测序,对差异表达基因进行功能分类和富集分析。结果发现,‘CHEN18’在种子萌发和幼苗低温耐受性上远强于‘819’。转录组数据分析表明两个茄子材料在遗传背景上存在一定的差异,低温处理使得二者在生物调节过程、细胞过程、代谢过程和单有机体过程中存在着较多的差异表达基因。上调差异表达基因主要富集在细胞过程、环境信息处理、遗传信息处理和新陈代谢中。本研究结果为茄子耐低温种质筛选和相关耐寒基因的挖掘提供一定的参考。     

水稻耐低温研究重要进展

水稻是中国最重要的粮食作物之一,低温寒害作为主要非生物胁迫,严重影响了水稻的产量和品质,对水稻的各个生长时期都有不同程度的危害。研究水稻耐低温的分子机制,培育高产优质的耐寒品种对保障中国粮食安全具有重要意义。为了进一步揭示水稻耐低温分子机制,本研究综述了近几十年来水稻低温信号途径研究方面的研究进展,发现在水稻的种子萌发期、幼苗期及孕穗期均克隆了若干个重要的耐低温基因,并初步解析了其基因功能和分子机制。但具体的作用机制及信号通路研究仍存在不足。今后的研究工作还需要发掘更多水稻耐寒基因及其作用机制,并鉴定重要的SNP位点,以期为水稻分子育种提供科学依据。     

水稻种子低温萌发的研究进展

水稻种子低温萌发力差,限制了直播稻的发展。为了促进水稻耐低温育种的研究,培育低温萌发能力强适宜直播的水稻新品种,本文概述了水稻种子低温萌发能力的评价方法;总结了水稻种子低温萌发时细胞膜性质、活性氧代谢、能量供给和激素含量等相关生理代谢的变化;概括了水稻种子低温萌发时依赖ABA信号转导和不依赖ABA信号转导的分子调控机制;综述了水稻低温萌发相关QTL定位和全基因组关联分析的遗传研究。在此基础上,综合分析了当前水稻耐低温萌发研究中存在的问题并提出了相关建议,旨在为水稻耐低温萌发的研究及新品种培育提供参考。     

外源褪黑素对低温胁迫下菜豆种子萌发及抗性的影响

为了探究褪黑素(Mt)对低温环境下菜豆种子的影响,本研究对菜豆种子进行低温处理(LT)和低温加褪黑素的处理(LT+Mt),并设置常温处理作为对照(CK),对同时期的各项生理指标进行测定。结果表明：Mt可以提高低温胁迫下的种子萌发率,但萌发率要低于对照;同时对渗透调节物质、O₂^-和MDA、抗氧化酶活性进行测定,发现低温增加了渗透调节物质的含量,当加入Mt后其含量进一步增加;低温处理后O₂^-和MDA的含量增加,当加入Mt后其含量明显降低,但是要高于对照;低温处理后抗氧化酶活性略低于对照,当加入Mt后其含量显著升高。研究表明外源Mt有效的减轻了低温对种子萌发的损害,从而促进种子萌发过程中抵御低温的能力。     

褪黑素对盐胁迫下棉花种子抗氧化酶活性及萌发的影响

【目的】土壤盐渍化严重影响了棉花种子萌发,褪黑素(Melatonin, MT)对种子萌发具有重要的调控作用。本研究通过分析外源褪黑素对棉花种子萌发及其抗氧化酶活性等生理指标的影响,明确褪黑素对盐胁迫下棉花种子萌发的调控效应。【方法】以国欣棉9号为材料,于2018―2019年在河北省保定市河北农业大学温室进行试验。设置不同褪黑素浓度(0、10、20、50、100μmol·L~(-1))处理,研究了盐胁迫(150 mmol·L~(-1)NaCl)下棉花种子的发芽率、发芽势,种子萌发后的生物量和超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)、过氧化物酶(Peroxidase, POD)、过氧化氢酶(Catalase, CAT)活性及丙二醛(Malondialdehyde, MDA)的含量变化。【结果】盐胁迫下棉花种子发芽率、发芽势、胚根长,种子萌发后的生物量均明显下降,SOD、POD、CAT活性显著降低,MDA含量明显增加。低浓度褪黑素(10、20μmol·L~(-1))处理提高了棉花种子发芽势和发芽率,促进了种子胚根伸长,增加了种子萌发后的生物量;高浓度(50、100μmol·L~(-1))褪黑素处理抑制了种子萌发,降低种子萌发后的生物量。低浓度褪黑素(10、20μmol·L~(-1))处理提高了棉花种子的SOD、POD、CAT活性,同时降低了MDA含量,减轻了盐胁迫对种子的过氧化伤害。【结论】低浓度褪黑素对盐胁迫下棉花种子萌发具有促进作用,提高了种子耐盐性,而高浓度褪黑素对棉花种子萌发具有抑制作用,其中20μmol·L~(-1)褪黑素为盐胁迫下调控棉花种子萌发的适宜浓度。     

