二穗短柄草Bd21的形态学观察

二穗短柄草（Brachypodium distachyon （L.） Beauv）属于早熟禾亚科。Bd21作为二穗短柄草不同生态型中的一种,在个体大小、基因组大小、生长条件和生长周期等方面与拟南芥类似,并且具有禾本科植物许多共性,如抗病性、颖果等。Bd21的这些特点说明它是一种合适的禾本科模式植物。采用土培和水培的方法观察二穗短柄草的生长特性,利用扫描电镜观察生长锥的发育情况,结果为进一步研究二穗短柄草发育的分子机理提供重要依据。     

二穗短柄草钙依赖型蛋白激酶基因 BdCDPK14克隆及表达分析

[目的]克隆分析二穗短柄草钙依赖型蛋白激酶(CDPK)基因BdCDPK14,并检测其在干旱胁迫下的表达量,为揭示钙依赖型蛋白激酶的抗旱调控机制打下基础.[方法]根据NCBI检索结果设计特异引物,以二穗短柄草cDNA为模板,采用PCR扩增二穗短柄草CDPK基因家族成员BdCDPK14,利用在线分析软件对BdCDPK14基因编码蛋白进行生物信息学分析,并采用RT-PCR检测PEG-6000干旱胁迫下的BdCDPK14基因表达量.[结果]从二穗短柄草叶片中克隆获得的BdCDPK14基因(GenBank登录号XM_003564390)片段长度1750 bp,其开放阅读框(ORF)1545 bp,编码514个氨基酸,其编码蛋白分子量56.78 kD,理论等电点5.45,脂肪指数78.21,不稳定指数38.66,属于稳定蛋白.BdCDPK14蛋白与小麦TaCPK13蛋白(ABY59018)的亲缘关系最近,含有4个EF-hands结构、蛋白酪氨酸激酶结构域、脂多糖激酶家族、ATP结合区域、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶激活区和预测跨膜区等结构域,主要由无规卷曲和α-螺旋构成,位于叶绿体和细胞质膜上.在PEG-6000干旱胁迫下,BdCDPK14基因在胁迫3 h内的相对表达量无明显变化,胁迫6 h后相对表达量开始升高,至胁迫12 h时的相对表达量最高.[结论]克隆获得的BdCDPK14基因为二穗短柄草CDPK基因家族成员之一,参与其抗干旱胁迫反应,可作为候选基因用于二穗短柄草抗旱机制研究.     

禾谷镰刀菌对二穗短柄草的致病性及侵染过程

小麦赤霉病主要是由禾谷镰刀菌引起的真菌病害,不仅造成小麦的产量损失而且降低小麦的品质。为了研究小麦赤霉病Ⅱ型抗性机理,作为一种新型的单子叶模式植物,二穗短柄草(Bd21)能够和禾谷镰刀菌产生互作,在正常生长条件下却表现相对抗性表型。本文筛选了禾谷镰刀菌侵染二穗短柄草穗部的发病条件,并确认了最适发病条件为28℃,75%湿度。在禾谷镰刀菌侵染二穗短柄草的早期,分生孢子主要在雌蕊萌发,然后菌丝迅速生长并沿子房蔓延至小花的底部,通过穗轴节点向下延伸,然而菌丝并没有进入子房内部。另外,当禾谷镰刀菌侵染二穗短柄草的胚芽鞘时,菌丝可以进入胚芽鞘细胞,向下延展。因此,二穗短柄草可在小麦Ⅱ型抗性研究中发挥重要作用。     

利用短柄草进行TaWRKY2的抗赤霉病功能分析

赤霉病是小麦的重要病害,严重影响小麦的产量和品质,但由于小麦遗传转化较难,其抗病机制的研究一直进展缓慢。短柄草作为单子叶模式植物,在生长特性和遗传研究等方面具有很大优势。本研究首先明确了短柄草穗部赤霉病发生的最适条件为:温度28°C,相对湿度75%。比较小麦Apogee抗、感赤霉病近等基因系受赤霉菌诱导的表达谱,在抗病材料中克隆到一个特异表达的基因并命名为TaWRKY2。利用农杆菌介导的方法将TaWRKY2基因转入短柄草Bd21中,通过穗部接菌鉴定和叶片离体鉴定的方法对转基因植株进行抗病性鉴定,结果表明,与受体Bd21相比,转基因短柄草植株的穗部和叶片赤霉病抗性均增强。作为SA信号路径下游的基因,TaWRKY2可能通过介导水杨酸路径下游病程相关蛋白基因(Pathogenesis related gene,PR基因)的表达,参与抗赤霉病过程。     

