拟南芥泛素连接酶RING1A参与ABA信号途径的调控

拟南芥基因AtRING1A(Arabidopsis thaliana really interesting new gene 1A)编码的蛋白RING1A是多梳抑制复合体1(PRC1)中的核心组分.RING1A协同两个锌原子,执行泛素连接酶的功能,能募集靶蛋白并将其泛素化,从而使其被降解.为了研究AtRING1A在拟南芥中的功能和表达水平,ring1a突变体以及35S启动子的过表达植株被用来进行一系列分析.结果表明RING1A蛋白定位在细胞核中,并且在花中表达水平最高.AtRING1A过表达植株增强了对植物激素脱落酸(ABA)的耐受性,且在ABA胁迫下,AtRING1A可以促进ABA响应基因的表达.上述分析初步显示,AtRING1A响应植物激素ABA的信号,参与ABA诱导的细胞应答通路,并且可以增加拟南芥的ABA耐性.通过对AtRING1A基因的功能研究,为后续研究RING家族基因的功能及作用机制提供了依据.     

欧美杨PdSIKI基因的克隆与功能分析

[目的]筛选抗旱节水欧美杨品种。[方法]以欧美杨为材料,通过RT-PCR方法从欧美杨叶片中克隆到抗旱PdSIKI基因,将其转入拟南芥中,研究转PdSIKI基因拟南芥的表型性状和生理指标。[结果]PdSIKI基因开放阅读框为2 442 bp,编码813个氨基酸。蛋白质分析表明PdSIKI蛋白含有典型的类受体蛋白激酶高度保守的丝氨酸/苏氨酸结构域和跨膜区域。荧光定量PCR分析表明该基因在顶端叶中表达量最高,功能叶、根和茎中则无表达。逆境胁迫分析表明该基因受Na Cl、ABA和干旱诱导表达明显。与野生型相比,干旱处理下转PdSIKI基因拟南芥表现出更强的生长状态,且叶绿素含量降低,丙二醛含量升高。[结论]超表达PdSIKI基因提高了拟南芥抗干旱能力。     

唐菖蒲蛋白磷酸酶GhPP2C1基因功能及其对ABA的响应

为探究唐菖蒲GhPP2C1（Protein phosphatase 2C1）的功能及对脱落酸（Abscisic acid,ABA）的响应,以唐菖蒲‘Rose Supreme’为试材,利用同源克隆的方法获得ABA信号转导过程中的关键蛋白磷酸酶基因GhPP2C1,利用实时荧光定量分析、亚细胞定位和启动子β-葡萄糖苷酸酶（GUS）染色等方法检测其对ABA的响应情况;对其启动子序列进行响应元件分析;在拟南芥中异源过表达GhPP2C1基因,对转基因株系进行ABA敏感性测定、株型分析及下游基因表达情况分析。结果表明：1）GhPP2C1的表达在ABA处理的诱导下显著上调。2）GhPP2C1定位于细胞质中,可被ABA处理诱导入核。3）GhPP2C1基因启动子包含ABA、赤霉素（Gibberellins,GAs）、干旱和低温相关响应元件。在烟草叶片和拟南芥根尖中,GhPP2C1启动子活性可被ABA激活。4）在拟南芥中异源过表达GhPP2C1基因导致ABA信号通路中下游基因的表达量显著下降并出现分枝数、株高和种荚数量明显增加的表型。综上,推测唐菖蒲GhPP2C1可能通过减弱ABA信号传导,促进种子休眠解除,且在植株营养生长过程中也发挥作用。     