甘蔗丙二烯氧化物合成酶ScAOS的克隆与表达分析

茉莉酸类物质(JAs)作为植物体内的内源生长调节物质,其包括了茉莉酸、茉莉酸甲酯、茉莉酸异亮氨酸及其相关衍生物质,对植物生长发育及抗性防御机制发挥着重要作用。丙二烯氧化物合成酶(allene oxide synthase, AOS)是植物体内茉莉酸生物合成途径的关键酶,影响着茉莉酸类物质的生物合成,进而调节植物的形态建成和防御反应。本研究基于甘蔗转录组数据库,成功克隆到甘蔗丙二烯氧化物合成酶ScAOS的ORF全长序列,利用生物信息学方法了解该基因基本理化性质,并通过qRT-PCR实验分析不同组织和不同胁迫下ScAOS的表达水平差异。生物信息学结果表明,ScAOS基因开放阅读框为1 450 bp,编码482个氨基酸,等电点为6.30,不稳定系数为28.4,平均疏水性值为-0.12,预测ScAOS基因编码的蛋白为稳定酸性亲水蛋白。二级结构三级结构预测其元件结构主要为α-螺旋结构和无规则卷曲,该基因含有P450超家族的PLN02648的结构域,属于细胞色素P450基因家族中的CYP74A蛋白家族成员。系统进化树结果显示,ScAOS与高粱处在同一分支上,一致性高达90.4%。qRT-PCR结果显示,ScAOS在甘蔗根茎叶中均有表达,其中在茎中的表达量最高,在叶中的表达量最低。不同胁迫处理的表达差异结果显示,ScAOS均能响应盐害、干旱、植物激素、病虫害等环境胁迫。其中在NaCl、PEG、MeJA、病原菌和黏虫取食胁迫下表达水平均表现持续上升趋势,而在ABA处理下则表现下调趋势。本研究成功克隆到甘蔗ScAOS基因,并通过表达分析发现ScAOS在植物抗性防御方面作用显著。     

低温胁迫对普通和高油酸花生种子萌发的影响

高油酸花生以其营养价值高和耐储藏等特点深受广大消费者和加工企业的喜爱。近年来,随着高油酸花生品种在我国的推广应用,高油酸花生在高海拔、高纬度地区的发芽期耐寒性成为关注热点。为探究花生种子的油酸含量与其萌发期耐寒性的相关性,本研究调查6组不同遗传背景的花生品种及其高油酸回交后代品系(BC4F8)在低温条件下的发芽率和发芽指数发现,在低温胁迫下花生的萌发期耐寒性与其油酸含量无显著相关性。在泉花551高油酸后代品系(Quanhua551-HO)低温发芽率显著低于其普通油酸含量亲本(Quanhua551-NO)的组合中,追踪分析8种主要脂肪酸在低温胁迫萌发过程中含量的变化发现,在低温胁迫下Quanhua551-NO中油酸含量显著减少且亚油酸含量显著增加,而Quanhua 551-HO中也表现出了油酸含量减少、亚油酸含量增加的趋势,但是未达到显著水平。进而分析上述2种材料中低温胁迫下各脂肪酸脱氢酶(fattyaciddesaturase2,FAD2)基因的表达模式发现,Quanhua551-NO中AhFAD2-1A/B受低温诱导显著上调表达,而AhFAD2-4A/B显著下调表达;在Quanhua551-HO中AhFAD2-4A/B受低温诱导持续显著上调表达,而AhFAD2-1A/B显著下调表达,推测由于高油酸花生中AhFAD2-1A/B编码蛋白失活, AhFAD2-4A/B在低温诱导下高量表达,部分弥补了AhFAD2-1A/B缺失的功能。综上所述,花生种子中油酸含量并不是决定其萌发期耐寒性的关键因素。     

褪黑素对盐胁迫下高粱种子萌发的缓解效应及生理机制

为了探究外源褪黑素影响高粱种子耐盐性的机理，本研究以粒用高粱品种晋杂2002的种子为试验材料，分析盐胁迫下褪黑素浸种对高粱种子萌发及生理特性的影响。结果表明，盐胁迫能明显抑制高粱种子萌发，增加相对电导率及丙二醛含量，使其干物质积累量减少；适宜浓度褪黑素浸种能缓解盐胁迫对高粱种子萌发的抑制作用。褪黑素浸种可通过提高高粱种子萌发过程中抗氧化酶活性，清除过量活性氧积累，减轻膜脂过氧化程度；增加渗透调节物质含量，维持细胞膨压，提高吸水能力；同时还可增加种子胚根根系活力，提高胚芽绿色部分光合色素含量，这些变化共同提高了高粱种子萌发期抵御盐胁迫的能力，促进其种子萌发及干物质积累；通过主成分分析法筛选出胚芽长度和可溶性糖含量两个指标可作为褪黑素缓解盐胁迫下高粱种子萌发的评价指标。