以色列二穗短柄草休眠及遗传多样性分析

【目的】为探讨以色列地区二穗短柄草的休眠及其遗传多样性,对来自以色列不同地区的13个基因型二穗短柄草进行籽粒休眠深度和EST-SSR标记遗传位点多态性分析。【方法】休眠深度分别测定籽粒在40℃高温不同贮藏时间下的最大发芽率(Gmax),并对其Gmax进行动态方程拟合;SSR标记的扩增片段采用PEGA凝胶电泳分离并用银染法进行显影。【结果】13个基因型中,EG5休眠最深,而基因型Ko12和SB2休眠较浅。SSR标记扩增片段的聚类分析中,Sha4与Bd群体的基因型遗传结构较类似。【结论】以色列不同地区籽粒休眠深度差异较大;北部Shlomi地区的基因型与土耳其地区的二穗短柄草有较近的亲缘关系。     

二穗短柄草BdGPX4基因的克隆及酶学性质

为解析模式植物二穗短柄草中谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GPX)在抗氧化过程中的作用机制,对二穗短柄草BdGPX4基因进行克隆,获得681bp的cDNA序列,该基因编码226个氨基酸残基的蛋白质,预测相对分子量是24.49ku。通过亚细胞定位预测,BdGPX4蛋白位于叶绿体和线粒体中。生物信息学分析发现BdGPX4基因启动子具有植物激素、光信号、干旱以及冷胁迫响应元件。结合二穗短柄草基因芯片数据和RT-PCR表达检测结果,发现BdGPX4基因在根、茎、叶、叶鞘、苗芽、穗状花序和种子等部位均表达,在光合组织和生长旺盛部位的表达显著高于非光合和衰老部位,并在根部受到SA诱导表达上调。成功构建BdGPX4基因的原核表达载体,在大肠杆菌中表达并纯化BdGPX4蛋白,检测到对H_2O_2和COOH具有较高活性,但对底物tBOOH活性较低,与直系同源蛋白OsGPX4相比功能发生分化。基因表达模式及酶学活性的特点预示着二穗短柄草BdGPX4基因在光合器官和胁迫条件下具有重要的抗氧化作用。     

以色列二穗短柄草谷胱甘肽过氧化物酶活性分析

二穗短柄草是一种理想的研究温带禾谷类植物和牧草的模式植物.本文对来源于以色列4个不同地区105个生态型二穗短柄草的根、茎、叶中的谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性进行了测定分析.结果表明:在贵州的自然气候条件下,以色列二穗短柄草根、茎、叶部位的GSH-Px活性存在显著性差异,其活性的高低顺序为:叶>茎>根;不同生态...     

小麦F-box蛋白基因的电子克隆和生物信息学分析

为探讨F-box蛋白在小麦发育过程中的调节作用,利用电子克隆技术获得了一个小麦F-box蛋白基因,采用生物信息学方法,对其编码的蛋白质从序列特征、理化性质、跨膜结构域、亚细胞定位、高级结构及功能域等方面进行了预测和分析。结果表明,小麦F-box蛋白由362个氨基酸组成,在N端和C端分别存在一个F-box保守结构域和一个DUF295保守结构域(功能未知),该蛋白质二级结构中以α-螺旋(23.48%)、扩展束(25.41%)和无规则卷曲(47.24%)为主,在94-115位点处可能存在一个由内向外的跨膜区,N端不存在信号肽序列,亚细胞定位于细胞质中;该F-box蛋白与二穗短柄草、玉米和水稻的F-box蛋白相似性较高,进化距离较近。     

棉花GhFLA4基因的克隆及表达分析

[目的]分离棉花中的阿拉伯半乳聚糖蛋白.[方法]以陆地棉18DPA棉纤维cDNA为模板,RT-PCR扩增获得GhFLA4基因全长cDNA序列.[结果]序列比对分析发现该cDNA包括阅读框732 bp,编码244个氨基酸,与二穗短柄草、葡萄、火炬松等序列的同源性分别为60;、59;、54;.qPCR结果表明,GhFLA4基因在根、茎、叶中均有表达,但在纤维细胞中优势表达.利用Gateway技术将GhFL44基因融合到含GFP的双元表达载体pGWB5中,转化农杆菌并注射烟草叶片,发现该基因定位于细胞核及细胞质内.原核表达产物经SDS-PAGE分析表明,诱导产物中含有一条与理论值相符的29 KDa融合蛋白.[结论]推测GhFLA4可能在棉花纤维伸长至次生壁合成的重叠期发挥着信号传导作用.     