拟南芥脱水诱导早期应答基因研究进展

ERD(脱水诱导早期应答基因)是可以快速应答干旱反应的基因,最早是在拟南芥脱水诱导1 h获得的。目前,在拟南芥中获得16个ERD基因,它们属于不同的基因家族,作用于不同的代谢途径,通过不同的方式增强拟南芥的抗旱性,除了具有快速应答干旱胁迫的特征,还具有应答冷、盐、衰老、ABA等多种逆境胁迫信号的特征。研究这些基因有助于了解拟南芥的抗旱机制。目前对ERD基因的诱导表达和转录调节研究的比较清楚,但是对其中多数基因的作用机制还没有深入研究。本文综述拟南芥脱水诱导早期应答基因的研究现状和研究意义。     

欧美杨PdPP2C基因的克隆与功能分析

欧美杨是中纬度地区最适合的短轮伐期工业用材集约经营树种之一,然而盐渍、干旱和低温严重影响了欧美杨的生长发育和产量。本文利用RT-PCR等技术克隆出欧美杨PP2C基因并进行了序列分析。PdPP2C基因开放阅读框为1 320 bp,编码439个氨基酸。蛋白质序列分析表明,PP2C蛋白N端保守性不强,C端有保守的蛋白磷酸酶区域。荧光定量PCR分析表明,该基因在欧美杨根、成熟叶、顶端叶和茎中都有表达且根中表达量最高。逆境胁迫分析表明,该基因受NaCl、ABA和干旱等诱导表达。干旱和盐胁迫处理下转PdPP2C基因拟南芥与野生型相比生长受到较少抑制,且叶绿素含量上升,丙二醛含量下降,表明PdPP2C基因作为一种蛋白磷酸酶提高了拟南芥的抗逆性。      

冷胁迫下不结球白菜BcSLAC1基因克隆和表达分析 及ABA和H202在调控气孔运动中的作用

采用RT-PCR方法首次获得不结球白菜BcSLAC1基因,该基因核甘酸序列全长l 668 bp,其开放阅读框编码555个氨基酸.与已公布的拟南芥SLAC1基因有较高的同源性.系统进化树分析表明:与SLAHs基因家族其他基因相比,BcSLAC1基因与拟南芥SLAC1基因有更近的遗传距离.在冷胁迫条件下利用气孔开张度测量和荧光显微技术分析表明:冷胁迫下H2O2可能作为下游信号分子参与了保卫细胞中ABA信号转导.实时定量RT-PCR检测表明,冷胁迫下BcSLAC1基因表达量升高,同时用ABA处理后,BcSLAC1基因表达量比抗坏血酸处理后明显上升,说明ABA对BcSLAC1基因的诱导作用和ABA诱导产生的H2O2有关.     

巨桉EgrCIN1响应非生物逆境的分析

  目的  对巨桉Eucalyptus grandis中特有的低温响应基因EgrCIN1 (Eucgr.B02882)序列及其表达特征进行分析,并探索其在植物低温响应中发挥的功能,以丰富桉树抗寒基因资源。  方法  利用生物信息学手段分析EgrCIN1基因、蛋白序列的特征和启动子上的顺式作用元件信息;采用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)技术分析EgrCIN1在巨桉不同组织及4 ℃不同时间、干旱、300 mmol·L?1氯化钠(NaCl)、100 μmol·L?1脱落酸(ABA)和100 μmol·L?1茉莉酸甲酯(MeJA)处理下植株叶片中的表达特征;通过EgrCIN1::GFP载体瞬时转化烟草Nicotiana tabacum进行亚细胞定位;并构建CaMV35S启动子驱动的过表达载体异源转化拟南芥Arabidopsis thaliana,获得3个转基因纯合株系后,对其进行?6 ℃低温、0.5 μmol·L?1ABA等逆境处理,分析EgrCIN1在低温胁迫响应中发挥的功能。  结果  EgrCIN1是巨桉中特有的基因,不含内含子,没有跨膜结构,启动子含有多个与逆境响应相关的顺式作用元件。该基因在茎和叶片中都有表达,而在根中不表达;在叶片中其表达受低温处理强烈诱导;同时,干旱、高盐和ABA等非生物逆境因子也能诱导叶片中EgrCIN1的表达,其编码蛋白被定位在叶绿体中。拟南芥中EgrCIN1过表达转基因株系对低温耐受性提高,对外源ABA敏感程度增强。  结论  EgrCIN1是在叶绿体表达,并可能通过ABA依赖途径参与植物低温胁迫响应,提高植物对低温的抗性。图8表2参27     

毛果杨PtAREB1基因启动子的克隆及功能

为了研究杨树ABF2同源基因的表达规律,从毛果杨基因组DNA中克隆出Pt AREB1基因上游一段1 800 bp序列。序列分析结果表明,该序列含有逆境胁迫响应元件TC-rich repeats、ABA应答元件ABRE和茉莉酸甲酯(Methyl Jasmonate,Me JA)应答元件TGACG-motif等胁迫相关元件。在序列分析的基础上,构建了Pt AREB1基因启动子驱动GUS报告基因的植物表达载体,利用农杆菌介导的花粉管通道法获得转基因拟南芥。结果表明Pt AREB1启动子可以在干旱、ABA、盐、Me JA和SA胁迫下,驱动GUS基因在转基因拟南芥的根、茎和叶中表达。说明Pt AREB1基因可能与干旱、高盐等胁迫应答紧密相关。     

海马齿Na~+/H~+逆转运蛋白基因SpNHX1的克隆及表达模式

从盐生植物海马齿中克隆了Na+/H+逆转运蛋白基因SpNHX1,生物信息学分析结果表明,Sp NHX1蛋白与拟南芥At NHX1和At NHX2的相似度分别达到了76.35%和77.12%,从而推测,SpNHX1可能具有与At NHX1和At NHX2相似的功能,能将Na+区隔到液泡中,提高植物耐盐性。采用荧光定量PCR的方法,对SpNHX1基因在4种胁迫(600 mmol·L-1Na Cl胁迫、100μmol·L-1ABA胁迫、4℃低温胁迫、20%PEG6000干旱胁迫)下的表达量进行了研究。结果表明:SpNHX1基因在根和茎中受盐胁迫诱导上调表达,叶中表达量变化较小;而在ABA胁迫、4℃低温胁迫、20%PEG6000干旱胁迫下,SpNHX1基因的表达受胁迫影响较小,且没有规律性。说明SpNHX1基因的表达与其耐盐性相关,且表达具有组织特性。     

拟南芥AtWNK9基因的定位及表达分析

AtWNK9为拟南芥WNK（With no lysine kinase）激酶家族成员，其功能尚不清楚.采用生物信息学和生物学实验相结合的方法，对AtWNK9蛋白结构、亚细胞定位、启动子元件、基因表达模式进行了分析.研究发现，AtWNK9定位在细胞核中；该基因在拟南芥根中高效表达，其表达受ABA，NaCl、葡萄糖、热和冷等非生物胁迫处理强烈诱导.结果表明，AtWNK9为非生物胁迫反应相关基因，并可能参与根的生长发育.     

脱落酸对水稻种子萌发和秧苗生长的调控作用

用不同浓度ABA溶液浸泡稻种后观测稻种的发芽情况;用不同浓度ABA溶液喷施于稻苗上,调查稻苗的生长情况及干旱胁迫后稻株的有关生化指标。结果表明:低浓度ABA(0.5 mg/L～1.0 mg/L)处理水稻种子对其萌发无明显影响,但能有效控制根和芽的伸长生长,高浓度ABA(>5.0mg/L)对种子萌发和根、芽的伸长生长具有明显的抑制作用;经ABA处理的水稻秧苗株高增长率受到明显控制,苗高降低;ABA能有效减缓干旱胁迫期间秧苗叶片相对含水量的减少,提高秧苗的抗旱能力;在干旱胁迫过程中,经ABA处理的秧苗SOD、CAT活性和抗坏血酸含量明显高于对照(清水),MDA的含量则明显低于对照(清水)。     