二穗短柄草钙依赖型蛋白激酶BdCDPK4基因的克隆及其编码蛋白质的生物信息学分析

二穗短柄草(Brachypodium distachyon L.)因与小麦、大麦等有很高的同源性,作为新型禾本科模式生物吸引了越来越多的研究者。试验采用基因克隆技术分离了二穗短柄草Bd CDPK4基因的编码区序列,并采用生物信息学方法分析了该基因及其编码的蛋白质的序列特征、结构和功能。结果表明,分离了BdCDPK4基因1 851 bp的cDNA序列(Gen Bank登录号为XM_003559516),编码区长度为1 752 bp,编码583个氨基酸,分子量为64.78 ku,等电点为9.12,含有N端可变区、蛋白激酶区、自抑制区、EF手型结构、类似钙调素等结构域。亚细胞定位预测位于叶绿体和液泡上。进化树分析结果显示,该蛋白与小麦Ta CDPK19蛋白的同源性最近。根据各物种间CDPKs蛋白的高同源性,结合小麦TaCDPK19基因被高盐和小麦白粉病菌Blumeria graministritici(Bgt)诱导,推测Bd CDPK4基因也可能参与逆境胁迫下的信号传导途径,在抗逆等生物学过程中发挥重要功能。     

小麦类受体蛋白基因TaRLP19 cDNA序列克隆及分析

为筛选小麦叶锈病抗病相关基因,以从小麦近等基因系TcLr19中获得的特异表达的168 bp cDNA-AFLP片段为靶序列,通过cDNA末端快速扩增(RACE)的方法获得2545 bp的cDNA序列,并在接菌的TcLr19叶片中进行RT-PCR验证,测序结果与RACE结果一致.tBLASTn比对发现该序列与预测的二穗短柄草的Receptor-like protein 2-like (LOC100825532)有67％的一致性(Expect=0.0).该基因包含一个2136 bp的开放阅读框,编码711个氨基酸;SMART分析表明其含有6个LRR结构域,属LRR-TM类型,推测其为假定的富含亮氨酸的类受体蛋白基因,暂命名为TaRLP19,GenBank登录号为(JN872563).半定量RT-PCR分析表明,该基因属组成型特异表达类型.为进一步研究叶锈菌与小麦TcLr19非亲和反应中类受体蛋白TaRLP19的功能及其表达调控机制等奠定基础.     

甘蔗丝氨酸/苏氨酸激酶基因的克隆及序列分析

以福农28甘蔗品种为实验材料,电子克隆设计引物,克隆得到了甘蔗丝氨酸/苏氨酸激酶(serine/threonine kinase,STK)基因的cDNA片段。采用RACE技术克隆获得了甘蔗叶STK基因cDNA的5'及3'端序列,长度分别为750和1000bp。5'、3'端序列与中间片段重叠延伸后总片段长为1133 bp,其中5'UTR为54 bp,3'UTR为254 bp,包含完整的ORF为825 bp,共编码274个氨基酸。开放阅读框架查询器(Open Reading Frame Finder)确定其为丝氨酸/苏氨酸激酶,通过预测(//cn.expasy.org/tools)该蛋白质分子质量为29.9052 ku,理论等电点为6.36。将其基因序列与NCBI中其他植物的STK进行比对,与高粱、玉米、水稻、短柄草和大麦的相似性分别为97%、94%、89%、89%和88%。     

短柄草2C 型蛋白磷酸酶基因BdPP2C2 的克隆及表达分析

从短柄草中克隆获得一个2C 型蛋白磷酸酶基因,命名为BdPP2C2。序列分析结果表明,该基因ORF 的 长度为1 368 bp。进化分析结果表明,该基因所编码的蛋白与拟南芥AtPP2C56 的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR 分析结果表明,该基因的表达显著受ABA、乙烯、双氧水3 种信号分子诱导,并且受高盐和低温胁迫诱导。这些结果 表明,BdPP2C2 是非生物逆境胁迫中的一个应答因子,并且可能受相关信号分子调控。     

限根程度对黄瓜生长及光合特性的影响

研究了根域体积限制对日光温室基质栽培黄瓜生长及光合特性的影响。结果表明,根域体积的限制使黄瓜生长量明显降低,植株的根冠比明显提高,叶片的光合功能明显下降。限根反应时间与栽培时期及限根程度有关,春茬12L、8L、4L处理黄瓜的限根反应时间分别为定植后49d、64d、79d,秋冬茬黄瓜的限根反应时间则分别提前了15d。春茬黄瓜4L处理的产量显著低于其它处理,秋冬茬黄瓜的产量处理间无显著差异;因此,可用8L的根域体积进行春茬黄瓜的早熟栽培(80d左右生育期),4L的根域体积进行秋冬茬黄瓜栽培。     

不同超重力处理小麦、玉米种子对其生理生化指标的影响

选用小麦种子、玉米种子为实验材料，分别加以200g·24h、200g·36h、700g·12h、700g·24h、1500g·4h和1500g·12h处理，观测其种子活力、形态指标（苗高、根长）、叶绿素含量和根系活力4项指标，经过与CK的对比，分析超重力处理对植株的影响。实验结果表明：超重力处理可以影响植物幼苗的生长，处理的时间和重力加速度是影响种子活力的重要因素。在本实验中，高重力加速度、短时间的处理（1500g·4h）有利于幼苗的生长，而中速、长时的处理（700g·24h）不利于幼苗的生长，甚至会导致幼苗死亡，并且通过小麦和玉米两种作物的比较证明，相同超重力处理条件对不同作物影响也不同。