大豆水杨酸结合蛋白基因GmSABP2的克隆及功能分析

【目的】对大豆（Glycine max）水杨酸结合蛋白基因GmSABP2进行克隆与表达分析,并转化拟南芥进行耐盐、耐干旱分析,进一步了解该基因耐盐、耐干旱的分子机制。【方法】以拟南芥SABP2为探针,搜索大豆基因组数据库,从中挑选出同源性最高的序列,将其命名为GmSABP2。利用电子克隆技术,从大豆叶子中克隆得到大豆水杨酸结合蛋白基因GmSABP2。通过DNAMAN程序进行氨基酸的多序列比对,利用NCBI的CD-search进行氨基酸的保守结构域分析,应用MEGA程序进行系统进化树分析。对大豆幼苗进行盐和干旱胁迫处理来分析其在胁迫下的表型变化。通过Real time-PCR分析大豆幼苗在盐和干旱处理条件下GmSABP2的表达特性。利用Gateway技术构建植物表达载体pEarleyGate103-GmSABP2,转入根癌农杆菌EHA105,利用蘸花法侵染拟南芥,经抗性筛选得到转基因株系。对野生型植株和转基因植株进行盐和干旱胁迫处理,并统计在胁迫条件下两者的种子萌发率、主根长和成熟植株的存活率。【结果】克隆得到GmSABP2的cDNA序列,序列全长1 235 bp,其开放阅读框为786 bp,编码261个氨基酸,分子量为29.15 kD,等电点为5.58。氨基酸序列比对发现大豆和毛白杨、可可以及烟草相似度较高。利用NCBI的CD-search发现大豆SABP2序列中存在一个Abhydrolase_6（pfam：12697）水解酶保守结构域。大豆SABP2蛋白属于α/β水解酶超家族。应用MEGA程序构建多物种的系统发生树,发现大豆和毛白杨及可可亲缘关系较近,而与拟南芥亲缘关系较远。对大豆幼苗胁迫后的表型分析发现,在盐和干旱条件下大豆幼苗均受到明显的胁迫效应。Real time-PCR分析表明大豆幼苗叶子中的GmSABP2在盐和干旱处理条件下均上调表达。拟南芥耐逆性分析发现,在正常培养条件下,野生型植株和转基因株系均能正常萌发、生长。在高盐（150 mmol·L^-1 NaCl）处理条件下,野生型植株的种子萌发率为38%,12 d大小幼苗主根长为0.4 cm,成熟植株的存活率为49%;转基因株系的种子萌发率为67%,12 d大小幼苗主根长为1.1 cm,成熟植株的存活率为78%。在模拟干旱（20% PEG6000）处理条件下,野生型植株的种子萌发率为31%,12 d大小幼苗主根长为0.5 cm,成熟植株的存活率为36%;转基因株系的种子萌发率为57%,12 d大小幼苗主根长为1.0 cm,成熟植株的存活率为66%。【结论】GmSABP2在拟南芥植株对盐和干旱的抗性中有一定的作用。     

不同外源药剂预处理对低温胁迫下玉米种子萌发的影响

以玉米品种郑单958和辽单632为试验材料,研究不同外源药剂预处理对低温胁迫下玉米种子萌发的影响.结果表明:不同种类和浓度药剂预处理可影响郑单958和辽单632玉米种子的耐冷性,5 mg·L<'-1>GA<,3>促进10℃低温下各品种种子的萌发,有利于幼苗和根系的生长,但不利于壮苗;1 mg·L<'-1>浓度ABA浸种...     

多年生宿根花卉芙蓉葵耐盐性研究

为了给芙蓉葵在滨海盐渍地播种育苗和重盐碱地园林绿化应用提供科学依据,分别以芙蓉葵种子、幼苗和1 a生越冬根为试材,在人工模拟盐胁迫强度条件下,研究了不同浓度 NaCl溶液处理对芙蓉葵种子发芽期和苗期耐盐性,以及越冬根萌生苗耐盐性的影响。结果表明：0.2％盐度胁迫会促进芙蓉葵种子萌发,随着NaCl浓度的增大,种子初始萌发时间延长,发芽率和萌发初期生长均受到抑制,且抑制程度均随盐胁迫浓度的增大而逐渐增强,盐度＞0.6％后会显著抑制种子萌发,但每天给予12 h光照可以显著提高发芽率;盐胁迫会抑制芙蓉葵幼苗生长,且抑制作用随盐胁迫浓度的增大而逐渐增强,不影响其正常形态性状的最高盐胁迫浓度为0.6％,当盐胁迫浓度超过该阈值后,会使芙蓉葵幼苗的观赏价值明显降低;芙蓉葵越冬根发芽期的耐盐能力较强,盐度＞1.2％后成活率显著下降。根据生理指标测定和幼苗外观形态观测结果,推断芙蓉葵种子萌发和幼苗生长的耐盐阈值是0.6％,越冬根正常萌发的耐盐阈值是1.2％。     

冷等离子体种子处理对铜胁迫下小麦种子萌发与幼苗生长的影响

为了评价冷等离子体种子处理对小麦种子萌发和生长抗重金属胁迫能力的影响,以4种不同功率的冷等离子体处理的3种小麦种子为研究对象,在3个不同浓度的硫酸铜胁迫下进行萌发成苗试验。通过测定种子的发芽率、根长、苗长以及根、苗中的Cu含量,计算发芽指数、种子活力指数,研究了冷等离子体种子处理对铜胁迫作用下小麦种子萌发与幼苗生长的影响。结果表明:冷等离子体种子处理对小麦在铜胁迫下的发芽率、发芽指数影响不显著,但提高了种子的萌发活力,根长和苗长最多分别提高了46.2%和145.4%,活力指数最多提高了82.1%。在低浓度Cu胁迫时,冷等离子体处理能够促进根、苗对Cu的吸收;而高浓度Cu胁迫时,冷等离子体在一定程度上能够提高Cu的转运能力,缓解了Cu对种子萌发活力、苗长和根长的抑制作用与毒害作用。研究表明,适宜功率的冷等离子体种子处理能够增强种子萌发和幼苗生长对重金属胁迫的抗性。     

盐胁迫对柳枝稷种子发芽特性的影响

[目的]为柳枝稷在滨海盐渍土上的种植提供试验依据。[方法]用不同浓度的单盐NaCl和混合盐溶液处理,研究柳枝稷种子在发芽阶段对盐胁迫的反应和胚根、胚芽比的变化。[结果]当单盐和混合盐盐浓度低于3 g/L时,柳枝稷种子的发芽率不受影响,相对盐害率为0;单盐与混合盐溶液对种子的胁迫随盐处理浓度增高,种子发芽率逐渐下降。盐浓度对种子的发芽进程有明显滞后的影响。柳枝稷胚芽在不同盐浓度胁迫下表现出的反应不同,高盐胁迫对抑制胚根生长的影响较大。[结论]该研究可以为柳枝稷种子发芽、苗期耐盐性鉴定提供参考数据。     

旱盐交叉胁迫对甜高粱种子萌发和生理特性的影响

为探讨干旱与盐胁迫及其交互作用对甜高粱种子萌发及早期幼苗生长及生理特性的影响,以辽甜1号甜高粱为试验材料,采用PEG-6000（0、50、100 g·L^-1）和NaCl（0、75、150 mmol·L^-1）模拟不同程度的干旱胁迫和盐胁迫,研究单一胁迫及交互胁迫对甜高粱种子萌发特征和早期幼苗生理特性的影响。结果表明：单一胁迫或交叉胁迫均能抑制甜高粱种子的萌发指标和种苗转化指标,随着胁迫程度加深,早期幼苗的抗氧化物酶活性和可溶性蛋白、脯氨酸（proline,Pro）含量呈先升高后下降趋势,丙二醛（malondialdehyde,MDA）和谷胱甘肽（glutathione,GSH）含量逐渐升高。相比较单一胁迫,特定条件下的交互胁迫可促进甜高粱种苗转化和增强幼苗的抗氧化物酶活性,提高可溶性蛋白、Pro、MDA、GSH含量。双因素方差分析结果验证了单一胁迫对甜高粱种子萌发和幼苗生理的影响比旱盐交叉胁迫影响更大。隶属函数综合评价可知,甜高粱萌发期耐受性强弱为：交叉胁迫>NaCl胁迫> PEG-6000胁迫。旱盐交叉胁迫对甜高粱种子萌发及幼苗生理特性的影响并不是单一胁迫的简单叠加,与单一胁迫相比,旱盐交叉胁迫在一定程度上能够缓解盐胁迫对甜高粱种子萌发及幼苗生长生理的影响。     

高pH对拟南芥萌发和主根伸长的影响

土壤盐碱化严重影响作物的产量。近年来用模式植物拟南芥研究植物对盐响应分子机理的研究已经取得突破性进展。然而,植物对碱胁迫响应的生理、生化研究相对比较落后,对pH信号及胁迫响应分子机理的研究还比较少。试验以模式植物拟南芥为材料,研究了不同pH值对拟南芥种子萌发及幼苗生长发育的影响。结果表明:pH值过高会抑制种子萌发;随着pH值的逐渐增加,根的相对生长量和幼苗叶绿素含量均呈现先增加后减少的趋势;同时,根尖生长素含量随着pH值升高呈现先增加后减少的趋势,表明生长素含量变化可能在植物对碱胁迫的响应中,尤其是在根伸长过程中起着重要作用。因此,工作将加深人们对植物在碱条件下的生理和生化反应的理解,为揭示碱信号转导途径,筛选培育耐碱品种等提供依据。     

拟南芥种子萌发及幼苗生长对干旱和NaCl胁迫的响应

为获得胁迫因子处理拟南芥的最佳浓度及其生长的临界胁迫浓度,以期进一步采用拟南芥基因缺失突变体,以PEG模拟干旱胁迫和NaCl作为盐胁迫因子,在室内培养条件下探讨了拟南芥种子萌发、幼苗生长、根长及渗透调节物质丙二醛和脯氨酸含量的变化。结果发现:干旱和高盐胁迫影响种子萌发的半抑制浓度分别为10%(PEG-6000)和150 mmol/L;幼苗生长的临界值分别为25%(PEG-6000)和250 mmol/L NaCl。随着干旱胁迫和NaCl胁迫程度的增加,丙二醛及脯氨酸的含量均明显增加。表明随着胁迫条件的加重,拟南芥幼苗质膜受到氧化性伤害,并通过合成脯氨酸等渗透调节物质的机制对胁迫因子产生响应。     

氯化钠对甘蓝型油菜种子萌发的胁迫效应

以种子发芽指数、相对根长和相对苗高为耐盐性指标,研究了不同NaCl浓度对10个油菜品系种子发芽的盐胁迫效应。结果表明：0.4% NaCl的浓度能促进幼苗的生长,对大多数品系发芽指数和相对根长的抑制也不显著,0.6%NaCl的浓度对根的生长有显著的抑制作用,而对其他2个指标的盐胁迫效应不显著,0.8%NaCl的浓度能显著抑制根和苗的生长,但发芽指数没有显著的胁迫反应,1.0%NaCl的浓度能使有些品系发芽,但其发芽指数受到了显著抑制,并且完全抑制了根和苗的生长。综合分析3个指标对NaCl盐胁迫的反映得知,‘S82’和‘制B14’的耐盐性最好,‘Zm50×［9603×浙758］’耐盐性最差。